[發(fā)明專利]功率裝置和運行方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210304406.X
• 申請日: 2012-08-24
• 公開（公告）號: CN102953815A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: P.波波維奇
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C3/34
• 分類號: F02C3/34
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強;譚祐祥

技術(shù)領(lǐng)域

本公開的主題大體涉及電功率裝置的領(lǐng)域，并且更具體而言，涉及運行化學(xué)計量式排氣再循環(huán)渦輪系統(tǒng)的方法。

背景技術(shù)

多種類型的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)是已知的，并且在功率裝置中用來發(fā)電。典型地，燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)包括用于壓縮空氣流的渦輪壓縮機(jī)以及結(jié)合壓縮空氣與燃料且點燃混合物而產(chǎn)生排氣的渦輪燃燒器。然后排氣可通過渦輪而膨脹，從而致使渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪又可通過渦輪軸而連接到渦輪發(fā)電機(jī)上，以產(chǎn)生功率。燃?xì)廨啓C(jī)傳統(tǒng)上在燃燒過程內(nèi)使用過剩的空氣，以控制渦輪溫度和管理不合需要的排放。這常常會引起具有大量過剩的氧的排氣流。

因此，存在對這樣的功率裝置組件的需要，即，其使用可在沒有具有大量過剩的氧的排氣流的情況下運行的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)。另外，該功率裝置組件提供用以通過處理排氣來進(jìn)一步減少排放和/或回收二氧化碳流、氮流和水流的選擇將是合乎需要的。

發(fā)明內(nèi)容

在一方面，提供一種功率裝置組件。該功率裝置組件包括：用于將環(huán)境空氣壓縮成壓縮環(huán)境氣體流的至少一個主要空氣壓縮機(jī)；氧化劑單元，其接收來自至少一個主要空氣壓縮機(jī)的壓縮環(huán)境氣體流的至少第一部分，并且構(gòu)造成將壓縮富氧氣體流輸送到至少一個燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組；以及至少一個燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組。各個燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組包括流體地連接到氧化劑單元上的渦輪燃燒器，其用于混合壓縮富氧氣體流與再循環(huán)流的至少第一部分和燃料流而形成可燃混合物，以及用于燃燒可燃混合物，并且形成再循環(huán)氣體流。燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組進(jìn)一步包括連接到渦輪燃燒器和渦輪軸上的渦輪，其中，渦輪布置成由來自渦輪燃燒器的再循環(huán)氣體流驅(qū)動。該機(jī)組進(jìn)一步包括渦輪壓縮機(jī)，渦輪壓縮機(jī)流體地連接到渦輪燃燒器上，并且連接到渦輪軸上，并且布置成由渦輪軸驅(qū)動。該機(jī)組還包括用于使來自渦輪的再循環(huán)氣體流再循環(huán)到渦輪壓縮機(jī)的再循環(huán)環(huán)路。該機(jī)組進(jìn)一步包括再循環(huán)氣體流抽取路徑，再循環(huán)氣體流抽取路徑用于從至少一個燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組中抽取再循環(huán)氣體流的至少第二部分，并且將再循環(huán)氣體流的至少第二部分輸送到氣體分離系統(tǒng)。氣體分離系統(tǒng)將再循環(huán)氣體流的至少第二部分分離成氮部分和二氧化碳部分。

在另一方面，提供一種運行功率裝置的方法。該方法包括用至少一個主要空氣壓縮機(jī)來壓縮環(huán)境空氣，以形成壓縮環(huán)境氣體流。將壓縮環(huán)境氣體流的至少第一部分輸送到氧化劑單元，其中，氧化劑單元構(gòu)造成將壓縮富氧氣體流輸送到至少一個燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組。壓縮富氧氣體流與再循環(huán)氣體流的至少第一部分和燃料流混合而形成可燃混合物，并且混合物在渦輪燃燒器中燃燒而產(chǎn)生再循環(huán)氣體流。該方法進(jìn)一步包括使用再循環(huán)氣體流來驅(qū)動連接到渦輪軸上的渦輪，以及使用渦輪軸來驅(qū)動流體地連接到渦輪燃燒器上的渦輪壓縮機(jī)。該方法還包括使用再循環(huán)環(huán)路來使來自渦輪的再循環(huán)氣體流再循環(huán)到渦輪壓縮機(jī)，以及使用再循環(huán)氣體流抽取路徑來從至少一個燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組中抽取再循環(huán)氣體流的至少第二部分。該方法進(jìn)一步包括使用氣體分離系統(tǒng)來將再循環(huán)的低氧含量氣體流的至少第二部分分離成氮部分和二氧化碳部分。

將在以下描述中部分地闡述另外的方面，而且根據(jù)描述，另外的方面將部分地是顯而易見的，或者可通過實踐下面描述的方面來學(xué)習(xí)另外的方面。借助于所附權(quán)利要求中特別指出的元件和組合，將實現(xiàn)和獲得下面描述的優(yōu)點。要理解的是，前面的一般描述和以下詳細(xì)描述兩者都只是示例性和說明性的，而不是約束性的。

附圖說明

當(dāng)參照附圖來閱讀以下詳細(xì)描述時，本發(fā)明的這些和其它特征、方面與優(yōu)點將變得更好理解，其中不必按比例繪制構(gòu)件，以及其中，對應(yīng)的參考標(biāo)號在所有圖中均指示對應(yīng)的部件，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的示例性功率裝置組件10的概略圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的示例性功率裝置組件100的概略圖。

部件列表

10示例性功率裝置組件

12主要空氣壓縮機(jī)

20渦輪發(fā)電機(jī)

22渦輪軸

23增壓壓縮機(jī)

24壓縮富氧氣體流

26壓縮環(huán)境氣體流的第一部分

28燃料流

30渦輪壓縮機(jī)

31次級流徑

32渦輪燃燒器

34渦輪

36熱回收蒸汽發(fā)生器

38節(jié)氣門

40再循環(huán)氣體流冷卻器

42吹送器

45抽取閥

50再循環(huán)氣體流

52再循環(huán)環(huán)路

60氮分離單元

62氧化劑單元