[發(fā)明專利]使用離子傳輸膜發(fā)電的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201180044025.6
• 申請(qǐng)日: 2011-07-14
• 公開（公告）號(hào): CN103097694B
• 公開（公告）日: 2016-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R·J·阿拉姆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: GTL汽油有限公司
• 主分類號(hào): F02C3/20
• 分類號(hào): F02C3/20;F02C7/00;B01D59/30;B01D61/38;F02C6/18
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 張?zhí)m英

1.一種系統(tǒng)，包括：

燃?xì)鉁u輪，所述燃?xì)鉁u輪包括渦輪壓縮機(jī)和膨脹器，其中所述渦輪壓縮機(jī)排放空氣流，同時(shí)壓縮在燃燒期間所使用的空氣；

單獨(dú)的空氣壓縮機(jī)，所述單獨(dú)的空氣壓縮機(jī)被構(gòu)造成接收所述空氣流并壓縮所述空氣流以生成加壓流；

第一熱交換器，所述第一熱交換器被構(gòu)造成接收所述加壓流的全部或至少一部分并使用來自離子傳輸膜(ITM)的氧氣流的熱量間接加熱所述加壓流；

第二熱交換器，所述第二熱交換器被構(gòu)造成接收來自所述第一熱交換器的經(jīng)加熱的加壓空氣或總的加壓空氣流的至少一部分并使用來自所述ITM的已被進(jìn)一步加熱的非滲透流的熱量將所述加壓流間接加熱到所述ITM的入口溫度；

ITM，所述ITM被構(gòu)造成接收所述經(jīng)加熱的加壓流并生成所述氧氣流和所述非滲透流，其中所述非滲透流通至燃料氣體噴燃器并且所述氧氣流通至所述第一熱交換器；

燃料氣體噴燃器，所述燃料氣體噴燃器被構(gòu)造成接收所述非滲透流并燃燒與所述非滲透流結(jié)合的燃料氣體以生成經(jīng)加熱的非滲透流；

第三熱交換器，所述第三熱交換器被構(gòu)造成接收來自所述燃?xì)鉁u輪噴燃器的所述經(jīng)加熱的非滲透流并使用來自所述經(jīng)加熱的非滲透流的熱量加熱所述加壓流的至少一部分，其中所述經(jīng)加熱的非滲透流在所述間接加熱期間被冷卻；

導(dǎo)管，所述導(dǎo)管被構(gòu)造成接收來自所述第二熱交換器的經(jīng)冷卻的非滲透流并將所述經(jīng)冷卻的非滲透流在用于所述燃?xì)鉁u輪的燃料氣體中的至少一種中或在所述渦輪壓縮機(jī)與所述膨脹器之間的位點(diǎn)處引入；以及

燃?xì)鉁u輪燃料氣體噴燃器，所述燃?xì)鉁u輪燃料氣體噴燃器燃燒與來自所述燃?xì)鉁u輪壓縮機(jī)段的空氣中的所述非滲透流的至少一部分混合的燃料氣體，其中所述燃料氣體與所述非滲透流的組合物的溫度低于所述燃?xì)鉁u輪噴燃器的預(yù)定閾值溫度，并且所述經(jīng)加熱的非滲透流中的氧氣的濃度使得當(dāng)與燃料氣體流混合時(shí)導(dǎo)致氧氣濃度低于所述混合物的易燃下限。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，從與所述燃?xì)鉁u輪分離的空氣壓縮機(jī)接收40%和60%的所述經(jīng)加熱的加壓流。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述經(jīng)加熱的非滲透流為約800℃或更高。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述經(jīng)加熱的非滲透流的氧氣濃度大約低于2.5%或更小的摩爾濃度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述經(jīng)加熱的加壓流在從約800℃到約900℃的范圍內(nèi)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，作為用于所述ITM的所述空氣進(jìn)料的一部分從所述燃?xì)鉁u輪壓縮機(jī)排放的所述空氣流被壓縮在從約2巴到10巴的范圍內(nèi)。

7.一種方法，包括：

從渦輪壓縮機(jī)排放空氣流，同時(shí)壓縮在燃?xì)鉁u輪的燃燒期間所使用的空氣；

壓縮所述空氣流以生成加壓流；

使用來自離子傳輸膜(ITM)的氧氣流的熱量間接加熱所述加壓流；

使用所述ITM生成所述氧氣流和非滲透流，其中，所述非滲透流通至燃?xì)鉁u輪噴燃器，并且所述氧氣流通至所述第一熱交換器；

燃燒與所述非滲透流結(jié)合的燃料氣體以生成經(jīng)加熱的非滲透流，其中，所述燃料氣體和所述非滲透流的組合物的溫度低于所述燃?xì)鉁u輪噴燃器的預(yù)定閾值溫度，并且所述經(jīng)加熱的非滲透流中的氧氣的濃度使得當(dāng)與燃料氣體流混合時(shí)導(dǎo)致氧氣濃度低于所述混合物的易燃下限；

使用來自所述經(jīng)加熱的非滲透流的熱量加熱所述加壓流的至少一部分，其中所述經(jīng)加熱的非滲透流在所述間接加熱期間被冷卻；以及

將經(jīng)冷卻的非滲透流在用于所述燃?xì)鉁u輪的所述燃料氣體中的至少一種中或在所述渦輪壓縮機(jī)與膨脹器之間的位點(diǎn)處引入。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，從與所述燃?xì)鉁u輪分離的空氣壓縮機(jī)接收40%和60%的所述經(jīng)加熱的加壓流。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述經(jīng)加熱的非滲透流為約800℃或更高。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述經(jīng)加熱的非滲透流的氧氣濃度大約低于2.5%或更小的摩爾濃度。

11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述經(jīng)加熱的加壓流在從約800℃到約900℃的范圍內(nèi)。

12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述經(jīng)加熱的加壓流處于在從約2巴到10巴的范圍內(nèi)的壓力。