[发明专利]外燃联合循环燃气轮机系统

说明书

本发明涉及一种外燃联合循环燃气轮机系统，该系统有时也被称为EFGT系统。

多年来已有关于外燃燃气轮机/联合循环系统的文字描述。在这种系统中包括：一个用于压缩环境空气的压缩机;一个间接接触式热交换器，在该交换器中如燃气和/或燃料蒸汽（以后称为可燃气体）等可燃产物燃烧，以加热压缩空气;和一个涡轮，在该涡轮中被加热的压缩空气进行膨胀，以驱动产生电力的一个发电机。涡轮排气中所含的热量用来使水蒸发，在一个独立的、水基的闭式的朗肯循环动力装置中水被转换成蒸汽，在动力装置的蒸汽透平中膨胀的蒸汽被用来驱动一个可产生附加电力的发电装置。

EFGT系统被认为是除了使用热的气态燃料外，还可采用低热量的、不纯净的气态燃料。由于在EFGT系统燃烧期间会产生尘埃和有毒气体，所以这种系统很难使用固体燃料。为此本发明的目的是提供一种新的、改进型的外部能量燃气轮机系统，如外燃联合循环燃气轮机系统，该系统可以使用固体燃料，但又不易在联合循环燃气轮机的燃料燃烧过程中产生各种问题。

本发明的如外燃燃气轮机系统的外部供能的燃气轮机包括有：一个用于压缩环境空气并产生压缩空气的压缩机，一个用于加热上述压缩空气以产生热的压缩空气的空气热交换器，一个用于膨胀上述热的压缩空气以产生膨胀空气的涡轮，和一个与上述涡轮相联用以产生电力的发电机。在本发明中，该系统最好还包括：所谓的“可燃产物产生装置”，用于处理燃料，以产生以后被称为“可燃气体的”燃气和/或燃料蒸汽;和一个外燃烧室，以燃烧可燃气体，同时将热量通过空气热交换器传递给压缩空气流，并产生释放出热量的燃烧产物。该系统最好还包括有一个带有水热交换器的闭式朗肯循环的蒸汽动力装置，用以使水蒸发并利用气态的释放热量的燃烧产物产生蒸汽。动力装置还包括：一个用以膨胀上述蒸汽并产生动力的蒸汽透平，膨胀蒸汽由此排出;和一个冷凝器，用以冷凝上述膨胀蒸汽并产生冷凝液，所述的冷凝液又被送回到水热交换器中。

在本发明的一个实施例中，水热交换器包括：一个由所述的膨胀空气加热的预热装置，用于加热所述的冷凝液并产生预热的水;和一个由所述释放热量的燃烧产物加热的蒸发器，用于蒸发所述的预热水以产生用于动力装置的透平的蒸汽。

在本发明的另一实施例中，燃烧产物处理装置包括一个用于处理油页岩和产生可燃气体和含碳的残余物的燃烧产物的热解器;一个用于燃烧残留在含碳残余物中的有机物质并产生热的废气和热颗粒状尘埃的空气炉。该装置中还设有将热的尘埃送回到热解器中的装置，在这种情况下，热解器产生的可燃气体和空气炉产生的热的废气与固体颗粒物质一起构成了可燃产物产生装置处理油页岩时产生的燃烧产物。

在本发明再一实施例中，水热交换器包括一个由废气加热的过热器，用以使蒸发器产生的蒸汽过热。在本发明另一实施例中，水热交换器包括：一个由释放热量的燃烧产物和膨胀空气同时加热的预热器，膨胀空气是用来加热冷凝液，以产生预热水的;和一个由废气加热的蒸发器，用以蒸发预热的水。

在本发明的还一个实施例中，水热交换器包括一个由释放热量的燃烧产物和膨胀空气同时加热的蒸发器，用以将冷凝液转换为蒸汽。在这种情况下，可以采用一个第二水基闭环朗肯循环动力装置。该第二动力装置具有：一个第二水热交换器，用于以燃气产生装置产生的废气中的热量使水蒸发并产生蒸汽;和一个第二蒸汽透平，用以使蒸汽膨胀，并产生动力和膨胀蒸汽。第二动力装置还包括一个第二蒸汽冷凝器，以使排出蒸汽透平的膨胀蒸汽冷凝，并产生可返回到第二水热交换器中的冷凝液。

在本发明的其它一个实施例中，释放热量的燃烧产物和膨胀空气加热有机流体蒸发器中的有机流体，以产生带动有机蒸汽透平工作的有机蒸汽。在这种情况下，可燃产物产生装置产生的废气对水热交换器的水进行加热，以便使水蒸发并产生带动蒸汽透平工作的蒸汽。