低排放三循环动力产生系统和方法技术方案

提供了用于烃回收工艺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适于燃烧燃料和氧化剂，以提供机械动力和气态废气。压缩的再循环流用于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。净化流可从压缩的再循环流流出并被引向排出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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低排放三循环动力产生系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2010年7月2日提交的，名称为“LowEmissionTriple-CyclePowerGenerationSystemsandMethods(低排放三循环动力产生系统和方法)”的美国临时专利申请61/361,170的权益，其在此通过引用全文并入。本申请含有涉及以下的主题：于2010年7月2日提交的，名称为“SystemsandMethodsforControllingCombustionofaFuel(控制燃料燃烧的系统和方法)”的美国专利申请号61/361,169；于2010年7月2日提交的，名称为“LowEmissionTriple-CyclePowerGenerationSystemsandMethods(低排放三循环动力产生系统和方法)”的美国专利申请号61/361,173；于2010年7月2日提交的，名称为“StoichiometricCombustionWithExhaustGasRecirculationandDirectContactCooler(具有废气再循环和直接接触冷却器的化学计量的燃烧)”的美国专利申请号61/361,176；于2010年7月2日提交的，名称为“StoichiometricCombustionofEnrichedAirWithExhaustGasRecirculation(具有废气再循环的富集空气的化学计量的燃烧)”的美国专利申请号61/361,178，和于2010年7月2日提交的，名称为“LowEmissionPowerGenerationSystemsandMethods(低排放动力产生系统和方法)”的美国专利申请号61/361,180。
本公开的实施方式涉及联合循环动力系统中的低排放动力产生。更具体地，本公开的实施方式涉及为了增强的CO2制造和捕获用于燃烧燃料的方法和装置。
技术介绍
本章节意欲介绍本领域的多个方面，其可与本公开的示例性实施方式相关。相信该讨论帮助提供框架，以便于更好地理解本公开的具体方面。因此，应当理解应据此阅读本章节，并不必承认为现有技术。很多产油国家正经历动力需求的强烈国内增长并对提高采收率法采油(EOR)感兴趣，以提高从他们油藏采油。两种常见的EOR技术包含用于油藏压力保持的氮气(N2)注入和用于EOR的混相驱动(miscibleflooding)的二氧化碳(CO2)注入。也存在关于温室气体(GHG)排放的全球关注。该关注连同很多国家中的限制和交易政策的执行使得减少CO2排放成为这些和其他国家以及其中操作烃生产系统的公司优先考虑的事。一些降低CO2排放的方法包含燃料去碳化或利用溶剂诸如胺类的燃烧后捕获。然而，这两种方案昂贵并降低动力产生效力，导致较低的动力产生、增加的燃料需求和增加的电成本以满足国内动力需求。具体地，氧、SOX和NOX成分的存在使得胺溶剂吸收的使用非常成问题。另一种方法是在结合循环中的含氧燃料(oxyfuel)燃气涡轮(例如，其中来自燃气涡轮布雷顿循环的废热被捕获以制造蒸汽并且在兰金循环中产生额外的动力)。然而，没有可在这样的循环中运转的商业可得的燃气涡轮，并且生产高纯氧要求的动力显著降低了该工艺的总体效力。一些研究已经比较了这些工艺并显示每种方法的一些优势。见例如BOLLAND，OLAV，和UNDRUM，HENRIETTE，RemovalofCO2fromGasTurbinePowerPlants:Evaluationofpre-andpost-combustionmethods，SINTEFGroup，foundathttp:∥www.energy.sintef.no/publ/xergi/98/3/3art-8-engelsk.htm(1998)。降低CO2排放的其他方法包含诸如在天然气联合循环(NGCC)中的化学计量的废气再循环。在常规NGCC系统中，仅要求大约40%的空气吸入体积，以提供燃料的充分的化学计量的燃烧，而剩余60%的空气体积用于调节温度和冷却废气，以便适于引入随后的膨胀器，但也不利地产生难以去除的过量的氧副产品。典型的NGCC产生低压废气，其要求一部分产生的动力提取CO2，用于埋存(sequestration)或EOR，由此减少NGCC的热效力。进一步，用于CO2提取的设备大并且昂贵，而且需要数个压缩阶段以便使环境压力气体达到EOR或埋存所需的压力。这样的限制是来自与其他化石燃料诸如煤的燃烧相关的低压废气的燃烧后碳捕获的典型特征。本领域中需求的上述讨论意欲为代表性的，而不是穷尽的。解决一种或更多种这样的需求或本领域一些其他相关缺点的技术将有益于联合循环动力系统中的动力产生。
技术实现思路
本公开提供了用于燃烧燃料、产生动力、处理产生的烃和/或产生惰性气体的系统和方法。该系统可在多种情况中实施，并且系统的产物可具有多种用途。例如，该系统和方法可适于产生二氧化碳流和氮气流，其中的每一种都可在烃生产操作中具有多种可能的用途。类似地，入口燃料可来自多种来源。例如，燃料可为任何常规的燃料流或可为产生的烃流，诸如含有甲烷和较重烃的流。本公开范围内的一个示例性系统包含燃气涡轮系统和废气再循环系统两者。燃气涡轮系统可包含第一压缩机，其被配置用于接收和压缩冷却的再循环气体流成为压缩的再循环流。燃气涡轮系统可进一步包含第二压缩机，其被配置用于接收和压缩供应氧化剂成为压缩的氧化剂。仍然进一步地，燃气涡轮系统可包含燃烧室，其被配置用于接收压缩的再循环流和压缩的氧化剂并燃烧燃料流，其中压缩的再循环流用作稀释剂以调节燃烧温度。燃气涡轮系统进一步包含膨胀器，其被连接至第一压缩机并被配置用于接收来自燃烧室的排出物，以产生气态废流并且至少部分地驱动第一压缩机。燃气涡轮可进一步适于产生用于其他系统的辅助动力。示例性系统进一步包含包括热回收蒸汽发生器和增压器的废气再循环系统。热回收蒸汽发生器可被配置用于接收来自膨胀器的气态废流并产生蒸汽和冷却的废流。冷却的废流可被再循环至燃气涡轮系统，成为冷却的再循环气流。在到达燃气涡轮系统的路径中，冷却的再循环气流可经过增压器，该增压器被配置用于在注入第一压缩机之前接收冷却的再循环气流并增加其压力。附图说明本公开的上述和其他优势可在回顾以下详细描述和实施方式的非限制性实施例的附图后变得显而易见，其中：图1描绘了根据本公开的一种或多种实施方式的用于低排放动力产生和增强的CO2回收的综合系统。图2描绘了根据本公开的一种或多种实施方式的用于低排放动力产生和增强的CO2回收的另一个综合系统。图3描绘了根据本公开的一种或多种实施方式的用于低排放动力产生和增强的CO2回收的另一个综合系统。专利技术详述在以下详述部分，本公开的具体实施方式结合优选实施方式进行描述。然而，对于以下描述对于本公开的特定实施方式或特定用途是特异性的而言，意欲仅用于示例性目的和简单地提供示例性实施方式的描述。因此，本公开不限于以下描述的具体实施方式，而是它包含落入所附权利要求的真实精神和范围内的所有可选方案、更改和等价物。本文所用的多种术语定义如下。对于在权利要求中使用的术语在以下未定义而言，其应该给予在已经给予该术语的相关领域中的人最广泛的定义，如在至少一个印刷出版本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.02 US 61/361,1701.用于低排放动力产生的综合系统，包括：燃气涡轮系统，包括：第一压缩机，其被配置用于接收和压缩冷却的再循环气流成为压缩的再循环流；第二压缩机，其被配置用于接收和压缩供应氧化剂成为压缩的氧化剂；燃烧室，其被配置用于接收所述压缩的再循环流和所述压缩的氧化剂并且基本上化学计量地燃烧燃料流，其中所述压缩的再循环流用作稀释剂以调节燃烧温度；和膨胀器，其被连接至所述第一压缩机并被配置用于接收来自所述燃烧室的排出物，以产生气态废流并且至少部分地驱动所述第一压缩机；和废气再循环系统，包括：热回收蒸汽发生器，其被配置用于接收来自所述膨胀器的所述气态废流并产生蒸汽和冷却的废流；增压器，其被配置用于接收所述冷却的废流并且增加其压力，以提供用于注入所述第一压缩机的冷却的再循环气流；和至少一个冷却单元，其被配置用于接收所述冷却的废流和所述冷却的再循环气流的至少一个并由所述冷却的废流和所述冷却的再循环气流的至少一个中的水产生水排泄流，其中所述水排泄流被流体连接至所述热回收蒸汽发生器，以产生额外的蒸汽。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述废气再循环系统进一步包括被配置用于接收所述蒸汽并产生电力的蒸汽燃气涡轮。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述供应氧化剂为空气、富氧空气或其组合。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述燃料流选自：天然气、甲烷、石脑油、丁烷、丙烷、合成气、柴油、煤油、航空燃料、煤衍生的燃料、生物燃料、氧化烃原料和其任何组合。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述气态废流在高于大气压的压力下被提供至所述热回收蒸气发生器。6.根据权利要求1所述的系统，其中离开所述膨胀器的所述气态废流的温度在1180℉至1250℉之间。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述增压器增加所述冷却的再循环气流的压力至在17.1psia至21psia之间的压力。8.根据权利要求1所述的系统，进一步包括取自所述压缩的再循环流的净化流。9.根据权利要求8所述的系统，其中所述净化流在CO2分离器中被处理，以产生二氧化碳流和主要包括氮气的残余流。10.根据权利要求8所述的系统，其中至少一部分所述净化流被发送至二氧化碳埋存、二氧化碳出售、碳捕获、排气或其组合的位置。11.用于低排放动力产生的方法，包括：在第一压缩机中压缩冷却的再循环气流，以产生压缩的再循环流；在第二压缩机中压缩供应氧化剂，以产生压缩的氧化剂；在燃烧室...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·H·欧尔菲克，M·明特，
申请(专利权)人：埃克森美孚上游研究公司，
类型：
国别省市：