CN102161476A - 用于为硫回收单元提供空气流的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于为硫回收单元提供空气流的系统，具体而言，系统包括硫回收单元(26)，其包括具有酸性气体入口和空气入口的热反应器(66)。酸性气体入口配置成接收酸性气体流，并且空气入口配置成接收从燃气涡轮发动机(40)的燃气涡轮压缩机(50)中抽取的加压空气的空气流。
Description
技术领域
本文公开的主题涉及一种用于为硫回收单元提供空气流的系统。
背景技术
化石燃料(例如煤或石油)可被气化以用于电力、化学物品、合成燃料的生产或用于各种其它应用。气化涉及碳质燃料在非常高的温度下与有限的氧气进行不完全燃烧，从而生产合成气体，其是包含一氧化碳和氢气的燃料，其比燃料在其初始状态下实现更高的效率和更清洁的排放。
气化过程可能导致合成气体包含不期望的硫或其它污染物的水平。气体净化单元可用于在燃烧合成气体之前除去一部分这种污染物。例如，气体净化单元可从合成气体中以包含硫化氢(H2S)的酸性气体形式除去硫。酸性气体可运送到硫回收单元(SRU)中，该硫回收单元配置成将H2S转化成元素硫。转化过程可涉及在热反应器内使H2S与大量被加热且被加压的空气发生反应。不幸的是，产生被加热且被加压的空气流可能利用大量的能量，从而降低了气化过程的效率。
发明内容
以下概括了在范围方面与最初要求保护的本发明相称的某些实施例。这些实施例并不意图限制要求保护的本发明的范围，相反这些实施例仅仅意图提供本发明的可能形式的简要总结。实际上，本发明可包含各种可与下述实施例相似或不同的形式。
在第一实施例中，系统包括燃气涡轮压缩机，该燃气涡轮压缩机配置成为燃烧器提供加压空气流。该系统还包括硫回收单元(其包括热反应器)以及在燃气涡轮压缩机和硫回收单元之间延伸的抽气管线。抽气管线将一部分加压空气从燃气涡轮压缩机运送给热反应器。
在第二实施例中，硫回收单元包括热反应器，该热反应器具有酸性气体入口和空气入口。酸性气体入口配置成接收酸性气体流，并且空气入口配置成接收从燃气涡轮发动机的燃气涡轮压缩机中抽取的加压空气的空气流。
在第三实施例中，系统包括燃气涡轮发动机，该燃气涡轮发动机包括燃气涡轮压缩机。该系统还包括空气分离单元，该空气分离单元配置成通过在燃气涡轮压缩机和空气分离单元之间延伸的导管而接收从燃气涡轮压缩机中抽取的加压空气。该系统还包括硫回收单元，该硫回收单元配置成从导管中抽取一部分加压空气。
附图说明
当参照附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本发明的这些以及其它特征、方面及优势，其中在所有附图中相似的标号表示相似的部件，其中：
图1是根据本技术的某些实施例的整体气化联合循环(IGCC)动力装置(power plant)的方框图，其中从燃气涡轮压缩机中抽取的空气被运送给硫回收单元(SRU)；
图2是如图1中所示的SRU的第一实施例的方框图，其中根据本技术的某些实施例，从燃气涡轮压缩机中抽取的空气在注入到热反应器中之前与来自鼓风机的空气相混合；以及
图3是如图1中所示的SRU的备选实施例的方框图，其中根据本技术的某些实施例，从燃气涡轮压缩机中抽取的空气在注入到热反应器中之前用于加热来自鼓风机的空气。
部件列表
10 整体气化联合循环系统
12 燃料源
14 原料制备单元(feedstock preparation unit)
16 气化器
18 炉渣
20 水煤气变换反应器(water-gas shift reactor)
22 气体净化单元
24 元素硫
26 硫回收单元
28 空气分离单元
30 盐
32 水处理单元
34 气体处理器
36 残留气体成分
38 燃烧器
40 燃气涡轮发动机
42 主空气压缩机
44 DGAN压缩机
46 涡轮
48 驱动轴
50 压缩机
52 负载
53 抽气管线
54 蒸汽涡轮发动机
55 导管
56 余热回收蒸汽发生器
58 负载
60 冷凝器
62 冷却塔
64 热交换器
66 热反应器
68 催化反应器
70 冷凝器
72 再热器
74 膨胀阀
76 鼓风机
78 热交换器
具体实施方式
以下将描述本发明的一个或多个特定实施例。为了致力于提供这些实施例的简明描述，在说明书中可能没有描述实际实施的所有特征。应该懂得，在任何这种实际实施的研究中，如同在任何工程或设计项目中一样，必须做出许多专门实施的决策，以实现研究者的特定目的，例如顺从与系统相关和与商业相关的约束，其可能根据不同的实施而变化。此外，应该懂得这种研究工作可能是复杂且耗时的，但对于受益于本公开的普通技术人员仍然是其承担设计、构造及制造的日常事务。
当介绍本发明的各种实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”及“所述”都意图表示有一个或多个元件。词语“包括”、“包含”及“具有”都意图为包含性的并意味着除了列出的元件之外，还可有其它元件。
本发明公开的实施例可通过将从燃气涡轮压缩机中抽取的空气提供给硫回收单元(SRU)的热反应器而提高气化过程的效率。某些SRU包括鼓风机和热交换器，其配置成为热反应器提供被加热且被加压的空气流。鼓风机的操作利用电能，这降低气化过程的效率。此外，热交换器可配置成在空气进入热反应器中之前可将热量从蒸汽源传递给由鼓风机所提供的空气。如将懂得的那样，传递热量给鼓风机空气将降低蒸汽的温度。因此，蒸汽包含较少的可在发电装置(powergeneration plant)内用于其它操作(例如驱动蒸汽涡轮)的能量。因此可能进一步降低了气化和/或发电过程的效率。
本实施例配置成消除蒸汽-空气热交换器，并减少将空气提供给热反应器的鼓风机的数量。具体地说，某些发电装置包括燃气涡轮发动机，其包括燃气涡轮压缩机，该燃气涡轮压缩机配置成将加压空气流提供给燃烧器。在本实施例中，从燃气涡轮压缩机中抽取一部分加压空气，并提供给SRU的热反应器。通过这种方式，同只由鼓风机提供空气流的配置相比，可减少鼓风机的数量。因此，由于鼓风机功率消耗的减少从而可提高气化过程的效率。此外，鼓风机数量的减少可减少维护费用并减少由SRU所利用的空间。
另外，因为通过压缩机过程已经加热了由燃气涡轮压缩机提供的空气流，所以可省略蒸汽-空气热交换器。因此，可增强气化过程的效率，因为被加热的空气可消除热交换器。具体地说，在没有蒸汽-空气热交换器的条件下，可保持蒸汽的温度，从而提高蒸汽的能量含量。如将懂得的那样，因为可利用蒸汽驱动用于能量产生的蒸汽涡轮，所以增加蒸汽的能量含量将导致更大的蒸汽涡轮功率输出。此外，热交换器的省略可减少维护费用，并且由于SRU构件的减少从而减少SRU所利用的空间。
图1为显示了发电装置10的一个实施例的示意性的方框图。所示的发电装置10可为整体气化联合循环(IGCC)系统10，其可生产并燃烧合成气，即合成气体。IGCC系统10的元件可包括燃料源12，例如固体进料，其可用作用于IGCC系统10的能源。燃料源12可包括煤、石油焦、生物物质(biomass)、木基材料、农业废料、焦油、焦炉气及沥青或其它含碳物。
燃料源12的固体燃料可传送至原料制备单元14中。原料制备单元14例如可通过切细(chop)、磨碎(mill)、切碎(shred)、粉碎(pulverize)、成型(briquette)或堆积(palletize)燃料源12而调整燃料源12的大小或形状，从而产生原料。另外，可在原料制备单元14将水或其它合适的液体添加给燃料源12以产生浆状原料。在其它实施例中，没有液体添加给燃料源，因而产生干的原料。
由原料制备单元14制备的原料可传送给气化器16。气化器16可将原料转化成合成气体，例如一氧化碳和氢气的组合物。根据所利用的气化器类型，这种转化可通过在高的压力(例如从近似600PSIG-1200PSIG)和温度(例如近似2200°F-2700°F)下使原料遭遇受控数量的任何缓和剂(moderator)和氧气来实现。在高温分解过程期间加热原料可产生固体(例如炭)和残留气体(例如一氧化碳、氢气及氮气)。从来自高温分解过程的原料中残留的炭可能只称重为初始原料重量的近似30％。
气化器16中的燃烧反应可包括将氧气引至炭和残留气体。炭和残留气体可与氧气起反应以形成二氧化碳和一氧化碳，其提供用于后续气化反应的热量。在燃烧过程中的温度可在从近似2200°F至近似2700°F的范围内。另外，可将蒸汽引入气化器16中。气化器16利用蒸汽和有限的氧气以容许一些原料燃烧，从而产生一氧化碳和能量，其可驱动第二反应，该第二反应将原料进一步转化成氢气和额外的二氧化碳。
这样，可由气化器16制造产物气体(resultant gas)。产物气体可包括近似85％的一氧化碳和氢气，以及CH4、HCl、HF、COS、NH3，HCN及H2S(基于原料的硫含量)。这种产物气体可称为“原始合成气体”。气化器16还可能产生废弃物，例如炉渣18，其可能是湿的灰烬材料。
在某些实施例中(例如碳捕获情形)，可将脏的合成气体传送到水煤气变换(WGS)反应器20中，以获得高的氢气产量。WGS反应器20可执行水煤气变换反应，其中一氧化碳与水(例如蒸汽)起反应，以形成二氧化碳和氢气。该过程可基于所期望的碳捕获水平而将原始合成气体中的氢气对一氧化碳的比率从近似1∶1调整至近似3∶1，以用于进一步的气体处理。应该注意的是，WGS反应器20可为酸性WGS反应器，也就是说，在水煤气变换反应期间输送到WGS反应器20中的原始合成气体中可存在硫。
气体净化单元22可用于净化原始合成气体。气体净化单元22可洗涤原始合成气体以便从原始合成气体中除去HCl、HF、COS、HCN及H2S，其可包括由酸性气体脱除过程分离H2S。通过硫回收单元26可从H2S中回收元素硫24。此外，气体净化单元22可通过水处理单元32而从原始合成气体中分离盐30，该水处理单元32可利用水净化技术以便从原始合成气体中产生可用的盐30。接下来，可从气体净化单元22中产生净化的合成气体。
气体处理器34可用于从净化的合成气体中除去残留气体成分36，例如氨和甲烷，以及甲醇或其它残留化学物。然而，从净化的合成气体中除去残留气体成分36是可选的，因为即使包含残留气体成分36(例如尾气)时，净化的合成气体也可用作燃料。此时，净化的合成气体可包括近似3％-40％的CO、近似达60％的H2及近似10％-40％的CO2，并且基本上脱除了H2S。这种净化的合成气体可作为可燃的燃料而引导至燃气涡轮发动机40的燃烧器38(例如燃烧室)中。
IGCC系统10可包括空气分离单元(ASU)28以使用例如低温蒸馏技术而将空气分离成成分气体(component gas)。ASU 28可从由主空气压缩机(MAC)42供应给其的空气中分离出氧气，并可将分离的氧气传送给气化器16。另外，ASU 28可将分离的氮气引导至稀释氮(DGAN)压缩机44中。DGAN压缩机44可将从ASU 28接收的氮气至少压缩到与燃烧器38中相等的压力水平，从而可使其注入到燃烧室中。因而，一旦DGAN压缩机44已经将氮气充分地压缩到充分的水平，那么DGAN压缩机44可将压缩的氮气引导至燃气涡轮发动机40的燃烧器38中。
如上所述，压缩的氮气可从DGAN压缩机44传送至燃气涡轮发动机40的燃烧器38中。燃气涡轮发动机40可包括涡轮46、传动轴48和压缩机50以及燃烧器38。燃烧器38可接收燃料，例如合成气体，其可在压力下从燃料喷嘴中注入。该燃料可与压缩空气以及来自DGAN压缩机44的压缩氮气进行混合，并在燃烧器38内进行燃烧。这种燃烧可产生热加压的排气。
燃烧器38可将排气引向涡轮46的排气出口。当排气从燃烧器38穿过涡轮46时，排气可迫使涡轮46中的涡轮叶片旋转，以使驱动轴48沿着燃气涡轮发动机40的轴线旋转。如图所示，驱动轴48可连接在燃气涡轮发动机40的各种构件上，包括压缩机50。
驱动轴48可将涡轮46连接到压缩机50上，以形成转子。压缩机50可包括联接在驱动轴48上的叶片。因而，涡轮46中的涡轮叶片的旋转可促使驱动轴48造成压缩机50内的叶片旋转，驱动轴48将涡轮46连接到压缩机50上。压缩机50中的叶片旋转促使压缩机50压缩经由压缩机50中的进气口而接收到的空气。然后压缩空气可输送到燃烧器38中，并与燃料和压缩的氮气相混合，以容许更高效率的燃烧。驱动轴48还可连接在负载52上，该负载52可为固定负载，例如动力装置中用于生产电功率的发电机。实际上负载52可为任何合适的装置，其由燃气涡轮发动机40的旋转输出提供动力。
在本实施例中，燃气涡轮压缩机50还为ASU 28提供空气流以补充MAC 42。具体地说，可从压缩机50的末级抽取空气并通过抽气管线或导管53运送给ASU 28。在某些配置中，来自燃气涡轮压缩机50的总空气流的近似5-50％、10-40％、10-35％或大约10-30％可被抽取以用于在ASU 28中使用。此外，从压缩机50流向ASU 28的空气流的一部分可通过导管55运送至SRU 26中。在某些实施例中，通过压缩机至ASU的导管53的空气流的近似在2到13mole％(摩尔百分比)、3到12mole％、4到11mole％或大约5到10mole％可通过导管55运送至SRU 26中。在备选配置中，单独的导管可将空气流直接从压缩机50运送至SRU 26中。
如以下详细论述的那样，SRU 26配置成使酸性气体与氧气在热反应器中起反应以形成元素硫24。在本配置中，通过从燃气涡轮压缩机50中抽取的空气流可提供至少一部分氧气。同其中通过鼓风机供给氧气的实施例相比，这种配置可提高IGCC系统10的效率。具体地说，因为鼓风机利用能量为热反应器提供空气流，所以减少鼓风机的数量可提高IGCC系统10的总的能量输出。此外，来自鼓风机的空气在进入热反应器中之前可在蒸汽-空气热交换器内进行加热。因为从燃气涡轮压缩机50中抽取的空气已经被压缩机过程加热，所以可省略热交换器。因此可保持蒸汽的能量含量，从而进一步提高IGCC系统效率。此外，减少鼓风机的数量和/或省略热交换器可减少由SRU 26利用的空间和/或减少维护费用。
IGCC系统10还可包括蒸汽涡轮发动机54和余热回收蒸汽发生(HRSG)系统56。蒸汽涡轮发动机54可驱动第二负载58，例如用于产生电功率的发电机。然而，第一负载52和第二负载58两者可为能够由燃气涡轮发动机40和蒸汽涡轮发动机54驱动的其它类型负载。另外，虽然燃气涡轮发动机40和蒸汽涡轮发动机54可驱动独立的负载52和58(如图解的实施例中所示出的那样)，但燃气涡轮发动机40和蒸汽涡轮发动机54还可串联使用，以便通过单个轴驱动单个负载。蒸汽涡轮发动机54和燃气涡轮发动机40的具体配置可为专门实施方案，并且可能包括任意节段的组合。
来自燃气涡轮发动机40的热的排气可被引导至HRSG 56中，并用于加热水和产生用于给蒸汽涡轮发动机54提供动力的蒸汽。来自蒸汽涡轮发动机54的排气可被引导至冷凝器60中。冷凝器60可利用冷却塔62以使来自蒸汽涡轮排放的蒸汽完全冷凝。具体地说，冷却塔62可为冷凝器60提供冷却水，以有助于冷凝从蒸汽涡轮发动机54引导至冷凝器60中的蒸汽。来自冷凝器60的冷凝物继而可被引导至HRSG 56中。此外，来自燃气涡轮发动机40的排气也可被引导至HRSG 56中，以加热来自冷凝器60的水并产生蒸汽。
因此，在例如IGCC系统10的联合循环系统中，热的排气可从燃气涡轮发动机40流向HRSG 56，在HRSG中热的排气可用于产生高压高温蒸汽。通过HRSG 56产生的蒸汽然后可穿过蒸汽涡轮发动机54，以用于发电。
图2是如图1中所示的SRU 26的第一实施例的方框图，其中从燃气涡轮压缩机50中抽取的空气在注入到热反应器中之前将与来自鼓风机的空气相混合。如图所示，来自气体净化单元22的酸性气体首先进入热交换器64。热交换器64配置成在酸性气体流入到热反应器66和/或催化反应器68中之前提高酸性气体的温度。如将懂得的那样，提高酸性气体温度可利于增强热反应器66和/或催化反应器68内的化学反应。在本实施例中，将从燃气涡轮压缩机50中抽取并运送至SRU 26中的空气的一部分提供给热交换器64。热交换器64继而将热量从抽取空气传递给流入到热反应器66和/或催化反应器68中的酸性气体。例如，从燃气涡轮压缩机50中抽取的空气可近似在300到1200、400到1000或大约500到800华氏度之间。因此，热交换器64可配置成将所期望量的热量从抽取空气传递给酸性气体，从而恰当地调节热反应器66和/或催化反应器68内的反应。同其中利用蒸汽加热酸性气体的实施例相比，这种配置可提高IGCC系统10的效率。具体地说，通过利用抽取空气而非蒸汽加热酸性气体，可保持蒸汽的能量含量以用于驱动蒸汽涡轮54，从而提高系统10的总的功率输出。
如图所示，酸性气体从热交换器64流向热反应器66的酸性气体入口。在本实施例中，热反应器66通过克劳斯法将酸性气体转化成元素硫。在克劳斯法中，在酸性气体内的硫化氢(H2S)与热反应器66中的氧气起反应，从而产生二氧化硫(SO2)。然后SO2与残留的H2S起反应，从而产生元素硫和水(H2O)。通过这种方式就从酸性气体中除去H2S，并收集元素硫。具体地说，来自热反应器66的排气(包括元素硫和残留的H2S和SO2在内)流入到冷凝器70中，在该冷凝器70中排气内的元素硫被冷凝并运送到硫存储容器24中。剩余的排气流入到再热器72中，在该再热器72中在流入到催化反应器68中之前提高了排气的温度。在本实施例中，将从燃气涡轮压缩机50中抽取且运送至SRU 26中的空气的一部分提供给再热器72。再热器72继而将热量从抽取空气传递给来自热反应器66的排气。例如，从燃气涡轮压缩机50中抽取的空气可近似在300到1200、400到1000或大约500到800华氏度之间。因此，再热器72可配置成将所期望量的热量从抽取空气传递给排气，从而恰当调节催化反应器68内的反应。同利用蒸汽对热反应器排气进行再加热的实施例相比，这种配置可提高IGCC的效率。具体地说，通过利用抽取空气而非蒸汽加热排气，可保持蒸汽的能量含量以用于驱动蒸汽涡轮54，从而提高系统10的总的功率输出。
如之前论述的那样，排气包括残留的H2S和SO2，其可在气体返回到气体净化单元22中之前通过催化反应器68除去。如将懂得的那样，催化反应器68可包含催化剂，例如氧化铝和/或二氧化钛，其配置成引诱(induce)残留的H2S和SO2起反应并产生元素硫和水。因此，通过单独的催化反应器68或将催化反应器68与热反应器66组合可显著地减少酸性气体内的H2S的数量。
如图所示，抽取空气并行流向热交换器64和再热器72。具体地说，从燃气涡轮压缩机50抽取的空气的一部分在再热器72和热交换器64之间分流。如将懂得的那样，再热器空气流对热交换器空气流的比率可基于流向酸性气体和热反应器排气的期望热流量而进行特别选择和/或变化。此外，在抽取空气已经穿过再热器72和热交换器64之后，将空气引导回导管55中。如将懂得的那样，导管55内的空气的整体温度将由于来自再热器72和热交换器64的热损失而降低。
在本实施例中，SRU 26包括膨胀装置，例如所示的膨胀阀74。膨胀阀74配置成降低由燃气涡轮压缩机50提供的空气的压力。例如膨胀阀74上游的空气可近似在100到600、125到500、150到400或大约175到300psi之间。膨胀阀74配置成将空气流的压力减少至适合于在热反应器66中使用的压力。例如，在某些配置中，可将空气流的压力减少至近似在5到200、10到150、15到125、20到100或大约25到75psi之间。如将懂得的那样，减少空气流的压力还将降低空气流的温度。例如，如之前论述的那样，膨胀阀74上游的空气可近似在300到1200、400到1000或大约500到800华氏度之间。由膨胀阀74造成的压力下降可促使空气温度降低至近似在100到1000、200到900或大约300到800华氏度之间。然而，如以下详细论述的那样，空气流的温度足以消除用于提高流入到热反应器66中的空气的温度的单独的热交换器。
在本实施例中，来自燃气涡轮压缩机50的空气流在流入到热反应器66的空气入口中之前与补充的氧气源相混合。具体地说，空气流可与来自ASU 28的氧气供应相混合。如之前论述的那样，ASU 28配置成将空气分离成氮气和氧气。一部分氧气可运送到SRU 26中，并与膨胀阀74下游的抽取空气相混合，从而提高供应至热反应器66中的空气的氧气含量。此外，可通过一个或多个鼓风机76提供补充空气。如将懂得的那样，供应给热反应器66的空气的量可为注入热反应器66中的酸性气体的量的函数。具体地说，可为热反应器66提供足够量的空气，从而使H2S恰当地在克劳斯法中起反应。例如，在将大量酸性气体注入热反应器66中期间，可供应补充空气。鼓风机76可配置成改变空气流速，以便为热反应器66恰当地供给足够量的空气，从而在热反应器66内保持恰当的反应。例如，在起动时段期间，由燃气涡轮压缩机50供应的空气可能不足以使酸性气体在热反应器66内恰当地起反应。因此，可增加来自鼓风机76的空气流进行补偿。
然而，在正常操作期间，为热反应器66提供抽取空气可显著地减少或消除了来自鼓风机76的空气流，从而减少了由SRU 26利用的能量。如将懂得的那样，通过将一部分抽取空气传送至SRU 26而减少流向ASU 28的空气流可增加MAC 42上的负载。然而，因为MAC42可比鼓风机76更有效操作，所以同只通过鼓风机76将空气流供给热反应器66的实施例相比，本实施例可减少整个能量利用。此外，因为一部分空气流由从燃气涡轮压缩机50中抽取的空气来提供，所以可减少鼓风机76的数量。例如，单独通过鼓风机76为热反应器66提供空气的实施例可利用3到8、3到6或大约4个鼓风机76。本实施例可将鼓风机76的数量减少至两个左右。鼓风机76数量的减少可减少维护费用并减少由SRU 26所利用的空间。
如将懂得的那样，提供给热反应器66的空气温度可为酸性气体内的H2S浓度的函数。例如，酸性气体可包含近似20％到50％、25％到45％、30％到40％或大约35％的H2S。例如，如果H2S浓度近似为35％，那么进入空气的温度可近似为300到450华氏度，以便使酸性气体和空气在热反应器66内恰当地起反应。因此，单独采用鼓风机76的实施例可利用蒸汽-空气热交换器来提高提供给热反应器66的空气的温度。相反，所示的实施例将来自鼓风机76的空气与来自燃气涡轮压缩机50的热的加压空气相混合。如将懂得的那样，在混合过程期间，来自抽取空气的热量传递至鼓风机空气，从而将混合物的温度提高至适合于在热反应器66中使用的水平。因此，可消除在单独从鼓风机76中提供空气的实施例中所采用的热交换器。结果，同包括额外热交换器的实施例相比，可减少与SRU 26相关联的利用空间和维护费用。此外，因为并不利用蒸汽加热热交换器内的空气流，所以可保持蒸汽的能量含量以用于驱动蒸汽涡轮54，从而提高系统10的总的功率输出。另外，混合的空气流的温度可大于由蒸汽-空气热交换器提供的空气的温度。因此更高的温度可利于提高热反应器66内的火焰稳定性。
图3是SRU 26的一个备选实施例的方框图，其中从燃气涡轮压缩机50抽取的空气在注入到热反应器66中之前被用于加热来自鼓风机76的空气。具体地说，所示的实施例包括第二热交换器78，其配置成将热量从抽取空气传递至由鼓风机76提供的空气中。如图所示，从燃气涡轮压缩机50中抽取的空气与来自膨胀阀74下游的补充氧气相混合，并且混合物流入热反应器66中。来自鼓风机76的空气在进入热反应器66中之前被引导穿过热交换器78。在这种配置下，来自鼓风机76的空气在进入热反应器66中之前不与抽取空气相混合。类似于第一实施例，抽取空气并行流向热交换器64和78以及再热器72。具体地说，从燃气涡轮压缩机50中抽取的空气一部分通过分开的流动通道而引导至各个热交换器64和78以及再热器72中。如图所示，在膨胀阀74的上游抽取用于热交换器64和78以及再热器72的空气。在流过热交换器64和78以及再热器72之后，空气在进入膨胀阀74之前返回至导管55中。
同采用热交换器(热交换器配置成将热量从蒸汽传递给由鼓风机76提供的空气)的实施例相比，本配置可提高IGCC系统10的效率。具体地说，在没有蒸汽-空气热交换器的条件下，蒸汽的温度将不会减少，从而提高了蒸汽的能量含量。如将懂得的那样，因为可利用蒸汽驱动蒸汽涡轮54，所以增加蒸汽的能量含量导致更大的蒸汽涡轮功率输出。此外，如之前论述的那样，利用从燃气涡轮压缩机50中抽取的空气作为热反应器66内的氧气源显著地减少或消除了鼓风机76上的负载，从而进一步提高了IGCC系统10的效率。
本书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括实现和使用任何装置或系统，以及执行任何结合的方法。本发明的可授予专利的范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这种其它实例具有不异于权利要求书的字面语言的结构元素，或者如果这种其它实例包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等同结构元素，则这种其它实例意图处于权利要求书的范围之内。
Claims (10)
1.一种系统，包括：
燃气涡轮压缩机(50)，其配置成为燃烧器(38)提供加压的空气流；
硫回收单元(26)，其包括热反应器(66)；以及
抽气管线，其在所述燃气涡轮压缩机(50)和所述硫回收单元(26)之间延伸，其中，所述抽气管线将一部分加压空气从所述燃气涡轮压缩机(50)运送给所述热反应器(66)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述抽气管线包括延伸至所述热反应器(66)的第一管线(55)和延伸至空气分离单元(28)的第二管线(53)。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述抽气管线包括设置在所述燃气涡轮压缩机(50)和所述热反应器(66)之间的膨胀装置(74)，并且所述膨胀装置(74)配置成降低进入所述热反应器(66)的空气的压力。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述硫回收单元(26)包括热交换器(64)，该热交换器(64)配置成从抽取自所述燃气涡轮压缩机(50)的加压空气的至少一部分中将热量传递给流入所述热反应器(66)中的酸性气体。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述硫回收单元(26)包括再热器(72)，该再热器(72)配置成在来自所述热反应器(66)的排气进入催化反应器(68)中之前加热该排气，其中，所述再热器(72)配置成从抽取自所述燃气涡轮压缩机(50)的加压空气的至少一部分中将热量传递给来自所述热反应器(66)的排气。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述硫回收单元(26)包括：
鼓风机(76)，其配置成为所述热反应器(66)提供空气流；和
热交换器(78)，其配置成从抽取自所述燃气涡轮压缩机(50)的加压空气的至少一部分中将热量传递给由所述鼓风机(76)提供的空气流。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在进入所述热反应器(66)中之前，从所述燃气涡轮压缩机(50)中抽取的加压空气与补充的氧气相混合。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统包括空气分离单元(28)，该空气分离单元(28)配置成提供补充的氧气。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统包括鼓风机(76)，该鼓风机(76)配置成通过空气流而提供补充的氧气。
10.一种系统，包括：
硫回收单元(26)，其包括具有酸性气体入口和空气入口的热反应器(66)，其中，所述酸性气体入口配置成接收酸性气体流，并且所述空气入口配置成接收从燃气涡轮发动机(40)的燃气涡轮压缩机(50)中抽取的加压空气的空气流。
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