CN103026031B - 低排放三循环动力产生系统和方法 - Google Patents
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Abstract
提供了用于烃回收工艺中的低排放动力产生的方法和系统。一个系统包含燃气涡轮系统，其在压缩的再循环流的存在下适于燃烧燃料和氧化剂，以提供机械动力和气态废气。压缩的再循环流用于调节燃烧工艺的温度。增压器可在气态废气被压缩成为压缩的再循环流之前提高气态废气的压力。净化流可从压缩的再循环流流出并被引向排出CO2和富氮气体的CO2分离器，CO2和富氮气体可在气体膨胀器中膨胀以产生额外的机械动力。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2010年7月2日提交的，名称为“Low EmissionTriple-Cycle PowerGeneration Systems and Methods(低排放三循环动力产生系统和方法)”的美国临时专利申请61/361,170的权益，其在此通过引用全文并入。
本申请含有涉及以下的主题：于2010年7月2日提交的，名称为“Systems andMethods for Controlling Combustion of a Fuel(控制燃料燃烧的系统和方法)”的美国专利申请号61/361,169；于2010年7月2日提交的，名称为“Low Emission Triple-CyclePower Generation Systems andMethods(低排放三循环动力产生系统和方法)”的美国专利申请号61/361,173；于2010年7月2日提交的，名称为“Stoichiometric CombustionWithExhaust Gas Recirculation and Direct Contact Cooler(具有废气再循环和直接接触冷却器的化学计量的燃烧)”的美国专利申请号61/361,176；于2010年7月2日提交的，名称为“Stoichiometric Combustion of Enriched AirWith Exhaust Gas Recirculation(具有废气再循环的富集空气的化学计量的燃烧)”的美国专利申请号61/361,178，和于2010年7月2日提交的，名称为“Low Emission Power Generation Systems and Methods(低排放动力产生系统和方法)”的美国专利申请号61/361,180。
技术领域
本公开的实施方式涉及联合循环动力系统中的低排放动力产生。更具体地，本公开的实施方式涉及为了增强的CO2制造和捕获用于燃烧燃料的方法和装置。
背景技术
本章节意欲介绍本领域的多个方面，其可与本公开的示例性实施方式相关。相信该讨论帮助提供框架，以便于更好地理解本公开的具体方面。因此，应当理解应据此阅读本章节，并不必承认为现有技术。
很多产油国家正经历动力需求的强烈国内增长并对提高采收率法采油(EOR)感兴趣，以提高从他们油藏采油。两种常见的EOR技术包含用于油藏压力保持的氮气(N2)注入和用于EOR的混相驱动(miscible flooding)的二氧化碳(CO2)注入。也存在关于温室气体(GHG)排放的全球关注。该关注连同很多国家中的限制和交易政策的执行使得减少CO2排放成为这些和其他国家以及其中操作烃生产系统的公司优先考虑的事。
一些降低CO2排放的方法包含燃料去碳化或利用溶剂诸如胺类的燃烧后捕获。然而，这两种方案昂贵并降低动力产生效力，导致较低的动力产生、增加的燃料需求和增加的电成本以满足国内动力需求。具体地，氧、SOX和NOX成分的存在使得胺溶剂吸收的使用非常成问题。另一种方法是在结合循环中的含氧燃料(oxyfuel)燃气涡轮(例如，其中来自燃气涡轮布雷顿循环的废热被捕获以制造蒸汽并且在兰金循环中产生额外的动力)。然而，没有可在这样的循环中运转的商业可得的燃气涡轮，并且生产高纯氧要求的动力显著降低了该工艺的总体效力。一些研究已经比较了这些工艺并显示每种方法的一些优势。见例如BOLLAND，OLAV，和UNDRUM，HENRIETTE，Removal of CO2 from Gas Turbine Power Plants:Evaluation ofpre-and post-combustion methods，SINTEF Group，found athttp:∥www.energy.sintef.no/publ/xergi/98/3/3art-8-engelsk.htm(1998)。
降低CO2排放的其他方法包含诸如在天然气联合循环(NGCC)中的化学计量的废气再循环。在常规NGCC系统中，仅要求大约40%的空气吸入体积，以提供燃料的充分的化学计量的燃烧，而剩余60%的空气体积用于调节温度和冷却废气，以便适于引入随后的膨胀器，但也不利地产生难以去除的过量的氧副产品。典型的NGCC产生低压废气，其要求一部分产生的动力提取CO2，用于埋存(sequestration)或EOR，由此减少NGCC的热效力。进一步，用于CO2提取的设备大并且昂贵，而且需要数个压缩阶段以便使环境压力气体达到EOR或埋存所需的压力。这样的限制是来自与其他化石燃料诸如煤的燃烧相关的低压废气的燃烧后碳捕获的典型特征。
本领域中需求的上述讨论意欲为代表性的，而不是穷尽的。解决一种或更多种这样的需求或本领域一些其他相关缺点的技术将有益于联合循环动力系统中的动力产生。
发明内容
本公开提供了用于燃烧燃料、产生动力、处理产生的烃和/或产生惰性气体的系统和方法。该系统可在多种情况中实施，并且系统的产物可具有多种用途。例如，该系统和方法可适于产生二氧化碳流和氮气流，其中的每一种都可在烃生产操作中具有多种可能的用途。类似地，入口燃料可来自多种来源。例如，燃料可为任何常规的燃料流或可为产生的烃流，诸如含有甲烷和较重烃的流。
本公开范围内的一个示例性系统包含燃气涡轮系统和废气再循环系统两者。燃气涡轮系统可包含第一压缩机，其被配置用于接收和压缩冷却的再循环气体流成为压缩的再循环流。燃气涡轮系统可进一步包含第二压缩机，其被配置用于接收和压缩供应氧化剂成为压缩的氧化剂。仍然进一步地，燃气涡轮系统可包含燃烧室，其被配置用于接收压缩的再循环流和压缩的氧化剂并燃烧燃料流，其中压缩的再循环流用作稀释剂以调节燃烧温度。燃气涡轮系统进一步包含膨胀器，其被连接至第一压缩机并被配置用于接收来自燃烧室的排出物，以产生气态废流并且至少部分地驱动第一压缩机。燃气涡轮可进一步适于产生用于其他系统的辅助动力。示例性系统进一步包含包括热回收蒸汽发生器和增压器的废气再循环系统。热回收蒸汽发生器可被配置用于接收来自膨胀器的气态废流并产生蒸汽和冷却的废流。冷却的废流可被再循环至燃气涡轮系统，成为冷却的再循环气流。在到达燃气涡轮系统的路径中，冷却的再循环气流可经过增压器，该增压器被配置用于在注入第一压缩机之前接收冷却的再循环气流并增加其压力。
附图说明
本公开的上述和其他优势可在回顾以下详细描述和实施方式的非限制性实施例的附图后变得显而易见，其中：
图1描绘了根据本公开的一种或多种实施方式的用于低排放动力产生和增强的CO2回收的综合系统。
图2描绘了根据本公开的一种或多种实施方式的用于低排放动力产生和增强的CO2回收的另一个综合系统。
图3描绘了根据本公开的一种或多种实施方式的用于低排放动力产生和增强的CO2回收的另一个综合系统。
发明详述
在以下详述部分，本公开的具体实施方式结合优选实施方式进行描述。然而，对于以下描述对于本公开的特定实施方式或特定用途是特异性的而言，意欲仅用于示例性目的和简单地提供示例性实施方式的描述。因此，本公开不限于以下描述的具体实施方式，而是它包含落入所附权利要求的真实精神和范围内的所有可选方案、更改和等价物。
本文所用的多种术语定义如下。对于在权利要求中使用的术语在以下未定义而言，其应该给予在已经给予该术语的相关领域中的人最广泛的定义，如在至少一个印刷出版物或授权的专利中反映的。
如本文所用的，术语“天然气”指的是从原油井(相关的气体)或从地下含气地层(非相关的气体)获得的多成分气体。天然气的组成和压力可显著变化。典型的天然气流含有甲烷(CH4)作为主要成分，即大于50mol%的天然气流为甲烷。天然气流也可含有乙烷(C2H6)、较高分子量烃(例如，C3-C20烃)、一种或多种酸性气体(例如，硫化氢、二氧化碳)或其任何组合。天然气也可含有少量杂质，诸如水、氮气、硫化铁、蜡、原油或其任何组合。
如本文所用的，术语“化学计量的燃烧”指的是具有一定体积的包括燃料和氧化剂的反应物和一定体积的由燃烧反应物形成的产物的燃烧反应，其中反应物的整个体积用于形成该产物。如本文所用的，术语“基本上化学计量的燃烧”指的是具有燃烧燃料与氧的摩尔比在以下范围中的燃烧反应：从大约化学计量比要求的氧加或减10%，或更优选从大约化学计量比要求的氧加或减5%。例如，对于甲烷，燃料与氧的化学计量比为1:2(CH4+2O2>CO2+2H2O)。丙烷将具有燃料与氧为1:5的化学计量比。测量基本上化学计量的燃烧的另一种方法为供应的氧与化学计量的燃烧需要的氧的比，诸如从大约0.9:1至大约1.1:1，或更优选从大约0.95:1至大约1.05:1。
如本文所用的，术语“流”指的是一定体积的流体，尽管使用术语流通常表示移动体积的流体(例如，具有速度或质量流速)。然而，术语“流”不要求速度、质量流速或特定类型的用于封闭流的管道。
目前公开的系统和工艺的实施方式可用于生产超低排放电力和CO2，用于提高采收率法采油(EOR)或埋存应用。根据本文公开的实施方式，空气和燃料的混合物可被化学计量地或基本上化学计量地燃烧并与再循环的废气流混合。在一些实施中，可操作燃烧器以尽量获得化学计量的燃烧，具有对于化学计量的燃烧的任一侧的一些偏离。另外地或可选地，燃烧器和燃气涡轮系统可适于优选亚化学计量的燃烧，以在失去氧的系统而不是供应过量的氧的一侧上背离(err)或偏离。通常包含燃烧产物诸如CO2的再循环的废气流可用作稀释剂以控制或以其他方式调节燃烧室的温度和/或进入随后的膨胀器的废气的温度。
在接近化学计量的条件下的燃烧(或“轻微富(slightly rich)”燃烧)可证明是有利的，以便消除过量氧去除的成本。通过冷却废气和从流冷凝出水，可以产生相对高含量的CO2流。尽管一部分再循环的废气可用于闭合布雷顿循环中的温度调节，但剩余的净化流可用于EOR应用，并且可产生电力，很少或没有SOX、NOX或CO2排放至大气。
现在参考附图，图1描绘了根据一种或多种实施方式利用联合循环布置，用于动力产生和CO2回收的说明性综合系统100的示意图。在至少一个实施方式中，动力产生系统100可包含燃气涡轮系统102，其以产生动力的、闭合的布雷顿循环为特征。燃气涡轮系统102可具有经轴108连接至膨胀器106的第一或主压缩机104。轴108可为任何机械、电或其他动力连接的，从而允许由膨胀器106产生的一部分机械能驱动主压缩机104。在至少一个实施方式中，燃气涡轮系统102可为标准燃气涡轮，其中主压缩机104和膨胀器106分别形成压缩机和膨胀器末端。然而，在其他实施方式中，主压缩机104和膨胀器106可为系统102中单独的组件。
燃气涡轮系统102也可包含燃烧室110，其被配置用于燃烧与管线114中压缩的氧化剂混合的管线112中的燃料。在一种或多种实施方式中，管线112中的燃料可包含任何合适的烃气体或液体，诸如天然气、甲烷、乙烷、石脑油、丁烷、丙烷、合成气、柴油、煤油、航空燃料、煤衍生的燃料、生物燃料、氧化烃原料或其组合。管线114中压缩的氧化剂可源于流体连接至燃烧室110并且适于压缩供应氧化剂120的第二或入口压缩机118。在一种或多种实施方式中，供应氧化剂120可包含任何合适的含氧气体，诸如空气、富氧空气、氧耗尽的空气、纯氧或其组合。
如将在以下更详细地描述的，燃烧室110也可接收压缩的再循环流144——其包含主要具有CO2和氮气成分的废气。压缩的再循环流144可源于主压缩机104并适于帮助促进管线114中压缩的氧化剂和管线112中燃料的化学计量的或基本上化学计量的燃烧，并也增加废气中CO2的浓度。在压缩的再循环流144的存在下，引导至膨胀器106的入口的排出物流116可作为管线112中的燃料和管线114中压缩的氧化剂的燃烧产物而产生。在至少一个实施方式中，管线112中的燃料可主要为天然气，从而产生包含体积部分的蒸发的水、CO2、氮气、氧化氮(NOX)和氧化硫(SOX)的排出物116。在一些实施方式中，小部分未燃烧的燃料或其他化合物也可由于燃烧平衡限制存在于排出物116中。当排出物流116通过膨胀器106膨胀时，它产生机械动力，以驱动主压缩机104、发电机或其他设施，并也产生具有提高的CO2含量的气态废流122，其由管线144中压缩的再循环废气的流入产生。由膨胀器106产生的机械动力可另外地或可选地用于其他目的，诸如对局部电网提供电或驱动设施或操作中的其他系统。
动力产生系统100也可包含废气再循环(EGR)系统124。在一种或多种实施方式中，EGR系统124可包含流体连接至蒸汽燃气涡轮128的热回收蒸汽发生器(HRSG)126或类似设备。在至少一个实施方式中，HRSG 126和蒸汽燃气涡轮128的组合可以表征为闭合的兰金循环。结合燃气涡轮系统102、HRSG 126和蒸汽燃气涡轮128可形成联合循环动力产生工厂的一部分，诸如天然气联合循环(NGCC)工厂。气态废流122可被发送至HRSG126，以产生管线130中的蒸汽流和管线132中的冷却的废气。在一个实施方式中，管线130中的蒸汽可被发送至蒸汽燃气涡轮128以产生额外的电力。
管线132中的冷却的废气可被发送至至少一个冷却单元134，其被配置用于降低管线132中冷却的废气的温度并且产生冷却的再循环气流140。在一种或多种实施方式中，冷却单元134可为直接接触冷却器、调温冷却器(trim cooler)、机械制冷单元或其组合。冷却单元134也可被配置用于经水排泄流138去除一部分冷凝水，水排泄流138可在至少一个实施方式中经管线141按路线发送至HRSG 126，以提供用于产生管线130中额外的蒸汽的水源。在一种或多种实施方式中，冷却的再循环气流140可被引导至流体连接至冷却单元134的增压器142。在冷却单元134中，冷却管线132中的冷却的废气可减少压缩增压器142中冷却的再循环气流140需要的动力。
增压器142可被配置用于在冷却的再循环气流140被引入主压缩机104之前增加其压力。与常规风扇或鼓风机系统相反，增压器142增加冷却的再循环气流140的总体密度，从而引导相同体积流量至主压缩机104的增加的质量流速。因为主压缩机104通常是体积-流量限制的，引导更多质量流量通过主压缩机104可导致来自主压缩机104的较高排出压力，从而经过膨胀器106转换成较高的压力比。经过膨胀器106产生的较高压力比可允许较高的入口温度，并且因此增加膨胀器106的动力和效力。这可证明是有利的，因为富含CO2的排出物116通常保持较高的比热容。
主压缩机104可被配置用于压缩从增压器142接收的冷却的再循环气流140至稍高于燃烧室110压力的压力，从而产生压缩的再循环流144。在至少一个实施方式中，净化流146可从压缩的再循环流144流出并随后在CO2分离器148中进行处理以在升高的压力下经管线150捕获CO2。管线150中分离的CO2可用于出售，用于需要二氧化碳的另一个工艺，和/或被压缩和注入陆地油藏，用于提高采收率法采油(EOR)、埋存或另一个目的。
基本上耗尽CO2并且主要由氮气组成的残余流151可源于CO2分离器148。在一些实施中，富氮残余流151可被排出和/或直接用于一种或多种操作。在一种或多种实施方式中，可处于压力下的残余流151可在流体连接至CO2分离器148的气体膨胀器152诸如产生动力的氮气膨胀器中进行膨胀。如图1-3所描绘的，气体膨胀器152可通过公共轴154或其他机械、电或其他动力连接任选地连接至入口压缩机118，从而允许由气体膨胀器152产生的一部分动力驱动入口压缩机118。在气体膨胀器152中膨胀后，主要由氮气组成的管线156中的废气可被排出至大气或在本领域已知的其他应用中实施。例如，膨胀的氮气流可用于蒸发冷却工艺，其被配置用于进一步降低废气温度，如在同时提交的名称为“StoichiometricCombustionwith Exhaust Gas Recirculation and Direct Contact Cooler(具有废气再循环和直接接触冷却器的化学计量的燃烧)”的美国专利申请中大体描述的，其内容在此通过引用并入至与本公开一致。在至少一个实施方式中，气体膨胀器152、入口压缩机118和CO2分离器的组合可以表征为开放的布雷顿循环，或系统100的第三动力产生部件。
然而，在其他实施方式中，气体膨胀器152可用于向其他应用提供动力，并且不直接连接至化学计量的压缩机118。例如，在由膨胀器152产生的动力和压缩机118的要求之间存在大量失配。在这种情况下，膨胀器152可适于驱动需要较少动力的较小的压缩机(未示出)。仍在其他实施方式中，气体膨胀器152可用下游压缩机(未示出)取代，该下游压缩机被配置用于压缩残余流151和产生适于注入油藏用于压力保持或EOR应用的压缩的废气。
如本文所述的EGR系统124，特别是增加了增压器142，可被实施以实现动力产生系统100的废气中较高浓度的CO2，从而允许更有效的CO2分离，用于随后的埋存、压力保持或EOR应用。例如，本文公开的实施方式可有效增加废气流中CO2的浓度至大约10vol%或更高。为了实现该目标，燃烧室110可适于化学计量地燃烧管线112中的燃料和管线114中压缩的氧化剂的进入混合物。为了调节化学计量燃烧的温度，以满足膨胀器106入口温度和成分冷却要求，源于压缩的再循环流144的一部分废气可被同时注入燃烧室110作为稀释剂。因此，本公开的实施方式可基本上消除来自废气的任何过量的氧，同时增加其CO2组分。如此，气态废流122可具有小于大约3.0vol%的氧，或小于大约1.0vol%的氧，或小于大约0.1vol%的氧，或甚至小于大约0.001vol%的氧。
现在将讨论系统100的示例性操作的细节。如可被理解的，在任何本文公开的实施方式的不同部件中实现或经历的具体温度和压力可取决于使用的氧化剂的纯度和膨胀器、压缩机、冷却器等的具体制造和/或型号等等这些因素变化。因此，将理解本文描述的特定数据仅是为了说明性目的并且不应当被理解为其唯一的解释。在一个实施方式中，入口压缩机118可被配置用于在大约280psia和大约300psia之间范围的压力下提供管线114中压缩的氧化剂。然而，同样在本文中考虑的是航改式(aeroderivative)燃气涡轮技术，其可产生和消耗高达大约750psia和更多的压力。
主压缩机104可被配置用于压缩再循环的废气成为稍高于燃烧室110压力的压力下或在燃烧室110压力下的压缩的再循环流144，并且在燃烧室110中使用一部分再循环的废气作为稀释剂。因为燃烧室110中需要的稀释剂的量可取决于用于化学计量的燃烧的氧化剂的纯度或膨胀器106的型号，热电偶环和/或氧传感器(未示出)可与燃烧室或燃气涡轮系统相关联，通常通过直接测量或通过估计和/或计算确定一种或多种流中的温度和/或氧浓度。例如，热电偶和/或氧传感器可被放置在燃烧室110的出口、膨胀器106的入口和/或膨胀器106的出口上。在操作中，热电偶和传感器可适于调节和确定要求作为稀释剂以冷却燃烧产物至要求的膨胀器入口温度的废气的体积，并且也调节被注入燃烧室110的氧化剂的量。因此，响应于由热电偶检测的热要求和由氧传感器检测的氧水平，压缩的再循环流144和管线114中压缩的氧化剂的体积质量流可被操纵或控制以符合需求。
在至少一个实施方式中，可在化学计量的燃烧期间通过燃烧室110经历大约12-13psia的压力降。管线112中的燃料和管线114中压缩的氧化剂的燃烧可产生大约2000℉和大约3000℉之间的温度以及范围从250psia至大约300psia的压力。因为增加的质量流和源于压缩的再循环流144的富含CO2的废气的较高比热容，可实现通过膨胀器106的较高的压力比，从而允许较高的入口温度和增加的膨胀器106动力。
离开膨胀器106的气态废流122可具有在或接近环境的压力。在至少一个实施方式中，气态废流122可具有大约15.2psia的压力。在通过HRSG126之前，气态废流122的温度可在大约1180℉至大约1250℉的范围内，以产生管线130中的蒸汽和管线132中的冷却的废气。管线132中的冷却的废气可具有从大约190℉至大约200℉范围内的温度。在一种或多种实施方式中，冷却单元134可降低管线132中冷却的废气的温度，从而产生具有温度在大约32℉和120℉之间的冷却的再循环气流140，主要取决于在具体的位置和在具体季节期间的湿球温度。取决于由冷却单元134提供的冷却程度，冷却单元可适于增加冷却的再循环气流的质量流速。
根据一种或多种实施方式，增压器142可被配置用于提高冷却的再循环体流140的压力至范围从大约17.1psia至大约21psia的压力。结果，主压缩机104接收和压缩具有较高的密度和增加的质量流的再循环的废气，从而允许充分较高的排出压力，同时保持相同或相似的压力比。在至少一个实施方式中，从主压缩机104排出的压缩的再循环流144的温度可为大约800℉，压力为大约280psia。
下表提供了具有和不具有增压器142增加的益处的基于联合循环燃气涡轮的测试结果和性能评估，如本文所述的。
表1
如应从表1显而易见的，由于压力比增加，包含增压器142的实施方式可使得膨胀器106功率(即，“燃气涡轮膨胀器功率”)增加。尽管主压缩机104的功率需求可增加，但它的增加不只被膨胀器106的功率输出增加抵消，从而导致大约1%lhv(较低的加热值)的总体热动力性能效力改善。
此外，当这样的膨胀器被并入时，增加增压器142也可增加氮气膨胀器152的功率输出。仍然进一步地，增压器142可增加净化流146管线中的CO2压力。由于较高的CO2分压，净化流146的净化压力的增加可导致CO2分离器148中改善的溶剂处理性能。这种改善可包含但不限于，用于溶剂提取工艺的减小的设备尺寸形式的总体资金花费的减少。
现在参考图2，其描绘的是图1的动力产生系统100的可选实施方式，实施并且描述为系统200。如此，参考图1可最好地理解图2。类似于图1的系统100，图2的系统200包含连接至废气再循环(EGR)系统124或以其他方式由废气再循环(EGR)系统124支持的燃气涡轮系统102。然而，图2中的EGR系统124可包含如此实施方式，其中增压器142跟随HRSG 126或可以其他方式被流体连接至HRSG 126。如此，管线132中的冷却的废气可在冷却单元134中被降温之前在增压器142中进行压缩。因此，冷却单元134可用作适于去除由增压器142产生的压缩热的后冷却器。与先前公开的实施方式一样，水排泄流138可或可不按路线发送至HRSG126，以产生管线130中额外的蒸汽。
冷却的再循环气流140可随后被引导至主压缩机104，在那里它如上所讨论的被进一步压缩，从而产生压缩的再循环流144。如可理解的，在增压器142中压缩后，冷却冷却单元134中管线132中的冷却的废气可减少在随后的主压缩机104中压缩冷却的再循环气流140至预定压力需要的动力的量。
图3描绘了图1的低排放动力产生系统100的另一个实施方式，实施为系统300。如此，参考图1和2可最好地理解图3。分别类似于图1和2描述的系统100、200，系统300包含由EGR系统124支持的或以其他方式连接至EGR系统124的燃气涡轮系统102。然而，图3中的EGR系统124可包含第一冷却单元134和第二冷却单元136，在其间具有流体连接的增压器142。与先前的实施方式一样，每个冷却单元134、136都可为直接接触冷却器、调温冷却器或类似物，如本领域已知的。
在一种或多种实施方式中，从HRSG 126排出的管线132中的冷却的废气可被发送至第一冷却单元134，以产生冷凝水排泄流138和冷却的再循环气流140。冷却的再循环气流140可被引导至增压器142，以便提高冷却的再循环气流140的压力，并随后将它引导至第二冷却单元136。第二冷却单元136可用作后冷却器，其适于去除由增压器142产生的压缩热，并且也经水排泄流143去除额外的冷凝水。在一种或多种实施方式中，每个水排泄流138、143可或可不按路线发送至HRSG 126，以产生管线130中额外的蒸汽。
冷却的再循环气流140可随后被引入主压缩机104，以产生稍高于燃烧室110压力或处于燃烧室110压力下的压缩的再循环流144。如可理解的，在第一冷却单元134中冷却管线132中的冷却的废气可减少在增压器142中压缩冷却的再循环气流140需要的动力的量。另外，进一步冷却第二冷却单元136中的废气可减少压缩冷却的再循环气流140至随后的主压缩机104中的预定压力需要的动力的量。
尽管本公开可易于多种更改和可选形式，但以上讨论的示例性实施方式已经仅以实施例的方式显示。然而，应当再次理解本公开不意欲限于本文公开的特定实施方式。的确，本公开包含所有落入所附权利要求的真实精神和范围内的可选方案、更改和等价物。
Claims (18)
1.用于低排放动力产生的综合系统，包括：
燃气涡轮系统，包括：
第一压缩机，其被配置用于接收和压缩冷却的再循环气流成为压缩的再循环流；
第二压缩机，其被配置用于接收和压缩供应氧化剂成为压缩的氧化剂；
燃烧室，其被配置用于接收所述压缩的再循环流和所述压缩的氧化剂并且基本上化学计量地燃烧燃料流，其中所述压缩的再循环流用作稀释剂以调节燃烧温度；和
膨胀器，其被连接至所述第一压缩机并被配置用于接收来自所述燃烧室的排出物，以产生气态废流并且至少部分地驱动所述第一压缩机；和
废气再循环系统，包括：
热回收蒸汽发生器，其被配置用于接收来自所述膨胀器的所述气态废流并产生蒸汽和冷却的废流；
增压器，其被配置用于接收所述冷却的废流并且增加其压力，以提供用于注入所述第一压缩机的冷却的再循环气流；和
至少一个冷却单元，其被配置用于接收所述冷却的废流和所述冷却的再循环气流的至少一个并由所述冷却的废流和所述冷却的再循环气流的至少一个中的水产生水排泄流，其中所述水排泄流被流体连接至所述热回收蒸汽发生器，以产生额外的蒸汽。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述废气再循环系统进一步包括被配置用于接收所述蒸汽并产生电力的蒸汽燃气涡轮。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述供应氧化剂为空气、富氧空气或其组合。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述燃料流选自：天然气、甲烷、石脑油、丁烷、丙烷、合成气、柴油、煤油、航空燃料、煤衍生的燃料、生物燃料、氧化烃原料和其任何组合。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述气态废流在高于大气压的压力下被提供至所述热回收蒸气发生器。
6.根据权利要求1所述的系统，其中离开所述膨胀器的所述气态废流的温度在1180℉至1250℉之间。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述增压器增加所述冷却的再循环气流的压力至在17.1psia至21psia之间的压力。
8.根据权利要求1所述的系统，进一步包括取自所述压缩的再循环流的净化流。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述净化流在CO2分离器中被处理，以产生二氧化碳流和主要包括氮气的残余流。
10.根据权利要求8所述的系统，其中至少一部分所述净化流被发送至二氧化碳埋存、二氧化碳出售、碳捕获、排气或其组合的位置。
11.用于低排放动力产生的方法，包括：
在第一压缩机中压缩冷却的再循环气流，以产生压缩的再循环流；
在第二压缩机中压缩供应氧化剂，以产生压缩的氧化剂；
在燃烧室中在所述压缩的再循环流的存在下基本上化学计量地燃烧燃料流和所述压缩的氧化剂，从而产生排出物，其中所述压缩的再循环流适于调节所述排出物的温度；
在膨胀器中膨胀所述排出物，以产生气态废流和至少一单位的动力；
在热回收蒸汽发生器中回收来自所述气态废流的热，以产生蒸汽和冷却的废流；
在冷却单元中冷却所述冷却的废流和所述冷却的再循环气流中的至少一个，以从中移出至少一部分冷凝水；
从所述冷却单元按路线发送所述部分的冷凝水至所述热回收蒸汽发生器，以产生额外的蒸汽；和
在增压器中增加所述冷却的废流的压力，以提供所述冷却的再循环气流，用于注入所述第一压缩机。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括在蒸汽燃气涡轮中从所述蒸汽产生电力。
13.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：
从所述压缩的再循环流流出净化流；
在CO2分离器中处理所述净化流；和
从所述CO2分离器排出二氧化碳流和主要包括氮气的残余流。
14.用于低排放动力产生的综合系统，包括：
燃气涡轮系统，包括：
第一压缩机，其被配置用于接收和压缩冷却的再循环气流成为压缩的再循环流；
第二压缩机，其被配置用于接收和压缩供应氧化剂成为压缩的氧化剂；
燃烧室，其被配置用于接收所述压缩的再循环流和所述压缩的氧化剂并且基本上化学计量地燃烧燃料流；和
膨胀器，其被连接至所述第一压缩机并被配置用于接收来自所述燃烧室的排出物，以产生1180℉至1250℉温度的气态废流并产生至少一个单位的动力；和
废气再循环系统，包括：
热回收蒸汽发生器，其被配置用于接收来自所述膨胀器的所述气态废流，并产生蒸汽和冷却的废流；
增压器，其被配置用于接收所述冷却的废流并增加其压力至17.1psia至21psia之间的压力；和
第一冷却单元，其接收来自所述增压器的所述冷却的废流并产生：
水排泄流，所述水排泄流来自所述冷却的废流中的水，所述水排泄流被流体连接至所述热回收蒸汽发生器，以产生额外的蒸汽，和
所述冷却的再循环气流，用于注入所述第一压缩机。
15.根据权利要求14所述的系统，进一步包括净化流，所述净化流取自所述压缩的再循环流并在CO2分离器中进行处理以产生二氧化碳流和主要包括氮气的残余流。
16.根据权利要求9所述的系统，进一步包括氮气膨胀器，流体连接至所述CO2分离器，被配置以从主要包括氮气的残余流产生动力。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述氮气膨胀器接收主要包括氮气的残余流，而不加入燃料或氧化剂。
18.根据权利要求1所述的系统，其中所述冷却单元被配置以向所述热回收蒸汽发生器提供水。
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