專(zhuān)利名稱：多級(jí)高效環(huán)保型燃?xì)廨啓C(jī)氣體燃料分級(jí)燃燒方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明內(nèi)容屬于動(dòng)力設(shè)備領(lǐng)域，涉及包括氣體燃料燃燒的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā) 電裝置，尤其是用于提高重型燃?xì)廨啓C(jī)電力發(fā)電效率和降低重型燃?xì)廨啓C(jī) 電力發(fā)電污染物排放的裝置。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及到這樣一種多級(jí)高效 環(huán)保型燃?xì)廨啓C(jī)氣體燃料分級(jí)燃燒方法及系統(tǒng)，在這種燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)系統(tǒng) 中，氧化劑(空氣、富氧空氣或氧氣)分級(jí)送入各級(jí)燃燒室，燃料氣逐級(jí) 氧化或燃燒，分別進(jìn)入各級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)做功。從第一級(jí)至最后一級(jí)，可燃?xì)?體濃度和壓力逐級(jí)減小。
背景技術(shù)：
一個(gè)最簡(jiǎn)單的燃?xì)廨啓C(jī)裝置包括一個(gè)壓縮機(jī)、 一個(gè)燃燒室和一個(gè)渦輪。 吸入的空氣經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)的壓縮后與一燃料混合，這一混合物在燃燒室中燃 燒，所生成的煙氣流入渦輪，由渦^^將煙氣中的部分能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
簡(jiǎn)單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)的排氣溫度高達(dá)450°C 600°C，如果在燃?xì)廨啓C(jī)中 加裝屈熱器，利用這高溫排氣來(lái)加熱壓氣機(jī)出口的空氣，提高它進(jìn)入, 室的溫度，可以減少加入燃燒室中的燃料量，從而提高了熱效率，這就是 回?zé)嵫h(huán)。由于西熱器的體積和尺寸較大，設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用較高，隨 著燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)技術(shù)的迅速發(fā)展，目前在大型燃?xì)廨啓C(jī)中實(shí)際應(yīng)用 回?zé)嵫h(huán)并不多見(jiàn)。
在氣體壓縮過(guò)程中，氣體會(huì)升溫而導(dǎo)致壓縮機(jī)功耗增加。因此在壓縮 過(guò)程中，fcE質(zhì)引至冷卻器冷卻后，再屈到壓氣機(jī)中繼續(xù)壓縮的中間冷卻、 逐漸壓縮的過(guò)程，這稱為簡(jiǎn)冷循環(huán)。理論上，間冷次數(shù)無(wú)窮多時(shí)，壓縮過(guò) 程就變?yōu)榈葴貕嚎s，壓縮耗功降至最低，循環(huán)比功增加最多。在膨脹過(guò)程中間，把工質(zhì)引出至再熱燃燒室中加熱后，再西到燃?xì)馔?br> 平中繼續(xù)膨脹以完成膨IBi程，這稱為再熱循環(huán)e理論上，再熱次數(shù)無(wú)窮 多時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)中的膨脹過(guò)程就變?yōu)榈葴嘏蛎?，膨脹功達(dá)到最大，循環(huán)比 功增加最多。實(shí)際上，無(wú)窮多次間冷循環(huán)和無(wú)窮多次再熱循環(huán)是做不到的。
法^及環(huán)境方面助要求對(duì)發(fā)電裝置的氧化氮(NOx)排放量采取了嚴(yán)格
的限制。通常，在燃?xì)廨啓C(jī)中，要求燃燒室有較低的燃燒溫度以降低氧化
氮(NOx)排放量。先有技術(shù)采用相當(dāng)極端的措施來(lái)降低氧化氮的排放。例
如，常規(guī)辦法是給燃?xì)廨唌M燒室內(nèi)加入過(guò)量的空氣、水或水蒸氣以降低
其中的反應(yīng)溫度。雖然這種方法至少在降低燃燒溫度方面是部分有效的， 但過(guò)多的空氣、水或水蒸氣的使用增添了計(jì)量燃燒室合適供給量的復(fù)雜性 和降低了燃燒效率，并且增加了可用能助損失，從而限制了整個(gè)燃?xì)廨啓C(jī) 循環(huán)的發(fā)電效率提高。
另一種可能的方法是催化燃燒的辦法，使用一種催化劑以促使燃燒能 在比常夂見(jiàn)可能情況更低的濃度下進(jìn)行。但是總的來(lái)說(shuō)，催化劑是很昂貴助， 并且依靠它們來(lái)得到有效的完全反應(yīng)的技術(shù)是很復(fù)雜的。再就是在余熱鍋 爐中安裝選擇性催化還原反應(yīng)器來(lái)減少NOx的最終排放。
現(xiàn)有的燃?xì)廨啓C(jī)裝置一J^都配有多級(jí)J^燒室，其上有多個(gè)可并行運(yùn)行 的燃燒器級(jí)，這些燃燒器級(jí)根據(jù)燃?xì)廨啓C(jī)裝置的負(fù)載情況可以單個(gè)運(yùn)行或 聯(lián)合運(yùn)行。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)(申請(qǐng)?zhí)?00480028655.4)提及了一種采用在 燃^^前龍^^燃料和空氣精確地預(yù)混起來(lái)的方法，使燃燒在較低的溫度 下進(jìn)行從而使氧化氮及一氧化碳的排放量降低。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)(申請(qǐng)?zhí)?97120031.9)提出了一種具有順序燃燒的燃?xì)廨啓C(jī)，屬于上面所述的一種 常M^再熱循環(huán)，即在二級(jí)燃燒室中噴入燃料"但總體上看，上述諸技術(shù) 的多級(jí)燃燒室內(nèi)的燃燒仍然是在貧燃料的條件下所進(jìn)行的，并未明確提出 本發(fā)明所說(shuō)的分級(jí)燃燒。上述燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)和已有的再熱循環(huán)不足之處在于燃料(或者燃料 與氧化劑一起)噴入再熱燃燒室中定壓下完全燃燒,其特點(diǎn)是燃料助燃燒 是在氧化性氣氛甚至高過(guò)量氧的氧化性氣氛下進(jìn)行的，因此不得不靠降低 燃燒溫度來(lái)減少N0X排放。而且由于燃燒的溫度降低，必然限制整個(gè)燃?xì)?輪機(jī)裝置效率的—提高《

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述背景技術(shù)存在的缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種
可以降低NOx排放并實(shí)現(xiàn)高效率發(fā)電韻多級(jí)高效環(huán)保型燃?xì)廨啓C(jī)氣體燃料 分級(jí)燃燒方法，并按該方法產(chǎn)生了多級(jí)燃燒的燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)系統(tǒng)。 為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案 一種多^^高效環(huán)保型燃?xì)廨哵l氣體燃料分級(jí)皿方法，其特征在于， 將燃料氣的完全燃燒分成若干級(jí)，即將所有的高壓燃料氣全部送入第一級(jí) 燃燒室并依次通過(guò)后面各級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)和燃燒室，適合于各類(lèi)高壓燃料氣的 燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)，尤其適合高壓的氣化爐排出的高溫高壓可燃?xì)怏w的燃?xì)廨?機(jī)循環(huán)，而對(duì)于溫度和壓力較低的其他氣體燃料可另外配置壓氣機(jī)和回?zé)?器將其升溫升壓；在最后一級(jí)之前的所有燃燒室內(nèi)分別送入一定量的氧化 劑，控制燃燒室中韻氣氛為還原性氣氛并使之^&到某一特定韻溫度，通常 可選擇為燃?xì)馔钙剿艹惺艿淖罡邷囟?，從而避免?NOx的生成，且有高 的可用能利用效率；在末級(jí)燃燒室內(nèi)，補(bǔ)充入足夠的化學(xué)計(jì)量比的氧化劑
，全部助燃料^M燒并使之^i!l某一特定溫度值后itA，燃?xì)廨啓C(jī)做功。
所述的氧化劑為空氣、富氧空氣或氧氣，氧化劑和燃料氣量有控制的 偏離化學(xué)當(dāng)量比，保證每一級(jí)燃燒室中燃料和氧化劑在還原性氣氛下進(jìn)行 燃燒，即燃料氣逐級(jí)氧化或燃燒，每級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)只完成部分燃料氣的燃燒， 然后進(jìn)入這一級(jí)的燃?xì)廨啓C(jī)做功，在末級(jí)燃燒室中，補(bǔ)充入足夠的化學(xué)計(jì)量比的氧化齊J完成全部燃料氣的燃燒，進(jìn)入末級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)做功。
實(shí)現(xiàn)Jl^方法韻多級(jí)高效環(huán)保型燃?xì)廨啓C(jī)氣體燃料分級(jí)燃燒系統(tǒng)，其
特征在于，該系統(tǒng)包括
多級(jí)壓氣機(jī)，用于分級(jí)壓縮和分級(jí)供給氧化劑， 一級(jí)壓氣機(jī)上有氧化
熟jis口，壓氣機(jī)按祖應(yīng)購(gòu)燃?xì)廨唌M娜需氧化劑的壓力和M分成若干
級(jí)，壓氣機(jī)各級(jí)之間設(shè)置間冷器，也可不設(shè)置間冷器；不同級(jí)的壓縮氣體 根據(jù)壓力分別送入對(duì)應(yīng)的燃燒室內(nèi)，供給燃料氣的燃燒所需氧化劑，還可 設(shè)置用排氣余熱加熱氧化剤回?zé)崞鳎瑢⑷細(xì)廨啓C(jī)排氣的余熱回送到各級(jí)燃 燒室；壓氣機(jī)可由燃?xì)馔钙津?qū)動(dòng)或者單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。
多級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)，它被來(lái)自該級(jí)的燃燒室的高溫高壓燃?xì)馑?qū)動(dòng)，用于 帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，并可帶動(dòng)壓氣機(jī)工作,
多級(jí)燃燒室，用于分級(jí)燃燒燃料氣，以便生成高溫燃?xì)?，它的第一?jí) 燃燒室連接在末級(jí)壓氣機(jī)和第一級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)之間；其它級(jí)燃燒室設(shè)置在兩 級(jí)燃?xì)廨哵l之間，第一級(jí)燃燒室上有高壓燃?xì)膺M(jìn)口，前一級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)的排 氣作為下一級(jí)燃燒室的燃料；
空氣、富氧空氣或純氧由氧化劑進(jìn)口進(jìn)入一級(jí)壓氣機(jī)，被壓縮到一定 助壓力后， 一部分送入鄉(xiāng)燃燒室供燃料氣助燃燒需要，其余部分經(jīng)過(guò)一 級(jí)間冷器后進(jìn)入二級(jí)壓氣機(jī)進(jìn)一歩壓縮到更高壓力，然后再分出一部分送 入倒數(shù)第二級(jí)燃燒室供燃料氣燃燒所需，其余部分經(jīng)過(guò)二級(jí)間冷器后進(jìn)入 ^壓氣機(jī)進(jìn)一步壓縮到更高壓力，經(jīng)il若干級(jí)后，直至進(jìn)入末級(jí)壓氣機(jī) 進(jìn)一步壓縮后再送入一級(jí)燃燒室供燃料氣的燃燒；
有一定溫度的高壓燃料氣由高壓燃?xì)膺M(jìn)口進(jìn)入一級(jí)燃燒室與末級(jí)壓縮 mit來(lái)助氧化劑混合，部分燃燒后生成高溫高壓的氣體進(jìn)入一級(jí)燃?xì)廨啓C(jī) 膨脹做功，壓力和溫度降低到一定值后進(jìn)入二級(jí)燃燒室與倒數(shù)第二級(jí)壓氣 機(jī)送來(lái)的補(bǔ)充氧化劑混合并部分燃燒，生成高溫和一定壓力的氣體進(jìn)入二級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)膨脹做功，經(jīng)過(guò)若干級(jí)后，直至氣體降溫降壓到一定值后排入
錢(qián)燃燒室，與一級(jí)壓氣miHA的補(bǔ)充氣體完雌燒進(jìn)入末級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)做
功然后經(jīng)排氣出口排出。
另外，末級(jí)燃燒室和末級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)也可以由常規(guī)的燒氣體燃料的燃?xì)?輪機(jī)或注汽燃?xì)廨啓C(jī)組成"如有特殊需要，末級(jí)燃燒室和末級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)可 以不采用，而以前一級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)直接排氣，從而增大了該燃?xì)廨啓C(jī)氣體燃 料的分級(jí)燃燒方法和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性。
本發(fā)明的方法及其多級(jí)燃燒的燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)系統(tǒng)可提高燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)
的發(fā)電效率和降低NOx的排放。
附菌說(shuō)明


圖1是本發(fā)明方法實(shí),多級(jí)高效環(huán)保型燃?xì)廨啓C(jī)氣體燃料分級(jí)燃燒 系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，為一個(gè)分為三級(jí)燃燒的高效環(huán)保型同軸燃?xì)?輪機(jī)系統(tǒng)。其他級(jí)數(shù)(包括二級(jí))的分級(jí)燃燒高效環(huán)保型燃?xì)廨啓C(jī)也在本
發(fā)明的范圍之內(nèi)。圖中的標(biāo)號(hào)分別^示:—1、氧itM進(jìn)口， 2、 一級(jí)壓氣機(jī)， 3、 二級(jí)壓氣機(jī)，4、末級(jí)壓氣機(jī)，5、 一級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)，6、 二級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)，7、 末級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)，8、 一級(jí)間冷器，9、 二級(jí)間冷器，10、高壓燃?xì)膺M(jìn)口， 11、 一級(jí)燃燒室，12、 二級(jí)燃燒室，13、 ^燃燒室，14、 Z^燃燒室補(bǔ)氧調(diào) 節(jié)閥，15、末級(jí)燃燒室補(bǔ)氧調(diào)節(jié)閥，16、排氣出口， 17、發(fā)電機(jī)，18、 一 級(jí)燃燒室西熱器，19、 二級(jí)燃燒室西熱器，20、末級(jí)燃燒室屈熱器。
下面借助謝圖和發(fā)明人給出的一個(gè)實(shí)例對(duì)本發(fā)明的其他特征、特性和 優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一歩的詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明助方法實(shí)現(xiàn)助多級(jí)高效環(huán)保型燃?xì)廨啓C(jī)氣體燃料分級(jí)燃燒系 統(tǒng)，燃燒室和燃?xì)廨啓C(jī)至少分成兩級(jí)，高壓燃料氣全部由第一級(jí)燃燒室進(jìn) 入燃?xì)廨啓C(jī)，前一級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)的排氣作為下一級(jí)燃燒室的燃料；在末級(jí)之前的燃燒室中，分別送入一定量的氧化劑，氧化劑可以為空氣、富氧空氣 或氧氣，氧化劑和燃料氣量有控制的偏離化學(xué)當(dāng)量比，保證每一級(jí)燃燒室 中燃料和氧化劑在還原性氣氛下進(jìn)行燃燒，并使送入氧化劑和部分燃料氣 反應(yīng)釋放的熱量造成燃料氣升溫至特定的高溫，這一高溫一般為燃?xì)廨啓C(jī) 的最高承受溫度，即燃料氣逐級(jí)氧^E燃燒，每級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)只完成部分燃 料氣的燃燒，然后進(jìn)入這一級(jí)的燃?xì)廨啓C(jī)做功，顯然還原性的氣氛將有效
抑制污染物的生成；在末級(jí)燃燒室中，補(bǔ)充入足夠的化學(xué)計(jì)量比的氧化布J
完成全gu燃料氣韻燃燒，進(jìn)入，燃?xì)廨啓C(jī)做功。a^就是氧化劑分級(jí)^A 的分級(jí)燃燒技術(shù)，可以清楚的看出，這個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)沒(méi)有過(guò)量的空氣、 水或者蒸汽的摻混，因此可以提高可用能的利用效率。
壓氣;M相應(yīng)的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒所需氧化劑的壓力和流量分成若干級(jí)，
壓氣機(jī)各級(jí)之間可設(shè)置間冷器；由于不同級(jí)的壓縮氣體根據(jù)壓力分別送入 對(duì)應(yīng)的燃燒室內(nèi)，供給燃料氣的燃燒所需氧化劑，并不是所有的氧化劑都 壓縮JU:t高壓力，這可有效降低壓氣機(jī)的功耗，— 提高燃?xì)廨啓C(jī)的凈效率。
末級(jí)燃燒室和末級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)由常規(guī)的燒氣體燃料的燃?xì)廨啓C(jī)或注汽燃 氣輪機(jī)組成，或者不設(shè)置末級(jí)燃燒室和末級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)，由前一級(jí)燃?xì)廨啓C(jī) 直接排氣《
各級(jí)燃燒室前還根據(jù)需要還設(shè)置有回?zé)崞?，用于將燃?xì)廨啓C(jī)的余熱加 熱氧化劑再送入燃燒室中。
本發(fā)明助多級(jí)高效環(huán)保型燃?xì)廨啓C(jī)氣體燃料分級(jí)燃燒系統(tǒng)還可以成為 一種能提高電站效率的燃?xì)廨啓C(jī)。
本發(fā)明的各級(jí)燃燒室內(nèi)補(bǔ)充氧化劑量的確定方法，使得該系統(tǒng)的每級(jí) 燃燒室中只M部分燃燒過(guò)程，從而控制燃燒后生成煙氣的溫度在特定值， 通?？蛇x擇為燃?xì)廨啓C(jī)所能承受的最高溫度，以實(shí)現(xiàn)高效低NOx燃燒以及 高的循環(huán)效率。參見(jiàn)圖1，本發(fā)明的多級(jí)高效環(huán)保型燃?xì)廨啓C(jī)氣體燃料分級(jí)燃燒系統(tǒng),
包括-多級(jí)JE氣機(jī)，它用于分級(jí)^E縮和分級(jí)供給氧化劑(空氣、富氧空氣 或氧氣)，壓氣機(jī)各級(jí)之間可設(shè)置間冷器，以降低壓氣機(jī)功耗而提高凈發(fā)電
效率；多級(jí)燃燒室，它用于分級(jí)燃燒燃料氣，以便生成高溫燃?xì)猓欢嗉?jí)燃 氣輪機(jī)，它被來(lái)啟該級(jí)助燃燒室助高溫高壓燃?xì)馑?qū)動(dòng)；連接各凝壓縮機(jī) 出口、各級(jí)燃燒室和各級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)的管道等等。所述燃燒室內(nèi)可產(chǎn)生諸如 135(TC 1650'C之類(lèi)的1400'C級(jí)別上或更高溫度的燃?xì)?。燃?xì)獾臏囟仍?高，燃?xì)廨啓C(jī)輸出的功率.繊大。
本發(fā)明的多級(jí)高效環(huán)保型燃?xì)廨啓C(jī)氣體燃料分級(jí)燃燒系統(tǒng)循環(huán)如下
空氣、富氧空氣或^E氧由氧化劑進(jìn)口 l進(jìn)入一級(jí)壓氣機(jī)2，被壓縮到一 定助壓力后， 一部分i^A末級(jí)燃鵬13供燃料氣的燃燒需要，其余部分經(jīng) 過(guò)一級(jí)間冷器8后進(jìn)入二級(jí)壓氣機(jī)3進(jìn)一歩壓縮到更高壓力，然后再分出 一部分送入二級(jí)燃燒室12供燃料氣燃燒所需，其余部分經(jīng)過(guò)二級(jí)間冷器9 后進(jìn)入末級(jí)壓氣機(jī)進(jìn)一步壓縮后再il入一級(jí)燃燒室1供燃料氣的^^力
有一定溫度的高壓燃料氣由高壓燃?xì)膺M(jìn)口 IO進(jìn)入一級(jí)燃燒室11與末 級(jí)壓縮機(jī)4送來(lái)的氧化劑混合，部分燃燒后生成高溫高壓的氣體進(jìn)入一級(jí) 燃?xì)廨啓C(jī)5膨脹做功，壓力和繼降低到一定值后進(jìn)入，燃燒室12與二 級(jí)壓氣機(jī)3送來(lái)的補(bǔ)充氧化劑混合并部分燃燒，生成高溫和一定壓力的氣 體進(jìn)入二級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)6膨脹做功，氣體降、溫降壓到一定值后排入末級(jí)燃燒 室13,與一級(jí)壓氣機(jī)2 itA的補(bǔ)充氣體完^M^iS入末,氣輪機(jī)7做功 然后經(jīng)排氣出口 16排出燃?xì)廨啓C(jī)裝置。三個(gè)級(jí)的壓氣機(jī)2、 3、 4和發(fā)電機(jī) 17由三個(gè)級(jí)的燃?xì)廨啓C(jī)5、 6、 7帶動(dòng)。西熱器18、 19、 20分別由從排氣中 她取部分加熱氧化劑至一定的高溫々
圖中二級(jí)燃燒室補(bǔ)氧調(diào)節(jié)閥14，末級(jí)燃燒室補(bǔ)氧調(diào)節(jié)閥15可用來(lái)分別 調(diào)節(jié)進(jìn)入各級(jí)燃燒室的補(bǔ)充氧化劑量，完成一定程度的調(diào)節(jié)作用。下面給出附屈中的實(shí)例參考的主要工作參數(shù)-
高壓煤氣入口參數(shù)j體積含量46XC0， 54%C02,壓力12.25 MPa,溫 度600匸，流量Q NM7邁in;
一級(jí)燃燒室送入空氣壓力12. 25MPa，溫度60(TC,流量0. 41Q Nm7min; 一級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)壓比3.5,進(jìn)氣溫度140CTC,排氣溫度，.95(TO; 二級(jí)燃燒室送入空氣壓力3.5MPa，溫度600C流量0. 32QNmVmin; 二級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)壓比3.5，進(jìn)氣溫度1400°C，排氣溫度950'C。 ^^燃燒室送入空氣壓力1. 0MPa,驢600°C,流量0. 37QNmVmin。 末級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)壓比10，進(jìn)氣溫度14001C，排氣溫度667 1C。 排氣16:壓力0. lMPa,流量1. 86Q NmVmin。 一^JE氣機(jī)2韻壓比^ J0,空氣流量丄JQJtoiVmin" 二級(jí)壓氣機(jī)3的壓比3.5，空氣流量0.73Q Nm3/rain。 末級(jí)壓氣機(jī)4的壓比3.5，空氣流量0.41Q NmVmin。
權(quán)利要求
1.一種多級(jí)高效環(huán)保型燃?xì)廨啓C(jī)氣體燃料分級(jí)燃燒方法，其特征在于，將燃料氣的完全燃燒分成若干級(jí)，即將所有的高壓燃料氣全部送入第一級(jí)燃燒室并依次通過(guò)后面各級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)和燃燒室，在最后一級(jí)之前的所有燃燒室內(nèi)分別送入一定量的氧化劑，控制燃燒室中的氣氛為還原性氣氛并使送入氧化劑和部分燃料氣反應(yīng)釋放的熱量造成燃料氣升溫至特定的高溫，一般該溫度選擇燃?xì)馔钙剿艹惺艿淖罡邷囟?；在末?jí)燃燒室內(nèi)，補(bǔ)充入足夠的化學(xué)計(jì)量比的氧化劑完成全部的燃料氣燃燒并使之達(dá)到某一特定溫度值后送入末級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)做功，實(shí)現(xiàn)高效低NOx燃燒以及高的循環(huán)效率。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征是，所述的燃燒室和燃?xì)廨啓C(jī)至 少分成兩級(jí)《
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述的氧化劑為空氣、富氧 空氣或氧氣，氧化劑和燃料氣量有控制的偏離化學(xué)當(dāng)量比，保證每一級(jí)燃 燒室中燃料和氧化劑在還原性氣氛下進(jìn)行燃燒，即燃料氣逐級(jí)氧化或燃燒，每級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)只完成部分燃料氣的燃燒，然后進(jìn)入這一級(jí)的燃?xì)鈄m做功，在末級(jí)燃燒室中，補(bǔ)充入足夠的化學(xué)計(jì)量比的氧化劑完成全部燃料氣的燃 燒，進(jìn)入末級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)做功。
4. 如權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于，所述的末級(jí)燃燒室和末 級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)由常規(guī)的燒氣體燃料的燃?xì)廨啓C(jī)或注汽燃?xì)馄啓C(jī)組成，如有 特殊需要，不采用，燃燒室和末級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)，由前一級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)直接排 氣。
5. 實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的多級(jí)高效環(huán)保型燃?xì)廨啓C(jī)氣體燃料分級(jí) 燃燒系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括-多級(jí)壓氣機(jī)，用于分級(jí)壓縮和分級(jí)供給氧化劑， 一級(jí)壓氣機(jī)上有氧化 劑進(jìn)口 ，壓氣機(jī)按相應(yīng)的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒所需氧化劑的壓力和流量分成若干級(jí)，壓氣機(jī)各級(jí)之間設(shè)置間冷器或不設(shè)置間冷器；不同級(jí)的壓縮氣體根據(jù) 壓力分崩Jii入對(duì)應(yīng)助燃燒室內(nèi)，供給燃料氣韻燃燒所需氧化劑；多級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)，它被來(lái)自該級(jí)的燃燒室的高溫高壓燃?xì)馑?qū)動(dòng)，用于 帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，還可驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)壓氣；多級(jí)燃燒室，用于分級(jí)燃燒燃料氣，以便生成高溫燃?xì)?，它的第一?jí) 燃燒室連接在末級(jí)壓氣機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)之間；其它級(jí)燃燒室設(shè)置在兩級(jí)燃?xì)?輪機(jī)之間，第一級(jí)燃燒室上有高壓燃?xì)膺M(jìn)口，前一級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)的排氣作為 下一級(jí)皿室M料；空氣、富氧空氣或純氧由氧化劑進(jìn)口進(jìn)入一級(jí)壓氣機(jī)，被壓縮到一定 的壓力后， 一部分送入末級(jí)燃燒室供燃料氣的燃燒需要，其余部分經(jīng)過(guò)一 級(jí)伺冷器后進(jìn)入二級(jí)壓氣機(jī)進(jìn)一步壓，!J更高壓力，然后再分出一部分送 入倒數(shù)第二級(jí)燃燒室供燃料氣燃燒所需，其余部分經(jīng)過(guò)二級(jí)間冷器后進(jìn)入 三級(jí)壓氣機(jī)進(jìn)一步壓縮到更高壓力，經(jīng)過(guò)若干級(jí)后，直至進(jìn)入末級(jí)壓氣機(jī) 進(jìn)一步壓縮后再送入一級(jí)^^ 料氣的燃燒；有一定溫度的高壓燃料氣由高壓燃?xì)膺M(jìn)口進(jìn)入一級(jí)燃燒室與末級(jí)壓縮 機(jī)送來(lái)的氧化劑混合，部分燃燒后生成高溫高壓的氣體進(jìn)入一級(jí)燃?xì)廨啓C(jī) 膨脹做功，壓力和溫度降低到一定值后進(jìn)入二級(jí)燃燒室與倒數(shù)第二級(jí)壓氣 機(jī)送來(lái)的補(bǔ)充氧化劑混合并部分燃燒，生成高溫和一定壓力的氣體進(jìn)入二 級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)膨脹做功，經(jīng)過(guò)若干級(jí)后，直至氣體降溫降壓到一定值后排入，燃燒室，與一級(jí)壓氣mi^入的補(bǔ)充氣體完^M;^進(jìn)入末級(jí);m氣輪機(jī)做功然后經(jīng)排氣出口排出。
6. 如權(quán)利要求5中所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的氧化劑量按下述 方法確定送入氧化劑和部分燃料氣反應(yīng)釋放的熱量造成生成燃料氣升溫 至特定的高、溫， 一般該高溫為燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)系統(tǒng)的最高承受溫度。
7. 如權(quán)利要求5中所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的末級(jí)燃燒室和末級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)由常規(guī)的燒氣體燃料的燃?xì)廨啓C(jī)或注汽燃?xì)馄啓C(jī)組成，或者 不設(shè)置末級(jí)M^和末級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)，由前一級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)直接排氣"
8.如權(quán)利要求7中自的系統(tǒng)，.其特征在于，^f述的各級(jí)燃燒室前還 根據(jù)需要還設(shè)置有西熱器，用于將燃?xì)廨啓C(jī)的余熱加熱氧化劑再送入燃燒 室中力
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種多級(jí)高效環(huán)保型燃?xì)廨啓C(jī)氣體燃料分級(jí)燃燒方法及系統(tǒng)，將燃料氣的完全燃燒分成若干級(jí)，所有的高壓燃料氣全部送入第一級(jí)燃燒室并依次通過(guò)后面各級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)和燃燒室，在最后一級(jí)之前的所有燃燒室內(nèi)分別送入一定量的氧化劑，控制燃燒室中的氣氛為還原性氣氛并使送入氧化劑和部分燃料氣反應(yīng)釋放的熱量造成燃料氣升溫至特定的高溫；在末級(jí)燃燒室內(nèi)，補(bǔ)充足夠的化學(xué)計(jì)量比的氧化劑完成全部的燃料氣燃燒并使之達(dá)到某一特定溫度值后送入末級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)做功?？蓪?shí)現(xiàn)高的發(fā)電效率和優(yōu)良的環(huán)保性能，適用于以煤氣化為基礎(chǔ)的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、整體煤氣化燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)系統(tǒng)、天然氣、焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣和煤層氣等氣體燃料的利用系統(tǒng)等。
文檔編號(hào)F23R3/00GK101551121SQ200910022488
公開(kāi)日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2009年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月13日
發(fā)明者王曉斌, 郭自德, 高順有 申請(qǐng)人:西安國(guó)豐機(jī)械制造有限責(zé)任公司