SE529333C2 - Förbränningsinstallation - Google Patents

Förbränningsinstallation

Info

Publication number
SE529333C2
SE529333C2 SE0502571A SE0502571A SE529333C2 SE 529333 C2 SE529333 C2 SE 529333C2 SE 0502571 A SE0502571 A SE 0502571A SE 0502571 A SE0502571 A SE 0502571A SE 529333 C2 SE529333 C2 SE 529333C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
combustion
inlet
oxygen
compartment
fuel
Prior art date
Application number
SE0502571A
Other languages
English (en)
Other versions
SE0502571L (sv
Inventor
Stellan Hamrin
Tor Bruun
Original Assignee
Norsk Hydro As
Siemens Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Norsk Hydro As, Siemens Ag filed Critical Norsk Hydro As
Priority to SE0502571A priority Critical patent/SE529333C2/sv
Priority to EP06819726A priority patent/EP1952060A1/en
Priority to CNA2006800438556A priority patent/CN101365911A/zh
Priority to PCT/EP2006/068851 priority patent/WO2007060209A1/en
Priority to JP2008541748A priority patent/JP2009516817A/ja
Priority to US12/085,398 priority patent/US20100031859A1/en
Publication of SE0502571L publication Critical patent/SE0502571L/sv
Publication of SE529333C2 publication Critical patent/SE529333C2/sv
Priority to NO20082856A priority patent/NO326803B1/no

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/32Inducing air flow by fluid jet, e.g. ejector action
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/34Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid with recycling of part of the working fluid, i.e. semi-closed cycles with combustion products in the closed part of the cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C13/00Apparatus in which combustion takes place in the presence of catalytic material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L7/00Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
    • F23L7/007Supplying oxygen or oxygen-enriched air
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/10Single element gases other than halogens
    • B01D2257/104Oxygen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/09002Specific devices inducing or forcing flue gas recirculation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/13002Catalytic combustion followed by a homogeneous combustion phase or stabilizing a homogeneous combustion phase
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L2900/00Special arrangements for supplying or treating air or oxidant for combustion; Injecting inert gas, water or steam into the combustion chamber
    • F23L2900/07001Injecting synthetic air, i.e. a combustion supporting mixture made of pure oxygen and an inert gas, e.g. nitrogen or recycled fumes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/32Direct CO2 mitigation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
  • Air Supply (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)

Description

529 333 2 en spänning är pàlagd. En sådan membrananordning fungerar genom att det partiella trycket av syre är lägre på den sida av membranet till vilken syre transporteras. Syrejoner leds här i den ena riktningen genom membranet och elektroner leds tillba- ka genom membranet i den motsatta riktningen.
EP-A-658,367 beskriver också olika typer av sådana membran.
Det här dokumentet beskriver olika förbränningsinstallationer med en membrananordning från vilken syre extraheras. Den sy- reutarmade gasen som alstras i membrananordningen leds till en eller flera förbränningsanordningar och förbränningsgaser från förbränningsanordningarna används för att driva en turbin.
Den norska publicerade patentansökan NO-A-972,631 beskriver användandet av en MCM i förbränningsprocesser. Enligt de be- skrivna processerna leds komprimerad luft till en MCM-reaktor.
MCM-reaktorn innefattar en membrananordning, vilken separe- rar syre från luften. Luften från vilken syre har separerats leds bort via en värmeväxlare. Det separerade syret används under förbränning och förbränning. Förbränningsgaserna innefattar huvudsakligen ånga och koldioxid. Ångan kan kondenseras vil- ket gör det möjligt att separera koldioxiden. Eftersom kväve vä- sentligen inte tar del i förbränningsprocessen undviks utsläpp av oönskade kväveoxider. Den förtunnade luften, uppvärmd av värmeväxlaren, expanderar i turbinen, vilket alstrar kraftutmat- ning.
I PCT-ansökan WO 01/92703 beskrivs en förbrännings- anläggning i vilken bränsle förbränns utan kväve. En kompres- sor är anordnad att komprimera luft för att skapa ett första flöde av komprimerad luft. Det första flödet av komprimerad luft från kompressorn passerar en MCM-reaktor i vilken den komprime- rade luften uppvärms av ett andra flöde av förbränningsgaser, och syre från luften transporteras över till det andra flödet av förbränningsgaser. Förbränningsgaserna som har kylts av och till vilka syre har lagts till leds tillbaka till en förbränningskam- 529 333 mare. I förbränningskammaren tillsätts bränsle som förbränns med syret, vilket tillsattes från luften i MCM-reaktorn. Flödet av luft i MCM-reaktorn är motriktat flödet av förbränningsgaser.
PCT-ansökan WO 2004/094909 beskriver ett förfarande och en anordning för att driva en värmemotors brännare, speciellt en gasturbin. Ett första syreberikat bärgasflöde kallat en första oxi- deringsblandning tillhandahålls, till vilken bränslet blandas i för att bilda en första bränsle/oxideringsblandning, och ett andra syreberikat bärgasflöde kallat en andra oxideringsblandning till- handahålls. Den första bränsle-oxiderings-blandningen kata- lyseras för att bilda en katalyserad första bränsle/oxiderings- blandning i vilken bränslet åtminstone delvis oxideras. Den kata- ' lyserade första bränsle/oxiderings-blandingen blandas med den andra oxideringsblandningen för att bilda en andra bräns- le/oxiderings-blandning, vilken antänds och förbränns.
För att bibehålla cirkulation av den här gasblandningen, behövs någon form av pumpanordning. Det är ett tekniskt problem att hitta lämplig utrustning för det här, huvudsakligen på grund av den höga temperaturen på gasen. Ovan nämnda dokument tar inte hänsyn till det här problemet.
Ejektorn i ett system fungerar som en kompressor. En ejektor har inga rörliga delar, det behövs ingen smörjning, vilket betyder att en installation i en högtemperatursmiljö är-gynnsam.
Ejektorn består av ett sugsamlingsrör, en rörånde med ett mun- stycke, en blandningskammare och en diffusor.
Gasen, vilken skall pumpas, strömmar genom sugsamlingsröret.
Ett smalt rör, i vilket bränslet eller bränsleblandningen ström- mar, placeras företrädesvis koncentriskt i sugsamlingsröret.
Båda de här delarna av ejektorn mynnar ut företrädesvis kon- centriskt i blandningskammaren, varvid det smala röret slutar med ett munstycke. Fäst vid och nedströms blandningskamma- 529 333 4 ren följer diffusorn som den slutgiltiga komponenten på ejektorn.
Munstycket skulle kunna vara av underljudstyp, ljudhastighets- typ eller överljudstyp (Lavalyp). Ejektorn är den del av ett sy- stem, där det kallare högtrycksbränslet, kallat primärflödet, på- verkansfluid eller sugflöde, blandas med den varma lågtryckså- teranvändningsgasen, vilken kallas sekundärt flöde, inducerad fluid eller injektionsflöde. Huvuduppgifterna för ejektorn är att bibehålla det tryck som erfordras av systemet för att återcirkule- ra ett specifikt sekundärt massflöde för en nybildningsprocess.
Trycket på återanvändningsgasen påverkas av tryckförluster i systemet. De här förlusterna kompenseras av tryckökningen i ejektorn. Den primära högtrycksfluiden expanderar med över- ljudshastighet ut genom munstycket (för munstycket designat som ett Lavalmunstycke) till blandningskammaren. Det här för- orsakar sugning i sugsamlingsröret, vilket drar in det sekundära lågtrycksflödet i blandningskammaren. Nu överför det primära flödet en del av sitt moment (m-v) till det sekundära flödet och de två flödena blandas tills homogenitet med avseende på has- tighet, tryck, temperatur och kemisk sammansättning uppnås.
Det här blandade höghastighetsflödet kommer in i diffusorn, där en del av kinetiska energin omvandlas till tryck med syfte att uppnå ett högre tryckvärde än vid återanvändningsinloppet.
Blandningskammaren skulle kunna vara designad baserat på två principer: konstant-area-blandning eller konstant-tryckblandning. l det första fallet hålls tvärsnittsarean på blandningskammaren konstant från inloppet på blandningstuben till diffusorinloppet. l det andra fallet hålls trycket konstant längs blandningskammar- längden vilket förorsakar en konvergent kammarprofil.
Beskrivning av uppfinningen Uppfinningen är att anordna åtminstone en ejektor för att pumpa flödet av en syreinnehållande gas genom den beskrivna för- bränningsinstallationen. 529 353 Enligt en första aspekt av föreliggande uppfinning tillhandahålls en förbränningsinstallation, innefattande en förbrännings- anordning med ett utrymme för förbränning av ett bränsle och en syreinnehàllande gas som förbränningsgas, ett munstycksmedel för injektion av bränsle i det inre utrymmet på förbrännings- anordningen, och en membrananordning för tillhandahållande av syre till förbränningsgaserna för framställning av den syre- innehàllande gasen. Förbränningsanordningen innefattar vidare åtminstone ett första inlopp för den syreinnehàllande gasen, ett utlopp för förbränningsgaserna och en katalysator anordnad mellan munstycksmedlet och förbränningsanordningens utlopp.
Membrananordningen är anordnad mellan förbränningsanord- ningens utlopp och förbränningsanordningens första inlopp så att förbränningsgaserna är anordnade att ledas från för- bränningsanordningens utlopp in i membrananordningen, förses med syre och ledas tillbaka till förbränningsanordningens första inlopp som den syreinnehàllande gasen. Förbrännings- installationen kännetecknas av att den innefattar åtminstone en första ejektor anordnad att pumpa flödet av förbränningsgaser.
Med en förbränningsinstallation enligt föreliggande uppfinning tillhandahålls strömning av den syreinnehàllande gasen genom injektion av bränsle eller en blandning av bränsle och en bärgas.
Sålunda erfordras ingen ytterligare anordning för att tillhanda- hålla flödet av den syreinnehàllande gasen genom förbrännings- anordningen.
Användandet av en ejektor för att injicera bränslet in i förbrän- ningsanordningens inre utrymme tillhandahåller också en snabb och effektiv blandning av bränslet med den syreinnehàllande gasen.
Förbränningsanordningen kan vara anordnad att injicera en bär- gas tillsammans med bränslet in i förbränningsanordningens inre utrymme. Genom att anordna munstycksmedlet på det här sättet är det möjligt att ändra hastigheten på flödet utan att ändra 529 333 6 mängden bränsle som injiceras genom munstycksmedlet. Bär- gasen är företrädesvis en gas som inte tar del i förbränningen och kan exempelvis vara ånga.
Om munstycksmedlet innefattar ett flertal munstycken, kan varje munstycke bilda del av en ejektor. Flödet från de olika ejekto- rerna kombineras då i ett gemensamt flöde genom förbrännings- anordningen.
Det inre utrymmet mellan katalysatorn och förbrännings- anordningens utlopp kan bilda en förbränningsavdelning för för- bränning av bränslet och den syreinnehållande gasen.
Förbränningsanordningen kan innefatta ett andra inlopp som är kopplat till membrananordningens utlopp, varvid det andra in- loppet är anordnat intill förbränningsanordningen. Med ett andra inlopp kan en mera effektiv förbränning av bränslet och den sy- reinnehållande gasen uppnås. Det är då möjligt att tillåta att en- dast en del av den syreinnehållande gasen blandas med bräns- let och att passera katalysatorn.
Förbränningsinstallationen kan innefatta åtminstone en andra ejektor innefattande det andra inloppet. På det här sättet kan flödet av den syreinnehållande gasen från det andra inloppet drivas genom flödet av gas från den första ejektorn.
Förbränningsanordningen kan innefatta en längdaxel som sträcker sig från förbränningsanordningens andra inlopp till för- bränningsanordningens utlopp, varvid det andra inloppet är ring- formigt och omsluter längdaxeln.
Det första inloppet och det andra inloppet kan vara anordnade så att åtminstone hälften av gasen från membrananordningen leds in i det andra inloppet. Detta har visat sig vara fördelaktigt för den katalytiska reaktionen i katalysatorn. 529 333 7 Det första inloppet och det andra inloppet är företrädesvis an- ordnade så att 50 till 80 procent och mest föredraget 55 till 65 procent av gasen från membrananordningen leds in i det andra inloppet.
Membrananordningen kan innefatta en första avdelning med ett inlopp och ett utlopp och en andra avdelning med ett inlopp och ett utlopp, vilken membrananordning är anordnad att tillåta syre att passera mellan den första avdelningen och den andra avdel- ningen. Det finns också andra sätt attanordna membrananord- ningar men det beskrivna sättet att anordna membrananord- ningen är det konventionella sättet att anordna membrananord- ningar på. Ändamålet med membrananordningen är, emellertid, att separera den första avdelningen från en syrereservoar med användning av ett syregenomsläppligt membran. Anordnande av den andra avdelningen med ett inlopp och ett utlopp gör det möjligt att anordna så att den syreinnehållande gasen strömmar genom det andra utrymmet och därigenom tillåter syre att trans- porteras över till utrymmet.
Förbränningsanordningens första inlopp och förbränningsanord- ningens utlopp kan vara kopplade till membrananordningens för- sta avdelnings utlopp respektive membrananordningens första avdelnings inlopp, varvid membrananordningen är anordnad på ett sådant sätt att en syreinnehållande gas, vilken passerar den andra membrananordningens andra avdelning värms upp av för- bränningsgasen som passerar membrananordningens första av- delning och vilken har värmts upp under förbränning av bränslet i nämnda förbränningsanordning och på ett sådant sätt att syret passerar från membrananordningens andra avdelning till mem- brananordningens första avdelning.
Förbränningsanordningen kan innefatta en första värmeväxlare innefattande en första och en andra avdelning, varvid förbrän- ningsanordningens utlopp är kopplat till membrananordningens första avdelnings inlopp via den första värmeväxlarens första 529 333 8 utrymme. Genom att anordna en sådan värmeväxlare är effektiv värmeväxling möjlig mellan den första avdelningen och den and- ra avdelningen på samma gång som en del av värmeväxlingen kan äga rum utanför membrananordningen. Eftersom membra- , nen, som används i membrananordningar, vanligtvis är mycket dyra är det önskvärt att begränsa storleken på membranet. Ef- tersom effektiviteten på membranet vanligtvis är beroende på temperaturen och eftersom alltför höga temperaturer kan skada membranet är det önskvärt att undvika överdrivet höga eller överdrivet låga temperaturer i membrananordningen. Genom att anordna den första värmeväxlaren kopplad till förbränningsan- ordningens utlopp kommer förbränningsgaserna att kylas av in- nan de når membrananordningen. Detta minskar risken för allt- för höga temperaturer i membrananordningen.
Förbränningsinstallationen kan innefatta en andra värmeväxlare innefattande en första och en andra avdelning, varvid förbrän- ningsanordningens första inlopp är kopplat till membrananord- ningens första avdelnings utlopp via den andra värmeväxlarens första avdelning. På det här sättet uppnås en högre temperatur i membrananordningen och därmed uppnås en ökad effektivitet av syretransport i membrananordningen.
Det är möjligt att ha endast den andra värmeväxlaren och att ta bort den första värmeväxlaren. t Den första värmeväxlarens andra avdelning kan vara kopplat till membrananordningens andra avdelnlngs utlopp. På det här sät- tet kommer förbränningsgaser att strömma i motsatt riktning till luften som värms upp av förbränningsgaserna och vilka passerar värmeväxlarens andra avdelning.
De följande föredragna utföringsformerna av uppfinningen kom- mer att beskrivas med hänvisning till de vidhängande ritningar- na. 529 333 9 Kort beskrivning av ritningarna Fig. 1 visar schematiskt en förbränningsinstallation med en kompressor, turbin och en generator enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning.
Fig. 2 visar i större detalj en förbränningsanordning.
Fig. 3 visar schematiskt en förbränningsinstallation med en kompressor, en turbin och en generator enligt en alternativ utfö- ringsform av föreliggande uppfinning.
Fig. 4 visar en schematisk bild av en ejektor och dess huvud- komponenter.
Beskrivning av föredragen utföringsform l den följande beskrivningen av föredragna utföringsformer av uppfinningen kommer liknande delar i de olika figurerna att be- tecknas med samma hänvisningsbeteckning. l Fig. 1 visas en förbränningsinstallation 1 delvis i tvärsnitt. För- bränningsinstallationen 1 innefattar en förbränningsanordning 2 med ett inre utrymme 3 för förbränning av bränslet och en syre- innehållande gas till en förbränningsgas för att alstra värme. Ett bränsleförsörjningsrör 4 är kopplat till förbränningsanordningen.
Förbränningsanordningen 2 innefattar ett första inlopp 5 för den syreinnehållande gasen och ett utlopp 6 för förbränningsgaser. I Fig. 1 visas också ett valbart andra inlopp 30 till förbrännings- anordningen 2. Förbränningsinstallationen 1 innefattar också en membrananordning 7, vilken visas i tvärsnitt i Fig. 1. Membran- anordningen 7 innefattar en första avdelning 8 med ett inlopp 9 och ett utlopp 10 och en andra avdelning 11 med ett inlopp 12 och ett utlopp 13. Ett syregenomsläppligt membran 29 avdelar membrananordningens 7 första avdelning 8 från membranan- ordningens 7 andra avdelning 11. Membrananordningens 7 för- sta avdelnings 8 utlopp 10 är kopplat till förbrännings- anordningens 2 första inlopp 5 via ett förbränningsgasrör 15.
Förbränningsanordningens 2 utlopp 6 är på motsvarande sätt 529 335 kopplat till membrananordningens 7 första avdelnings 8 inlopp 9 via ett syrgasrör 14. Förbränningsinstallationen 1 innefattar en kompressor 16 som är kopplad till membrananordningens 7 and- ra avdelnings 11 inlopp 12 via ett luftförsörjningsrör 17. För- bränningsinstallationen innefattar vidare en turbin 18, vilken är kopplad till membrananordningens 7 andra avdelnings 11 utlopp 13 via ett rör 19. Kompressorn 16 innefattar ett kompressorin- lopp 20. Turbinen 18 innefattar en axel 21, vilken är anordnad att driva kompressorn 16 och en generator 22. Ett avtappnings- rör 23 för dränering av en del av förbränningsgaserna är kopplat till förbränningsröret 14 och till en kylare 24. Kylaren 24 innefat- tar ett kylvatteninlopp 25 och ett kylvattenutlopp 26. Kylaren 24 innefattar också ett kondenserat-vatten-utlopp 28 för vatten i förbränningsgaserna som har kondenserat i kylaren 24 och ett koldioxidutlopp 27 för koldioxid som har separerats från förbrän- ningsgaserna. Kylarens 24 funktion kommer inte att beskrivas i detalj här eftersom kylaren 24 i vilka koldioxid och vatten sepa- reras är välkända sedan tidigare.
Under drift driver turbinen 18 kompressorn 16 och generatorn 22. Kompressorn 16 tar in luft genom kompressorinloppet 20.
Luften komprimeras i kompressorn 16 och leds av luftförsörj- ningsröret 17 till membrananordningens 7 andra avdelnings 11 inlopp 12. När den komprimerade luften passerar membranan- ordningens 7 andra avdelning 11 kommer luften att värmas upp av förbränningsgaserna som passerar membrananordningens 7 första avdelning 8. När den komprimerade luften passerar mem- brananordningens 7 andra avdelning 11 kommer syre i luften att passera membranet 29 in i membrananordningens 7 första av- delning 8. Förbränningsgaser som transporteras in i membran- anordningens 7 första avdelning 8 via inloppet 9 kommer att för- ses med syre och därmed omvandlas till en syreinnehàllande gas medan den samtidigt kyls av luften som passerar igenom membrananordningens 7 andra avdelning 11. 529 333 11 Den syreinnehållande gasen transporteras frän membrananord- ningens 7 första avdelning 8 utlopp 10 via röret 15 till förbrän- ningsanordningen 2. Bränsle transporteras in i förbränningsan- ordningen 2 genom bränsleförsörjningsröret 4. Bränslet vilket injiceras in i förbränningsanordningen 2 genom bränsleförsörj- ningsröret 4, injiceras in i en första ejektor, vilken pumpar den syreinnehållande gasen in i förbränningsanordningen 2. Efter att den syreinnehållande gasen har blandats med bränsle som har transporterats genom bränsleförsörjningsröret 4 äger förbrän- ning av bränslet med syret rum så att förbränningsgasen bildas.
Huvuddelen av förbränningsgaserna leds via förbränningsgasrö- ret 14 tillbaka in i membrananordningen 7 genom membranan- ordningens 7 första avdelnings 8 inlopp 9. Emellertid läggs ämne till förbränningsgaserna genom injiceringen av bränsle i förbränningsanordningen 2. För att hålla trycket i förbrännings- gasröret 14 konstant över tiden måste en del av förbränningsga- serna ledas bort genom avtappningsröret 23. Förbränningsgas i avtappningsröret 23 leds till kylaren 24, där förbränningsgaserna kyls av med användning av kylvatten, vilket passerar kylaren 24 från kylvattnet till kylvattenutloppet 26.
Luften som passerar membrananordningens 7 andra avdelning 11 kommer att värmas upp av förbränningsgaserna som passe- rar membrananordningens 7 första avdelning 8. Flödesriktningen på luft i membrananordningen 7 är företrädesvis motriktad för- bränningsgasernas flödesriktning. Sålunda finns den högsta temperaturen i den första avdelningen 8 och den högsta tempe- raturen i den andra avdelningen 11 i samma ände av membran- anordningen 7. Flödena i de olika avdelningarna av membran- anordningen 7 är företrädesvis valda så att de är väsentligen lika stora. Detta betyder att förbränningsgaserna kyls ner till en temperatur av samma ordning som temperaturen på den kom- primerade luften vid membrananordningens 7 andra avdelnings 11 inlopp 12. Den uppvärmda luften som lämnar membranan- ordningens 7 andra avdelnings 11 utlopp 13 leds via turbinröret 529 335 12 19 till turbinen 18, där den uppvärmda luften driver turbinen 18, som i sin tur driver kompressorn 16 och generatorn 22.
Den syreinnehållande gasen som lämnar membrananordningens 7 första avdelnings 8 utlopp 10 leds till förbränningsanordning- ens 7 första inlopp 5 och förbränningsanordningens andra inlopp om ett sådant finns. Förbränningsanordningen 2 kommer nu att beskrivas i ytterligare detalj med hänvisning till Fig. 2.
I Fig. 2 visas förbränningsanordningen 2 i tvärsnitt. Ett mun- stycksmedel 31 i form av ett munstycke är anordnat vid det för- sta inloppet 5. Munstycksmedlet 31 är kopplat till bränsleförsörj- ningsröret 4, vilket i sin tur är kopplat till bränsletanken (ej vi- sad). Det första inloppet 5 och det andra inloppet 30 är kopplade till röret 15 för den syreinnehållande gasen. En katalysator 32 är anordnad efter diffusorn 33. Röret 37 är blandningskammare för blandning av bränsle och den syreinnehållande gasen. Innan utloppet 6 finns ett förbränningsrum 34 för förbränning av bräns- let och den syreinnehållande gasen. Förbränningsarrangemang- et som beskrivits bildar en ejektor 46 som en pumpanordning.
Det är möjligt att anordna munstycksmedlet för att injicera en bärgas tillsammans med bränslet. Bärgasen är företrädesvis en gas som inte tar del i reaktionen. Bärgasen kan exempelvis vara ånga. Genom att ändra flödet av bärgas kan ejektorns 46 pump- effekt ändras utan att ändra mängden av bränsle som injiceras i förbränningsanordningen 2. Sålunda kan flödeshastigheten i förbränningsanordningen 2 ändras oberoende av mängden bränsle som injiceras i förbränningsanordningen 2.
Det andra inloppet 30 är anordnat nedströms katalysatorn 32 mellan katalysatorn 32 och förbränningsanordningens 2 utlopp 6. Mellan katalysatorn 32 och förbränningsrummet 34 finns en utloppsavdelning 50 som har ett utlopp 36. 529 333 13 Förbränningsinstallationen bildar en andra ejektor 47 innefat- tande utloppet 36 och det andra inloppet 30.
Det första inloppet 5 och det andra inloppet 30 är anordnade på ett sådant sätt att 50 till 80 procent och företrädesvis 35 till 65 procent av den syreinnehållande gasen leds in i det andra inlop- pet. Följaktligen leds 20 till 50 procent och företrädesvis 35 till 45 procent av den syreinnehållande gasen in i det första inlop- pet 5.
Fig. 3 visar en alternativ konfiguration av förbränningsinstalla- tionen 1, där värmeväxlingen mellan den komprimerade luften och den cirkulerande gasen från förbränningsanordningen 2 vi- sas som separata värmeväxlare. Endast skillnader mellan för- bränningsinstallationen 1 i Fig. 1 och förbränningsinstallationen 1 i Fig. 3 kommer att beskrivas.
Förbränningsinstallationen 1 innefattar en första värmeväxlare 40 med en första avdelning 41 och en andra avdelning 42. För- bränningsanordningens 2 utlopp 6 är kopplat till membrananord- ningens 7 första avdelnings 8 inlopp 9 via värmeväxlarens 40 första avdelning 41. På motsvarande sätt är membrananord- ningens 7 andra avdelnings 11 utlopp 13 kopplat till turbinröret 19 via den första värmeväxlarens 40 andra avdelning 42.
Förbränningsinstallationen 1 innefattar en andra värmeväxlare 43 med en första avdelning 44 och en andra avdelning 45. För- bränningsanordningens 2 första inlopp 5 är kopplat till mem- brananordningens 7 första avdelnings 8 utlopp 9 via den andra värmeväxlarens 43 första avdelning 44. På motsvarande sätt är membrananordningens 7 andra avdelnings 11 inlopp 12 kopplat till luftförsörjningsröret 17 via värmeväxlarens 43 andra avdel- ning 45.
När förbränningsgaserna passerar den första värmeväxlarens 40 första avdelning 41 kommer förbränningsgaserna att kylas ner 529 353 14 då värme överförs till luften som passerar den första värmeväx- larens 40 andra avdelning 42. Förbränningsgaserna som kom- mer i kontakt med membranet 29 kyls därmed av. På motsva- rande sätt kommer värme att överföras från förbränningsgaserna som passerar den andra värmeväxlarens första avdelning 44 av luft som passerar den andra värmeväxlarens 43 andra avdelning 45.
De ovan beskrivna utföringsformerna kan modifieras på många sätt utan att frångå andan och omfattningen av föreliggande uppfinning. Exempelvis är det inte nödvändigt att ha både ett första inlopp och ett andra inlopp i förbränningsanordningen.
Fig. 4 visar huvudkomponenterna för en ejektor. Bränsleinlopps- röret 51 slutar i flödesriktningen med ett munstycke 52. Det pri- mära flödet av en ejektor går genom det här röret och mun- stycket. Den syreinnehållande gasen i den ovan beskrivna för- bränningsinstallationen är det sekundära flödet för en ejektor och går genom sugsamlingsröret 53. Blandningen av det primära flödet och det sekundära flödet äger rum i blandningskammaren 54. Tryckåterhämtningen av gasblandningen från blandnings- kammaren 54 äger rum i diffusorn 55.

Claims (7)

10 15 20 25 30 529 333 15 Patentkrav
1. Förbränningsinstallation (1) innefattande en förbrännings- anordning (2) med ett inre utrymme för förbränning av ett bräns- le och en syreinnehåliande gas till en förbränningsgas, mun- stycksmedel (31) för injicering av bränsle in i det inre utrymmet (3) av förbränningsanordningen (2) och en membrananordning (7) för tillhandahållande av syre till förbränningsgaserna för alst- ring av den syreinnehåliande gasen, varvid förbränningsanord- ningen (2) innefattar åtminstone ett första inlopp (5) för den sy- reinnehåliande gasen, ett utlopp (6) för förbränningsgaserna och en katalysator (32) anordnad mellan munstycksmedlet (31) och förbränningsanordningens (2) utlopp (6), varvid membrananord- ningen (7) är anordnad mellan förbränningsanordningens (2) ut- lopp (6) och förbränningsanordningens (2) första inlopp (5) så att förbränningsgaserna är anordnade att ledas från förbrän- ningsanordningens (2) utlopp (6) in i membrananordningen (7), förses med syre och ledas tillbaka till förbränningsanordningens (2) inlopp (5) som en syreinnehåliande gas, kännetecknad av att den innefattar åtminstone en ejektor (46) anordnad att bibehålla cirkulationen av förbränningsgas, där bränslet inkluderas i det primära flödet för ejektorn och förbränningsgasen är det sekun- dära flödet.
2. Förbränningsinstallation enligt patentkrav 1, varvid bräns- let är det primära flödet.
3. Förbränningsinstallation enligt patentkrav 1 eller patent- krav 2, varvid förbränningsanordningen (2) innefattar ett andra inlopp (30).
4. Förbränningsinstallation enligt patentkrav 3, varvid ett and- ra inlopp innefattar en del av en andra ejektor. 10 15 529 333 16
5. Förbrånningsinstallation enligt patentkrav 4, varvid det primära flödet för den andra ejektorn innefattar utloppsflödet från den första ejektorn.
6. Förbränningsinstallation enligt patentkrav 3, varvid det för- sta inioppet (5) och det andra inioppet (30) är anordnade på ett sådant sätt att åtminstone hälften av gasen från membrananord- ningen (7) leds in i det andra inioppet (30).
7. Förbränningsinstallation enligt patentkrav 3, varvid det för- sta inioppet (5) och det andra inioppet (30) är anordnade på ett sådant sätt att 50 till 80 procent och företrädesvis 55 till 65 pro- cent av gasen från membrananordningen (7) leds in i det andra inioppet (30).
SE0502571A 2005-11-23 2005-11-23 Förbränningsinstallation SE529333C2 (sv)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0502571A SE529333C2 (sv) 2005-11-23 2005-11-23 Förbränningsinstallation
EP06819726A EP1952060A1 (en) 2005-11-23 2006-11-23 Combustion installation
CNA2006800438556A CN101365911A (zh) 2005-11-23 2006-11-23 燃烧设备
PCT/EP2006/068851 WO2007060209A1 (en) 2005-11-23 2006-11-23 Combustion installation
JP2008541748A JP2009516817A (ja) 2005-11-23 2006-11-23 燃焼装置
US12/085,398 US20100031859A1 (en) 2005-11-23 2006-11-23 Combustion Installation
NO20082856A NO326803B1 (no) 2005-11-23 2008-06-23 Forbrenningsinnstallasjon

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0502571A SE529333C2 (sv) 2005-11-23 2005-11-23 Förbränningsinstallation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE0502571L SE0502571L (sv) 2007-05-24
SE529333C2 true SE529333C2 (sv) 2007-07-10

Family

ID=37811282

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0502571A SE529333C2 (sv) 2005-11-23 2005-11-23 Förbränningsinstallation

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20100031859A1 (sv)
EP (1) EP1952060A1 (sv)
JP (1) JP2009516817A (sv)
CN (1) CN101365911A (sv)
NO (1) NO326803B1 (sv)
SE (1) SE529333C2 (sv)
WO (1) WO2007060209A1 (sv)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9249687B2 (en) 2010-10-27 2016-02-02 General Electric Company Turbine exhaust diffusion system and method
US9518734B2 (en) 2013-01-28 2016-12-13 General Electric Technology Gmbh Fluid distribution and mixing grid for mixing gases

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2110209A (en) * 1934-10-13 1938-03-08 Baker Perkins Co Inc Furnace
US3655448A (en) * 1969-05-22 1972-04-11 United Aircraft Corp Hydrogen generator desulfurizer employing feedback ejector
US3739553A (en) * 1971-06-14 1973-06-19 H Aine Exhaust emission control means for internal combustion apparatus
US3921397A (en) * 1972-02-14 1975-11-25 G Emilio Guarderas Silencer against toxic gases
GB1402207A (en) * 1972-03-03 1975-08-06 Siemens Ag Catalyst and its use in hydrocarbon cracking processes
US4459126A (en) * 1982-05-24 1984-07-10 United States Of America As Represented By The Administrator Of The Environmental Protection Agency Catalytic combustion process and system with wall heat loss control
ES8601441A1 (es) * 1983-10-21 1985-10-16 Air Prod & Chem Un aparato de calentamiento que comprende un quemador y una camara de combustion
US4545787A (en) * 1984-07-30 1985-10-08 Air Products And Chemicals, Inc. Process for producing by-product oxygen from turbine power generation
US4633029A (en) * 1985-02-07 1986-12-30 Phillips Petroleum Company Apparatus and method for use in thermoelectric power generation
US4781907A (en) * 1985-12-04 1988-11-01 Mcneill John M Production of membrane-derived nitrogen from combustion gases
ES2064538T3 (es) * 1990-06-29 1995-02-01 Wuenning Joachim Procedimiento y dispositivo para la combustion de combustible en un recinto de combustion.
US5235804A (en) * 1991-05-15 1993-08-17 United Technologies Corporation Method and system for combusting hydrocarbon fuels with low pollutant emissions by controllably extracting heat from the catalytic oxidation stage
US5263325A (en) * 1991-12-16 1993-11-23 United Technologies Corporation Low NOx combustion
US5326254A (en) * 1993-02-26 1994-07-05 Michael Munk Fog conditioned flue gas recirculation for burner-containing apparatus
ES2113044T5 (es) * 1993-12-17 2005-06-16 Air Products And Chemicals, Inc. Metodo integrado, de alta temperatura, para la produccion de oxigeno.
US5624253A (en) * 1994-07-11 1997-04-29 Ilya Zborovsky Radiation burner
GB9611235D0 (en) * 1996-05-30 1996-07-31 Rolls Royce Plc A gas turbine engine combustion chamber and a method of operation thereof
US5888272A (en) * 1997-06-05 1999-03-30 Praxair Technology, Inc. Process for enriched combustion using solid electrolyte ionic conductor systems
US6383461B1 (en) * 1999-10-26 2002-05-07 John Zink Company, Llc Fuel dilution methods and apparatus for NOx reduction
US6595003B2 (en) * 2000-08-31 2003-07-22 Ralph A. Dalla Betta Process and apparatus for control of NOx in catalytic combustion systems
DE50115201D1 (de) * 2000-10-13 2009-12-17 Alstom Technology Ltd Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung heisser Arbeitsgase
CA2325072A1 (en) * 2000-10-30 2002-04-30 Questair Technologies Inc. Gas separation for molten carbonate fuel cell
CH695793A5 (de) * 2001-10-01 2006-08-31 Alstom Technology Ltd Verbrennungsverfahren, insbesondere für Verfahren zur Erzeugung von elektrischem Strom und/oder von Wärme.
US20030131582A1 (en) * 2001-12-03 2003-07-17 Anderson Roger E. Coal and syngas fueled power generation systems featuring zero atmospheric emissions
US20040255588A1 (en) * 2002-12-11 2004-12-23 Kare Lundberg Catalytic preburner and associated methods of operation
WO2004094909A1 (de) * 2003-04-24 2004-11-04 Alstom Technology Ltd Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines brenners einer wärmekraftmaschine, insbesondere einer gasturbinenanlage
US7104787B2 (en) * 2004-05-06 2006-09-12 Eclipse, Inc. Apparatus for radiant tube exhaust gas entrainment

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007060209A1 (en) 2007-05-31
NO20082856L (no) 2008-06-23
CN101365911A (zh) 2009-02-11
EP1952060A1 (en) 2008-08-06
SE0502571L (sv) 2007-05-24
JP2009516817A (ja) 2009-04-23
US20100031859A1 (en) 2010-02-11
NO326803B1 (no) 2009-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102953818B (zh) 功率设备和操作方法
EP2957835B1 (en) Method for recirculation of exhaust gas from a combustion chamber of a combustor of a gas turbine and gas turbine for conducting said method
US9869279B2 (en) System and method for a multi-wall turbine combustor
KR102297668B1 (ko) 부분 복열 유동 경로를 갖는 동력 발생 시스템 및 방법
US6532744B1 (en) Method for cooling a gas turbine system and a gas turbine system for performing this method
US9822703B2 (en) Fuel supply system
JP2019031979A (ja) 量論的排気ガス再循環ガスタービンシステムにおける酸化剤圧縮のためのシステム及び方法
JP4562129B2 (ja) ガスタービンエンジンを運転するための方法及び装置
JP2008208833A (ja) ターボ機械の冷却及びシール空気システム用のミキサ
SE531220C2 (sv) Energiåtervinninssystem för en processanordning
JP2009138748A (ja) 排気ガスの再循環とco2の分離を行う複合サイクル発電所及びそのような複合サイクル発電所の動作方法
JP2018508735A (ja) 排気再循環を有するガスタービンエンジン内の高い体積酸化剤流量のためのシステム及び方法
US10968781B2 (en) System and method for cooling discharge flow
SE529333C2 (sv) Förbränningsinstallation
US20190101028A1 (en) Combined cycle power plant having condensate recirculation pump using venturi effect
US20060090447A1 (en) Device for injecting water or water vapor into the working medium of a gas turbine plant
SE530793C2 (sv) Förbränningsinstallation
RU2002118569A (ru) Кислородно-керосиновый жидкостный ракетный двигатель с тепловым модулем, тепловой модуль и способ получения бессажевого газа в тепловом модуле
RU2278286C2 (ru) Газотурбинная установка
CN112455642A (zh) 一种基于蒸汽引射的冷凝水增压装置及凝水系统
US11306634B2 (en) Arrangement with internal combustion engine and heat exchanger
RU2144145C1 (ru) Способ работы теплогенерирующей установки и струйные теплогенерирующие установки для осуществления способа
US9527736B2 (en) System and method for generating nitrogen from a gas turbine
RU2238418C2 (ru) Двухконтурный газотурбинный двигатель
TWI602987B (zh) 用於在化學計量廢氣再循環氣渦輪系統中以燃料-稀釋劑混合進行擴散燃燒之系統及方法

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed