[发明专利]燃气透平失灵时控制加压流化床燃烧装置的方法及其装置

说明书

本发明涉及一种在燃气透平失灵时控制加压流化床燃烧（PFBC）装置的方法。

可能出现几种操作失灵的形式，如在负荷下降时的超速、振动、压气机中的泵吸、辅助装置中的故障或导致燃气透平停机，即位于通至透平的燃气导管和从压气机引出的空气导管之间的旁道阀打开以及燃气和空气导管中的阀关闭的其它稳定性问题。

若所述装置的燃气透平不能迅速恢复正常的运转工况，如在使动力透平的发电机重新同步时，在热床中，在包围的压力容器中和在床内未燃燃料中极大的能量引起了特殊和难以解决的问题。如果动力透平的发电机和电力网不能迅速连接，在流化床中的未燃燃料中的能量不得不被排除。当透平关闭时，经流化床容器和透平的燃气流减少到这样一个数值，它是由在流化床容器和透平间的热燃气导管内的阀中的不可避免的漏气量所决定的。供给流化床的空气便不足以使流化床流化，从而不能使床中燃料完全燃烧。这意味着流化床的消失，面临床材料烧结在一起和生成一氧化碳（CO）引起爆炸的危险，同时意味着漏气气流包含富能的可燃气体。截流阀下游这种气体的燃烧引起燃气透平所不容许的高燃气温度，而且这一能量可使装置内的透平产生所不容许的高速。

业已提出将热燃气从装置的流化床容器排到大气中。这些气体的温度为800-900℃，并混有约200千分率的塵埃。很难-不是说不可能-使阀在这样高的温度下，并在如此恶劣的环境下工作。此外，在这样高温下，很难使大量燃气流净化。一种合适的阀将是昂贵的，其工作寿命是短的。在从流化床容器内排走燃气的过程中减少漏气的建议是按美国专利NO.4，498，285（Kreij）公开的方法，同时在包围流化床容器的压力容器中排走压力燃烧空气。该燃气然后和空气混合，并被冷却，使压力容器壁中的阀不承受这一极高温气体。一个缺点是压力燃烧空气在很大程度上消耗于燃气的冷却，它离开流化床容器而不流经流化床。这可能意味着床中的燃料并不完全燃烧，并意味着床材料并不被冷却所到希望的程度。可燃气体可引起爆炸的危险。排气后高的流化床温度可导致床材料烧结。在流化床壁内的阀中，漏入流化床容器一定的漏气是允许的。然而，该方法不完全满意。

美国专利NO.4，744，212（Andersson等人）公开了当透平正在关闭时借助于向流化床容器供给惰性气体、适量氮气来克服这些问题的一种方法。这便中断了对流化床氧气供应，从而中断了燃烧，于是防止了一氧化碳的生成，并免除了爆炸的危险。

本发明的目的提供一种方法与装置，当透平机组万一失灵时，通过迅速降低转速、压力和温度到无损值的水平并控制加压流化床燃烧动力装置中的床容器内的能量使其能完成必要的操作来安全保靠地保护燃气透平与压气机。

按照本发明，在负荷下降引起操作失灵的情况下，装置的燃气透平或燃气透平和燃烧空气压缩机按已知的方法通过关闭流化床容器和透平或各透平间的热燃气导管内的阀以及压气机和压力容器间的空气导管内的阀跟流化床容器或包围流化床容器的压力容器隔离。与此同时，在空气导管和热燃气导管间的短路导管内的旁通阀打开，这样，来自压气机的空气直接通过透平。由于在承受800-950℃的热燃气的阀中不能达到完全密封，经热燃气导管内阀的一定量剩余气流是存在的。为了在操作失灵的情况下关闭动力装置，床中的剩余燃料必须被烧尽，床必须被冷却。来自流化床容器的燃气经直接从流化床容器延伸的一根导管，或经从热燃气导管延伸至透平并备有排出阀的一根导管被排至大气中。最后提到的导管备有冷却剂通过的喷射装置，当燃气排出时，以一定量的冷却剂喷射，使燃气在到达排气阀之前得到充分的冷却。以适量的冷却剂喷射，使燃气冷至400℃。当燃气被冷至400℃以下时，具有密封、功能和工作寿命均满意的阀可以合理的价格获得。水是一种适当的冷却剂，但也可用其它的液体，如液氮。

喷入排气管的冷却水被适当地贮存在由气体加压的容器内。该容器经具有阀的导管和喷射装置连通，阀由连接于动力装置控制设备的操作装置操作。

参照所附简图，详细叙述本发明，其中：

图1表示在流化床容器的净空和在配置于旋风分离器下游的气体导管中设置喷水装置的设备;

图1表示在从流化床容器直接延伸的排气导管中设置喷水装置的设备。