CN202152703U - 用于操作压缩气体燃料的*** - Google Patents

用于操作压缩气体燃料的*** Download PDF

Info

Publication number
CN202152703U
CN202152703U CN2011200886156U CN201120088615U CN202152703U CN 202152703 U CN202152703 U CN 202152703U CN 2011200886156 U CN2011200886156 U CN 2011200886156U CN 201120088615 U CN201120088615 U CN 201120088615U CN 202152703 U CN202152703 U CN 202152703U
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
fuel
cooling
flow
overheated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
CN2011200886156U
Other languages
English (en)
Inventor
武文杰
俞平
田园
陈智勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Priority to CN2011200886156U priority Critical patent/CN202152703U/zh
Priority to US13/236,510 priority patent/US9051880B2/en
Application granted granted Critical
Publication of CN202152703U publication Critical patent/CN202152703U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • F02C3/22—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being gaseous at standard temperature and pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • F02C3/26—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being solid or pulverulent, e.g. in slurry or suspension
    • F02C3/28—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being solid or pulverulent, e.g. in slurry or suspension using a separate gas producer for gasifying the fuel before combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/22—Fuel supply systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
    • F23K5/002—Gaseous fuel
    • F23K5/007—Details
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/70—Application in combination with
    • F05D2220/72—Application in combination with a steam turbine
    • F05D2220/722—Application in combination with a steam turbine as part of an integrated gasification combined cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2400/00—Pretreatment and supply of gaseous fuel
    • F23K2400/10—Pretreatment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2400/00—Pretreatment and supply of gaseous fuel
    • F23K2400/20—Supply line arrangements
    • F23K2400/201—Control devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2900/00—Special features of, or arrangements for fuel supplies
    • F23K2900/05001—Control or safety devices in gaseous or liquid fuel supply lines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/6416—With heating or cooling of the system

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

本实用新型涉及一种用于操作压缩气体燃料的***。一种***包括冷却器，其被构造为对压缩气体燃料的第一气体部分进行冷却以及排出经冷却的流体。该经冷却的流体包括经冷却的气体部分和经冷却的液体部分。该***还包括分离器和混合箱，该分离器被构造为将经冷却的流体分离为经冷却的气体部分和经冷却的液体部分，该混合箱被构造为以互相直接接触的方式使压缩气体燃料的第二气体部分与经冷却的气体部分混合，以产生过热气体燃料。该过热气体燃料包括大于燃烧***的较低的阈值的过热度。

Description

用于操作压缩气体燃料的***
技术领域
本文公开的主题涉及压缩气体燃料***，且更具体地说，涉及压缩气体燃料***中的温度控制。 
背景技术
涡轮发动机从流体流中抽取能量，并把能量转换为有用功。例如，整体煤气化联合循环(IGCC)发电厂包括一个或多个燃烧气体燃料-例如合成气或天然气-以产生能量的燃气轮机发动机。气体燃料在燃气轮机发动机内燃烧之前在气体燃料压缩机内被压缩。气体燃料的压缩产生热量，可在燃烧前在冷却器中除去该热量。但是，已有的压缩气体操作***可能无法满足燃气轮机发动机过热度的要求。另外，已有的***可能既昂贵又会助长燃气轮机发动机的效率降低。 
发明内容
下文概述了在范围上与原始主张保护的发明相称的某些实施例。这些实施例并不意图限制主张保护的发明的范围，而是相反，这些实施例仅意图提供本发明的可行形式的简要概述。事实上，本发明可包括可与下文阐述的实施例类似或不同的各种形式。 
在第一实施例中，一种***包括冷却器，该冷却器被构造为对压缩气体燃料的第一气体部分进行冷却以及排出经冷却的流体。该经冷却的流体包括经冷却的气体部分和经冷却的液体部分。该***还包括分离器和混合箱，分离器被构造为将经冷却的流体分离为经冷却的气体部分和经冷却的液体部分，该混合箱被构造为以互相直接接触的方式来使压缩气体燃料的第二气体部分与经冷却的气体部分混合，以产 生过热气体燃料。该过热气体燃料包括大于燃烧***的较低的阈值的过热度。 
在第二实施例中，一种***包括第一压缩气体燃料流动路径，其被构造为引导压缩气体燃料的第一气体部分。该***还包括第二压缩气体燃料流动路径，其与第一压缩气体燃料流动路径相分离，且被构造为引导压缩气体燃料的第二气体部分。该***还包括冷却剂流动路径，其被构造为引导冷却剂，以冷却压缩气体燃料的第一气体部分。该***还包括过热气体燃料流动路径，其被构造为引导过热气体燃料。该过热气体燃料包括压缩气体燃料的第一气体部分的至少一部分和压缩气体燃料的第二气体部分。该***还包括设置在第一压缩气体燃料流动路径、第二压缩气体燃料流动路径或冷却剂流动路径的至少一个中的至少一个流动控制器。该***还包括过热控制器，其被配置为，如果感测到的过热气体燃料的过热度水平低于过热度的阈值水平，则调节至少一个流动控制器以提高过热气体燃料的过热度。 
在第三实施例中，一种方法包括：在冷却器中冷却压缩气体燃料的第一气体部分，以产生经冷却的流体，其中该经冷却的流体包括经冷却的气体部分和经冷却的液体部分；在分离器中将经冷却的流体分离为经冷却的气体部分和经冷却的液体部分；在混合箱中以互相直接接触的方式使压缩气体燃料的第二气体部分和经冷却的气体部分混合，以产生过热气体燃料。该过热气体燃料包括大于燃烧***的较低的阈值的过热度。 
附图说明
参照附图阅读下文的详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，其中，在所有附图中，类似的标记表示类似的部件，其中： 
图1是根据一个实施例的压缩气体***的框图，该压缩气体***结合了与涡轮***连接的压缩气体操作***； 
图2是根据一个实施例的压缩气体***的框图，该压缩气体***结合了压缩气体操作***； 
图3是根据一个实施例的压缩气体***的框图，该压缩气体***结合了压缩气体操作***； 
图4是根据一个实施例的压缩气体操作***的框图；以及 
图5是根据一个实施例的用于操作压缩气体的过程的流程图。 
具体实施方式
下面将描述本发明的一个或多个具体实施例。为了提供对这些实施例的简要描述，可能不会在说明书中描述实际实施的所有特征。应当理解的是，在任何这样的实际实施的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出许多对于实施而言特有的决定以达到开发者的具体目标，例如遵守***相关的以及商业相关的限制，这在不同的实施之间可彼此有所不同。另外，应当理解的是，这种开发努力可能复杂和费时，但是尽管如此，对于受益于本公开的普通技术人员来说，其将是设计、生产和制造的例行工作。 
在介绍本发明的各实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”意图表示有一个或多个元件。词语“包括”、“包含”和“具有”意图为包括性的，且意思是除了所列出的元件外可能还有额外的元件。 
如下文详细论述的，被公开的实施例包括涉及操作被引导至燃烧***的压缩气体燃料的***。更具体地说，某些实施例包括被分为第一气体部分和第二气体部分的压缩气体燃料。在这样的实施例中，冷却器被构造为冷却压缩气体燃料的第一气体部分以及排出经冷却的流体。由于在冷却器中对第一气体部分的冷却，经冷却的流体可包括经冷却的气体部分和经冷却的液体部分。分离器用于把经冷却的流体分为经冷却的气体部分和经冷却的液体部分。然后，混合箱用于以互相直接接触的方式来使压缩气体燃料的第二气体部分与经冷却的气 体部分混合，以产生过热气体燃料。该混合的结果是，由于第二气体部分的温度大于经冷却的气体部分的温度，所以过热气体燃料的温度大于经冷却的气体部分的温度。因此，过热气体燃料可具有大于燃烧***的较低的阈值的过热度。有利的是，没有使用额外的或外部的热量来将过热气体燃料的过热度提升到大于燃烧***的较低的阈值。相反，不流经冷却器的第二气体部分被用于提供过热气体燃料达到或超过该较低的阈值所需的热量。因此，与利用额外或外部热源(例如加热器)的现有压缩气体操作***相比，该压缩气体操作***的实施例可能更简单且更廉价。 
现在转到附图，图1是压缩气体***10的一个实施例的图解。如下文详细论述的，压缩气体***10可包括压缩气体操作***11的一个实施例，该压缩气体操作***11包括混合箱，其被构造为使压缩气体燃料的一部分与经冷却的气体部分相混合，以产生过热度在燃烧***的较低过热度阈值以上的过热气体燃料。燃料供给12包括任何可与空气混合并点燃以产生能量的气体燃料。这种燃料12的一个实例是可在整体煤气化联合循环(IGCC)发电厂的气化器中产生的合成气。燃料12的另一个实例是天然气。然后，流动控制***14可用于控制燃料供给12的流率和/或使燃料供给12与压缩气体***10的下游部分隔离。在各种实施例中，流动控制***14可包括一个或多个隔离阀、控制阀和/或流量计。燃料供给12从流动控制***14流入分离器16，分离器16可被构造为把燃料供给12分为液体和气体部分。尽管燃料供给12在被产生时可全部是气体，但是当燃料供给12被输送给压缩气体***10时，燃料供给12的组分可冷凝而形成液体。在某些实施例中，分离器16利用重力使燃料供给12中的任何液体朝向分离器16的底部沉淀，其中该液体可被收回到箱18。燃料供给12的气体部分在分离器16内以一定速度向上运动，该速度使得任何液滴的夹带最小化。还可在分离器16顶部附近包括除雾器垫，以便最小化液滴的夹带。例如，该除雾器垫，或者去雾器，可以包括一个或多 个金属丝毯或塑料编织网，以从燃料供给12的气体部分中除去夹带的液滴。在某些实施例中，分离器16可以利用燃料供给12的液体和气体部分的气旋分离。这种气旋分离器16可能能够有大于约95％的分离效率。分离器16还可以包括闪蒸鼓、排出鼓、排出端口、压缩机吸入鼓、压缩机入口鼓等。 
来自分离器16的燃料供给12的气体部分然后流向气体燃料压缩机20，其可包括一个或多个级，以将燃料供给12压缩为处于较高压力的压缩气体燃料24。例如，燃料供给12的入口压力和压缩气体燃料24的出口压力的比可在大约35到45、30到50或10到60之间。马达22为气体燃料压缩机20供应原动力。除了处于比入口燃料供给12更高的压力，压缩气体燃料24还可处于比入口燃料供给12更高的温度。例如，压缩气体燃料24的温度与燃料供给12的温度之间的差可以在大约110到120摄氏度、105到125摄氏度或90到140摄氏度之间。 
然后，压缩气体燃料24可被分为第一气体部分26和第二气体部分40，这可以通过利用来自气体燃料压缩机20的管道中的分割物或类似的流分隔装置来实现。第一气体部分26流向冷却器28，冷却器冷却第一气体部分26以产生经冷却的流体30。冷却器28可以是任何类型的热交换装置，例如壳式及管式热交换器。由于冷却器28中的冷却的原因，经冷却的流体30可以包括气体部分和液体部分。 
气旋分离器32可用于将经冷却的流体30分离为经冷却的气体部分34和经冷却的液体部分35。气旋分离器32可类似于上文详细描述的利用气旋分离的分离器16来构造。例如，气旋分离器32也可具有大于约95％的分离效率。在其它实施例中，可代替气旋分离利用能够具有类似分离效率的其它分离技术。来自气旋分离器32的经冷却的液体部分35可以包括水、焦油或润滑油，它们也可以被引导到箱18进行进一步处理。这样的材料可能存在于燃料供给12中或被气体燃料压缩机20引入或存在于压缩气体***10的其它地方。经冷却的气 体部分34的再循环部分36可沿着再循环路径被导向分离器16的上游，以帮助控制气体燃料压缩机20的入口状态。再循环部分36的流率可由再循环流动控制***38控制，该再循环流动控制***38可包括一个或多个隔离阀、控制阀和/或流量计。 
压缩气体燃料的第二气体部分40可以流过第二部分流动控制***42，会在下文中对其进行详细描述。在其它实施例中，流动控制***42可改为被用于控制第一气体部分26的流率。第二气体部分40和经冷却的气体部分34在流进混合稳定箱44之前组合。在其它实施例中，第二气体部分40可与经冷却的气体部分34分开来而直接流入混合稳定箱44内。在混合稳定箱44内，第二气体部分40和经冷却的气体部分34彼此发生直接接触，以产生过热气体燃料46。例如，混合稳定箱44可包括各种内部装置，例如但不限于挡板、喷嘴或它们的任意结合，以促进第二气体部分40和经冷却的气体部分34的混合和接触。在某些实施例中，第二气体部分40的温度可大于经冷却的气体部分34的温度。例如，第二气体部分40和经冷却的气体部分34的温度之间的差可在大约115到125摄氏度、110到130摄氏度或95到145摄氏度之间。过热气体燃料46的温度可在大约65到75摄氏度、60到80摄氏度或55到85摄氏度之间。该过热气体燃料46被称为过热，是因为该过热气体燃料46的温度大于该过热气体燃料46的沸点。在某些实施例中，过热气体燃料46的温度可比该过热气体燃料46的沸点高出至少大约15摄氏度、25摄氏度或35摄氏度。因此，过热气体燃料46不包括液体部分。 
然后，过热气体燃料46可流过净化***48，该净化***可被设计为以便从过热气体燃料46中除去固体和其它颗粒物。例如，净化***48可包括构造为以便将固体浓度减小到大约每立方米1mg以下的一个或多个过滤器。该净化***48可包括不只一个过滤器，以使得能够在过滤器之间进行在线交换。经净化的过热气体燃料50然后可流到流动控制***52，流动控制***52可被构造为控制经净化的 过热气体燃料50的流率。流动控制***52可包括一个或多个隔离阀、控制阀和/或流量计。然后，经净化的过热气体燃料50可流入燃烧***，例如涡轮***54。 
涡轮***54(例如燃气轮机发动机)可采用一个或多个燃料喷嘴56。在某些实施例中，涡轮***54包括沿着公共平面布置或相对于彼此沿轴向交错的多个燃料喷嘴56。例如，多个燃料喷嘴56(例如2-10个)可以在各个燃烧器58内绕中央燃料喷嘴56布置。涡轮***54采用经净化的过热气体燃料50来驱动该涡轮***54。正如所描绘的，一个或多个燃料喷嘴56吸入经净化的过热气体燃料50，使该气体燃料50与空气混合，并且以合适的比率将空气-燃料混合物分配到燃烧器58内以获得最优的燃烧、排放、燃料消耗和动力输出。在某些实施例中，涡轮***54可包括多个以环形型式布置的燃烧器58，其中各个燃烧器58包括一个或多个燃料喷嘴56。空气-燃料混合物在燃烧器58内的室中燃烧，从而产生热的加压排气。燃烧器58引导排气通过涡轮60而朝向排气口62。随着排气经过涡轮60，气体推动涡轮叶片而使轴64沿涡轮***54的轴线转动。如图所示，轴64可连接到涡轮***54的各种部件，包括压缩机66。压缩机66还包括与轴64连接的叶片。随着轴64转动，压缩机66内的叶片也转动，从而压缩从空气入口68来的空气，使其通过该压缩机66而进入燃料喷嘴56和/或燃烧器58。轴64还可以与负载70连接，负载70可以是车辆或静止负载，例如，诸如发电厂中的发电机或航空器上的推进器。负载70可以包括能被涡轮***54的旋转输出供以动力的任何合适的装置。 
图2是压缩气体***10的图解，其中，对于第二部分流动控制***42，使用控制阀。另外，图2示出了气体燃料压缩机20的其它细节。例如，在图示的实施例中，燃料供给12来源于贮存箱而不是直接从气化器供应。接下来，显示了分离器16将燃料供给12分为液体部分80和气体部分82。液体部分80可被引入箱18中以便进行进一步处理。气体部分82，或者第一级入口气体，被导向气体燃料压缩 机20的第一压缩机级84，以产生第一级压缩出口气体86。第一级压缩出口气体86的压力和第一级入口气体82的压力的比可为大约2到3之间。第一级压缩出口气体86然后被导向第一级冷却器88，以降低该第一级压缩出口气体86的温度。冷却之后，第一级压缩出口气体86传到第二级分离器90，该第二级分离器90输出液体部分80，并把第二级入口气体92导向气体燃料压缩机20的第二压缩机级94。另外，第二级再循环气体96可被导向分离器16的上游，以控制气体燃料压缩机20的入口状态。例如，第二级再循环流动控制***98可用于控制第二级再循环气体96的流率。第二级再循环流动控制***98可包括一个或多个隔离阀、控制阀和/或流量计。 
在图示的实施例中，第二压缩机级94产生第二级压缩出口气体102。第二级压缩出口气体102的压力与第二级入口气体92的压力的比可介于大约2到3之间。第二级压缩出口气体102在第二级冷却器104中被冷却，且然后传到第三级分离器106，第三级分离器106向箱18输出液体80，并把第三级入口气体108导入气体燃料压缩机20的第三压缩机级110。第三压缩机级110产生第三级压缩出口气体112。第三级压缩出口气体112的压力与第三级入口气体108的压力的比可介于大约2到3之间。第三级压缩出口气体112被导入第四级冷却器114，且然后被导入第四级分离器116，该第四级分离器116可除去液体80以产生第四级入口气体118。气体燃料压缩机20的第四压缩机级120对第四级入口气体118进行压缩以产生压缩气体燃料24。压缩气体燃料24的压力与第四级入口气体118的压力的比可介于大约2到3之间。气体燃料压缩机轴121与气体燃料压缩机20的级84、94、110和120连接。换句话说，来自马达22的动力通过气体燃料压缩机轴121被传递到气体燃料压缩机20的级84、94、110和120。 
在图示的实施例中，第一气体部分26被引导穿过冷却器28(例如热交换器)，该冷却器28把热量从第一气体部分26传递到冷却剂 (例如水)以产生经冷却的流体30。因此，冷的冷却剂122，例如水，穿过冷却剂控制阀124，穿过冷却器28，且作为热的冷却剂126从冷却器28中离开。经冷却流体温度传感器128可被设置在冷却器28的下游的线路中，以感测经冷却的流体30的温度。接下来转移到混合稳定箱44，过热气体燃料温度传感器130可被设置在混合稳定箱44的下游的线路中。另外，过热气体燃料流量传感器132也可被设置在混合稳定箱44的下游的线路中。传感器128、130和132可以产生各种输入信号134，信号134可被引导至控制***135，然后该控制***135产生输出信号134，该输出信号134被引导到压缩气体***10的一个或多个控制阀。该控制***135可包括一个或多个控制***，例如温度控制***、流动控制***等。 
例如，在图示的实施例中，来自经冷却流体温度传感器128的信号134可由温度控制***135用来调节冷却剂控制阀124。例如，如果经冷却的流体30的温度超过阈值，则冷却剂控制阀124可打开以增大通过冷却器28的冷的冷却剂122的流率，从而降低经冷却的流体30的温度。另外，过热气体燃料温度传感器130可由温度控制***135用来调节第二部分流动控制装置42，该第二部分流动控制装置42可设置在第一气体部分26或者第二气体部分40中。在图示的实施例中，第二部分流动控制装置42是设置在第二气体部分40中的控制阀。因此，第二部分流动控制阀42被温度控制***135操作来调节第一气体部分26相对于第二气体部分40的比。例如，如果过热气体燃料46的温度小于阈值，则第二部分流动控制阀42可打开以增加被导向混合稳定箱44的第二气体部分40的流率，从而提高过热气体燃料46的温度。由于第二气体部分40的温度大于经冷却的气体部分34的温度，所以过热气体燃料46的温度升高。另外，过热气体燃料46的流率可用于调节再循环流动控制装置38，其在图2中示出为控制阀。例如，如果过热气体燃料46的流率超过阈值，则再循环流动控制阀38可以打开以提高再循环部分36的流率，从而减小过热气体燃料46 的流率。如图2所示，再循环路径中没有设置再循环冷却器，因为再循环部分36基本上与冷却器28所冷却的经冷却的流体30处于相同的温度。压缩气体***10的其它方面类似于上文关于图1所详细描述的那些方面。 
图3是压缩气体***10的图解，其中，对于第二部分流动控制装置42，使用了限制孔。由于该限制孔未使得在压缩气体***10运行期间第二气体部分40的流率能够被调整，所以第一气体部分26和第二气体部分40之间的分配(split)基本上固定。在各种实施例中，第二气体部分40的流率小于第一气体部分26的流率。例如，第二气体部分40的流率可小于第一气体(率)部分26的流率的大约50％、40％、30％、20％或10％。因此，第二部分限制孔42的大小可适当地设置，以获得第一气体部分26和第二气体部分40之间的期望分配。在其它实施例中，可使用例如但并不限于调节器的装置来代替第二部分流动控制装置42的限制孔或控制阀。 
在图示的实施例中，第二气体部分40与经冷却的气体部分34在冷却器32下游混合。再循环部分36包括第二气体部分40与经冷却的气体部分34的混合物。在某些实施例中，再循环冷却器150(例如热交换器)可被设置在再循环部分流动控制装置38的下游，以降低再循环部分36的温度。由于再循环部分36通过与未被冷却器28冷却的第二气体部分40的混合而被加热，所以采用再循环冷却器150。再循环冷却器150可以使用与冷却器28或气体燃料压缩机20的冷却器88、104或114中的任何一个所使用的冷却剂类似的冷却剂，例如水。 
因为使用了限制孔作为第二部分流动控制装置42，所以图3中所示的控制方式与图2中所示的控制方式不同。例如，温度控制***135利用来自过热气体燃料温度传感器130的信号134来调节冷却剂控制阀124。如果过热气体燃料的温度低于阈值，则温度控制***135可至少部分地关闭冷却剂控制阀124以提高过热气体燃料46的温度。 类似地，如果过热气体燃料的温度大于阈值，则温度控制***可至少部分地打开冷却剂控制阀124以降低过热气体燃料46的温度。另外，温度控制***135利用来自过热气体燃料流量传感器132的信号134来控制再循环流动控制装置38。图3中所示的压缩气体***10的其它方面类似于上文关于图2详细论述的那些方面。 
图4示出了压缩气体***10的压缩气体操作***160。具体地说，图4用于示出一种方法，该方法用于确定第一气体部分26和第二气体部分40之间的分配，以使得过热气体燃料46的过热度能够大于较低的阈值。如下等式示出了一种迭代方法，该方法可用于确定第一气体部分26和第二气体部分40之间的分配。首先，用如下等式计算再热率： 
Figure DEST_PATH_GSB00000639049800111
(等式1) 
其中m1等于第二气体部分40的流率，而m2代表第一气体部分26的流率。对于第一次迭代来说，假定再热率的值并用于随后的迭代，利用等式1计算再热率。接下来，利用如下等式确定第一气体部分26的流率m2： 
m2＝m0×(1-再热率)            (等式2) 
其中m0代表压缩气体燃料26的流率。接下来，可利用如下等式计算经冷却的气体部分34的分数vap2： 
vap2＝PSATT(T2)/P3            (等式3) 
其中PSATT(T2)代表处于温度T2的经冷却的气体部分34的饱和压力，而P3代表经冷却的气体部分34的压力。接下来，利用如下等式来确定经冷却的液体部分80的分数m5： 
m 5 = ( vap 1 - vap 2 ) × 18 Mol . Wt × m 2 (等式4) 
其中vap1代表压缩气体燃料24的蒸气分数，而Mol.Wt代表压缩气体燃料24的分子量。接下来，利用如下等式确定经冷却的流体34 的流率m3： 
m3＝m2-m5            (等式5) 
接下来，利用如下等式确定过热气体燃料46的流率m4： 
m4＝m0-m5           (等式6) 
如下等式代表热平衡： 
m1×cp1×(T1-T4)＝m3×cp3×(T4-T2)               (等式7) 
其中cp1代表第二气体部分40的热容量，T1是第二气体部分40的温度，T4是过热气体燃料46的温度，cp3代表经冷却的气体部分34的热容量。接下来，可利用如下等式计算过热气体燃料46的蒸气分数vap4： 
vap 4 _ mass % = m 3 × vap 2 + m 1 × vap 1 m 4 × 100 % (等式8) 
vap4_mass％→Vap4                    (等式9) 
接下来，可利用如下等式计算露点： 
露点＝TSATP(P4×Vap4)            (等式10) 
其中TSATP代表过热气体燃料46的饱和温度。接下来，可利用如下等式计算过热度： 
过热＝T4-露点                (等式11) 
如果计算出的过热度小于较低的阈值，则重复进行该过程直到过热度超过该较低的阈值。然后，第二部分流动控制***42可被调节或被配置为以便分别达到所确定的第二气体部分40的流率m1和第一气体部分26的流率m2。在某些实施例中，过热度阈值可以是至少大约15摄氏度、25摄氏度或35摄氏度。具体的过热度阈值可以基于特定的燃气轮机发动机54的需求。 
图5是过程170的流程图，其可用于产生处于期望的过热度的过热气体燃料46。过程170包括在冷却器中冷却压缩气体的第一气体部分，以产生经冷却的流体(框172)。例如，压缩气体燃料24的第一 气体部分26在冷却器28中被冷却以产生经冷却的流体30。该过程还包括在分离器中把经冷却的流体分离为经冷却的气体部分和经冷却的液体部分(框174)。例如，经冷却的流体30被气旋分离器32分离为经冷却的气体部分34和经冷却的液体部分80。该过程还包括在混合箱中使压缩气体的第二气体部分与经冷却的气体部分混合以产生过热气体燃料(框176)。例如，第二气体部分40与经冷却的气体部分34在混合稳定箱44中混合，以产生过热气体燃料46。过热气体燃料46的期望的过热度可以通过控制第一气体部分26和第二气体部分40之间的分配，或者通过控制冷的冷却剂122穿过冷却器28的流率来实现。 
在第一实施例中，一种***包括冷却器，其被构造为冷却压缩气体燃料的第一气体部分以及排出经冷却的流体。该经冷却的流体包括经冷却的气体部分和经冷却的液体部分。该***还包括分离器和混合箱，该分离器被构造为把经冷却的流体分离为经冷却的气体部分和经冷却的液体部分，该混合箱被构造为以互相直接接触的方式使压缩气体燃料的第二气体部分和经冷却的气体部分混合，以产生过热气体燃料。过热气体燃料具有大于燃烧***的较低的阈值的过热度。 
在另外的实施例中，过热度为至少大约25摄氏度。在其它实施例中，第二气体部分少于第一气体部分或者第二气体部分少于第一气体部分的大约20％。在某些实施例中，该***包括温度控制***，其被构造为保持过热气体燃料的过热度大于燃烧***的较低的阈值。在特定实施例中，该***包括设置在第一流动路径、第二流动路径或冷却剂流动路径的至少一个中的至少一个流动控制器。第一流动路径将第一气体部分导入冷却器，第二流动路径将第二气体部分导入混合箱，而冷却剂流动路径将冷却剂导入冷却器。在另外的实施例中，该***包括设置在第一流动路径或第二流动路径的至少一个中的第一流动控制器。该温度控制***通过操作第一流动控制器来调节第一气体部分相对于第二气体部分的比率，以便控制过热气体燃料的过热 度。在其它实施例中，该***包括设置在冷却剂流动路径中的第二流动控制器。温度控制***通过操作第二流动控制器来调节到达冷却器的冷却剂的流率，以控制经冷却的流体的温度。在一些实施例中，该至少一个流动控制器包括设置在第二流动路径中的限制孔和设置在冷却剂流动路径中的冷却剂流动控制器。该限制孔被构造为限制通向混合箱的第二气体部分的流率，且该温度控制***通过操作冷却剂流动控制器来调节通向冷却器的冷却剂的流率，以控制过热气体燃料的过热度。在某些实施例中，该***包括再循环路径，其被构造为把经冷却的气体部分的一部分导向气体燃料压缩机的入口。该再循环路径包括再循环冷却器。在另外的实施例中，分离器包括旋风分离器。在其它实施例中，该***包括被构造为提供压缩气体燃料的压缩机。 
在第二实施例中，一种***包括第一压缩气体燃料流动路径，其被构造为引导压缩气体燃料的第一气体部分。该***还包括第二压缩气体燃料流动路径，其与第一压缩气体燃料流动路径相分离，且被构造为引导压缩气体燃料的第二气体部分。该***还包括冷却剂流动路径，其被构造为引导冷却剂，以冷却压缩气体燃料的第一气体部分。该***还包括过热气体燃料流动路径，其被构造为引导过热气体燃料。该过热气体燃料包括压缩气体燃料的第一气体部分的至少一部分和压缩气体燃料的第二气体部分。该***还包括设置在第一压缩气体燃料流动路径、第二压缩气体燃料流动路径或冷却剂流动路径的至少一个中的至少一个流动控制器。该***还包括过热控制器，其被构造为，如果感测到的过热气体燃料的过热度水平低于过热度的阈值水平，则调节至少一个流动控制器以提高该过热气体燃料的过热度。 
在另外的实施例中，该***包括冷却器，其被构造为冷却压缩气体燃料的第一气体部分以及排出经冷却的流体。该经冷却的流体包括经冷却的气体部分和经冷却的液体部分，冷却剂流动路径把冷却剂导向冷却器。在其它实施例中，该***包括分离器，其被构造为把经冷却的流体分离为经冷却的气体部分和经冷却的液体部分。在某些实施 例中，该***包括混合箱，其被构造为以互相直接接触的方式使压缩气体燃料的第二气体部分和经冷却的气体部分混合，以产生过热气体燃料。 
在第三实施例中，一种方法包括在冷却器中冷却压缩气体燃料的第一气体部分以产生经冷却的流体。该经冷却的流体包括经冷却的气体部分和经冷却的液体部分。该方法还包括在分离器中把经冷却的流体分离为经冷却的气体部分和经冷却的液体部分，在混合箱中以互相直接接触的方式使压缩气体燃料的第二气体部分和经冷却的气体部分混合，以产生过热气体燃料。该过热气体燃料具有大于燃烧***的较低的阈值的过热度。 
在另外的实施例中，该方法包括调节压缩气体燃料的第二气体部分的流率以控制过热气体燃料的过热度。在其它实施例中，该方法包括调节冷却剂流过冷却器的流率以控制过热气体燃料的过热度。在某些实施例中，该方法包括把经冷却的气体部分的一部分再循环到提供压缩气体燃料的压缩***的入口。 
所公开的实施例的技术效果包括提供了用于操纵对燃烧***的燃料供给的***和方法。更具体地说，某些实施例包括将压缩气体燃料24分为第一气体部分26和第二气体部分40。在这样的实施例中，冷却器28被构造为对压缩气体燃料24的第一气体部分26进行冷却以及排出经冷却的流体30。由于第一气体部分26在冷却器28中的冷却的原因，经冷却的流体30可包括经冷却的气体部分34和经冷却的液体部分35。分离器32用于把经冷却的流体30分离为经冷却的气体部分34和经冷却的液体部分35。接下来，混合箱44用于以互相直接接触的方式使压缩气体燃料24的第二气体部分40与经冷却的气体部分34混合，以产生过热气体燃料46。作为这种混合的结果，由于第二气体部分40的温度大于经冷却的气体部分34的温度，过热气体燃料46的温度大于经冷却的气体部分34的温度。因此，过热气体燃料46可具有大于燃烧***的较低的阈值的过热度。有利的是，没有利用 附加的或外部的热量来将过热气体燃料46的过热度提升到大于燃烧***的较低的阈值。相反，没有流过冷却器28的第二气体部分40被用于提供过热气体燃料46达到或超过较低的阈值所需要的热量。因此，与利用额外的或外部的热源(例如加热器)的现有压缩气体操作***相比，该压缩气体操作***的实施例可能更简单和更廉价。 
本书面描述利用实例来公开本发明，包括最佳模式，且还使得任何本领域任何技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或***以及执行任何结合的方法。本发明的可获得专利保护的范围由权利要求所限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这样的其它实例具有并不异于权利要求的字面语言的结构元素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质区别的等同结构元素，则这样的其它实例意图在权利要求的范围中。 

Claims (10)

1.一种***，包括：
冷却器，构造为对压缩气体燃料的第一气体部分进行冷却以及排出经冷却的流体，其中所述经冷却的流体包括经冷却的气体部分和经冷却的液体部分；
分离器，构造为将所述经冷却的流体分离为所述经冷却的气体部分和所述经冷却的液体部分；和
混合箱，构造为以互相直接接触的方式来混合所述压缩气体燃料的第二气体部分与所述经冷却的气体部分，以产生过热气体燃料，其中所述过热气体燃料包括大于燃烧***的较低的阈值的过热度。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述过热度为至少大约25摄氏度。
3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述第二气体部分少于所述第一气体部分。
4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述第二气体部分少于所述第一气体部分的大约20％。
5.根据权利要求1所述的***，其特征在于，包括温度控制***，该温度控制***被构造为保持所述过热气体燃料的过热度大于燃烧***的所述较低的阈值。
6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，包括设置在第一流动路径、第二流动路径或冷却剂流动路径的至少一个中的至少一个流动控制器，其中所述第一流动路径将所述第一气体部分导入冷却器，所述第二流动路径将所述第二气体部分导入所述混合箱，而所述冷却剂流动路径将冷却剂导入所述冷却器。
7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，包括设置在所述第一流动路径或所述第二流动路径的至少一个中的第一流动控制器，其中，所述温度控制***通过操作所述第一流动控制器来调节所述第一气体部分相对于所述第二气体部分的比，以控制所述过热气体燃料的过热度。
8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，包括设置在所述冷却剂流动路径中的第二流动控制器，其中，所述温度控制***通过操作所述第二流动控制器来调节流向所述冷却器的冷却剂的流率，以控制所述经冷却的流体的温度。
9.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述至少一个流动控制器包括：
设置在所述第二流动路径中的限制孔，其中该限制孔被构造为限制流向所述混合箱的所述第二气体部分的流率，
设置在所述冷却剂流动路径中的冷却剂流动控制器，其中所述温度控制***通过操作所述冷却剂流动控制器来调节流向所述冷却器的冷却剂的流率，以控制所述过热气体燃料的过热度。
10.根据权利要求9所述的***，其特征在于，包括再循环路径，该再循环路径被构造为将所述经冷却的气体部分的一部分导向气体燃料压缩机的入口，其中，所述再循环路径包括再循环冷却器。
CN2011200886156U 2011-02-11 2011-02-11 用于操作压缩气体燃料的*** Expired - Lifetime CN202152703U (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011200886156U CN202152703U (zh) 2011-02-11 2011-02-11 用于操作压缩气体燃料的***
US13/236,510 US9051880B2 (en) 2011-02-11 2011-09-19 System and method for compressed gas fuel handling

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011200886156U CN202152703U (zh) 2011-02-11 2011-02-11 用于操作压缩气体燃料的***

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN202152703U true CN202152703U (zh) 2012-02-29

Family

ID=45693202

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011200886156U Expired - Lifetime CN202152703U (zh) 2011-02-11 2011-02-11 用于操作压缩气体燃料的***

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9051880B2 (zh)
CN (1) CN202152703U (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140174709A1 (en) * 2012-12-20 2014-06-26 Caterpillar Inc. Engine inlet air cooling system and method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5845481A (en) 1997-01-24 1998-12-08 Westinghouse Electric Corporation Combustion turbine with fuel heating system
US6167692B1 (en) * 1998-06-29 2001-01-02 General Electric Co. Method of using fuel gas expander in power generating plants
US6401459B1 (en) 2000-11-13 2002-06-11 Rosewood Equipment Company Fuel gas conditioning system with dew point monitoring
AR026386A1 (es) * 2001-10-24 2003-02-12 Massara Julio Eduardo Un dispositivo intravaginal que contiene progesterona, util como inductor de celo en bovinos productores de carne y leche, y el procedimiento paraprepararlo

Also Published As

Publication number Publication date
US20120204971A1 (en) 2012-08-16
US9051880B2 (en) 2015-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105121810B (zh) 燃气涡轮负荷控制***
CN104769255B (zh) 用于化学计量排气再循环燃气涡轮机***的***和方法
US7089743B2 (en) Method for operating a power plant by means of a CO2 process
CN101514657B (zh) 用于涡轮发动机的废气再循环(egr)的***和方法
CN104736817B (zh) 再循环用于燃气涡轮发动机中多个流动路径中的排气的***和方法
CN105189973B (zh) 在化学计量的排气再循环燃气轮机***中用扩散燃烧控制负载的***和方法
CN105008806B (zh) 用于在化学计量的排气再循环燃气轮机***中使用氧化剂‑稀释剂混合扩散燃烧的***和方法
AU2016277834B2 (en) System and method for startup of a power production plant
CN103726931B (zh) 用于加热燃烧器燃料的***和方法
EP2719879A2 (en) System and method for heating fuel in a combined cycle gas turbine
CN106715837A (zh) 燃气涡轮机***及相应的方法
US10103737B2 (en) Control systems and methods suitable for use with power production systems and methods
CA2490759A1 (en) Thermal gas compression engine
CN104254382A (zh) 使用会聚-发散喷嘴用冷却进行co2分离的方法和***
Serrano et al. Oxy-fuel combustion feasibility of compression ignition engines using oxygen separation membranes for enabling carbon dioxide capture
CN202152703U (zh) 用于操作压缩气体燃料的***
CN107916990A (zh) 用于较高发电厂效率的***和方法
CN101793174B (zh) 降低气化***中冷却水和动力消耗的***及其组装方法
CA3035200A1 (en) Large scale cost effective direct steam generator system, method, and apparatus
CN109415953A (zh) 用于氧化烃气体的***和方法
CN205710633U (zh) 一种合成气甲烷化多联产装置
CN204943889U (zh) 加热、回收一体化发泡线供热***
WO2018152464A1 (en) Large scale cost effective direct steam generator system, method, and apparatus
US12012904B2 (en) Control systems and methods suitable for use with power production systems and methods
US10458329B2 (en) System and process for recovering power and steam from regenerator flue gas

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CX01 Expiry of patent term
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20120229