專利名稱：用于提高燃燒設備的運行壽命的設備和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于提高燃燒設備的運行壽命的設備，所述設備包括至少 一個導氣部件。在此，氣體具有污染物成分。此外，本發(fā)明涉及一種用于提高 燃燒設備的運行壽命的方法。
背景技術：
近十年來，世界范圍內(nèi)建立了基于組合的燃氣和蒸氣渦輪機過程且以此組 合過程能夠明顯降低有害物排放的多個發(fā)電廠。這些發(fā)電廠在專業(yè)術語中稱為
GUD發(fā)電廠。
在GUD發(fā)電廠的子形式(Unterform)中，即在所謂的IGCC發(fā)電廠(其 中"IGCC"是"Interated Gasification Combined Cycle"的縮寫)中，GUD發(fā)電
廠另外具有集成的燃料氣化，通過該燃料氣化將例如油的液體燃料或例如煙煤、
褐煤或生物物質(zhì)的固體燃料在氣化器中轉(zhuǎn)換為合成氣，該合成氣然后在燃氣渦 輪機中燃燒。在燃燒前通常進行對合成氣的清潔。總的來看，按照此方式，在 燃燒前已將有害物分離或根本不產(chǎn)生有害物。
為將燃料氣化為合成氣需要氧。為產(chǎn)生氧，IGCC發(fā)電廠具有空氣分離設 備，其中通過分餾蒸餾從環(huán)境空氣中除所需的氧外主要產(chǎn)生氮。合成氣必須在 進一步處理前被冷卻。在此形成蒸氣，蒸氣等在IGCC發(fā)電廠的蒸氣渦輪機中 用于發(fā)電。在氣體冷卻后，過濾器首先去除灰分微粒，然后在需要時也能夠去 除二氧化碳。另外的有害物，例如^^化物或重金屬也通過化學和物理過程被結(jié) 合。這樣就實現(xiàn)了用于燃氣渦輪機運行所需的燃料純度和IGCC發(fā)電廠的低排 放。
合成氣在燃氣渦輪機的燃燒室前必要時與來自空氣分離設備的氮和/或與 水蒸氣混合，以根據(jù)燃氣渦輪機要求來調(diào)節(jié)燃料氣混合物。隨后通過與空氣的 燃燒形成的工作氣在燃氣渦輪機的透平級中膨脹。廢氣排放到大氣中。
來自原料氣和廢氣冷卻的蒸氣流被組合并一起供給到蒸氣渦輪機。在蒸氣 渦輪機內(nèi)降壓后，蒸氣通過冷凝器凝結(jié)且凝結(jié)物通過儲水容器送回到水以及蒸 氣循環(huán)中。
此類IGCC設備例如從WO 03/008768中已知。此設備具有氣化裝置，在 氣化裝置中微粒狀的煤與氧和蒸氣一起被燃燒為合成氣(微粒氧化)。合成氣在 多個處理步驟后作為氣態(tài)燃料供給到燃氣渦輪機燃燒室。
然而在此出現(xiàn)了問題污染物成分(例如微小的灰分微粒)作為沉積物固 化在導氣通道上以及位于導氣通道內(nèi)的的設備(例如過濾器或閥或類閥設備) 上。氣體也能夠含有氣態(tài)(金屬)化合物，例如羰基鐵和鎳，它們通過與金屬 元素的反應也同樣導致在部件上的沉積。這導致在燃燒器部件上形成羰基鐵和 鎳形式的覆層，這要求定期清潔且因此明顯地影響IGCC發(fā)電廠的可用性。
這些沉積物必須在實際計劃的設備維護前去除且清潔或進4亍更換。為此， 設備必須停機，這導致巨大的成本。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種用于提高燃燒設備、尤其是 合成氣設備的運行壽命的設備，其中燃燒設備包括導氣部件，且氣體具有污染 物成分。另外的技術問題是提供一種用于提高燃燒設備運行壽命的方法。
在設備方面的技術問題根據(jù)本發(fā)明通過提供一種用于提高燃燒設備的運 行壽命的設備解決，所述燃燒設備包括至少一個導氣部件，其中被引導的氣體 具有污染物成分，且其中至少一個導氣部件具有層，其中該層在受氣體沖擊時 通過使污染物成分沉積在該層上而使層可以至少部分地與污染物成分一起由氣 體流本身去除。
本發(fā)明基于如下事實，即污染物成分沉降在部件上且也不能由流過的氣體 去除。本發(fā)明因此認識到部件必須適當?shù)赝繉?。此外，本發(fā)明認識到可去除的 涂層解決此技術問題。即，如果現(xiàn)在將污染物成分沉降在有涂層的部件上，那 么就由氣體流將涂層的一部分與污染物成分一起去除。以此，導氣部件保持相 當長時間無沉積和污染物。因此燃燒設備不必為清潔沉積物而過早停機，使得 無干擾的運行得以維持。這樣的燃燒設備的運行壽命因此明顯提高。
污染物成分優(yōu)選為固體微粒。這可能主要是在IGCC設備中出現(xiàn)的灰分微粒。
學反應形成的，該污染物成分導致導氣部件表面上的沉積。即氣體也含有氣態(tài) (金屬)化合物，例如羰基鐵或羰基鎳，它們同樣通過與例如金屬元素的化學 反應導致沉積。
優(yōu)選地，可去除層具有在受氣體沖擊時有利于去除的晶體結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)特 別地適合于去除。
優(yōu)選地，可去除層具有硼化物(Bomit)層。氮化硼能夠在溫度作用(直 至120CTC )下不與一氧化碳反應。因此，氮化硼特別好地適合于表面涂層。氮 化硼特別好的適合性是因為它耐熱且直至100(TC也耐氧化。此外，氮化硼特別 好的適合性是因為它不可被熔融的金屬潤濕。而且氮化硼相對地廉價。由于石 墨狀結(jié)構(gòu)，在氮化硼上沉積的污染物成分和另外的污物能夠與氮化硼層的一部 分由氣體流本身去除。
在優(yōu)選的構(gòu)造中，可去除層通過噴射方法涂敷在導氣部件上。這是特別有 利的，因為層的噴射是特別地簡單的。而且，因此也能夠在部件內(nèi)的小孔內(nèi)盡 可能毫無困難地涂敷。另外的優(yōu)點在于通過噴射能夠產(chǎn)生十分均勻的層厚。
優(yōu)選的是至少一個導氣部件是孔板。在此所述的設備可特別好地應用帶有 多個孔的導氣孔板，因為在孔處能夠特別地固定很多污染物成分且因此明顯干 擾燃料流。
特別的優(yōu)選的是處理關于氣態(tài)結(jié)合的有害物的再升華方面的關鍵部件，例 如導氣的燃燒室部件，在這些部件的金屬表面上羰基鐵和鎳作為固體物質(zhì)沉積 且要求定期清潔。
優(yōu)選的是將燃燒設備構(gòu)造為合成氣燃燒器。例如煤氣設備的合成氣設備的 特征特別是通過化學反應形成的無多污染物成分，特別是灰分微粒。因此，設 備適合于此燃燒設備。
在方法方面的技術問題通過一種用于提高燃燒設備的運行壽命的方法解 決，所述燃燒設備包括至少一個導氣部件，其中被引導的氣體具有污染物成分， 因此帶有涂層的部件受到氣體沖擊，污染物成分沉積在層上，而污染物成分至 少部分地與層一起由氣體流本身去除。
在設備方面的技術問題的全部優(yōu)點也能夠應用于方法。
本發(fā)明的另外的特征和優(yōu)點從另外的權利要求以及對附圖的描述中得到。


下面結(jié)合附圖示例地詳細解釋本發(fā)明。 其中，各圖以簡化且非按比例的方式示出。 圖1示出了無污染物成分的孔板， 圖2示出了帶有無污染物成分的孔板，
圖3示出了用于提高燃燒設備的運行壽命的設備和方法。
具體實施例方式
圖1示例性地示出如使用在IGCC發(fā)電廠或另外的煤氣發(fā)電廠以及合成氣 發(fā)電廠內(nèi)的構(gòu)造為導氣元件的孔板1。在此，氣體供給系統(tǒng)構(gòu)造為帶有孔7的 孔板l,以得到均勻的燃料來流。同時，圖1示出不具有沉積物和污染物的孔 板1。
圖2示出帶有污染物成分3的燃料的質(zhì)量流M,在此，污染物成分3例如 為在燃料的流動方向2上示出的灰分微粒3?；曳治⒘９潭ㄔ诳装?上且因此 將孔7堵塞。這導致不均勻的燃料氣體流。因此，不再實現(xiàn)平滑的燃燒過程。 燃燒設備因此必須停機且清潔或更換孔板1。這意味著巨大的成本。
圖3現(xiàn)在示出根據(jù)本發(fā)明的設備和方法。在此處以截面示出的例如孔板1、 導氣管或閥的導氣部件4上噴射可去除層5。在此，可去除層5優(yōu)選是六邊形 氮化硼層。通過噴射實現(xiàn)相當均勻的層厚。在質(zhì)量流M內(nèi)的污染物成分3現(xiàn)在 固定在層上。層5的可去除性現(xiàn)在導致所沉積的污染物成分3隨流動方向2上 的質(zhì)量流(氣體流)與層的一部分6—起被去除，即在運行中被去除。導氣部 件4因此保持明顯長時間無沉積物和污染物。因此，保證均勻的燃料流以及質(zhì) 量流M。因此避免燃燒設備的過早停機。在此導氣部件能夠是管、閥、孔板、 燃燒器部件或燃燒器自身。
權利要求
1.一種用于提高燃燒設備運行壽命的設備，所述設備包括至少一個導氣部件(4)，其中，被引導的氣體具有污染物成分(3)，其特征在于所述至少一個導氣部件(4)具有層(5)，其中，所述層(5)在受氣體沖擊時通過所述污染物成分(3)在所述層(5)上的沉積使所述層(5)可以至少部分地與所述污染物成分(3)一起由氣體流本身去除。
2. 根據(jù)權利要求1所述的設備，其特征在于所述污染物成分是固體微粒。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的設備，其特征在于所述污染物成分是氣體成分導致在所述導氣部件(4)的表面上的沉積。
4. 根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的設備，其特征在于所述可去除層 (5)具有在受氣體沖擊時有利于去除的晶體結(jié)構(gòu)。
5. 根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的設備，其特征在于所述可去除層 (5 )的厚度在10 jli m和100 |i m之間，尤其是在20 |ti m和60 |a m之間。
6. 根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的設備，其特征在于所述可去除層 (5)具有硼化物。
7. 根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的設備，其特征在于所述可去除層 (5)由硼化物形成。
8. 根據(jù)權利要求1至7中任一項所述的設備，其特征在于所述可去除層 (5)通過噴射方法涂敷在所述導氣部件(4)上。
9. 根據(jù)權利要求1至8中任一項所述的設備，其特征在于所述至少一個 導氣部件(4 )是帶有多個孔(7 )的孔板(1 )。
10. 根據(jù)權利要求1至8中任一項所述的設備，其特征在于所述至少一 個導氣部件(4)對于氣態(tài)結(jié)合的有害物的再升華是關鍵的部件。
11. 根據(jù)權利要求1至8中任一項所述的設備，其特征在于所述至少一 個導氣部件(4)是管道。
12. 根據(jù)權利要求1至11中任一項所述的設備，其特征在于所述至少一 個導氣部件(4)由金屬或金屬基材制成，尤其是由鎳基合金制成。
13. —種構(gòu)造為合成氣燃燒器的燃燒設備，所述燃燒設備帶有根據(jù)前述權利要求中任一項所述的設備。
14. 一種用于提高燃燒設備的運行壽命的方法，所述燃燒設備包括至少一個導氣部件(4)，其中，被引導的氣體具有污染物成分(3)，其特征在于 以氣體沖擊帶有涂層的所述部件， 將所述污染物成分(3)沉積在層(5)上，而所述污染物成分(3)可以至少部分地與所述層(5) —起由氣體流本身 去除。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于提高燃燒設備的運行壽命的設備，該設備包括至少一個導氣部件(4)，其中被引導的氣體具有污染物成分(3)，其特征在于，所述至少一個導氣部件(4)具有層(5)，其中，在層(5)受氣體沖擊時通過污染物成分(3)在層(5)上的沉積而使層(5)可以至少部分地與污染物成分(3)一起由氣體流本身去除。
文檔編號C23C24/04GK101528980SQ200780038474
公開日2009年9月9日 申請日期2007年10月5日 優(yōu)先權日2006年10月16日
發(fā)明者伯索德·科斯特林, 弗蘭克·漢內(nèi)曼, 雷納·尼斯 申請人:西門子公司