高效选择性催化还原系统技术方案

本发明专利技术涉及一种高效选择性催化还原系统。本申请提供了燃气涡轮发动机系统(100)。该燃气涡轮发动机系统(100)可包括：产生燃烧气体流(40)的燃气涡轮发动机(15)；与燃气涡轮发动机(15)连通的排放物还原系统(140)；要被注入燃烧气体流(40)中的氨流(175)；以及用于气化氨流(175)的压缩气体源(110)。

【技术实现步骤摘要】
燃气涡轮发动机系统及其操作方法
本申请和作为结果得到的专利大体涉及燃气涡轮发动机系统，且更详细地讲，涉及具有由采集到的二氧化碳或者其它类型的气体驱动的选择性催化还原系统的燃气涡轮发动机系统。
技术介绍
一般而言，在发电设施等中产生的二氧化碳(“CO2”)被认为是温室气体。这样，与排放进大气相反，政府规定通常要求采集和封存(sequestration)在整个发电过程中产生的二氧化碳。明确地讲，二氧化碳可在若干个阶段中被压缩和中间冷却以到达超临界状态。二氧化碳然后可被液化和运输以用于终端用途，诸如深海封存、增强的油回收或者其它用途。同样地，发电设备产生氮氧化物(NOX)和其它的气体。氮氧化物的产生也经受逐渐增加的政府规定的控制。用于减少燃气涡轮发动机中总的氮氧化物排放物的一种方案是使用选择性催化还原(“SCR”)系统。这种SCR系统可通过管道等连接到燃气涡轮出口。SCR系统向排气流添加还原剂(典型地为氨或者尿素)，之后使该流穿过催化床，以便选择性地吸收氮氧化物和去氧剂(reducingagent)。吸收的成分在催化器表面上经历化学反应，且反应产物被解吸。明确地讲，还原剂和排气流中的氮氧化物反应而形成水和氮气(4NO+4NH3+O2=6H20+4N2，在大约549华氏度到大约664华氏度(大约287.2摄氏度到大约351.1摄氏度)处)。使用其它类型还原剂的催化器在本领域内也是已知的。虽然已知的SCR系统在减少氮氧化物的量上通常是高效的，在一些应用中排放物可减少高达大约90％，但这种系统通常要求专用的雾化空气源，具有烟道气风扇的烟道气再循环管路，或者两者，以便气化和雾化氨。这样，整个SCR系统包括燃气涡轮发动机系统上的作为一个整体的至少一些附加的排放管。另外，氮氧化物排放物在瞬变操作情形期间―诸如，在发动机启动、负荷摆动情形等期间―还可到达峰值。这些氮氧化物输出峰值可导致燃气涡轮发动机系统与当前政府排放物规定不相符。因此，存在对于使用选择性催化还原系统等的改进的燃气涡轮发动机系统的需求。这种SCR系统或其它类型的排放物还原系统应该保持总的氮氧化物排放物在政府规定内，同时排除或者减少燃气涡轮发动机系统上的附加负载(对于这种系统，为了提高总的性能和效率，通常需要该附加负载)。
技术实现思路
本申请和作为结果得到的专利因此提供了一种燃气涡轮发动机系统。该燃气涡轮发动机系统可包括产生燃烧气体流的燃气涡轮发动机、与燃气涡轮发动机连通的排放物还原系统、要被注入进燃烧气体流的氨流及用于气化氨流的压缩气体源。本申请和作为结果得到的专利还提供了操作燃气涡轮发动机系统的方法。该方法可包括如下步骤：产生燃烧气体流、压缩二氧化碳流、用压缩的二氧化碳流气化氨流，及将气化的氨流注入燃烧气体流中。本申请还提供了一种燃气涡轮发动机系统。该燃气涡轮发动机系统可包括产生燃烧气体流的燃气涡轮发动机、与燃气涡轮发动机连通的选择性催化还原系统、要被注入进燃烧气体流的氨流及用以提供二氧化碳流来气化氨流的二氧化碳采集和封存系统。结合若干附图和所附的权利要求考虑，在审阅了随后的详细描述后，本申请和作为结果得到的专利的这些和其它的特征及改进对本领域普通技术人员将变得显而易见。附图说明图1是使用选择性催化还原系统的燃气涡轮发动机系统的示意图。图2是可在本文中描述的使用选择性催化还原系统的燃气涡轮发动机系统的示意图。图3是可在本文中描述的具有选择性催化还原系统的燃气涡轮发动机系统的备选实施例的示意图。图4是可在本文中使用的氨注入栅(grid)的正视平面图。图5是可在本文中使用的氨注入栅的备选实施例的正视平面图。图6是可在本文中描述的具有选择性催化还原系统的燃气涡轮发动机系统的备选实施例的示意图。图7是可在本文中描述的具有选择性催化还原系统的燃气涡轮发动机系统的备选实施例的示意图。图8是可在本文中描述的具有选择性催化还原系统的燃气涡轮发动机系统的备选实施例的示意图。图9是可在本文中描述的具有化学计量排气再循环排气系统的燃气涡轮发动机系统的备选实施例的示意图。部件列表燃气涡轮发动机系统10燃气涡轮发动机15压缩机20空气流25燃烧器30燃料流35燃烧气体流40涡轮45轴50负载52管道54排气管56联合循环系统60热回收蒸汽发生器62蒸汽流64蒸汽涡轮66SCR系统70氨注入栅72催化器74管76气化器78氨水流80雾化空气流82烟道气提取物84烟道气风扇86氨注入栅歧管88二氧化碳采集和封存系统90二氧化碳压缩机92中间冷却器94燃气涡轮发动机系统100压缩气体源110二氧化碳采集和封存系统115二氧化碳压缩机120第一二氧化碳压缩机122第二二氧化碳压缩机124第三二氧化碳压缩机126中间冷却器130二氧化碳流135排放物还原系统140SCR系统145氨注入栅150催化器160管170氨流175气化器180氨水管路190歧管200第一二氧化碳管路210第二二氧化碳管路220燃气涡轮发动机系统230SCR系统240喷射器250动力空气入口260吸气入口270混合管280扩散器290加热器295水平集管300竖直集管310燃气涡轮发动机系统320SCR系统330氨水热交换器340燃气涡轮发动机系统350简单循环系统360燃气涡轮发动机系统370整体气化联合循环系统380空气分离单元390氮气流400氧气流410气化器420氮气压缩机430中间冷却器440第一氮气管路450第二氮气管路460化学计量排气回收系统500化学计量排气回收子系统510化学计量排气回收压缩机520热回收蒸汽发生器530冷却器540喷射器550氨注入栅560。具体实施方式现在参考附图，在附图中，贯穿若干视图，相同的数字指代相同的元件，图1示出了可在本文中使用的燃气涡轮发动机系统10的示意图。燃气涡轮发动机系统10可包括一个或者多个燃气涡轮发动机15。每个燃气涡轮发动机15可包括压缩机20。压缩机20压缩进入的空气流25。压缩机20输送压缩的空气流25到燃烧器30。燃烧器30将压缩的空气流25和压缩的燃料流35混合并点燃混合物以产生燃烧气体流40。虽然示出了仅单个燃烧器30，但燃气涡轮发动机15可包括任意数量的燃烧器30。燃烧气体流40又被输送到涡轮45。燃烧气体流40驱动涡轮45以便产生机械功。涡轮45中产生的机械功通过轴50驱动压缩机20，且驱动外部负载52，诸如发电机等。燃烧气体流40可通过通向排气管56或者以其它方式布置的管道54排出。如果燃气涡轮发动机10为联合循环系统60的形式，热回收蒸汽发生器62可和管道54连通，以便在蒸汽流64和燃烧气体流40之间交换热。热回收蒸汽发生器62可与一个或者多个蒸汽涡轮66连通。蒸汽涡轮66可驱动同一个或者不同的负载52。在此处可以使用其它的构件和其它的配置方案。燃气涡轮发动机系统10还可包括SCR系统70或者其它类型的排放物还原系统等。SCR系统70可包括位于管道54中或者附近的氨注入栅72，催化器74处于氨注入栅72的下游。氨注入栅72可在其中具有许多管76，以便将氨或其它还原剂喷洒进燃烧气体流40中，以用于在催化器74内反应，以便如上所述在其中还原氮氧化物。SCR系统70还可包括气化器78。气化器78可与氨水流80和雾化空气流82连通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气涡轮发动机系统(100)，包括：产生燃烧气体流(40)的燃气涡轮发动机(15)；与所述燃气涡轮发动机(15)连通的排放物还原系统(140)；所述排放物还原系统(140)包括要被注入所述燃烧气体流(40)中的氨流(175)；及用来气化所述氨流(175)的压缩气体源(110)。

【技术特征摘要】
2011.08.02 US 13/1958951.一种燃气涡轮发动机系统(100)，包括：产生燃烧气体流(40)的燃气涡轮发动机(15)；与所述燃气涡轮发动机(15)连通的排放物还原系统(140)；所述排放物还原系统(140)包括要被注入所述燃烧气体流(40)中的氨流(175)；及用来气化所述氨流(175)的压缩气体源(110)；其特征在于，所述压缩气体源(110)包括用于二氧化碳流(135)的二氧化碳采集和封存系统(115)。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机系统(100)，其特征在于，所述二氧化碳采集和封存系统(115)包括多个压缩机(120)和多个中间冷却器(130)。3.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机系统(100)，其特征在于，所述二氧化碳采集和封存系统(115)包括与所述排放物还原系统(140)连通的一个或者多个二氧化碳管路(210，220)。4.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机系统(100)，其特征在于，所述排放物还原系统(140)包括选择性催化还原系统(145)。5.根据权利要求4所述的燃气涡轮发动机系统(100)，其特征在于，所述选择性催化还原系统(145)包括用于将所述氨流(175)注入所述燃烧气体流(40)中的氨注入栅(150)和催化器(160)。6.根据权利要求5所述的燃气涡轮发动机系统(100)，其特征在于，所述氨注入栅(150)包括多个竖直集管(...

【专利技术属性】
技术研发人员：L默钱特，RF霍斯金，V萨马，I马宗徳，R萨哈，GO克雷默，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：