适用于发电系统和方法的控制系统和方法技术方案

提供了适用于与发电系统和方法结合的控制系统和方法。该控制系统和方法可用于例如闭合发电循环以及半闭合发电循环。该组合的控制系统和方法以及发电系统和方法可提供对发电系统和方法的动态控制，其可根据控制器所接收的输入和从控制器到发电系统的一个或多个构件的输出而自动地进行。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】适用于发电系统和方法的控制系统和方法
本专利技术涉及控制系统和方法，且更具体地涉及可集成至发电系统和方法的控制系统和方法。
技术介绍
具有对开发发电系统以满足增加的消耗需要的巨大需求。尽管很多工作涉及不使用化石燃料来燃烧的系统，然而成本因素和可用的化石燃料，特别是煤和天然气(以及废的碳氢化合物，例如残余的油产品)，驱动对被配置成燃烧这种燃料的系统的持续需求，具体地具有高效率和完全的碳捕集的系统。为了满足这些需求，存在着对于可提供对发电系统的精确控制的控制系统的开发的持续需要。
技术实现思路
在一个或多个实施方式中，本专利技术可提供可用于对发电系统的一个或多个方面进行控制的系统和方法。控制系统具体地可提供对发电系统中的一种或多种流体流的压力、温度、流速和流组成的一者或多者的控制。该控制系统可提供发电系统的最佳效率。该控制系统还可提供对发电系统的多个方面的控制，例如系统的启动，系统的关闭，系统的输入流的改变，系统的输出流的改变，处理涉及系统的操作紧急情况，与发电系统的操作相关的任何类似考虑。在一个或多个实施方式中，本专利技术可涉及适用于发电机中的控制系统。例如，发电机可以是在燃烧器中在具有额外循环的CO2流的压力为约12MPa或更大的基本纯的氧气中燃烧燃料(例如碳氢化合物，具体地碳氢化合物气体)的设备，以产生燃烧产品和循环CO2的混合流。在一些实施方式中，发电机的特征还在于以下一点或多点，其可以任何数量或顺序结合。该组合流可通过具有至少10巴的排出压力的发电涡轮机。涡轮机排出物可在节能型热交换器中冷却以对循环CO2流进行预热。涡轮机排出物可被进一步冷却至接近环境温度，且冷凝水可被移除。CO2气体流可通过气体压缩机被压缩到达或接近涡轮机入口压力，随后通过密度CO2泵以形成循环CO2流。在燃烧器中产生的净CO2可在涡轮机入口和出口压力之间以任何压力被移除。来自外部源的热可被引入至循环CO2流的预热部分，至200℃到400℃范围内的温度，从而将从节能型热交换器离开的涡轮机排出物和循环CO2流之间的温度差降低至约50℃或更少。燃料气体流速可被控制以从涡轮机提供要求的功率输出。涡轮机出口温度可通过CO2泵的速度而控制。CO2压缩机排出压力可通过至压缩机入口的再循环压缩CO2流而控制。由燃料气体燃烧所产生的和从系统移除的净CO2的流速可用于控制CO2压缩机入口压力。在进入节能型热交换器的涡轮机排出物的温度与离开节能型热交换器的循环CO2流的温度之间的差可通过控制由增加的热源所加热的循环CO2流的一部分的流速而控制在50℃或更低。从系统移除的净液态水和燃料产生杂质的流速可通过液态水分离器中的水位而控制。可控制氧气流速以保持氧气与燃料气体流速的比例，这可导致在涡轮机入口流中的限定的过量氧气，以保证完全的燃料气体燃烧和在燃料气体中的成分的氧化。处于CO2压缩机入口压力的氧气流可与来自CO2压缩机入口的一定量的CO2混合，以产生具有约15％至约40％(摩尔)的氧气组成的氧化剂流，其可降低燃烧器中的绝热火焰温度。产生所需要的氧化剂与燃料气体比例所需的氧化剂流可由氧化剂泵的速度控制。氧化剂压缩器的排出压力可由至压缩器入口的再循环压缩氧化剂流而控制。氧化剂压缩器的入口压力可由与形成氧化剂流的与氧气混合的稀释CO2的流速而控制。在氧化剂流中的氧气与CO2的比例可由氧气的流动而控制。氧气可在至少与涡轮机入口压力一样高的压力下输送至发电系统，且可期望具有约15％至约40％(摩尔)范围的氧气组成的氧化剂流。氧气与燃料气体比例可由氧气流而控制。在氧化剂流中的氧气与CO2比例可由从CO2压缩器排出所获取的稀释CO2流所控制。在这里所述的任何实施方式中，由第二参数对一个参数的控制可具体地指示该第二参数被测量(例如，通过传感器)或者以另外的方式被监测，或者第二参数通过计算机基于另外提供的信息、查找表格或者测量值而计算，并且控制器根据所测量或者所计算的第二参数开始控制序列，从而第一参数被适当地调节(例如，通过阀的打开或关闭，增加或减少至泵的功率，等)。换言之，第二参数用作控制器的触发器，以执行对第一参数的调节。在一个或多个实施方式中，本专利技术可提供发电系统，其包括集成的控制系统，该集成的控制系统可被配置成自动地控制发电系统中的至少一个构件。具体地，控制系统可包括至少一个控制器单元，其被配置成接收与发电系统的测量参数相关的输入，且被配置成提供输出至被自动控制的发电系统的至少一个构件。发电系统和集成控制系统还可与以下所述的一种或多种相关地限定，其可以任何数量和顺序组合。发电系统可被配置成用于经由燃料的燃烧的热输入。发电系统可被配置成经由非燃烧热源进行热输入。发电系统可被配置成用于CO2流的再循环。发电系统可被配置成用于产生一定量的CO2，其可选地从系统获取，例如被输入至管道或者用于另外的目的，例如促进油回收。发电系统可被配置成使用重复地被压缩、被加热和膨胀的工作流体。集成控制系统可包括功率控制器，其被配置成接收与发电系统的一个或多个发电构件所产生的功率相关的输入。功率控制器可被配置成满足以下要求中的一者或二者：提供输出至发电系统的加热器构件，以增加或减少加热器构件的产热；提供输出至燃料阀，以允许较多燃料或较少燃料进入发电系统。该集成控制系统可包括燃料/氧化剂比例控制器，其被配置成接收与燃料流速相关的输入和与氧化剂流速相关的输入中的一者或二者。燃料/氧化剂比例控制器可被配置成满足以下要求中的一者或二者：提供输出至燃料阀，以允许较多燃料或较少燃料进入发电系统；提供输出至氧化剂阀，以允许较多氧化剂或较少氧化剂进入发电系统。集成控制系统可包括泵控制器，其被配置成接收与发电系统中的涡轮机的排出流的温度相关的输入，以及提供输出至在涡轮机上游的泵以增大或减小从泵排出的流体的流速。该集成控制系统可包括泵抽吸压力控制器，其被配置成接收与发电系统中的泵的上游的流体的抽吸压力相关的输入，并且提供输出至设置在泵的上游的回流阀。泵抽吸压力控制器被配置成满足以下要求中的一者或二者：使得较多流体或较少流体回流至回流阀的更上游的位置处；使得较多流体或较少流体在泵的上游从发电系统移除。集成控制系统可包括压力调节控制器，其被配置成接收与发电系统中的涡轮机的排出流的压力相关的输入，并且提供输出至流体出口阀以允许流体从排出流离开，以及可选地提供输出至流体入口阀且允许流体进入排出流。该集成控制系统可包括水分离器控制器，其被配置成接收与在发电系统的分离器中的水量相关的输入，以及提供输出至水移除阀以允许或者不允许水被从分离器移除，以及将分离器中的水量保持在限定的值。集成控制系统可包括氧化剂泵控制器，其被配置成接收与发电系统中的燃料的质量流和氧化剂的质量流中的一者或者二者相关的输入，并且计算燃料和氧化剂的质量流比例。所述氧化剂泵控制器被配置成提供输出至氧化剂泵，以改变泵的功率，从而影响所述发电系统中的燃料和氧化剂的质量流比例。所述集成控制系统包括氧化剂压力控制器，其被配置成接收与氧化剂压缩机的下游的氧化剂流的压力相关的输入，以及提供输出至氧化剂旁通阀以使得较多氧化剂或者较少氧化剂绕过所述压缩机。所述集成控制系统包括氧化剂压力控制器，其被配置成接收与氧化剂压缩机上游的氧化剂流的压力相关的输入，以及提供输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括集成控制系统的发电系统，该集成控制系统被配置成自动地控制所述发电系统的至少一个构件，该控制系统包括至少一个控制单元，其被配置成接收与所述发电系统的测量参数相关的输入，以及被配置成提供输出至所述发电系统的受到自动控制的所述至少一个构件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.12 US 62/078,8331.一种包括集成控制系统的发电系统，该集成控制系统被配置成自动地控制所述发电系统的至少一个构件，该控制系统包括至少一个控制单元，其被配置成接收与所述发电系统的测量参数相关的输入，以及被配置成提供输出至所述发电系统的受到自动控制的所述至少一个构件。2.如权利要求1所述的发电系统，其中所述集成控制系统包括功率控制器，其被配置成接收与所述发电系统的一个或多个发电构件所产生的功率相关的输入。3.如权利要求2所述的发电系统，其中所述功率控制器被配置成满足以下要求中的一个或者两个：提供输出至所述发电系统的加热器构件以增加或减少所述加热器构件的产热；提供输出至燃料阀以允许较多燃料或较少燃料进入所述发电系统。4.如权利要求1所述的发电系统，其中所述集成控制系统包括燃料/氧化剂比例控制器，其被配置成接收与燃料流速相关的输入和与氧化剂流速相关的输入中的一个或者两个。5.如权利要求4所述的发电系统，其中所述燃料/氧化剂比例控制器被配置成满足以下要求中的一个或者两个：提供输出至燃料阀以允许较多燃料或较少燃料进入所述发电系统；提供输出至氧化剂阀以允许较多氧化剂或较少氧化剂进入所述发电系统。6.如权利要求1所述的发电系统，其中所述集成控制系统包括泵控制器，其被配置成接收与所述发电系统中的涡轮机的排出流的温度相关的输入以及提供输出至在所述涡轮机的上游的泵以增大或减小从所述泵排出的流的流速。7.如权利要求1所述的发电系统，其中所述集成控制系统包括泵抽吸压力控制器，其被配置成接收与所述发电系统中的泵的上游的流体的抽吸压力相关的输入，以及提供输出至设置在所述泵的上游的回流阀。8.如权利要求7所述的发电系统，其中所述泵抽吸压力控制器被配置成满足以下要求中的一个或者两个：使得较多流体或者较少流体回流至所述回流阀的更上游的点；使得较多流体或者较少流体在所述泵的上游从发电系统移除。9.如权利要求1所述的发电系统，其中所述集成控制系统包括压力调节控制器，其被配置成接收与所述发电系统中的涡轮机的排出流的压力相关的输入，以及提供输出至流体出口阀并且允许流体从所述排出流离开，且可选地提供输出至流体入口阀且允许流体进入所述排出流。10.如权利要求1所述的发电系统，其中所述集成控制系统包括水分离器控制器，其被配置成接收与发电系统的分离器中的水量相关的输入，且提供输出至水移除阀以允许或者禁止从分离器移除水，并且将分离器中的水量保持在限定值内。11.如权利要求1所述的发电系统，其中所述集成控制系统包括氧化剂泵控制器，其被配置成接收与发电系统中的燃料的质量流和氧化剂的质量流中的一者或者二者相关的输入，并且计算燃料和氧化剂的质量流比例。12.如权利要求11所述的发电系统，其中所述氧化剂泵控制器被配置成提供输出至氧化剂泵，以改变泵的功率，从而影响所述发电系统中的燃料和氧化剂的质量流比例。13.如权利要求1所述的发电系统，其中所述集成控制系统包括氧化剂压力控制器，其被配置成接收与氧化剂压缩机的下游的氧化剂流的压力相关的输入，以及提供输出至氧化剂旁通阀以使得较多氧化剂或者较少氧化剂绕过所述压缩机。14.如权利要求1所述的发电系统，其中所述集成控制系统包括氧化剂压力控制器，其被配置成接收与氧化剂压缩机上游的氧化剂流的压力相关的输入，以及提供输出至再循环流体阀以使得来自发电系统的较多的再循环流体或者较少的再循环流体被增加至所述氧化剂压缩机的上游的氧化剂流。15.如权利要求14所述的发电系统，其中所述再循环流体是基本纯CO2流。16.如权利要求1所述的发电系统，其中所述集成控制系统包括稀释控制器，其被配置成接收与氧化剂的质量流和氧化剂稀释剂流的质量流中的一者或者二者相关的输入，以及计算氧化剂和氧化剂稀释剂的质量流比例。17.如权利要求16所述的发电系统，其中所述稀释控制器被配置成提供输出至氧化剂进入阀，以允许较多氧化剂或较少氧化剂进入发电系统，使得氧化剂和氧化剂稀释剂的质量流比例在限定范围内。18.如权利要求1所述的发电系统，其中所述集成控制系统包括压缩机抽吸压力控制器，其被配置成接收与所述发电系统中的压缩机上游的流体的抽吸压力相关的输入，以及提供输出至设置在压缩机的下游的回流阀，该回流阀使得较多流体或较少流体回流至压缩机上游的点。19.如权利要求1所述的发电系统，其中所述集成控制系统包括泵速度控制器，其被配置成接收与泵的上游的抽吸压力相关的输入，以及提供输出至泵以增加或者降低泵速度。20.如权利要求1所述的发电系统，其中所述集成控制系统包括侧流热控制器，其被配置成接收与所述发电系统中的高压再循环流的侧流的计算质量流要求相关的输入，以及提供输出至侧流阀以增加或减少...

【专利技术属性】
技术研发人员：JE费特维特，RJ阿拉姆，
申请(专利权)人：八河流资产有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US