[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公开说明书
[11]公开号CN 1267356A [43]公开日2000年9月20日
[21]申请号98808275.6[21]申请号98808275.6[22]申请日98.8.19[30]优先权
[32]1997.08.19 [33]US [31]08/914,920
[86]国际申请PCT/US98/17149 1998.08.19
[87]国际公布WO99/09301 EN 1999.02.25
[85]进入国家阶段日期2000.02.18
[71]申请人埃克森化学专利公司
地址美国得克萨斯
[72]发明人G·F·占达 K·H·库弛勒 J·J·盖德
F·F·米特里克 F·R·罗伯托
[74]专利代理机构中国国际贸易促进委员会专利商标
事务所
代理人任宗华[51]Int.CI 7F01K 21/04F01K 23/10
权利要求书 3 页 说明书 5 页 附图 2 页
[54]发明名称
[57]摘要
本发明是一座高效的转化甲醇(合成气)燃气涡
来最大限度地发挥转化甲醇燃气涡轮机发电系统的
热效率和最大限度地提高其电能输出。甲醇原料在
进入BPT中燃烧前被转化合成气(H 2和CO 2)。吸热的
转化反应和主要用于转化的大量过程蒸汽的产生回
收了燃气涡轮机废气携带的大部分有用热量。该过
程蒸汽的压力是由燃气涡轮机入口的技术要求设定
的，可称为低压蒸汽。燃气涡轮机废气中的另一部
分热量是由系统的高压过程蒸汽，而不是所要求的
低压蒸汽来回收的。高压蒸汽用来驱动BPT产生附
加的功率，从BPT排出的低压蒸汽作为甲醇转化器用
的过程蒸汽。
98808275.6权 利 要 求 书第1/3页
1.一座发电厂，它包括：
(a)一台利用转化燃料的第一级涡轮机，该涡轮机驱动发电机并排出温度为第一温度的气体；
(b)一台利用温度为第一温度的所述气体的热回收蒸汽发生器(H R S G)，该发生器产生压力为第一压力的蒸汽并排出温度为第二温度(低于所述第一温度)的气体；
(c)一台利用压力为第一压力的所述蒸汽的第二级涡轮机，该涡轮机驱动所述发电机并排出压力为低于所述第一压力的第二压力的蒸汽；以及
(d)一台供有燃料、压力为第二压力的所述蒸汽和温度为第二温度的所述气体的转化器，该转化器转化所述燃料并将所述转化燃料供给所述第一级涡轮机。
2.权利要求1的发电厂，其中所述转化器排放废气，所述发电厂还包括一个利用所述废气的预热器/蒸发器，该预热器/蒸发器预热和蒸发所述燃料并向所述转化器供给基本蒸发燃料。
3.权利要求1的发电厂，其中所述燃料是甲醇。
4.权利要求1的发电厂，其中所述燃料是二甲醚。
5.权利要求1的发电厂，其中所述燃料是轻质烃。
6.权利要求1的发电厂，其中所述转化器使用一种催化剂，以使所述燃料转化成所述转化燃料，其中所述催化剂选自铜、锌、铝以及它们的混合物。
7.权利要求1的发电厂，它还包括一台由压力为第二压力的所述蒸汽驱动的蒸汽喷射式燃气涡轮机。
8.权利要求1的发电厂，其中所述压力为第二压力的所述蒸汽还包括用于一个过程的热源。
9.一座发电厂，它包括：
(a)一台利用转化气态燃料和压力为第一压力的蒸汽的第一级
燃气涡轮机，该涡轮机驱动发电机并排出温度为第一温度的气体；
(b)一台利用温度为第一温度的所述气体的热回收蒸汽发生器(H R S G)，该发生器产生压力为高于所述第一压力的第二压力的蒸汽并排出温度为低于所述第一温度的第二温度的气体；
(c)一台供有燃料、压力为第一压力的蒸汽和温度为第二温度的气体的转化器，该转化器转化所述燃料并将所述转化燃料供给所述STIG；以及
(d)一台利用压力为第二压力的所述蒸汽的第二级涡轮机，该涡轮机驱动所述发电机。
10.权利要求9的发电厂，其中所述蒸汽涡轮机排出压力为第一压力的所述蒸汽。
11.权利要求10的发电厂，其中所述转化器排放废气，所述发电厂还包括一台利用所述废气的预热器/蒸发器，该预热器/蒸发器预热和蒸发所述燃料并将基本蒸发的燃料供给所述转化器。
12.权利要求9的发电厂，其中所述燃料是甲醇。
13.权利要求9的发电厂，其中所述燃料是二甲醚。
14.权利要求9的发电厂，其中所述燃料是轻质烃。
15.权利要求9的发电厂，其中所述转化器使用一种催化剂，以使所述燃料转化成所述转化燃料，其中该催化剂选自铜、锌、铝以及它们的混合物。
16.一种由燃料发电的方法，该方法包括：
(a)使利用转化燃料的第一级涡轮机运行，该涡轮机驱动发电机并排出温度为第一温度的气体；
(b)使利用温度为第一温度的所述气体的热回收蒸汽发生器(H R S G)运行，该发生器产生压力为第一压力的蒸汽并排出温度为低于所述第一温度的第二温度的气体；
(c)将压力为第一压力的所述蒸汽供给第二级涡轮机，该涡轮机驱动所述发电机并排出压力为低于所述第一压力的第二压力的蒸汽；以及
(d)使供有燃料、压力为第二压力的所述蒸汽和温度为第二温度的所述气体的转化器运行，该转化器转化所述燃料并将所述转化燃料供给所述第一级涡轮机。
17.权利要求16的方法，其中所述转化器排放废气，所述发电厂还包括一台利用所述废气的预热器/蒸发器，该预热器/蒸发器预热和蒸发所述燃料并将基本蒸发的燃料供给所述转化器。
18.权利要求16的方法，其中所述燃料是甲醇。
19.权利要求16的方法，其中所述燃料是二甲醚。
20.权利要求16的方法还包括所述转化器中采用一种催化剂，以使所述燃料转化成所述转化燃料，其中所述催化剂选自铜、锌、铝以及它们的混合物。
21.权利要求16的方法还包括采用压力为第二压力的所述蒸汽来驱动蒸汽喷射式燃气涡轮机。
22.权利要求16的方法还包括采用压力为第二压力的所述蒸汽作为一个过程的热源。
98808275.6说 明 书第1/5页
高效的转化甲醇燃气涡轮机发电厂
发明领域
本发明涉及联合燃气/蒸汽的涡轮机发电厂，其中转化甲醇是燃气涡轮机的燃料。从背压式蒸汽涡轮机排出的蒸汽用于甲醇转化器。 发明背景
提高使用燃气涡轮机组的发电厂的效率具有相当大的意义。在简单循环的燃气涡轮机组中，由于从涡轮机组排出的废气所带的热量被白白地浪费掉了，因而整个循环效率是很低的。
回收热量(预热燃料)是提高发电厂效率的一种简单方法，然而，提高的效率是要以降低系统电能输出为代价的。电能输出的降低加上外加预热设备所需费用，会增加发电厂运行的固定成本，最后这些费用都会转嫁给消费者。
在该技术领域中，已在回收燃气涡轮机排放废气的余热方面做了一些工作，例如，已经采用了将燃气涡轮机的燃烧气体的热量产生的水蒸汽来驱动凝汽式汽轮机的方法。这类闭路循环(联合循环)方法大大地提高了发电厂的效率，但要为蒸汽涡轮机提供冷凝器和冷却水环路设备，可能还需要冷却塔，因而费用很高。
回收废气热量的其它方法是采用以化学方法利用余热的燃气涡轮机组(Chemically Recuperated Gas Tur
bines，″CRGT″)。在CRGT循环中，燃气涡轮机的废气余热是以化学转化器回收的。CRGT循环具有蒸汽喷射式燃气涡轮机(“STIG”)循环所没有的若干优点，而且没有蒸汽喷射，因而氮氧化物排放量低。在采用天然气的情况下，转化所需温度为700-900℃，而在利用现有的燃气涡轮机技术和回收装置以醇类来化学回收余热时，可在较低的温度下进行。尤其是由于甲醇作为燃料的固有特性(优良的燃烧性质，排放环境污染物少，转化温度低)并且从任何矿物燃料和任何可再生的有机物质制造的可能性，因而甲醇是特
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