使用有機(jī)蘭金循環(huán)的熱回收的制作方法
【專利摘要】一種熱集成系統(tǒng)(16)包括熱交換器(32)和有機(jī)蘭金循環(huán)系統(tǒng)(36)。熱交換器構(gòu)造成在來(lái)自功率塊(12)的抽氣(24)和來(lái)自空氣分離單元(14)的氮(30)之間交換熱。有機(jī)蘭金循環(huán)系統(tǒng)聯(lián)接于熱交換器。另外，有機(jī)蘭金循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)造成將來(lái)自抽氣的熱轉(zhuǎn)換成功。
【專利說(shuō)明】使用有機(jī)蘭金循環(huán)的熱回收

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文公開(kāi)的主題涉及氣化系統(tǒng)，并且更具體地說(shuō)，涉及用于氣化系統(tǒng)的熱集成的系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]氣化系統(tǒng)產(chǎn)生合成氣體(合成氣)，其可用于各種目的，諸如功率生產(chǎn)或化學(xué)合成。例如，整體氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電廠可從各種碳質(zhì)原料，諸如煤或天然氣產(chǎn)生電。然而，利用典型的IGCC工藝產(chǎn)生合成氣可產(chǎn)生大量的廢熱，從而降低了 IGCC發(fā)電廠的效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在下面概括在范圍上與最初要求權(quán)利的本發(fā)明相稱的某些實(shí)施例。這些實(shí)施例不意圖限制要求權(quán)利的本發(fā)明的范圍，而是相反地，這些實(shí)施例僅意圖提供本發(fā)明的可能形式的簡(jiǎn)要概括。實(shí)際上，本發(fā)明可包含可與在下面提出的實(shí)施例相似或不同的各種形式。
[0004]在第一實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括熱交換器和有機(jī)蘭金循環(huán)(ORC)系統(tǒng)。熱交換器構(gòu)造成在來(lái)自功率塊的抽氣和來(lái)自空氣分離單元的氮之間交換熱。有機(jī)蘭金循環(huán)系統(tǒng)聯(lián)接于熱交換器。另外，有機(jī)蘭金循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)造成將來(lái)自抽氣的熱轉(zhuǎn)換成功。
[0005]在第二實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括ORC系統(tǒng)。ORC系統(tǒng)包括閉合的冷凍劑環(huán)路，其構(gòu)造成循環(huán)地輸送冷凍劑。ORC系統(tǒng)還包括泵、蒸發(fā)器、渦輪和冷凝器。泵構(gòu)造成提高冷凍劑的壓力。蒸發(fā)器聯(lián)接于閉合的冷凍劑環(huán)路和抽氣導(dǎo)管。另外，蒸發(fā)器構(gòu)造成通過(guò)與來(lái)自氣化系統(tǒng)的功率塊的抽氣交換熱而使來(lái)自泵的冷凍劑蒸發(fā)。渦輪構(gòu)造成從來(lái)自蒸發(fā)器的冷凍劑中抽取功，以向負(fù)載提供功率。冷凝器構(gòu)造成使來(lái)自渦輪的冷凍劑冷凝。
[0006]在第三實(shí)施例中，一種方法包括使用壓縮機(jī)壓縮工作流體。該方法還包括通過(guò)使用第一熱交換器與來(lái)自氣化系統(tǒng)的功率塊的抽氣交換第一熱而使工作流體蒸發(fā)。另外，該方法包括使用渦輪使工作流體膨脹以抽取功，以及通過(guò)使用第二熱交換器與冷卻水交換第二熱而使工作流體冷凝。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]當(dāng)參考附圖閱讀下列詳細(xì)描述時(shí)，將更好地理解本發(fā)明的這些和其它的特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，其中，同樣的標(biāo)記在所有附圖中表示同樣的部件，其中:
圖1是IGCC發(fā)電廠的實(shí)施例的示意圖，其具有0RC，以從抽氣中回收廢熱；
圖2是根據(jù)本技術(shù)的方面的圖1的ORC的實(shí)施例的示意圖；并且圖3是方法的實(shí)施例的流程圖，其用以從抽氣中回收廢熱以改進(jìn)IGCC發(fā)電廠的效率。

【具體實(shí)施方式】
[0008]將在下面描述本申請(qǐng)的一個(gè)或更多個(gè)特定實(shí)施例。為了提供這些實(shí)施例的簡(jiǎn)明描述，可不在說(shuō)明書(shū)中描述實(shí)際實(shí)施的所有特征。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在任何此類實(shí)際實(shí)施的開(kāi)發(fā)中，如在任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，必須作出許多特定實(shí)施決定以實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)者的特定目的，諸如符合系統(tǒng)相關(guān)且商業(yè)相關(guān)的約束，這可從一個(gè)實(shí)施變化到另一個(gè)實(shí)施。此外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)至IJ，此類開(kāi)發(fā)努力可為復(fù)雜且耗時(shí)的，但是對(duì)于受益于本公開(kāi)的技術(shù)人員中的那些而言，仍將是設(shè)計(jì)、制作和制造的日常工作。
[0009]當(dāng)介紹本發(fā)明的各種實(shí)施例的元件時(shí)，冠詞“一”、“一個(gè)”、“該”和“所述”意圖表示存在元件中的一個(gè)或更多個(gè)。用語(yǔ)“包括”、“包含”和“具有”意圖是包含的，并且表示可存在除了列出的元件之外的附加元件。
[0010]本公開(kāi)的實(shí)施例涉及從氣化系統(tǒng)，諸如IGCC發(fā)電廠、化學(xué)工廠等中回收低級(jí)別熱的系統(tǒng)和方法。大體上，在引導(dǎo)至空氣分離單元之前，來(lái)自功率塊的抽氣被冷卻。因此，ORC可設(shè)置在功率塊和空氣分離單元之間，以從抽氣中抽取熱。ORC包含渦輪，以將抽取的熱轉(zhuǎn)換成功(例如電功率)。因而，ORC從抽氣中除去熱的新穎用途可改進(jìn)IGCC發(fā)電廠的效率。
[0011]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，圖1示出了氣化系統(tǒng)(例如IGCC發(fā)電廠10)的實(shí)施例的一部分。大體上，IGCC發(fā)電廠10通過(guò)使用氣化器將燃料源轉(zhuǎn)換成合成氣。氣化器可將燃料源(例如煤泥)與蒸汽和氧組合，以產(chǎn)生合成氣。氧可由空氣分離單元提供?？諝夥蛛x單元可使壓縮空氣在低溫下冷凝，以便分離空氣的氮、氧以及其它成分氣體。合成氣產(chǎn)物可提供至燃燒器，以使合成氣與氧一起燃燒，以便驅(qū)動(dòng)一個(gè)或更多個(gè)燃?xì)鉁u輪。來(lái)自IGCC發(fā)電廠10的熱還可用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)或更多個(gè)蒸汽渦輪。一個(gè)或更多個(gè)渦輪可驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)以生產(chǎn)電。
[0012]IGCC發(fā)電廠10包括用于生產(chǎn)合成氣的多個(gè)構(gòu)件(例如氣化器、燃?xì)鉁u輪、碾煤器、爐渣處理機(jī)、汽提器、吸收器等)。出于清晰起見(jiàn)從圖1中省略這些構(gòu)件。如所示，IGCC發(fā)電廠10具有功率塊12、空氣分離單元14和設(shè)置在中間的熱集成系統(tǒng)16。功率塊12構(gòu)造成使用例如IGCC發(fā)電廠10所生產(chǎn)的合成氣來(lái)產(chǎn)生功率。功率塊可包括諸如燃?xì)鉁u輪、蒸汽渦輪、熱回收系統(tǒng)等的構(gòu)件?？諝夥蛛x單元14構(gòu)造成將空氣分離成其主要成分(例如氮和氧)，用于隨后在IGCC發(fā)電廠10中使用。在某些實(shí)施例中，空氣分離單元14可包括低溫冷卻系統(tǒng)、蒸餾塔以及其它用于將空氣分離成其成分的設(shè)備。
[0013]所示的功率塊12包括用于產(chǎn)生功率的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)18。如所示,燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)18包括壓縮機(jī)20、燃燒器22和渦輪26。空氣進(jìn)入壓縮機(jī)20，其中壓縮空氣。接著空氣供給到燃燒器22中?？諝獾囊徊糠?例如抽氣24)從壓縮機(jī)20中抽取，用于在空氣分離單元14中使用，如將在下面進(jìn)一步描述的。在燃燒器22內(nèi)，燃料(例如合成氣)和空氣混合，以形成可燃混合物。混合物燃燒，形成燃燒產(chǎn)物并釋放熱。燃燒產(chǎn)物接著引導(dǎo)至渦輪26，其從燃燒產(chǎn)物中抽取功，以向負(fù)載28提供功率。在某些實(shí)施例中，負(fù)載28可為發(fā)電機(jī)或任何能夠利用機(jī)械能量的裝置，該機(jī)械能量抽取自渦輪26。
[0014]如上面提到的，功率塊12將抽氣24供應(yīng)至空氣分離單元14。類似地，空氣分離單元14供應(yīng)稀釋氮30，用于在功率塊12中使用。當(dāng)稀釋氮30被加熱時(shí)，功率塊12可更有效地操作，并且當(dāng)抽氣24被冷卻時(shí)，空氣分離單元14可更有效地操作。熱集成系統(tǒng)16提供了稀釋氮30和抽氣24的相應(yīng)的加熱和冷卻，以改進(jìn)IGCC發(fā)電廠10的效率。為此，熱集成系統(tǒng)16包括熱交換器32 (即，稀釋氮/抽氣換熱器)，以分別加熱和冷卻稀釋氮30和抽氣24。具體地說(shuō)，稀釋氮30流過(guò)熱交換器32，其中稀釋氮30吸收來(lái)自抽氣24的熱，并且作為加熱的氮34進(jìn)入功率塊12。類似地，抽氣18流過(guò)熱交換器22，其中抽氣24將熱釋放至稀釋氮30。抽氣24接著流過(guò)0RC36，其中抽氣24釋放更多的熱。最后抽氣24作為冷卻的空氣38進(jìn)入空氣分離單元14。
[0015]雖然熱交換器32在圖1中顯示為殼管式熱交換器，但是熱交換器32的設(shè)計(jì)可在實(shí)施例之間變化。例如，熱交換器32可為板式交換器、翅片-風(fēng)扇交換器或另一合適的類型的交換器。另外，抽氣24和稀釋氮30的流動(dòng)布置可為同流或逆流。通過(guò)熱交換器，逆流流動(dòng)布置可實(shí)現(xiàn)熱交換器32的入口處的更大的接近溫度，而同流流動(dòng)布置可實(shí)現(xiàn)熱交換器32的出口處的更均勻的溫度。因此，熱交換器32的設(shè)計(jì)可為實(shí)施特定的，并且可在實(shí)施例之間變化。
[0016]熱集成系統(tǒng)16通過(guò)利用IGCC發(fā)電廠10的內(nèi)部流作為熱源和/或熱沉而改進(jìn)了IGCC發(fā)電廠10的效率。具體地說(shuō)，熱交換器32實(shí)現(xiàn)稀釋氮30的加熱和抽氣24的冷卻而不使用外部設(shè)施(例如冷卻水、蒸汽或電)。在某些實(shí)施例中，可合乎需要的是減少外部設(shè)施的使用，以改進(jìn)IGCC發(fā)電廠10的效率。例如，空氣分離單元14可大體由于用于冷卻和分離空氣的能量的量而為低效的。0RC36的熱回收和功率產(chǎn)生可減少與空氣分離單元14相關(guān)聯(lián)的操作成本。
[0017]熱集成系統(tǒng)包括0RC36，其吸收來(lái)自抽氣24的熱，并且將熱轉(zhuǎn)換成功，如將在圖2中進(jìn)一步描述的。ORC聯(lián)接于冷卻水源(CWS)40和冷卻水回路(CWR)42。如所示，0RC36設(shè)置在熱交換器32的下游。因此，來(lái)自抽氣的熱首先被第一熱交換器32，其次被0RC36除去。所示的布置可實(shí)現(xiàn)抽氣24的額外冷卻。然而，可在其它實(shí)施例中使用其它流動(dòng)布置，諸如將0RC36設(shè)置在熱交換器32的上游。
[0018]圖2示出了圖1的0RC36的實(shí)施例。0RC36包括閉合的管道環(huán)路44 (例如閉合的冷凍劑環(huán)路)，其構(gòu)造成在0RC36的構(gòu)件之間輸送工作流體(例如冷凍劑)。在某些實(shí)施例中，冷凍劑可為碳?xì)浠衔锍煞?例如丙烷或異丁烷)、碳氟化合物(例如R-22)、無(wú)機(jī)成分(例如氨或二氧化硫)或這些成分的混雜混合物。在0RC36中所使用的冷凍劑類型可基于抽氣24的一個(gè)或更多個(gè)屬性，諸如溫度、壓力、比熱等而選定。例如，如果離開(kāi)功率塊12的抽氣24的溫度相對(duì)高，則某些冷凍劑可比其它冷凍劑更適合0RC36。
[0019]如所示，0RC36包括設(shè)置在閉合管道環(huán)路44中的泵46。泵46構(gòu)造成提高冷凍劑的壓力，并提供驅(qū)動(dòng)力，以在0RC36的構(gòu)件之間輸送冷凍劑。冷凍劑從泵46向下游流過(guò)控制閥48。如將在下面進(jìn)一步論述的，控制閥48可抑制或堵塞冷凍劑的流。冷凍劑接著流至蒸發(fā)器50，其中冷凍劑與圖1的抽氣24交換熱。具體地說(shuō)，冷凍劑可吸收來(lái)自抽氣24的熱，導(dǎo)致冷凍劑蒸發(fā)。蒸發(fā)的冷凍劑接著流至膨脹器(例如渦輪52)，其中冷凍劑膨脹成抽取功以向負(fù)載54提供功率。在某些實(shí)施例中，負(fù)載54可為發(fā)電機(jī)，并且可有助于IGCC發(fā)電廠10的電產(chǎn)生。結(jié)果，當(dāng)0RC36運(yùn)行時(shí)，IGCC發(fā)電廠10的效率可提高。蒸汽冷凍劑從渦輪52引導(dǎo)至冷凝器56，其中冷凍劑與來(lái)自圖1的CWS40的冷卻水交換熱。具體地說(shuō)，冷凍劑可將熱排出至冷卻水，導(dǎo)致冷凍劑冷凝成液相。液體冷凍劑接著返回至泵46，其中循環(huán)可再次開(kāi)始。
[0020]此外，雖然蒸發(fā)器50和冷凝器56在圖2中示出為殼管式熱交換器，但是它們的相應(yīng)設(shè)計(jì)可變化。例如，蒸發(fā)器50可為降膜式蒸發(fā)器或自然循環(huán)蒸發(fā)器。另外，蒸發(fā)器50和冷凝器56的流動(dòng)構(gòu)造可變化。如所示，抽氣24流過(guò)抽氣導(dǎo)管58，其聯(lián)接于蒸發(fā)器50。抽氣導(dǎo)管58和閉合的管道環(huán)路44可構(gòu)造成使得抽氣24和冷凍劑在蒸發(fā)器50中以逆流或同流布置交換熱。類似地，冷卻水導(dǎo)管60聯(lián)接于冷凝器56，并且在冷卻水和冷凍劑之間的熱交換可利用逆流或同流設(shè)計(jì)。此外，蒸發(fā)器50和冷凝器56的流動(dòng)路徑可變化。如所示，冷凍劑流過(guò)蒸發(fā)器50的管側(cè)62，而抽氣24流過(guò)蒸發(fā)器50的殼體側(cè)64。在某些實(shí)施例中，冷凍劑可流過(guò)殼體側(cè)，而抽氣24流過(guò)管側(cè)。類似地，冷凝器的管側(cè)66和殼體側(cè)68可根據(jù)設(shè)計(jì)特定的實(shí)施交換。如所示，冷凍劑流過(guò)冷凝器56的管側(cè)66，而冷卻水流過(guò)殼體側(cè)68。在某些實(shí)施例中，冷凍劑可流過(guò)殼體側(cè)，而冷卻水流過(guò)管側(cè)。
[0021]如可認(rèn)識(shí)到的，0RC36或IGCC發(fā)電廠10的效率可被冷卻空氣38的溫度(即，離開(kāi)蒸發(fā)器50的抽氣24的溫度)影響。因此，可合乎需要的是監(jiān)視和控制冷卻空氣38的溫度。為此，0RC36可包括溫度傳感器70,其在蒸發(fā)器50下游聯(lián)接于抽氣導(dǎo)管58。溫度傳感器70構(gòu)造成測(cè)量冷卻空氣38 (B卩，離開(kāi)蒸發(fā)器50的抽氣24)的溫度。0RC36還可包括控制器72 (例如可編程邏輯控制器)，其構(gòu)造成控制冷卻空氣38的溫度?？刂破?2通信地聯(lián)接于溫度傳感器70、控制閥48和/或控制閥74，控制閥48設(shè)置在閉合的管道環(huán)路44中，控制閥74設(shè)置在冷卻水導(dǎo)管60中。因而，溫度傳感器70可將信號(hào)71發(fā)送至控制器72，信號(hào)71指示冷卻空氣的溫度，并且控制器72可基于信號(hào)71調(diào)整控制閥48和/或74。雖然控制器72示出為控制控制閥48和74兩者，但是在某些實(shí)施例中，控制布置可變化。例如，0RC36可包括兩個(gè)控制器，其中各個(gè)控制器構(gòu)造成控制控制閥48或74中的一個(gè)。
[0022]如上面提到的，控制閥48可抑制或堵塞冷凍劑的流，以調(diào)整冷卻空氣38的溫度。減少冷凍劑流可減少抽氣24可得到的冷卻的量，從而提高了冷卻空氣38的溫度。相反地，增加冷凍劑流可提高冷卻空氣38的溫度。另外或備選地，控制閥74可抑制或堵塞冷卻水的流，以調(diào)整冷卻空氣38的溫度。減少冷卻水流可增加冷凍劑的溫度，從而減少抽氣24可得到的冷卻的量，并且增加冷卻空氣38的溫度。增加冷卻水流可具有相反的效果。在某些實(shí)施例中，控制閥48和74可單獨(dú)地或一起組合地使用，以控制冷卻空氣38的溫度，以改進(jìn)0RC36和IGCC發(fā)電廠10的效率。
[0023]控制器72包括各種構(gòu)件，其可允許操作員與0RC36相互作用。例如，控制器72包括顯示器75。顯示器75構(gòu)造成顯示圖形、按鈕、圖標(biāo)、文本和與關(guān)于0RC36的信息相關(guān)的相似特征。在某些實(shí)施例中，操作員可通過(guò)顯示器75將信息輸入至0RC36。例如，操作員可為冷卻空氣38設(shè)定溫度設(shè)定值?？刂破?2可調(diào)整控制閥48和74中的一個(gè)或兩者，以便朝向溫度設(shè)定值調(diào)整冷卻空氣38的溫度。
[0024]控制器72還包括一個(gè)或更多個(gè)處理器76和/或其它數(shù)據(jù)處理線路，諸如存儲(chǔ)器78,以執(zhí)行指令來(lái)控制冷卻空氣38的溫度。這些指令可在軟件程序中編碼，該軟件程序可由一個(gè)或更多個(gè)處理器76執(zhí)行。此外，指令可儲(chǔ)存在有形的非瞬時(shí)的計(jì)算機(jī)-可讀介質(zhì)，諸如存儲(chǔ)器78中。存儲(chǔ)器78可包括例如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器、可重寫存儲(chǔ)器、(多個(gè))硬盤驅(qū)動(dòng)器和/或光盤。在某些實(shí)施例中，存儲(chǔ)器78可儲(chǔ)存與0RC36的警報(bào)設(shè)定值相關(guān)的參數(shù)。因此，控制器72可在已經(jīng)發(fā)生警報(bào)狀態(tài)時(shí)通過(guò)在顯示器74上顯示消息而通知操作員。
[0025]圖3是流程圖，其顯示了方法80的實(shí)施例，其通過(guò)從抽氣24中回收廢熱并將廢熱轉(zhuǎn)換成電而改進(jìn)IGCC發(fā)電廠10的效率。泵46壓縮(塊82)工作流體(例如冷凍劑)，以增加工作流體的壓力。蒸發(fā)器50通過(guò)與來(lái)自功率塊12的抽氣24交換熱而加熱(塊84)工作流體。因此，也冷卻了抽氣24。渦輪52使工作流體膨脹(塊86)，以便抽取功，以向負(fù)載54提供功率。如上面論述的，負(fù)載54可為發(fā)電機(jī)，并且大體可提高IGCC發(fā)電廠10的效率。冷凝器56通過(guò)與來(lái)自冷卻水導(dǎo)管60的冷卻水交換熱而冷卻(塊88)工作流體。因此，也加熱了冷卻水。在某些實(shí)施例中，冷卻水可傳送至冷卻塔或另一外部設(shè)施，以除去過(guò)多的熱。一旦工作流體已經(jīng)被冷凝器冷卻(塊88)，則工作流體可繼續(xù)至泵46以被壓縮(塊82)，從而繼續(xù)ORC。
[0026]本發(fā)明的技術(shù)效果包括有機(jī)蘭金循環(huán)(ORC)系統(tǒng)的新穎用途，其用以從IGCC發(fā)電廠的抽氣中回收低級(jí)別熱。抽氣從燃?xì)鉁u輪的壓縮機(jī)中抽取，按照與來(lái)自空氣分離單元的稀釋氮構(gòu)成逆流的方式冷卻，并且在ORC系統(tǒng)中進(jìn)一步冷卻。ORC系統(tǒng)包含渦輪，以將從抽氣抽取的熱轉(zhuǎn)換成功，從而提高IGCC發(fā)電廠的效率。另外，用于ORC系統(tǒng)中的水的量可小于傳統(tǒng)的冷卻水熱交換器所使用的水的量。
[0027]該書(shū)面的描述使用實(shí)例以公開(kāi)本發(fā)明(包括最佳模式)，并且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明(包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)并且執(zhí)行任何并入的方法)。本發(fā)明的可專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實(shí)例。如果這些其它實(shí)例具有不與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果這些其它實(shí)例包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言無(wú)顯著差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則這些其它實(shí)例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種系統(tǒng)，包括: 熱交換器，其構(gòu)造成在來(lái)自功率塊的抽氣和來(lái)自空氣分離單元的氮之間交換熱；和聯(lián)接于所述熱交換器的有機(jī)蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其中所述有機(jī)蘭金循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)造成將來(lái)自所述抽氣的熱轉(zhuǎn)換成功。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述功率塊包括燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有: 壓縮機(jī)，其構(gòu)造成壓縮空氣； 燃燒器，其構(gòu)造成接收燃料和來(lái)自所述壓縮機(jī)的空氣，并且將所述空氣和所述燃料燃燒成燃燒產(chǎn)物；和 渦輪，其聯(lián)接于負(fù)載，并且構(gòu)造成接收所述燃燒產(chǎn)物，并從所述燃燒產(chǎn)物中抽取功。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮機(jī)構(gòu)造成將所述抽氣從所述功率塊供應(yīng)至所述空氣分離單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述熱交換器構(gòu)造成冷卻來(lái)自所述壓縮機(jī)的抽氣，并加熱來(lái)自所述空氣分離單元的氮。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述熱交換器構(gòu)造成在所述抽氣和所述氮之間以逆流流動(dòng)布置交換熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述有機(jī)蘭金循環(huán)系統(tǒng)包括: 泵，其構(gòu)造成增加冷凍劑的壓力； 蒸發(fā)器，其構(gòu)造成使來(lái)自所述泵的冷凍劑蒸發(fā)； 渦輪，其構(gòu)造成從來(lái)自所述蒸發(fā)器的冷凍劑中抽取功，以向負(fù)載提供功率；和 冷凝器，其構(gòu)造成使來(lái)自所述渦輪的冷凍劑冷凝。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括所述功率塊，其具有燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，并且構(gòu)造成產(chǎn)生功率，以供應(yīng)所述抽氣，和接收所述氮。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括所述空氣分離單元，其構(gòu)造成接收來(lái)自所述功率塊的抽氣，將所述抽氣分離成氧和所述氮，并將所述氮供應(yīng)至所述功率塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括整體氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電廠，其具有所述功率塊、所述空氣分離單元、所述熱交換器和所述有機(jī)蘭金循環(huán)系統(tǒng)。
10.一種系統(tǒng),包括: 有機(jī)蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其包括: 閉合的冷凍劑環(huán)路，其構(gòu)造成循環(huán)地輸送冷凍劑； 泵，其構(gòu)造成增加冷凍劑的壓力； 蒸發(fā)器，其聯(lián)接于所述閉合的冷凍劑環(huán)路和抽氣導(dǎo)管，其中所述蒸發(fā)器構(gòu)造成通過(guò)與來(lái)自氣化系統(tǒng)的功率塊的抽氣交換熱而使來(lái)自所述泵的冷凍劑蒸發(fā)； 渦輪，其構(gòu)造成從來(lái)自所述蒸發(fā)器的冷凍劑中抽取功，以向負(fù)載提供功率；和 冷凝器，其構(gòu)造成使來(lái)自所述渦輪的冷凍劑冷凝。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述閉合的冷凍劑環(huán)路和所述抽氣導(dǎo)管以逆流流動(dòng)布置聯(lián)接于所述蒸發(fā)器。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括: 溫度傳感器，其聯(lián)接于所述抽氣導(dǎo)管，并且構(gòu)造成測(cè)量所述抽氣的溫度， 控制閥，其構(gòu)造成調(diào)整所述有機(jī)蘭金循環(huán)系統(tǒng)的操作參數(shù)；和 控制器，其構(gòu)造成接收來(lái)自所述溫度傳感器的信號(hào)，并基于所述信號(hào)調(diào)整所述控制閥。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制閥在所述泵的下游設(shè)置在閉合的冷凍劑環(huán)路中，并且所述控制閥構(gòu)造成調(diào)整所述冷凍劑的流率，以控制所述抽氣的溫度。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝器聯(lián)接于冷卻水導(dǎo)管，所述控制閥設(shè)置在所述冷卻水導(dǎo)管中，并且所述控制閥構(gòu)造成調(diào)整冷卻水的流率，以控制所述抽氣的溫度。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括所述功率塊，其具有燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，并且構(gòu)造成產(chǎn)生功率，以供應(yīng)所述抽氣，和接收所述氮。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括所述空氣分離單元，其構(gòu)造成接收來(lái)自所述功率塊的抽氣，以將所述抽氣分離成氧和所述氮，并將所述氮供應(yīng)至所述功率塊。
17.一種方法，包括: 使用壓縮機(jī)壓縮冷凍劑； 通過(guò)使用第一熱交換器與來(lái)自氣化系統(tǒng)的功率塊的抽氣交換第一熱而使所述冷凍劑蒸發(fā)； 使用渦輪使所述冷凍劑膨脹，以抽取功；和 通過(guò)使用第二熱交換器與冷卻水交換第二熱而使所述冷凍劑冷凝。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，包括: 針對(duì)離開(kāi)蒸發(fā)器的抽氣，在控制器處接收溫度設(shè)定值； 感測(cè)離開(kāi)所述蒸發(fā)器的所述抽氣的溫度；和 調(diào)整控制閥，以朝向所述溫度設(shè)定值調(diào)整所述抽氣的溫度。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，包括從所述功率塊中抽取所述抽氣，其中所述功率塊包括燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，包括在使用第三熱交換器以氮冷卻所述抽氣之后，使用所述第一熱交換器以所述工作流體冷卻所述抽氣。
【文檔編號(hào)】F01K23/06GK104334838SQ201380029600
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2013年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月5日
【發(fā)明者】Q.周, D.彭, A.弗里曼, T.G.科布 申請(qǐng)人:通用電氣公司