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综合化发电设备及操作该设备的方法

  • 专利名称

    综合化发电设备及操作该设备的方法

  • 发明者

    野口芳树, 长崎伸男, 服部洋市, 横须贺建志, 杉田成久

  • 公开日

    1987年12月2日

  • 申请日期

  • 优先权日

  • 申请人

    :株式会社日立制作所, 日立工程株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan

  • 文档编号

    H01M8/04GK87103747SQ87103747

  • 关键字

  • 权利要求

    1.一种综合发电设备,它包括;一个由一个压缩机,一个燃气轮机燃烧器、一个燃气轮机和发电机组成的燃气轮机发电设备;其中压缩机,燃气轮机和发电机相互同一个联接着气体燃料重整炉的燃料室;一根气体燃料导管用以在通过气体燃料重整炉与阳极相连时向所配的燃料室的阳极送气体燃料;一根阳极废气导管,装在阳极和燃气轮机燃烧器之间,用以向燃气轮机燃烧器送阳极废气;和一个阴极废气导管,位于燃料室阴极,用以将阴极废气排出设备2.综合发电设备,它包括一个由一个压缩机,一个燃气轮机燃烧器,一个燃气轮机一个蒸汽轮机,一个发电机和一个余热回收锅炉组成的燃气轮机联合发电设备;压缩机,燃气轮机,蒸汽轮机和发电机;互相间同轴联接一个与气体燃料重整炉相连的燃料室;一根气体燃料导管,用以在通过气体燃料重整炉连接到阳极时向阳极送气体燃料;一根阳极废气管道,装在阳极与燃气轮机燃烧器之间,用以向燃气轮机燃烧器送阳极废气;一根阴极废气导管,位于燃料室阴极,用以将阴极废气排到设备外;一根燃气轮机排气管道,位于燃气轮机出口和余热回收阵炉之间,用以向余热回收锅炉送燃气轮机排出气;和一根蒸汽管道,位于余热回收锅炉和蒸汽轮机之间,用以将在锅炉中产生的高温高压蒸汽送到蒸汽轮机,从而驱动蒸汽轮机3.根据权利要求1或2的综合发电设备,其中重整炉分立地装在燃料室外面,重整炉的加热区与阴极废气管道相连,加热区通过与排出设备前的阴极废气作热交换而被阴极废气加热,从而将重整炉温度提高到重整气体燃料所必需的温度值4.根据权利要求1或2的综合发电设备,其中气体燃料重整炉装在燃料室内,与燃料室阳极合为一体5.根据权利要求1或2的综合发电设备,其中装着一个由一个同轴连接的空气压缩机和一个膨胀涡轮机构成的涡轮增压器;在空气压缩机和燃料室阴极之间装有一根用以将来自空气压缩机的压缩空气送到燃料室阴极的压缩空气管道;接到膨胀涡轮机上的阴极废气管道,膨胀涡轮机由阴极废气驱动,空气压缩机由膨胀涡轮驱动,空气压缩机又压缩空气到阴极6.根据权利要求2的一个缩合发电设备,其中重整炉分立地装在燃料室外面,但与余热回收锅炉联成一体,气体燃料重整炉的加热区与燃气轮机出口相连,由燃气轮机排出气加热,从而重整炉被加热到重整气体燃料所必需的温度,余热回收锅炉由重整炉加热区的废气加热7.根据权利要求1或2的综合发电设备,其中在通向燃料室的气体燃料导管和燃料室的功率变压器之间装有一个控制系统,用以控制燃料室功率输出与燃料室上游的气体燃料的流速正比,从而将来自燃料室的阳极废气的热值至少控制在燃气轮机燃烧器所需热值上,使阳极废气在燃气轮机燃烧器中稳定燃烧8.根据权利要求1或2的综合发电设备,其中燃料室为一个熔融碳酸盐型燃料室9.一种操作一个由一燃气轮机发电设备和一个燃料室组成的综合发电设备的方法,它包括将气体燃料经由一气体燃料重整炉通到燃料室阳极;在一燃气轮机燃烧室中燃烧阳极废气,使产生的已燃气体的温度高于燃料室的工作温度;并用已燃气体驱动一燃气轮机,同时将阴极废气排出设备10.一种操作由燃气轮机发电设备,蒸汽轮机设备和燃料室组成的综合发电设备的方法,它包括将气体燃料经由一个气体燃料重整炉通到燃料室阳极;在一燃气轮机燃烧器中燃烧阳极废气,从而使产生的已燃气体温度高于燃料室工作温度;用已燃气体驱动一个燃气轮机,将燃气轮机排出气体通到一个余热回收锅炉,从而在余热锅炉中产生高温高压蒸汽;将蒸汽通到蒸汽轮机从而驱动蒸汽轮机,同时将阴极废气排到设备外面11.根据权利要求9或10的一种方法,其中提供有由一个空气压缩机和一个膨胀涡轮机组成的涡轮增压器,膨胀涡轮机由来自燃料室的阴极废气驱动,以驱动空气压缩机并将压缩空气送到阴极12.根据权利要求9或10的一种方法,其中气体燃料重整炉装在燃料室外面,重整炉的加热区通过热交换被阴极废气加热到重整所需温度13.根据权利要求10的一种方法,其中,重整炉装在燃料室外面,与余热回收锅炉成一体,来自燃气轮机的废气被通到重整炉的加热区,然后通到余热回收锅炉14.根据权利要求9或10的一种方法,其中燃料室的功率输出被控制得与燃料室上游的气体燃料流速成正比,从而使阳极废气的热值至少等于燃气轮机燃料所需热值,阳极废气能在燃气轮机中稳定地燃烧

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权利要求

说明书

法律状态

专利名称:综合化发电设备及操作该设备的方法本发明涉及一种综合发电设备,这种设备包括一个用熔融状态的碳酸盐,如碳酸钠和碳酸钾等作电解质的熔融碳酸盐型燃料室,一个燃气涡轮发电机和一个蒸汽涡轮发电机,另外还涉及这种设备及操作方法。用熔融状态,温度为600°~700℃的碳酸盐如碳酸钠和碳酸钾等的燃料室被称作熔融碳酸盐型燃料室。熔融碳酸盐燃料室工作温度很高,因而反应能活泼地进行而不需要昂贵的催化剂如铂等。在熔融碳酸盐型燃料室中,氢气或含氢气体被当作气体燃料通到阳极上,空气与二氧化碳的混合气体被通到阴极。空气与二氧化碳的混合气体在阴极接受电子,以碳酸盐离子的形式进入电解质。另一方面,氢气在阳极与电解质中的碳酸盐离子反应,形成二氧化碳气体和水并放出电子。结果,熔融碳酸盐型燃料室在阴极消耗二氧化碳,在阳极生成二氧化碳和水。所以,在熔融碳酸盐型燃料室中,当气体燃料的利用率(阳极处实际消耗的气体燃料量/(通到阳极的气体燃料量)增加时,气体燃料被在阳极处形成的二氧化碳和水稀释,同时,随着燃料室中反应的进行,气体燃料被进一步消耗,所以,气体燃料中参加反应的气体成分的浓度明显下降,因而在给定电流密度情况下降低燃料室的输出电压从而降低热效率。换句话说,随着气体燃料利用率的增加,燃料室净效率下降。燃料室净效率定义为〔燃料室输出(KW)×860〕/(阳极处实际消耗气体燃料的反应热),所以,随着气体燃料利用率的增加,燃料室的气体燃料效率下降。燃料室标称效率定义为〔燃料室输出(KW)×860〕/(通到阳极的气体燃料的反应热),它可由下式得到(燃料室净效率)×(气体燃料的利用率),它可由下式得到(燃料室净效率)×(气体燃料的利用率)。所以,要增加燃料室发电设备的热效率,必须发展燃料室净效率随气体燃料利用率增加降低较小的燃料室,并发展具有以燃料室中的相对于低气体燃料利用率的较高的综合热回收为基础的较高热效率的综合发电设备。已知燃料室的热效率随气体燃料压力的增加而增加。现在广泛应用的,通往阳极的气体燃料是一种主要由氢和一氧化碳组成的重整气体,它是通过在重整炉内,6到10公斤/平方厘米的压力下重整天然气而得到的,随后又经一热交换器加热到约600℃。图1给出一种现在实际中应用的燃气轮机联合设备(燃气轮机+蒸汽轮机)的构造。燃气轮机29由压缩机30,燃烧器32和涡轮机31组成,在其中空气流23被压缩机30压缩,气体燃料1和压缩空气一起在燃烧器32中燃烧。已燃气体被通到涡轮机31,把热能转化为机械能,去驱动发电机33发出电力。在现在实际应用的涡轮机31的入口处,已燃气体的温度高达1,000°~1,100℃,随后从涡轮机31排出的废气的温度高达500°~550℃,所以,废气可被用来在余热回收锅炉36中产生蒸汽26,然后成为温度非常低的排出气被排到大气中。蒸汽26的气压可供选择以确定最佳蒸汽循环,通常在40~70公斤/平方厘米范围内。蒸汽26被通到一个蒸汽轮机,与燃气轮机29一起共同驱动发电机33发出电力。蒸汽轮机34排出的蒸汽在冷凝器35中用冷却水36,如海水等冷却,然后作为锅炉给水27注入余热回收锅炉36以形成一循环系统。图1给出的例子中,蒸汽轮机34和燃气轮机29驱动它们共同的发电机发电,但是蒸汽轮机34和燃气轮机29也可驱动各自的发电机。以蒸汽轮机34放出的蒸汽38被注入燃烧器32,以减少NOX的含量,一般可以气体燃料4流速的两倍的速度注入。普通温度F的气体燃料4被通到燃烧器32中,在1000℃~1100℃温度F燃烧。在有对NOX的严格的环境控制的国家,可在余热回收锅炉36中加一除NOX装置。在常规的采用燃料室的综合发电设备中,阴极废气被用作涡轮机驱动气体,但是阴极废气温度为700°到750℃,低于通到现在使用的涡轮机的气体的温度并降低了涡轮机的热效率。另外,涡轮机废气的温度低到300°~400℃,余热回收锅炉中用这种涡轮机废气产生的蒸汽也不足以驱动蒸汽轮机。日本专利申请公开第61-39459号提出,在管道中装有燃烧器,该管道用来把阴极废气通到压缩并传输空气到燃料室阴极的涡轮增压器中的膨胀涡轮机中,部分阳极废气被通到燃料器并与作为已燃空气的阴极废气一起燃烧。从燃烧器出来的高温已燃气体被通到膨胀涡轮机,从而增加整个设备的热效率。在这种熔融碳酸盐型燃料室中,有必要回收CO2到阴极,所述已燃气体的一部分被分离出来,压缩并加到通向阴极的空气中。
日本专利公开第58-56231号中提出一种采用磷酸型燃料室的发电设备,来自燃料室的阳极废气中的未反应燃料成分在一重整炉中被燃烧以提供部分用以重整气体燃料所必需的热量,并将得到的已燃气体用作热能去驱动涡轮增压器的膨胀涡轮机,从而驱动涡轮增压器的压缩机以向燃料室的阴极送空气。换言之,被涡轮增压器的压缩机所压缩的空气被通到燃料室的阴极和重整炉,重整炉已燃气体和阴极废气被引向涡轮增压器的膨胀涡轮机以回收用来驱动涡轮增压器的压缩机的能量。
在以往工艺中,气体燃料的化学能被尽可能多地在气体燃料中转化为电能,燃料室的阳极废气中的燃料成分在如下几方面得到利用在重整炉中燃烧或CO2的生成循环,以及在最后用来靠驱动膨胀涡轮向燃料室阴极送空气的涡轮增压器的空气压缩机的能量回收,和用空气冷却燃料室阴极,或者,如果有必要的话,也可在发电过程中得到利用。这种情况下,膨胀涡轮发电只是辅助性的,其发电量与燃料室自身发电量之比仅为百分之几到百分之十几。
当基于燃料室的发电设备规模较小时,膨胀涡轮发电机的额定功率相对来说非常小,转子的规模指标不能被利用,机械损失变大。所以提供膨胀涡轮发电机在经济上不合算。换言之,发电设备一般将变为只用涡轮增压器的低效型设备。
作为相对燃料室功率而增加膨胀涡轮中功率回收的一种方法,增加通往膨胀涡轮机的气体的温度与压强或如上所述,添加一辅助燃料器使更多的燃料燃烧,并将已燃气体通到膨胀涡轮,但是通往膨胀涡轮机的气体的温度与压强取决于燃料室本身的工作温度与压强,所以新的改进任务都要从燃料室本身着手。添加辅助燃烧器需要有把低热量的阳极废气和低氧含量的阴极废气一起在高温燃烧的新技术进展。
所以,在常规工艺中,燃料室在发电设备的功率比率中占较大比重,当以涡轮增压器提供的功率回收为基础的燃料室的发电量被限制在很小值时,发电主要由燃料室承担。就是说发电设备的输出与效率完全取决于燃料室。换言之,由于产品仍在研制发展中,没有考虑到燃料室的功率比率的降低,及随之的燃料室危险的降低,也没有考虑到在常规发电设备基础之上进一步增加设备总的热效率。由燃料室可靠性带来的风险已成为一个大问题,它将危及总设备投资。
本发明的一个目的就是提供一种以一个熔融碳酸盐型燃料室和一个燃气轮机联合设备为基础的综合发电设备及其操作方法,其中燃气轮机联合设备包括一个燃气轮机,一个蒸汽轮机,和一个由燃气轮机和蒸汽轮机共同驱动的发电机;在设备中,用以处理通往燃料室阳极的气体燃料的重整器通过与来自燃料室阴极的废气的热交换被加热,以获得重整过程必需的热量,燃料室阳极废气的一部分被引出在一分立燃烧器中燃烧以形成通向阴极的CO2循环,而其余大部分阳极废气被通到燃气轮机燃烧器。阴极废气用来作重整器中的热回收,所以,仅用以驱动涡轮增压机压缩机的功率回收就由一个涡轮增压器膨胀涡轮机完成。
根据本发明,现有燃气轮机联合设备实际上不加大的改进就可使用,所以这里的燃料室发电设备可作为一辅助设备附在其上,这里可通过使燃料室中气体燃料的利用率低于常规燃烧室发电设备的气体燃料利用率的方法把燃气机联合设备的功率输出维持在迄今已有的水平。
本发明的另一目的是提供一种综合发电设备及其操作方法,其中,使综合发电设备的燃料室功率比率较常规发电设备的低,而总热效率比常规发电设备的高。
本发明的所述目的可通过一种由燃气轮发电机和燃料构成的综合发电设备来实现,其中,气体燃料通过一重整器输送到燃料室阳极,阳极废气在一燃气轮燃烧器中燃烧,从而产生温度高于燃料室工作温度的已燃气体,并由已燃气体驱动燃气轮机,同时将阴极废气排到设备外面;所述目的也可通过一个由燃气轮机-蒸汽轮机-发电机组成的综合发电设备来实现,其中气体燃料通过一重整器加到燃料室阳极,阳极废气在一燃气轮燃烧器中被燃烧从而产生温度高于燃料室工作温度的已燃气体并由已燃气体驱动燃气轮机,同时将阴极废气排到设备外面;把从燃气轮机出来的已燃气体输送到一个余热回收锅炉,从而产生高温高压蒸汽;将蒸汽通到蒸汽轮机,从而驱动蒸汽轮机。
在本发明中,用于由一个燃气轮机或一个燃气轮机和一个蒸汽轮机组成的联合发电设备的高热量气体燃料,如甲烷等的热值的一部分在燃料室阳极处转化为电能,然后阳极废气被用作中热量或低热量的气体燃料,在燃气轮燃烧器中燃烧之后驱动燃气轮机。
按燃气轮机技术最近的进展,增加燃气轮机的燃烧温度,提高发电效率。目前大规模的,在1,100℃燃烧温度下工作的燃气轮机联合发电设备已投入应用。将来燃气涡轮机的燃烧温度仍会趋于增高。在燃气轮机燃烧温度高达1,100℃的情况下,燃气轮机排出气体的温度也达500°~600℃,可将它通到余热回收锅炉以回收燃气轮机排出气的显热并驱动蒸汽涡轮机。配备有一个这种余热回收锅炉和一个蒸汽涡轮机的联合发电设备已在实际中应用。
气体燃料,如甲烷等的热值高达10,000-13,000千卡/公斤,以燃烧这种高热量气体燃料为目的的燃气轮燃烧器即使加入中热量,如2,500-3000千卡/公斤的气体燃料也能提供稳定的燃烧。一般来说,用于熔融碳酸盐型燃料室的气体燃料是主要由氢气和一氧化碳组成的气体,它可通过在一重整炉中将甲烷等加热使之与水蒸汽反应来重整甲烷等的方法而获得。作为由吸热反应引起的热值上升与加蒸汽引起的热值下降两种因素的综合结果,热值为10,000到13,000千卡/公斤的甲烷在重整炉中变为一种热值为3,500到4,000千卡/公斤的重整气体。所以重整后气体燃料所具3,500到4,000千卡/公斤热值的一部分,以及发生在燃料室中的水汽转变所产生的氢气都可用作是电化学反应。就是说,至少有约1,000千卡/公斤的热值,即3,500-4,000千卡/公斤和2,500-3,000千卡/公斤之间的差距,可在燃料室中利用,这一热值相当于最初的甲烷气体燃料经通蒸汽引起热值降低的调整后的热值的20%到30%。
如上所述,在燃料室中,在一定电流密度条件下,燃料室电压倾向于随气体燃料利用率的增加而下降。也就是说,功率输出增加,组燃料效率却降低了。这一事实可从燃料室在部分负载时热效率高的特点得知。换言之,在低气体燃料利用率条件下操作燃料室有利于减少燃料室的热损耗,并能降低用以向燃料室阴极送空气,它也用以冷却燃料室,的额定功率。也就是说,只要提供一个用以向燃料室阴极送空气,额定功率很少的涡轮增压器就足够了。在这种情形下,涡轮增压机的压缩机可用涡轮增压器的膨胀涡轮机所回收的功率来驱动,功率回收是靠如下方法实现的在重整炉的加热区中使气体燃料与阴极废气进行热交换,之后将阴极废气通到膨胀涡轮机。
图1是涉及一个已有工艺的一个燃气轮机联合设备的流程示意图。
图2涉及本发明的一个实施方案的采用燃料室的综合发电设备的流程示意图。
图3是一个采用燃料室的综合发电设备的流程示意图,它涉及在本发明的另一实施方案。
图4是一个采用燃料室的综合发电设备的流程示意图,它涉及本发明的又一实施方案。
图5是表示本发明效果的一个曲线图。
图2中示意地给出本发明的第一个实施方案。
发电系统为一个燃料室发电系统和一个燃气轮机联合发电系统形成的综合循环发电系统所构成。
燃料室发电系统的主要组件包括一个重整炉12,一个燃料室13和一个涡轮增压器20,燃料室13产生的直流电由变压器17变换成交流电输出。
图2中虚线所围部分为燃气轮机联合发电系统,其构造与图1中所示的系统的构造相同,主要包括燃气轮机29,蒸汽轮机34和余热回收锅炉36,其功率输出通过与燃气轮机29和蒸汽轮机34耦合的发电机33得到。
下面将描述燃料室发电系统的结构与功率。
气体燃料1,如甲烷(CH4)等,与蒸汽轮机34排出的蒸汽28混合后,或者分别地被通到重整炉21,进行蒸汽重整反应以形成主要由氢和一氧化碳构成的气体燃料2,反应方程如下
重整炉12中气体燃料的转变取决于重整反应温度。为了获得普通燃料室发电设备所要求的80%到90%转变率,重整反应温度通常高达800°-850℃。为此目的,常在重整炉中进行燃烧反应以提供蒸汽重整反应所必需的热量和温度。然而在本发明中,在燃料室13中所利用的气体燃料化学能量最多只相当于初始气体燃料,如甲烷等所具有热值的20%-30%,所以20-50%的转变率对重整反应来说就足够了。也就是说,这样低的转变率只在500-700℃的重整反应温度下就可得到。换言之,阴极废气9的例如在约100℃的显热就能用来加热重整炉12,所以反应炉12既不需要燃烧器,也不需要增加燃料。因此,燃料室系统可很经济地简化。
被送到燃料室阳极14的气体与被送到阴极15,经由电解质16来的空气和二氧化碳发生电化学反应,从而发生直流电。在电化学反应中,碳酸根离子(CO-23)经由电解质16从阴极15迁移到阳极14,蒸汽按下列反应式在阳极形成
阳极废气3仍具有足够热值,如2,500-3,000千卡/公斤用来于燃气轮机31所需的燃烧,它被作为气体燃料4通到燃气轮机燃烧器32。
作为通向燃料室阴极15的空气,至20克空气6被涡轮增压器20的压缩机21压缩,后在燃烧器19中与作为循环气体5的阳极废气3的一部分一起被燃烧,并被作为含二氧化碳的阴极进气8通到阴极。通到阴极15的部分二氧化碳以碳酸根离子(CO-23)形式迁移到阳极14。
电解质16是温度一般为650℃-700℃的熔融碳酸盐,阳极废气3和阴极废气9的温度都约为700℃。阴极废气9的显热通过热交换用来加热重整器12,以提供重整反应必需的热量并加热阳极气体燃料2,随后,阴极废气被作为进气10通到膨胀涡轮机22以驱动膨胀涡轮机22为空气压缩机21作功率回收,最后低温低压的阴极废气被作为排出气11放出。
燃气轮机联合发电系统的结构与图1的常规联合发电系统的结构相同。
重整蒸汽28以足够压强排出蒸汽轮机34。燃气轮机排出气24在余热回收锅炉36中被用来作余热回收,然后在非常低的温度作为排气放出大气。
在燃烧器32中,燃烧是在高温下进行的,在燃烧高热量或中热量的气体燃料时会产生NOX,从防止环境污染的角度来看,通常应装备降低NOX含量的装置。为此目的,常将水或蒸汽注入燃气轮机燃烧器中。这里的综合发电系统中,气体燃料4中包含大部分用于重整反应的蒸汽以及燃料室13中产生大部分蒸汽,所以,与常规燃气轮机联合发电系统相比,气体燃料4中含有更多的比降低NOX含量所需的更多的蒸汽量。
阳极废气3的温度与燃料室13的反应温度基本相同,大约为700℃,其高显热可用来减少对气体燃料的热量要求,尽管燃气轮机燃烧器32所用气体燃料的热值已经很低。也就是说,相当于现在实际中应用的燃气轮机联合发电设备的操作及环保的任务在本发明中可由中或低热量的阳极废气来完成。燃料室13中气体燃料的利用可用向变压器17输入一控制信号38,从而得到正比于气体燃料1流速37的燃料室功率输出18的方法来控制,因而可使作为燃气轮机燃烧气32的气体燃料4的阳极废气的剩余热值至少具有燃烧器32所必需的热值。按这种方式,燃气轮机燃烧器32可用阳极废气3实现稳定的燃烧。
阳极废气中的未反应燃料成分在燃气轮机燃烧器32中完全燃烧,所以它可被充分利用。维持通向阴极15的必要的二氧化碳循环可通过控制正比于燃料室功率18的,通向燃烧器19的阳极废气5的流速很简单地实现。
例2图3表示本发明的另一实施方案。它与图2的实施方案唯一的结构差异是重整炉12装在余热回收锅炉36内或其上游一侧,以回收燃气轮机排气24的显热。因为燃气轮机排气24的温度为500°-550℃,低于约700℃的阴极废气9的温度,重整炉12在较低转化率下工作。所以,燃料室13中气体燃料的利用率较低,因而涡轮增压器20的空气容量较低。
例3图4示出本发明另一实施方案。在前述两实施方案中,重整炉12都装在燃料室13的外面,在本实施方案中,燃料室39为重整炉配套型,所以燃料室外面没有装重整炉。气体燃料1与从蒸汽轮机34中放出的蒸汽28混合,然后作为气体燃料2通到燃料室阳极14。重整反应和电化学反应都在燃料室中进行。当阳极废气3和阴极废气9具有吸热反应和放热反应达到热平衡时的温度,约700℃时,同时用来冷却燃料室的阴极空气7的流速明显降低。当阴极废气9作为驱动气体10不足以驱动膨胀涡轮机22时,来自燃气轮机联合发电系统29中的压缩机30的空气流40被加到驱动气流10中,以补偿驱动空气压缩机21所必需的功率。从压缩机放出空气可在其出口处进行,或鉴于压强在压缩机的任何中间级进行。
根据本发明,采用燃料室的综合发电设备的热效率可根据燃料室输出功率加以提高,使之超过常规燃气轮机联合发电设备的热效率。
图5从原理上说明本发明对增加热效率的作用,这里将热净效率为40%的燃气轮机联合发电设备与熔融碳酸盐型燃料室合为一体。即使燃料室要分担综合发电设备输出功率的一半也可得到约2%(相对值)的热净效率增加。当燃料室分担综合发电设备输出功率的20%时,热净效率增加约1%(相对值)。在本发明中,燃气轮机联合发电设备承担综合发电设备输出功率的大部分,固燃料室的可靠性带来的操作风险可因此降低。
输出功率比为〔燃气轮机联合发电设备的输出功率+燃料室的输出功率(=综合发电设备的输出功率)〕/(燃气轮机联合发电设备的输出功率),它在点42和点43之间的曲线41上给出,点42相应于单有燃气轮机联合发电设备;点43相应于以气体燃料利用率80%的燃料室为基础的综合发电设备。另外,点44相应于功率输出比值1.5,即燃料室分担综合发电设备的输出功率的50%;点45相应于输出功率比值1.2,即燃料室分担综合发电设备输出功率的20%。


以熔融碳酸盐型燃料室和燃气轮机联合设备为基础的综合发电设备,包括燃气轮机,蒸汽轮机和由燃气轮机和蒸汽轮机共同驱动的发电机。处理通向燃料室阳极的气体燃料的重整炉通过与来自燃料室阴极的废气作热交换而被加热。部分来自阳极的废气在一分立燃烧炉中燃烧,以形成通向阴极的CO2循环,同时大部分剩余阳极废气被通到燃气轮机燃烧器。现有燃气轮机联合设备不作大的改动可在此使用,而现有燃料室发电设备可作为辅助设备方便地加到其上。



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