结合入口压缩机氧化剂控制设备的低排放涡轮系统和与其相关的方法技术方案

本发明专利技术提供了用于在低排放涡轮系统中控制氧化剂进料从而维持化学计量的或基本化学计量的燃烧条件的系统、方法和设备。在一个或更多实施例中，这样的控制通过确保氧化剂到燃烧室的恒定质量流率的输送的方法或系统而实现。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉参考本申请要求提交于2011年3月22日标题为LOW EMISSION TURBINE SYSTEMS HAVING A MAIN AIR COMPRESSOR OXIDANT CONTROL APPARATUS AND METHODS RELATED THERETO的美国临时申请61/466384；以及提交于2011年9月30日标题为LOW EMISSION TURBINE SYSTEMS INCORPORATING INLET COMPRESSOR OXIDANT CONTROL APPARATUS AND METHODS RELATED THERETO的美国临时申请61/542030的优先权，这两个申请都以其全部内容包括在此作为参考。 本申请涉及提交于2011年9月30日标题为SYSTEMS AND METHODS FOR CARBON DIOXIDE CAPTURE IN LOW EMISSION TURBINE SYSTEMS的美国临时申请61/542036；提交于2011年9月30日标题为SYSTEMS AND METHODS FOR CARBON DIOXIDE CAPTURE IN LOW EMISSION TURBINE SYSTEMS的美国临时申请61/542037；提交于2011年9月30日标题为SYSTEMS AND METHODS FOR CARBON DIOXIDE CAPTURE IN LOW EMISSION COMBINED TURBINE SYSTEMS的美国临时申请61/542039；提交于2011年9月30日标题为LOW EMISSION POWER GENERATION SYSTEMS AND METHODS INCORPORATING CARBON DIOXIDE SEPARATION的美国临时申请61/542041；提交于2011年3月22日标题为METHODS OF VARYING LOW EMISSION TURBINE GAS RECYCLE CIRCUITS AND SYSTEMS AND APPARATUS RELATED THERETO的美国临时申请61/466381；提交于2011年9月30日标题为METHODS OF VARYING LOW EMISSION TURBINE GAS RECYCLE CIRCUITS AND SYSTEMS AND APPARATUS RELATED THERETO的美国临时申请61/542035；提交于2011年3月22日标题为METHODS FOR CONTROLLING STOICHIOMETRIC COMBUSTION ON A FIXED GEOMETRY GAS TURBINE SYSTEM  AND APPARATUS AND SYSTEMS RELATED THERETO的美国临时申请61/466385；提交于2011年9月30日标题为SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING STOICHIOMETRIC COMBUSTION IN LOW EMISSION TURBINE SYSTEMS的美国临时申请61/542031；这些申请都以其全部内容包括在此作为参考。 
本公开的实施例涉及低排放发电。更特别地，本公开的实施例涉及用于控制到低排放涡轮系统的燃烧室的氧化剂的供应从而实现并维持化学计量的或基本化学计量的燃烧条件的方法和设备。 
技术介绍
本部分意图介绍可以与本公开的示例性实施例关联的本领域的各个方面。该讨论被确信为帮助提供框架，从而促进更好地理解本公开的特定方面。因此，应理解应据此阅读本部分，而不必作为对现有技术的陈述。 许多产油国经历强劲的国内电力需求增长，并且在增加油回收（EOR）中具有改善从其储油层的油回收的兴趣。两种普通EOR技术包括用于储油层压力维持的氮（N2）喷射以及用于EOR的混相驱动（miscible flooding）的二氧化碳（CO2）喷射。还存在关于温室气体（GHG）排放的全球关注。总量管制和交易（cap-and-trade）政策的实施与该关注的组合在许多国家中使得减少CO2排放在这些国家和其中操作烃生产系统的公司中享有优先权。 降低CO2排放的一些途径包括使用溶剂例如胺的燃料脱碳或补充燃烧捕集。然而，这些解决方案都是昂贵的并且降低发电效率，导致较低的电力生产、增加的燃料需求和满足国内电力需求的增加的电力成本。特别地，氧、SOX和NOX组分的存在使得利用胺溶剂吸收非常成问题。另一途径是在组合循环中的增氧燃料气体涡轮（例如，其中捕集源自气体涡轮布雷顿循环的排气热，从而形成蒸汽并且在兰金循环中产生另外的电力）。然而，没有可以在这样的循环中操作的商业上可用的气体涡轮，并且生产高纯度氧所需要的电力显著降低了工艺 的总效率。 此外，由于关于全球气候变化和二氧化碳排放影响的日益增长的关注，重点已置于将源自发电厂的二氧化碳排放最小化上。气体涡轮联合循环发电厂是有效的并且具有与核电或煤炭发电技术比较的更低的成本。因为以下原因，从气体涡轮联合循环发电厂的排气捕集二氧化碳是非常昂贵的：（a）在排气器（exhaust stack）中二氧化碳的低浓度，（b）需要处理的气体的巨大体积，（c）排气流的低压，以及在排气流中存在的巨大量的氧。这些因素中的全部导致从联合循环电厂的二氧化碳捕集的高成本。 因此，仍具有对低排放、高效率发电和CO2捕集制造处理的充分需要。 
技术实现思路
在本文中描述的联合循环发电厂中，在通常的天然气联合循环（NGCC）电厂中排出的源自低排放气体涡轮的排气取而代之地冷却并再循环到气体涡轮主压缩机入口。再循环排气而不是过量的压缩新鲜空气用来将燃烧产物在膨胀器中冷却到材料限制。本设备、系统和方法使低排放涡轮能够在大范围的环境条件上维持优选燃烧方式，例如化学计量燃烧。通过将化学计量燃烧与排气再循环组合，在再循环气体中CO2的浓度提高，同时最小化过量O2的存在，这两者都使得CO2回收更容易。在一个或更多实施例中，在此描述的低排放涡轮系统采用空气作为氧化剂。 本专利技术涉及用于在低排放涡轮系统中控制氧化物进料以便维持化学剂量的或基本化学计量的燃烧条件的系统、方法和设备。在一个或更多实施例中，这样的控制通过确保氧化剂到燃烧室的恒定质量流率的输送的方法或系统实现。示例包括但不限于用于冷冻氧化剂进料从而维持恒温（并因此维持密度和体积）、使用带有可变频率驱动的鼓风机以维持氧化剂进料的恒定密度，以及在入口压缩机上使用入口导向叶片从而维持到燃烧室的氧化剂进料的恒定体积的方法和系统。 附图说明本公开的前述和其他优点可以在浏览了以下实施例的非限制性示例的具体实施方式和附图后变得显然，其中： 图1示出用于低排放发电和增加的CO2回收的集成系统。 图2示出用于低排放发电和增加的CO2回收的集成系统，其中氧化剂进料在进入入口压缩机之前被冷冻。 图3示出用于低排放发电和增加的CO2回收的集成系统，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成系统，包括：气体涡轮系统，所述气体涡轮系统包括配置为在存在压缩的再循环流的情况下燃烧一种或更多种氧化剂和一种或更多种燃料的燃烧室，其中所述燃烧室将第一排放流引导到膨胀器，从而生成排气流并且至少部分地驱动主压缩机；入口压缩机，所述入口压缩机配置为压缩所述一种或更多种氧化剂并将压缩的氧化剂流引导到所述燃烧室；以及排气再循环系统，其中所述主压缩机压缩所述排气流并由此生成所述压缩的再循环流；其中在所述燃烧室中的反应条件是化学计量的或基本化学计量的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.03.22 US 61/466,384;2011.09.30 US 61/542,0301.一种集成系统，包括：
气体涡轮系统，所述气体涡轮系统包括配置为在存在压缩的再循环
流的情况下燃烧一种或更多种氧化剂和一种或更多种燃料的燃烧室，其
中所述燃烧室将第一排放流引导到膨胀器，从而生成排气流并且至少部
分地驱动主压缩机；
入口压缩机，所述入口压缩机配置为压缩所述一种或更多种氧化剂
并将压缩的氧化剂流引导到所述燃烧室；以及
排气再循环系统，其中所述主压缩机压缩所述排气流并由此生成所
述压缩的再循环流；
其中在所述燃烧室中的反应条件是化学计量的或基本化学计量的。
2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括一个或更多冷却装置，
所述一个或更多冷却装置配置为在所述一种或更多种氧化剂被引入到所
述入口压缩机之前冷却所述一种或更多种氧化剂。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述一种或更多种氧化剂被冷
却到比环境条件低至少约20℉的温度。
4.根据权利要求2所述的系统，进一步包括分离器，所述分离器配
置为从所述冷却装置接收冷却的氧化剂，并且在所述氧化剂流被引入到所
述入口压缩机之前从所述氧化剂流去除水滴。
5.根据权利要求2所述的系统，其中所述冷却装置是使用制冷剂作
为冷却流体的热交换器。
6.根据权利要求1所述的系统，进一步包括鼓风机，所述鼓风机配
置为在所述一种或更多种氧化剂被引入到所述入口压缩机之前提高所述
一种或更多种氧化剂的压力。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述鼓风机由可变频率驱动器
控制。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述入口压缩机包括入口导向
叶片。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述入口压缩机进一步包括配
置为从所述入口压缩机释放过量氧化剂的具有阀的排出流。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述阀配置为以小于所述入口
压缩机的排放压力的压力从所述入口压缩机释放过量氧化剂。
11.一种发电的方法，包括：
在入口压缩机中...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·K·达安卡，F·F·米特里克尔，R·A·亨廷顿，L·K·斯塔尔切尔，O·A·斯特斯，
申请(专利权)人：埃克森美孚上游研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US