專利名稱：液化天然氣作燃料的混合循環(huán)發(fā)電裝置及液化天然氣作燃料的燃?xì)廨啓C(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在混合循環(huán)發(fā)電裝置(燃?xì)廨啓C(jī)裝置/蒸汽輪機(jī)裝置)或燃?xì)廨啓C(jī)裝置中應(yīng)用液化天然氣。使液化天然氣再氣化并冷卻熱交換流體，該流體用于冷卻進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)的空氣使其致密。然后在一個(gè)或多個(gè)熱傳輸步驟中應(yīng)用該熱交換流體。再氣化的液化天然氣用作燃?xì)廨啓C(jī)的燃料，也可送給其它發(fā)電裝置及天燃?xì)夥峙湎到y(tǒng)。
當(dāng)今此領(lǐng)域的作法是應(yīng)用帶廢熱鍋爐的燃?xì)廨啓C(jī)并使燃?xì)廨啓C(jī)裝置與蒸汽輪機(jī)裝置聯(lián)用。燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)各自驅(qū)動(dòng)它們自己的發(fā)電機(jī)或通過公共軸驅(qū)動(dòng)一個(gè)發(fā)電機(jī)。這些稱作混合循環(huán)裝置的混合裝置其特征一般是它們的轉(zhuǎn)換效率高，其數(shù)值范圍在50～52％。由于燃?xì)廨啓C(jī)與至少一個(gè)蒸汽輪機(jī)配合操作所以得到這種高的效率。使燃?xì)廨啓C(jī)的廢氣通過廢熱鍋爐，利用這些廢氣中的潛在的余熱產(chǎn)生蒸汽輪機(jī)所需的蒸汽。液化天然氣已用在聯(lián)合循環(huán)裝置中作燃燒能量源。
液化天燃?xì)馔ǔＳ煤＿\(yùn)，以冷凍液體形式裝在一個(gè)特制容器中。在到達(dá)目的地時(shí)，壓力約為大氣壓而溫度約為-260°F的這些冷凍液體必須重新氣化，并在環(huán)境溫度下和在適當(dāng)?shù)母邏合吕缤ǔ？稍鰤旱?0個(gè)大氣壓的條件下輸送到分配系統(tǒng)。該液體被泵到要求的壓力，使得在加熱和重新氣化時(shí)，不需要再壓縮所形成的天然氣。
雖然已提出許多建議和制造了一些裝置來利用液化天然氣的大量低溫潛能，但在大多數(shù)收貨目的地這種低溫潛能被浪費(fèi)了，液化天然氣只是簡(jiǎn)單地用大量海水進(jìn)行加熱，該海水必須以防止結(jié)冰的方式進(jìn)行加熱。
在少數(shù)目的地，低溫潛能被用于分離空氣的裝置中或類似的冷凍裝置中，或用于冷凍和貯存食品的制冷。也已提出在發(fā)電循環(huán)中用液化天然氣作冷源以產(chǎn)生電能。已經(jīng)提出許多可能的循環(huán)來克服由于加熱液化天然氣過程的大的溫差以及加熱曲線的特殊形狀所造成的困難。然而已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，采用相對(duì)簡(jiǎn)單的循環(huán)只能利用一小部分可利用的低溫潛能。而增加效率的方案又需應(yīng)用更復(fù)雜的循環(huán)，這種循環(huán)涉及許多在不同壓力水平工作的渦輪機(jī)。
美國(guó)專利No.3,978,663概括地公開了一種方法，應(yīng)用液化天然氣冷卻進(jìn)入空氣流以提高燃?xì)廨啓C(jī)的效率。然而該過程要求將冷卻劑與空氣混合，以降低分離水的冰點(diǎn)。
美國(guó)專利No.4,036,028也公開了應(yīng)用液化天然氣來冷卻燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)入空氣，但冷卻劑仍需要與空氣混合以防止分離水的結(jié)冰。
美國(guó)專利No.4,995,234公開了一種發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用高壓天然氣和高壓高溫二氧化碳來驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)。為冷卻燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)入空氣，使進(jìn)入空氣與天然氣形成直接的熱交換關(guān)系。
在我們的原始申請(qǐng)中，該發(fā)明概括地實(shí)施一種系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法可以提高聯(lián)合循環(huán)裝置的發(fā)電能力9％，裝置的效率提高約2％，特別是大氣溫度超過60°F時(shí)。在該發(fā)明中，使一種液化天然氣燃料輸送系統(tǒng)與聯(lián)合循環(huán)裝置相結(jié)合。在一個(gè)兩步過程中，初級(jí)熱交換流體首先在天然氣燃料輸送系統(tǒng)中被冷卻，然后在燃?xì)廨啓C(jī)過程中被用來冷卻進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)的空氣使其致密。初級(jí)熱交換流體在蒸汽輪機(jī)過程中還用于冷凝從蒸汽輪機(jī)出來的廢蒸汽。最后使初級(jí)熱交換流體再回到液化天然氣輸送系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中它又被重新冷卻。該初級(jí)熱交換流體流過一個(gè)封閉環(huán)路，冷卻進(jìn)入空氣使其致密、冷凝從蒸汽輪機(jī)排出的蒸汽，然后再于液化天然氣輸送系中被冷卻。
本申請(qǐng)公開了在我們的原始申請(qǐng)的發(fā)明中的另兩個(gè)可替代的實(shí)施例，此實(shí)施例同樣提高發(fā)電能力9％和效率2％。本申請(qǐng)?jiān)谥匦職饣夯烊粴鈺r(shí)可以很有效地應(yīng)用液化天然氣的熱能。熱交換流體在液化天然氣燃料輸送系統(tǒng)中通過一個(gè)單一步驟被冷卻，冷卻的熱交換流體最初用來冷卻進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)的空氣和使其致密。該熱交換流體隨后在發(fā)電過程中的至少一個(gè)其它的熱傳輸步驟中被利用，然后它再循環(huán)并由膨脹的液化天然氣再冷卻。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中熱交換流體在冷卻進(jìn)入的空氣和使其致密之后流過與蒸汽輪機(jī)裝置連接的冷凝器，隨后再被冷卻。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，熱交換流體在冷卻進(jìn)入的空氣和使其致密之后流過回收熱量的熱交換器，然后再被冷卻。
更具體地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，熱交換流體即水/乙二醇混合物流過液化天然氣燃料傳輸系統(tǒng)中的重新氣化器/冷卻器(熱交換器)。該熱交換流體然后流過在燃?xì)廨啓C(jī)裝置中的熱交換器。以氣化的液化天然氣作燃料的燃?xì)廨啓C(jī)裝置驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。燃?xì)廨啓C(jī)裝置具有進(jìn)入空氣管、熱交換器、水分離器、空氣壓縮機(jī)、燃燒器、燃?xì)廨啓C(jī)和廢氣出口。該熱交換器配置在進(jìn)入空氣管中。該熱交換流體流過熱交換器，供給冷的制冷劑流，用于冷卻隨后進(jìn)入空氣壓縮機(jī)的空氣流和使其致密。
廢熱鍋爐位于燃?xì)廨啓C(jī)的下游，與燃?xì)廨啓C(jī)的排氣口相通。燃?xì)廨啓C(jī)的廢氣將通過鍋爐的水流轉(zhuǎn)換成高壓蒸汽。
蒸汽輪機(jī)裝置包括蒸汽輪機(jī)和排出的蒸汽的冷凝器。鍋爐中來的蒸汽用于驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)。蒸汽輪機(jī)的排放蒸汽流過冷凝器。該熱交換流體也流過冷凝器并使排放的蒸汽冷凝。熱交換流體然后返回流過液化天然氣燃料輸送系統(tǒng)的再氣化器/冷凝器。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，熱交換流體即水/乙二醇混合物流過液化天然氣燃料輸送系統(tǒng)中的再氣化器/冷卻器(熱交換器)。液化天然氣冷卻隨后流過燃?xì)廨啓C(jī)裝置中的熱交換器的熱交換流體。用氣化的液化天然氣作燃料的燃?xì)廨啓C(jī)裝置驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。燃?xì)廨啓C(jī)裝置具有空氣進(jìn)入管、熱交換器、水分離器、空氣壓縮機(jī)、燃燒器、燃?xì)廨啓C(jī)和廢氣出口。熱交換器配置在空氣進(jìn)入管中。初級(jí)熱交換流體流過該熱交換器，并構(gòu)成一種致冷流體，冷卻流入空氣壓縮機(jī)的進(jìn)入空氣和使其致密。
回收熱量的熱交換器位于燃?xì)廨啓C(jī)的下游并與燃?xì)廨啓C(jī)的排氣口連通。熱交換流體流過回收熱量的熱交換器。隨后熱交換流體返回通過液化天然氣燃料輸送系統(tǒng)中的再氣化器/冷卻器。


圖1是實(shí)施本發(fā)明的一種系統(tǒng)的流程圖；圖2是實(shí)施本發(fā)明的另一種系統(tǒng)的流程圖；以及圖3示出圖1或圖2系統(tǒng)中改進(jìn)的再氣化器/冷卻器。
參照?qǐng)D1，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例系統(tǒng)包括液化天然氣燃料輸送系統(tǒng)10和混合循環(huán)的發(fā)電裝置，該裝置包括燃?xì)廨啓C(jī)裝置20、蒸汽輪機(jī)裝置40和位于兩個(gè)裝置之間的廢熱鍋爐36。熱交換流體的循環(huán)泵未示出。
液化天然氣燃料輸送系統(tǒng)10包括供應(yīng)罐12、泵14和再氣化器/冷卻器(熱交換器)16。
從再氣化器/冷卻器16流出的天然氣流到燃?xì)廨啓C(jī)裝置20和其它發(fā)電裝置，和/或流到天然氣分配系統(tǒng)。燃?xì)廨啓C(jī)裝置包括空氣進(jìn)入管22、裝在該管中的熱交換器24和位于空氣壓縮機(jī)28的上游的用于過濾水和雜質(zhì)的下游過濾器26。
從液化天然氣燃料輸送系統(tǒng)10的再氣化器/冷卻器16流出的水流過熱交換器24。進(jìn)入空氣流過熱交換器24并被冷卻變得致密。然后使冷卻致密的空氣流入空氣壓縮機(jī)28。
燃燒器30接收空氣壓縮機(jī)28來的進(jìn)入空氣，并使其與再氣化器/冷卻器16來的天然氣混合，然后將熾熱的燃燒氣體送到燃?xì)廨啓C(jī)32。
燃燒氣體驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)32和相關(guān)的發(fā)電機(jī)34?？諝鈮嚎s機(jī)28、燃?xì)廨啓C(jī)32和發(fā)電機(jī)34最好裝在同一驅(qū)動(dòng)軸上。
燃?xì)廨啓C(jī)32的廢氣流入廢熱鍋爐36，在該處，流過盤管38的水被轉(zhuǎn)化成高壓蒸汽。
蒸汽輪機(jī)裝置40包括蒸汽輪機(jī)42及相連的發(fā)電機(jī)44。該蒸汽輪機(jī)42和發(fā)電機(jī)44最好裝在同一驅(qū)動(dòng)軸上?；蛘咴谝粋€(gè)與燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)共用的軸上裝一個(gè)較大的發(fā)電機(jī)。在蒸汽輪機(jī)42的下游是冷凝器46，熱交換流體流過該冷凝器。如果液化天然氣燃料輸送系統(tǒng)脫機(jī)或不適合于要求的冷卻功能，可以設(shè)置輔助冷凝器48。冷凝器46冷凝蒸汽輪機(jī)42的排出廢蒸汽，冷凝后再使其流回廢熱鍋爐36。然后熱交換流體經(jīng)緩沖罐50回到再氣化器/冷卻器16。
熱交換流體(熱水)流入緩沖罐50，該罐起著“飛輪”的作用，從該罐熱交換流體被泵到再氣化器/冷卻器16。該緩沖罐中的流體也可用在其它需要約95°F低溫?zé)岬牡胤?。如果流體沒有從混合循環(huán)裝置獲得熱量，則可以用一個(gè)預(yù)備加熱器(未示出)使流體被加溫到足以提供需要的熱量。
如果液化天然氣的再氣化器不工作，則混合循環(huán)裝置可以用足夠的外部冷卻水來冷卻整個(gè)的冷凝負(fù)載，其操作可以獨(dú)立于液化天然氣的再氣化器。如果發(fā)電裝置不工作，則液化天然氣的再氣化器可以脫離發(fā)電裝置工作，此時(shí)只需采用外部預(yù)備加熱器加熱循環(huán)水。
參考圖2，該圖示出本發(fā)明另一實(shí)施例系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括液化天然氣燃料輸送系統(tǒng)100、燃?xì)廨啓C(jī)裝置120和回收熱量的熱交換器136，該熱交換器位于燃?xì)廨啓C(jī)裝置120和燃料輸送系統(tǒng)100之間。未示出循環(huán)熱交換流體用的循環(huán)泵。
液化天然氣燃料輸送系統(tǒng)10包括供應(yīng)罐112、泵114和再氣化器/冷卻器116。
從再氣化器/冷卻器116流出的天然氣流到燃?xì)廨啓C(jī)裝置120和其它發(fā)電裝置，和/或天然氣分配系統(tǒng)。燃?xì)廨啓C(jī)裝置包括空氣進(jìn)入管122、裝在該管中的熱交換器124和位于空氣壓縮機(jī)128上游的過濾水和雜質(zhì)的下游過濾器126。
從液化天然氣燃料輸送系統(tǒng)100中的再氣化器/冷卻器116中流出的水流過熱交換器124。進(jìn)入空氣穿過該熱交換器并被冷卻和變得致密。冷卻致密的空氣流入空氣壓縮機(jī)128。
燃燒器130接受空氣壓縮機(jī)128來的空氣，并使其與再氣化器/冷卻器116來的天然氣混合，隨后將熾熱的燃燒氣體送入燃?xì)廨啓C(jī)132。
燃燒氣體驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)132及相連的發(fā)電機(jī)134?？諝鈮嚎s機(jī)128、燃?xì)廨啓C(jī)132和發(fā)電機(jī)134最好裝在同一驅(qū)動(dòng)軸上。
燃?xì)廨啓C(jī)132排出的廢氣流過回收熱量的熱交換器136。熱交換流體從熱交換器124流出，流過盤管138，然后經(jīng)緩沖罐150流入再氣化器/冷卻器116。
熱交換流體(熱水)流入緩沖罐150，該罐起著“飛輪”的作用，從該罐將熱交換流體泵入再氣化器/冷卻器116。在緩沖罐150中的流體也可以用在其它需要約95°F或更低溫度的“低度”熱的地方。如果流體沒有從回收熱量的熱交換器獲得熱量，則可以利用預(yù)備加熱器(未示出)使水溫升到足以提供需要的熱量。
參考圖3，在圖1和圖2所示系統(tǒng)的另一實(shí)施例中，再氣化器/冷卻器16(116)被改變，以便在熱交換流體的一側(cè)適應(yīng)結(jié)冰條件。在水而不是水/乙二醇混合物被用作熱交換流體時(shí)，這是特別需要的。具體是，從緩沖罐50(150)流出的約95°F的熱水流過熱交換器160，被冷卻到約35°F并流過空氣進(jìn)入管22(122)。水/乙二醇混合物利用泵162泵過封閉環(huán)路中的熱交換器160和再氣化器/冷卻器14(114)，以冷卻熱的流體。再氣化的液化天然氣從供應(yīng)罐12(112)流過再氣化器/冷卻器14(114)，進(jìn)入燃燒器30(130)，其時(shí)溫度約45°F。
對(duì)于本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)施例，熱交換流體均在封閉環(huán)路中流動(dòng)。
熱交換流體最好是水/乙二醇混合物，以避免純水在液化天然氣燃?xì)廨斔拖到y(tǒng)中結(jié)冰的可能性。水/乙二醇的比例可在4∶1到1∶1之間變化。
用于再氣化液化天然氣的熱交換流體由液化天然氣冷卻到例如35°F的低溫，然后返回燃?xì)廨啓C(jī)裝置，預(yù)冷燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒空氣。如果大氣在60F～100°F之間的溫度進(jìn)入空氣進(jìn)入管，則可控制圖1和圖2所示系統(tǒng)的能量和物質(zhì)平衡，使進(jìn)入空氣的溫度減小至約40～60°F之間。
在液化天然器再氣化系統(tǒng)中的再氣化器/冷卻器(熱交換器)是逆向流動(dòng)裝置，采用最小進(jìn)入溫度25°F。在冷端的壁溫稍低于32°F。薄層冰將減小熱傳輸系數(shù)，從而足以使冰的外部升到32°F。采用水/乙二醇混合物時(shí)，液化天然氣的再氣化器/冷卻器中的流體的溫度如下進(jìn)入的水/乙二醇溫度95°F流出的水/乙二醇溫度35°F進(jìn)入的液化天然氣溫度 -260°F流出的天然氣溫度 45°F應(yīng)用水時(shí)作為液化天然氣的再氣化器/冷卻器中的流體的溫度如下水的進(jìn)入溫度 95°F水的流出溫度 35°F液化天然氣進(jìn)入溫度-260°F天然氣流出溫度 45°F調(diào)節(jié)流出口上的控制閥(未示出)便可控制流出再氣化器/冷卻器的熱交換流體的溫度，因此，當(dāng)可用的制冷作用降低時(shí)即液化天然氣的流量降低時(shí)，便可減小流體流量。
在再氣化器/冷卻器中冷卻的熱交換流體主要用于預(yù)冷卻燃?xì)廨啓C(jī)用的燃燒空氣。冷卻的流體也可以用于冷卻各種裝置，包括用在需要例如35°F或更高溫度的“低度”冷卻作用的其它地方。
液化天然氣燃料輸送系統(tǒng)可以提供大量制冷，用于冷卻發(fā)電裝置以及內(nèi)部。相反發(fā)電裝置卻可以向液化天然氣燃料輸送系統(tǒng)提供大量熱量而不降低裝置的操作性能。在發(fā)電裝置和液化天然氣燃料輸送系之間循環(huán)的熱交換流體實(shí)現(xiàn)了這種熱交換。
上述說明局限于本發(fā)明特定的實(shí)施例。但是顯而易見的是，對(duì)此可以進(jìn)行改變和變型，并同時(shí)獲得本發(fā)明的一些或全部?jī)?yōu)點(diǎn)。因此所附權(quán)利要求書的目的是包含屬于本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神和范圍內(nèi)的所有這些改變和變型。
權(quán)利要求
1.一種增加混合循環(huán)發(fā)電裝置的發(fā)電能力和效率的方法，該方法包括以下步驟使液化天然氣流入再氣化器/冷卻器；使熱交換流體流入再氣化器/冷卻器，從而再氣化液化天然氣并冷卻熱交換流體；使冷卻的熱交換流體流過熱交換區(qū)域，空氣壓縮機(jī)的進(jìn)入空氣流過該熱交換區(qū)域，從而被冷卻和變得致密；在空氣壓縮機(jī)中壓縮所述冷卻的致密空氣；使再氣化的液化天然氣與壓縮空氣在燃燒室中混合，形成熾熱的燃燒氣體；將熾熱的燃燒氣體送入燃?xì)廨啓C(jī)以驅(qū)動(dòng)該燃?xì)廨啓C(jī)；從燃?xì)廨啓C(jī)排出廢氣；使熱交換流體流過冷凝器，從而冷凝從高壓蒸汽輪機(jī)中排出的廢蒸汽；隨后使熱交換流體與再氣化器/冷卻器中的液化天然氣構(gòu)成熱交換關(guān)系。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，該方法包括使燃?xì)廨啓C(jī)的廢氣從燃?xì)廨啓C(jī)流到廢熱鍋爐；使水流過廢熱鍋爐；使廢氣與水形成熱交換關(guān)系，從而使水轉(zhuǎn)換成高壓蒸汽；從廢氣鍋爐中放出高壓蒸汽。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，包括使高壓蒸汽流到蒸汽輪機(jī)；從蒸汽輪機(jī)中放出廢蒸汽；以及使熱交換流體與廢蒸汽形成熱交換關(guān)系，從而冷凝該廢蒸汽。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，包括將混合循環(huán)發(fā)電裝置的發(fā)電能力提高達(dá)9％。
5.如權(quán)利要求1或4所述的方法，包括將混合循環(huán)發(fā)電裝置的發(fā)電效率提高約2％。
6.一種增加混合循環(huán)發(fā)電裝置發(fā)電能力和效率的方法，該混合循環(huán)發(fā)電裝置包括燃?xì)廨啓C(jī)裝置、廢熱鍋爐和蒸汽輪機(jī)裝置，該方法包括使液化天然氣流入再氣化器/冷凝器；使熱交換流體流入再氣化器/冷卻器，從而使液化天然氣再氣化和冷卻熱交換流體；使再氣化的液化天然氣流入燃?xì)廨啓C(jī)裝置中的燃燒器；使冷卻的熱交換流體流過熱交換區(qū)域，燃?xì)廨啓C(jī)裝置中空氣壓縮機(jī)的進(jìn)入空氣流過該熱交換區(qū)域，該熱交換流體冷卻該進(jìn)入空氣和使其致密；使冷卻的致密空氣與燃燒器中的再氣化的液化天然氣混合，從而產(chǎn)生灼熱的燃燒氣體；使灼熱燃燒氣體流過燃?xì)廨啓C(jī)裝置中的燃?xì)廨啓C(jī)以驅(qū)動(dòng)該燃?xì)廨啓C(jī)；從燃?xì)廨啓C(jī)中放出灼熱廢氣，并使該廢氣流入廢熱鍋爐；將通過該廢熱鍋爐的水轉(zhuǎn)變成蒸汽并放出上述蒸汽；將上述蒸汽引入到蒸汽輪機(jī)裝置中的蒸汽輪機(jī)，以驅(qū)動(dòng)該蒸汽輪機(jī)并形成廢蒸汽；使該廢蒸汽通過冷凝器；使從空氣壓縮機(jī)上游的熱交換區(qū)流出的熱交換流體流過該冷凝器，從而冷凝廢蒸汽；以及使熱交換流體從冷凝器流入再氣化器/冷卻器。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，包括使熱交換流體與進(jìn)入空氣形成間接的熱交換關(guān)系。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，熱交換流體是水/乙二醇混合物。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，進(jìn)入再氣化器/冷卻器的水/乙二醇混合物的溫度約為95°F，流出再氣化器/冷卻器的水/乙二醇的溫度約為35°F，流出再氣化器/冷卻器的氣化的液化天然氣的溫度約為45°F。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，包括將混合循環(huán)發(fā)電裝置的發(fā)電能力提高達(dá)9％。
11.如權(quán)利要求6所述的方法，包括將混合循環(huán)發(fā)電裝置的發(fā)電效率提高約2％。
12.一種液化天然氣混合循環(huán)發(fā)電裝置系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括液化天然氣燃料輸送系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括液化天然氣源；與液化天然氣源流體相通的液化天然氣的再氣化器/冷卻器；使熱交換流體流過再氣化器/冷卻器從而使熱交換流體冷卻的裝置；燃?xì)廨啓C(jī)裝置，該裝置包括空氣壓縮機(jī)；位于上述空氣壓縮機(jī)上游的空氣進(jìn)入管；與空氣進(jìn)入系統(tǒng)形成熱交換關(guān)系的熱交換器；使熱交換流體流過熱交換器從而冷卻和致密該進(jìn)入空氣的裝置，該進(jìn)入空氣經(jīng)空氣管進(jìn)入壓縮機(jī)；燃?xì)廨啓C(jī)；位于空氣壓縮機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)之間的燃燒器，該燃燒器提供能量驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)；連接于燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電機(jī)；使氣體從燃?xì)廨啓C(jī)排出的裝置；位于燃?xì)廨啓C(jī)下游的廢熱鍋爐，包括將燃?xì)廨啓C(jī)的廢氣引入廢熱鍋爐的裝置；產(chǎn)生高壓蒸汽的裝置；以及將高壓蒸汽從廢熱鍋爐中放出的裝置；蒸汽輪機(jī)裝置，包括蒸汽輪機(jī)，位于廢熱鍋爐的下游，適合于接收廢熱鍋爐中放出的高壓蒸汽；連接于蒸汽輪機(jī)并由該蒸汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)；冷凝器，冷凝蒸汽輪機(jī)排出的廢蒸汽，所述初級(jí)熱交換流體流過該冷凝器；使冷凝物再返回廢熱鍋爐的裝置；使熱交換流體從冷凝器流到再氣化器/冷卻器的裝置。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，還包括使熱交換流體與進(jìn)入空氣形成間接熱交換關(guān)系的裝置。
14.一種增加燃?xì)廨啓C(jī)裝置能力和效率的方法，該方法包括使液化天然氣流入再氣化器/冷卻器；使熱交換流體流入再氣化器/冷卻器，以使液化天然氣氣化和冷卻熱交換流體；使冷卻的熱交換流體流過熱交換區(qū)，空氣壓縮機(jī)的進(jìn)入空氣流過該熱交換區(qū)，從而被冷卻和變得致密；在空氣壓縮機(jī)中壓縮冷卻的致密空氣；使再氣化的液化天然氣與該壓縮空氣在燃燒器中混合，從而形成熾熱的燃燒氣體；將熾熱的燃燒氣體送入燃?xì)廨啓C(jī)，以驅(qū)動(dòng)該燃?xì)廨啓C(jī)；使燃?xì)廨啓C(jī)中排出的廢氣流入回收熱量的熱交換器；使熱交換流體流過回收熱量的熱交換器，從而加熱熱交換流體；以及隨后使熱交換流體與再氣化器/冷卻器中的液化天然氣形成熱交換關(guān)系。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，包括將燃?xì)廨啓C(jī)裝置的能力提高達(dá)9％。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，包括將燃?xì)廨啓C(jī)裝置的效率提高約2％。
17.一種提高燃?xì)廨啓C(jī)裝置能力和效率的方法，該方法包括使液化天然氣流入再氣化器/冷卻器；使熱交換流體流入再氣化器/冷卻器，以使液化天然氣再氣化并冷卻熱交換流體；使再氣化的液化天然氣流入燃?xì)廨啓C(jī)裝置中的燃燒器；使冷卻的熱交換流體流過熱交換區(qū)，燃?xì)廨啓C(jī)裝置中的空氣壓縮機(jī)的進(jìn)入空氣流過該熱交換區(qū)，該熱交換流體冷卻和致密進(jìn)入空氣；使冷卻的致密空氣與再氣化的液化天然氣在燃燒室中混合，從而產(chǎn)生熾熱的燃燒氣體；使熾熱的燃燒氣體流入燃?xì)廨啓C(jī)裝置中的燃?xì)廨啓C(jī)，以驅(qū)動(dòng)該燃?xì)廨啓C(jī)；從燃?xì)廨啓C(jī)中放出灼熱的廢氣，并使該廢氣流入回收熱量的熱交換器；使從空氣壓縮機(jī)上游的熱交換區(qū)流出的熱交換流體流過回收熱量的熱交換器，使其被加熱；以及使從冷凝器流出的熱交換流體流入再氣化器/冷卻器。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，包括使熱交換流體與進(jìn)入空氣形成間接熱交換關(guān)系。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述熱交換流體是水/乙二醇混合物。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，進(jìn)入再氣化器/冷卻器的水/乙二醇混合物的溫度約為95°F，流出再氣化器/冷卻器的水/乙二醇混合物的溫度約為35°F，流出再氣化器/冷卻器的再氣化的液化天然氣約為45°F。
21.如權(quán)利要求17所述的方法，包括將混合循環(huán)發(fā)電裝置的發(fā)電能力提高達(dá)9％。
22.如權(quán)利要求17所述的方法，包括將混合循環(huán)發(fā)電裝置的發(fā)電效率提高約2％。
23.一種使用液化天然氣的混合循環(huán)的發(fā)電裝置系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括液化天然氣燃料輸送系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括液化天然氣源；與液化天然氣氣源流體相通的液化天然氣的再氣化器/冷卻器；使熱交換流體流過再氣化器/冷卻器以冷卻熱交換流體的裝置；燃?xì)廨啓C(jī)裝置，該裝置包括空氣壓縮機(jī)；位于上述空氣壓縮機(jī)上游的空氣進(jìn)入管；與空氣進(jìn)入系統(tǒng)形成熱交換關(guān)系的熱交換器；使熱交換流體流過該熱交換器的裝置，從而冷卻和致密流過空氣管進(jìn)入壓縮機(jī)的進(jìn)入空氣；燃?xì)廨啓C(jī)；位于空氣壓縮機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)之間的燃燒器，該燃燒器提供能量驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)；連接于燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電機(jī)；以及從燃?xì)廨啓C(jī)中排出氣體的裝置；位于燃?xì)廨啓C(jī)下游的回收熱量的熱交換器，該熱交換器包括使燃?xì)廨啓C(jī)中的廢氣流入回收熱量的熱交換器的裝置；使熱交換流體流過回收熱量的熱交換器的裝置，從而加熱該流體；使熱交換流體從回收熱量的熱交換器流入再氣化器/冷卻器的裝置。
24.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括使熱交換流體與進(jìn)入空氣形成間接熱傳輸關(guān)系的裝置。
全文摘要
一種提高發(fā)電裝置發(fā)電能力和效率的方法和系統(tǒng)。液化天然氣系統(tǒng)(12)供給發(fā)電裝置燃料。氣化的液化天然氣在燃燒器(30)中與從空氣壓縮機(jī)(28)來的空氣混合,從而向燃?xì)廨啓C(jī)(32)提供熾熱的燃燒氣體。利用液化天然氣的膨脹來冷卻(16)熱交換流體例如水,該熱交換流體冷卻(24)和致密進(jìn)入空氣壓縮機(jī)(28)的進(jìn)入空氣。隨后在另一個(gè)熱交換步驟(46)中應(yīng)用該熱交換流體,然后再被冷卻并再循環(huán),以冷卻和致密進(jìn)入空氣。
文檔編號(hào)F01K9/00GK1190449SQ96195047
公開日1998年8月12日 申請(qǐng)日期1996年5月3日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月1日
發(fā)明者保羅·C·約翰遜, A·埃德溫·圖姆斯 申請(qǐng)人:卡伯特公司