專利名稱：制備用于產生合成氣體的粉煤的方法和設備的制作方法
制備用于產生合成氣體的粉煤的方法和設備 發明領域和背景
本發明總地涉及粉煤制備并尤其涉及制備用于產生在用于整體氣化氣化 聯合循環電站的燃氣輪機中燃燒的合成氣體的粉煤的方法和設備。
整體氣化聯合循環(IGCC)電站通過煤的部分燃燒在氣化器中產生合成氣 體燃料。合成氣體作為這些IGCC電站的燃氣輪機的燃料。
用來制造合成氣體的煤被磨碎或粉碎為合需的微粒。粉煤由干燥氣流加熱 以去除煤中的一部分濕氣。粉煤在與干燥氣流分離后被運送至臨時存儲地點， 在那里它隨后被送至氣化器以產生合成氣體；這種系統被稱為間接系統或料倉 系統。去除濕氣以使粉煤在存儲于料倉時不凝結成塊。然而，在去除濕氣時， 干燥氣流本身含有從煤中去除的水汽。
一種當前系統使用氧濃度非常低的閉環煤干燥/磨碎/傳輸氮氣，由此減少 煤燃燒的風險。由于用氮氣使煤千燥，因此必須通過將其冷卻至露點以下、去 除濕氣并隨后對其再加熱以使其再循環至粉碎器以干燥和傳輸更多的煤而將 濕氣去除。該系統需要冷卻器、加熱器、相關聯的泵、閥和管道并連續使用水 蒸氣和冷卻水。由于已購買氮氣，因此煤制備和干燥系統應當作為閉環系統工 作以最小化來自系統的氮損失，并且需要一個或多個熱交換器以從再循環氮氣 干燥氣流中去除濕氣。
發明概述
本發明的一個目的是提供一種改進的方法和設備，用來制備用于產生由電 站的燃氣輪機使用以發電的合成氣體燃料的煤。
本發明的另一目的是提供一種改進的方法和設備，用來制備用于產生合成 氣體燃料的煤，它不需要閉環系統。
本發明的又一 目的是提供一種改進的方法和設備，用來制備用于產生合成 氣體燃料的煤，它不需要熱交換器來從干燥氣流中去除濕氣。因此，本發明的一個方面針對一種改進的方法和設備，用來制備用于產生 合成氣體的煤，它使用燃氣輪機的廢氣進行干燥并將粉煤從粉碎器傳送至煤/ 氣體分離設備。
本發明歸結出的各種新穎性特征尤其在附加并構成本公開的一部分的權 利要求書中指出。為了更好地理解本發明、其工作優勢及其使用實現的具體目 的，參照其中示出本發明較佳實施例的附圖
和描述事項。
附圖簡述
單獨一張附圖是用于本發明較佳實施例的設備的示意圖。 較佳實施例的說明
該附圖是IGCC電站的一部分的示意圖，總體以附圖標記IO表示，它采 用本發明的原理制備粉煤，該粉煤用于制造合成氣體以發電。來自氣化器90 的合成氣體12和空氣14在燃氣輪機16中燃燒以為IGCC電站10產生能量。 燃氣輪機耦合于發電機(未示出)，該發電機產生由IGCC電站IO產生的一 部分電能。合成氣體12和空氣14的燃燒結果是灼熱的燃氣輪機廢氣18從燃 氣輪機16排出。灼熱的燃氣輪機廢氣18隨后被傳送至已知設計和操作的NOx 還原設備，例如選擇的催化還原(SCR)設備20。
灼熱燃氣輪機廢氣18的一部分22隨后通過已知設計的廢熱回收鍋爐40， 而灼熱燃氣輪機廢氣的第二部分24被引至煤粉碎器60，如下所述。廢熱回收 鍋爐40的目的是產生水蒸氣以對蒸汽燃氣輪機和發電機(未示出)供能以通 過IGCC電站10附加發電。由于在鍋爐40中產生熱交換，流過鍋爐40的灼 熱燃氣輪機廢氣的溫度下降，而這為蒸汽燃氣輪機(未示出)產生水蒸汽。冷 卻的燃氣輪機廢氣從鍋爐40逸出。從鍋爐40逸出的冷卻的燃氣輪機為其的另 一部分26也被引向煤粉碎器60，如下所述。從鍋爐40逸出的經冷卻燃氣輪機 廢氣的平衡流28隨后被送至已知類型的環境凈化單元(示意地表示為10)并 隨后至鍋爐架120。環境凈化單元可實際上定位成接收和處理通過管線7從下 述煤/氣體分離設備逸出的氣流28和空氣7。環境凈化單元110例如包括用于 從燃氣輪機廢氣中去除硫氧化物的已知設計的濕式或干式洗滌器。盡管附圖示出燃氣輪機16、 SCR20和廢熱回收鍋爐40的一系列配置，然 而本領域內技術人員應當理解，SCR可與廢熱回收鍋爐40集成在一起。由于 進入SCR20的較佳的流入氣體溫度大約為700F，設計者實際上可將廢熱回收 鍋爐40的一些高溫段設置在燃氣輪機16和SCR 20之間，并隨后將廢熱回收 鍋爐40的一些低溫段設置在SCR20的下游。在本發明中，較佳地使已去除一 部分NOx的灼熱燃氣輪機廢氣24設置在大約650F的氣體溫度下，經冷卻的燃 氣輪機廢氣26在大約300F或更低的氣體溫度下從廢熱回收鍋爐40逸出。這 就在燃氣輪機廢氣中提供足夠的加熱和冷卻能力以用作下述煤粉碎器60中的 干燥劑。
灼熱和冷卻的燃氣輪機廢氣24、 26被傳送至煤粉碎器60，從而如下所述 以可控方式干燥粉煤并將其從粉碎器傳送至煤/氣體分離設備70。燃氣輪機廢 氣具有低氧濃度，減少煤燃燒的風險。
原料煤30被提供給一個或多個煤粉碎器60并磨碎成要求的粒度以產生粉 煤的氣流。灼熱的燃氣輪機廢氣24在32與冷卻的燃氣輪機廢氣26混合，并 通過灼熱粉碎器風扇50吹入粉碎器60。提供給煤粉碎器60的灼熱燃氣輪機氣 體24和冷卻燃氣輪機氣體26的相對量在控制器(未示出)的控制下由電動機 驅動的氣閥34、 36調節，所述控制器工作以獲得合需的粉煤磨機出口溫度， 該溫度由溫度傳感器38測得。燃氣輪機廢氣干燥粉煤并將其從粉碎器60傳輸 出來。干燥的粉煤從粉碎器60逸出并被送至煤/氣體分離設備70，在那里粉煤 從氣體中分離出來。傳送至煤粉碎器34的經混合燃氣輪機廢氣將濕氣從粉煤 中去除。如果灼熱的燃氣輪機廢氣不可得，則直燃式空氣加熱器(未示出)可 用來將熱量提供給煤粉碎器廢氣輸入管線。
煤/氣體分離設備70較佳為織物過濾器、氣旋式分離設備、靜電濾塵器或 其組合，并將粉煤與燃氣輪機廢氣傳輸氣流中分離出來。如果設備70是織物 過濾器，它可以是處于在線清潔模式下的具有過濾袋自動除塵的單模塊、中壓、 脈動噴氣式集塵器。設備70可包括預清潔器的入口以減少過濾袋的顆粒負載。 這種設計通過將交叉流動氣體模式引入設備70側而既將顆粒從氣流中分離又 降低氣流速度。經壓縮的氮氣系統100可供設備70提供氮氣脈動式噴氣以將 聚集的粉煤從織物過濾器的過濾袋中去除。氮氣脈動式噴氣還在粉煤上方提供氮覆層以減少燃燒的機會。灼熱粉碎器風扇50所建立的正壓也使設備70的空 氣、滲入減小。
從設備70的廢氣中分離的粉煤在料斗中聚集并隨后傳送至粉煤存儲料倉 80以最終送至氣化器90，在那里產生合成氣體。相對干凈的廢氣隨后從煤/氣 體分離器70傳送至環境凈化單元110以在排至大氣前作最后的凈化。
本發明可應用于新建IGCC電站的構建或應用于已有IGCC電站的修復、 改型或重構。還應當理解，根據特定應用場合，可利用本發明的某些特征而不 涉及本發明的其它特征。因此，盡管已詳細示出和描述本發明的具體實施例以 論述本發明的原理應用，然而要理解本發明可以其它方式體現而不脫離這些原 理。
權利要求
1.一種制備用于產生用于燃氣輪機的合成氣體的煤的方法，包括使用由合成氣體的燃燒產生的燃氣輪機廢氣來干燥粉煤并將其從粉碎器傳送至煤/氣體分離設備。
2. —種制備用于產生用于燃氣輪機的合成氣體的煤的方法，所述方法包 括步驟在粉碎器中磨碎煤以產生粉煤；在燃氣輪機中將合成氣體與空氣燃燒以產生灼熱的燃氣輪機廢氣；以及 將所述灼熱的燃氣輪機廢氣的第一部分傳送至所述煤粉碎器以干燥所述 粉煤并將其從所述粉碎器傳送至煤/氣體分離設備。
3. 如權利要求2所述的方法，其特征在于，包括步驟 將所述灼熱的燃氣輪機廢氣的第二部分傳送通過廢熱回收鍋爐以產生冷卻的燃氣輪機廢氣；將所述燃氣輪機廢氣的所述第一部分和所述冷卻的燃氣輪機廢氣混合在 一起并隨后將所述混合物傳送至所述煤粉碎器。
4. 如權利要求3所述的方法，其特征在于，包括以下步驟調節提供給 所述煤粉碎器的灼熱的燃氣輪機廢氣和冷卻的燃氣輪機氣體的相對量以獲得 要求的粉煤磨機出口溫度。
5. 如權利要求2所述的方法，其特征在于，包括以下步驟 在所述煤/氣體分離設備中將所述粉煤從所述燃氣輪機廢氣中分離出來； 將所述已分離的粉煤從所述煤/氣體分離設備傳送至粉煤存儲料倉；以及 將所述燃氣輪機廢氣從所述煤/氣體分離設備傳送至環境凈化單元。
6. —種制備用來產生用于燃氣輪機的合成氣體的煤的設備，包括 用于從原料煤產生粉煤粉碎器；以及傳送裝置，用來將來自合成氣體與空氣的燃燒的灼熱的燃氣輪機廢氣傳送 入所述煤粉碎器以干燥所述粉煤并將其從所述煤粉碎器傳送至煤/氣體分離設 備。
7. 如權利要求6所述的設備，其特征在于，包括燃氣輪機，用來使合成氣體和空氣燃燒以產生灼熱的燃氣輪機廢氣；廢熱回收鍋爐，用來接受所述灼熱的燃氣輪機廢氣的第一部分以產生冷卻的燃氣輪機廢氣；將所述燃氣輪機廢氣的所述第一部分和所述冷卻的燃氣輪機廢氣混合的裝置；向所述煤粉碎器提供所述混合物的裝置；以及調節提供給所述煤粉碎器的所述灼熱的燃氣輪機廢氣和冷卻的燃氣輪機氣體的相對量以獲得要求的粉煤磨機出口溫度的裝置。
8.如權利要求7所述的設備，其特征在于，包括織物過濾器，用于接受所述粉煤和來自所述煤粉碎器的燃氣輪機廢氣并將所述粉煤從所述燃氣輪機廢氣中分離出來。
全文摘要
一種制備用于產生在燃氣輪機中燃燒的合成氣體的方法和裝置，該方法和裝置用于整體氣化聯合循環電站，其使用氣體燃氣輪機廢氣來干燥粉煤并將其從粉碎器傳至煤/氣體分離設備。
文檔編號F02C6/18GK101688475SQ200880011342
公開日2010年3月31日 申請日期2008年4月2日 優先權日2007年4月6日
發明者T·M·索莫爾, W·N·馬丁 申請人:巴布科克和威爾科克斯能量產生集團公司