低排放三循环动力产生系统和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107575308A(43)申请公布日2018.01.12(21)申请号201710761087.8F02C3/30(2006.01)(22)申请日2011.06.09F02C9/50(2006.01)F01K23/10(2006.01)(30)优先权数据F02C6/02(2006.01)61/361,1732010.07.02US(62)分案原申请数据201180033204.X2011.06.09(71)申请人埃克森美孚上游研究公司地址美国德克萨斯州(72)发明人R·H·欧尔菲克M·明特(74)专利代理机构北京纪凯知识产权代理有限公司11245代理人张全信董志勇(51)Int.Cl.F02C6/00(2006.01)F02C3/34(2006.01)权利要求书4页说明书13页附图8页(54)发明名称低排放三循环动力产生系统和方法(57)摘要本申请的名称为低排放三循环动力产生系统和方法。提供了用于联合循环动力工厂中的低排放动力产生的方法和系统。一个系统包含燃气涡轮系统，其在压缩的再循环流的存在下化学计量地燃烧燃料和氧化剂，以提供机械动力和气态废气。压缩的再循环流用作稀释剂以调节燃烧工艺的温度。增压器可在气态废气被压缩成为压缩的再循环流之前提高气态废气的压力。净化流从压缩的再循环流流出并且被引导至排出CO2和富氮气体的CO2分离器，CO2和富氮气体可在气体膨胀器中膨胀以产生额外的机械动力。CN107575308ACN107575308A权利要求书1/4页1.综合系统，包括：具有第一燃烧室的燃气涡轮系统，所述第一燃烧室被配置用于在压缩的再循环流的存在下基本上化学计量地燃烧第一压缩的氧化剂和第一燃料，以便供应的氧与化学计量的燃烧需要的氧的比为0.9:1至1.1:1，其中所述燃烧室引导第一排出物流至膨胀器，以产生气态废流并且至少部分地驱动主压缩机；放置在所述第一燃烧室的出口上并且适于分别测量所述气态废流的温度或氧浓度的至少一个热电偶或氧传感器，其中来自所述热电偶或氧传感器的至少一个测量用于(i)调节注入所述第一燃烧室的所述第一燃料和所述第一压缩的氧化剂的比，以维持基本上化学计量的燃烧条件；或(ii)修改作为稀释剂以冷却燃烧产物至要求的膨胀器入口温度需要的所述气态废流的体积；或二者；废气再循环系统，其包括至少一个增压器，所述增压器被配置用于在引导冷却的再循环气体进入所述主压缩机之前接收和提高所述气态废流的压力，其中所述主压缩机压缩所述气态废流并且从而产生所述压缩的再循环流，所述压缩的再循环流用作稀释剂，其被配置用于调节所述第一排出物流的温度；CO2分离器，其经净化流流体连接至所述压缩的再循环流；催化装置，其与所述净化流结合放置并且配置用于在所述净化流进入所述CO2分离器之前降低所述净化流中的氧含量；和第二燃烧室，其经源于所述CO2分离器的主要由富氮气体组成的残余流流体连接至所述CO2分离器，其中所述第二燃烧室被配置用于基本上化学计量地燃烧所述残余流、源自与所述第一燃料相同来源的第二燃料和源自与所述第一压缩的氧化剂相同来源的第二压缩的氧化剂的组合；和气体膨胀器，其经第二排出物流与所述第二燃烧室流体连接。2.权利要求1所述的系统，进一步包括流体连接至所述至少一个增压器的第一冷却单元和第二冷却单元，所述第一冷却单元被配置用于在所述气态废流进入所述至少一个增压器之前接收和冷却所述气态废流，和所述第二冷却单元被配置用于接收来自所述至少一个增压器的所述气态废流并且进一步冷却所述气态废流以产生所述冷却的再循环气体。3.权利要求1所述的系统，进一步包括加热器构件，其适于加热所述残余流产生加热的氮蒸气流。4.权利要求3所述的系统，其中所述气体膨胀器被配置用于使所述加热的氮蒸气膨胀并且从而产生机械动力和废气。5.权利要求4所述的系统，进一步包括由通过所述气体膨胀器产生的所述机械动力驱动的入口压缩机，其中所述入口压缩机被配置用于提供所述第一压缩的氧化剂。6.权利要求3所述的系统，其中所述加热器构件包括流体连接至所述净化流和所述残余流两者的热交换器，所述热交换器被配置用于在所述催化装置中处理之后降低所述净化流的温度并且同时升高所述残余流的温度。7.权利要求1所述的系统，其中所述气体膨胀器被配置用于使所述第二排出物流膨胀并且从而产生机械动力和废气。8.产生动力的方法，包括：在第一燃烧室中并在压缩的再循环流的存在下基本上化学计量地燃烧第一压缩的氧2CN107575308A权利要求书2/4页化剂和第一燃料，以便供应的氧与化学计量的燃烧需要的氧的比为0.9:1至1.1:1，从而产生第一排出物流，其中所述压缩的再循环流用作稀释剂，其被配置用于调节所述第一排出物流的温度；使用放置在所述第一燃烧