[發明專利]集成的離子轉運膜和燃氣輪機系統

有效

• 申請號: 201010286651.3
• 申請日: 2010-09-17
• 公開（公告）號: CN102022190A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: P·A·阿姆斯特朗;E·P·德梅特里
• 申請（專利權）人: 氣體產品與化學公司;康塞普斯ETI公司
• 主分類號: F02C7/141
• 分類號: F02C7/141;F02C7/18;F02C3/22
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 陳文平;徐志明

1.集成的燃氣渦輪燃燒發動機和離子轉運膜系統，包括：

(a)燃氣渦輪燃燒發動機，包括：

(1)包括壓縮含氧氣體出口和壓縮機驅動軸的壓縮機；

(2)包括外殼、具有一個或多個燃料進口和一個或多個含氧氣體進口的燃燒區、適于接收來自燃燒區的燃燒氣體的稀釋區和圍繞燃燒區的燃燒區襯里的燃燒器，其中，稀釋區具有燃燒氣體進口、燃燒氣體出口和一個或多個稀釋氣體進口；

(3)位于外殼和燃燒區襯里之間的燃燒區環形冷卻區域，其中，燃燒區環形冷卻區域具有一個或多個含氧氣體進口，且通過該一個或多個含氧氣體進口中的至少一個與燃燒區流體連通；

(4)包括與燃燒氣體出口流體連通的進口、膨脹渦輪和由膨脹渦輪驅動的功輸出軸的氣體膨脹器；和

(5)使壓縮機的壓縮含氧氣體出口與燃燒區流體連通的管道；

(b)具有至少一個離子轉運膜組件的離子轉運膜氧回收系統，其中，膜組件包括進氣區、滲透區、隔離滲透區和進氣區的氧離子轉運膜、通向進氣區的進氣進口、使進氣進口與壓縮機的壓縮含氧氣體出口流體連通的管道、適于從進氣區抽出貧氧的非滲透氣體的進氣區出口和滲透區的滲透物抽出出口；和

(c)使膜組件的進氣區出口與一個或多個稀釋氣體進口的任一個或多個流體連通的管道。

2.根據權利要求1的系統，進一步包括：

使膜組件的進氣區出口與燃燒區環形冷卻區域和燃燒區的一個或多個含氧氣體進口中的至少一個其中之一或兩者流體連通的管道；

壓縮機的壓縮含氧氣體出口和燃燒區環形冷卻區域的一個或多個含氧氣體進口中的任一個或多個之間的管道，其中，該管道適于將壓縮含氧氣體引入燃燒區環形冷卻區域中；

使滲透區的滲透物抽出出口與燃燒區的一個或多個含氧氣體進口中的至少一個流體連通的管道；和

混合區、使壓縮機的壓縮含氧氣體出口與混合區流體連通的管道、使離子轉運膜組件的進氣區出口與混合區流體連通的管道、適于向混合區引入燃料的管道和從混合區向燃燒區的一個或多個可燃氣體進口中的任一個或多個轉移可燃氣體的管道。

3.根據權利要求1的系統，進一步包括：

使膜組件的進氣區出口與燃燒區環形冷卻區域和燃燒區的一個或多個含氧氣體進口中的至少一個其中之一或兩者流體連通的管道；

壓縮機的壓縮含氧氣體出口和燃燒區的一個或多個含氧氣體進口中的任一個或多個之間的管道，其中，該管道適于將壓縮含氧氣體直接引入燃燒區；

使滲透區的滲透物抽出出口與適于將壓縮含氧氣體直接引入燃燒區的管道流體連通的管道；

圍繞稀釋區的稀釋區襯里和位于外殼和稀釋區襯里之間的稀釋區環形冷卻區域，其中，一個或多個稀釋氣體進口適于將來自離子轉運膜氧回收系統的貧氧的氣體輸入稀釋區環形冷卻區域中，和其中，稀釋區環形冷卻區域與稀釋區流體連通；和

混合區、使壓縮機的壓縮含氧氣體出口與混合區流體連通的管道、使離子轉運膜組件的進氣區出口與混合區流體連通的管道和適于從混合區向燃燒區的一個或多個含氧氣體進口中的至少一個轉移貧氧氣體的管道。

4.根據權利要求1的系統，其中，所述燃燒區包括初級燃燒區，接著是二級燃燒區，其中，一個或多個含氧氣體進口中的至少一個適于將壓縮的含氧氣體的至少一部分引入初級燃燒區中，其中，一個或多個含氧氣體進口中的至少一個適于將壓縮的含氧氣體的至少一部分引入二級燃燒區中，和其中，二級燃燒區包括燃燒氣體出口，并進一步包括使滲透區的滲透物抽出出口與初級燃燒區和/或二級燃燒區流體連通的管道。