基于甲醇間接燃燒的高級聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)及方法
【專利摘要】一種甲醇間接燃燒聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備以及方法。將液態(tài)甲醇進料流蒸發(fā)以提供氣態(tài)甲醇料流，該氣態(tài)甲醇料流被轉(zhuǎn)化為合成氣，該合成氣在燃氣渦輪組件中燃燒以驅(qū)動第一發(fā)電機并產(chǎn)生廢氣。來自燃氣渦輪組件的廢氣的熱量被用于產(chǎn)生第一蒸汽流和第二蒸汽流。該第一蒸汽流驅(qū)動第一蒸汽渦輪并提供將氣態(tài)甲醇料流轉(zhuǎn)化為合成氣燃燒料流所需的熱量。所述第二蒸汽流驅(qū)動第二蒸汽渦輪并提供蒸發(fā)液態(tài)甲醇進料流所需的熱量。使用第一蒸汽渦輪和第二蒸汽渦輪中的至少一個來驅(qū)動第二發(fā)電機。
【專利說明】基于甲醇間接燃燒的高級聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)及方法
[0001]領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明主題主要涉及利用甲醇間接燃燒的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)以及方法。
[0003]背景介紹
[0004]第5，927，063號美國專利(Janda)公開了一種高效轉(zhuǎn)化甲醇(合成氣)燃氣渦輪發(fā)電機。該發(fā)電機使用了背壓式蒸汽渦輪(BPT)以使得轉(zhuǎn)化甲醇燃氣渦輪發(fā)電體系的熱效率和輸出功率最大化。在燃氣渦輪中燃燒之前，甲醇進料被轉(zhuǎn)化為合成氣(H2和C02)。所述吸熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)，以及轉(zhuǎn)化所必需的大量生產(chǎn)用蒸汽的產(chǎn)生，回收了燃氣渦輪廢氣中大部分的有用熱量。生產(chǎn)用蒸汽的氣壓視燃氣渦輪的入口需求而設(shè)定，并且可以被稱作低壓蒸汽。通過在高壓下而非在所要求的低壓下產(chǎn)生體系的生產(chǎn)用蒸汽，回收了在燃氣渦輪廢氣中額外的熱量。所述高壓蒸汽用于驅(qū)動BPT，產(chǎn)生額外電力，并且從BPT中排出的低壓蒸汽被用作生產(chǎn)用蒸汽而用于甲醇轉(zhuǎn)化器。
[0005]第5，819，522號美國專利(Topsoe)公開了一種改進的在燃氣渦輪循環(huán)中發(fā)電的方法，所述循環(huán)包括空氣壓縮階段、燃氣燃燒階段和在旋轉(zhuǎn)發(fā)電機中提供機械力的膨脹階段。所述改進是基于通過將帶有水的含有二甲醚和/或甲醇的初始燃料吸熱催化轉(zhuǎn)化為含有氫氣和一氧化碳的氣體而回收膨脹階段的廢氣中含有的熱量，并且將所述氣體的至少一部分作為燃料用在燃氣燃燒階段中。
[0006]發(fā)明概述
[0007]在包括例如聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機的發(fā)電系統(tǒng)中，甲醇可以被用作燃料。甲醇可以被用于替代傳統(tǒng)化石燃料(包括例如石油和天然氣)，并且可以從非石油類材料(包括例如煤)制得。在化石燃料獲取途徑有限或數(shù)量有限的地區(qū)，使用甲醇作為一種燃料源來產(chǎn)生電力可以是有利的?；诎ɡ绯杀?、運輸和環(huán)境因素的多種原因，甲醇也可以有利地作為可獲得的化石燃料供給的替代品。
[0008]當使用甲醇作為燃料源時，通常可取的是，在相對高的效率級別下運行所述發(fā)電機。改良或提高發(fā)電機的運行效率會增加每單元輸入燃料的發(fā)電量。例如，這可以允許使用較少量的燃料而滿足現(xiàn)有的電力供應(yīng)需求，和/或可以允許現(xiàn)有量的燃料產(chǎn)生更大量的電?？梢灾苯訉⒓状家肴細鉁u輪組件中(直接燃燒)，或者可以首先將其轉(zhuǎn)化為另一種燃料材料，例如合成氣(間接燃燒)。
[0009]在聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備中，在燃氣渦輪組件中燃燒引入的燃料材料。燃氣渦輪組件產(chǎn)生的機械功用于驅(qū)動發(fā)電機。相對于單循環(huán)設(shè)備，聯(lián)合循環(huán)設(shè)備的效率得到提高，這是因為離開燃氣渦輪組件的熱廢氣中的熱能被用于產(chǎn)生蒸汽，所述蒸汽轉(zhuǎn)而用于驅(qū)動一個或多個蒸汽渦輪。蒸汽渦輪產(chǎn)生的機械功可以被用于產(chǎn)生額外的電力。
[0010]通過將蒸汽用在系統(tǒng)的另一個部位一包括例如燃氣渦輪組件的上游——提供熱能，而重新捕獲蒸汽中至少一些熱能，可以進一步提高聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備的效率。
[0011]現(xiàn)有的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)利用BPT廢蒸汽(B卩，離開BPT組件的低品質(zhì)蒸汽)中的熱能來提供熱量將燃料材料預(yù)熱，或者將甲醇轉(zhuǎn)化為合成氣。使用廢蒸汽(相對于使用還未流經(jīng)渦輪的蒸汽)有助于將蒸汽渦輪組件產(chǎn)生的功的量最大化。[0012]另一種已知的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)使用燃氣渦輪組件的廢蒸汽中的熱能來提供熱量將燃料材料預(yù)熱或者將甲醇轉(zhuǎn)化為合成氣。使用廢蒸汽(相對于將其浪費/排放到環(huán)境中)可以有助于提高效率。然而，相比于使用來自蒸汽渦輪中的廢蒸汽，提取燃氣渦輪廢蒸汽(其具有很高溫度)也可能導(dǎo)致較高地損失整個系統(tǒng)的效率。
[0013]與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過從蒸汽渦輪組件中抽取兩股蒸汽流來提供在將甲醇燃料引入至燃氣渦輪組件之前用于處理甲醇燃料(例如，加熱、蒸發(fā)和轉(zhuǎn)化)所需的部分熱量，或優(yōu)選全部的熱量，而使得間接燃燒發(fā)電設(shè)備的效率可以大體上保持，并且可以增加。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，使用兩股從蒸汽渦輪組件不同位置中抽出的蒸汽流可以改進甲醇蒸發(fā)和轉(zhuǎn)化過程的效率至通常足以彌補蒸汽渦輪輸出的損失(由抽出蒸汽流導(dǎo)致)的程度。第一股抽出的蒸汽流可以為低于燃氣渦輪組件的廢氣的溫度，但是可以類似于從BPT抽出的蒸汽的溫度。第二股抽出的蒸汽流比第一股抽出的蒸汽流的溫度更低。在這種配置中，較低品質(zhì)的抽出蒸汽流的結(jié)合可以用于替代傳統(tǒng)的較高品質(zhì)的蒸汽(例如，燃氣渦輪廢蒸汽和/或BPT蒸汽)，這會導(dǎo)致總體效率改進。
[0014]根據(jù)本發(fā)明主題的一個廣義的方面，甲醇間接燃燒的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備可以包括一種蒸發(fā)設(shè)備，其可用于使液態(tài)甲醇進料流蒸發(fā)而提供氣態(tài)甲醇料流。所述蒸發(fā)設(shè)備可以包括一個液體入口用于接收液態(tài)甲醇料流，以及一個氣體出口用于排出氣態(tài)甲醇料流。所述設(shè)備也可以包括一個連接在所述蒸發(fā)設(shè)備下游的轉(zhuǎn)化設(shè)備，其可用于將氣態(tài)甲醇料流轉(zhuǎn)化為合成氣燃燒料流。所述轉(zhuǎn)化設(shè)備可以包括一個氣態(tài)甲醇入口以及一個合成氣燃燒料流出口，所述氣態(tài)甲醇入口流體連接(fluidly couple)至所述蒸發(fā)設(shè)備的氣體出口。所述設(shè)備還可以包括一個燃氣渦輪組件，其流體連接至燃燒料流出口并且被配置為用于燃燒合成氣燃燒料流。所述燃氣渦輪組件可以具有一個廢氣出口(exhaust outlet)，并可以被驅(qū)動地(drivingly)連接到第一發(fā)電機。
[0015]所述設(shè)備還可以包括一個熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)，其包括一個流體連接至所述廢氣出口的廢氣入口，并且所述熱回收蒸汽發(fā)生器被配置為用于從燃氣渦輪組件接收廢氣流，并使用廢氣流中的熱量來產(chǎn)生蒸汽。所述HSRG可以包括第一蒸汽出口和第二蒸汽出口。所述設(shè)備還可以包括一個蒸汽渦輪組件，其連接至HSRG并且被配置為從HSRG接收蒸汽，并且可以被驅(qū)動地連接到至少一個第二發(fā)電機。所述蒸汽渦輪組件可以包括第一蒸汽渦輪，其具有流體連接至HRSG的第一蒸汽出口的第一蒸汽入口。所述第一蒸汽渦輪具有第一抽取出口和第一廢氣出口，所述第一抽取出口用于將第一抽出蒸汽流從第一蒸汽渦輪抽出。所述第一抽取出口可以流體連接至轉(zhuǎn)化設(shè)備的第一蒸汽入口，來將第一抽出蒸汽流導(dǎo)入轉(zhuǎn)化設(shè)備。通過第一抽出蒸汽流提供到轉(zhuǎn)化設(shè)備的熱量可以足夠用于促進氣態(tài)甲醇料流轉(zhuǎn)化成燃燒進料流。所述蒸汽渦輪組件也可以包括第二蒸汽渦輪，其具有流體連接至HRSG的第二蒸汽出口的第二蒸汽入口。所述第二蒸汽渦輪包括第二抽取出口和第二廢氣出口，所述第二抽取出口用于將第二抽出蒸汽流從第二蒸汽渦輪抽出。所述第二抽取出口可以流體連接至蒸發(fā)設(shè)備的第二蒸汽入口，來將第二抽出蒸汽流導(dǎo)入蒸發(fā)設(shè)備。通過第二抽出蒸汽流提供到蒸發(fā)設(shè)備的熱量可以足夠用于蒸發(fā)液態(tài)甲醇進料流。
[0016]所述設(shè)備還可以在轉(zhuǎn)化設(shè)備上包括第一循環(huán)冷凝出口，其流體連接到蒸發(fā)設(shè)備上的第一循環(huán)冷凝入口，用于將來自轉(zhuǎn)化設(shè)備的第一循環(huán)冷凝料流轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)設(shè)備，來給蒸發(fā)設(shè)備提供額外的熱量。[0017]所述第一循環(huán)冷凝料流可以處于第一循環(huán)溫度，所述溫度高于蒸發(fā)設(shè)備的運行溫度。
[0018]蒸發(fā)設(shè)備可以包括一個預(yù)熱器以及一個流體連接至該預(yù)熱器下游的蒸發(fā)器，所述預(yù)熱器用于接收并預(yù)熱液態(tài)甲醇進料流，所述蒸發(fā)器用于將接收自預(yù)熱器的液態(tài)甲醇進料流蒸發(fā)，其中所述蒸發(fā)器包括第二蒸汽入口，用于接收第二抽出蒸汽流。
[0019]所述設(shè)備還可以包括在蒸發(fā)器上的第二循環(huán)冷凝出口，其流體連接至預(yù)熱器上的第二循環(huán)冷凝入口，用于將來自蒸發(fā)器的第二循環(huán)冷凝料流轉(zhuǎn)移至預(yù)熱器，以提供熱量將液態(tài)甲醇進料流預(yù)熱。
[0020]所述轉(zhuǎn)化設(shè)備可以包括一個分解反應(yīng)器，由所述分解反應(yīng)器產(chǎn)生的合成氣燃燒料流可以包括氫氣和一氧化碳。
[0021]所述轉(zhuǎn)化設(shè)備可以包括一個轉(zhuǎn)化器(reformer)，由所述轉(zhuǎn)化器產(chǎn)生的合成氣燃燒料流可以包括氫氣和二氧化碳。任選地，所述轉(zhuǎn)化器可以為蒸汽轉(zhuǎn)化器。如果使用蒸汽轉(zhuǎn)化器，則可以將第一抽出蒸汽流分開以向轉(zhuǎn)化器提供兩股蒸汽進料:一股作為反應(yīng)物，另一股作為熱源。
[0022]所述設(shè)備還可以包括一個分離設(shè)備，其流體連接在轉(zhuǎn)化器與燃氣渦輪組件之間。所述分離設(shè)備可以從合成氣燃燒料流中將二氧化碳分離出來，之后再將合成氣燃燒料流引入到燃氣渦輪組件。
[0023]所述分離設(shè)備可以包括一個物理吸收二氧化碳分離器。
[0024]所述設(shè)備也可以包括一個冷凝設(shè)備，其流體連接在第二蒸汽渦輪的第二廢氣出口與HRSG之間，其中，任選地在真空壓力下，來自第二蒸汽渦輪的廢蒸汽被冷凝為冷凝物。
[0025]所述第一抽出蒸汽流可以為提供至第一蒸汽渦輪的蒸汽量的約10%至約70%。
[0026]所述第二抽出蒸汽流可以為提供至第二蒸汽渦輪的蒸汽量的約5%至約35%。
[0027]所述第一抽出蒸汽流可以處于第一溫度，第二抽出蒸汽流可以處于第二溫度，第二溫度低于第一溫度。
[0028]根據(jù)本發(fā)明主題另一個廣義的方面，在聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機中發(fā)電的方法可以包括以下步驟:a)將液態(tài)甲醇進料流蒸發(fā)，以提供氣態(tài)甲醇料流；b)將氣態(tài)甲醇料流轉(zhuǎn)化為合成氣燃燒料流；c)在燃氣渦輪組件中燃燒所述合成氣燃燒料流，以驅(qū)動第一發(fā)電機并產(chǎn)生廢氣流；d)使用所述廢氣流中的熱量來產(chǎn)生至少第一蒸汽流和第二蒸汽流；e)使用所述第一蒸汽流驅(qū)動第一蒸汽渦輪；f)從第一蒸汽渦輪中抽取第一抽出蒸汽流，并使用該第一抽出蒸汽流來提供將氣態(tài)甲醇料流轉(zhuǎn)化為合成氣燃燒料流所需要的熱量；g)使用第二蒸汽流驅(qū)動第二蒸汽渦輪；h)從第二蒸汽渦輪中抽取第二抽出蒸汽流，并使用該第二抽出蒸汽流來提供蒸發(fā)液態(tài)甲醇進料流所需的熱量；i)使用第一蒸汽渦輪和第二蒸汽渦輪中的至少一個來驅(qū)動第二發(fā)電機。
[0029]所述方法也可以包括從轉(zhuǎn)化設(shè)備取出第一循環(huán)冷凝料流，并使用該第一循環(huán)冷凝料流來提供用于蒸發(fā)液態(tài)甲醇進料流的額外熱量。
[0030]蒸發(fā)液態(tài)甲醇進料流的過程可以包括將液態(tài)甲醇進料流通過一個預(yù)熱器和一個蒸發(fā)器，并且所述第二抽出蒸汽流可以向蒸發(fā)器提供熱量。
[0031]所述方法還可以包括從蒸發(fā)器取出第二循環(huán)冷凝料流，并使用該第二循環(huán)蒸汽流來給預(yù)熱器提供熱量。[0032]將氣態(tài)甲醇料流轉(zhuǎn)化為合成氣燃燒料流的過程可以包括在分解反應(yīng)器中處理所述氣態(tài)甲醇料流，從而所述合成氣燃燒料流包括氫氣和一氧化碳。
[0033]將氣態(tài)甲醇料流轉(zhuǎn)化為合成氣燃燒料流的過程可以包括在轉(zhuǎn)化器中處理所述氣態(tài)甲醇料流，從而所述合成氣燃燒料流包括氫氣和二氧化碳。
[0034]所述方法也可以包括將至少一部分的二氧化碳從合成氣燃燒料流中分離出來，之后再將合成氣燃燒料流在燃氣渦輪組件中燃燒。
[0035]可以使用物理吸收二氧化碳分離器將二氧化碳從合成氣燃燒料流中分離出。
[0036]所述第一抽出蒸汽流可以在第一溫度下被抽出，且所述第二抽出蒸汽流可以在第二溫度下被抽出；第二溫度低于第一溫度。
[0037]任選地，所述第一抽出蒸汽流可以提供將氣態(tài)甲醇料流轉(zhuǎn)化為合成氣燃燒料流所需的基本上所有熱量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]本文所包括的附圖是用于闡述本發(fā)明主題的多個實施例，并不意欲以任意方式限制本發(fā)明所教導(dǎo)的范圍。在附圖中:
[0039]圖1是發(fā)電設(shè)備一個實例的示意圖；
[0040]圖2是發(fā)電設(shè)備另一個實例的示意圖；
[0041]圖3是發(fā)電設(shè)備又一個實例的示意圖；
[0042]圖4是發(fā)電設(shè)備再一個實例的示意圖；
[0043]圖5是分離設(shè)備一個實例的示意圖；
[0044]圖6是說明發(fā)電設(shè)備運行方法的流程圖；
[0045]圖7是說明傳統(tǒng)發(fā)電設(shè)備的示意圖；
[0046]圖8是能級相對于溫度的圖表；
[0047]圖9是模擬的傳熱分布圖；且
[0048]圖10是另一個模擬的傳熱分布圖。
[0049]各種實施方式的說明
[0050]以下將描述多種設(shè)備或方法，為所要求保護的主題提供實例。實施方案均不限制所要求保護的主題，并且權(quán)利要求可以覆蓋與下文所述不同的方法或設(shè)備。
[0051]在發(fā)電系統(tǒng)中，甲醇可以被用作燃料源。一種甲醇的這類用途是將甲醇燃料直接提供到燃氣渦輪中來發(fā)電。另一種可能的用途是將進料的甲醇料流轉(zhuǎn)化為另一種類型的可以被供應(yīng)到燃氣渦輪的燃料，例如合成氣流。此方法可以被稱為甲醇間接燃燒。
[0052]與在聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中的傳統(tǒng)的甲醇燃燒相比，甲醇間接燃燒(在燃燒前將甲醇轉(zhuǎn)化成燃氣或合成氣)可以是一種改進發(fā)電效率的方法。
[0053]甲醇間接燃燒的實例可以包括多種不同的化學(xué)轉(zhuǎn)化反應(yīng)，包括例如，甲醇分解(無水甲醇裂解)和甲醇蒸汽轉(zhuǎn)化。
[0054]使用甲醇分解反應(yīng)時，氣態(tài)甲醇可以根據(jù)以下反應(yīng)經(jīng)催化分解為一氧化碳和氫氣，例如使用合適的分解反應(yīng)器:
[0055]CH30H=C0+2H2 (I)
[0056]與溫度相關(guān)，該反應(yīng)可以迅速進行。壓力可以阻礙所述分解反應(yīng)，當系統(tǒng)的運行壓力升高時可能需要更高的溫度。
[0057]使用甲醇轉(zhuǎn)化時，甲醇可以根據(jù)以下反應(yīng)進行催化蒸汽-轉(zhuǎn)化，例如使用蒸汽轉(zhuǎn)化器:
[0058]CH30H+H20=C02+3H2 (2)
[0059]所述反應(yīng)可以在一種催化劑的存在下進行，所述催化劑在200°C以上呈活性，與此同時，所述催化劑對于逆轉(zhuǎn)化反應(yīng)(甲烷化)沒有活性?？稍谳^低溫度下實現(xiàn)完全轉(zhuǎn)化。
[0060]由i)甲醇分解和ii)甲醇轉(zhuǎn)化所獲得的反應(yīng)產(chǎn)物(例如，氫氣和一氧化碳，或者氫氣和二氧化碳)均可以被認為是本說明書中“合成氣”的實例。
[0061]在一些情況下，不希望把大量的二氧化碳(其通常被稱作溫室氣體)釋放到大氣中或發(fā)電設(shè)備周圍的環(huán)境中。在這些情況下，發(fā)電設(shè)備可以配備一個二氧化碳分離器，其可以從合成氣中分離二氧化碳，所述分離器優(yōu)選地位于燃氣渦輪的上游。
[0062]參照圖1，甲醇間接燃燒聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備的一個實例100包括蒸發(fā)設(shè)備102、轉(zhuǎn)化設(shè)備104、燃氣渦輪組件106、熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG) 108、以及蒸汽渦輪組件110。
[0063]從任意合適的甲醇來源通過液態(tài)甲醇進料流112將液態(tài)甲醇供應(yīng)到發(fā)電設(shè)備中，所述甲醇來源包括例如罐或管線(未示出)。所述液態(tài)甲醇可以被加壓至任何所需的運行壓力。在所示的實例中，液態(tài)甲醇被加壓到至少約22巴的壓力。
[0064]所述液態(tài)甲醇進料流112被連接到蒸發(fā)設(shè)備102上的液體入口 114。所述蒸發(fā)設(shè)備102可以為任何可以加熱液態(tài)甲醇進料流112來蒸發(fā)液態(tài)甲醇進料流112的設(shè)備，包括例如下文所述的預(yù)熱器和蒸發(fā)器。蒸發(fā)后，氣態(tài)甲醇可以作為氣態(tài)甲醇料流116通過氣體出口 118離開蒸發(fā)設(shè)備102。
[0065]轉(zhuǎn)化設(shè)備104被連接到蒸發(fā)設(shè)備102的下游，并且被配置為接收氣態(tài)甲醇料流116。在所示的實例中，轉(zhuǎn)化設(shè)備104上的氣態(tài)甲醇入口 120被連接到蒸發(fā)設(shè)備102上的氣體出口 118。
[0066]轉(zhuǎn)化設(shè)備104可以為任何能夠?qū)鈶B(tài)甲醇料流116轉(zhuǎn)化為適合在燃氣渦輪組件106中燃燒的合成氣燃燒料流122的合適設(shè)備(包括例如下文所述的分解反應(yīng)器和蒸汽轉(zhuǎn)化器)。所述合成氣燃燒料流122通過燃燒料流出口 124離開轉(zhuǎn)化設(shè)備。
[0067]燃氣渦輪組件106流體連接至轉(zhuǎn)化設(shè)備104的燃燒料流出口 124的下游，接收并燃燒合成氣燃燒料流122。燃氣渦輪組件106具有廢氣出口 126，通過該出口 126，熱的廢氣可以作為廢氣流128離開燃氣渦輪組件106。廢氣流128離開燃氣渦輪組件106的溫度可以基于任意給定的燃氣渦輪組件的運行狀況而變化，但是可以在例如約500至約650°C的范圍內(nèi)。
[0068]燃氣渦輪組件106也機械地連接至第一發(fā)電機130，從而所述燃氣渦輪組件驅(qū)動發(fā)電機而產(chǎn)生電力。所述發(fā)電機130可以為任意合適的與燃氣渦輪組件106兼容的發(fā)電機。
[0069]HRSG108從廢氣流128中回收熱量。在所示的實例中，HRSG108包括廢氣入口 132，其流體連接至廢氣出口 126，所述HRSG108被配置為用于從燃氣渦輪組件106接收廢氣流128并使用廢氣流128中的熱量來產(chǎn)生蒸汽。來自HRSG108的蒸汽被用于驅(qū)動蒸汽渦輪組件 110。
[0070]HRSG108包括第一蒸汽出口或高壓蒸汽出口 134，用于輸出較高溫度的蒸汽流136，以及第二蒸汽出口或中壓蒸汽出口 138，用于輸出中間蒸汽流140。所述高溫蒸汽流136可以具有低于廢氣流128溫度的溫度，例如低約20°C至約50°C，并在所示的實例中為約550°C。中間蒸汽流140的溫度低于高溫蒸汽流136的溫度。高溫蒸汽流136和中溫蒸汽流140均被輸送到蒸汽渦輪組件110。
[0071]蒸汽渦輪組件110包括第一蒸汽渦輪142，其具有第一蒸汽入口 144，該入口 144流體連接到HRSG108的高壓蒸汽出口 134。所述第一蒸汽渦輪142也可以機械地連接至一個兼容的第二發(fā)電機146以產(chǎn)生電力。
[0072]第一蒸汽渦輪142具有第一廢氣出口 148和第一抽取出口 150，所述第一抽取出口150用于從第一蒸汽渦輪142中抽取第一抽出蒸汽流152。所述第一抽取出口 150流體連接至轉(zhuǎn)化設(shè)備104的第一蒸汽入口 154，以將第一抽出蒸汽流152導(dǎo)入轉(zhuǎn)化設(shè)備104。通過第一抽出蒸汽流152提供到轉(zhuǎn)化設(shè)備104中的熱量用于提供在轉(zhuǎn)化過程(例如，將甲醇轉(zhuǎn)化為合成氣)中所用的熱能。優(yōu)選地，通過第一抽出蒸汽流152所提供的熱量足以促使氣態(tài)甲醇料流116轉(zhuǎn)化成合成氣燃燒料流122而不需從其他來源(例如鍋爐等)供給額外的熱量。
[0073]在所示的實例中，第一抽出蒸汽流152包括一部分量的通過高溫蒸汽流136供給至第一蒸汽渦輪142的蒸汽。任選地，所述第一抽出蒸汽流152可以包括約10%至約70%的供給到第一蒸汽渦輪142的蒸汽。在一些情況下，所述第一抽出蒸汽流152可以包括約50%至約60%的供給到第一蒸汽渦輪142的蒸汽，這取決于所選的燃氣渦輪型號、甲醇反應(yīng)器的設(shè)計和蒸汽循環(huán)的排布。所述第一抽出蒸汽流152的溫度比高溫蒸汽流136的溫度低，并且比轉(zhuǎn)化設(shè)備104的運行溫度高。
[0074]流經(jīng)第一蒸汽渦輪142的剩余蒸汽(即，未從第一抽取出口 150抽出的蒸汽)作為廢蒸汽通過第一廢氣出口 148離開第一蒸汽渦輪142。在所示的實例中，廢蒸汽被重新引入HRSG108，重新加熱并隨后導(dǎo)入第二蒸汽出口 138。
[0075]蒸汽渦輪組件110還包括第二蒸汽渦輪156，其具有第二蒸汽入口 158，該入口 158流體連接至HRSG108的第二蒸汽出口 138。第二蒸汽渦輪156也機械地連接至第二發(fā)電機146 (任選地為與第一蒸汽渦輪142相連的同一個發(fā)電機，見圖2)來產(chǎn)生電力。
[0076]第二蒸汽渦輪156包括第二抽取出口 160以及第二廢氣出口 164，所述第二抽取出口 160用于從第二蒸汽渦輪156抽出第二抽出蒸汽流162。第二抽出取口 160流體連接至蒸發(fā)設(shè)備102的第二蒸汽入口 166，將第二抽出蒸汽流162導(dǎo)入至蒸發(fā)設(shè)備102。來自第二抽出蒸汽流162的熱量用于蒸發(fā)流經(jīng)蒸發(fā)設(shè)備102的液態(tài)甲醇。任選地，通過第二抽出蒸汽流162提供給蒸發(fā)設(shè)備102的熱量可以足夠?qū)⒁簯B(tài)甲醇進料流112蒸發(fā)，而無需額外熱源。
[0077]第二抽出蒸汽流162僅包含一部分流經(jīng)第二蒸汽渦輪158的蒸汽。優(yōu)選地，第二抽出蒸汽流162中的蒸汽量少于第一抽出蒸汽流152的蒸汽量。在所示的實例中，第二抽出蒸汽流162可以包括約5%至約30%，或約10%至約20%的提供至第二蒸汽渦輪156的蒸汽(即，中溫蒸汽流140中的蒸汽)的量。
[0078]第二抽出蒸汽流162的溫度低于第一抽出蒸汽流152，并且任選地高于蒸發(fā)設(shè)備102的運行溫度(即，高于液態(tài)甲醇進料流112的沸騰溫度)。
[0079]通過第二廢氣出口 164從第二蒸汽渦輪156排出的蒸汽，經(jīng)由第二廢氣流168，回到HRSG108。燃氣渦輪的廢氣流之后可以被導(dǎo)入任意合適的處理處或處理設(shè)備170，其包括例如從煙囪(stack)作為煙氣(flue gas)噴出。任選地,額外的處理儀器(包括例如冷凝器)可以位于第二廢氣流168處。使用所述額外的處理設(shè)備可以進一步增加發(fā)電設(shè)備的效率。
[0080]在所示的實例中，兩個不同的抽出蒸汽流152和162被連接至兩個不同的上游位置(分別為轉(zhuǎn)化設(shè)備104和蒸發(fā)設(shè)備102)。使用從發(fā)電設(shè)備100下游位置回收的廢熱來提供發(fā)電設(shè)備100上游進行處理所需的熱量，這可以有助于增加發(fā)電設(shè)備100的效率(以消耗的每單元液態(tài)甲醇產(chǎn)生的電力的量計算)。
[0081]參考圖2，發(fā)電設(shè)備的另一個實例200包括蒸發(fā)設(shè)備202、轉(zhuǎn)化設(shè)備204、燃氣渦輪組件206、熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG) 208、以及蒸汽渦輪組件210。所述發(fā)電設(shè)備200類似于發(fā)電設(shè)備100，其他類似的元件也使用從200起始的類似標號標識。
[0082]如上文所詳述，用于轉(zhuǎn)化設(shè)備204的熱量是由從第一蒸汽渦輪242取出的第一抽出蒸汽流252所提供的。第一抽出蒸汽流252所提供的熱量足以促使轉(zhuǎn)化設(shè)備204運行而不需引入其他的熱量。
[0083]在這個實例中，蒸發(fā)設(shè)備202包括一個預(yù)熱器272 (其可以為任意合適的設(shè)備，包括例如換熱器)，用于接收并預(yù)熱液態(tài)甲醇進料流212，以及一個連接在預(yù)熱器272下游的蒸發(fā)器274。液態(tài)甲醇112作為預(yù)熱過的甲醇料流276離開預(yù)熱器272，并隨后流入蒸發(fā)器274。蒸發(fā)器274進一步加熱預(yù)熱過的甲醇料流276直至該液態(tài)甲醇沸騰，以產(chǎn)生氣態(tài)甲醇料流216。在所示的實例中，用于蒸發(fā)器274的熱量是由抽取自第二蒸汽渦輪256的蒸汽262提供的，并且所述蒸發(fā)器274包括第二蒸汽入口 266用于接收第二抽出蒸汽流262。
[0084]任選地，蒸發(fā)設(shè)備202可以被配置為使得蒸發(fā)器274所需的所有熱量由第二抽出蒸汽流262提供。或者，離開轉(zhuǎn)化設(shè)備204的部分或所有的冷凝物(已經(jīng)被用于提供熱量來促進轉(zhuǎn)化過程)可以被重新引入蒸發(fā)設(shè)備202來提供額外的熱源?；蛘撸蚴穷~外地，離開轉(zhuǎn)化設(shè)備204 (和/或下文所述的蒸發(fā)設(shè)備)的部分或所有冷凝物可以被重新引入發(fā)電設(shè)備200的另一部分，包括例如進入HRSG208的預(yù)熱水。
[0085]在所示的實例中，任選的(使用虛線表示)第一循環(huán)冷凝料流278使得離開轉(zhuǎn)化設(shè)備204的部分或所有冷凝物被引入蒸發(fā)器274。在該實例中，在轉(zhuǎn)化設(shè)備204上的第一循環(huán)冷凝物出口 280連接至蒸發(fā)設(shè)備202上的第一循環(huán)冷凝物入口 282，用于將來自轉(zhuǎn)化設(shè)備204的第一循環(huán)冷凝料流278轉(zhuǎn)移至蒸發(fā)器274，以向蒸發(fā)器274提供額外熱量(除通過第二抽出蒸汽流262提供的熱量之外)。
[0086]第一循環(huán)冷凝料流278處于第一循環(huán)溫度，其高于蒸發(fā)器274的運行溫度(即，高于液態(tài)甲醇料流的沸點)。
[0087]任選地，蒸發(fā)設(shè)備202也可以包括第二循環(huán)冷凝料流284，其可以將離開蒸發(fā)器274的冷凝物轉(zhuǎn)移到預(yù)熱器272。在該實例中，蒸發(fā)器274上的第二循環(huán)冷凝物出口 286被連接至預(yù)熱器272上的第二循環(huán)冷凝物入口 288，用于將來自蒸發(fā)器274的第二循環(huán)冷凝料流284轉(zhuǎn)移到預(yù)熱器272以提供熱量來預(yù)熱液態(tài)甲醇進料流212。在所示的實例中，第二循環(huán)冷凝料流284提供基本上預(yù)熱器272中使用的所有熱量。
[0088]任選地，第二抽出蒸汽流262的一部分可以被直接供給至預(yù)熱器272。
[0089]在該實例中，蒸汽渦輪242和256均機械地連接至同一個第二發(fā)電機246。
[0090]參照圖3，發(fā)電設(shè)備的另一個實例300包括蒸發(fā)設(shè)備302、轉(zhuǎn)化設(shè)備304、燃氣渦輪組件306、熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG) 308、以及蒸汽渦輪組件310。所述發(fā)電設(shè)備300類似于發(fā)電設(shè)備100和200，并且其他類似的元件使用從300起始的類似標號標識。
[0091]在該實例中，轉(zhuǎn)化設(shè)備304包括分解反應(yīng)器304a (為任意合適的構(gòu)造)，其可以將氣態(tài)甲醇料流316轉(zhuǎn)化為包含氫氣和一氧化碳的合成氣燃燒料流322。所述合成氣燃燒料流322隨后被注入燃氣渦輪組件306。任選地，合成氣燃燒料流322被注入燃氣渦輪組件306而不將氫氣與一氧化碳分離。
[0092]在該實例中，燃氣渦輪組件306是一個典型的燃氣渦輪組件306，其包括接收空氣供給392的壓縮機390、燃氣渦輪394和連接在以上二者之間的燃燒器396。合成氣燃燒料流322被弓I入燃燒器396用于燃燒。蒸汽渦輪組件也可以包括一個低壓蒸汽管線341，其將HRSG產(chǎn)生的蒸汽輸送至第二蒸汽渦輪。
[0093]參照圖4，發(fā)電設(shè)備的另一個實例500包括蒸發(fā)設(shè)備502、轉(zhuǎn)化設(shè)備504、燃氣渦輪組件506、熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG) 508、以及蒸汽渦輪組件510。所述發(fā)電設(shè)備500類似于發(fā)電設(shè)備100、200和300，并且其他類似的元件使用從500起始的類似標號標識。
[0094]在該實例中，轉(zhuǎn)化設(shè)備504包括蒸汽轉(zhuǎn)化器504a (為任意合適的構(gòu)造)。蒸汽轉(zhuǎn)化器504a可以產(chǎn)生包括氫氣和二氧化碳的合成氣燃燒料流522。
[0095]任選地，合成氣燃燒料流522可以被直接供給至燃氣渦輪組件506而不除去二氧化碳。然而，在一些情況下，可能可取的是將合成氣燃燒料流522中所含有的氫氣與部分或所有的二氧化碳分離，之后再將合成氣燃燒料流522引入燃氣渦輪組件506。在這些情況下，如上所述，發(fā)電設(shè)備500也可以包括一個分離設(shè)備602，其流體連接至蒸汽轉(zhuǎn)化器504a和燃氣渦輪組件506之間。
[0096]分離設(shè)備602可以為任意這樣的設(shè)備:其能夠?qū)⒍趸紡暮铣蓺馊紵狭?22中分離出來，之后再將合成氣燃燒料流522引入燃氣渦輪組件506，所述分離設(shè)備包括例如物理吸收二氧化碳分離器。
[0097]參考圖5，合適的物理吸收分離器的一個實例是由UOP LLC制造的Selexol?碳捕獲系統(tǒng)602a。在Selexol?系統(tǒng)中，進料的合成氣燃燒料流522經(jīng)由氣體冷卻器604被冷卻，然后進入CO2吸收器606中，其中貧溶劑(lean solvent)從合成氣燃燒料流522中吸收二氧化碳，氫氣從吸收器的頂部排出。此時富含二氧化碳的溶劑流經(jīng)三個閃蒸罐(flashtank) 608a-c以釋放所夾帶的二氧化碳,其通過二氧化碳料流而排出。在閃蒸罐608a_c底部收集的貧溶劑經(jīng)由溶劑冷卻器610冷卻，然后泵回至CO2吸收器604。
[0098]也參考圖4，從CO2吸收器606排出的氫氣流612被導(dǎo)入燃氣渦輪組件506。由閃蒸罐608a-c收集的二氧化碳料流614可以通過壓縮器616壓縮，然后輸送進行進一步處理或螯合(sequestration)。
[0099]在所示實例中，冷凝器199、299、399和599分別提供在第二廢氣流168、268、368和568處，位于第二蒸汽渦輪156、256、356、556與HRSG108、208、308和508之間。任選地，第二廢氣出口 134、264、364和564的運行壓力可以低于環(huán)境壓力(S卩，在真空條件下)。第二廢氣出口在真空條件下運行可以有助于提高發(fā)電設(shè)備100、200、300和500的整體效率。
[0100]雖然上述每個實例的說明中都包括兩個蒸汽渦輪(例如142和156)，但可以提供多于兩個蒸汽渦輪?；蛘?，或是額外地，這些蒸汽渦輪中的一些或全部可以為多級渦輪。
[0101]參考圖6，運行發(fā)電設(shè)備100、200、300和/或500的方法700包括以下概括步驟:702將液態(tài)甲醇進料流蒸發(fā)，以提供氣態(tài)甲醇料流；704將氣態(tài)甲醇料流轉(zhuǎn)化為合成氣燃燒料流；706在燃氣渦輪組件中燃燒該合成氣燃燒料流，以驅(qū)動第一發(fā)電機并產(chǎn)生廢氣流；708使用來自所述廢氣流的熱量來產(chǎn)生至少第一蒸汽流和第二蒸汽流；710使用所述第一蒸汽流驅(qū)動第一蒸汽渦輪；712從第一蒸汽流中抽取第一抽出蒸汽流，并使用該第一抽出蒸汽流來提供將氣態(tài)甲醇料流轉(zhuǎn)化為合成氣燃燒料流所需的熱量；714使用第二蒸汽流驅(qū)動第二蒸汽渦輪；716從第二蒸汽渦輪中抽取第二抽出蒸汽流，并使用第二抽出蒸汽流來提供蒸發(fā)液態(tài)甲醇進料流所需的熱量；以及718使用第一蒸汽渦輪和第二蒸汽渦輪中的至少一個來驅(qū)動第二發(fā)電機。
[0102]所述方法還可以包括任選的步驟720，從轉(zhuǎn)化設(shè)備中取出第一循環(huán)冷凝料流，并使用該第一循環(huán)冷凝料流來提供額外熱量以蒸發(fā)液態(tài)甲醇進料流。
[0103]任選地，步驟702可以包括將液態(tài)甲醇進料流通過預(yù)熱器與蒸發(fā)器，并且第二抽出蒸汽流可以向蒸發(fā)器提供熱量。
[0104]所述方法也可以包括任選的步驟722，從蒸發(fā)器中取出第二循環(huán)冷凝料流并使用該第二循環(huán)冷凝料流向預(yù)熱器提供熱量。
[0105]任選地，例如當運行發(fā)電設(shè)備300時，步驟704可以包括在分解反應(yīng)器304a中處理氣態(tài)甲醇料流，從而合成氣燃燒料流322包括氫氣和一氧化碳。
[0106]或者，例如當運行發(fā)電設(shè)備500時，步驟704可以包括在轉(zhuǎn)化器504a中處理氣態(tài)甲醇料流，從而合成氣燃燒料流522含有氫氣和二氧化碳。
[0107]在此情況下，所述方法也可以包括任選的步驟726，在將合成氣燃燒料流在燃氣渦輪組件里燃燒之前，先將至少一部分的二氧化碳從合成氣燃燒料流中分離出來。任選地，可以在步驟726中使用物理吸收二氧化碳分離器將部分或所有的二氧化碳從合成氣燃燒料流中分離出來。
[0108]上文所述的發(fā)電設(shè)備100、200、300和500可以比現(xiàn)有技術(shù)中已知的其他聯(lián)合循環(huán)甲醇燃料發(fā)電設(shè)備更有效率(即，在相同甲醇原料的情況下，本文所述設(shè)備可以產(chǎn)生更多的電力)。為了研究這一點，使用Aspen Plus?和GTPro?模擬軟件進行電腦模擬，進行有效能分析(exergy analysis)來將發(fā)電設(shè)備100、200、300和500的性能與兩種常規(guī)甲醇燃料聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)800相比較，如圖7所示。用于比較的常規(guī)系統(tǒng)800包括一些與設(shè)備100、200、300和500相同的組件，類似的組件使用從800起始的類似標號標識。
[0109]參照圖7，已知的甲醇燃料發(fā)電系統(tǒng)的一個實例800包括燃氣渦輪組件806，其直接以甲醇進料流812為燃料。燃氣渦輪組件806排出的熱廢氣828用于在HRSG808中產(chǎn)生蒸汽，并且來自HRSG808的蒸汽用于驅(qū)動蒸汽渦輪組件810中的兩個蒸汽渦輪842、856。這個已知系統(tǒng)800不包括蒸發(fā)設(shè)備或轉(zhuǎn)化設(shè)備，并且不從蒸汽渦輪組件810中抽取蒸汽來預(yù)熱或用其他方式處理進料的甲醇料流812。
[0110]常規(guī)系統(tǒng)800被構(gòu)造為兩種變型，其中一種包括任選的后燃燒(S卩，在燃氣渦輪組件的下游)二氧化碳捕獲設(shè)備918，使用虛線表示。所述二氧化碳捕獲設(shè)備918包括常規(guī)的單乙醇胺(MEA)單元用于從HRSG808的出口抽取二氧化碳，并且可以包括壓縮器920將二氧化碳壓縮用于進一步處理和/或螯合。
[0111]模擬并研究了四個案例。
[0112]案例1:常規(guī)設(shè)備800變型I—基于甲醇直接燃燒的傳統(tǒng)聯(lián)合循環(huán)，不包括CO2捕
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犾；[0113]案例2:新設(shè)備300—基于甲醇分解的聯(lián)合循環(huán)，不包括CO2捕獲；
[0114]案例3:常規(guī)設(shè)備800變型2—基于甲醇直接燃燒的傳統(tǒng)聯(lián)合循環(huán)，具有后燃燒CO2捕獲設(shè)備918 ;和
[0115]案例4:新設(shè)備500——基于甲醇蒸汽轉(zhuǎn)化的聯(lián)合循環(huán)，具有預(yù)燃燒CO2捕獲。
[0116]在各模擬中，液態(tài)甲醇進料以高于22巴的壓力供應(yīng)，并且被蒸發(fā)為氣態(tài)甲醇料流，其溫度為約200°C至約220°C，該溫度也近似為轉(zhuǎn)化過程的溫度。雖然上述的說明性實例使用甲醇作為初始原料，但也可以使用其他合適的烴類原料來替代甲醇，包括例如甲烷和乙醇。
[0117]如上文所述，在設(shè)備300和500中，甲醇轉(zhuǎn)化(分解304a或者轉(zhuǎn)化504a)和加熱/蒸發(fā)的來源被模擬作為第一抽出蒸汽流(例如，從第一蒸汽渦輪抽出的352、552)和第二抽出蒸汽流(例如，從第二蒸汽渦輪抽出的362、562 )。
[0118]在設(shè)備300中，第一抽出蒸汽流352的冷凝熱主要用于維持吸熱的轉(zhuǎn)化設(shè)備(例如，甲醇分解304a的反應(yīng))，且第二抽出蒸汽流362的冷凝熱用于蒸發(fā)甲醇，其在約169°C發(fā)生。來自第一抽出蒸汽流和第二抽出蒸汽流352、362的冷凝物均被進一步用于預(yù)熱預(yù)熱器372中的液態(tài)甲醇(即，通過循環(huán)冷凝料流378、384)。
[0119]在建立的模型中，如上文所述，聯(lián)合循環(huán)設(shè)備300和500包括燃氣渦輪、HRSG和蒸汽潤輪發(fā)電機。模擬的蒸汽底循環(huán)(steam bottoming cycle)具有三個壓力等級(例如,進入第一渦輪的蒸汽、進入第二渦輪的蒸汽、以及被引至第二渦輪的蒸汽)并重新加熱，且冷卻系統(tǒng)包括冷凝器(例如，399、599)和機械通風(fēng)冷卻塔。與常規(guī)聯(lián)合循環(huán)構(gòu)造800的區(qū)別包括使用燃燒合成氣(相對于甲醇)的燃氣渦輪306，以及使用具有兩段抽出蒸汽352、362的蒸汽渦輪342、356。
[0120]AspenPlus?被用于模擬甲醇燃料的加熱和分解，以及以合成氣為燃料的燃氣渦輪。GTPiVm被用于模擬蒸汽底循環(huán)(包括HRSG、蒸汽渦輪和冷卻系統(tǒng))以及CO2捕獲與壓縮過程(如果可用)。兩個模型之間的接口(interface)是燃氣渦輪廢氣、IP和LP蒸汽、以及冷凝物。令所述接口相互匹配，以便于促進模擬的準確度。
[0121]在這個模擬中，選擇F類燃氣潤輪,其潤輪轉(zhuǎn)子進口溫度(turbine rotor inlettemperature，TIT)為1327°C。采用一種簡化的渦輪冷卻模型來模擬所述燃氣渦輪。用AspenPlus?計算甲醇的性質(zhì)，并且其高發(fā)熱值(higher heating value, HHV)為22.7MJ/kg。使用ISO環(huán)境條件，其為1.013巴，干球溫度15°C，相對濕度60%。主要的假定參數(shù)列在表I中。
[0122]表1.聯(lián)合循環(huán)案例的主要假定[0123]
【權(quán)利要求】
1.一種甲醇間接燃燒聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備，其包括: a)蒸發(fā)設(shè)備，其可以蒸發(fā)液態(tài)甲醇進料流以提供氣態(tài)甲醇料流，所述蒸發(fā)設(shè)備包括用于接收液態(tài)甲醇料流的液體入口，以及用于排出氣態(tài)甲醇料流的氣體出口 ； b)轉(zhuǎn)化設(shè)備，其連接在蒸發(fā)設(shè)備的下游并可以將氣態(tài)甲醇料流轉(zhuǎn)化為合成氣燃燒料流；所述轉(zhuǎn)化設(shè)備包括流體連接至蒸發(fā)設(shè)備的氣體出口的氣態(tài)甲醇入口，以及合成氣燃燒料流出口 ； c)燃氣渦輪組件，其流體連接至燃燒料流出口，并且被配置為燃燒所述合成氣燃燒料流，該燃氣渦輪組件具有廢氣出口，并且該燃氣渦輪組件驅(qū)動地連接至第一發(fā)電機； d)熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)，其包括流體連接至所述廢氣出口的廢氣入口，并且該熱回收蒸汽發(fā)生器被配置為接收來自燃氣渦輪組件的廢氣流并且使用來自廢氣流中的熱量來產(chǎn)生蒸汽，所述HSRG包括第一蒸汽出口和第二蒸汽出口 ； e)蒸汽渦輪組件，其連接至HSRG并被配置為接收來自HSRG的蒸汽，并且該蒸汽渦輪組件驅(qū)動地連接至至少一個第二發(fā)電機，所述蒸汽渦輪組件包括: i)第一蒸汽潤輪，其具有流體連接至HRSG的第一蒸汽出口的第一蒸汽入口，該第一蒸汽渦輪包括用于從第一蒸汽渦輪抽出第一抽出蒸汽流的第一抽取出口以及第一廢氣出口，所述第一抽取出口流體連接至轉(zhuǎn)化設(shè)備的第一蒸汽入口，以將第一抽出蒸汽流導(dǎo)引至轉(zhuǎn)化設(shè)備，通過第一抽出蒸汽流向轉(zhuǎn)化設(shè)備提供的熱量足以促使氣態(tài)甲醇料流轉(zhuǎn)化為燃燒進料流；和 ?)第二蒸汽渦輪，其具有流體連接至HRSG的第二蒸汽出口的第二蒸汽入口，該第二蒸汽渦輪包括用于從第二蒸汽渦輪抽出第二抽出蒸汽流的第二抽取出口以及第二廢氣出口，所述第二抽取出口流體連接至蒸發(fā)設(shè)備的第二蒸汽入口，以將第二抽出蒸汽流導(dǎo)引至蒸發(fā)設(shè)備，通過第二抽出蒸汽流向蒸發(fā)設(shè)備提供的熱量足以蒸發(fā)液態(tài)甲醇進料流。
2.權(quán)利要求1的設(shè)備，還包括轉(zhuǎn)化設(shè)備上的第一循環(huán)冷凝物出口，該出口流體連接至蒸發(fā)設(shè)備的第一循環(huán)冷凝物入口，以將來自轉(zhuǎn)化設(shè)備的第一循環(huán)冷凝料流轉(zhuǎn)移至蒸發(fā)設(shè)備，從而為蒸發(fā)設(shè)備提供額外的熱量。
3.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中第一循環(huán)冷凝料流處于第一循環(huán)溫度，該溫度高于蒸發(fā)設(shè)備的運行溫度。
4.權(quán)利要求1-3中任一項的設(shè)備，其中蒸發(fā)設(shè)備包括預(yù)熱器以及流體連接在該預(yù)熱器下游的蒸發(fā)器，所述預(yù)熱器用來接收并預(yù)熱液態(tài)甲醇進料流，所述蒸發(fā)器用于蒸發(fā)從所述預(yù)熱器接收的液態(tài)甲醇進料流，其中所述蒸發(fā)器包括用于接收第二抽出蒸汽流的第二蒸汽入口。
5.權(quán)利要求4的設(shè)備，還包括在蒸發(fā)器上的第二循環(huán)冷凝物出口，該出口流體連接到預(yù)熱器上的第二循環(huán)冷凝物入口，以將來自蒸發(fā)器的第二循環(huán)冷凝料流轉(zhuǎn)移到預(yù)熱器，從而提供熱量來預(yù)熱液態(tài)甲醇進料流。
6.權(quán)利要求1-5中任一項的設(shè)備，其中轉(zhuǎn)化設(shè)備包括分解反應(yīng)器，并且由該分解反應(yīng)器產(chǎn)生的合成氣燃燒料流包括氫氣和一氧化碳。
7.權(quán)利要求1-6中任一項的設(shè)備，其中轉(zhuǎn)化設(shè)備包括轉(zhuǎn)化器，并且由該轉(zhuǎn)化器產(chǎn)生的合成氣燃燒料流包括氫氣和二氧化碳。
8.權(quán)利要求7的設(shè)備，還包括分離設(shè)備，其流體連接在轉(zhuǎn)化器和燃氣渦輪組件之間，所述分離設(shè)備可以在將合成氣燃燒料流引入燃氣渦輪組件之前將二氧化碳從所述合成氣燃燒料流中分離。
9.權(quán)利要求8的設(shè)備，其中所述分離設(shè)備包括物理吸收二氧化碳分離器。
10.權(quán)利要求1-9中任一項的設(shè)備，還包括冷凝設(shè)備，其流體連接在第二蒸汽渦輪的第二廢氣出口和HRSG之間。
11.權(quán)利要求ι-?ο中任一項的設(shè)備，其中第一抽出蒸汽流包括提供至第一蒸汽渦輪的蒸汽量的約10%至約70%。
12.權(quán)利要求1-11中任一項的設(shè)備，其中第二抽出蒸汽流包括提供至第二蒸汽渦輪的蒸汽量的約5%至約35%。
13.權(quán)利要求1-12中任一項的設(shè)備，其中第一抽出蒸汽流處于第一溫度，第二抽出蒸汽流處于第二溫度，所述第二溫度低于所述第一溫度。
14.一種在聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機中發(fā)電的方法,該方法包括: a)蒸發(fā)液態(tài)甲醇進料流，以提供氣態(tài)甲醇料流； b)將該氣態(tài)甲醇料流轉(zhuǎn)化為合成氣燃燒料流； c)在燃氣渦輪組件中燃 燒該合成氣燃燒料流，以驅(qū)動第一發(fā)電機并產(chǎn)生廢氣流； d)使用來自所述燃氣渦輪組件的廢氣流中的熱量來產(chǎn)生至少第一蒸汽流和第二蒸汽流； e)使用所述第一蒸汽流驅(qū)動第一蒸汽渦輪； f)從第一蒸汽流中抽出第一抽出蒸汽流，并使用該第一抽出蒸汽流來提供將氣態(tài)甲醇料流轉(zhuǎn)化為合成氣燃燒料流所需的熱量； g)使用所述第二蒸汽流驅(qū)動第二蒸汽渦輪； h)從第二蒸汽渦輪中抽出第二抽出蒸汽流，并使用該第二抽出蒸汽流來提供蒸發(fā)液態(tài)甲醇進料流所需的熱量；以及 i)使用第一蒸汽渦輪和第二蒸汽渦輪中的至少一個來驅(qū)動第二發(fā)電機。
15.權(quán)利要求14的方法，還包括從轉(zhuǎn)化設(shè)備中取出第一循環(huán)冷凝料流，并使用該第一循環(huán)冷凝料流來提供額外熱量用于蒸發(fā)液態(tài)甲醇進料流。
16.權(quán)利要求14或15的方法，其中蒸發(fā)液態(tài)甲醇進料流的步驟包括將該液態(tài)甲醇進料流通過預(yù)熱器和蒸發(fā)器，其中第二抽出冷凝料流為蒸發(fā)器提供熱量。
17.權(quán)利要求16的方法，還包括從蒸發(fā)器取出第二循環(huán)冷凝料流，并且使用該第二循環(huán)冷凝料流為預(yù)熱器提供熱量。
18.權(quán)利要求14-17中任一項的方法，其中將氣態(tài)甲醇料流轉(zhuǎn)化為合成氣燃燒料流的步驟包括在分解反應(yīng)器中處理氣態(tài)甲醇料流，從而所述合成氣燃燒料流包括氫氣和一氧化碳。
19.權(quán)利要求14-18中任一項的方法，其中將氣態(tài)甲醇料流轉(zhuǎn)化為合成氣燃燒料流的步驟包括在轉(zhuǎn)化器中處理氣態(tài)甲醇料流，從而所述合成氣燃燒料流包括氫氣和二氧化碳。
20.權(quán)利要求14的方法，還包括在燃氣渦輪組件中燃燒合成氣燃燒料流之前，將至少一部分的二氧化碳從合成氣燃燒料流中分離出。
21.權(quán)利要求14的方法，其中使用物理吸收二氧化碳分離器從合成氣燃燒料流中分離出至少一部分的二氧化碳。
22.權(quán)利要求14-21中任一項的方法，其中在第一溫度下抽出第一抽出蒸汽流，在第二溫度下抽出第二抽出蒸汽流，所述第二溫度低于所述第一溫度。
23.權(quán)利要求14-22中任一項的方法，其中第一抽出蒸汽流提供將氣態(tài)甲醇料流轉(zhuǎn)化為合成氣燃燒料流所需的基本上所有的熱量。
【文檔編號】F02C3/24GK103649475SQ201280034148
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月11日
【發(fā)明者】鄧世敏, R·P·海尼斯 申請人:哈茨有限公司