專利名稱：熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備和熱電聯(lián)產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱電聯(lián)產(chǎn)的設(shè)備和方法，通過(guò)在燃?xì)鉁u輪機(jī)循環(huán)中燃燒燃料用于產(chǎn)生能夠被利用用以在蒸汽循環(huán)中將水加熱成蒸汽的燃燒氣體，其中，所述燃?xì)鉁u輪循環(huán)包括燃?xì)鉁u輪機(jī)，所述燃?xì)鉁u輪機(jī)用以膨脹燃燒氣體；所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒室，所述燃燒室燃燒燃料、氧氣和燃燒氣體的再循環(huán)第一流的混合物，從而產(chǎn)生將進(jìn)行膨脹的燃燒氣體；熱回收蒸汽發(fā)生器，所述熱回收蒸汽發(fā)生器設(shè)置在燃?xì)鉁u輪機(jī)的下游、接收燃燒氣體以加熱液態(tài)水和蒸汽，從而產(chǎn)生蒸汽和/或過(guò)熱蒸汽；位于分離點(diǎn)處的分離模塊，借助于在所述熱回收蒸汽發(fā)生器下游的分離模塊將所述燃燒氣體分成所述再循環(huán)第一燃燒氣體流和第二燃燒氣體流；壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)接收所述第一燃燒氣體流，所述第一燃燒氣體流被壓縮以便進(jìn)入燃燒室并與氧氣和燃料流混合以在所述燃?xì)鉁u輪機(jī)中燃燒，所述蒸汽循環(huán)包括蒸汽渦輪機(jī)，借助于該蒸汽渦輪機(jī)使蒸汽膨脹；第一冷凝器，所述第一冷凝器設(shè)置在蒸汽渦輪機(jī)的下游，膨脹的蒸汽借助于第一冷凝器至少部分地冷凝成液態(tài)水；第一泵，其中所述第一泵將具有增加壓力的所述液態(tài)水輸送至所述熱回收蒸汽發(fā)生器以通過(guò)與所述燃燒氣體熱交換而進(jìn)行加熱。
背景技術(shù)：
由于逐漸地意識(shí)到氣候與排放相關(guān)，因此進(jìn)行了大量的努力以使二氧化碳的排放最小化，二氧化碳被認(rèn)為是世界溫度升高、即溫室效應(yīng)的最相關(guān)的原因之一。最新的發(fā)展導(dǎo)致了具有零排放和較高效率的熱電聯(lián)產(chǎn)(cogeneration)循環(huán)。在該循環(huán)內(nèi)，化石燃料與純氧氣燃燒，這樣使得能夠通過(guò)冷凝燃燒氣體的H20成分而以節(jié)省成本的方式分離在氧化過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳。增加的循環(huán)效率至少部分地補(bǔ)償了在上游空氣分離模塊中進(jìn)行供應(yīng)純氧的工作量。如果將所分離的二氧化碳儲(chǔ)存在適當(dāng)位置，則該循環(huán)變?yōu)榱闩欧叛h(huán)。本質(zhì)上，這些循環(huán)由與低溫蘭金循環(huán)(Rankine Cycle)相結(jié)合的以高溫操作的所謂閉式布萊頓循環(huán)(Brayton Cycle)組成。典型地，布萊頓循環(huán)由壓縮機(jī)、燃燒腔室和高溫燃?xì)鉁u輪機(jī)組成。通常，蘭金循環(huán)由蒸汽渦輪機(jī)、冷凝器和蒸汽發(fā)生器組成。蒸汽發(fā)生器可以是熱回收蒸汽發(fā)生器。渦輪機(jī)可以是單缸渦輪機(jī)，或者是高壓渦輪機(jī)、中間壓力渦輪機(jī)和低壓渦輪機(jī)的組合。優(yōu)選地，燃料是連同近理論配比的氧氣質(zhì)量流一起的天然氣或者其它碳?xì)浠剂蠚怏w，其被供應(yīng)至燃燒腔室和相應(yīng)的燃燒裝置，該燃燒腔室根據(jù)布萊頓循環(huán)的所選設(shè)計(jì)參數(shù)——主要是渦輪機(jī)入口溫度、渦輪機(jī)冷卻原理和低壓壓縮機(jī)入口溫度——優(yōu)選地以20巴至60巴的壓力操作。因此，高壓渦輪機(jī)以高達(dá)1600°C的溫度操作，并且渦輪機(jī)冷卻系統(tǒng)利用來(lái)自壓縮機(jī)的工作介質(zhì)——其主要是二氧化碳和水的混合物——作為冷卻齊U。還利用來(lái)自壓縮機(jī)的較冷的工作介質(zhì)作為用于燃燒裝置和相應(yīng)的燃燒腔室以及暴露于來(lái)自燃燒的高溫的所有其它部分的冷卻介質(zhì)。在布萊頓循環(huán)燃?xì)鉁u輪機(jī)中膨脹之后，熱排氣在下游的熱回收蒸汽發(fā)生器中冷卻，熱回收蒸汽發(fā)生器使水汽化以及使蒸汽過(guò)熱以用于蘭金循環(huán)高壓蒸汽渦輪機(jī)。本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是增加布萊頓循環(huán)的效率并且避免壓縮機(jī)中的腐蝕。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種先前提及類型的熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備和方法，其具有如權(quán)利要求1以及相應(yīng)的權(quán)利要求11所述的另外的特征。相應(yīng)的從屬權(quán)利要求指出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。參照本發(fā)明，離開熱回收蒸汽發(fā)生器的冷卻的排氣進(jìn)入冷卻器/冷凝器模塊，冷卻器/冷凝器模塊優(yōu)選地利用與蘭金循環(huán)分開的冷卻介質(zhì)操作。可以將該冷卻器/冷凝器連接至外部冷卻源，例如海水、周圍空氣、經(jīng)由中間水系統(tǒng)的周圍空氣或者區(qū)域熱格 (district heating grid)。該冷卻器/冷凝器模塊的主要目的是減小燃燒氣體中的含水量，以減小在再循環(huán)蒸汽的壓縮中的壓縮機(jī)做功。在冷卻器/冷凝器之后，將脫水的燃燒氣體蒸汽分成兩個(gè)部分流，其中第一蒸汽在被壓縮并供給至燃燒腔室和相應(yīng)的燃燒裝置之前進(jìn)行再加熱，而第二蒸汽是用于補(bǔ)償注入的燃料和氧氣的未在冷卻器/冷凝器中分離的部分的排放蒸汽。將在主循環(huán)中進(jìn)行再壓縮的第一蒸汽在進(jìn)入壓縮機(jī)之前還經(jīng)過(guò)再加熱熱交換器。該再加熱的主要目的是減小煙道氣體蒸汽中的相對(duì)濕度以避免由水滴造成的第一壓縮機(jī)級(jí)的腐蝕。冷卻器/冷凝器和再加熱部一起可以設(shè)計(jì)成產(chǎn)生對(duì)于布萊頓循環(huán)來(lái)講有利的循環(huán)條件以便使循環(huán)效率、設(shè)備凈現(xiàn)值最優(yōu)化，或者設(shè)計(jì)成適合壓縮機(jī)高溫部分的溫度一其從材料的觀點(diǎn)來(lái)看是有利的。由在冷卻器/冷凝器模塊中的冷凝產(chǎn)生的煙道氣體中的含水量減小的量、和由加熱器產(chǎn)生的進(jìn)入壓縮機(jī)中的工作介質(zhì)的溫度、連同所選擇的壓縮機(jī)壓力比一起，使得可以減小壓縮機(jī)做功，并且將循環(huán)設(shè)計(jì)成對(duì)于最大循環(huán)效率、或者對(duì)于最大設(shè)備凈現(xiàn)值來(lái)講具有最優(yōu)壓縮機(jī)出口溫度。將系統(tǒng)設(shè)計(jì)成在壓縮機(jī)之前產(chǎn)生一定溫度的工作介質(zhì)的可能性，也可以被用于使壓縮機(jī)的高溫部分中的介質(zhì)溫度保持在盤、葉輪、葉片的設(shè)計(jì)溫度以下，即，將循環(huán)設(shè)計(jì)成最大壓力比。來(lái)自分離點(diǎn)的第二工作介質(zhì)蒸汽是排放蒸汽，其平衡燃料和氧氣的未在冷卻器/冷凝器模塊中分離的剩余供給蒸汽、主要包括蒸汽和二氧化碳、并被供給至第二冷凝器，在第二冷凝器中，在從燃燒氣體分離出更多水的第二階段中繼續(xù)燃燒氣體蒸汽的除濕。將第二冷凝器的分離出的水供給至水凈化系統(tǒng)中，該分離出的水在該水凈化系統(tǒng)可以被認(rèn)為是副產(chǎn)品。來(lái)自冷卻器/冷凝器的冷凝水也被排放至相同的水凈化系統(tǒng)。該循環(huán)由熱回收蒸汽發(fā)生器提供動(dòng)力，該熱回收蒸汽發(fā)生器在初級(jí)側(cè)上由高溫渦輪機(jī)(燃?xì)鉁u輪機(jī)循環(huán))的排氣加熱并且在次級(jí)側(cè)上相應(yīng)地使水汽化和使蒸汽過(guò)熱。術(shù)語(yǔ)“燃?xì)鉁u輪機(jī)”、“蒸汽渦輪機(jī)”和“壓縮機(jī)”同義地用于可能以串聯(lián)或并聯(lián)的順序設(shè)置并且用于膨脹或壓縮基本上一個(gè)相應(yīng)的工藝流體流的一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的機(jī)器。公開的熱電聯(lián)產(chǎn)方法可以通過(guò)發(fā)電循環(huán)執(zhí)行，下文將其稱為低壓雙循環(huán)。低壓雙循環(huán)是具有為蒸汽循環(huán)產(chǎn)生蒸汽的熱回收蒸汽發(fā)生器的再循環(huán)燃料增氧循環(huán)。該燃料增氧循環(huán)利用燃料增氧渦輪機(jī)單元——其本質(zhì)上是設(shè)計(jì)成利用燃料增氧操作的燃?xì)鉁u輪機(jī)，其包括壓縮機(jī)、燃燒室和渦輪機(jī)單元。優(yōu)選地，借助于在純氧中碳?xì)浠衔锏慕咏碚撆浔鹊娜紵谌紵抑挟a(chǎn)生H2O-(X)2混合物。然后，該混合物在進(jìn)入熱回收蒸汽發(fā)生器單元之前在燃?xì)鉁u輪機(jī)中膨脹。在熱回收蒸汽發(fā)生器的下游，排出的所述混合物得到冷卻，并且在冷卻器/冷凝器模塊中部分脫水。在冷卻的氣體通過(guò)壓縮機(jī)再加熱及再循環(huán)之前，所述冷卻器/冷凝器模塊優(yōu)選地將冷卻水或區(qū)域加熱水用作冷卻介質(zhì)。優(yōu)選地，壓縮機(jī)包括多個(gè)單元，例如低壓?jiǎn)卧透邏簡(jiǎn)卧Ｔ趬嚎s之后，所述混合物進(jìn)入燃燒室，該燃燒室包括混合腔室和燃燒室。燃燒室可以設(shè)有用于高效穩(wěn)定燃燒的多個(gè)離心式噴嘴和燃燒裝置。在熱回收蒸汽發(fā)生器的下游，所述燃燒氣體得到冷卻，所述燃燒氣體的含濕量被部分冷凝，而在氣體流被分成第一燃燒氣體流和第二燃燒氣體流之前將液相從燃燒氣體流分離出。所述第一燃燒氣體流在進(jìn)入壓縮機(jī)之前被傳送至所述再加熱熱交換器以減小煙道氣體蒸汽中的相對(duì)濕度，從而避免第一壓縮機(jī)級(jí)的腐蝕，并且還可以在不降低進(jìn)入燃燒部的燃燒氣體流的溫度的情況下更大程度地減小燃燒氣體的含濕量。然后將所述第一燃燒氣體流傳送至所述壓縮部以進(jìn)入燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒室的下游。所述第二燃燒氣體流被進(jìn)一步冷卻以便將燃燒氣體流的更多含濕量冷凝成液態(tài)水，從而將汽化的水與二氧化碳分離開，之后優(yōu)選地將二氧化碳?jí)嚎s并從循環(huán)中抽出，以便最終儲(chǔ)存該壓縮氣體。


現(xiàn)在將參照附圖僅通過(guò)示例來(lái)描述本發(fā)明，附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的循環(huán)的示意性概略圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了低壓雙循環(huán)LPTC，其本質(zhì)上通過(guò)熱回收蒸汽發(fā)生器HRSG將燃?xì)鉁u輪機(jī) GT和蒸汽渦輪機(jī)STT結(jié)合在一個(gè)熱力循環(huán)中。燃?xì)鉁u輪機(jī)GT包括燃燒室COMB、第一燃?xì)鉁u輪機(jī)GTl和第二燃?xì)鉁u輪機(jī)GT2，其中第一燃?xì)鉁u輪機(jī)GTl驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)單元C0MP，而第二燃?xì)鉁u輪機(jī)GT2借助于第二傳動(dòng)齒輪GR2驅(qū)動(dòng)第一發(fā)電機(jī)G1。壓縮機(jī)單元COMP包括低壓壓縮機(jī)COMPl和高壓壓縮機(jī)C0MP2，兩者借助于傳動(dòng)齒輪GRl相互聯(lián)接。傳動(dòng)齒輪GRl具有小于1的齒輪齒數(shù)比，從而給予低壓壓縮機(jī)COMPl較低的速度。燃燒室COMB被供以氧氣02和燃料F，氧氣02和燃料F在未進(jìn)一步示出的混合腔室中混合為接近理論配比的混合物，在燃燒室COMB的燃燒裝置BUR中燃燒，并且作為燃燒氣體CG在燃燒室COMB的下游進(jìn)入第一燃?xì)鉁u輪機(jī)GTl和第二燃?xì)鉁u輪機(jī)GT2中膨脹。氧氣02和燃料F與第一燃燒氣體流CGl在燃燒室COMB的燃燒裝置的上游混合，該第一燃燒氣體流CGl在燃燒室COMB的上游通過(guò)壓縮機(jī)COMP壓縮。在燃?xì)鉁u輪機(jī)GT中的膨脹部的下游，將燃燒氣體CG傳送至熱回收蒸汽發(fā)生器 HRSG，以便通過(guò)將液態(tài)水LQ加熱成蒸汽ST而獲得過(guò)熱蒸汽ST的方式進(jìn)行冷卻。熱回收蒸汽發(fā)生器HRSG包括多個(gè)熱交換器HEX，熱交換器HEX將能量從燃燒氣體CG傳遞至液態(tài)水 LQ和相應(yīng)的蒸汽ST。在熱回收蒸汽發(fā)生器HRSG中的熱交換的下游，燃燒氣體CG進(jìn)入冷卻器/冷凝器模塊CC0N，冷卻器/冷凝器模塊CCON利用與蘭金循環(huán)分開的冷卻介質(zhì)CM操作。該冷卻器/冷凝器可以連接至如海水、通過(guò)水系統(tǒng)的周圍空氣或區(qū)域熱格的外部冷卻源。在冷卻器/ 冷凝器CCON中，將燃燒氣體的潮濕成分部分地冷凝成液態(tài)水，將液態(tài)水與循環(huán)CG的工作介質(zhì)分離。將來(lái)自冷卻器/冷凝器的冷卻水排放至水凈化系統(tǒng)。該冷凝的主要原因是為了減少再循環(huán)到壓縮機(jī)的脫水燃燒氣體CGDH中的H20成分，以減少該循環(huán)中的壓縮做功量。在冷卻器/冷凝器模塊CCON中的熱交換的下游，燃燒氣體CG在分離點(diǎn)DIV處分成第一燃燒氣體流CBl和第二燃燒氣體流CB2，其中第一燃燒氣體流CBl在進(jìn)入壓縮機(jī)COMP 之前在加熱器CHEAT中進(jìn)行再加熱。將第二燃燒氣體流CB2傳送至第二冷凝器C0N2以便冷卻該水和二氧化碳的混合物。在第二冷凝器C0N2中，將燃燒氣體CB2的一部分潮濕成分冷凝成水H20，將水H20與剩余的氣體混合分離。借助于多個(gè)壓縮機(jī)C0C1-C0C3和中間冷卻器C001-C003，二氧化碳C02 被壓縮，含濕量減小，并且將二氧化碳冷卻至液相以便運(yùn)輸和儲(chǔ)存。圖中通過(guò)示例示出了三個(gè)壓縮機(jī)和中間冷卻，但是實(shí)際上可以將級(jí)數(shù)變成更多級(jí)或者更少級(jí)。在第二冷凝器C0N2中以及再多個(gè)中間冷卻器中冷凝并分離的水H20在匯合點(diǎn)COM 處匯合并被傳送至第四泵PU4，并且被輸送至較高的壓力水平。離開熱回收蒸汽發(fā)生器HRSG的過(guò)熱蒸汽ST向下游進(jìn)入蒸汽渦輪機(jī)STT的高壓蒸汽渦輪機(jī)STTl以進(jìn)行膨脹。高壓蒸汽渦輪機(jī)STTl借助于第三齒輪GR3聯(lián)接至中壓蒸汽渦輪機(jī)STT2，第三齒輪GR3使得兩個(gè)蒸汽渦輪機(jī)能夠具有不同的速度。第二發(fā)電機(jī)G2聯(lián)接至中壓蒸汽渦輪機(jī)STT2以進(jìn)行發(fā)電。在蒸汽渦輪機(jī)STT的下游，蒸汽ST進(jìn)入第一冷凝器 CONl以被冷凝成液態(tài)水W。在泵PUl的下游，液態(tài)水LQ在進(jìn)入第一分離器SEPl之前在第一熱交換器EXl中交換熱能，這樣使液態(tài)水LQ脫氣。在進(jìn)入第一熱交換器EXl的冷部位之后，脫氣的液態(tài)水 LQ通過(guò)第二泵PU2輸送至較高的壓力水平以進(jìn)入熱回收蒸汽發(fā)生器HRSG的冷部位。液態(tài)水W經(jīng)過(guò)多個(gè)熱交換器HEX在熱回收蒸汽發(fā)生器HRSG中逐步增溫，通過(guò)與從燃?xì)鉁u輪機(jī) GT排出的燃燒氣體CG進(jìn)行熱交換而汽化和過(guò)熱。過(guò)熱的蒸汽ST在熱回收蒸汽發(fā)生器HRSG的下游被傳送至蒸汽渦輪機(jī)ST的高壓渦輪機(jī)STTl中以進(jìn)行膨脹。在蒸汽渦輪機(jī)ST的該膨脹過(guò)程內(nèi)，借助于抽出模塊EXT在抽出點(diǎn)處從高壓蒸汽渦輪機(jī)STTl抽出冷卻蒸汽STC0，以冷卻第一燃?xì)鉁u輪機(jī)GTl的熱氣體路徑HGP的部分。在 35%的冷卻蒸汽STCO注入至熱氣體路徑HGP中以用于薄膜冷卻的同時(shí)，65%的冷卻蒸汽 STCO以較高的溫度離開燃?xì)鉁u輪機(jī)GT的冷卻系統(tǒng)CS。剩余的65%的冷卻蒸汽STCO借助于位于低壓蒸氣渦輪機(jī)STT2的入口處的供給模塊IN與主蒸汽ST流再匯合，低壓蒸氣渦輪機(jī)STT2的入口還接收離開高壓蒸汽渦輪機(jī)的蒸汽ST。可以將一部分冷卻蒸汽STCO注入到燃?xì)鉁u輪機(jī)GT的熱氣體路徑HGP中。優(yōu)選地，該部分STGTCO至少部分地用于燃?xì)鉁u輪機(jī) GT的旋轉(zhuǎn)部分的薄膜冷卻。另一實(shí)施方式提供了針對(duì)燃?xì)鉁u輪機(jī)GT的熱氣體路徑HGP而言作為閉合系統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)CS，并且冷卻蒸汽STCO以全部量與蒸汽ST再匯合。當(dāng)將要注入至熱氣體路徑HGP 中的部分STGTCO在所述冷卻蒸汽STCO流的20%至40%之間時(shí)，獲得良好的結(jié)果。當(dāng)冷卻蒸汽STCO僅用于冷卻燃?xì)鉁u輪機(jī)GT的固定部分時(shí)，可以優(yōu)選地實(shí)施這種實(shí)施方式。另一優(yōu)選實(shí)施方式為旋轉(zhuǎn)部分提供冷卻，其中旋轉(zhuǎn)部分利用繞開燃燒室以注入至熱氣體路徑HGP中的所述壓縮的燃燒氣體CG進(jìn)行冷卻。 當(dāng)離開冷卻器/冷凝器模塊CCON的燃燒氣體CG具有55°C至75°C、優(yōu)選地為65°C 的溫度時(shí)，可以獲得良好的效率。取決于熱交換，冷卻器/冷凝器模塊CCON的單獨(dú)的冷卻介質(zhì)CM可以在冷卻器/冷凝器模塊CCON中加熱直至約95°C，然后該溫度水平可以用于加熱熱交換器CHEAT，以便使第一燃燒氣體流CBl的溫度從65°C增加至70°C，這樣導(dǎo)致較低的相對(duì)濕度。
權(quán)利要求
1.一種熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備，所述熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備在燃?xì)鉁u輪機(jī)循環(huán)中燃燒燃料用于產(chǎn)生能夠被利用用以在蒸汽循環(huán)中將水加熱成蒸汽的燃燒氣體(CG)，其中，所述燃?xì)鉁u輪機(jī)循環(huán)包括燃?xì)鉁u輪機(jī)(GT)，所述燃?xì)鉁u輪機(jī)(GT)用以膨脹燃燒氣體 (CB)；所述燃?xì)鉁u輪機(jī)(GT)的燃燒室(COMB)，所述燃燒室(COMB)燃燒燃料(F)、氧氣(02) 和燃燒氣體(CG)的再循環(huán)第一流的混合物，從而產(chǎn)生將進(jìn)行膨脹的燃燒氣體(CG)；熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)，所述熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)設(shè)置在所述燃?xì)鉁u輪機(jī)(GT)的下游、 接收燃燒氣體(CG)以加熱液態(tài)水(LQ)和蒸汽(ST)，從而產(chǎn)生蒸汽(ST)和/或過(guò)熱蒸汽 (ST)；位于分離點(diǎn)(DIV)處的分離模塊(DMOD)，借助于所述分離模塊(DMOD)在所述熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)下游將所述燃燒氣體(CG)分成所述再循環(huán)第一燃燒氣體流(CBl)和第二燃燒氣體流(CB》；壓縮機(jī)(COMP)，所述壓縮機(jī)(COMP)接收所述第一燃燒氣體流(CBl)， 所述第一燃燒氣體流(CBl)被壓縮以進(jìn)入所述燃燒室(COMB)并與所述氧氣(0 和燃料 (F)的流混合以在所述燃?xì)鉁u輪機(jī)(GT)中燃燒，所述蒸汽循環(huán)包括蒸汽渦輪機(jī)(STT)，借助于所述蒸汽渦輪機(jī)(STT)使所述蒸汽(ST) 膨脹；第一冷凝器(CONl)，所述第一冷凝器(CONl)設(shè)置在所述蒸汽渦輪機(jī)(STT)的下游， 膨脹的蒸汽借助于所述第一冷凝器(CONl)至少部分地冷凝成液態(tài)水(LQ)；第一泵(PUl)， 其中所述第一泵(PUl)將具有增加壓力的所述液態(tài)水(LQ)輸送至所述熱回收蒸汽發(fā)生器 (HRSG)以通過(guò)與所述燃燒氣體(CG)熱交換而進(jìn)行加熱，其特征在于，接收燃燒氣體(CG)的冷卻器/冷凝器(CCON)設(shè)置在所述熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG) 的下游，所述冷卻器/冷凝器(CCON)冷卻所述燃燒氣體流(CG)；并且用于加熱燃燒氣體(CBl)并使其去液化的加熱器(CHEAT)設(shè)置在所述分離模塊(DMOD) 的下游并且設(shè)置在所述壓縮機(jī)(COMP)的上游，以便在將所述燃燒氣體的所述部分(CBl)供應(yīng)至所述壓縮機(jī)(COMP)之前加熱所述燃燒氣體的所述部分(CBl)并使其去液化。
2.如權(quán)利要求1所述的熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備，其中，所述冷卻器/冷凝器模塊(CCON)將所述燃燒氣體(CG)的水汽成分部分地冷凝成液相(H20)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備，其中，所述冷卻器/冷凝器(CCON)通過(guò)與所述蒸汽循環(huán)分開的冷卻介質(zhì)冷卻。
4.如權(quán)利要求3所述的熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備，其中，所述冷卻介質(zhì)是如下其中之一海水、周圍空氣、經(jīng)由中間水系統(tǒng)的周圍空氣、來(lái)自區(qū)域熱格的水。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備，其中，在所述分離模塊(DMOD)的下游設(shè)置第二冷凝器(CO^)，所述第二冷凝器(CO^)接收所述第二燃燒氣體流(CB》以便進(jìn)一步冷卻所述第二燃燒氣體流(CB2)。
6.如權(quán)利要求5所述的熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備，其中，在所述第二冷凝器(CON》的下游設(shè)置壓縮機(jī)和中間冷卻器系統(tǒng)(COCl-COCn，COOl-COOm)，所述壓縮機(jī)和中間冷卻器系統(tǒng) (COCl-COCn, COOl-COOm)接收所述第二燃燒氣體流(CB》，以便通過(guò)從所述第二燃燒氣體流(CB》分離出水來(lái)減小含濕量，其中剩余的二氧化碳被壓縮并冷卻成液相。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備，其中，所述壓縮機(jī)(COMP)將所述燃燒氣體(CG)壓縮直至所述燃燒室(COMB)中的壓力(P_0UT_C0)處于25巴至55巴之間。
8.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備，其中，所述熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)將所述燃燒氣體(CG)冷卻到55°C至85°C之間、優(yōu)選地65°C至75°C之間的溫度(T_ 0UT_HRSG)。
9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備，其中，抽出模塊(EXT)在所述蒸汽 (ST)于所述蒸汽渦輪機(jī)(SST)中的膨脹內(nèi)在抽出點(diǎn)處抽出冷卻蒸汽(STCO)流以作為冷卻流體供應(yīng)至所述氣體渦輪機(jī)(GT)的冷卻系統(tǒng)(CS)，在所述蒸汽(ST)于所述蒸汽渦輪機(jī) (STT)中膨脹的過(guò)程中或之后、借助于供給模塊(IN)在所述抽出點(diǎn)的下游，所述冷卻蒸汽 (STCO)至少部分地與主蒸汽(ST)流再匯合。
10.如權(quán)利要求1所述的熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備，其中，所述冷卻蒸汽(STCO)的一部分 (STGTCO)部分地注入到所述燃?xì)鉁u輪機(jī)(GT)的熱氣體路徑(HGP)中以用于冷卻。
11.一種在熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備的燃?xì)鉁u輪機(jī)循環(huán)中燃燒燃料(F)用于產(chǎn)生能夠被利用用以在蒸汽循環(huán)中將水加熱成蒸汽的燃燒氣體(CG)的方法，所述方法包括如下步驟在所述燃?xì)鉁u輪機(jī)循環(huán)中通過(guò)在燃燒室(COMB)中燃燒所述燃料(F)、氧氣(0 和再循環(huán)燃燒氣體(CBl)的混合物產(chǎn)生所述燃燒氣體(CG)；使所述燃燒氣體(CG)在燃?xì)鉁u輪機(jī)(GT)中膨脹；在利用所述燃燒氣體(CG)作為加熱介質(zhì)的熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)中將水加熱成所述蒸汽循環(huán)中的蒸汽(ST)；壓縮所述燃燒氣體(CG)的一部分(CBl)，其中所述燃燒氣體(CG)的所述一部分(CBl)從所述熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)再循環(huán)；將所述再循環(huán)燃燒氣體(CBl)的大部分供應(yīng)至所述燃燒室(COMB)，以及在所述蒸汽循環(huán)中在所述熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)中產(chǎn)生所述蒸汽(ST)；在蒸汽渦輪機(jī)(STT)中使所述蒸汽(ST)膨脹；將所述膨脹的蒸汽冷凝成水；將所述水再循環(huán)至所述熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)，所述方法的特征在于如下步驟在所述熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)的下游在冷凝器(CCON)中冷卻和/或冷凝所述燃燒氣體(CG)；將構(gòu)成所述再循環(huán)燃燒氣體(CBl)的至少一部分所述冷卻和/或冷凝的燃燒氣體(CG) 供應(yīng)至加熱器(CHEAT)；在所述壓縮之前加熱所述再循環(huán)燃燒氣體(CBl)并使其去液化。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括如下步驟在所述冷凝器(CCON)中將所述燃燒氣體(CG)的潮濕成分至少部分地冷凝成液相 (H20)；使所述液相與所述燃燒氣體(CG)分離。
13.如權(quán)利要求11和12中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述冷凝器(CCON)設(shè)計(jì)成使所述燃燒氣體(CG)的潮濕成分最小化；以及所述加熱器(CHEAT)設(shè)計(jì)成增加所述再循環(huán)燃燒氣體(CBl)的溫度，使得在所述壓縮之后達(dá)到最大溫度T_0UT_C0從而達(dá)到預(yù)定的最大壓力P_0UT_C0，以便使燃?xì)鉁u輪機(jī)循環(huán)效率最大化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備和方法，包括燃?xì)鉁u輪機(jī)(GT)；熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)；蒸汽渦輪機(jī)(STT)；冷卻器/冷凝器(CCON)；位于分離點(diǎn)(DIV)處的分離模塊(DMOD)，使所述燃燒氣體(CG)在冷卻器/冷凝器(CCON)中冷卻和除濕并且隨后借助于在所述熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)下游的分離模塊(DMOD)分成第一燃燒氣體流(CB1)和第二燃燒氣體流(CB2)；第二冷凝器(CON2)，該第二冷凝器(CON2)接收所述第二燃燒氣體流(CB2)，以便通過(guò)水的冷凝將所含的二氧化碳(CO2)與所含的水分開；加熱器(CHEAT)；壓縮機(jī)(COMP)，該壓縮機(jī)(COMP)接收所述第一燃燒氣體流(CB1)，第一燃燒氣體流(CB1)在進(jìn)入燃燒室(COMB)之前被加熱、壓縮并被部分地被抽出以繞開燃燒室(COMB)來(lái)冷卻所述燃?xì)鉁u輪機(jī)(GT)，并且與將在所述燃?xì)鉁u輪機(jī)(GT)中燃燒的氧氣(O2)和燃料(F)流混合。
文檔編號(hào)F01K23/10GK102472120SQ201080031273
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月13日
發(fā)明者馬茨·舍丁 申請(qǐng)人:西門子公司