[发明专利]热电联产设备和热电联产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热电联产的设备和方法，通过在燃气涡轮机循环中燃烧燃料用于产生能够被利用用以在蒸汽循环中将水加热成蒸汽的燃烧气体，其中，

所述燃气涡轮循环包括：

燃气涡轮机，所述燃气涡轮机用以膨胀燃烧气体；

所述燃气涡轮机的燃烧室，所述燃烧室燃烧燃料、氧气和燃烧气体的再循环第一流的混合物，从而产生将进行膨胀的燃烧气体；

热回收蒸汽发生器，所述热回收蒸汽发生器设置在燃气涡轮机的下游、接收燃烧气体以加热液态水和蒸汽，从而产生蒸汽和/或过热蒸汽；

位于分离点处的分离模块，借助于在所述热回收蒸汽发生器下游的分离模块将所述燃烧气体分成所述再循环第一燃烧气体流和第二燃烧气体流；

压缩机，所述压缩机接收所述第一燃烧气体流，所述第一燃烧气体流被压缩以便进入燃烧室并与氧气和燃料流混合以在所述燃气涡轮机中燃烧，

所述蒸汽循环包括：

蒸汽涡轮机，借助于该蒸汽涡轮机使蒸汽膨胀；

第一冷凝器，所述第一冷凝器设置在蒸汽涡轮机的下游，膨胀的蒸汽借助于第一冷凝器至少部分地冷凝成液态水；

第一泵，其中所述第一泵将具有增加压力的所述液态水输送至所述热回收蒸汽发生器以通过与所述燃烧气体热交换而进行加热。

背景技术

由于逐渐地意识到气候与排放相关，因此进行了大量的努力以使二氧化碳的排放最小化，二氧化碳被认为是世界温度升高、即温室效应的最相关的原因之一。最新的发展导致了具有零排放和较高效率的热电联产(cogeneration)循环。在该循环内，化石燃料与纯氧气燃烧，这样使得能够通过冷凝燃烧气体的H2O成分而以节省成本的方式分离在氧化过程中产生的二氧化碳。增加的循环效率至少部分地补偿了在上游空气分离模块中进行供应纯氧的工作量。如果将所分离的二氧化碳储存在适当位置，则该循环变为零排放循环。

本质上，这些循环由与低温兰金循环(Rankine Cycle)相结合的以高温操作的所谓闭式布莱顿循环(Brayton Cycle)组成。典型地，布莱顿循环由压缩机、燃烧腔室和高温燃气涡轮机组成。通常，兰金循环由蒸汽涡轮机、冷凝器和蒸汽发生器组成。蒸汽发生器可以是热回收蒸汽发生器。涡轮机可以是单缸涡轮机，或者是高压涡轮机、中间压力涡轮机和低压涡轮机的组合。优选地，燃料是连同近理论配比的氧气质量流一起的天然气或者其它碳氢基燃料气体，其被供应至燃烧腔室和相应的燃烧装置，该燃烧腔室根据布莱顿循环的所选设计参数——主要是涡轮机入口温度、涡轮机冷却原理和低压压缩机入口温度——优选地以20巴至60巴的压力操作。因此，高压涡轮机以高达1600℃的温度操作，并且涡轮机冷却系统利用来自压缩机的工作介质——其主要是二氧化碳和水的混合物——作为冷却剂。还利用来自压缩机的较冷的工作介质作为用于燃烧装置和相应的燃烧腔室以及暴露于来自燃烧的高温的所有其它部分的冷却介质。在布莱顿循环燃气涡轮机中膨胀之后，热排气在下游的热回收蒸汽发生器中冷却，热回收蒸汽发生器使水汽化以及使蒸汽过热以用于兰金循环高压蒸汽涡轮机。

本发明的一个目标是增加布莱顿循环的效率并且避免压缩机中的腐蚀。

发明内容

根据本发明，提供了一种先前提及类型的热电联产设备和方法，其具有如权利要求1以及相应的权利要求11所述的另外的特征。相应的从属权利要求指出本发明的优选实施方式。