專利名稱：基于氣化發(fā)電的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合成熱電或發(fā)電的方法和裝置。尤其涉及一種用于固態(tài)或液態(tài)燃料的合成熱電和發(fā)電的集成氣化燃燒系統(tǒng)。除了可以用傳統(tǒng)的固態(tài)或液態(tài)燃料外，本發(fā)明的方法和裝置也能用難于燃燒的可再生燃料，如生物物質(zhì)。
背景技術(shù)：
包括如生物物質(zhì)的可再生燃料在內(nèi)的固態(tài)或液態(tài)燃料的氣化方法和裝置在本領(lǐng)域中早已熟悉。例如，Babu等人的美國專利4699632，提出了一種在一個氣化容器中進行的纖維素原料的氣化過程，其中纖維素原料被直接引進到一逆向的混合高熱量惰性固體的流化床。Patel等人的美國專利4315758中提出了產(chǎn)生中等Btu的燃氣或合成氣體的固態(tài)燃料的氣化過程。固態(tài)和/或液態(tài)燃料的氣化被作為產(chǎn)生氣態(tài)燃料的一種方法，該方法比固態(tài)和/或液態(tài)燃料的直接燃燒更能充足完全燃燒。然而，通過固態(tài)和/或液態(tài)燃料的氣化得到的合成氣體，除了溫度高以外，也包括大量不期望得到的成分，這些成分必須在合成氣體燃燒前除去。
有關(guān)固態(tài)和/或液態(tài)燃料如粉煤、廢棄的衍生燃料，市區(qū)固體廢物和生物等燃燒的方法和裝置對于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員也已熟知。這些裝置包括自動加煤機、流化床燃燒器、加壓流化床燃燒器和粉煤燃燒器。如Khinkis等人的美國專利5205227中提出了廢物原料如市區(qū)固體廢物、燃燒后的廢物、或加煤器類型的爐子中的其他固體廢物等燃燒的方法和裝置。這些方法和裝置被典型的應(yīng)用于與產(chǎn)生蒸汽的工業(yè)用鍋爐的組合中，反過來就是被用作蒸汽產(chǎn)生或發(fā)電的汽輪機中。這些方法和裝置的一個問題就是需要處理所產(chǎn)生的大量的飛塵和底塵。解決該問題的一部分方案已在Khinkis等人的美國專利5937772中指出，其中粉塵被循環(huán)回到燃燒室以便回收和進一步燃燒飛塵中存在的碳。這些方法和裝置的另一個問題是燃料在進入燃燒室之前需要頻繁的預(yù)先干燥過程，尤其是關(guān)于可再生燃料如生物物質(zhì)。然而傳統(tǒng)系統(tǒng)的另一個問題是它們對影響這些系統(tǒng)在工作在一個由容量，效率，排放量和可靠性組成的始終如一的基礎(chǔ)上的低熱值和可變熱值燃料缺乏耐受力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種將固態(tài)和/或液態(tài)燃料變換成熱和/或電的方法和裝置，其可比傳統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換方法提高能量轉(zhuǎn)換效率(燃料轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎脽岷?或燃料轉(zhuǎn)變?yōu)殡?。
本發(fā)明的另一目的是提供一種可再生燃料如生物物質(zhì)等轉(zhuǎn)換的方法和裝置，解決了這些燃料燃燒的相應(yīng)困難。
本發(fā)明的另一目的是提供一種適應(yīng)于處理燃料低熱值和可變熱值的將固態(tài)和/或液態(tài)燃料轉(zhuǎn)換的方法和裝置。
本發(fā)明的另外的目的是提供一種固態(tài)和/或液態(tài)燃料轉(zhuǎn)換的裝置和方法，提出了碳的利用和減少了傳統(tǒng)系統(tǒng)產(chǎn)生的粉塵處理。
本發(fā)明的另一目的是提供一種固態(tài)和/或液態(tài)燃料轉(zhuǎn)換的方法和裝置，與傳統(tǒng)的系統(tǒng)和方法相比該方法和裝置減少排放量。
本發(fā)明的這些和其他目的通過一種將固態(tài)和/或液態(tài)燃料轉(zhuǎn)變?yōu)楹铣蓺怏w、蒸汽和/或電的方法和裝置來實現(xiàn)，其中固態(tài)和/或液態(tài)燃料總量的約1 0％到40％內(nèi)的燃料被氣化，形成合成氣體，這里也叫著“合成氣”。固態(tài)和/或液態(tài)燃料的剩余部分導(dǎo)入多級燃燒器的第一級中，形成燃燒產(chǎn)物、粉塵和/或焦炭。從氣化器中得出的合成氣體導(dǎo)入多級燃燒器第一級之后的第二級中，過燒氧化劑被導(dǎo)入在多級燃燒器第二級后的第三級中。產(chǎn)生在多級燃燒器中的粉塵和/或焦炭再循環(huán)到氣化器中，以使燃燒器粉塵和/或焦炭蒸汽中碳的完全燃燒。
本發(fā)明的裝置包括具有合成氣出口、適于燃燒固態(tài)和/或液態(tài)燃料的多級燃燒器，該燃燒器具有至少一個與合成氣出口流體連通以用于引導(dǎo)合成氣到多級燃燒器的第二級中的合成氣進口和至少一過燒氧化劑進口，該過氧化劑進口將過燒氧化劑導(dǎo)入多級燃燒器第二級之后的第三級中。粉塵循環(huán)裝置用于將粉塵和/或焦炭從多級燃燒器循環(huán)到氣化器中去。


本發(fā)明的這些和其他目的和特征將依據(jù)附圖從下面的詳細描述中更好地被理解，這里附圖1是與本發(fā)明的一個實施例相應(yīng)的一個氣化和燃燒系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)用于固態(tài)或液態(tài)燃料的合成生熱和發(fā)電。
附圖2是與本發(fā)明的另一個實施例相應(yīng)的一個氣化和燃燒系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)用于固態(tài)或液態(tài)燃料的合成生熱和發(fā)電。
附圖3是與本發(fā)明的一個實施例相應(yīng)的具有用于多級燃燒器的切線注入布置方式的合成氣注入系統(tǒng)的平面圖。
附圖4是與本發(fā)明一實施例相應(yīng)的具有用于多級燃燒器的注入布置方式的合成氣注入系統(tǒng)的平面圖。
附圖5是與本發(fā)明一實施例相應(yīng)的用于多級燃燒器的過燒空氣系統(tǒng)的平面圖。
附圖6是與本發(fā)明一實施例相應(yīng)的具有燃料干燥器的基于氣化的合成熱和發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。
附圖7是與本發(fā)明一實施例相應(yīng)的具有燃料干燥器和熱回收蒸汽發(fā)生器的基于氣化的合成熱和發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。
附圖8是與本發(fā)明一實施例相應(yīng)的具有合成空氣/蒸汽工作流體的基于氣化的發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。
附圖9是與本發(fā)明一實施例相應(yīng)的具有一合成空氣/蒸汽工作流體和水汽分離器系統(tǒng)的基于氣化的合成熱和發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。
附圖10是與本發(fā)明一實施例相應(yīng)的具有加壓的固體燃燒器的基于氣化的合成熱和發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。
具體實施例方式
在此公開和請求保護的本發(fā)明是一種集成氣化和燃燒的系統(tǒng)和方法，在固態(tài)和/或液態(tài)燃料合成熱電和發(fā)電應(yīng)用中，提高能量轉(zhuǎn)換效率、減少NOk和CO2排放、增進包括燃燒穩(wěn)定性、負荷跟蹤、碳的完全燃燒及承受低熱值和可變化熱值燃料的燃燒性能，這里能量轉(zhuǎn)換效率是指燃料能量轉(zhuǎn)化成可用熱和/或燃料轉(zhuǎn)換成電的比率。該方法和裝置應(yīng)用于固態(tài)和液態(tài)燃料轉(zhuǎn)變?yōu)槿細?、蒸汽和電的過程中。本發(fā)明使氣化器和傳統(tǒng)的加煤機燃燒器、流化床燃燒器、加壓流化床燃燒器或粉煤燃燒器組成初級燃燒區(qū)域，在其中占燃燒器系統(tǒng)燃料總量的約60％到90％的固態(tài)燃料被導(dǎo)入并燃燒。
如圖1和2所示，本發(fā)明的裝置(系統(tǒng))包括具有合成氣出口11的氣化器10，由至少一個燃燒器壁26組成的多級燃燒器12，該燃燒壁具有至少一個固態(tài)燃料/和或液態(tài)燃料進口13、至少一個與氣化器10的合成氣出口11流體連通的合成氣進口14和廢氣出口27。適用于本發(fā)明裝置中的典型的氣化器已在美國專利4699632和美國專利4315758中給出，現(xiàn)將兩者結(jié)合于此作為參考。盡管有多種燃燒器適用于本發(fā)明的裝置，舉例說明，如圖1實施例中的燃燒器12是一具有鍋爐供水進口36和蒸汽出口37的加煤機鍋爐。本發(fā)明的裝置進一步包括具有與燃燒器12中的廢氣出口27流體連通的廢氣凈化系統(tǒng)18，其中從燃燒器出來的廢氣中存在的顆粒例如飛塵都將被清除。
氣化器10通過在溫度約為1200華氏度到2000華氏度，氣壓達到約30個大氣壓時固態(tài)/和或液態(tài)燃料的部分氧化來產(chǎn)生合成氣。氣化器壓力保持高于多級燃燒器12的操作壓力約0.05到約1.5個大氣壓。系統(tǒng)總?cè)剂系募s10％到約40％的輸入被導(dǎo)入到氣化器10，在其中它們被空氣、蒸汽和/或氧氣的混合物部分氧化以產(chǎn)生一種可燃氣體混合物，此處被稱為“合成氣體”或“合成氣”，包括CO、CO2、H2、CH4、H2和H2O和由焦油和石油蒸發(fā)形成的某些高碳氫化合物。氣化器中燃料的空氣燃料比或氣燃料比由于流化層的氣化溫度而維持在約0.25到約0.60之間。從氣化器10中出來的熱合成氣通過合成氣出口11和合成氣進口14直接導(dǎo)入多級燃燒器12中，不需要經(jīng)過冷卻或凈化。合成氣作為再燃燃料通過合成氣注入系統(tǒng)15導(dǎo)入燃燒器12中，該第一級或初級燃燒區(qū)域20之后的再燃燃料是在燃燒器12中被處理并通過液態(tài)和/或固態(tài)燃料的燃燒形成，形成第二級或再燒區(qū)域21，該區(qū)域是在燃燒器12中破壞NOk初始物和明顯減少NOk形成的減少區(qū)域。按照本發(fā)明的一個實施例，如圖3所示，合成氣注入系統(tǒng)15由很多的導(dǎo)致合成氣切線噴射的切線方式布置的合成氣噴射器40組成。按照本發(fā)明的另一個實施例，如圖4所示，合成氣噴射器40呈碰撞式布置，從而從一個合成氣噴射器導(dǎo)入的合成氣碰撞到從另一個合成氣噴射器導(dǎo)入的蒸汽上。疊加的氣流也增加了放熱和隨后的初級燃燒區(qū)域20的氣體混合。這樣，與存在于再燃合成氣中氫、氫氣的合成提高了燃燒的穩(wěn)定性和通過固態(tài)或液態(tài)燃料中濕度增加和/或燃料熱值減少的過程來維持燃燒器負載。最終的燃燒通過過燒氧化劑或空氣系統(tǒng)16在第三級或第三燃燒區(qū)域22中來完成，該區(qū)域由導(dǎo)入燃燒器12中的燃燒氧化劑的總量的約30％到50％的過燒氧化劑導(dǎo)入所形成，布置在再燃區(qū)域21之后。根據(jù)如圖5所示的本發(fā)明的一實施例，優(yōu)選的過燒氧化劑系統(tǒng)噴射裝置由很多的對立的氧化劑噴射器30組成。
按照本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的實施例，根據(jù)用在氣化器10和燃燒器12中的燃料，從燃燒器12中得到的底塵17和/或從廢氣凈化系統(tǒng)18中得到的飛塵的至少一部分被按大小分類并且通過用作流化床媒介的粉塵循環(huán)系統(tǒng)1 9傳輸?shù)綒饣?0中。因此可增強燃燒器粉塵蒸汽中的碳完全燃燒。同樣，當實際上經(jīng)過燃燒器12的全部高度時，氣化器合成氣中攜帶的未轉(zhuǎn)變的碳將進一步轉(zhuǎn)換。燃燒器效率通過提高燃料中碳的利用而增加。
按照本發(fā)明系統(tǒng)的一個實施例，一用于在系統(tǒng)中發(fā)電的燃氣渦輪發(fā)電機系統(tǒng)23，其以加壓的熱空氣作為工作流體，結(jié)果使發(fā)電效率比傳統(tǒng)的蒸汽汽輪機系統(tǒng)高50％以上。渦輪壓縮器24周圍空氣在燃燒器12的位于過燒空氣系統(tǒng)16和燃燒氣體出口27之間的高溫空氣熱交換器28內(nèi)被加熱到約1200華氏度到2000華氏度，該熱交換器在鍋爐的蒸汽過燒床處具有周圍溫度壓縮空氣進口29和熱壓縮空氣出口31。氣體渦輪的工作流體的間接熱消除了其他基于氣化的集成發(fā)電系統(tǒng)為滿足汽輪機氣體質(zhì)量的嚴格要求而進行的典型的熱氣體的凈化需要。本發(fā)明的基于氣化集成的發(fā)電系統(tǒng)也提高了燃燒穩(wěn)定性和在熔爐中的溫度一致性，使熱循環(huán)和加速高溫空氣熱管道故障的過燒點最小化。渦輪燃燒器25具有與熱交換器28的壓縮熱空氣出口31流體連通的預(yù)熱壓縮空氣進口32，氣態(tài)燃料進口38和高溫空氣出口33，在含少量的天然氣的過空氣模式下點火以將空氣溫度提高到約2100華氏度至2600華氏度，因此進一步增加了系統(tǒng)效率。本發(fā)明的基于氣化的集成發(fā)電系統(tǒng)進一步包括氣體渦輪23，該氣體渦輪具有與渦輪燃燒器25的高溫出口33流體連通的高溫空氣進口34和氣體渦輪排氣出口35。從氣體渦輪23排出的空氣溫度約為700華氏度可被用作燃燒器12中的燃燒空氣和/或過燒空氣，也可用作供給到氣化器10的空氣。按照本發(fā)明的一個實施例，加煤機鍋爐的蒸汽發(fā)生器床在蒸汽廢熱發(fā)電裝置的左邊。按照本發(fā)明的另一個實施例，蒸汽發(fā)生器床被附加空氣加熱器表面所取代，以使發(fā)電量最大。在這種最大電量的情況下，氣體渦輪23的附加的熱排放空氣可有效地用于如圖6中的生物物質(zhì)等濕燃料的干燥，和/或用于如圖7中的蒸汽產(chǎn)生過程。
如圖6所示，按照本發(fā)明的一實施例，基于氣化的發(fā)電系統(tǒng)進一步包括具有一與氣體渦輪23的氣體渦輪排氣出口35流體連通的熱排放空氣進口55和干燥燃料出口51的固態(tài)燃料干燥器50，通過干燥燃料出口，干燥的固態(tài)燃料經(jīng)管路52導(dǎo)入到燃燒器12中。為了收集產(chǎn)生在燃料干燥器50中的燃料粉塵，該系統(tǒng)進一步包括燃料干燥粉塵收集器53，該收集器具有與燃料干燥器50流體連通的燃料粉塵進口56，通過該收集器，來自燃料干燥器50的燃料粉塵經(jīng)管路54收集。被收集的燃料粉塵作為初級燃料的一部分可被循環(huán)到燃燒器12，或者作為再燃燃料通過合成氣注入系統(tǒng)15導(dǎo)入燃燒器12中。
按照本發(fā)明的一實施例，如圖7所示，本發(fā)明的基于氣化的發(fā)電系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生蒸汽的熱回收蒸汽發(fā)生器60，該發(fā)生器具有與氣體渦輪排放空氣出口35流體連通的氣體渦輪排放空氣進口57。這種情況下，氣體渦輪23的的加熱排放空氣，不僅用于干燥固態(tài)燃料，而且用于增加在熱回收蒸汽發(fā)生器60中的蒸汽。
按照如圖8所示的一實施例，本發(fā)明的系統(tǒng)進一步包括調(diào)節(jié)裝置61，該裝置具有高壓鍋爐供水進口58和注水系統(tǒng)62，在供水進口中，鍋爐供水被預(yù)熱。調(diào)節(jié)裝置61中的預(yù)熱的鍋爐供水與空氣在注水系統(tǒng)62中進行混合。從注水系統(tǒng)62得到的壓縮空氣和/或水混合物經(jīng)管路63導(dǎo)入燃燒器12中，以產(chǎn)生過燒空氣/蒸汽混合物，接著，該過燒空氣/蒸汽混合物經(jīng)預(yù)熱的空氣進口32導(dǎo)入渦輪燃燒器25中，然后被用作氣體渦輪23中的工作流體。在這種情況下，在熱回收蒸汽發(fā)生器60中增加的蒸汽通過蒸汽渦輪截止循環(huán)64被用作附加發(fā)電。
按照如圖9所示的另一實施例，本發(fā)明的裝置進一步包括水汽分離器65和直接噴射冷凝器66。水汽分離器65與燃料干燥粉塵收集器53流體連通，直接噴射冷凝器66與水汽分離器65流體連通，從而在水汽分離器65中，水汽從燃料干燥粉塵收集器53中出來的干燥排放空氣中分離出來，在直接噴射冷凝器66中進行冷凝以用于鍋爐供水。按照本發(fā)明的一實施例，水汽分離器是膜分離器。
按照如圖10所示的本發(fā)明的一實施例，燃燒器12為一加壓燃燒器，該燃燒器具有一與加壓旋流器68流體連通的燃氣或排放氣體出口67。根據(jù)該實施例，從加壓旋流器68中出來的加壓熱燃氣在燃氣渦輪23中膨脹，進行發(fā)電。
本發(fā)明的方法和裝置將固態(tài)和液態(tài)燃料轉(zhuǎn)變?yōu)楹铣蓺怏w、蒸汽和/或電。按照本發(fā)明方法的一實施例，約10％到40％的固態(tài)和/或液態(tài)燃料被導(dǎo)入到氣化器中進行氣化，形成合成氣體。在空氣/燃料燃燒率為在約0.25到0.60之間以及溫度在約1200華氏度和2000華氏度之間時，實施燃料的氣化。60％到90％的固態(tài)燃料和/或液態(tài)燃料的剩余部分被導(dǎo)入多級燃燒器的第一級中，導(dǎo)致燃燒產(chǎn)物、粉塵和/或焦炭的形成。按照本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，多級燃燒器包括三級。在氣化器中產(chǎn)生的未處理的合成氣導(dǎo)入多級燃燒器的第二級中，第二級在第一級的的下游，過燒氧化劑如空氣、氧氣或含氧豐富的空氣被導(dǎo)入多級燃燒器的第三級，第三級在第二級下游。過燒氧化物導(dǎo)入的結(jié)果是實現(xiàn)了燃燒器燃料和合成氣兩者的最終燃燒。從燃燒器中得到的粉塵和/或焦炭被導(dǎo)入氣化器，以增加燃燒器的粉塵和/或焦炭蒸汽中的碳的完全燃燒。
按照本發(fā)明中的一個實施例，壓縮到約10到30個大氣壓范圍內(nèi)的壓縮空氣被多級燃燒器熱中的一部分加熱到范圍為約1400華氏度到約2000華氏度的溫度。多級燃燒器中熱的第二部分用于產(chǎn)生蒸汽。按照一實施例，通過在超大氣條件下直接燃燒少量凈化燃料如天然氣或石油等，加熱壓縮空氣的溫度上升到約2100華氏度和約2600華氏度的范圍內(nèi)。高壓、過燒空氣可在燃氣渦輪中膨脹以產(chǎn)生電。
按照本發(fā)明方法的一實施例，膨脹氣體可用作多級燃燒器中的初級燃燒空氣和/或過燒空氣，也可用作氣化器中的氣化空氣，和/或用作固態(tài)燃料干燥和/或高壓電產(chǎn)生情況下的蒸汽的產(chǎn)生。按照本發(fā)明的一實施例，空氣和水的混合物代替過燒壓縮空氣加熱以產(chǎn)生空氣和蒸汽的混合物。
在前面的說明書中，本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合特定的優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了描述。其中，很多細節(jié)是為示意目的，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，本發(fā)明允許其他實施方式，在此描述的細節(jié)可以不脫離本發(fā)明原理而變化。
權(quán)利要求
1.一種將固態(tài)和液態(tài)燃料轉(zhuǎn)換為合成氣體、蒸汽和電中的至少一種的方法，該方法包括下述步驟將固態(tài)燃料和液態(tài)燃料中的至少一種的約10％到40％在氣化器中氣化，形成合成氣體；將所述固態(tài)和所述液態(tài)燃料中的所述至少一種的剩余部分導(dǎo)入多級燃燒器的第一級，產(chǎn)生燃燒產(chǎn)物以及粉塵和焦炭的至少一種；將所述的合成氣體導(dǎo)入到所述的多級燃燒器第一級下游的第二級中去；將過燒氧化劑導(dǎo)入所述多級燃燒器所述的第二級下游的第三級中去；和將所述粉塵和所述的焦炭中的至少一種導(dǎo)入所述的氣化器中。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括壓縮空氣到約10到30個大氣壓，產(chǎn)生壓縮空氣，轉(zhuǎn)移產(chǎn)生在所述多級燃燒器中的熱的一部分到所述壓縮空氣，以使其具有約為1200華氏度到2000華氏度的溫度，用所述的熱的一部分來產(chǎn)生蒸汽。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，將所述壓縮空氣的所述溫度通過渦輪燃燒器中的氣態(tài)燃料和液態(tài)燃料的至少一種的直接燃燒升高到范圍在約2100華氏度到2600華氏度內(nèi)的高溫。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述氣化器中的氣化壓力范圍比所述燃燒器的運行壓力高約0.05到約1.5個大氣壓。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的過燒氧化劑由導(dǎo)入所述多級燃燒器的氧化劑的總量的約30％到50％所組成。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述預(yù)熱壓縮空氣在燃氣渦輪中膨脹，形成膨脹氣體，導(dǎo)致發(fā)電。
7.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述壓縮空氣在所述的多級燃燒器內(nèi)的空氣熱交換器中間接加熱。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述壓縮空氣由在操作上與所述燃氣渦輪相連的渦輪壓縮器產(chǎn)生。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其中將所述膨脹氣體導(dǎo)入所述氣化器和所述多級燃燒器中的至少一個中。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述膨脹氣體用于在將所述固態(tài)燃料送入所述多級燃燒器之前干燥所述的固態(tài)燃料。
11.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述的膨脹氣體用于增加熱回收蒸汽發(fā)生器中的蒸汽。
12.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述的多級燃燒器是一鍋爐。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中將鍋爐供水預(yù)熱，并與所述的壓縮空氣混合，形成供水/壓縮空氣混合物，所述的供水/壓縮空氣混合物在所述的多級燃燒器中加熱，產(chǎn)生過燒蒸汽/壓縮空氣混合物，將所述的過燒蒸汽/壓縮空氣混合物作為工作流體導(dǎo)入燃氣渦輪中。
14.一種裝置，其包括具有合成氣出口的氣化器；適于燃燒固態(tài)和/或液態(tài)燃料中至少一種的多級燃燒器，該多級燃燒器具有至少一個與所述合成氣出口流體連通的合成氣進口，該合成氣出口用于引導(dǎo)合成氣到所述多級燃燒器的所述第一級下游的第二級中，和至少一過燒氧化劑進口，該過燒氧化劑進口將過燒氧化劑導(dǎo)入所述多級燃燒器的所述第二級下游的第三級中；和用于將粉塵和/或焦炭從多級燃燒器循環(huán)到氣化器中去的粉塵循環(huán)裝置。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，進一步包括渦輪發(fā)電機裝置，該發(fā)電機包括具有周圍空氣進口和壓縮空氣出口的渦輪空氣壓縮器和具有與所述壓縮空氣出口流體連通的加熱壓縮空氣進口的燃氣渦輪。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，進一步包括用于使產(chǎn)生在所述的多級燃燒器中的飛塵循環(huán)到所述氣化器中的飛塵循環(huán)系統(tǒng)。
17.如權(quán)利要求15所述的裝置，進一步包括在所述渦輪空氣壓縮器和所述燃氣渦輪之間的壓縮空氣加熱器，該加熱器具有與所述渦輪空氣壓縮器的所述壓縮空氣出口流體連通的壓縮空氣進口和與所述燃氣渦輪的所述加熱壓縮空氣進口流體連通的加熱壓縮空氣出口。
18.如權(quán)利要求15所述的裝置，進一步包括在所述壓縮空氣出口和所述加熱壓縮空氣進口之間的水/空氣混合器，該混合器具有與所述壓縮空氣出口流體連通的壓縮空氣進口，與所述供水系統(tǒng)流體連通的水進口和與所述加熱壓縮空氣進口流體連通的壓縮空氣/水混合物出口。
19.如權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述的燃氣渦輪包括與所述氣化器、所述至少一個過氧化劑進口和用于導(dǎo)入初級燃燒空氣到所述第一級的多級燃燒器的燃燒空氣進口中的至少一個流體連通的膨脹氣進口。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，進一步包括固態(tài)燃料干燥器，該干燥器具有與所述膨脹氣出口流體連通的膨脹氣進口、濕固態(tài)燃料進口、與所述多級燃燒器的固態(tài)燃料進口流體連通的干燥固態(tài)燃料出口，和與具有粉塵收集器排放空氣出口的燃料干燥粉塵收集器流體連通的燃料干燥器粉塵出口。
21.如權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述的燃料干燥器粉塵收集器具有與至少一個所述固態(tài)燃料進口和所述至少一個合成氣進口流體連通的燃料細粉塵出口。
22.如權(quán)利要求21所述的裝置，進一步包括水汽/空氣分離器，該分離器具有與所述粉塵收集器排放空氣出口流體連通的排放空氣進口、將通過所述的排放空氣進口導(dǎo)入到所述的水汽/空氣分離器中的排放空氣中的水汽除去的水汽/空氣分離裝置、干燥排放空氣出口和水汽出口。
23.如權(quán)利要求22所述的裝置，進一步包括具有與所述水汽/空氣分離器的水汽出口流體連通的水汽進口和冷凝水出口的冷凝器。
24.如權(quán)利要求23所述的裝置，進一步包括在所述壓縮空氣出口和所述加熱壓縮空氣進口之間的水/空氣混合器，該混合器具有與所述壓縮空氣出口流體連通的壓縮空氣進口，與所述供水系統(tǒng)流體連通的水進口和與所述加熱壓縮空氣進口流體連通的壓縮空氣/水混合物出口。
25如權(quán)利要求19所述的裝置，進一步包括熱回收蒸汽發(fā)生器，該發(fā)生器具有與所述膨脹氣體出口流體連通的膨脹氣體進口、與供水系統(tǒng)流體連通的供水進口和蒸汽出口。
26.如權(quán)利要求25所述的裝置，進一步包括發(fā)電的蒸汽渦輪，該蒸汽渦輪具有與所述的熱回收蒸汽發(fā)生器的蒸汽出口流體連通的蒸汽進口。
27.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述的飛塵循環(huán)系統(tǒng)包括至少一加壓旋流器，該旋流器具有與多級燃燒器的排放氣體出口流體連通的排放氣體進口，飛塵去除出口和旋流器排放氣體出口。
28.如權(quán)利要求27所述的裝置，進一步包括一第二燃氣渦輪，所述第二燃氣渦輪與所述渦輪空氣壓縮器在操作上連接，具有與所述旋流器排放氣體出口流體連通的渦輪排放氣體進口。
29.如權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述的水汽/空氣分離器是膜分離器。
30.如權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述的壓縮空氣加熱器在多級燃燒器內(nèi)部。
全文摘要
一種將固態(tài)和/或液態(tài)燃料轉(zhuǎn)變?yōu)楹铣蓺怏w、蒸汽和/或電的方法和裝置，其中固態(tài)和/或液態(tài)燃料的約10％到40％內(nèi)的燃料導(dǎo)入氣化器被氣化，形成合成氣體。固態(tài)和/或液態(tài)燃料的剩余部分導(dǎo)入多級燃燒器的第一級中，形成燃燒產(chǎn)物、粉塵和/或焦炭。合成氣體導(dǎo)入多級燃燒器第一級下游的第二級中，過燒氧化劑被導(dǎo)入在多級燃燒器第二級下游的第三級中。從多級燃燒器中產(chǎn)生的粉塵和/或焦炭再循環(huán)到氣化器中。
文檔編號F02C3/20GK1429892SQ0212817
公開日2003年7月16日 申請日期2002年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月10日
發(fā)明者B·布賴恩, I·拉博維特塞爾 申請人:瓦斯技術(shù)研究所