本發(fā)明涉及一種燃?xì)廨啓C(jī)的啟動系統(tǒng)，特別涉及一種LNG燃?xì)廨啓C(jī)及其啟動系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前燃?xì)廨啓C(jī)啟動大多用電機(jī)啟動，液壓泵啟動，或者壓縮空氣啟動。這些啟動方式所需要的輔助設(shè)備都需要消耗較多的有用功。LNG環(huán)保清潔，價格較低。對于燒LNG的燃機(jī)，LNG本身蘊(yùn)含的巨大冷能不加以利用是一種極大的浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提出一種可改善燃?xì)廨啓C(jī)啟動方式的LNG燃?xì)廨啓C(jī)的啟動系統(tǒng)。

本發(fā)明還提出一種可改善燃?xì)廨啓C(jī)啟動方式的LNG燃?xì)廨啓C(jī)。

一種LNG燃?xì)廨啓C(jī)，包括燃燒室、透平和壓氣機(jī)，所述壓氣機(jī)與所述透平驅(qū)動連接，所述燃燒室包括燃燒室入口和燃燒室出口，所述透平包括透平入口和透平出口，所述透平入口與所述燃燒室出口連通，所述壓氣機(jī)包括壓氣機(jī)入口和壓氣機(jī)出口，所述壓氣機(jī)入口用以接收空氣，所述壓氣機(jī)出口與所述燃燒室入口連通，所述LNG燃?xì)廨啓C(jī)還包括向所述燃燒室輸入天然氣的天然氣輸送通道。LNG燃?xì)廨啓C(jī)還包括天然氣透平，所述天然氣透平與所述天然氣輸送通道連通，使得所述天然氣輸送通道內(nèi)的氣態(tài)天然氣在所述天然氣透平內(nèi)做功后再通向所述燃燒室，所述天然氣透平與所述壓氣機(jī)連接，使得所述天然氣透平在所述氣態(tài)天然氣做功過程中旋轉(zhuǎn)時驅(qū)動所述壓氣機(jī)轉(zhuǎn)動。

在一實(shí)施例中，所述天然氣輸送通道包括與所述天然氣透平入口連通的第一天然氣輸送管線和第二天然氣輸送管線，所述第一天然氣輸送管線上設(shè)有第一換熱器，所述第一換熱器用以使得所述第一天然氣輸送管線內(nèi)的LNG汽化，所述第二天然氣輸送管線上設(shè)有第二換熱器，所述第二換熱器構(gòu)造成吸收所述透平排出的尾氣的熱能使所述第二天然氣輸送管線內(nèi)的LNG汽化。

在一實(shí)施例中，所述第一換熱器是空溫汽化器。

在一實(shí)施例中，在所述LNG燃?xì)廨啓C(jī)的啟動階段，所述第一天然氣輸送管線開啟，當(dāng)所述LNG燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行到預(yù)定工作點(diǎn)時，所述第一天然氣輸送管線關(guān)閉，使得所述天然氣輸送通道內(nèi)的氣態(tài)天然氣僅由所述第二天然氣輸送管線提供。

一種LNG燃?xì)廨啓C(jī)的啟動系統(tǒng)，所述啟動系統(tǒng)包括：天然氣輸送通道，所述天然氣輸送通道包括第一天然氣輸送管線，所述第一天然氣輸送管線上設(shè)有空溫汽化器以使所述天然氣輸送通道內(nèi)的LNG汽化；以及天然氣透平，所述天然氣透平與所述燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)驅(qū)動連接，所述天然氣透平包括天然氣透平入口和天然氣透平出口，所述天然氣透平入口用以接收所述天然氣輸送通道內(nèi)經(jīng)空溫汽化而成的氣態(tài)天然氣，所述氣態(tài)天然氣在所述天然氣透平上做功后推動所述天然氣透平轉(zhuǎn)動從而帶動所述壓氣機(jī)轉(zhuǎn)動，所述氣態(tài)天然氣在所述天然氣透平上做功后從所述天然氣透平出口通向所述燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室。

在一實(shí)施例中，所述天然氣輸送通道包括與所述天然氣透平入口連通的第二天然氣輸送管線，所述第二天然氣輸送管線上設(shè)有第二換熱器，所述第二換熱器構(gòu)造成吸收所述燃?xì)廨啓C(jī)的透平渦輪排出的尾氣的熱能使所述第二天然氣輸送管線內(nèi)的LNG汽化，在所述燃?xì)廨啓C(jī)的啟動階段，所述第一天然氣輸送管線開啟，當(dāng)所述燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行到預(yù)定工作點(diǎn)時，所述第一天然氣輸送管線關(guān)閉，使得所述天然氣輸送通道內(nèi)的氣態(tài)天然氣僅由所述第二天然氣輸送管線提供。

在一實(shí)施例中，所述第一天然氣輸送管線和第二天然氣輸送管線并聯(lián)于一LNG輸送泵與所述天然氣透平入口之間。

在一實(shí)施例中，所述天然氣透平、燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)和透平同軸驅(qū)動連接。

綜上所述，本發(fā)明提供一種LNG燃?xì)廨啓C(jī)及其啟動系統(tǒng)。該LNG燃?xì)廨啓C(jī)在常規(guī)燃?xì)廨啓C(jī)核心機(jī)的基礎(chǔ)上給壓氣機(jī)軸上加裝一個或者多個天然氣透平。LNG先通過專用輸送泵輸送到空溫汽化器利用空溫汽化，汽化后的氣態(tài)天然氣通入天然氣透平做功驅(qū)動同軸的壓氣機(jī)葉輪。透平后的天然氣和壓縮空氣通入燃燒室燃燒做功，排出的尾氣攜帶大量的熱能，一部分利用換熱器與LNG輸送泵輸出的LNG換熱，用于提高LNG的汽化效率和壓力，保證天然氣透平的輸出功率。完成燃機(jī)啟動后，天然氣透平繼續(xù)工作輸出軸功，回收尾氣熱能。本發(fā)明充分利用了LNG本身蘊(yùn)含的冷能，改善燃機(jī)的啟動方式，啟動消耗電力少，減少輔助動力設(shè)備投入，提高燃料利用率，減少污染物排放，提高燃?xì)廨啓C(jī)效率，節(jié)約使用成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的LNG燃?xì)廨啓C(jī)的簡化結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

在詳細(xì)描述實(shí)施例之前，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明不限于本申請中下文或附圖中所描述的詳細(xì)結(jié)構(gòu)或元件排布。本發(fā)明可為其它方式實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例。而且，應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的措辭及術(shù)語僅僅用作描述用途，不應(yīng)作限定性解釋。本文所使用的“包括”、“包含”、“具有”等類似措辭意為包含其后所列出之事項、其等同物及其它附加事項。特別是，當(dāng)描述“一個某元件”時，本發(fā)明并不限定該元件的數(shù)量為一個，也可以包括多個。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種LNG燃?xì)廨啓C(jī)10，該LNG燃?xì)廨啓C(jī)10包括燃燒室12、透平14、壓氣機(jī)16、天然氣透平18以及向燃燒室12輸入天然氣的天然氣輸送通道20。壓氣機(jī)16與燃燒室12連通用以向燃燒室提供壓縮空氣，透平14與燃燒室12連通用以接收燃燒室12輸出的燃燒工質(zhì)，天然氣透平18與壓氣機(jī)16驅(qū)動連接用以啟動壓氣機(jī)16，壓氣機(jī)16與透平14驅(qū)動連接。在其他實(shí)施例中，天然氣透平18、壓氣機(jī)16和透平14也可同軸驅(qū)動連接。

更具體地，燃燒室12包括燃燒室入口22和燃燒室出口24，透平14包括透平入口26和透平出口28，壓氣機(jī)16包括壓氣機(jī)入口30和壓氣機(jī)出口32，天然氣透平18包括天然氣透平入口34和天然氣透平出口36。其中，壓氣機(jī)入口30用以接收空氣，透平入口26與燃燒室出口24連通，壓氣機(jī)出口32與燃燒室入口22連通以提供壓縮空氣，天然氣透平出口36與燃燒室入口22連通。

天然氣透平18與天然氣輸送通道20連通，使得天然氣輸送通道內(nèi)的天然氣在天然氣透平18內(nèi)做功后再通向燃燒室12。具體而言，天然氣輸送通道20的一端連接一LNG輸送泵38，另一端與天然氣透平入口34連通，LNG輸送泵38向天然氣輸送通道20內(nèi)輸入LNG，輸入的LNG在天然氣輸送通道20的適當(dāng)位置汽化成氣態(tài)天然氣向天然氣透平18內(nèi)輸送，天然氣透平18在天然氣做功過程中旋轉(zhuǎn)時驅(qū)動與天然氣透平18驅(qū)動連接的壓氣機(jī)16運(yùn)轉(zhuǎn)。透平后的天然氣通入燃燒室12燃燒。

在所示的實(shí)施例中，天然氣輸送通道20包括并聯(lián)設(shè)置的第一天然氣輸送管線40和第二天然氣輸送管線42。第一天然氣輸送管線40上設(shè)有第一換熱器44，第一換熱器44用以使得第一天然氣輸送管線40內(nèi)的LNG汽化。在所示的實(shí)施例中，第一換熱器44實(shí)施為空溫汽化器44，使得第一天然氣輸送管線40內(nèi)的LNG可與環(huán)境空氣進(jìn)行換熱，同時LNG汽化。因此，天然氣輸送通道20，例如第一天然氣輸送管線40，空溫汽化器44，天然氣透平18以及LNG輸送泵38可以組成一個用于啟動LNG燃?xì)廨啓C(jī)的啟動系統(tǒng)。

第二天然氣輸送管線42上設(shè)有第二換熱器46，第二換熱器46構(gòu)造成吸收透平14排出的尾氣的熱能以使第二天然氣輸送管線42內(nèi)的LNG汽化。具體來說，透平出口28與第二換熱器46連通，以使得透平14排出的至少部分尾氣可通入第二換熱器46內(nèi)與第二天然氣輸送管線42內(nèi)的LNG換熱使LNG汽化，回收尾氣熱能。換熱后的尾氣排放出去或作進(jìn)一步處理。

在LNG燃?xì)廨啓C(jī)10的啟動階段，第一天然氣輸送管線40開啟，在空溫汽化器44內(nèi)利用環(huán)境空氣對LNG汽化，汽化后的氣態(tài)天然氣通入天然氣透平18做功驅(qū)動壓氣機(jī)16轉(zhuǎn)動以壓縮空氣，LNG燃?xì)廨啓C(jī)10開始運(yùn)行；當(dāng)LNG燃?xì)廨啓C(jī)10運(yùn)行到預(yù)定工作點(diǎn)時，第一天然氣輸送管線40關(guān)閉，使得天然氣輸送通道20內(nèi)的氣態(tài)天然氣僅由第二天然氣輸送管線42提供，在第二換熱器46內(nèi)利用透平14的高溫尾氣對LNG進(jìn)行汽化，此時LNG的汽化效率和壓力顯著提高，保證天然氣透平18的輸出功率。

為了便于對LNG燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，在一實(shí)施例中，LNG燃?xì)廨啓C(jī)10還包括用以調(diào)節(jié)燃機(jī)輸出功率的第一控制閥和第二控制閥(圖未示出)。第一控制閥用以控制LNG輸送泵38選擇性地將LNG輸送進(jìn)第一天然氣輸送管線40或第二天然氣輸送管線42，或者同時輸送進(jìn)第一天然氣輸送管線40和第二天然氣輸送管線42。第二控制閥用以控制從透平14排出的尾氣輸送至第二換熱器46的流量。

更具體地，第一控制閥包括第一閥和第二閥，第一閥安裝在第一天然氣輸送管線40上，以控制LNG是否輸送進(jìn)空溫汽化器44，或者調(diào)節(jié)輸送進(jìn)空溫汽化器44的流量大??；第二閥安裝在第二天然氣輸送管線42上，以控制LNG是否輸送進(jìn)第二換熱器46，或者調(diào)節(jié)輸送進(jìn)第二換熱器46的流量大小。第二控制閥安裝在透平出口28與第二換熱器46連通的管路上，以調(diào)節(jié)進(jìn)入第二換熱器46的尾氣的流量大小。

在一些實(shí)施例中，第一控制閥還可用以控制LNG輸送泵38的輸出流量。

下面對LNG燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行過程做簡要介紹。

開機(jī)時，LNG輸送泵38先運(yùn)行，第一天然氣輸送管線40開啟，第二天然氣輸送管線42關(guān)閉，LNG通入空溫汽化器44中與環(huán)境空氣換熱，LNG吸收環(huán)境空氣中的熱量汽化成氣態(tài)天然氣。LNG汽化而成的氣態(tài)天然氣通入天然氣透平18驅(qū)動渦輪做功，并帶動壓氣機(jī)16運(yùn)轉(zhuǎn)以壓縮空氣，壓縮空氣和天然氣透平輸出的天然氣通入燃燒室12中，燃燒室12點(diǎn)火，壓縮空氣和天然氣在燃燒室12內(nèi)燃燒。產(chǎn)生的高溫燃燒產(chǎn)物進(jìn)入透平14做功并驅(qū)動壓氣機(jī)16，從透平14出來的高溫尾氣一部分通入第二換熱器46，一部分排放出去或者進(jìn)一步處理。當(dāng)LNG燃?xì)廨啓C(jī)10運(yùn)行到預(yù)定工作點(diǎn)時，例如自持狀態(tài)時，關(guān)閉第一天然氣輸送管線40，開啟第二天然氣輸送管線42，LNG輸送泵38將LNG輸送至第二換熱器46，LNG與通入第二換熱器46的高溫尾氣換熱，吸收尾氣熱能在第二換熱器46內(nèi)汽化增壓。經(jīng)過第二換熱器46換熱的LNG汽化更加劇烈，壓力更高，高壓的天然氣進(jìn)入天然氣透平18做功，提升渦輪功率，因此也使得壓氣機(jī)16、燃燒室12、透平14同步提升功率。燃機(jī)啟動完成，可通過控制第一控制閥和第二控制閥來調(diào)節(jié)LNG輸送流量及通入第二換熱器46的高溫尾氣的流量，從而調(diào)節(jié)燃機(jī)的輸出功率。

上述實(shí)施例中，LNG燃?xì)廨啓C(jī)10僅設(shè)置一個天然氣透平18，根據(jù)具體實(shí)施需求，在其他實(shí)施例中，也可以設(shè)置多于一個的天然氣透平，進(jìn)一步提高LNG的能量利用率。

綜上所述，本發(fā)明提供一種LNG燃?xì)廨啓C(jī)及其啟動系統(tǒng)。該LNG燃?xì)廨啓C(jī)在常規(guī)燃?xì)廨啓C(jī)核心機(jī)的基礎(chǔ)上給壓氣機(jī)軸上加裝一個或者多個天然氣透平。LNG先通過專用輸送泵輸送到空溫汽化器利用空溫汽化，汽化后的氣態(tài)天然氣通入天然氣透平做功驅(qū)動同軸的壓氣機(jī)葉輪。天然氣透平輸出的天然氣和壓縮空氣通入燃燒室燃燒做功，排出的尾氣攜帶大量的熱能，一部分利用換熱器與LNG輸送泵輸出的LNG換熱，用于提高LNG的汽化效率和壓力，保證天然氣透平的輸出功率。完成燃機(jī)啟動后，天然氣透平繼續(xù)工作輸出軸功，回收尾氣熱能。本發(fā)明充分利用了LNG本身蘊(yùn)含的冷能，改善燃機(jī)的啟動方式，啟動消耗電力少，減少輔助動力設(shè)備投入，提高燃料利用率，減少污染物排放，提高燃?xì)廨啓C(jī)效率，節(jié)約使用成本。

本文所描述的概念在不偏離其精神和特性的情況下可以實(shí)施成其它形式。所公開的具體實(shí)施例應(yīng)被視為例示性而不是限制性的。因此，本發(fā)明的范圍是由所附的權(quán)利要求，而不是根據(jù)之前的這些描述進(jìn)行確定。在權(quán)利要求的字面意義及等同范圍內(nèi)的任何改變都應(yīng)屬于這些權(quán)利要求的范圍。