燃气和蒸汽轮机设备制造技术

本发明专利技术涉及一种带有集成的碳气化装置的燃气和蒸汽轮机设备，该设备包括燃气透平(1)、连接在燃气透平(1)的燃烧室(3)上游的燃料系统(8)，该燃料系统包括用于化石燃料的气化装置(10)和从所述气化装置(10)分支出并汇入所述燃气透平(1)的燃烧室(3)中的燃气导管(9)，其中，在所述燃烧室(3)的上游在所述燃气导管(9)中连接用于以蒸汽饱和燃料的饱和装置(21)，其中，设置喷淋导管(42)，该喷淋导管在所述气化装置(10)和所述饱和装置(21)之间汇入所述燃气导管(9)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种燃气和蒸汽轮机设备，该燃气和蒸汽轮机设备带有用于化石燃料的气化装置和相应的合成气体燃料系统，以及涉及一种用于喷淋这种设备的合成气体燃料系统的方法。
技术介绍
合成气体燃料系统所要解决的技术问题是提供由燃料(例如碳)气化获得并且接着清洁的合成气体，用于在燃气轮机中燃烧(符合燃气轮机要求)。为了使所述系统能够按规定运行以及为了能够在失效/故障之后能够进行维修，需要将系统钝化。在已知的IGCC设备(IGCC是整体煤气化联合循环，亦即带有集成的气化装置的燃气和蒸汽轮机设备)中，借助于喷淋介质蒸汽实现钝化。然而，在此在较长的故障时间时会出现所谓的静腐蚀，这种静腐蚀通过燃料系统的管道内冷凝的蒸汽结合没能在脱硫设备中从合成气体流分离出的硫化物(PPm范围内)导致。因此，为了避免这种问题，在燃气轮机的上游设置用氮气(N2)、尤其是纯氮气作为钝化剂的喷淋系统，通过该喷淋系统从气体锁开始向前喷淋到燃气轮机内。气体锁包括两个铠装件(例如球头)。在这两个铠装件之间连接有中间卸载装置或者压力导管。中间卸载装置可以连接在火焰上，通过该中间卸载装置可以燃烧掉多余的燃气。替代中间卸载装置可以连接一个压力导管，该压力导管用于使得没有气体能经由气体锁铠装件流入。因此，气体锁足以满足有关安全技术规定地将燃料系统气密地分为在气体锁上游的第一区域 (气化系统)和在气体锁下游的第二区域(燃气轮机燃料系统)。与结合硫化物及冷凝导致腐蚀的蒸汽相反，氮气的情况下不存在腐蚀的危险。氮气在空气分离设备中作为高纯度的氮气出现并且因此可以被用于钝化燃料系统。这种方案已经申请专利(专利DE10002084C2)。燃料系统的前部区域(也就是气体锁和饱和系统的上游)在此没有被钝化。如果这些区域也被钝化，系统在正常启动或静止时由气化装置用高纯度的氮气钝化，并且使该区域保持在压力下。然而，在气化系统故障时，这种类型的钝化则不可能。
技术实现思路
因此，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种上述类型的燃气和蒸汽轮机设备， 其中，燃料系统可以被以特别可靠的方式喷淋。此外，应提供一种方法，该方法使得能够可靠并且以特别简单的方式喷淋燃气和蒸汽轮机设备的燃料系统。按照本专利技术，带有集成的煤气化装置的所述燃气和蒸汽轮机设备包括燃气轮机、 连接在燃气轮机的燃烧室上游的燃料系统，该燃料系统包括用于化石燃料的气化装置和从该气化装置分支出并且通入燃气轮机的燃烧室的燃气导管，其中，在燃烧室的上游在燃气导管中连接有用于通过蒸汽来饱和燃料的饱和器。通过在所述燃气和蒸汽轮机设备中设置在气化装置和饱和装置之间汇入燃气导管的喷淋导管将实现以下优点在通过气化装置用氮气钝化失效时，可以激活并且在一定的时间内进行设置在燃料系统下游的“紧急喷淋”。因此也可以在气体锁的上方实现燃料系统的钝化。这种方案的优点在于，即便在气化装置方面的钝化失效也能保证燃料系统处于流动上游的部分的钝化。因此，可以独立于气化装置或者连接在上游的系统实现燃料系统的钝化。这种优点可以在所谓的多代设备中实现。在此，除了发电之外，还通过燃气轮机生产附加的物质(例如SNG =合成天然气或者代用天然气、天然气代用品)。如果在燃料系统的流动下游的部分出现故障，可以继续运行多代设备，也就是继续运行气化装置和燃气处理装置。在这种情况下，仅燃料系统的一部分不运行，在所述部分中燃料通常被调整，燃料系统的这一部分亦即位于下游的系统。如果没有所述的方案不可能为了维修目的等钝化燃料系统的这些部分，因为气化装置和燃气处理装置还在运行。即便在可能的启动过程中，该系统也是有利的。IGCC电站的气化装置的启动可能持续多个小时。反之，对于较短的维修位于下游的系统应当可以不切断气化装置。对于这种情况，燃料系统各部分中独立的钝化也是有利的。喷淋导管在气化装置和混合装置之间有利地通入燃气导管，该混合装置为了将氮气输送到合成气体而在饱和装置上游连接在燃气导管中。还有利的是，脱硫设备在喷淋导管汇入燃气导管的位置的上游连接在燃气导管中。通过这样选择脱硫设备和混合装置之间的汇合可以实现对所有参与燃料调整的部件的喷淋，而不必中断燃料清洁的过程。喷淋导管相宜地与空气分离设备(LZA)的纯氮气出口连接，该空气分离设备为气化装置提供氧气，其中也积聚氮气。喷淋导管与LZA的纯氮气出口的连接可以直接或者通过其它的导管实现。例如通过源自LZA的、用于氮气的输送导管，并且如果除了喷淋导管还设有其它的喷淋导管，可以通过主喷淋导管实现，从该主喷淋导管中分支出所述喷淋导管和其它喷淋导管。有利地在输送导管和主喷淋导管之间连接氮气临时存储器。通过临时存储，即便在制备系统、例如空气分离设备故障时，也能保证钝化介质的喷淋。还有利的是，保留导管汇入输送导管中，该保留导管在输入侧连接在氮气，尤其是纯氮气的紧急填充系统上。因此，即便在空气分离设备故障时也能特别可靠地保证用氮气、 尤其是纯氮气喷淋燃料系统。有利的是，在饱和装置和燃烧室之间在燃气导管中连接气体锁，并且另一喷淋导管在气体锁和燃烧室，尤其是直接在气体锁铠装件的下游汇入燃气导管中。以这种方式通过另一种措施确保了燃料系统在气体锁铠装件和燃烧室之间的可靠喷淋。如果仅要喷淋燃气导管最后的部分，则所需的喷淋量特别小，因此特别经济地设计设备的运行。另外的喷淋导管相宜地从主喷淋导管分支出。就用于喷淋燃气和蒸汽轮机设备的燃料系统的至少一部分的方法而言，所述技术问题按照本专利技术由此解决，即，通过在气化装置和饱和装置之间朝燃烧室将喷淋介质引入到燃气导管中来喷淋燃料系统。喷淋介质有利地是纯氮气。由于要喷淋的体积较小，用氮气喷淋是经济的。在此， 蒸汽轮机设备还不必为喷淋过程损失蒸汽，因此燃气和蒸汽轮机设备的总效率特别高。此外，省略了高合金钢的使用，因为不会或者仅稍微出现腐蚀现象。相宜地从空气分离设备提取纯氮气，该空气分离设备不再需要为气化制备氧气。喷淋介质有利地在连接在燃气导管中的、用于混合氮气和燃料的混合装置以及合成气体清洁装置之间输送，使得燃料调整装置可以与燃料清洁无关地被喷淋。如上所述，在多代设备中这是特别让人感兴趣的，其中，气化装置和燃气处理装置还可以运行，而燃料系统和位于下游的系统不运行。附图说明以下作为例子根据附图详细说明本专利技术。在附图中示意但不按比例地示出图1是燃气和蒸汽轮机设备的燃气轮机设备部分，其中，在燃气轮机的上游连接有气化装置。具体实施例方式燃气和蒸汽轮机设备包括按图1所示的燃气轮机设备和蒸汽轮机设备(未示出)。 燃气轮机设备包括带有耦连的空气压缩机2的燃气透平1和连接在该燃气透平1上游的燃烧室3，该燃烧室连接在压缩机2的压缩空气导管4上。燃气透平1和空气压缩机2以及发电机5位于同一根轴上。为将在燃气透平1中膨胀的工作介质或者烟气输送到燃气轮机设备的废热蒸汽发生器，在燃气透平1的出口连接有废气导管7。燃气轮机设备针对用气化的原气(Rohgas)或者合成气体SG的运行而设计，所述原气或合成气体通过化石燃料B的气化产生。例如气化的煤或者气化的石油作为合成气体提供。为此，燃气轮机设备包括燃料系统8，通过该燃料系统可向燃气透平1的燃烧室3输送合成气体。燃料系统8包括燃气导管9，该燃气导管将气化装置10与燃气透平1的燃烧室3连接。气化装置10可通过进料系本文档来自技高网...

【技术保护点】
导管（９）。平（１）的燃烧室（３）中的燃气导管（９），其中，在所述燃烧室（３）的上游在所述燃气导管（９）中连接用于以蒸汽饱和燃料的饱和装置（２１），其特征在于，设置喷淋导管（４２），该喷淋导管在所述气化装置（１０）和所述饱和装置（２１）之间汇入所述燃气１．一种燃气和蒸汽轮机设备，带有集成的碳气化装置，该燃气和蒸汽轮机设备包括燃气透平（１）、连接在燃气透平（１）的燃烧室（３）上游的燃料系统（８），所述燃料系统包括用于化石燃料的气化装置（１０）和从所述气化装置（１０）分支出并且汇入所述燃气透

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：詹斯凯泽，奥利弗赖穆思，乌尔里克希弗斯，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE