[发明专利]一种发电设备

说明书

发明背景和先有技术

本发明涉及一种发电设备，它包括一燃烧室，一种可燃物质可以在其中发生燃烧，同时形成多种灼热的燃烧气体；一燃气轮机装置，设置为由上述多种燃烧气体驱动；一顶部燃烧器，设置为可把各种燃烧气体的温度提高到某一适合于燃气轮机装置的温度；一气化器，设置为可产生一种可燃气体用于在顶部燃烧器中燃烧以便实现所述温度的提高；以及各导管元件，用于把空气供给气化器。

本发明现在将结合一种充压流化床，一种所谓PFBC发电设备(充压流化床燃烧式(perssumized fluidized bed combustion)发电设备)，通过各种不同应用予以讨论和说明。不过，本发明不局限于这些应用，而是可以用于所有类型的发电设备之中，比如与不同类型的燃气轮机设备结合。可燃物质意味着可以燃烧的各种燃料，比如烟煤、褐煤、泥煤、生物燃料、可燃性页岩、油焦、废弃物、油类、氢气和其他各种气体，等等。

在一种通常PFBC发电设备中，流化床经由床下的各流化喷咀被提供来自一压力容器的为压缩空气形式的燃烧空气，压力容器封围着一燃烧室，流化床设于燃烧室中。在燃烧过程期间产生的多种燃烧气体通过流化床表面上的一超出段，之后它们受到净化并被输往一燃气轮机。该多种燃烧气体驱动此燃气轮机，燃气轮机依次一方面驱动一发电机，另一方面又驱动一向压力容器提供压缩空气的压缩机。在流化床中，燃料在大约850℃的温度下燃烧。为了产生蒸汽，形为一组管子的蒸汽发生器设置在流化床中。能量是经由一蒸汽系统中的、蒸汽通入其中的各蒸汽轮机从流化床取得的。在最大负荷时，整组管子位于流化床里面。PFBC发电设备，与燃料在大气条件下在一流化床中燃烧的其他一些类型的设备相比，其特征在于，相对于利用的输出来说，设备体积较小。PFBC设备的效率也是较高的。其次，PFBC设备之中的燃烧从环境和经济观点来看是在很有利的条件之下发生的。

一项PFBC技术一直难以解决并妨碍其获得真正高效率的难题是，在一流化床中例如煤炭燃烧的温度上限取决于煤炭质量通常等于850℃-950℃，这意味着，装在PFBC发电设备之中的燃气轮机的驱动气体具有的温度大致如同流化床中的温度那么高。由于涡轮机效率随驱动气体温度的增高而急剧地增高，所以需要较高的高达1200℃-1500℃的气体温度，使得从设备的燃气涡轮部分输出的功率达到一最佳水平。为了弥补这种弱点，提议借助于一某种燃料在其中燃烧的顶部燃烧室来提高离开PFBC燃烧室的各种气体的温度。在各种驱动气体通过顶部燃烧室时，气体温度可以在其被供向燃气轮机之前予以提高。

通过SE-B458955可以了解这一技术。其中也说明了如何借助于一气化反应器产生输往顶部燃烧室的燃料，在气化器中，煤炭在低于各种化学计量配比条件之下，在产生供向顶部燃烧室的可燃性气体期间被气化。所示的气化反应器构成一PFBC燃烧室的一个集合组成部分，并且因而位于封围PFBC燃烧室的容器内部。希望的是，这样一种气化反应器所排送的气体的气流比抵达顶部燃烧室的燃烧气体的气流具有较高的压力，使得它们可以被供向顶部燃烧室。目前，已经证明，无损失地调节发生在顶部燃烧室中的燃烧是很困难的。

Jp-A-5/87315示出一种发电设备，包括一具有一流化床的气体反应器、一具有一流化床的燃烧室，以及一顶部燃烧室。出自气化器和燃烧室的各种排放气体经过净化并供向顶部燃烧室，在该处发生燃烧。出自顶部燃烧器的各种燃烧气体驱动一燃气轮机，而燃轮机依次又驱动一发电机和一压缩机，后者可压缩供向气化反应器、燃烧室和顶部燃烧室的空气。供向顶部燃烧室的燃烧空气借助于设置在燃烧室的流化床中的各空气管道进行热交换。

JP-A-5/93513显示一具有一气化反应器的发电设备，用于产生某种可燃气体。此可燃气体被净化处理并供向一顶部燃烧室。在气化器中形成的固态余渣产物被供向包括一流化床的一燃烧室，在其中它们被燃烧。同样，出自燃烧室的各种燃烧气体被净化并供向顶部燃烧室。顶部燃烧室还从外面供以氧气并发生燃烧，在顶部燃烧室中形成的各种燃烧气体用以驱动一燃气轮机。

发明概要

本发明的目的是，解决以上的难题，更加准确地说，找到调节供向气化器的含氧气体流量的一些途径，以便按此途径使所产生的可燃气体的数量适应顶部燃烧器的需要。

此目的的实现要借助于开始提到的发电设备，其特征在于，导管元件包括一种装置，配置得可把供向气化器的所述含氧气体流量控制到某一所需水平。这种流量控制装置可以使所产生的可燃气体的数量适应顶部燃烧室的需要。