專利名稱：向燃燒器供風(fēng)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃?xì)廨啓C(jī)裝置，它包括一臺(tái)壓縮機(jī)、一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)和一個(gè)微正壓燃燒器，例如一個(gè)增壓流化床燃燒聯(lián)合循環(huán)(PFBCC)設(shè)備或集中氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)設(shè)備。
背景技術(shù)：
在燃?xì)廨啓C(jī)裝置中，在燃燒器內(nèi)進(jìn)行微正壓燃燒并產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒廢氣。而燃?xì)廨啓C(jī)又驅(qū)動(dòng)一個(gè)用于產(chǎn)生給燃燒器加壓的壓縮空氣的壓縮機(jī)。壓縮空氣在燃燒過程中同時(shí)用作助燃空氣。燃?xì)廨啓C(jī)可分成高壓和低壓燃?xì)廨啓C(jī)。由于燃?xì)廨啓C(jī)的這種區(qū)分，在獨(dú)立的第一軸上的低壓燃?xì)廨啓C(jī)可驅(qū)動(dòng)一個(gè)低壓壓縮機(jī)，用以壓縮第一級(jí)內(nèi)的空氣。高壓燃?xì)廨啓C(jī)通過第二獨(dú)立軸驅(qū)動(dòng)高壓壓縮機(jī)，使空氣在第二級(jí)內(nèi)壓縮，然后再將空氣送到燃燒器。在低壓壓縮機(jī)和高壓壓縮機(jī)之間可設(shè)置一個(gè)冷卻器，以便在第一級(jí)壓縮后用它來冷卻空氣。
提供給燃燒器的燃料為氣體、液體或固體燃料，如天然氣、石油或煤，這要取決于設(shè)備的種類。PFBC動(dòng)力設(shè)備是一種按照上述配置的包括燃?xì)廨喲h(huán)的設(shè)備的實(shí)例，其中固體燃料(通常是煤粉)在燃燒器內(nèi)的流化床中燃燒。
在燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備中用于產(chǎn)生有用能的發(fā)電機(jī)通常通過一個(gè)齒輪連接在高壓燃?xì)廨啓C(jī)上。當(dāng)起動(dòng)該設(shè)備時(shí)，可利用作為電動(dòng)機(jī)的發(fā)電機(jī)使壓縮機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)并從而給燃燒器加壓。
在選定設(shè)備尺寸時(shí)，一般在選擇壓縮機(jī)的尺寸時(shí)，應(yīng)使設(shè)備應(yīng)用場所的壓縮機(jī)在已知的較低外界氣溫下能提供最佳空氣流量。另一方面，當(dāng)設(shè)備應(yīng)用場所處于高溫時(shí)，空氣的密度較低，這樣使通過壓縮機(jī)的空氣的質(zhì)量流量減小，因而降低了設(shè)備的功率。其它設(shè)備場所可設(shè)在空氣密度不同的高于海平面的不同高度上，在這些場所需選擇不同的設(shè)備尺寸。
在選定壓縮機(jī)的容量時(shí)尺寸上出現(xiàn)任何較小錯(cuò)誤都不能在以后用簡單的措施來進(jìn)行彌補(bǔ)。
當(dāng)普通壓縮機(jī)經(jīng)長年使用后其工作能力降低時(shí)，這就意味著原先計(jì)算的流量不再符合實(shí)際情況，這是無法彌補(bǔ)的。
當(dāng)外界氣溫增高時(shí)，一種傳統(tǒng)的提高空氣密度的方法是用水或用制冷機(jī)冷卻空氣。用水來冷卻只在空氣濕度低時(shí)方是可行的。用制冷機(jī)冷卻則費(fèi)用較高。在空氣密度低的情況下，由于設(shè)備是設(shè)置在海平面以上較高的高度上，所以上述兩種解決方案都不是行之有效的。
在SE500150中描述了通過借助于一臺(tái)輔助壓縮機(jī)向燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備的燃燒器提供補(bǔ)充的空氣來解決上述問題的方法和裝置。該解決方案包括在輔助壓縮機(jī)內(nèi)壓縮空氣并使全部或部分壓縮空氣流過原有的壓縮機(jī)而將其送到燃燒器，該原有的壓縮機(jī)將空氣輸送到燃燒器是為了給燃燒器加壓并維持燃燒器內(nèi)的燃燒。
SE500150的解決方案存在設(shè)備安裝復(fù)雜和費(fèi)用昂貴的問題。在不使空氣動(dòng)力特性受干擾的情況下很難使補(bǔ)充的空氣混入到設(shè)備的主氣流中。此外，為了達(dá)到一定的空氣流量，需確定燃?xì)廨啓C(jī)的尺寸。在不提高通過壓縮機(jī)的空氣流量的情況下，通過提高流過燃?xì)廨啓C(jī)的空氣流量可影響設(shè)備內(nèi)的軸向力。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種向燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備的燃燒器內(nèi)送風(fēng)的方法和裝置。本發(fā)明能使燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備內(nèi)的壓縮機(jī)不斷接收預(yù)定密度的氣流，該密度與設(shè)備所處的海拔高度無關(guān)，而且不受環(huán)境氣溫的影響。
向壓縮機(jī)輸送具有預(yù)定密度的空氣是通過設(shè)置一個(gè)加壓裝置，例如一個(gè)位于壓縮機(jī)上游的傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。在該風(fēng)機(jī)中將空氣壓縮到必要的密度值，以便能將具有預(yù)定密度的空氣輸送到壓縮機(jī)的低壓側(cè)。在燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備的壓縮機(jī)前設(shè)置一個(gè)加壓裝置，使空氣密度保持在預(yù)定值，這樣可使燃?xì)廨啓C(jī)的初始空氣動(dòng)力特性不受干擾。
通過將具有預(yù)定密度的空氣分配給壓縮機(jī)，不但可使所需空氣進(jìn)入燃燒器的燃燒過程中，而且可提高壓縮機(jī)與其它部件相配合的可能性，空氣流量由這些部件來決定。
本發(fā)明提供一種補(bǔ)償設(shè)備因在較高環(huán)境溫度的條件下流到燃燒器的氣流流量的下降而功率降低的可能性。這樣所帶來的附加優(yōu)點(diǎn)在于例如在原有的壓縮機(jī)的尺寸選擇不當(dāng)或由于原有的壓縮機(jī)變陳舊和變污而使氣流流量降低的情況下，可對(duì)壓縮機(jī)的氣流量進(jìn)行重新調(diào)整。
本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)備的其它特性不受壓縮機(jī)上游的加壓裝置安裝的干擾。另外，該解決方案簡單且費(fèi)用低。
附圖簡述下面將參照附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。


圖1是燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備的示意圖，其中空氣通過加壓裝置送到壓縮機(jī)的低壓側(cè)，以便再輸送到燃燒器。虛線表示可設(shè)置于壓縮機(jī)和燃燒器之間的氣化器；圖2表示燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例，其中空氣通過加壓裝置送到壓縮機(jī)的低壓側(cè)，以便再輸送到燃燒器，燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備與一個(gè)蒸汽循環(huán)和一個(gè)閥裝置聯(lián)合；圖3表示燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例，其中燃?xì)廨啓C(jī)和壓縮機(jī)都分成高壓和低壓單元，空氣通過加壓裝置送到低壓壓縮機(jī)的低壓側(cè)，以便再輸送到燃燒器，虛線表示該燃?xì)廨啓C(jī)可與一個(gè)蒸汽循環(huán)和一個(gè)閥裝置聯(lián)合。
優(yōu)選實(shí)施例的描述在示意性地表示出燃?xì)廨啓C(jī)的圖1中，BK代表燃燒器，在燃燒器內(nèi)燃料在高壓下燃燒。這種高壓是利用壓縮機(jī)C壓縮空氣，再使壓縮空氣經(jīng)空氣管道8″流入燃燒器BK來實(shí)現(xiàn)的。將燃燒器BK內(nèi)產(chǎn)生的燃?xì)饨?jīng)管道9送入燃?xì)廨啓C(jī)GT，以利用燃?xì)庵械哪芰?，在燃?xì)廨啓C(jī)上耗盡能量的廢氣通過廢氣管道10排出，燃?xì)廨啓C(jī)GT與壓縮機(jī)C安裝在同一根軸A1上，因而可驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。在壓縮機(jī)C和燃?xì)廨啓C(jī)GT的共用軸A1上，還設(shè)置了發(fā)電機(jī)G，以用于將燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備中產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化成電能。
空氣經(jīng)管道8′、加壓裝置F(如風(fēng)機(jī))和管道8被吸入壓縮機(jī)。加壓裝置F可將流過它的空氣密度提高到預(yù)定值。加壓裝置F由驅(qū)動(dòng)裝置M驅(qū)動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)裝置可以是電動(dòng)、液壓、狄塞爾或爆燃式等可控電機(jī)裝置，也可以是汽輪機(jī)形式的裝置。驅(qū)動(dòng)裝置M適合于通過一根軸A3驅(qū)動(dòng)加壓裝置F。
根據(jù)管道8′內(nèi)的密度值來驅(qū)動(dòng)上述驅(qū)動(dòng)裝置M。測量部件13適合于測量管道8′內(nèi)的密度，控制部件14適合于根據(jù)該測量結(jié)果控制驅(qū)動(dòng)裝置M。在外界空氣溫度高于設(shè)備的設(shè)計(jì)溫度或如果由于其它原因(例如由于設(shè)備的陳舊)需要調(diào)整空氣密度的情況下啟動(dòng)該驅(qū)動(dòng)裝置M。
加壓裝置F可通過設(shè)置可旋轉(zhuǎn)的并用于控制通過它的空氣流量的導(dǎo)向葉片(包括在該加壓裝置內(nèi))來對(duì)其進(jìn)行控制。另外，可根據(jù)測量部件13的測量結(jié)果，通過改變其速度來控制加壓裝置F。
在圖1的虛線內(nèi)所示的另一實(shí)施例中，燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備與氣化器GF相聯(lián)合。氣化器GF設(shè)置在壓縮機(jī)和燃燒器之間，這就是用字符表示的所謂的IGCC設(shè)備。IGCC設(shè)備以這樣的方式運(yùn)行將來自壓縮機(jī)C的部分壓縮空氣送到氣化器GF，以用于燃料(如煤)的氣化，燃料通過管道6輸送到氣化器GF。然后將氣化的燃料從氣化器GF經(jīng)管道7送到燃燒器BK。但是，在壓縮機(jī)C內(nèi)壓縮的空氣的主要部分通過管道8″被輸送到燃燒器BK。
圖2表示出本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，其中燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備與一個(gè)蒸汽循環(huán)和一個(gè)閥裝置聯(lián)合形成所謂PFBC設(shè)備。用給水來代表蒸汽回路，水在泵15的作用下從冷凝箱16經(jīng)管道17循環(huán)到燃燒器BK內(nèi)的管束18，用于產(chǎn)生并過熱蒸汽。將蒸汽通過管道20送到汽輪機(jī)19。冷凝水和膨脹蒸汽通過管道21回到冷凝器16。圖2還表示出一個(gè)截流-旁通閥V。將空氣經(jīng)空氣管道8′導(dǎo)入壓縮機(jī)C。將在燃燒器BK內(nèi)產(chǎn)生的燃?xì)饨?jīng)管道9、截流-旁通閥V送到燃?xì)廨啓C(jī)GT，以利用燃?xì)庵械哪芰?，然后將在燃?xì)廨啓C(jī)上耗盡能量的廢氣通過廢氣管道10排出。燃?xì)廨啓C(jī)GT與壓縮機(jī)C安裝在同一根軸A1上，因而可驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。燃?xì)廨啓C(jī)GT還借助于軸A1驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)G，以將燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備中有用的能量轉(zhuǎn)化成電能。截流-旁通閥V除了具有用于將壓縮空氣引到燃燒器BK的截止閥和用于向燃?xì)廨啓C(jī)GT提供燃?xì)獾慕刂归y之外，還包括一個(gè)具有使壓縮機(jī)C和燃?xì)廨啓C(jī)GT短路的帶截止閥的旁通管路。
與參照?qǐng)D1所描述的方法相同，空氣經(jīng)管道8′和加壓裝置F被吸入壓縮機(jī)C。此外，利用一個(gè)可控驅(qū)動(dòng)裝置M并按與上述相同的方法對(duì)加壓裝置F進(jìn)行控制。
圖3表示本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，其中將燃?xì)廨啓C(jī)GT和壓縮機(jī)C都分成幾級(jí)。另一方面，這種設(shè)計(jì)的連接方式與圖1大體相同。在圖3的實(shí)施例中，來自燃燒器BK的燃?xì)怛?qū)動(dòng)高壓燃?xì)廨啓C(jī)HPT，該高壓燃?xì)廨啓C(jī)與高壓壓縮機(jī)HPC一起安裝在第一軸A1上。在高壓燃?xì)廨啓C(jī)HPT中膨脹后的燃?xì)饬鞯降蛪喝細(xì)廨啓C(jī)LPT，然后廢氣從低壓燃?xì)廨啓C(jī)經(jīng)廢氣管道10排出該設(shè)備。低壓燃?xì)廨啓C(jī)LPT和低壓壓縮機(jī)LPC安裝在同一根軸，即第二軸A2上?？諝馔ㄟ^空氣管道8供給該低壓壓縮機(jī)，經(jīng)低壓壓縮機(jī)LPC壓縮的空氣被引到高壓壓縮機(jī)HPC，在這里進(jìn)一步對(duì)空氣進(jìn)行壓縮，然后可將空氣經(jīng)截流-旁通閥V輸送到燃燒器BK，該截流-旁通閥V用虛線表示并與圖2中的截流-旁通閥V具有相同的功能。在低壓壓縮機(jī)LPC中壓縮后的空氣可在中間冷卻器IC中冷卻，然后再輸送到高壓壓縮機(jī)HPC。第一軸A1可通過一個(gè)齒輪12驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)G發(fā)電。
在該實(shí)施例中，空氣經(jīng)管道8、加壓裝置F，再經(jīng)管道8被吸入低壓壓縮機(jī)LPC。根據(jù)管道8′內(nèi)空氣的密度通過軸A3驅(qū)動(dòng)加壓裝置F。部件13適合于測量管道8′內(nèi)的空氣密度，控制部件14適合于根據(jù)這一測量結(jié)果控制驅(qū)動(dòng)裝置M，以便驅(qū)動(dòng)加壓裝置F運(yùn)轉(zhuǎn)。
另外，加壓裝置F可根據(jù)管道8內(nèi)的空氣密度由軸A3驅(qū)動(dòng)。部件13′適合于測量管道8內(nèi)的空氣密度，控制部件14′適合于根據(jù)這一側(cè)量結(jié)果控制驅(qū)動(dòng)裝置M，以便驅(qū)動(dòng)加壓裝置F運(yùn)轉(zhuǎn)。
另外，圖3中的虛線表示一個(gè)與燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備結(jié)合的蒸汽循環(huán)。該蒸汽循環(huán)以圖2中相同的標(biāo)號(hào)表示。該燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備主要與這種蒸汽循環(huán)相結(jié)合使用，該蒸汽循環(huán)可采用截流-旁通閥V。
因此，本發(fā)明可應(yīng)用于單軸和多軸燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備，并可應(yīng)用于聯(lián)合循環(huán)。
權(quán)利要求
1一種向燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備中的微正壓燃燒器(BK)送風(fēng)以使該燃燒器(BK)增壓的方法，它包括利用燃?xì)廨啓C(jī)(GT)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)(C)，該燃?xì)廨啓C(jī)由燃料在燃燒器(BK)內(nèi)燃燒過程中形成的氣體驅(qū)動(dòng)，其中空氣是通過一個(gè)加壓裝置(F)輸送給壓縮機(jī)(C)的低壓側(cè)的，其特征在于加壓裝置(F)與燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備分開設(shè)置并由驅(qū)動(dòng)裝置(M)驅(qū)動(dòng)，并且根據(jù)位于加壓裝置(F)與壓縮機(jī)(C)之間的供氣管(8′)內(nèi)的空氣密度來控制該驅(qū)動(dòng)裝置(M)，將在加壓裝置(F)內(nèi)壓縮到預(yù)定密度的空氣輸送到壓縮機(jī)(C)。
2.一種向燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備中的微正壓燃燒器(BK)送風(fēng)以使該燃燒器(BK)增壓的方法，它包括利用燃?xì)廨啓C(jī)(GT)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)(C)，該燃?xì)廨啓C(jī)由燃料在燃燒器(BK)內(nèi)燃燒過程中形成的氣體驅(qū)動(dòng)，其中壓縮機(jī)(C)分成高壓壓縮機(jī)(HPC)和低壓壓縮機(jī)(LPC)，燃?xì)廨啓C(jī)(GT)分成高壓燃?xì)廨啓C(jī)(HPT)和低壓燃?xì)廨啓C(jī)(LPT)，其特征在于將空氣經(jīng)一個(gè)加壓裝置(F)輸送到低壓壓縮機(jī)(LPC)的低壓側(cè)，空氣在該加壓裝置內(nèi)壓縮到預(yù)定密度后再輸送到低壓壓縮機(jī)(LPC)。
3.按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于加壓裝置(F)由驅(qū)動(dòng)裝置(M)驅(qū)動(dòng)，并根據(jù)位于加壓裝置(F)與高壓壓縮機(jī)(HPC)之間的供氣管(8′)內(nèi)的空氣密度來控制該驅(qū)動(dòng)裝置(M)。
4.按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于加壓裝置(F)由驅(qū)動(dòng)裝置(M)驅(qū)動(dòng)，并根據(jù)位于加壓裝置(F)與低壓壓縮機(jī)(LPC)之間的供氣管(8″)內(nèi)的空氣密度來控制該驅(qū)動(dòng)裝置(M)。
5.一種向燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備中的微正壓燃燒器(BK)送風(fēng)以使該燃燒器(BK)增壓的裝置，它包括一個(gè)由燃?xì)廨啓C(jī)(GT)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)(C)，該燃?xì)廨啓C(jī)(GT)由燃料在具有一個(gè)加壓裝置(F)的燃燒器(BK)內(nèi)的燃燒過程中形成的氣體來驅(qū)動(dòng)，其特征在于加壓裝置(F)作為一個(gè)單元與燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備分開地設(shè)置在壓縮機(jī)(C)的上游，驅(qū)動(dòng)裝置(M)通過軸(A3)與加壓裝置(F)相連，驅(qū)動(dòng)裝置(M)適合于根據(jù)設(shè)置在加壓裝置(F)與壓縮機(jī)(C)之間的供氣管(8′)內(nèi)的空氣密度驅(qū)動(dòng)加壓裝置(F)，以便將具有預(yù)定密度的空氣輸送到壓縮機(jī)(C)的低壓側(cè)。
6.按照權(quán)利要求5的裝置，其特征在于驅(qū)動(dòng)裝置(M)通過軸(A3)與加壓裝置(F)相連，驅(qū)動(dòng)裝置(M)適合于根據(jù)設(shè)置在加壓裝置(F)與壓縮機(jī)(C)之間的供風(fēng)管(8′)內(nèi)的空氣密度驅(qū)動(dòng)加壓裝置(F)。
7.一種向燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備中的微正壓燃燒器(BK)送風(fēng)以使該燃燒器(BK)增壓的裝置，它包括一個(gè)由燃?xì)廨啓C(jī)(GT)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)(C)，該燃?xì)廨啓C(jī)(GT)由燃料在燃燒器(BK)內(nèi)的燃燒過程中形成的氣體來驅(qū)動(dòng)，其中壓縮機(jī)(C)分成高壓壓縮機(jī)(HPC)和低壓壓縮機(jī)(LPC)，燃?xì)廨啓C(jī)(GT)分成高壓燃?xì)廨啓C(jī)(HPT)和低壓燃?xì)廨啓C(jī)(LPT)，其特征在于該裝置包括一個(gè)設(shè)置在低壓壓縮機(jī)(LPC)上游、用于向低壓壓縮機(jī)(LPC)的低壓側(cè)提供預(yù)定密度的空氣的加壓裝置(F)。
8.按照權(quán)利要求7的裝置，其特征在于它包括一個(gè)通過軸(A3)與加壓裝置(F)相連的驅(qū)動(dòng)裝置(M)，并且驅(qū)動(dòng)裝置(M)適合于根據(jù)設(shè)置在加壓裝置(F)與高壓壓縮機(jī)(HPC)之間的供氣管(8′)內(nèi)的空氣密度驅(qū)動(dòng)加壓裝置(F)。
9.按照權(quán)利要求7的裝置，其特征在于它包括一個(gè)通過軸(A3)與加壓裝置(F)相連的驅(qū)動(dòng)裝置(M)，并且驅(qū)動(dòng)裝置(M)適合于根據(jù)設(shè)置在加壓裝置(F)與低壓壓縮機(jī)(LPC)之間的供氣管(8)內(nèi)的空氣密度驅(qū)動(dòng)加壓裝置(F)。
10.按照權(quán)利要求5，8或9的裝置，其特征在于它包括一個(gè)適合于測量供氣管(8′，8″)內(nèi)的空氣密度的測量部件(13，13′)和一個(gè)適合于根據(jù)測量結(jié)果驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置(M)的控制部件(14，14′)。
11.按照權(quán)利要求5，8，9或10的裝置，其特征在于驅(qū)動(dòng)裝置(M)是一個(gè)電動(dòng)機(jī)。
全文摘要
一種向燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備中的微正壓燃燒器(BK)送風(fēng)以使該燃燒器(BK)增壓的方法,它包括利用燃?xì)廨啓C(jī)(GT)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)(C),該燃?xì)廨啓C(jī)由燃料在燃燒器(BK)內(nèi)燃燒過程中形成的氣體驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明的特征在于通過一個(gè)加壓裝置(F)向壓縮機(jī)(C)的低壓側(cè)輸送空氣,空氣在該加壓裝置內(nèi)壓縮到預(yù)定密度后再送到壓縮機(jī)(C)。
文檔編號(hào)F02C9/00GK1181123SQ9619163
公開日1998年5月6日 申請(qǐng)日期1996年11月14日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月28日
發(fā)明者J·安德遜 申請(qǐng)人:Abb·碳有限公司