[發明專利]用于化學計量排氣再循環燃氣渦輪機系統的系統和方法

有效

• 申請號: 201380030789.9
• 申請日: 2013-04-10
• 公開（公告）號: CN104769255B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: L·A·韋奇曼;S·F·辛普森
• 申請（專利權）人: 埃克森美孚上游研究公司
• 主分類號: F02C3/34
• 分類號: F02C3/34
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司11245
• 代理人: 趙蓉民

相關申請的交叉引用

本申請要求2012年4月12日提交的題為“METHODS，SYSTEMS AND APPARATUS RELATING TO COMBUSTION TURBINE POWER PLANTS WITH EXHAUST GAS RECIRCULATION”的美國非臨時專利申請第13/445003號的優先權和權益，其全部內容通過引用合并于此，以及2012年12月28日提交的題為“SYSTEM AND METHOD FOR A STOICHIOMETRIC EXHAUST GAS RECIRCULATION GAS TURBINE SYSTEM”的美國臨時專利申請第61/747211號的優先權和權益，其全部內容通過引用合并于此。

技術領域

本文公開的主題涉及燃氣渦輪發動機。

背景技術

燃氣渦輪發動機的應用領域非常廣泛，例如發電、航空器以及各種機械裝置。燃氣渦輪發動機通常在燃燒器部燃燒燃料和氧化劑(例如，空氣)以生成熱燃燒產物，然后該產物驅動渦輪機部中的一個或多個渦輪機級。渦輪機部進而驅動壓縮機部中的一個或多個壓縮機級，從而將氧化劑與燃料一起從入口壓縮到燃燒器部。再者，燃料與氧化劑在燃燒器部混合，并接著燃燒以產生熱燃燒產物。燃氣渦輪發動機通常沿著燃燒器部的燃燒室上游的一個或多個流動路徑預混合燃料和氧化物，因此燃氣渦輪發動機通常以預混火焰運行。不利的是，預混火焰可能難以控制或維持，這可能會影響各種排氣排放和功率要求。此外，燃氣渦輪發動機通常消耗大量的空氣作為氧化劑，并輸出相當大量的排氣到大氣中。換句話說，排氣通常作為燃氣渦輪機運行的副產物被浪費掉。

發明內容

下面概述在范圍上與最初要求保護的發明匹配的某些實施例。這些實施例并不旨在限制要求保護的發明的范圍，相反這些實施例僅旨在提供本發明的可能形式的簡短概括。實際上，本發明可能包含可與下面闡述的實施例類似或不同的各種形式。

在第一實施例中，一種系統包括渦輪燃燒器，由來自渦輪燃燒器的燃燒產物驅動的渦輪機，以及排氣壓縮機。該排氣壓縮機被配置為壓縮排氣并將其從渦輪機輸送到渦輪燃燒器。該系統還包括穿過排氣壓縮機、渦輪燃燒器和渦輪機延伸的排氣再循環(EGR)路徑，沿著該EGR路徑布置的第一排氣(EG)抽取口，以及沿著該EGR路徑布置的第二EG抽取口。

在第二實施例中，一種系統包括控制系統，該控制系統被配置為接收指示流過一部分排氣再循環(EGR)路徑的排氣的屬性的傳感器反饋，所述排氣再循環(EGR)路徑穿過排氣壓縮機、渦輪燃燒器和渦輪機延伸。該控制系統還被配置為至少部分基于該傳感器反饋，控制通過沿著EGR路徑設置的多個抽取口抽取排氣。

在第三實施例中，一種方法包括用來自渦輪燃燒器的燃燒產物驅動渦輪機，在排氣壓縮機中壓縮來自渦輪機的排氣，以及沿著從排氣壓縮機穿過渦輪燃燒器進入渦輪機的流動路徑輸送排氣。該方法還包括經由沿著該流動路徑布置的第一抽取口抽取排氣，以及經由沿著該流動路徑布置的第二抽取口抽取排氣。

附圖說明

當參照附圖閱讀下列具體實施方式時，本發明的這些和其他特征、方面和優點將變得更加容易理解，其中在整個附圖中相同的符號表示相同的部件，其中：

圖1是具有聯結/耦連(couple)到烴類生產系統的基于渦輪機的服務系統的系統實施例的示意圖；

圖2是圖1的系統實施例的示意圖，其進一步示出控制系統和組合循環系統；

圖3是圖1和圖2的系統實施例的示意圖，其進一步示出燃氣渦輪發動機、排氣供給系統和排氣處理系統的細節；

圖4是用于運行圖1-3的系統的過程實施例的流程圖；

圖5是圖1-3的系統實施例的示意圖，其進一步示出用于從該系統抽取排氣的多個抽取點；

圖6是圖1-3和圖5的系統實施例的示意圖，其示出帶有兩個燃燒器單元的燃氣渦輪發動機；

圖7是圖3、圖5和圖6的排氣供給系統的實施例的示意圖，其示出混合單元；

圖8是圖3、圖5和圖6的排氣供給系統的實施例的示意圖；以及

圖9是用于運行圖5-8的系統的過程實施例的流程圖。

具體實施方式