[发明专利]一种发电方法

说明书

本发明涉及一种发电方法，特别是通过将燃烧燃料气和水湿化的辅助氮气产生的气体通过膨胀气轮机来发电的方法。

燃料气和水湿化的辅助氮气分别导入燃气轮机的燃烧室。与空气相遇而燃烧，产生含有水湿化氮气和显著减少量的No_x气体的烟道气。该烟道气作为工作流体流经发电膨胀气轮机。由此使得电力和效率都增大，而不污染大气。

共同转让(coassigned)的美国专利No.3,688,438描述了燃料气的生产，即使用相对高的蒸汽-燃料重量比率对碳氢化合物燃料进行部分氧化，而后不进行催化甲烷化。在共同转让的美国专利No.3,868,817中，在一种富含CO₂的温度调节剂的存在下通过部分氧化而生产出摩尔比率(CO₂/H₂)按干基计算至少为0.30的燃料气。进一步处理后，使该燃料气在燃气轮机中燃烧。在共同转让的美国专利No.4,075,831中，纯化且湿化的燃料气在燃气轮机中燃烧，从而产生机械功和电能。在美国专利No.4,537,023中，一种空气/蒸汽混合物与燃料混合后燃烧，驱动燃气轮机运转。但以前的技术并没有认识到或提出本发明所具有的特点，在本发明中，干净的无硫燃料气和水湿化的辅助氮气被分别导入燃气轮机的燃烧室中，在那里与空气相遇而燃烧，产生含水湿化氮气和显著少的NO_x气体的烟道气。另外，以前的技术没有下一特点：用来湿化干燥氮气的水通过冷却纯化前的原燃料气而被加热。

本方法发明的目的是提供一种以更高效率产生更多能量而降低NO_x气体产生量的发电方法。

本方法通过以下步骤生产机械和/或电能：

(1)在带有许多单独冷却剂的几个单独的间接热交换器中冷洗净的原燃料气流在露点以下，该燃料气由H₂，CO，H₂O和至少一种酸性气体组成，该酸性气体选自CO₂，H₂S和COS及其混合物；在几个分离鼓中从上述原燃料气分离出冷凝下来的水，产生脱水原燃料气；其中至少一种上述冷却剂是水，且该水在一个氮气湿化装置(在这里上述冷却水的温度下降)和至少一个上述间接热交换器(在这里上述冷却水温度升高)之间以一个闭合回路形式循环，从而使原燃料气的温度降低；

(2)在约38-316℃(100-600°F)的温度范围内，在1480-3549KPa(200-500psig)范围的压力下，使干燥氮气直接在上述氮气湿化装置中与来自(1)的热冷却水接触，从而用水加热并湿化氮气，同时使冷却水冷却；将冷却了的冷却水重新循环到(1)中的间接热交换器中冷却上述原燃料气流；

(3)用一种酸性气体溶剂在酸性气体除去区中清洗来自(1)的脱水原燃料气，由此除去所有含硫气体及任意的CO₂，得到脱水无硫燃料气；

(4)分别将来自(3)的脱水无硫燃料气和(2)的水湿化的氮气导入燃烧区域，用空气使混合物燃烧，产生烟道气；和

(5)将来自(4)的烟气通过膨胀气轮机而产生机械和/或电能。

在该燃烧室中使用水湿化的氮气的优点在于，动力区(powerblock)燃气轮机会产生更多的电力，具有更高的效率，产生较低的NO_x排放量。由于流经气轮机的质量流增加，汽轮机的电力损失小，所以效率增大。因为冷却流增大，允许更多的燃料输入燃气轮机，所以该燃气轮机在高温环境(32℃)(90°F)下产生更多电力由于火焰温度低，燃气轮机的NO_x排放量随水湿化氮气的加入而降低。

参考附图会更加了解本发明。该附图是本方法的一个优选实施方案的图解代表。

本发明的一个重要方面在于水湿化的氮气被独立地导入燃烧气轮机。通过这种方法，燃烧室火焰温度可以保持在产生NO_x气体的温度以下。另外，有更大的烟道气工作流体的质量流流经膨胀气轮机，以致以更高的效率产生了更多的电力。