CN101265842B - 用于减少NOx排放的改进系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于降低NO_x排放量的系统，包括重整装置(110)且其用于接收燃料(112)和产生氢气富集流(114)，燃烧系统(116)且其用于燃烧氢气富集流(114)，产生电力和尾气流(126)，和同流换热器(124)且其用于从尾气流中回收热量(128)，其中将回收热量再循环返回到重整装置中。

Description

用于减少NOx排放的改进系统和方法

技术领域

[0001]本发明涉及一种用于在发电系统中减少排放的系统，该系统利用富集氢气的燃料气体来减少燃气轮机废气的排放。

背景技术

[0002]世界范围内的空气污染已使得排放标准更为严格。这些标准规定了由燃气涡轮发动机操作生成的氧氮化物、未燃烧烃类(UHC)、和一氧化碳(CO)的排放。尤其是在燃气涡轮发动机操作期间由燃烧室内高火焰温度形成的氧化氮。

[0003]在燃气轮机的燃烧室内使用烃类燃料是现有技术所公知的。一般来说，空气和燃料被提供到燃烧室中，在这里燃料在空气存在的情况下燃烧产生热烟道气体。然后将所述的热烟道气体提供给涡轮机，热烟道气体在涡轮机中冷却并膨胀从而产生动力。所述燃料燃烧的副产品一般来说包括环境上有害的毒素，如氧化氮和二氧化氮(统称为NO_x)、CO、UHC(例如有助于大气臭氧形成的甲烷和挥发性有机物)、及其他氧化物，包括硫氧化物(例如SO₂和SO₃)。

[0004]在燃料燃烧过程中排放的NO_x有两个来源。燃烧室火焰导致的空气氮的固定(称为热NO_x)是NO_x的主要来源。在燃料中的氮的转化(称为燃料结合氮(fuel-bound nitrogen))是NO_x排放的次要来源。从燃料结合氮产生的NO_x的量是能够通过选择合适的燃料组成和后燃烟道气处理来控制的。正如所有的循环加热引擎一样，较高的燃烧温度意味着更大的功率。然而，由较高燃烧温度引起的问题是产生热NO_x的量。热生成的NO_x量是燃烧室火焰温度和燃料混合物处于火焰温度时间数据的指数函数。每种空气燃料混合物具有一个特征火焰温度，该特征火焰温度是在燃烧室燃烧的空气燃料混合物的空气对燃料比(表示为当量比(equivalence ratio)，)的函数。因此，生成的热NO_x的量取决于特定空气燃料混合气的停留时间、压力和当量比。所述的当量比()是由以下的比值定义的：

＝(mf/mo)实际的/(mf/mo)化学计量的，其中“mo”是氧化剂的质量，“mf”是燃料的质量。

[0005]当当量比为1.0时生成NO_x的速率最高，此时火焰温度等于化学计量下的绝热火焰温度。在化学计量条件下，燃料和氧气充分反应。一般来说，NO_x生成的速率随当量比减小而减小(即当量比小于1.0且空气燃料混合物是贫燃料的)。在当量比小于1.0时，空气更多因此有比按化学当量计算燃烧所需要的更多的氧气参与反应。这样导致较低的火焰温度，随之减少NO_x的生成量。然而，当当量比减小时，空气燃料混合物变成非常贫燃料，火焰将不能较好的燃烧，或者可能变得不稳定和熄灭。当当量比大于1.0时，会有超过能与可反应氧燃烧的大量的燃料(富燃料混合物)。这也会导致比所述绝热火焰温度低的火焰温度，和随之导致生成NO_x量明显减少，然而燃料被损耗使得这样的系统造价高并且低效。

[0006]现有技术中的发电系统采用在气体涡轮机使用氢气富集流，通过降低火焰温度和增强可操作性来减少NO_x生成。氢气的生产是昂贵的，然而，这样的发电系统往往在低于最佳效率的情况下运行。需要一种方法使得在发电系统中通过使用氢富集流来减少NO_x的排放量，同时电力和氢都处于较低的生产成本，从而达到增加系统效率和改进操作性的目的。

[0007]相应地需要一种改进的发电系统，使用富集氢气的燃料气体来减少燃气轮机的排放而在燃气轮机运行中效率又不会损失。

发明内容

[0008]本发明公开了在发电系统中用于降低有害物质排放的系统和方法。在一个具体实施方式中，一种用于降低NO_x排放的系统，包括配置用于接收燃料和产生氢气富集流的重整装置，配置用于燃烧氢气富集流和产生电力及排出气流的燃烧装置，和配置用于从排出气流回收热量的同流换热器，其中回收的热量循环返回到所述的重整装置中。

[0009]在另一个具体实施方式中，一种用于降低NO_x排放的系统，包括配置用于接收燃料和产生氢气富集流的重整装置，其中所述的氢气富集流包括一氧化碳、二氧化碳、氢气、和所述的燃料，与重整装置流体连通的分离装置，其中所述的分离装置配置用于接收所述的氢气富集流，以将二氧化碳从所述的氢气富集流中分离并产生二氧化碳富集流，与所述的重整装置和所述分离装置流体连通的燃烧室，该燃烧室包括配置用于接收所述的氢气富集流和所述的二氧化碳富集流的第一段和第二段，其中所述的氢气富集流在第一段燃烧和所述的二氧化碳富集流在第二段燃烧，并且其中在燃烧室产生热量和热压缩混合气体流，和与燃烧室流体连通的燃气涡轮发电机，其中燃气涡轮发电机配置用于膨胀所述的热的压缩混合物体流和产生电能以及排出气流，和与燃烧系统流体连通的同流换热器，其配置用于从燃烧室和排出气流中回收热能，其中回收的热量被循环返回到所述的重整装置中。

[0010]一种用于降低NO_x排放的方法，包括用重整装置将燃料重整以产生氢气富集流，其中所述的氢气富集流包括一氧化碳、二氧化碳、氢气、和所述的燃料，用分离装置将二氧化碳从所述的氢气富集流中分离开来以产生二氧化碳富集流，所述的氢气富集流在燃烧室的第一段燃烧，所述的二氧化碳富集流燃烧室的第二段燃烧，在第一段和第二段燃烧产生热能和热压缩混合气体流，热的压缩混合气体流膨胀来产生电力并排出气流，从燃烧室和排出气流中回收热能，以及将回收热能再循环到所述的重整装置。

[0011]以上描述及其他特征通过下面的附图和详细说明予以举例说明。

附图说明

[0012]现在所涉及到的这些附图都是典型的具体实施方式，其中相似的部件采用了相类似的标记。

[0013]图1是第一种典型发电系统工艺流程示意图；

[0014]图2用图表描述了在燃烧区温度下改变燃料空气比后可操作性与排放的变化以及用氢气富集燃料的燃烧室的操作性与排放的变化。；

[0015]图3描述了一种典型的重整装置的工艺流程示意图；

[0016]图4描述了另一种典型的重整装置的工艺流程示意图；和

[0017]图5描述了再一种典型的重整装置的工艺流程示意图。

部件列表

100简单循环电力系统

110重整装置

112燃料

114氢气富集流

116燃烧系统

118输电线路网

120辅助燃料

121二氧化碳富集流

122氧化剂

124同流换热器

126尾气流

128回收热量

130蒸汽

132压缩机

134燃烧室

136燃气轮机

138混合气体流

150联合循环系统

152余热回收蒸汽发生器

154水

156蒸汽

158蒸汽轮机

160低热值热量

300重整系统

310蒸汽预重整装置

312燃料

314氢气富集流

328热量

330蒸汽

332冷却器

334除水步骤

400重整系统

410部分催化氧化重整装置

412燃料

414氢气富集流

422氧化剂

432冷却器

434除水步骤

具体实施方式

[0018]本发明公开了用于在简单循环燃气轮机中用于降低氮氧化物(NO_x)排放的改进的发电系统和方法。与现有技术中的发电系统相比，本发明公开的系统的燃烧室中使用低氢气浓度的氢气富集燃料以降低燃烧室中的火焰温度，以及捕获并且重复利用来自燃烧排出气流的能量以提高工艺效率和降低重整成本。此外，所公开的系统能够适用于现有技术的发电系统中以提供同样的降低的重整成本以及改进的效率。本发明中所采用的技术术语仅是为了描述发明的目的，而不具有限制性。本发明中所公开的特殊结构和操作细节不应被理解为对发明的限制，而仅仅是作为权利要求和用于教导本发明的各种使用方式技术的典型出处的基础。此外，当本文中使用术语“第一”，“第二”，和其它类似用词时不表示任何次序或者重要性，而是用来将一个元件和另一个区别开来，而且术语“该”，“一”，和“一种”不表示对数量的限制，而是表示存在的至少一个提及的物品。另外，所有给定的成分或尺寸的数值范围包括数值端点和其中任意值。

[0019]现在回到图1所示的一种典型的简单循环发电系统100。系统100包括一种配置用于重整燃料112以产生氢气富集流114的重整装置110。氢气富集流114与辅助燃料120和氧化剂122混合并注入并在燃烧室116中燃烧以产生能量，如电能，与输电线路网118连接起来。

[0020]系统100在产生电力时通过使用具有低氢气浓度的氢气富集流114来降低NO_x污染物的排放。与单独使用如天然气这样的燃料相比，氢气富集燃料能使燃烧系统116中的温度较低。如前面所讨论的，此处的火焰温度是当量比的函数，而该当量比通过燃烧系统中的燃料与氧化剂的比来量度。在当量比为1.0时能达到化学计量比状况而且此时的火焰温度是最高的。一般来说大多数的NO_x是在这些高火焰温度下产生的。当当量比小于1.0时，燃烧系统116处于“贫燃料”状况下并且NO_x产生量迅速降低。燃烧系统可以通过降低燃料流量或者增加氧化剂流量来在贫燃料的状况下运行，然而处于这样状况下的可操作性范围(operability window)具有局限性而且火焰熄灭的问题可能发生。此外，如果火焰温度过低，会产生过多的一氧化碳和未燃烧烃类。通过在燃料中掺杂氢气，更大的可操作性范围是可能的因为具有相对较低的可燃性限制。另外，将氢气富集流114加入到燃烧系统116中有利于在使污染物生产减少到最少时能保持稳定的燃料供给，与此相反的是试图通过变动燃料供应来控制排放物将导致对燃烧系统的机械损坏。

[0021]图2描述了通过使用氢气富集燃料相对于单独使用燃料例如天然气来降低NO_x排放的改进操作性范围的示意图。通过在天然气中掺杂氢气，产生了用于在产生电力的同时保持低污染排放的更大的可操作性范围。为了实现这个改进的可操作性范围，仅仅需要低浓度的氢气。优选在燃料中添加小于约10体积(vol.)％，更优选约1vol.％到约3vol.％的氢气。当这样的浓度降低有害物质的排放和改进燃烧室性能的同时，低浓度氢气同时意味着降低的重整成本好于系统使用高到基本上使用纯氢气时。如同下面即将更详细的讨论的那样，诸如部分催化氧化(CPO)(catalytic partical oxidation)重整装置这样的重整装置可能被使用于其中，因为这样重整产生相对低氢气一氧化碳比值的重整产品。

[0022]回到图1，系统100进一步包括一种同流换热器124。该同流换热器124方便地从排出气流126中转化出热量，否则该热量将会在简单循环系统中损耗掉，将回收后的热量128返回到重整装置110。可选择地，同流换热器124可以进一步从排出气流126中产生蒸汽130用于重整燃料112。同流换热器124有利于将燃烧系统116中损耗掉的热量转化以方便重整装置110利用。这种循环使用改进了总的工艺过程的效率同时进一步的降低重整装置110的操作费用。

[0023]重整装置110可以是任何适用于产生氢气富集燃料流的重整装置。图4和5描述了两个示例性的重整系统300和400。图4中的重整系统300包括蒸汽预重整装置310。将燃料312与热量328以及蒸汽330结合在一起，其中的热量328以及蒸汽330两者都能够从同流换热器(未显示)循环返回，促进燃料重整，例如天然气如下面的反应1和2所示那样进行重整。

C_nH_m+nH₂O→nCO+(m/2+n)H₂    (1)

CO+H₂O→CO₂+H₂              (2)

[0024]重整反应1在合适的蒸汽重整催化剂如镍存在的情况下发生。重整反应1是高吸热的反应；因此从同流换热器循环回到预重整装置310的热流328为该反应提供热量。该重整过程产生重整气(通常也被称为合成气)，被指定作为氢气富集流314。氢气富集流314包括一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂)、氢气(H₂)、未利用燃料、和水。氢气富集流314可以在进入燃烧系统(未显示)之前选择性地进行预处理。虚线框中的冷却器332和除水步骤334可被任意设置在重整系统300虚线部分中用于冷却和除去来自氢气富集流314中的水。

[0025]图5描述了第二种示例性的重整系统400的具体实施方式。该重整包括了部分催化氧化(CPO)重整装置410，而不是系统300中的蒸汽预重整装置。对于CPO，氧化剂422用于与燃料412以及蒸汽430联合起来以形成氢气富集流414。CPO中发生两个如下所示的反应步骤3和4。

C_nH_m+n/2O₂→nCO+m/2H₂       (3)

C_nH_m+nH₂O→nCO+(m/2+n)H₂    (4)

[0026]反应3是放热反应，而反应4是吸热反应。与氧化剂422混合的燃料412同时在反应3中被部分氧化以及在反应4中蒸汽重整。非必要地，通过一个下面的第三反应5，更多氢气和CO₂能够通过连续的重整产生。

CO+H₂O←→H₂+CO₂            (5)

[0027]反应5通常被称为水煤气转移反应，且通常在催化剂存在的情况下发生。如即将在下面更为详细的描述的那样，该反应中产生的CO₂可以被方便的分离开来并应用到燃烧系统(未显示)中。像上面的蒸汽重整系统300一样，部分催化氧化重整系统400可以还包含任意设置在重整系统400中的虚线位置的冷却器432和除水步骤434，来从氢气富集流414中冷却和除去水。

[0028]在操作中，重整装置被设置为最佳化以产生具有小于约10(重量/体积)％的氢气浓度的氢气富集流。在这个低浓度下，所公开的发电系统比起在燃烧室中使用高浓度氢气燃料流，或者甚至纯氢气的系统来，能在降低的成本上运行。通过在燃料中使用低浓度氢气，重整装置操作费用得到了降低而且也不需要用于进一步提高氢气浓度的昂贵的分离设备。

[0029]再回到图1，氢气富集流114进入燃烧系统116中。燃烧系统116可以进一步包括压缩机132，燃烧室134，以及燃气轮机发电机136。进入到燃烧系统116的燃烧室134中的氢气富集流114，温度可以不必过高以及不必增压来驱动涡轮机136；因此，可以在流114中添加辅助燃料120和氧化剂122。在添加辅助燃料120和氧化剂122进入到燃烧室134之后，该混合气体流138具有足够的热和压力来有效地驱动气体涡轮发电机136，在那里使电力有效生产，输送给输电线路网118，并且热的排出气流126通过同流换热器124得到回收。

[0030]燃料112和120可以包括任何合适的气体或液体，例如天然气，甲烷，石脑油，丁烷，丙烷，柴油，煤油，航空燃料，煤炭衍生燃料，生物燃料，氧化烃类原料，以及包括前述燃料的一种或多种的混合物。在某些具体实施方式中，该燃料可以优选地包含天然气。氧化剂122可以包含含有氧的任何合适的气体，例如，空气，富氧空气，贫氧空气，纯氧，等等。如上所述，氢气富集流114可以包含一氧化碳，二氧化碳，氢气，未利用燃料，以及水。对本发明中公开的系统而言，氢气富集流优选具有小于约10重量/体积％的氢气，甚至更优选约1重量/体积％到约3重量/体积％的氢气。流114中氢气的量仅需足够到如图2所示那样提高火焰温度的可操作性范围。增加的氢气浓度导致增加的设备和操作费用，而且对该系统来说可能具有增加NO_x排放量的副作用。

[0031]在操作中，输送入燃烧室134的压缩氧化剂122，与辅助燃料120和氢气富集流114混合后被点燃。在某些具体实施方式中，燃烧室134中的燃烧器可能利用预混合的燃料114和120以及氧化剂122的混合物并可包括预混合旋流系统或非旋流系统。径向，轴向，和/或双对旋式涡旋式喷嘴也可以被使用于其中。燃烧室134产生热能和热压缩的混合气体138，被输入到气体涡轮发电机136中。压缩的混合气体138膨胀来驱动涡轮机，并且随后作为排出气流126被排出到同流换热器124。通过高压混合气体的膨胀得到的涡轮旋转可以通过该领域中公知的气体涡轮发电机136的发生器变为电能。电能然后可以被输送到输电线路网118中。

[0032]非必要地，燃烧室134也可具有多重的操作阶段。在第一阶段，氢气富集流114可注入到燃烧室134中。如前所述，富氢的燃料降低火焰温度的同时提高了因贫燃料而熄灭的界限。燃烧室因此能在降低的温度下运行，这样产生较低的NO_x排放而不受到操作性问题的影响，例如火焰熄灭的困扰。在第二阶段，CO₂富集流121可在断开氢气富集流114喷入后被注入到燃烧室中。在第二阶段，注入CO₂富集流121与气体中的氢气富集燃料预混合并进一步降低火焰温度。通过在燃烧室中使用CO₂，气流的高压潜能可以通过使气体膨胀来使涡轮机来产生电力。如同所描述的那样，燃烧室内的分段氢气富集燃料流通过显著降低火焰温度来降低NO_x排放量。

[0033]通过第二重整装置产生的非必要的CO₂富集流121可以在与重整系统300相比不同的温度状况下工作，以本领域技术人员公知的方式产生CO₂富集燃料流。可替代地，使用重整400系统，CO₂可以在水煤气转移反应5发生之后用分离单元的分离装置(未显示)分离开来。该CO₂分离装置可以是应用于本领域中的各种现有技术包括，但不限于，变压吸附，化学吸收，和膜分离，来使CO₂从氢气富集流中分离开来。

[0034]变压吸附(PSA)可以被用于从包含氢的混合气体中分离二氧化碳。在PSA技术中，在高分压下，固体分子筛对二氧化碳比对氢气具有更强的吸附能力。因此，高压下，当混合物通过吸附床时，含有氢气的混合气体中的二氧化碳被移除。吸附床再生伴随有减压和净化步骤。一般地在临界工作状态中，多个吸附容器被用于连续分离二氧化碳，当一个吸附床使用时其余的吸附床再生。

[0035]用于从气流中分离二氧化碳的另一种技术是使用氧化物化学吸收，如，氧化钙(CaO)和氧化镁(MgO)或其组合。在一个具体实施方式中，在高温高压下，CO₂被CaO吸收形成碳酸钙(CaCO₃)，从而从气体混合物中除去CO₂。吸附剂CaO通过煅烧CaCO₃来获得再生，能够再次将CaCO₃重整为CaO。

[0036]膜分离技术也可以被用于从气流中分离二氧化碳。一般来说，薄膜法比吸收法更有效率和更容易操作。被用来高温下分离二氧化碳的膜包括沸石和陶瓷的膜，这些膜对CO₂具有选择性。然而，膜技术的分离效率偏低，并且完全分离二氧化碳可能不能通过膜分离方法来实现。一般隔膜分离器在高压下工作更有效率，以及使用隔膜分离器从变换反应器56中排出的排出流60分离二氧化碳可以通过在分离CO₂之前进一步压缩排出流60实现。

[0037]另一种被用来从氢气富集流114中分离CO₂的技术可以包括，但不局限于，利用胺对CO₂进行化学吸收。氢气富集流114可以被冷却到适宜的温度以使用胺对二氧化碳化学吸收。该技术是基于链烷醇胺溶剂在相对低的温度下具有吸收二氧化碳的能力，并且通过对富溶剂增加温度容易再生的特性。在对富溶剂再生之后获得二氧化碳富集流。可用于该技术的溶剂可包括三乙醇胺，单乙醇胺，二乙醇胺，二异丙醇胺，二甘醇胺，以及甲基二乙醇胺。

[0038]在一些具体实施方式中，二氧化碳分离器可包括至少一个吸附床，在其中PSA技术用来从氢气富集流114中分离二氧化碳。在一些另外的具体实施方式中，二氧化碳分离器可包括至少一个吸收容器，在其中使用化学吸收技术。在又一个具体实施方式中，二氧化碳分离器包括至少一个膜分离器。利用在此处描述的各种技术，可以从分离装置中产生二氧化碳富集流。

[0039]通过注入氢气富集燃料和可选择的CO₂富集流到燃烧室中，环境的污染物，尤其是NO_x排放量能够从约百万分(ppm)之九份减少到约3ppm或更少。这能够使目前的发电系统满足日益严格的的环境保护局(EPA)的排放物标准。在现有技术的电力系统中，要求使用辅助设备进一步处理燃烧的排出气体以满足排放标准，如选择性催化还原(SCR)系统，NO_x捕获器等等。这样的设备不只昂贵，同时需要额外的空间，其可能收到现有电力系统的局限。由于本发明中公开的系统有益于降低燃烧室的排放物，对现有发电系统来说仅需增加辅助设备同流换热器，以上描述的后燃处理设备需求更少的空间和投资。此外，同流换热器有利于从燃烧系统回收一般排出的热量并由此来降低重整系统营运成本。

[0040]同流换热器124可以是已知的类型的换热器，由此获得的燃烧室排出气流126的热量能够传递到例如没有混合两段气流的压缩空气流。通过借助排出气流126加热压缩空气，避免了传统的加热器或蓄热式加热器用来提高重整装置110的温度的花费，并且还使得排出气流126在排入大气中之前得到了冷却。非必要地，燃烧系统116的热能可以进一步加热引入水流来产生蒸汽130，然后将蒸汽130循环引入到重整装置110中。

[0041]在图3中，所描述的联合循环系统150具有余热回收蒸汽发生器(HRSG)152以代替简单循环系统100中的同流换热器124。HRSG 152利用气体涡轮机136排出气126的废热生成蒸汽156并供给加热重整装置110。水154通过了HRSG 152。涡轮排出气126的高热值热量传递到水从而产生蒸汽156和低热值热量160。蒸汽156的一部分被注入到蒸汽轮机158中，在此处蒸汽膨胀并冷却，从而产生机械能。该机械能随后通过发电机变为电能并被输送到输电线路网118。非必要地，已膨胀的冷却后的蒸汽可从蒸汽轮机158排出并进一步的冷却以及在冷凝器中蓄积形成水154，用于余热蒸汽发生器152，从而形成循环回路和增加整个系统的效率。

[0042]涡轮排出气126剩余的低热值热量160被注入到低温的等温重整装置110，该装置利用低热值热量160来推动吸热的重整反应并重整燃料112。低热值热量160被重整装置110吸取然后产生的冷却尾气流被输送到烟囱排出进入到大气之中。

[0043]进一步重述，本文中以上所公开的系统和工艺包括在带有同流换热器的燃烧系统中使用低浓度氢气富集流，利用同流换热器将涡轮尾气的低热值热量循环至重整装置；从而增加因贫燃料而熄灭的界限，降低有害物排放，以及增加系统效率，同时降低运转费用。将重整装置置于等温并在低温下运行，从而能够利用燃气涡轮排出气体的低热值热量重整燃料并产生氢气富集燃料。上述系统还可以方便地改装到现有发电系统中以满足变化的环境排放物标准。

[0044]虽然本发明已经描述所涉及到的具体实施方式，可以理解的是借助本技术领域的各种现有技术，可以进行各种变化并且可以用具有相同功能的组件进行替代，这些均未脱离本发明的内容范围。此外，一些依据本发明的技术配合特殊情况或材料的更改并没有脱离本发明的实质范围。因此，可以预期的是本发明不限于用于执行本发明的最佳的特定具体实施方式，而且本发明还包括属于附加权利要求范围内的所有具体实施方式。

Claims (16)

1.一种用于降低NO_x排放的系统，包括：

重整装置，其配置用于接收燃料并产生氢气富集流，其中所述的氢气富集流包括1体积％到3体积％的氢气；

燃烧系统，其配置用于燃烧氢气富集流并产生电力以及尾气流；和

同流换热器，其配置用于从尾气流中回收热量，其中回收热量再循环返回到重整装置。

2.如权利要求1所述的系统，其中氢气富集流增加了所述的燃烧系统的可操作性范围。

3.如权利要求1所述的系统，其中来自尾气流的回收热量用来产生蒸汽。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述的重整装置是蒸汽预重整装置。

5.如权利要求1所述的系统，其中所述的重整装置是部分催化氧化重整装置。

6.如权利要求1所述的系统，其中NO_x排放从百万分之九份降低到小于或等于百万分之三份。

7.如权利要求1所述的系统，进一步包括第二重整装置，其配置用于接收燃料并产生二氧化碳富集流，其中二氧化碳富集流在燃烧系统中燃烧。

8.用于降低NO_x排放的系统，包括：

重整装置，其配置用于接收燃料并产生氢气富集流，其中所述的氢气富集流包括一氧化碳、二氧化碳、燃料、和1体积％到3体积％的氢气；

分离装置，其与所述重整装置流体连通，其中所述分离装置配置为接收氢气富集流以从该氢气富集流分离二氧化碳并产生二氧化碳富集流；

燃烧系统，其与重整装置和分离装置流体连通，包括：

    包括第一段和第二段的燃烧室，其配置为接收所述氢气富集流和二氧

    化碳富集流，其中在所述第一段中燃烧该氢气富集流并将二氧化碳富

    集流注入所述第二段，在此进一步燃烧所述氢气富集流，且其中该燃

    烧室产生热能和热压缩混合气体流；和

    气体涡轮发电机，其与所述燃烧室流体连通，其中该气体涡轮发电机

    配置为使所述热压缩混合气体流膨胀并产生电力和尾气流；和

同流换热器，其与所述燃烧系统流体连通，并配置用于从燃烧室和尾气流中回收热量，其中回收热量再循环返回到重整装置。

9.如权利要求8所述的系统，其中氢气富集流增加了所述的燃烧系统的可操作性范围。

10.如权利要求8所述的系统，其中来自尾气流的回收热量用来产生蒸气。

11.如权利要求8所述的系统，其中所述的重整装置是蒸汽预重整装置。

12.如权利要求8所述的系统，其中所述的重整装置是部分催化氧化重整装置。

13.如权利要求8所述的系统，其中NO_x排放从百万分之九份降低到小于或等于百万分之三份。

14.如权利要求8所述的系统，其中所述分离装置进一步包括选自变压吸附器，化学吸收器，膜分离器，深冷分离器，和水煤气转移反应器的分离设备。

15.一种用于降低NO_x排放的方法，包括：

采用重整装置对燃料重整以产生氢气富集流，其中氢气富集流包括一氧化碳、二氧化碳、燃料、和1体积％到3体积％的氢气；

使用分离装置从氢气富集流分离二氧化碳以产生二氧化碳富集流；

在燃烧室的第一段燃烧该氢气富集流；

将二氧化碳富集流注入燃烧室的第二段用于进一步燃烧氢气富集流，其中第一段和第二段中的燃烧产生热能和热压缩混合气体流；

使该热压缩混合气体流膨胀以产生电力和尾气流；

从燃烧室和尾气流中回收热能；和

将该回收热能再循环至重整装置。

16.如权利要求15所述的方法，其中所述降低NO_x排放使得NO_x排放从百万分之九份降低到小于或等于百万分之三份。

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