专利名称：用于减少涡轮机燃料流内的硫化合物的系统及方法
技术领域：
本发明主要涉及用于减少涡轮机燃料流内化合物的系统及方法。更具体而言，本 发明涉及一种用于减少进入涡轮机的燃料流内的有害化合物如含硫化合物的系统及方法。
背景技术：
对于二氧化碳(CO2)和硫氧化物(SOx)排放物对环境的长期影响已引起关注，且尤 其是关注来自涡轮机的排放物。
发明内容
本公开内容的第一方面提供了一种系统，该系统包括涡轮机；用于焚烧包括硫 化合物的燃料的燃烧系统，焚烧的燃料输送给涡轮机；以及定位在燃烧系统的上游用以降 低燃料中的硫化合物水平的硫化合物减少(S 系统。本公开内容的第二方面提供了一种方法，该方法包括在焚烧进入燃烧系统的燃 料之前，利用硫化合物减少(S 系统减少该燃料中的硫化合物；以及焚烧燃料，且容许具 有处于降低水平的硫化合物的焚烧燃料离开燃烧系统以便输送至涡轮机。
根据本发明各方面的以下详细描述并结合绘出本发明各种实施例的附图，将更容 易理解本发明的这些及其它特征，在附图中图1示出了根据本发明的用于减少涡轮机燃料内的硫化合物的系统的实施例的 简图；图2示出了根据本发明的用于减少涡轮机排气的化合物的系统的实施例的简图；图3示出了根据本发明的用于减少涡轮机排气的化合物的系统的另一实施例的 简图；图4示出了根据本发明的用于减少涡轮机排气的化合物的系统的另一实施例的 简图；图5示出了根据本发明的用于减少涡轮机排气的化合物的系统的另一实施例的 简图；以及图6示出了根据本发明的用于减少涡轮机排气的化合物的系统的另一实施例的简图。零件清单
50硫化合物减少系统100 涡轮145涡轮机110压缩机120 轴125 空气130燃烧系统135，136 燃料140高能燃烧气体150排出气体再循环(EGR)系统155EGR流动调节装置160非再循环排气165排气流170洗涤器172，174 冷却流体176洗涤器吹扫管线178可冷凝管线180洗涤器再循环管线200热回收蒸汽发生器210洗涤器补充管线220下游热交换器222，224下游冷却流体230除雾器240混合站250 入 口流体300上游热交换器
302，304上游冷却流体500喷射器510湿式静电沉淀器
具体实施例方式二氧化碳(CO2)气体可存在对环境的潜在有害影响。结果，可由诸如燃气轮机的涡 轮机排放的排放物就受到管制。此外，由于通向涡轮机的再循环排气中的硫氧化物(SOx)排 放物的潜在有害性质，故可在诸如燃气轮机的涡轮机中再循环的排放物便受到密切监测。排出气体再循环(EGR)通常涉及一部分所排放的排气经由涡轮机的入口部分再 循环，在此情况下，该部分排气在燃烧之前与进入的空气流相混合。此过程可有助于除去和 隔离富集的CO2,以及除去SOx，从而降低净排放水平。当前公知的EGR系统可能不是完全有效。排出气体内的杂质和水分会妨碍使用单 个的再循环回路来减少CO2气体和SOx排放物。涡轮结垢、腐蚀以及涡轮机内部构件的加速
4磨损都可因直接引入排出气体至涡轮机入口部分而引起。结果，所转移的排出气体应在与 入口空气混合之前进行处理。大量的时间、能量和费用已经用来研发EGR系统以防止涡轮 结垢、腐蚀以及涡轮机内部构件的加速磨损。已发现，在实施本文所述的硫化合物减少(SR)系统的一些实施例中可实现的优 点在于，SR系统可减少和/或可消除涡轮机燃料内的硫化合物，且因此，导致减少和/或消 除存在于因燃烧燃料引起的排出气流中的硫化合物。还发现的是，在实施本文所述的SR系统的一些实施例中可实现的优点在于，燃料 内的硫化合物的减少和/或消除，以及排出气流中的硫化合物随后的减少和/或消除可导 致再循环排出气流内的硫化合物的减少和/或消除，且可最大限度地减小涡轮机内部构件 的腐蚀和结垢，以及容许更为简单且更为高效的EGR系统设计。文中某些措辞仅是为了方便读者而使用的，且不应看作是对本发明范围的限制。 例如，用词如"上"、‘‘下"、‘‘左"、‘‘右"、‘‘前"、‘‘后"、‘‘顶部"、‘‘底部"、‘‘ 水平〃、“垂直〃、“上游〃、“下游〃、“前方〃、“后方〃等，仅是用来描述图中所 示的构造。实际上，本发明实施例的一个或多个元件可采用任何方向定向，且因此除非另外 指出，否则措该辞应当理解为包含这些变型。本发明实施例的SR系统可包括多个构件。构件的构造和顺序可由涡轮机燃料的 成分决定。在实施例中，包括SR过程的步骤为在焚烧燃料之前使用SR系统来减少燃料的 硫化合物；以及容许具有处于降低水平的硫化合物的燃料离开SR系统通向涡轮机的燃烧 系统。在实施例中，本发明可具有在燃料燃烧之前降低和/或消除涡轮机燃料内的硫化 合物水平的技术效果。在另一实施例中，本发明可具有降低和/或消除可存在于涡轮机排出气流中的硫 化合物水平的技术效果。在另一实施例中，本发明可具有降低和/或消除可存在于由排出气体再循环系统 进行再循环的排出气流中的硫化合物水平的技术效果。SR系统可应用于产生气态流体的多种涡轮机，包括但不限于大功率燃气轮机；航 改燃气轮机等(下文称为"燃气轮机")。本发明的实施例可应用于或单个燃气轮机或多 个燃气轮机。本发明的另一实施例可应用于以单循环或联合循环构造进行操作的燃气轮 机。参看图1，示出了用于减少涡轮机燃料内的硫化合物的系统的实施例的简图。图1 示出了燃气轮机100和硫化合物减少(SR)系统50。在实施例中，燃气轮机100可包括具有轴120的压缩机110。空气125可进入压缩 机110的入口，可由压缩机110压缩，且然后可排放到燃烧系统130，在该处，包括但不限于 天然气的燃料136可焚烧用以提供驱动涡轮145的高能燃烧气体140。在涡轮145中，热气 体140的能量可转换成功，其中的一些功可用于通过轴120来驱动压缩机110，而其余的功 可用作驱动负载(未示出)的有用功。在实施例中，SR系统50可包括选自由变压吸附单元、海绵铁、碳吸收床、低温甲醇 洗涤单元和三嗪基硫化合物清除单元所构成的组中的至少一个构件。上述构件是本领域中 所公知的，因此为了清楚起见，未提供进一步的描述。此外，上述构件减少硫化合物的过程和操作是本领域中公知的，且本领域的普通技术人员将会认识到，且因此为了清楚起见，未 提供进一步的描述。在另一实施例中，当前存在但本文并未描述的用于减少燃料内的硫化 合物的任何装置或工艺，或用于减少将来开发出的燃料内的硫化合物的任何装置或工艺， 其可由本领域普通技术人员使其与涡轮机且具体而言是与涡轮机燃烧系统可操作地结合， 均由本发明的系统所涵盖。在实施例中，SR系统50还可包括燃料管线(未示出)，该燃料管线将SR系统50 与燃料系统130相结合，以容许燃烧系统130接收离开SR系统50的燃料136。本领域的普 通技术人员将认识到SR系统50可如何通过燃料管线或任何其它机构而与燃烧系统130可 操作地结合，但为了清楚起见，未提供进一步论述。SR系统50可接收具有硫化合物的燃料135。本文所述的SR系统50的构件可降 低存在于燃料135中的硫化合物水平。随后，具有降低水平的硫化合物的燃料136然后可 离开SR系统50而通向燃料系统130以便燃烧。在实施例中，SR系统50可定位在燃烧系 统130上游。在实施例中，硫化合物的减少可包括将处于大约百万分之10重量至大约十亿 分之(PPb) 100重量的范围和其间所有子范围的水平降低至处于大约0. Oppb重量至大约 20ppb重量的范围和其间所有子范围的水平。在实施例中，燃料135可包括选自由硫化物、硫醇、硫羟以及它们的组合所构成的 组中的至少一种硫化合物。在另一实施例中，燃料135可包括选自由硫化氢、甲基乙基硫 醚、叔丁硫醇、乙硫醇、甲硫醇和它们的组合所构成的组中的至少一种硫化合物。在实施例 中，SR系统50可具有一定尺寸，且由能够经受一定物理性能的材料制成，该物理性能包括 但不限于大约20，000磅H小时(lb/hr)至大约60，0001b/hr的燃料135和燃料136流速。在本发明的另一实施例中，用于减少本文所述的涡轮机燃料内的硫化合物的系统 可用于多个SR系统、多种燃料和多种涡轮机。在本发明的实施例中，用于减少本文所述的 涡轮机燃料内的硫化合物的系统可包括至少一个涡轮机；用于焚烧包括硫化合物的至少 一种燃料的至少一个燃烧系统，该至少一种焚烧的燃料输送给该至少一个涡轮机；以及定 位在该至少一个燃烧系统的上游用以降低该至少一种燃料中的硫化合物水平的至少一个 硫化合物减少(SR)系统。在本发明的实施例中，提供了 一种减少涡轮机燃料内的硫化合物的方法。该方法 包括在焚烧进入燃烧系统的燃料之前，利用硫化合物减少(SR)系统减少该燃料的硫化合 物；以及焚烧燃料并容许具有处于降低水平的硫化合物的焚烧燃料离开燃烧系统而输送至 涡轮机。参看图1的方面，本文描述了减少涡轮机燃料内的硫化合物的方法的实施例。SR 系统50可被提供且可与燃烧系统130可操作地结合。SR系统50的各种特征和实施例已 在文中进行了描述，且因此为了清楚起见，未提供进一步的阐述。具有硫化合物的燃料135 与SR系统50—起安置。SR系统50然后可在燃料流135焚烧之前减少其硫化合物。SR系 统50可如何减少燃料135硫化合物的各种实施例已在文中进行了描述，且因此为了清楚起 见，未提供进一步描述。具有处于降低水平的硫化合物的燃料136然后离开SR系统50通 向燃烧系统130以便燃烧。燃料136然后可焚烧，且焚烧的燃料输送给燃气轮机100。在本发明的另一实施例中，本文所述的减少涡轮机燃料内的硫化合物的方法可用 于多个SR系统、多种燃料和多种涡轮机。在本发明的实施例中，本文所述的减少涡轮机燃料内的硫化合物的方法可包括在焚烧进入至少一个燃烧系统中的至少一种燃料之前，利 用至少一种硫化合物减少(SR)系统来减少该至少一种燃料的硫化合物；以及焚烧该至少 一种燃料，且容许具有处于降低水平的硫化合物的焚烧燃料离开该至少一个燃烧系统而输 送至该至少一个涡轮机。在本发明的实施例中，提供了一种系统，其可减少涡轮机燃料内的硫化合物，可减 少涡轮机排气流中的化合物，以及可使涡轮机的一部分排气流再循环，在此情况，排气流可 与入口空气相混合，且再进入涡轮机而不会影响单元的可靠性和可用性。该系统可包括硫 化合物减少(SR)系统和排出气体再循环(EGR)系统。本文描述了 SR系统的特征、各种实 施例和使用方法，且因此为了清楚起见，未提供进一步的阐述。通常，EGR系统从涡轮机接收一部分排气(下文称为排气流)，降低排气流内的化 合物水平，且然后使排气流再循环至涡轮机的入口区段。该过程有助于降低排气流内的排 放物水平，且容许除去和/或隔离化合物。本发明实施例的EGR系统可包括多个元件。这些元件的构造和顺序可由排出气体 的成分确定。一般而言，包括排出气体再循环过程的步骤可为冷却、洗涤、除雾、高效颗粒 和微滴去除，以及混合。当使用本发明时，与入口空气混合的转移气体可无危害地引入涡轮 入口中。如本文所述，存在多种布置可用于实现排出气体的处理。在EGR系统的实施例中，本发明具有下述技术效果降低富集的CO2和有害化合物 如SOx的水平，所有这些都可处于部分的排气(下文称为"排气流"等)内。该水平可从 第一水平降低至第二水平，该第二水平可由涡轮机操作人员确定。本发明的实施例还可容 许除去和隔离富集的(X)2排放物。EGR系统可应用于产生气态流体的多种涡轮机，包括但不限于大功率燃气轮机; 航改燃气轮机等(下文称为"燃气轮机")。本发明的实施例可应用于或单个燃气轮机或 多个燃气轮机。本发明的实施例可应用于以单循环或联合循环构造操作的燃气轮机。如本文所述，EGR系统的实施例可利用至少一个洗涤器；或至少一个洗涤器和至 少一个下游热交换器；或至少一个洗涤器和至少一个上游热交换器；或至少一个洗涤器、 至少一个下游热交换器和至少一个上游热交换器；或它们的各种组合。此外，上述实施例中 的各个和任一个都可包括可引入用于降低排气流内的有害组分水平的试剂的喷射器，以及 用于除去这些组分的湿式静电沉淀器。在本发明的实施例中，包括但不限于洗涤器和热交换器的元件可由能经受一定操 作环境的任何材料制成，在该操作环境下，EGR系统可起作用和操作。参看图2，示出了用于减少涡轮机排气中的化合物的系统的实施例的简图。该系统 包括燃气轮机100、燃烧系统130和硫化合物减少(SR)系统50。在实施例中，该系统还可 包括排出气体再循环(EGR)系统150。在实施例中，SCR系统50可减少燃料流135内的硫化合物。具有处于降低水平的 硫化合物的燃料流136然后可离开SR系统50而通向燃气轮机100的燃烧系统130以便燃 烧。本文描述了 SR系统50的特征、各种实施例和使用方法，且因此为了清楚起见，未提供 进一步的阐述。本文描述了燃气轮机100的特征和各种使用实施例，且因此为了清楚起见， 未提供进一步的阐述。在实施例中，EGR系统150可包括至少一个EGR流动调节装置155和至少一个洗涤器170。至少一个EGR流动调节装置155可在非再循环排气160与至少一股排气流165 之间分配总的排气流动(图2中未示出)。至少一个EGR流动调节装置155可具有一定尺 寸，且由能够经受一定物理性能的材料制成，该物理性能包括但不限于大约10，000磅/小 时(lb/hr)至大约50，000, 0001b/hr的流速，以及大约38°C至大约816°C的温度。燃气轮机100的操作人员可基于至少一股排气流165的期望流速来确定至少一个 EGR流动调节装置155的位置。至少一股排气流165可在至少一个EGR流动调节装置155 向下游流动至至少一个洗涤器170的入口部分。在实施例中，洗涤器系统(下文称为"洗涤器")通常认作是空气污染控制装置， 该控制装置可从工业排气流中除去颗粒和/或其它排放物。洗涤器可使用"洗涤过程"或 类似过程，涉及液体用以"洗涤"来自于气流的不需要的污染物。在实施例中，至少一个洗涤器170可在接收至少一股排气流165之后执行多种功 能。至少一个洗涤器170可将至少一股排气流165的温度降低至大约16°C至大约38°C的 范围。至少一个洗涤器170还可将至少一股排气流165内的多种组分(未示出)的一部分 从第一水平除去至第二水平。在实施例中，至少一个涡轮机的操作人员可确定第二水平的 要求。化合物例如可包括以下至少一种水蒸汽、酸、乙醛、碳氢化合物以及它们的组合。至少一个洗涤器170可接收且然后接下来排放洗涤器冷却流体172，174，该冷却 流体172，174可为容许降低如本文所述的至少一股排气流165的温度所需的热传递的类 型。至少一个洗涤器170还可包括至少一条洗涤器吹扫管线176，该管线176可除去上述化 合物和富集的(X)2的部分。可冷凝管线178可除去在洗涤过程期间可冷凝的至少一股排气 流165的部分。洗涤器再循环管线180可再循环至少一股排气流165的一部分以提高洗涤 过程的有效性。在洗涤过程之后，至少一股排气流165可向下游流动至压缩机110。EGR系 统150然后可在由压缩机110执行压缩之前将入口空气125与至少一股排气流165混合。在使用中，本发明实施例的SCR系统50和EGR系统150可在燃气轮机100操作的 同时起作用。EGR流动调节装置155可定位成用以实现至少一股排气流165的期望流速，以 及非再循环排气160可流动经过排气器(未示出)等或其它位置，包括但不限于热回收蒸 汽发生器(未示出)。如本文所述，至少一股排气流165然后可向下游流动经过至少一个洗 涤器170。在至少一个洗涤器170中，至少一股排气流165的温度可降低至饱和温度以下。洗 涤器冷却流体172，174的使用和至少一股排气流165的降温可导致至少一股排气流165的 一部分流过洗涤器再循环管线180。在实施例中，至少一股排气流165的可冷凝蒸汽的一部 分可通过可冷凝管线178除去。然后，至少一股排气流165可在至少一个洗涤器170向下 游流动，且进入压缩机110中。本文所述且在图3至图6中所示的本发明备选实施例可改变至少一股排气流165 的流动通路和EGR系统150的构造。此外，图3至图6示出了一个实施例，在其中至少一个 燃气轮机100可构造成用于联合循环操作。在实施例中，热回收蒸汽发生器(HRSG) 200可接 收燃气轮机100的所有排气。如图3至图6中所示，EGR流动调节装置155可连接在HRSG 200的下游，且起到如本文所述的作用。参看图3，示出了用于减少涡轮机排气中的化合物的系统的实施例的简图。该系统 包括燃气轮机100、燃烧系统130以及硫化合物减少(SR)系统50。在实施例中，该系统还可包括排出气体再循环(EGR)系统150。在实施例中，SCR系统50可减少燃料135内的硫化合物。具有处于降低水平的硫 化合物的燃料136然后可离开SR系统50通向燃气轮机100的燃烧系统130以便燃烧。本 文描述了 SR系统50的特征、各种实施例以及使用方法，且因此为了清楚起见，未提供进一 步的阐述。本文描述了燃气轮机100的特征和各种使用实施例，且因此为了清楚起见，未提 供进一步的阐述。在本发明的实施例中，EGR系统150可包括至少一个洗涤器170 ；至少 一个下游热交换器220 ；至少一个除雾器230 ；以及至少一个混合站M0。在实施例中，如本文所述，至少一个洗涤器170可降低至少一股排气流165的温 度，且还可除去至少一股排气流165内的多种组分(未示出)的一部分。如本文所述，至少 一个洗涤器170可包括至少一条洗涤器吹扫管线176和至少一条洗涤器再循环管线180。 至少一个洗涤器170还可包括至少一条洗涤器补充管线210，该补充管线210供送洗涤过程 中所使用的流体。至少一个下游热交换器220可定位在至少一个洗涤器170的下游，且可将至少一 股排气流165冷却至合理的温度，使得燃气轮机100的性能不会受到因热的入口空气130 温度所造成的影响。在实施例中，至少一个下游热交换器220可将至少一股排气流165的 温度降低至大约2°C (约略高于冻结温度)至大约38°C的范围。至少一个下游热交换器220可接收下游冷却流体222，224且然后接下来将其排 放，该冷却流体222，224可为容许降低如本文所述的至少一股排气流165的温度所需的热 传递量的类型。至少一个下游热交换器220还可包括至少一条可冷凝管线178，该管线178 可除去在热交换过程期间可冷凝的至少一股排气流165的部分。在本发明的实施例中，至少一个除雾器230可定位在至少一个下游热交换器220 的下游。至少一个除雾器230可从至少一股排气流165中除去水滴，该水滴可传送自洗涤 和热交换过程。如本文所述，本发明的实施例可包括至少一个混合站M0，该混合站240可定位在 至少一个下游热交换器220的下游。至少一个混合站240可认作是使入口空气125和至少 一股排气流165混合且形成进入压缩机MO的入口流体250的装置。至少一个混合站240 例如可利用挡板、流动旋转器等以使入口空气125与至少一股排气流165相混合。在另一实 施例中，至少一个混合站240可能并不需要。例如，入口空气125和至少一个排气流165可 在邻近压缩机110的区域内混合，包括但不限于入口管路、仓室中、入口过滤器壳体附近，寸寸。在使用中，本发明实施例的SR系统50和EGR系统150可在燃气轮机100操作的 同时起作用。如本文所述，EGR流动调节装置155可定位成用以实现至少一股排气流165的 期望流速。至少一股排气流165然后可向下游流动经过至少一个洗涤器170，如本文所述。 在至少一个洗涤器170中，至少一股排气流165的温度可降低至饱和温度以下。洗涤器冷 却流体172，174的使用和至少一股排气流165的降温可导致流165的一部分流过洗涤器再 循环管线180。洗涤器170内所用流体的一部分可通过洗涤器补充管线210由新鲜流体替 换。在实施例中，至少一股排气流165可在至少一个洗涤器170向下游流动通向至少 一个下游热交换器220，在此，至少一股排气流165的一部分可冷凝蒸汽可通过可冷凝管线
9178除去。然后，至少一股排气流165可流动经过至少一个除雾器230，且然后进入至少一个 混合站对0，所有这些都在文中进行了描述。在至少一个混合站240的下游，入口流体250 可流入压缩机110中。在实施例中，至少一个除雾器230和至少一个混合站240可具有备 选构造。例如，EGR系统150可构造成使得至少一个混合站240直接定位在至少一个下游 热交换器220的下游；且因此，至少一个除雾器230可定位在至少一个混合站240的下游。参看图4，示出了用于减少涡轮机排气中的化合物的系统的实施例的简图。该系统 包括燃气轮机100、燃烧系统130和硫化合物减少(SR)系统50。在实施例中，该系统还可 包括排出气体再循环(EGR)系统150。在实施例中，SR系统50可减少燃料流135内的硫化合物。具有处于降低水平的 硫化合物的燃料流136然后可离开SR系统50通向燃气轮机100的燃烧系统130以便燃 烧。本文描述了 SR系统的特征、各种实施例和使用方法，且因此为了清楚起见，未提供进一 步的阐述。本文描述了燃气轮机100的特征和各种使用实施例，且因此为了清楚起见，未提 供进一步的阐述。在本发明的实施例中，EGR系统150可包括至少一个洗涤器170 ；至少 一个下游热交换器220 ；至少一个除雾器230 ；以及至少一个混合站M0。在本发明的实施例中，至少一个上游热交换器300可定位在至少一个洗涤器170 的上游。在实施例中，EGR系统150可包括至少一个洗涤器170，至少一个上游热交换器 300 ；至少一个除雾器230 ；以及至少一个混合站M0。至少一个上游热交换器300可定位在 至少一个洗涤器170的上游，且可接收离开EGR流动调节装置155的至少一股排气流165。 至少一个上游热交换器300可将至少一股排气流165冷却至大约16°C至大约38°C的范围。至少一个上游热交换器300可接收上游冷却流体302，304且然后接下来将其排 放，该冷却流体302，304可为容许降低如本文所述的至少一股排气流165的温度所需的热 传递量的类型。至少一个上游热交换器300还可包括至少一条可冷凝管线178，该管线178 可除去在热交换过程期间可冷凝的至少一股排气流165的部分。在使用中，本发明实施例的EGR系统150可在燃气轮机100操作的同时起作用。如 本文所述，EGR流动调节装置155可定位成用以实现至少一股排气流165的期望流速。至 少一股排气流165然后可向下游流动经过至少一个上游热交换器300，在该处，至少一股排 气流165的一部分可冷凝蒸汽可通过可冷凝管线178除去。在实施例中，如本文所述，至少一股排气流165可向下游流动经过至少一个洗涤 器170。然后，至少一股排气流165可在至少一个洗涤器170向下游流动至至少一个除雾 器230，且然后进入至少一个混合站M0，所有这些都在本文进行了描述。在至少一个混合 站MO的下游，入口流体250可流入压缩机110中。在实施例中，EGR系统150可构造成使 得至少一个混合站240直接定位在至少一个下游热交换器220的下游；且因此，至少一个除 雾器230可定位在至少一个混合站240的下游。参看图5，示出了用于减少涡轮机排气中的化合物的系统的实施例的简图。该系统 包括燃气轮机100、燃烧系统130和硫化合物减少(SCR)系统50。在实施例中，该系统还可 包括排出气体再循环(EGR)系统150。在实施例中，SR系统50可减少燃料流135内的硫化合物。具有处于降低水平的硫 化合物的燃料流136然后可离开SR系统50通向燃气轮机100的燃烧系统130以便燃烧。 本文描述了 SR系统50的特征、各种实施例和使用方法，且因此为了清楚起见，未提供进一步的阐述。本文描述了燃气轮机100的特征和各种使用实施例，且因此为了清楚起见，未提 供进一步的阐述。在本发明的实施例中，EGR系统150可包括至少一个洗涤器170;至少 一个下游热交换器220 ；至少一个除雾器230 ；以及至少一个混合站M0。在本发明的实施例中，可从至少一股排气流165除热，这可通过定位在至少一个 洗涤器170上游和下游的多个热交换器来实现。在实施例中，该构造可容许比本文所述的 那些相对更小的热交换器。在实施例中，至少一个下游热交换器220和至少一个上游热交 换器300两者都可包括在EGR系统150内。在实施例中，EGR系统150可包括至少一个洗 涤器170 ；至少一个上游热交换器300 ；至少一个下游热交换器220 ；至少一个除雾器230 ； 以及至少一个混合站对0。在实施例中，如本文所述，至少一个上游热交换器300、至少一个下游热交换器 220和至少一个洗涤器170的操作可以结合以从至少一股排气流165中分级地除热，且因此 降低其温度。在使用中，本发明实施例的SR系统50和EGR系统150可在燃气轮机100操作的 同时起作用。如本文所述，EGR流动调节装置155可定位成用以实现至少一股排气流165的 期望流速。至少一股排气流165然后可向下游流动经过至少一个上游热交换器300，该热交 换器300可将至少一股排气流165的温度降低至大约49°C至大约65°C的范围。在实施例中，如本文所述，至少一股排气流165然后可向下游流动至至少一个洗 涤器170。然后，至少一股排气流165可在至少一个洗涤器170向下游流动经过至少一个下 游热交换器220，该下游热交换器220可将至少一股排气流165的温度降低至大约16°C至 大约38°C的范围。然后，至少一股排气流165可流过至少一个除雾器230，且然后进入至少 一个混合站对0，所有这些都在文中进行了描述。在至少一个混合站240的下游，入口流体 250可流入压缩机110中。本发明的实施例还可容许一种备选的从至少一股排气流165中分级除热。例如， 至少一个上游热交换器300可将至少一股排气流165的温度降低至大约66°C至大约177°C 的范围；然后，至少一个洗涤器170可将温度降低至大约49°C至大约66°C的范围；且然后， 至少一个下游热交换器220可将温度降低至大约16°C至大约38°C的范围。参看图6，示出了用于减少涡轮机排气中的化合物的系统的实施例的简图。该系统 包括燃气轮机100、燃烧系统130和硫化合物减少(SR)系统50。在实施例中，该系统还可 包括排出气体再循环(EGR)系统150。在实施例中，SR系统50可减少燃料流135内的硫化合物。具有处于降低水平的硫 化合物的燃料流136然后可离开SR系统50通向燃气轮机100的燃烧系统130以便燃烧。 本文描述了 SR系统50的特征、各种实施例和使用方法，且因此为了清楚起见，未提供进一 步的阐述。本文描述了燃气轮机100的特征和各种使用实施例，且因此为了清楚起见，未提 供进一步的阐述。在本发明的实施例中，EGR系统150可包括至少一个洗涤器170 ；至少 一个下游热交换器220 ；至少一个除雾器230 ；以及至少一个混合站M0。在本发明的实施例中，至少一个喷射器500和至少一个湿式静电沉淀器510包括 在EGR系统150中。如本文所述，至少一个洗涤器170可使用洗涤过程中的流体以除去至 少一股排气流165内的一部分组分。在实施例中，可能需要试剂，由于补充该试剂而造成协 助除去该组分。试剂可执行吸收过程以除去组分。试剂例如可包括氨、基于石灰石的液体试剂、水或类似物，以及它们的组合。至少一个喷射器500可将试剂喷射到EGR系统150的 至少一个洗涤器170中。由试剂所用的吸收过程可产生颗粒物质，该颗粒物质可从至少一个洗涤器170中 除去。至少一个湿式静电沉淀器510可除去颗粒物质。通常，湿式静电沉淀器510可引起 静电电荷，且利用流体来执行在从至少一个洗涤器170中除去颗粒物质方面类似于洗涤的 动作。至少一个喷射器500和至少一个湿式静电沉淀器510可添加到本文所述的任何前 述实施例中。如本文所述，当本文所述的冷凝和洗涤过程并未将至少一股排气流165内的 组分降低至第二水平时，则可使用至少一个喷射器500和至少一个湿式静电沉淀器510。在本发明的实施例中，EGR系统150可包括至少一个洗涤器170 ；至少一个喷射 器500 ；至少一个上游热交换器300 ；至少一个下游热交换器220 ；至少一个湿式静电沉淀 器510 ；至少一个除雾器230 ；以及至少一个混合站对0。在使用中，本发明实施例的SR系统50和EGR系统150可在燃气轮机100操作的 同时起作用。如本文所述，EGR流动调节装置155可定位成用以实现至少一股排气流165的 期望流速。至少一股排气流165可向下游流动经过至少一个上游热交换器300，该上游热交 换器300可将至少一股排气流165的温度降低至大约49°C至大约66°C的范围。然后，如本 文所述，至少一股排气流165然后可向下游流动至至少一个洗涤器170，在该处，至少一个 喷射器500可喷射至少一种试剂。然后，至少一股排气流165可在至少一个洗涤器170向下游流动经过至少一个下 游热交换器220，该下游热交换器220可将至少一股排气流165的温度降低至大约16°C至 大约38°C的范围。然后，至少一股排气流165可流动经过至少一个湿式静电沉淀器510，然 后进入至少一个除雾器230中，且然后进入至少一个混合站240中，所有这些都在文中进行 了描述。在至少一个混合站MO的下游，入口流体250可流入压缩机110中。用语"第一"、“第二"等在此并不表示任何顺序、数量或重要程度，而是用于将 一个元件与另一个区分开，而用语"一"和"一个"在此并不表示对数量的限制，而是表 示存在至少一个所提及的对象。结合数量使用的修饰语"大约"表示声称值，且具有上下 文所规定的含义，(例如，包括与具体数量的测定结果相关的误差程度)。如本文所使用的 后缀"(多个)"旨在包括用语所修饰的单数和复数，从而包括一个或多个该用语(例如， 金属(多个)包括一种或多种金属)。本文所公开的范围是包含性的，且可独立地结合(例 如，"高达大约25wt%或更具体而言，大约5wt%至大约20wt%〃的范围包括〃大约5wt% 至大约25wt% “的范围内的端点和所有中间值等)。尽管本文描述了多种实施例，但根据说明书将认识到，这里的元件、变型或改进方 案的各种组合可由本领域的技术人员作出，且处在本发明的范围内。此外，在不脱离本发明 基本范围的情况下，可做出许多修改以使特定的情势或材料适应本发明所教导的内容。因 此，期望的是，本发明并不限于作为为执行本发明而构思的最佳方式所公开的具体实施例， 而是本发明将包括属于所附权利要求范围内的所有实施例。
权利要求
1.一种系统，包括涡轮机(100)；用于焚烧包括硫化合物的燃料(135)的燃烧系统(130)，焚烧的所述燃料输送给所述 涡轮机(130)；以及定位在所述燃烧系统的上游用以降低所述燃料(135)中的所述硫化合物的水平的硫 化合物减少(SR)系统(50)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述SR系统(50)包括选自由变压吸附单 元、海绵铁、碳吸收床和三嗪基硫化合物清除单元所构成的组中的至少一个构件。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述硫化合物包括选自由硫化物、硫醇、 硫羟以及它们的组合所构成的组中的至少一种化合物。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述硫化合物包括选自由硫化氢、甲基乙 基硫醚、叔丁硫醇、乙硫醇、甲硫醇以及它们的组合所构成的组中的至少一种化合物。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述SR系统(50)还包括燃料管线，其中， 所述燃料管线将所述SR系统(50)与所述燃烧系统相结合，容许所述燃烧系统(130)接收 离开所述SR系统(50)的燃料。
6.一种方法，包括在焚烧进入燃烧系统(130)的燃料(135)之前，使用硫化合物减少(SR)系统(50)来 减少所述燃料中的硫化合物；以及焚烧所述燃料(136)，且容许具有处于降低水平的所述硫化合物的焚烧燃料离开所述 燃烧系统(130)而输送至所述涡轮机(100)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述SR系统(50)包括选自由变压吸附单 元、海绵铁、碳吸收床和三嗪基硫化合物清除单元所构成的组中的至少一个构件。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述硫化合物包括选自由硫化物、硫醇、 硫羟和它们的组合所构成的组中的至少一种化合物。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述硫化合物包括选自由硫化氢、甲基乙 基硫醚、叔丁硫醇、乙硫醇、甲硫醇以及它们的组合所构成的组中的至少一种化合物。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述SR系统(50)还包括燃料管线，其 中，所述燃料管线将所述SR系统(50)与所述燃烧系统(130)相结合，容许所述燃烧系统 (130)接收离开所述SR系统(50)的燃料(136)。
全文摘要
提供了一种用于减少涡轮机燃料流内的硫化合物的系统及方法。该系统包括涡轮机；用于焚烧包括硫化合物的燃料的燃烧系统，该焚烧的燃料输送给涡轮机；以及定位在燃烧系统上游用以降低燃料中的硫化合物水平的硫化合物减少(SR)系统。
文档编号F02C7/22GK102102585SQ20101061512
公开日2011年6月22日 申请日期2010年12月17日 优先权日2009年12月18日
发明者J·E·罗伯特斯 申请人:通用电气公司