[发明专利]煤燃料燃气透平系统

说明书

                 本发明的背景

本发明涉及一种利用煤燃料的燃气透平系统。具体地说，本发明涉及一种这样的煤燃料燃气透平系统，即在该系统中，借助于使用从气化器来的热气体在冷却后对燃气透平的透平部分进行冷却而使导流到气化器的压缩空气量达到最大。

燃气透平动力装置的高效率、低成本和短的研制周期使它们特别适合用于电力用途，作为一种产生电力的装置。不幸的是：通常燃气透平必须限制只能使用昂贵的，有时是稀少的燃料-主要是挥发性油和天然气。由于煤的成本低并可方便地获得，因此为了开发出一种能用煤作为主燃料产生电力的燃气透平，人们已经进行了许多探索。

在一种称之为复合气化动力装置的方法中，从燃气透平压气机流出的压缩空气的一部分用于使煤在一个加压煤液化床(PCFB)气化器中进行液化，从而产生一种热的、低于中间热值的燃气。该热气体用于在一个热回收蒸汽发生器(HRSG)中产生蒸汽。然后该蒸汽在蒸汽透平中膨胀，从而产生轴功。

从该HRSG流出的气体然后再在一透平中膨胀，从而产生附加的轴功。为了使在透平中膨胀期间产生最大的输出功率，排出HRSG的气体可在进入该透平中进行膨胀之前在一顶部燃烧器中进一步加热。

由于透平部分的零部件暴露在从顶部燃烧器来的热气中，为了使它们的温度维持在许可的极限内就必须对它们进行足够的冷却。通常这种冷却是使相对较冷的空气流过透平零部件上面或内部而实现的。由于这种冷却空气必须被加压才能起作用，因此实际中通常是使一部分压缩空气分流，使其流过压气机部分或从压气机部分排出，并将其分给透平各零部件用于冷却。典型地，该冷却空气进入围绕该透平的气缸并流过一排或多排静止叶片，并且流入设置在具体的叶片排中各叶片两侧上的各透平圆盘之间的凹腔中。通常，该空气是通过该压气机部分中几级抽吸的，空气从每个压气机级被导流到一不同的透平级，从压气机流出的高压空气流到高压透平级，而较低压的空气用于冷却低压透平级。其他的压缩空气用于冷却透平转子，例如借助于使冷却空气流过形成在各转子叶片中的小通道而对该转子进行冷却。

不幸的是，这种透平冷却方法要消耗从气化器来的压缩空气，因此降低了流过该HRSG的气流质量流。该降低的气流质量流将使降低蒸汽的生成，从而从该蒸汽透平输出的输出功降低。

因此，希望提供一种可使导流到气化器的压缩空气量达到最大的煤燃料燃气透平系统。

               本发明的概述

因此，本发明的主要目的是为了提供一种可使导流到气化器的压缩空气量达到最大的煤燃料燃气透平系统。

简单地说，本发明的这个目的以及其他目的可由一种由一固体燃料产生功率的方法实现，该方法包括步骤：(i)压缩一种含氧气体，(ii)在至少该压缩的含氧气体的一部分中使该固体燃料气化，从而产生一种热的气体，(iii)将该热的气体的第一部分导流到一第一透平以便在其中进行膨胀，从而产生轴功，并将热量传递给该透平，(iv)将该热的气体的一第二部分进行冷却，从而形成一冷却气体，及(v)将该冷却气体导流到该透平，并将前面传递给该透平的一部分热量传递给该冷却气体，从而对该透平进行冷却。

在优化实施例的方法中，气化固体燃料的步骤包括：在含氧的气体中使固体燃料液化的步骤，并且冷却该热气的第二部分的步骤包括将热量从该热气的第二部分传递给供给水，从而产生然后在一蒸汽透平中膨胀的蒸汽。

本发明还包括一个用于由一固体燃料产生动力的透平系统，该透平系统包括：(i)一个用于产生一含氧压力气流的压气机，(ii)一个使该固体燃料在至少一部分压缩的含氧气体中燃烧从而产生一热气的加压液化床气化器，(iii)一个用于使该热气的一第一部分膨胀从而产生轴功并将热量传递给该透平的第一透平，(iv)用于冷却该热气的一第二部分从而形成一冷却的气体的装置，及(v)借助于将前面传递给该透平的热量的一部分传递给该冷却气体而对该透平进行冷却的装置。

               附图的简要说明

图1是本发明所述煤燃料燃气透平系统的示意图。

               优化实施例的说明

参见附图，图1中示出了本发明的一种煤气化混合燃气透平动力装置。该动力装置包括一压气机1、一透平36、一碳化器16、一PCFB气化器20、一燃气净化系统22、一HRSG24、一蒸汽透平26、一冷凝器28、一顶部燃烧器34、一热交换器30、一过滤器23和两个发电机71和72。