CN107850307A - 用于在具有排气再循环的燃气涡轮系统中的氧化剂通道的系统和方法 - Google Patents

用于在具有排气再循环的燃气涡轮系统中的氧化剂通道的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了包括涡轮燃烧器的系统。涡轮燃烧器具有围绕燃烧室设置的燃烧器内衬、流套筒和径向通道。流套筒围绕燃烧器内衬以一定的偏移被设置以限定通道，其中该通道被配置成朝向涡轮燃烧器的盖端引导排气流。径向通道在流套筒与燃烧器内衬之间延伸，并且径向通道被配置为针对涡轮燃烧器的第一操作状况和第二操作状况隔离通过径向通道的氧化剂流与通过通道的排气流。第一操作状况下的燃烧器内衬与流套筒之间的偏移大于第二操作状况下的燃烧器内衬与流套筒之间的偏移。

Description

用于在具有排气再循环的燃气涡轮系统中的氧化剂通道的系 统和方法
技术领域
本申请要求于2015年1月12日提交的题为“SYSTEM AND METHOD FOR AN OXIDANTPASSAGEWAY IN A GAS TURBINE SYSTEM WITH EXHAUST GAS RECIRCULATION”的美国临时专利申请62/102,388的优先权和权益，上述所有申请通过引用整体合并于此以用于各种目的。
背景技术
本文公开的主题涉及燃气涡轮系统，并且更具体地涉及带有排气再循环的燃气涡轮系统。
燃气涡轮发动机的应用非常广泛，例如发电、航空器以及各种机械装置。燃气涡轮发动机通常在燃烧器部中燃烧燃料和氧化剂(例如，空气)以生成热燃烧产物，然后该燃烧产物驱动涡轮部中的一个或多个涡轮级。进而，涡轮部驱动压缩机部的一个或多个压缩机级，由此，将氧化剂压缩连同燃料进入到燃烧器部中。此外，在燃烧器部内燃料和氧化剂混合，并且然后燃烧以产生热燃烧产物。根据燃烧情况，这些燃烧产物可以包括未燃烧的燃料、剩余的氧化剂和各种排放物(例如，氮氧化物)。另外，燃气涡轮发动机通常消耗大量作为氧化剂的空气，并输出相当大量的排气到大气中。换句话说，排气一般作为燃气涡轮运转的副产品被浪费。
发明内容
与原始要求保护的发明范围相称的某些实施例被总结如下。这些实施例不意图限制要求保护的发明的范围，但是这些实施例仅意图提供本发明的可能形式的简要概括。实际上，本发明可包括可类似于或异于下面阐述的实施例的多种形式。
在一个实施例中，提供具有涡轮燃烧器的系统。涡轮燃烧器具有围绕燃烧室设置的燃烧器内衬、流套筒和径向通道。流套筒围绕燃烧器内衬以一定的偏移被设置以限定通道，其中该通道被配置成引导排气流朝向涡轮燃烧器的盖端。径向通道在流套筒与燃烧器内衬之间延伸，并且径向通道被配置为针对涡轮燃烧器的第一操作状况和第二操作状况将通过径向通道的氧化剂流与通过通道的排气流隔离。第一操作状况下的燃烧器内衬与流套筒之间的偏移大于第二操作状况下的燃烧器内衬与流套筒之间的偏移。
在另一实施例中，提供一种系统。该系统包含套管系统，套管系统被配置为安装在燃气涡轮发动机的涡轮燃烧器的燃烧内衬与流套筒之间的通道中。套管系统包括具有氧化剂通道的至少一个套筒，并且所述至少一个套筒被配置成在燃烧内衬与流套筒之间移动以阻止氧化剂通道与通道之间的流体连通。
在另一实施例中，提供一种方法。该方法包含可调整地输送氧化剂通过套管系统中的氧化剂通道，该套管系统被设置在燃气涡轮发动机的涡轮燃烧器的燃烧内衬与流套筒之间的通道中。可调整地输送包括，选择性地移动燃烧内衬与流套筒之间的套管系统的至少一个套筒，同时阻止氧化剂通道与通道之间的流体连通。
附图说明
当参照附图阅读下列具体实施方式时，本发明的这些和其他特征、方面和优点将变得更加容易理解，其中在整个附图中相同的符号表示相同的部件，其中：
图1是具有耦连到烃类生产系统的基于涡轮的服务系统的系统的实施例的示意图；
图2是图1的系统的实施例的示意图，其进一步示出控制系统和组合循环系统；
图3是图1和图2的系统的实施例的示意图，其进一步示出燃气涡轮发动机、排气供给系统和排气处理系统的细节；
图4是用于操作图1-3的系统的过程的实施例的流程图；
图5是燃气涡轮发动机的燃烧器部分的实施例的示意图，该燃气涡轮发动机带有排气再循环和被设置在流套筒与内衬之间的柔性套管系统；
图6是图5的燃气涡轮发动机的燃烧器部分的实施例的示意图，其示出与一个或更多个混合孔对准的柔性套管系统；
图7是图5的柔性套管系统的实施例的示意图，其中柔性套管系统是弹簧加载的套管系统；并且
图8是图5的柔性套管系统的实施例的示意图，其中柔性套管系统是机械保持的套管系统。
具体实施方式
本发明的一个或多个具体实施例将在下面描述。为了努力提供这些实施例的简要描述，实际实施方式的所有特征可能没有在本说明书中描述。应认识到，在任何此类实际实施方式的开发中(例如在工程或设计项目中)，需要做出众多与实施方式相关的决定以实现具体目标，例如符合在不同实施方式中可能不同的系统相关约束和/或商业相关约束。而且，应认识到，这种努力可能是复杂和费时的，但是对受益于本公开的本领域普通技术人员来说承担设计、装配和制造仍然是例行工作。
本文公开了详细的示例性实施例。但是，本文公开的特定结构和功能细节仅仅代表描述示例性实施例的目的。然而，本发明的实施例可以体现为许多可替代的形式，并且不应被视为仅限于本文阐述的实施例。
因此，虽然示例性实施例能够具有各种修改和替换形式，但其实施例通过附图中的示例的方式示出并将在本文详细描述。然而，应当理解的是，本发明并不意图将示例性实施例局限于所公开的特定形式，而是相反，示例性实施例旨在覆盖落入本发明的范围内的所有修改、等价物和替代实施例。
本文所使用的术语仅用于描述某些实施例，并不是意图限制示例性实施例。正如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”也意图包括复数形式，除非上下文中明确指出不同含意。当用于本文时，术语“包括”和/或“包含”指定存在所陈述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。
虽然术语第一、第二、主要、辅助等可以在本文中被用于描述各个元件，但是这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。例如但不限于，第一元件可以被称为第二元件，以及同样，第二元件可以被称为第一元件，而不背离示例性实施例的范围。正如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个关联列出项目中的任意一个、全部及其组合。
本文可以使用某些术语，这仅为了方便读者而不被视为对本发明的范围的限制。例如，诸如“上面”、“下面”、“左侧”、“右侧”、“前面”、“后面”、“顶部”、“底部”、“水平”、“垂直”、“上游”、“下游”、“前部”、“后部”等词组仅描述在附图中示出的配置。事实上，本发明的实施例的一个或多个元件可以被取向在任何方向中，并且因此，所述术语应当被理解为包含这类变化，除非指出不同情况。
如下面所详细讨论的，所公开的实施例总体涉及带有排气再循环(EGR)的燃气涡轮系统，并且尤其是涉及使用EGR的燃气涡轮系统的化学计量运转。例如，燃气涡轮系统可以被配置为沿着排气再循环路径再循环排气，使燃料和氧化剂与至少一些再循环排气一起以化学计量燃烧，以及收集排气用于各个目标系统中。排气的再循环与化学计量燃烧一起可以帮助增加排气中的二氧化碳(CO2)的浓度水平，该排气然后可以被后处理以分离和纯化CO2和氮气(N2)以用于各个目标系统中。燃气涡轮系统还可以采用沿着排气再循环路径的各种排气处理(例如热回收、催化剂反应等)，从而增加CO2的浓度水平，减少其他排放物(例如一氧化碳、氮氧化物以及未燃烧烃类)的浓度水平，并增加能量回收(例如用热回收单元)。另外，燃气涡轮发动机可以被配置为使用扩散火焰(例如，使用扩散燃料喷嘴)、预混火焰(例如，使用预混燃料喷嘴)或它们的任意组合中的一个或多个来燃烧燃料和氧化剂。在某些实施例中，扩散火焰可以帮助将稳定性和操作维持在化学计量燃烧的某些限制内，其进而帮助增加CO2的生成。例如，当与使用预混火焰运转的燃气涡轮系统相比，使用扩散火焰运转的燃气涡轮系统可以实现更大量的EGR。进而，增加的EGR的量帮助增加CO2的生成。可能的目标系统包括管线、存储罐、碳封存系统和烃类生产系统，诸如强化油回收(EOR)系统。
如下文描述的，化学计量排气再循环(SEGR)燃气涡轮系统的一些实施例可以将氧化剂和燃料从燃烧器的盖端部分供应到燃烧室中。进一步地，SEGR燃气涡轮系统可以在燃烧器的相对的涡轮端部部分处将惰性气体(例如，排气)分离地供应到燃烧器中，以冷却燃烧器内衬和燃烧室内的燃烧气体。例如，流套筒(例如，中间壁)围绕燃烧器内衬形成通道，其使惰性气体(例如，排气)能够沿着燃烧室的外侧流动。通道可以通向盖端部分。在一些实施例中，一部分氧化剂以相对于燃烧气体的下游方向从盖端部分进入氧化剂部。氧化剂部可以被设置成至少部分地(例如，径向向外地)围绕燃烧内衬和带有惰性气体的通道。惰性气体(例如，排气)以相对于燃烧气体的上游方向从燃烧器的涡轮端部部分进入通道的冷却部。通常，减少相对流体(例如，氧化剂部下游方向的氧化剂，通道上游方向的惰性气体)之间的混合量和相互作用以维持惰性气体中被减少的氧化剂成分可以是有益的。
因此，在某些SEGR燃气涡轮系统中，可以提供一个或更多个套管系统以引导并输送氧化剂以下游方向从氧化剂部流入燃烧器的燃烧室中。特别地，套管系统可以包含氧化剂通道，氧化剂通道引导氧化剂从氧化剂部通过惰性气体通道和燃烧内衬然后进入燃烧器的燃烧室中。而在某些实施例中，套管系统可以包含氧化剂部内的在燃烧内衬与流套筒之间的通向用于惰性气体的通道(例如，中间空间)的空隙。空隙可以利于流套筒与燃烧内衬之间的安装。然而，如果没有所公开的实施例，套管系统内的空隙可以允许部分氧化剂与通道内的惰性气体之间的不期望的混合。因此，本公开的特征提供套管系统的实施例，以消除流套筒与燃烧内衬之间的通向带有惰性气体的通道的空隙。在某些实施例中，套管系统是弹簧加载的套管系统，其可以经由一个或更多个斜坡被安装在燃烧内衬与流套筒之间，如参考图7在下文进一步描述的。在某些实施例中，套管系统是机械加载的套管系统，其可以经由浮圈(floating collar)系统被安装在燃烧内衬与流套筒之间，如参考图8进一步描述的。
在一些实施例中，燃烧器可以具有被区别供应和区别控制的燃料喷嘴组，以将氧化剂和一种或更多种燃料喷射到燃烧室内。在一些实施例中，氧化剂被集中在靠近火焰区域的地方以增加燃烧效率，从而影响当量比。调整当量比到大约1.0(例如，0.95与1.05之间)可以减少SEGR燃气涡轮系统的排气内的氧化剂、燃料和/或其他成分(例如，氮氧化物、水)的浓度。然而，在当量比是1.0或接近1.0(例如，基本为化学计量燃烧)处，燃烧温度也可能更大。更大的燃烧温度可以生成更大的排放，诸如氮氧化物(NOX)排放。惰性气体(例如，排气)可以是用于燃烧器和/或燃烧气体的散热装置。换句话说，惰性气体(例如，排气)可以帮助减少燃烧气体的温度，从而减少NOX排放物而无需将更多氧化剂(例如，氧气)引入燃烧气体中。在一些实施例中，将当量比调整到大约1.0可以增加二氧化碳浓度，二氧化碳可以在强化油回收系统中被使用，同时排气用作稀释剂来维持燃烧气体中NOX、氧气和燃料的低水平。排气、或者从排气中抽取的二氧化碳可以被流体喷射系统使用，用于强化油回收。
图1是具有与基于涡轮的服务系统14关联的烃类生产系统12的系统10的实施例的图。如下文进一步详细讨论的，基于涡轮的服务系统14的各种实施例被配置为向烃类生产系统12提供各种服务，诸如电力、机械力和流体(例如，排气)以促进油和/或气的生产或回收。在示出的实施例中，烃类生产系统12包括油/气抽取系统16和强化油回收(EOR)系统18，二者被耦连到地下储层20(例如油、气或烃类储层)。油/气抽取系统16包括各种地面设备22，考虑上述内容，图1是具有与基于涡轮的服务系统14关联的烃类生产系统12的系统10的实施例的示意图。如下面进一步详细讨论的，基于涡轮的服务系统14的各种实施例被配置为向烃类生产系统12提供各种服务，例如电功率、机械功率和流体(例如，排气)以促进油和/或气的生产或回收。在图示的实施例中，烃类生产系统12包括油/气抽取系统16和强化油回收(EOR)系统18，二者耦连到地下储层20(例如油、气或烃类储层)。油/气抽取系统16包括各种地面设备22，例如耦连到油/气井26的圣诞树或生产树24。此外，井26可以包括通过地球32中的钻孔30延伸到地下储层20的一个或多个管件28。树24包括一个或多个阀门、扼流圈、隔离套筒、封井器/防喷器以及各种流量控制装置，其调节压力并且控制到地下储层20和来自地下储层20的流。虽然树24通常被用于控制从地下储层20流出的生产流体(例如油或气)的流动，但是EOR系统18可以通过将一种或多种流体喷射到地下储层20来增加油或气的产量。
因此，EOR系统18可以包括流体喷射系统34，该流体喷射系统34具有通过地球32中的孔38延伸到地下储层20的一个或多个管件36。例如，EOR系统18可以将一种或多种流体40例如气体、蒸汽、水、化学物质或其任何组合输送到流体喷射系统34中。例如，如下面所进一步详细讨论的，EOR系统18可以被耦连到基于涡轮的服务系统14，使得系统14将排气42(例如，基本没有氧气或完全没有氧气)输送到EOR系统18以用作喷射流体40。流体喷射系统34通过一个或多个管件36将流体40(例如排气42)输送到地下储层20中，如箭头44所示。喷射流体40通过与油/气井26的管件28间隔开一偏移距离46的管件36进入地下储层20。因此，喷射流体40使设置在地下储层20中的油/气48移位，并驱动油/气48向上通过烃类生产系统12的一个或多个管件28，如箭头50所示。如下面所进一步详细讨论的，喷射流体40可以包括源自基于涡轮的服务系统14的排气42，该基于涡轮的服务系统能够根据需要由烃类生产系统12在现场生成排气42。换句话说，基于涡轮的系统14可以同时生成供烃类生产系统12使用的一种或多种服务(例如电功率、机械功率、蒸汽、水(例如淡化水)以及排气(例如基本没有氧气))，从而降低或消除这类服务对外部源的依赖。
在图示的实施例中，基于涡轮的服务系统14包括化学计量排气再循环(SEGR)燃气涡轮系统52和排气(EG)处理系统54。燃气涡轮系统52可以被配置为以化学计量燃烧运转模式(例如化学计量控制模式)和非化学计量燃烧运转模式(例如非化学计量控制模式)如稀燃料控制模式或富燃料控制模式运转。在化学计量控制模式中，燃烧通常以燃料和氧化剂的大致化学计量比发生，从而产生大致化学计量燃烧。特别地，化学计量燃烧通常包括在燃烧反应中消耗几乎全部的燃料和氧化剂，使得燃烧产物基本没有或完全没有未燃烧燃料和氧化剂。化学计量燃烧的一个量度是当量比或phi(φ)，其是实际燃料/氧化剂比相对于化学计量燃料/氧化剂比的比。大于1.0的当量比导致燃料和氧化剂的富燃料燃烧，而小于1.0的当量比导致燃料和氧化剂的稀燃料燃烧。相反，1.0的当量比导致既不是富燃料又不是稀燃料的燃烧，从而在燃烧反应中基本消耗所有的燃料和氧化剂。在本公开实施例的背景下，术语化学计量或基本化学计量可以指大约0.95到大约1.05的当量比。然而，本公开的实施例也可以包括1.0加上或减去0.01、0.02、0.03、0.04、0.05或更多的当量比。再者，在基于涡轮的服务系统14中的燃料和氧化剂的化学计量燃烧可以导致基本没有剩余未燃烧燃料或氧化剂的燃烧产物或排气(例如42)。例如，排气42可以具有小于1％、2％、3％、4％或5％体积百分比的氧化剂(例如氧气)、未燃烧燃料或烃类(例如HC)、氮氧化物(例如NOx)、一氧化碳(CO)、硫氧化物(例如SOx)、氢气和其他未完全燃烧产物。通过进一步的示例，排气42可以具有小于大约10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、300、400、500、1000、2000、3000、4000或5000每百万份体积(ppmv)的氧化剂(例如氧气)、未燃烧燃料或烃类(例如HC)、氮氧化物(例如NOx)、一氧化碳(CO)、硫氧化物(例如SOx)、氢气和未完全燃烧的其他产物。然而，本公开实施例还可以在排气42中产生其他范围的残留燃料、氧化剂和其他排放物水平。如本文所使用的，术语排放物、排放物水平和排放物目标可以指某些燃烧产物(例如NOx、CO、SOx、O2、N2、H2、HC等)的浓度水平，所述燃烧产物可以存在于再循环气体流、排出的气体流(例如排放到大气中)以及用在各种目标系统(例如烃类生产系统12)中的气体流。
虽然不同实施例中的SEGR燃气涡轮系统52和EG处理系统54可以包括各种组件，但图示的EG处理系统54包括热回收蒸汽发生器(HRSG)56和排气再循环(EGR)系统58，二者接收并处理源自SEGR燃气涡轮系统52的排气60。HRSG 56可以包括一个或多个热交换器、冷凝器和各种热回收设备，它们一起用于将热量从排气60传递至水流，由此产生蒸汽62。蒸汽62可以被用在一个或多个蒸汽涡轮、EOR系统18或烃类生产系统12的任何其他部分中。例如，HRSG 56可以生成低压、中压和/或高压蒸汽62，其可以被选择性应用于低压、中压和高压蒸汽涡轮级或EOR系统18的不同应用。除了蒸汽62之外，经处理的水64例如淡化水也可以由HRSG 56、EGR系统58和/或EG处理系统54的另一部分或SEGR燃气涡轮系统52生成。经处理的水64(例如淡化水)在例如内陆或沙漠地区等水短缺区域可能是特别有用的。经处理的水64可以至少部分由于驱动SEGR燃气涡轮系统52内的燃料燃烧的大体积空气而生成。虽然蒸汽62和水64的现场生成在许多应用(包括烃类生产系统12)中可以是特别有利的，但排气42、60的现场生成对EOR系统18来说可以是特别有利的，这是由于所述排气从SEGR燃气涡轮系统52获得的低氧含量、高压和热。因此，HRSG56、EGR系统58和/或EG处理系统54的另一部分可以将排气66输出或再循环到SEGR燃气涡轮系统52中，同时还将排气42输送到EOR系统18以供烃类生产系统12使用。同样，可以从SEGR燃气涡轮系统52直接抽取排气42(即无需经过EG处理系统54)，以用于烃类生产系统12的EOR系统18中。
排气再循环由EG处理系统54的EGR系统58来处理。例如，EGR系统58包括一个或多个导管、阀门、鼓风机、排气处理系统(例如过滤器、微粒去除单元、气体分离单元、气体净化单元、热交换器、热回收单元、湿气去除单元、催化剂单元、化学喷射单元或其任何组合)以及沿着从SEGR燃气涡轮系统52的输出端(例如释放的排气60)到输入端(例如进入的排气66)的排气再循环路径来再循环排气的控件。在图示的实施例中，SEGR燃气涡轮系统52将排气66吸入到具有一个或多个压缩机的压缩机部，从而经压缩的排气66以便与氧化剂68的进气和一种或多种燃料70一起在燃烧器部中使用。氧化剂68可以包括环境空气、纯氧、富氧空气、减氧空气、氧-氮混合物或有利于燃料70燃烧的任何合适的氧化剂。燃料70可以包括一种或多种气体燃料、液体燃料或其任何组合。例如，燃料70可以包括天然气、液化天然气(LNG)、合成气、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、石脑油、煤油、柴油燃料、乙醇、甲醇、生物燃料或其任何组合。
SEGR燃气涡轮系统52在燃烧器部中混合并燃烧排气66、氧化剂68和燃料70，从而生成驱动涡轮部中的一个或多个涡轮级的热燃烧气体或排气60。在某些实施例中，燃烧器部中的每个燃烧器包括一个或多个预混燃料喷嘴、一个或多个扩散燃料喷嘴或其任何组合。例如，每个预混燃料喷嘴可以被配置为在燃料喷嘴内和/或部分地在该燃料喷嘴的上游内部混合氧化剂68和燃料70，从而将氧化剂-燃料混合物从燃料喷嘴喷射到用于预混合燃烧(例如，预混火焰)的燃烧区中。通过进一步的示例，每个扩散燃料喷嘴可以被配置为隔离燃料喷嘴内的氧化剂68与燃料70的流动，从而将氧化剂68和燃料70分离地从燃料喷嘴喷射到用于扩散燃烧(例如扩散火焰)的燃烧区中。特别地，由扩散燃料喷嘴提供的扩散燃烧延迟了氧化剂68与燃料70的混合，直到初始燃烧点即火焰区域。在采用扩散燃料喷嘴的实施例中，扩散火焰可以提供增加的火焰稳定性，这是因为扩散火焰通常在氧化剂68与燃料70的分离的流之间的化学计量点处(即在氧化剂68与燃料70混合时)形成。在某些实施例中，一种或多种稀释剂(例如排气60、蒸汽、氮或其他惰性气体)可以在扩散燃料喷嘴或预混燃料喷嘴中与氧化剂68、燃料70或两者预混合。此外，一个或多个稀释剂(例如排气60、蒸汽、氮或其他惰性气体)可以在每个燃烧器内的燃烧点处或其下游被喷射到燃烧器中。使用这些稀释剂可以帮助调和火焰(例如预混火焰或扩散火焰)，从而帮助减少NOx排放物，例如一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)。不管火焰的类型如何，燃烧均产生热燃烧气体或排气60以驱动一个或多个涡轮级。在每个涡轮级均由排气60驱动时，SEGR燃气涡轮系统52产生机械功率72和/或电功率74(例如，经由发电机)。系统52还输出排气60，并且可以进一步输出水64。再者，水64可以是经处理的水，例如淡化水，这在各种现场应用或非现场应用中可能是有用的。
排气抽取还通过使用一个或多个抽取点76的SEGR燃气涡轮系统52而被提供。例如，图示的实施例包括具有排气(EG)抽取系统80和排气(EG)处置系统82的排气(EG)供给系统78，排气(EG)抽取系统80和排气(EG)处置系统82从抽取点76接收排气42，处理排气42，并接着向各个目标系统供给或分配排气42。所述目标系统可以包括EOR系统18和/或其他系统，例如管线86、储罐88或碳封存系统90。EG抽取系统80可以包括一个或多个导管、阀门、控件和流动分离装置，这有利于将排气42与氧化剂68、燃料70和其他污染物隔离，同时也控制所抽取的排气42的温度、压力和流速。EG处理系统82可以包括一个或多个热交换器(例如热回收单元，如热回收蒸汽发生器、冷凝器、冷却器或加热器)、催化剂系统(例如氧化催化剂系统)、微粒和/或水去除系统(例如气体脱水单元、惯性分离器、聚结过滤器、不可透水性过滤器以及其他过滤器)、化学喷射系统、基于溶剂的处理系统(例如吸收剂、闪蒸罐等)、碳收集系统、气体分离系统、气体净化系统和/或基于溶剂的处理系统、排气压缩机或其任何组合。EG处置系统82的这些子系统使得能够控制温度、压力、流速、湿气含量(例如水去除量)、微粒含量(例如微粒去除量)以及气体成分(例如CO2、N2等的百分比)。
基于目标系统，所抽取的排气42通过EG处置系统82的一个或多个子系统进行处理。例如，EG处置系统82可以引导全部或部分排气42通过碳采集系统、气体分离系统、气体净化系统和/或基于溶剂的处理系统，所述EG处置系统82被控制以分离和净化含碳气体(例如二氧化碳)92和/或氮气(N2)94以在各种目标系统中使用。例如，EG处置系统82的实施例可以执行气体分离和净化以产生排气42的多个不同流95，例如第一流96、第二流97和第三流98。第一流96可以具有富二氧化碳和/或稀氮气的第一成分(例如富CO2稀N2流)。第二流97可以具有含有中等浓度水平的二氧化碳和/或氮气的第二成分(例如中等浓度CO2、N2流)。第三流98可以具有稀二氧化碳和/或富氮气的第三成分(例如稀CO2富N2流)。每个流95(例如96、97和98)可以包括气体脱水单元、过滤器、气体压缩机或其任何组合，以便促进将流95输送到目标系统。在某些实施例中，富CO2稀N2流96可以具有大于大约70％、75％、80％、85％、90％、95％、96％、97％、98％或99％体积百分比的CO2纯度或浓度水平，以及小于大约1％、2％、3％、4％、5％、10％、15％、20％、25％或30％体积百分比的N2纯度或浓度水平。相反，稀CO2富N2流98可以具有小于大约1％、2％、3％、4％、5％、10％、15％、20％、25％或30％体积百分比的CO2纯度或浓度水平，以及大于大约70％、75％、80％、85％、90％、95％、96％、97％、98％或99％体积百分比的N2纯度或浓度水平。中等浓度CO2、N2流97可以具有在大约30％到70％、35％到65％、40％到60％或45％到55％体积百分比之间的CO2纯度或浓度水平和/或N2纯度或浓度水平。虽然前述范围仅是非限制性示例，但富CO2稀N2流96和稀CO2富N2流98可以特别适用于EOR系统18和其他系统84。然而，这些富、稀或中等浓度CO2流95中的任意流可以单独地或以各种组合形式用于EOR系统18和其他系统84。例如，EOR系统18和其他系统84(例如管线86、储罐88以及碳封存系统90)中的每一个可以接收一个或多个富CO2稀N2流96、一个或多个稀CO2富N2流98，一个或多个中等浓度CO2，N2流97以及一个或多个未处理排气42流(即绕过EG处置系统82)。
EG抽取系统80在沿着压缩机部、燃烧器部和/或涡轮部的一个或多个抽取点76处抽取排气42，使得排气42可以以合适温度和压力用在EOR系统18和其他系统84中。EG抽取系统80和/或EG处置系统82还可以使流向EG处理系统54和流出EG处理系统54的流体流(例如排气42)循环。例如，穿过EG处理系统54的一部分排气42可以被EG抽取系统80抽取以用于EOR系统18和其他系统84。在某些实施例中，EG供给系统78和EG处理系统54可以是彼此独立的或集成在一起，并因此可以使用独立的或共用的子系统。例如，EG处置系统82可以被EG供给系统78和EG处理系统54两者使用。从EG处理系统54抽取的排气42可以经历多个气体处置级，例如在EG处理系统54的一个或多个气体处置级，之后是EG处置系统82中的一个或多个附加气体处置级。
在每个抽取点76处，由于EG处理系统54中的基本化学计量燃烧和/或气体处置，所抽取的排气42可以基本没有氧化剂68和燃料70(例如未燃烧的燃料或烃类)。此外，基于目标系统，所抽取的排气42可以在EG供给系统78的EG处置系统82中经受进一步处置，从而进一步降低任何残留氧化剂68、燃料70或其他不期望的燃烧产物。例如，在EG处置系统82中进行处置之前或之后，所抽取的排气42可以具有小于1％、2％、3％、4％或5％体积百分比的氧化剂(例如氧气)、未燃烧燃料或烃类(例如HC)、氮氧化物(例如NOx)、一氧化碳(CO)、硫氧化物(例如SOx)、氢气和其他不完全燃烧产物。通过进一步的示例，在EG处置系统82中进行处置之前或之后，所抽取的排气42可以具有小于大约10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、300、400、500、1000、2000、3000、4000或5000每百万份体积(ppmv)的氧化剂(例如氧气)、未燃烧燃料或烃类(例如HC)、氮氧化物(例如NOx)、一氧化碳(CO)、硫氧化物(例如SOx)、氢气和不完全燃烧的其他产物。因此，排气42特别适用于EOR系统18。
涡轮系统52的EGR操作具体使得能够在多个位置76处抽取排气。例如，系统52的压缩机部可以用于压缩没有任何氧化剂68的排气66(即只压缩排气66)，使得可以在吸入氧化剂68和燃料70之前从压缩机部和/或燃烧器部抽取基本无氧的排气42。抽取点76可以被设置在相邻压缩机级之间的级间端口处、在沿着压缩机排放罩壳的端口处、在沿着燃烧器部中的每个燃烧器的端口处或其任何组合。在某些实施例中，排气66可以不与氧化剂68和燃料70混合，直到其达到燃烧器部中的每个燃烧器的盖端部分。此外，一个或多个流动隔离器(例如壁、分隔器、挡板等)可以用于将氧化剂68和燃料70与抽取点76隔离开。通过这些流动隔离器，抽取点76可以直接沿着燃烧器部中每个燃烧器的壁设置。
一旦氧化剂68和燃料70流过所述盖端部分(例如通过燃料喷嘴)进入每个燃烧器的燃烧部分(例如燃烧室)中并且排气66流入每个燃烧室的相同燃烧部分，则SEGR燃气涡轮系统52被控制以提供排气66、氧化剂68和燃料70的基本化学计量的燃烧。例如，系统52可以保持大约0.95到大约1.05的当量比。结果，在每个燃烧器中的排气66、氧化剂68和燃料70的混合物的燃烧产物基本没有氧气和未燃烧燃料。因此，可以从SEGR燃气涡轮系统52的涡轮部抽取该燃烧产物(或排气)以用作被输送到EOR系统18的排气42。沿着涡轮部，抽取点76可以被设置在任何涡轮级处，例如相邻涡轮级之间的级间端口。因此，使用任何前述抽取点76，基于涡轮的服务系统14可以生成、抽取和传送排气42到烃类生产系统12(例如EOR系统18)，以用于从地下储层20生产油/气48。
图2是图1的系统10的实施例的示意图，其示出被耦连到基于涡轮的服务系统14和烃类生产系统12的控制系统100。在图示的实施例中，基于涡轮的服务系统14包括组合循环系统102，该组合循环系统102包括作为顶部循环的SEGR燃气涡轮系统52、作为底部循环的蒸汽涡轮104以及从排气60回收热量以生成用于驱动蒸汽涡轮104的蒸汽62的HRSG 56。再者，SEGR燃气涡轮系统52接收、混合并且按化学计量燃烧排气66、氧化剂68和燃料70(例如，预混火焰和/或扩散火焰)，从而产生排气60、机械功率72、电功率74和/或水64。例如，SEGR燃气涡轮系统52可以驱动一个或多个负载或机器106，例如发电机、氧化剂压缩机(例如主空气压缩机)、齿轮箱、泵、烃类生产系统12的设备或其任何组合。在某些实施例中，机器106可以包括其他驱动器，例如与SEGR燃气涡轮系统52串联的电动马达或蒸汽涡轮(例如蒸汽涡轮104)。因此，由SEGR燃气涡轮系统52(以及任何附加驱动器)驱动的机器106的输出可以包括机械功率72和电功率74。机械功率72和/或电功率74可以现场用于对烃类生产系统12提供动力，电功率74可以被分配到功率网，或其任何组合。机器106的输出还可以包括压缩流体，例如吸入到SEGR燃气涡轮系统52的燃烧部中的压缩氧化剂68(例如空气或氧气)。这些输出中的每一个(例如排气60、机械功率72、电功率74和/或水64)可以被认为是基于涡轮的服务系统14的服务。
SEGR燃气涡轮系统52产生可能基本无氧的排气42、60，并且将这种排气42、60输送到EG处理系统54和/或EG供给系统78。EG供给系统78可以处置并传送排气42(例如流95)至烃类生产系统12和/或其他系统84。如上面所讨论的，EG处理系统54可以包括HRSG 56和EGR系统58。HRSG 56可以包括一个或多个热交换器、冷凝器和各种热回收设备，所述热回收设备可以被用于回收来自排气60的热量或将该热量传递给水108以生成用于驱动蒸汽涡轮104的蒸汽62。类似于SEGR燃气涡轮系统52，蒸汽涡轮104可以驱动一个或多个负载或机器106，由此生成机械功率72和电功率74。在图示的实施例中，SEGR燃气涡轮系统52和蒸汽涡轮104被串联布置以驱动相同的机器106。然而，在其他实施例中，SEGR燃气涡轮系统52和蒸汽涡轮104可以分离地驱动不同的机器106，以便独立生成机械功率72和/或电功率74。在蒸汽涡轮104由来自HRSG 56的蒸汽62驱动时，蒸汽62的温度和压力逐渐降低。因此，蒸汽涡轮104将使用的蒸汽62和/或水108再循环回到HRSG 56中，以用于经由自排气60回收的热量生成额外的蒸汽。除了生成蒸汽之外，HRSG 56、EGR系统58和/或EG处理系统54的其他部分可以产生水64、用于烃类生产系统12的排气42以及用作SEGR燃气涡轮系统52的输入的排气66。例如，水64可以是经处理的水64，例如用于其他应用的淡化水。淡化水在低可用水量地区是特别有用的。关于排气60，EG处理系统54的实施例可以被配置为通过EGR系统58再循环排气60，其中排气60可以经过或不经过HRSG 56。
在图示的实施例中，SEGR燃气涡轮系统52具有排气再循环路径110，该排气再循环路径从系统52的排气出口延伸到排气入口。沿着路径110，排气60穿过EG处理系统54，在图示的实施例中，EG处理系统54包括HRSG 56和EGR系统58。EGR系统58可以包括沿着路径110串联和/或并联排列的一个或多个导管、阀门、鼓风机、气体处理系统(例如过滤器、微粒去除单元、气体分离单元、气体净化单元、热交换器、热回收单元如热回收蒸汽发生器、湿气去除单元、催化剂单元、化学喷射单元或其任何组合)。换句话说，EGR系统58可以包括沿着在系统52的排气出口与排气入口之间的排气再循环路径110的任何流量控制组件、压力控制组件、温度控制组件、湿气控制组件和气体成分控制组件。因此，在具有沿着路径110的HRSG56的实施例中，HRSG 56可以被认为是EGR系统58的组件。然而，在某些实施例中，HRSG 56可以沿着独立于排气再循环路径110的排气路径而设置。无论HRSG 56是沿着分离路径还是与EGR系统58共用的路径，HRSG 56和EGR系统58都吸入排气60并输出再循环排气66、用于EG供给系统78(例如用于烃类生产系统12和/或其他系统84)的排气42或者排气的其他输出。再者，SEGR燃气涡轮系统52吸入、混合并按化学计量燃烧排气66、氧化剂68和燃料70(例如预混火焰和/或扩散火焰)，以产生用于分配到EG处理系统54、烃类生产系统12或其他系统84的基本无氧且无燃料的排气60。
如上面参照图1所述，烃类生产系统12可以包括用于促进通过油/气井26从地下储层20回收或生产油/气48的各种设备。例如，烃类生产系统12可以包括具有流体喷射系统34的EOR系统18。在图示的实施例中，流体喷射系统34包括排气喷射EOR系统112和蒸汽喷射EOR系统114。虽然流体喷射系统34可以从各种来源接收流体，但图示的实施例可以从基于涡轮的服务系统14接收排气42和蒸汽62。由基于涡轮的服务系统14产生的排气42和/或蒸汽62还可以被输送到烃类生产系统12以用于其他油/气系统116中。
排气42和/或蒸汽62的数量、质量和流量可以由控制系统100来控制。控制系统100可以完全专用于基于涡轮的服务系统14，或者控制系统100也可以可选地提供对烃类生产系统12和/或其他系统84的控制(或便于控制的至少一些数据)。在图示的实施例中，控制系统100包括控制器118，该控制器118具有处理器120、存储器122、蒸汽涡轮控件124、SEGR燃气涡轮系统控件126和机器控件128。处理器120可以包括单个处理器或者两个或更多个冗余处理器，例如用于控制基于涡轮的服务系统14的三重冗余处理器。存储器122可以包括易失性存储器和/或非易失性存储器。例如，存储器122可以包括一个或多个硬盘驱动器、闪存、只读存储器、随机存取存储器或其任何组合。控件124、126和128可以包括软件和/或硬件控件。例如，控件124、126和128可以包括存储在存储器122中并可由处理器120执行的各种指令或代码。控件124被配置为控制蒸汽涡轮104的操作，SEGR燃气涡轮系统控件126被配置为控制系统52，并且机器控件128被配置为控制机器106。因此，控制器118(例如控件124、126和128)可以被配置为协同基于涡轮的服务系统14的各个子系统，以向烃类生产系统12提供合适的排气流42。
在控制系统100的某些实施例中，在附图中示出或在本文描述的每个元件(例如系统、子系统和组件)包括(例如直接在这类元件内、在这类元件上游或下游)一个或多个工业控制特征件，例如传感器和控制装置，所述工业控制特征件基于工业控制网络与控制器118一起彼此通信地耦合。例如，与每个元件关联的控制装置可以包括专用装置控制器(例如，包括处理器、存储器和控制指令)、一个或多个致动器、阀门、开关和工业控制设备，其使得能够基于传感器反馈130、来自控制器118的控制信号、来自用户的控制信号或其任何组合进行控制。因此，本文描述的任何控制功能可以通过控制指令来实施，所述控制指令存储在控制器118、与每个元件关联的专用装置控制器或其组合中和/或可由控制器118、与每个元件关联的专用装置控制器或其组合执行。
为了促进这类控制功能，控制系统100包括遍布系统10分布的一个或多个传感器，以获得用于执行各种控件例如控件124、126和128的传感器反馈130。例如，传感器反馈130可以从传感器获得，所述传感器遍布SEGR燃气涡轮系统52、机器106、EG处理系统54、蒸汽涡轮104、烃类生产系统12分布，或遍布基于涡轮的服务系统14或烃类生产系统12的任何其他组件分布。例如，传感器反馈130可以包括温度反馈、压力反馈、流速反馈、火焰温度反馈、燃烧动力学反馈、吸入氧化剂成分反馈、吸入燃料成分反馈、排气成分反馈、机械功率72的输出水平、电功率74的输出水平、排气42、60的输出数量、水64的输出数量或质量或其任何组合。例如，传感器反馈130可以包括排气42、60的成分，以促进在SEGR燃气涡轮系统52中的化学计量燃烧。例如，传感器反馈130可以包括来自沿着氧化剂68的氧化剂供给路径的一个或多个吸入氧化剂传感器、沿着燃料70的燃料供给路径的一个或多个吸入燃料传感器以及沿着排气再循环路径110和/或在SEGR燃气涡轮系统52内设置的一个或多个排气排放物传感器的反馈。吸入氧化剂传感器、吸入燃料传感器和排气排放物传感器可以包括温度传感器、压力传感器、流速传感器和成分传感器。排放物传感器可以包括用于氮氧化物(例如NOx传感器)、碳氧化物(例如CO传感器和CO2传感器)、硫氧化物(例如SOx传感器)、氢(例如H2传感器)、氧(例如O2传感器)、未燃烧碳氢化合物(例如HC传感器)或其他不完全燃烧产物或其任何组合的传感器。
使用这种反馈130，控制系统100可以调整(例如增加、减少或保持)排气66、氧化剂68和/或燃料70进入SEGR燃气涡轮系统52(除了其他操作参数以外)的进气流量，以保持当量比在合适范围内，例如在大约0.95到大约1.05之间、在大约0.95到大约1.0之间、在大约1.0到大约1.05之间或大致为1.0。例如，控制系统100可以分析反馈130以监测排气排放物(例如，氮氧化物、碳氧化物如CO和CO2、硫氧化物、氢气、氧气、未燃烧碳氢化合物和其他不完全燃烧产物的浓度水平)和/或确定当量比，并且然后控制一个或多个组件以调整排气排放物(例如排气42的浓度水平)和/或当量比。受控组件可以包括参照附图示出和描述的任何组件，包括但不限于：沿着氧化剂68、燃料70和排气66的供给路径的阀门；氧化剂压缩机、燃料泵或EG处理系统54中的任何组件；SEGR燃气涡轮系统52的任何组件或其任何组合。受控组件可以调整(例如增加、减少或保持)在SEGR燃气涡轮系统52内燃烧的氧化剂68、燃料70和排气66的流速、温度、压力或百分比(例如当量比)。受控组件还可以包括一个或多个气体处置系统，例如催化剂单元(例如氧化催化剂单元)、用于催化剂单元的供给(例如氧化燃料、热量、电力等)、气体净化和/或分离单元(例如基于溶剂的分离器、吸收器、闪蒸罐等)以及过滤单元。气体处置系统可以帮助减少沿着排气再循环路径110、排气孔路径(例如排放到大气中)或至EG供给系统78的抽取路径的各种排气排放物。
在某些实施例中，控制系统100可以分析反馈130并控制一个或多个组件以保持或降低排放物水平(例如，排气42、60、95的浓度水平)至目标范围，例如小于大约10、20、30、40、50、100、200、300、400、500、1000、2000、3000、4000、5000或10000每百万份体积(ppmv)。针对每种排气排放物例如氮氧化物、一氧化碳、硫氧化物、氢气、氧气、未燃烧碳氢化合物和其他不完全燃烧产物的浓度水平，这些目标范围可以是相同或不同的。例如，根据当量比，控制系统100可以将氧化剂(例如氧气)的排气排放物(例如浓度水平)选择性地控制在小于大约10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、250、500、750或1000ppmv的目标范围内；将一氧化碳(CO)的排气排放物选择性地控制在小于大约20、50、100、200、500、1000、2500或5000ppmv的目标范围内；并且将氮氧化物(NOx)的排气排放物选择性地控制在小于大约50、100、200、300、400或500ppmv的目标范围内。在以大致化学计量当量比运转的某些实施例中，控制系统100可以将氧化剂(例如氧气)的排气排放物(例如浓度水平)选择性地控制在小于大约10、20、30、40、50、60、70、80、90或100ppmv的目标范围内；并且将一氧化碳(CO)的排气排放物选择性地控制在小于大约500、1000、2000、3000、4000或5000ppmv的目标范围内。在以稀燃料当量比(例如在大约0.95到1.0之间)运转的某些实施例中，控制系统100可以将氧化剂(例如氧气)的排气排放物(例如浓度水平)选择性地控制在小于大约500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400或1500ppmv的目标范围内；将一氧化碳(CO)的排气排放物选择性地控制在小于大约10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、150或200ppmv的目标范围内；并且将氮氧化物(例如NOx)的排气排放物选择性地控制在小于大约50、100、150、200、250、300、350或400ppmv的目标范围内。前述目标范围仅仅是示例，并不旨在限制所公开实施例的范围。
控制系统100还可以被耦连到本地接口132和远程接口134。例如，本地接口132可以包括现场设置在基于涡轮的服务系统14和/或烃类生产系统12处的计算机工作站。相反，远程接口134可以包括相对于基于涡轮的服务系统14和烃类生产系统12非现场设置的计算机工作站，例如通过互联网连接的计算机工作站。这些接口132和134例如通过传感器反馈130的一个或多个图形显示、运转参数等等来促进基于涡轮的服务系统14的监测和控制。
再者，如上所述，控制器118包括各种控件124、126和128，以促进基于涡轮的服务系统14的控制。蒸汽涡轮控件124可以接收传感器反馈130并输出促进蒸汽涡轮104运转的控制命令。例如，蒸汽涡轮控件124可以从HRSG 56、机器106、沿着蒸汽62的路径的温度和压力传感器、沿着水108的路径的温度和压力传感器以及指示机械功率72和电功率74的各种传感器接收传感器反馈130。同样，SEGR燃气涡轮系统控件126可以从沿着SEGR燃气涡轮系统52、机器106、EG处理系统54或其任何组合设置的一个或多个传感器接收传感器反馈130。例如，传感器反馈130可以从设置在SEGR燃气涡轮系统52内部或外部的温度传感器、压力传感器、间隙传感器、振动传感器、火焰传感器、燃料成分传感器、排气成分传感器或其任何组合获得。最终，机器控件128可以从与机械功率72和电功率74关联的各种传感器以及设置在机器106内的传感器接收传感器反馈130。这些控件124、126和128中的每个控件使用传感器反馈130来改善基于涡轮的服务系统14的操作。
在图示的实施例中，SEGR燃气涡轮系统控件126可以执行指令以控制在EG处理系统54、EG供给系统78、烃类生产系统12和/或其他系统84中的排气42、60、95的数量和质量。例如，SEGR燃气涡轮系统控件126可以将排气60中的氧化剂(例如氧气)和/或未燃烧燃料的水平保持为低于适合用于排气喷射EOR系统112的阈值。在某些实施例中，氧化剂(例如氧气)和/或未燃烧燃料的阈值水平可以小于排气42、60体积的1％、2％、3％、4％或5％；或者氧化剂(例如氧气)和/或未燃烧燃料(和其他排气排放物)的阈值水平可以是小于排气42、60的大约10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、300、400、500、1000、2000、3000、4000或5000每百万份体积(ppmv)。通过进一步实施例，为了实现氧化剂(例如氧气)和/或未燃烧燃料的这些低水平，SEGR燃气涡轮系统控件126可以将SEGR燃气涡轮系统52中的燃烧当量比保持在大约0.95与大约1.05之间。SEGR燃气涡轮系统控件126还可以控制EG抽取系统80和EG处置系统82以将排气42、60、95的温度、压力、流速和气体成分保持在适合用于排气喷射EOR系统112、管线86、储罐88和碳封存系统90的范围内。如上面所讨论的，EG处置系统82可以被控制以将排气42净化和/或分离成一种或多种气体流95，例如富CO2稀N2流96、中等浓度CO2、N2流97以及稀CO2富N2流98。除了控制排气42、60和95以外，控件124、126和128还可以执行一个或多个指令以将机械功率72保持在合适的功率范围内，或将电功率74保持在合适的频率和功率范围内。
图3是系统10的实施例的示意图，其进一步说明了用于烃类生产系统12和/或其他系统84的SEGR燃气涡轮系统52的细节。在图示的实施例中，SEGR燃气涡轮系统52包括耦连到EG处理系统54的燃气涡轮发动机150。图示的燃气涡轮发动机150包括压缩机部152、燃烧器部154以及膨胀器部或涡轮部156。压缩机部152包括一个或多个排气压缩机或压缩机级158，例如以串联布置设置的1到20级可转动压缩机叶片。同样，燃烧器部154包括一个或多个燃烧器160，例如围绕SEGR燃气涡轮系统52的可转动轴162圆周分布的1到20个燃烧器160。而且，每个燃烧器160可以包括一个或多个燃料喷嘴164，其被配置为喷射排气66、氧化剂68和/或燃料70。例如，每个燃烧器160的盖端部166可以容纳1、2、3、4、5、6个或更多燃料喷嘴164，其可以将排气66、氧化剂68和/或燃料70的流或混合物喷射到燃烧器160的燃烧部168(例如燃烧室)中。
燃料喷嘴164可以包括预混燃料喷嘴164(例如，其被配置为预混合氧化剂68和燃料70以便生成氧化剂/燃料预混火焰)和/或扩散燃料喷嘴164(例如，其被配置为喷射氧化剂68和燃料70的分离流以便生成氧化剂/燃料扩散火焰)的任何组合。预混燃料喷嘴164的实施例可以包括旋流叶片、混合室或其他特征件，该旋流叶片、混合室或其他特征件在氧化剂68和燃料70喷射到燃烧器168中并在其中燃烧之前将氧化剂68和燃料70内部混合在喷嘴164内。预混燃料喷嘴164还可以接收至少一些部分混合的氧化剂68和燃料70。在某些实施例中，每个扩散燃料喷嘴164可以隔离氧化剂68与燃料70的流直到喷射点，同时也隔离一种或多种稀释剂(例如排气66、蒸汽、氮气或其他惰性气体)的流直到喷射点。在其他实施例中，每个扩散燃料喷嘴164可以隔离氧化剂68与燃料70的流直到喷射点，同时在喷射点之前部分混合一种或多种稀释剂(例如排气66、蒸汽、氮气或其他惰性气体)与氧化剂68和/或燃料70。此外，一种或多种稀释剂(例如排气66、蒸汽、氮气或其他惰性气体)可以在燃烧区域处或燃烧区域下游被喷射到燃烧器中(例如喷射到燃烧的热产物中)，从而帮助降低燃烧的热产物的温度并且减少NOx(例如NO和NO2)的排放。不管燃料喷嘴164的类型如何，SEGR燃气涡轮系统52都可以被控制以提供氧化剂68和燃料70的大致化学计量燃烧。
在使用扩散燃料喷嘴164的扩散燃烧实施例中，燃料70和氧化剂68通常不在扩散火焰的上游混合，而是燃料70和氧化剂68直接在火焰表面混合和反应，和/或火焰表面存在于燃料70与氧化剂68之间的混合位置处。特别地，燃料70和氧化剂68分离地靠近火焰表面(或扩散边界/界面)，并且然后沿着火焰表面(或扩散边界/界面)扩散(例如经由分子扩散和粘性扩散)以生成扩散火焰。值得注意的是，燃料70和氧化剂68可以沿着该火焰表面(或扩散边界/界面)处于大致化学计量比，这可以导致沿着这个火焰表面的更大的火焰温度(例如峰值火焰温度)。与稀燃料或富燃料的燃料/氧化剂比相比，该化学计量燃料/氧化剂比通常产生更大的火焰温度(例如峰值火焰温度)。结果，扩散火焰可以基本上比预混火焰更稳定，这是因为燃料70和氧化剂68的扩散有助于保持沿着火焰表面的化学计量比(以及更大的温度)。虽然更大的火焰温度也可以导致更大的排气排放物例如NOx排放物，但所公开的实施例使用一种或多种稀释剂来帮助控制温度和排放物，同时仍然避免燃料70和氧化剂68的任何预混合。例如，所公开的实施例可以引入(例如在燃烧点之后和/或扩散火焰的下游)与燃料70和氧化剂68分离的一种或多种稀释剂，从而帮助降低温度和减少由扩散火焰产生的排放物(例如NOx排放物)。
如图所示，在运转中，压缩机部152接收并压缩来自EG处理系统54的排气66，并将压缩后的排气170输出到燃烧器部154中的每个燃烧器160。在燃料60、氧化剂68和排气170在每个燃烧器160内燃烧后，附加排气或燃烧产物172(即燃烧气体)被输送到涡轮部156中。类似于压缩机部152，涡轮部156包括一个或多个涡轮或涡轮级174，其可以包括一系列可转动涡轮叶片。然后这些涡轮叶片由在燃烧器部154中生成的燃烧产物172驱动，由此驱动耦连到机器106的轴176的转动。再者，机器106可以包括耦连到SEGR燃气涡轮系统52的任一端的各种设备，例如耦连到涡轮部156的机器106、178和/或耦连到压缩机部152的机器106、180。在某些实施例中，机器106、178、180可以包括一个或多个发电机、用于氧化剂68的氧化剂压缩机、用于燃料70的燃料泵、齿轮箱或耦连到SEGR燃气涡轮系统52的附加驱动器(例如蒸汽涡轮104、电动马达等)。非限制性示例在下面参照表格1进一步详细讨论。如图所示，涡轮部156输出排气60以沿着从涡轮部156的排气出口182到进入压缩机部152的排气入口184的排气再循环路径110再循环。如上面所详细讨论的，沿着排气再循环路径110，排气60穿过EG处理系统54(例如HRSG 56和/或EGR系统58)。
再者，燃烧器部154中的每个燃烧器160接收、混合并化学计量燃烧所压缩的排气170、氧化剂68和燃料70，以产生驱动涡轮部156的附加排气或燃烧产物172。在某些实施例中，氧化剂68被氧化剂压缩系统186例如具有一个或多个氧化剂压缩机(MOC)的主氧化剂压缩(MOC)系统(例如，主空气压缩(MAC)系统)压缩。氧化剂压缩系统186包括耦连到驱动器190的氧化剂压缩机188。例如，驱动器190可以包括电动马达、燃烧发动机或其任何组合。在某些实施例中，驱动器190可以是涡轮发动机，例如燃气涡轮发动机150。因此，氧化剂压缩系统186可以是机器106的集成部分。换句话说，压缩机188可以被由燃气涡轮发动机150的轴176供给的机械功率72直接或间接驱动。在这类实施例中，驱动器190可以被排除，这是因为压缩机188依赖来自涡轮发动机150的功率输出。然而，在采用多于一个氧化剂压缩机的某些实施例中，第一氧化剂压缩机(例如低压(LP)氧化剂压缩机)可以由驱动器190驱动，而轴176驱动第二氧化剂压缩机(例如高压(HP)氧化剂压缩机)，或反之亦然。例如，在另一个实施例中，HP MOC由驱动器190驱动，并且LP氧化剂压缩机由轴176驱动。在图示的实施例中，氧化剂压缩系统186与机器106是分离的。在这些实施例中的每个实施例中，压缩系统186压缩氧化剂68并将氧化剂68供应给燃料喷嘴164和燃烧器160。因此，机器106、178、180中的一些或全部可以被配置为增加压缩系统186(例如压缩机188和/或额外的压缩机)的运转效率。
由元件编号106A、106B、106C、106D、106E和106F所指示的机器106的各种组件可以沿着轴176的线路和/或平行于轴176的线路以一个或多个串联布置、并联布置或串联与并联布置的任何组合设置。例如，机器106、178、180(例如106A至106F)可以包括下列设备以任何次序的任何串联和/或并联布置：一个或多个齿轮箱(例如平行轴、行星齿轮箱)、一个或多个压缩机(例如氧化剂压缩机、增压器压缩机如EG增压器压缩机)、一个或多个发电单元(例如发电机)、一个或多个驱动器(例如蒸汽涡轮发动机、电动马达)、热交换单元(例如直接或间接热交换器)、离合器或其任何组合。所述压缩机可以包括轴向压缩机、径向或离心压缩机或其任何组合，每种压缩机具有一个或多个压缩级。关于热交换器，直接热交换器可以包括喷淋冷却器(例如喷淋中间冷却器)，其将液体喷淋物喷射到气流(例如氧化剂流)中以便直接冷却气流。间接热交换器可以包括将第一流与第二流分离的至少一个壁(例如管壳式热交换器)，例如与冷却剂流(例如水、空气、致冷剂或任何其他液态或气体冷却剂)分离的流体流(例如氧化剂流)，其中冷却剂流在与流体流没有任何直接接触的情况下传递来自流体流的热量。间接热交换器的示例包括中间冷却器热交换器和热回收单元，例如热回收蒸汽发生器。热交换器还可以包括加热器。如下面进一步详细讨论的，这些机器组件中的每个组件可以被用在如表格1中阐述的非限制性示例所指示的各种组合中。
通常，机器106、178、180可以被配置为通过例如调整系统186中的一个或多个氧化剂压缩机的运转速度、通过冷却促进氧化剂68的压缩和/或抽取过剩功率，来增加压缩系统186的效率。所公开的实施例旨在包括在机器106、178、180中具有串联和并联布置的前述组件的任何和全部排列组合，其中所述组件中的一个、多于一个、全部组件或没有任何组件从轴176获得功率。如下面所示，表格1示出靠近压缩机和涡轮部152、156设置和/或耦连到压缩机和涡轮部152、156的机器106、178、180的布置的一些非限制性示例。
如上面表格1所示，冷却单元被表示为CLR，离合器被表示为CLU，驱动器被表示为DRV，齿轮箱被表示为GBX，发电机被表示为GEN，加热单元被表示为HTR，主氧化剂压缩机单元被表示为MOC，其中低压和高压变体被分别表示为LP MOC和HP MOC，并且蒸汽发生器单元被表示为STGN。虽然表格1示出了依次朝向压缩机部152或涡轮部156的机器106、178、180，但表格1也旨在覆盖机器106、178、180的相反次序。在表格1中，包括两个或更多个组件的任何单元旨在覆盖所述组件的并联布置。表格1并不旨在排除机器106、178、180的任何未示出的排列组合。机器106、178、180的这些组件可以使得能够对发送到燃气涡轮发动机150的氧化剂68的温度、压力和流速进行反馈控制。如下面所进一步详细讨论的，氧化剂68和燃料70可以在特别选择的位置处被供应给燃气涡轮发动机150以促进隔离和抽取压缩的排气170，而没有使排气170的质量劣化的任何氧化剂68或燃料70。
如图3所示，EG供给系统78被设置在燃气涡轮发动机150与目标系统(例如烃类生产系统12和其他系统84)之间。特别地，EG供给系统78(例如EG抽取系统(EGES)80)可以在沿着压缩机部152、燃烧器部154和/或涡轮部156的一个或多个抽取点76处被耦连到燃气涡轮发动机150。例如，抽取点76可以被设置在相邻压缩机级之间，例如在压缩机级之间的2、3、4、5、6、7、8、9或10个级间抽取点76。这些级间抽取点76中的每个抽取点提供被抽取的排气42的不同温度和压力。类似地，抽取点76可以被设置在相邻涡轮级之间，例如在涡轮级之间的2、3、4、5、6、7、8、9或10个级间抽取点76。这些级间抽取点76中的每个抽取点提供了被抽取的排气42的不同温度和压力。通过进一步的示例，抽取点76可以被设置在遍布燃烧器部154的多个位置处，其可以提供不同温度、压力、流速和气体成分。这些抽取点76中的每个抽取点可以包括EG抽取导管、一个或多个阀门、传感器以及控件，其可以被用于选择性地控制所抽取的排气42到EG供给系统78的流动。
通过EG供给系统78分配的被抽取的排气42具有适用于目标系统(例如烃类生产系统12和其他系统84)的受控成分。例如，在这些抽取点76中的每个抽取点处，排气170可以与氧化剂68和燃料70的喷射点(或流)充分隔离。换句话说，EG供给系统78可以被特别设计为在没有任何添加的氧化剂68或燃料70的情况下从燃气涡轮发动机150抽取排气170。此外，鉴于在每个燃烧器160中的化学计量燃烧，所抽取的排气42可以是基本没有氧气和燃料的。EG供给系统78可以将所抽取的排气42直接或间接输送到烃类生产系统12和/或其他系统84以用于各种处理，例如强化油回收、碳封存、存储或运输到非现场位置。然而，在某些实施例中，EG供给系统78包括在使用供目标系统之前用于进一步处置排气42的EG处置系统(EGTS)82。例如，EG处置系统82可以将排气42净化和/或分离为一种或多种流95，例如富CO2稀N2流96、中等浓度CO2、N2流97以及稀CO2富N2流98。这些经处置的排气流95可以被单独地或以任何组合方式用于烃类生产系统12和其他系统84(例如管线86、储罐88和碳封存系统90)。
类似于在EG供给系统78中执行的排气处置，EG处理系统54可以包括多个排气(EG)处置组件192，例如由元件编号194、196、198、200、202、204、206、208和210所指示的那些组件。这些EG处置组件192(例如194至210)可以沿着排气再循环路径110以一个或多个串联布置、并联布置或串联与并联布置的任何组合设置。例如，EG处置组件192(例如194至210)可以包括下列组件以任何次序的任何串联和/或并联布置：一个或多个热交换器(例如热回收单元例如热回收蒸汽发生器、冷凝器、冷却器或加热器)、催化剂系统(例如氧化催化剂系统)、微粒和/或水去除系统(例如惯性分离器、聚结过滤器、不透水过滤器以及其他过滤器)、化学喷射系统、基于溶剂的处置系统(例如吸收剂、闪蒸罐等)、碳收集系统、气体分离系统、气体净化系统和/或基于溶剂的处置系统或其任何组合。在某些实施例中，催化剂系统可以包括氧化催化剂、一氧化碳还原催化剂、氮氧化物还原催化剂、氧化铝、氧化锆、硅氧化物、钛氧化物、氧化铂、氧化钯、氧化钴或混合金属氧化物或其组合。所公开的实施例旨在包括前述组件192以串联和并联布置的任何和全部排列组合。如下面所示，表格2描述了沿着排气再循环路径110的组件192的布置的一些非限制性示例。
表格2
如上面表格2所示，催化剂单元被表示为CU，氧化催化剂单元被表示为OCU，增压器鼓风机被表示为BB，热交换器被表示为HX，热回收单元被表示为HRU，热回收蒸汽发生器被表示为HRSG，冷凝器被表示为COND，蒸汽涡轮被表示为ST，微粒去除单元被表示为PRU，湿气去除单元被表示为MRU，过滤器被表示为FIL，凝聚过滤器被表示为CFIL，不透水过滤器被表示为WFIL，惯性分离器被表示为INER，并且稀释剂供给系统(例如蒸汽、氮气或其他惰性气体)被表示为DIL。虽然表格2以从涡轮部156的排气出口182朝向压缩机部152的排气入口184的顺序示出组件192，但表格2也旨在覆盖所示出组件192的相反顺序。在表格2中，包括两个或更多个组件的任何单元旨在覆盖与所述组件的集成单元、所述组件的并联布置或其任何组合。此外，在表格2的背景下，HRU、HRSG和COND是HE的示例；HRSG是HRU的示例；COND、WFIL和CFIL是WRU的示例；INER、FIL、WFIL和CFIL是PRU的示例；并且WFIL和CFIL是FIL的示例。再者，表格2并不旨在排除组件192的任何未示出的排列组合。在某些实施例中，所示出的组件192(例如194至210)可以被部分或完全集成在HRSG 56、EGR系统58或其任何组合内。这些EG处置组件192可以使能实现温度、压力、流速和气体成分的反馈控制，同时也从排气60中去除湿气和微粒。此外，经处置的排气60可以在一个或多个抽取点76处被抽取以便在EG供给系统78中使用和/或被再循环到压缩机部152的排气入口184。
当经处置的再循环排气66穿过压缩机部152时，SEGR燃气涡轮系统52可以沿着一个或多个管线212(例如泄放导管或旁通导管)泄放一部分压缩的排气。每个管线212可以将排气输送到一个或多个热交换器214(例如冷却单元)，从而冷却排气以便将其再循环回到SEGR燃气涡轮系统52中。例如，在穿过热交换器214后，一部分被冷却的排气可以沿着管线212被输送到涡轮部156，以便冷却和/或密封涡轮壳体、涡轮外罩、轴承和其他组件。在这类实施例中，SEGR燃气涡轮系统52不输送任何氧化剂68(或其他潜在的污染物)通过涡轮部156以用于冷却和/或密封目的，并且因此，冷却的排气的任何泄漏将不会污染流过并驱动涡轮部156的涡轮级的热燃烧产物(例如工作排气)。通过进一步的示例，在穿过热交换器214之后，一部分冷却的排气可以沿着管线216(例如返回导管)被输送到压缩机部152的上游压缩机级，从而提高压缩机部152的压缩效率。在这类实施例中，热交换器214可以被配置为压缩机部152的级间冷却单元。以此方式，冷却的排气帮助增加SEGR燃气涡轮系统52的运转效率，同时帮助保持排气的纯度(例如基本没有氧化剂和燃料)。
图4是在图1-3中示出的系统10的运转过程220的实施例的流程图。在某些实施例中，过程220可以是计算机实施的过程，其存取存储在存储器122上的一个或多个指令，并且在图2中示出的控制器118的处理器120上执行所述指令。例如，过程220中的每个步骤可以包括通过参照图2所描述的控制系统100的控制器118可执行的指令。
过程220可以开始于启动图1-3的SEGR燃气涡轮系统52的起动模式，如块222所指示的。例如，所述起动模式可以包括SEGR燃气涡轮系统52的逐步倾斜上升，以保持热梯度、振动和间隙(例如在旋转部件与静止部件之间)在可接受的阈值内。例如，在起动模式222期间，过程220可以开始供应经压缩的氧化剂68到燃烧器部154的燃烧器160和燃料喷嘴164，如块224所指示的。在某些实施例中，经压缩的氧化剂可以包括压缩空气、氧气、富氧空气、减氧空气、氧气-氮气混合物或其任何组合。例如，氧化剂68可以被图3中示出的氧化剂压缩系统186压缩。在起动模式222期间，过程220也可以开始向燃烧器160和燃料喷嘴164供应燃料，如块226所指示的。在起动模式222期间，过程220也可以开始供应排气(如果可用)到燃烧器160和燃料喷嘴164，如块228所指示的。例如，燃料喷嘴164可以产生一种或多种扩散火焰、预混火焰或扩散火焰与预混火焰的组合。在起动模式222期间，由燃气涡轮发动机156生成的排气60在数量和/或质量上可以是不足或不稳定的。因此，在起动模式期间，过程220可以从一个或多个存储单元(例如储罐88)、管线86、其他SEGR燃气涡轮系统52或其他排气源供应排气66。
过程220然后可以在燃烧器160中通过一种或更多种扩散火焰、预混火焰或扩散火焰与预混火焰的组合而燃烧经压缩的氧化剂、燃料和排气的混合物以产生热燃烧气体172，如块230所指示。特别地，过程220可以由图2的控制系统100来控制，以促进燃烧器部154的燃烧器160中的混合物的化学计量燃烧(例如化学计量扩散燃烧、预混燃烧或两者)。然而，在起动模式222期间，可能特别难以保持混合物的化学计量燃烧(并且因此，热燃烧气体172中可能存在低水平的氧化剂和未燃烧燃料)。结果，在起动模式222期间，热燃烧气体172可能比在如下面所进一步详细讨论的稳定状态模式期间具有更大量的残留氧化剂68和/或燃料70。由于这个原因，过程220可以在起动模式期间执行一个或多个控制指令以减少或消除热燃烧气体172中的残留氧化剂68和/或燃料70。
过程220然后用热燃烧气体172驱动涡轮部156，如块232所指示的。例如，热燃烧气体172可以驱动被设置在涡轮部156内的一个或多个涡轮级174。在涡轮部156的下游，过程220可以处置来自最终涡轮级174的排气60，如块234所指示的。例如，排气处置234可以包括任何残留氧化剂68和/或燃料70的过滤、催化剂反应、化学处理、用HRSG 56进行热回收等。过程220还可以将至少一些排气60再循环回到SEGR燃气涡轮系统52的压缩机部152，如块236所指示的。例如，排气再循环236可以包括穿过具有EG处理系统54的排气再循环路径110，如图1-3所示。
进而，再循环排气66可以在压缩机部152中被压缩，如块238所指示的。例如，SEGR燃气涡轮系统52可以在压缩机部152的一个或多个压缩机级158中顺序压缩再循环排气66。结果，经压缩的排气170可以被供应给燃烧器160和燃料喷嘴164，如块228所指示的。然后可以重复步骤230、232、234、236和238，直到过程220最终过渡到稳态模式，如块240所指示的。在过渡240后，过程220可以继续执行步骤224至238，但是也可以开始经由EG供给系统78抽取排气42，如块242所指示的。例如，排气42可以从沿着压缩机部152、燃烧器部154和涡轮部156的一个或多个抽取点76被抽取，如图3所示。进而，过程220可以从EG供给系统78向烃类生产系统12供应所抽取的排气42，如块244所指示的。烃类生产系统12然后可以将排气42喷射到大地32中以用于强化油回收，如块246所指示的。例如，所抽取的排气42可以被如图1-3所示的EOR系统18的排气喷射EOR系统112使用。
在SEGR燃气涡轮系统52的一些实施例中，排气42被再循环并且被用于冷却燃气涡轮发动机150的燃烧器部154。图5是燃烧器部154的示意图，燃烧器部154包括在图6-8中详细显示的各种特征。图5中与之前附图中所示元件共同的元件被标有相同附图标记。燃烧器160的轴向方向由箭头294指示，径向方向由箭头296指示，并且周向方向由箭头298指示。
如图5所示，氧化剂压缩系统186生成可以被提供到燃烧器160的盖端部分302处的各个位置的压缩氧化剂300。燃料70被提供给涡轮燃烧器160的盖端部分302中的一个或更多个燃料喷嘴164。如上文讨论的，氧化剂300和燃料70可以在喷射到燃烧器160内之前经由一个或更多个预混燃料喷嘴混合、可以经由一个或更多个扩散火焰喷嘴在燃烧器160中被混合、或者其任何组合。因此，燃料喷嘴164可以是扩散喷嘴、预混燃料喷嘴或其任何组合。压缩氧化剂300可以包括空气、氧气、富氧空气、减氧空气或氧气氮气混合物。在一些实施例中，压缩氧化剂300可以具有小于大约10％、5％或1％的体积百分比的排气42的浓度。
如上文讨论的，SEGR燃气涡轮系统52可以使排气42的一部分(例如，经压缩的排气170)再循环通过压缩机部152和至少部分燃烧器部154(例如，一个或更多个燃烧器160)。在下文讨论的一些实施例中，惰性气体或基本惰性的气体304(例如，排气42)不再循环通过燃烧器160的盖端部分302。来自压缩机部152的经压缩的排气170和/或相对惰性气体304可以被供应到燃烧器160的涡轮端部部分310，而不是直接到盖端部分302，因此帮助维持氧化剂300与惰性气体304之间的隔离。在一些实施例中，惰性气体304(例如，排气42)可以具有小于大约10％、5％或1％的体积百分比的氧化剂300(例如，氧气(O2))。一种或更多种燃料70可以被供应到燃料喷嘴164。例如，燃料70可以包括但不限于气体燃料(例如，天然气、工艺气体、甲烷、氢气、一氧化碳)、液体燃料(例如，轻质油、煤油、燃料油)或其任何组合。
压缩机部152将惰性气体304(例如，排气42)供应到压缩机排放罩壳305，压缩机排放罩壳305包围燃烧器部154的燃烧器160的至少一部分(例如，燃烧室168)。惰性气体304相对于氧化剂300可以是基本惰性的(例如，不起化学反应的)。燃烧室168可以被盖端部分302的燃烧器帽306和燃烧器内衬308(例如，内壁)沿着燃烧器160的轴线294部分地包围。燃烧器内衬308在周向方向298上围绕燃烧室168延伸。燃烧器160的涡轮端部部分310沿下游方向312引导来自燃料70和氧化剂300的燃烧的燃烧气体172到达涡轮部156。在一些实施例中，离开燃烧器160的燃烧气体172可以基本没有氧化剂300和燃料70，其具有小于约10％、5％、3％、2％或1％的体积百分比的氧化剂300和燃料70浓度。流套筒314(例如，中间壁)围绕燃烧器内衬308形成通道316，其使流体(例如，诸如排气170的惰性气体304)能够沿着燃烧室168的外侧流动。通道316围绕燃烧器内衬308以周向方向298延伸，并且流套筒314围绕通道316以周向方向298延伸。在一些实施例中，惰性气体304是用于燃烧室168和/或用于燃烧气体172的散热装置的主要冷却介质。
在一些实施例中，抽取套筒326围绕流套筒314和燃烧器内衬308的至少一部分周向地298延伸。抽取套筒326与流套筒314流体连通，从而使流套筒314中的一些惰性气体304(例如，经压缩的排气170)能够被抽取到排气抽取系统80。惰性气体304可以被注入抽取套筒326，以控制通道316内的惰性气体304的流速。如上文一些实施例中描述的，经压缩的排气170可以被再循环通过SEGR燃气涡轮系统52，和/或可以被流体喷射系统36使用，以便增强油回收。
在一些实施例中，压缩氧化剂300在燃烧器160的盖端部分302处被提供，被输送通过燃烧帽306并且被引导进燃烧内衬308。此外或可替代地，部分氧化剂300在燃烧帽306外被输送并且被输送到围绕流套筒314的区域内。这部分氧化剂300可以被配置为经由一个或更多个混合孔332进入燃烧室168，如参考图6进一步描述的。特别地，围绕流套筒314输送的氧化剂300可以进入围绕流套筒314的氧化剂部318，并且流入燃料喷嘴164下游的燃烧室168的燃料-氧气混合区319。被导入燃烧室168的氧化剂300可以与从盖端部分302朝向涡轮部156的燃烧气体172一起沿下游方向312流动。惰性气体134(例如，排气170)沿上游方向322进入通道316的冷却部320。通道中的部分惰性气体304可以进入冷却部320的燃烧室168，从而冷却燃烧内衬308和沿下游方向312流动的燃烧气体172。通道316和惰性气体304可以在燃烧器帽306处终结。在某些实施例中，套管系统(thimble system)330可以被设置在流套筒314与燃烧内衬308之间靠近氧化剂部318。特别地，套管系统330可以被配置为将氧化剂300从氧化剂部318输送和引导至燃烧室168的氧化剂混合区319(例如，通过流套筒314和通过燃烧内衬308)。特别地，氧化剂300可以被输送通过氧化剂通道334(例如，导管)，并且氧化剂通道334可以阻止氧化剂300与通道316(例如，流套筒314与燃烧内衬308之间的中间空间)内的惰性气体304之间的暴露和混合。就是说，氧化剂通道334可以不与通道316的惰性气体304流体连通。以此方式，套管系统330可以被配置为减少氧化剂300与通道316内的惰性气体304之间的混合。特别地，套管系统330可以在氧化剂通道334(例如，导管)内不具有通向通道316的任何径向空隙。反而，套管系统330可以提供连续的氧化剂通道334，以便氧化剂300被输送到燃烧室168内而没有氧化剂300与通道316内的惰性气体304之间的任何混合和/或相互作用。
在某些实施例中，套管系统330可以是柔性系统(例如，柔性的、有弹性的、可膨胀的和/或可收缩的导管)，其允许沿轴向方向294和径向方向296的一些移动和柔性。特别地，流套筒314与燃烧内衬308之间的偏移距离301可以限定通道316的径向长度。例如，偏移距离301是流套筒314的内表面303与燃烧内衬308的外表面307之间的距离。具体地，偏移距离301可以有利于当装配燃烧器160时燃烧内衬308安装到流套筒314内。进一步地，在燃烧器160的操作期间，燃烧室168内的高温和高压可以使流套筒314的部分和燃烧内衬308在径向方向296上膨胀，从而引起燃烧内衬308与流套筒314之间的偏移距离301的轻微径向调整。例如，燃烧内衬308与流套筒314之间的偏移距离301的变化可以在总偏移距离301的约5％到15％之间改变。在某些实施例中，偏移距离301的变化可以在偏移距离301的约1％到20％之间改变。因此，如果需要，套管系统330可以是足够柔性的(例如，膨胀和/或收缩)，以在径向方向296上与流套筒314和/或燃烧内衬308的膨胀部分一起移动。在一些情况中，在燃烧器160的操作期间的燃烧室168的变化也可以引起轴向方向294和/或径向方向296中的移动。在这些情况中，套管系统330可以是足够柔性的，以在轴向方向294上与燃烧器160的组件(例如，流套筒314和/或燃烧内衬308)一起移动(例如，侧向弯曲、屈曲或几何地调整)。因此，套管系统330的特征可以允许在燃烧器160的操作期间的在轴向方向294或径向方向296上的一些移动，而不混合氧化剂300和通道316内的惰性气体304，如参考图7和图8进一步描述的。在某些实施例中，套管系统330的特征可以额外允许周向方向298中的一些移动。
图6是图5的燃气涡轮发动机的燃烧器部分168的实施例的示意图，其示出与一个或更多个混合孔332对准的一个或更多个套管系统330。如上所述，氧化剂300和燃料70被供应到盖端部分302和燃料喷嘴164。进一步地，部分氧化剂300可以从盖端部分302被输送到燃烧器160的氧化剂部318，并且通过一个或更多个混合孔332。如上所述，氧化剂部318可以围绕燃烧帽306下游的流套筒314设置。
在某些实施例中，一个或更多个混合孔332可以将氧化剂300从氧化剂部318引导进燃烧室168以混合和/或燃烧(例如，均匀混合)氧化剂300和来自燃料喷嘴164的燃料70，以便稳定来自一个或更多个燃料喷嘴164的火焰(例如，扩散火焰和/或预混火焰)和/或在燃烧室168内形成火焰348。在一些实施例中，燃烧器内衬308可以具有靠近盖端部分302的一排或更多排混合孔332。特别地，每个混合孔332可以与特定燃料喷嘴164关联，使得氧化剂300对准特定燃料喷嘴164。例如，在某些实施例中，燃烧内衬308可以具有分别与M个燃料喷嘴164中的一个喷嘴关联的单排M个混合孔332，其中M大于或等于1、2、3、4、5、6或更多。作为进一步示例，燃烧内衬308可以包括R排混合孔332，在每排中具有M个混合孔332，其中R大于或等于2、3、4、5或更多。应注意，在氧化剂混合区319中，燃烧器160可以包括任何排数(例如，1、2、3、4、5、6或更多)内的任何数量的混合孔332(例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多)。混合孔332可以是在轴向方向294上交错的或对准的。作为进一步示例，在某些实施例中，燃烧器内衬308可以具有围绕燃烧器内衬308的大约1到1000、1到500、1到100、1到10或任何其他排数的混合孔332，其中每排可以包括大约1-1000个或更多个孔332。在一些实施例中，混合孔332围绕燃烧器内衬308对称地间隔开。在一些实施例中，混合孔332的位置、形状和/或尺寸可以至少部分基于距燃烧器帽306的间隔而不同。混合孔332的形状可以包括但不限于圆形、狭槽或V字形或其任何组合。
在某些实施例中，每个混合孔332可以与特定套管系统330关联。例如，每个套管系统330可以对准特定混合孔332。混合孔332可以被配置为通过流套筒314、通过通道316、通过燃烧内衬308将氧化剂300输送到燃烧室168内。如上所述，一个或更多个套管系统330(设置在流套筒314与燃烧内衬308之间)中的每个套管系统可以对准特定混合孔332和/或被设置在其中。套管系统330可以包括连续的氧化剂通道334(例如，柔性导管)，其将氧化剂300从氧化剂部318输送通过通道316，而不与惰性气体304互相作用和/或混合。事实上，对于与燃料喷嘴164关联并且被配置为从氧化剂部318接收氧化剂300的每个混合孔332有好处的是混合孔332包括套管系统330，使得氧化剂300具有氧化剂通道334，氧化剂通道334被配置为输送氧化剂300通过通道316而氧化剂300不与通道316内的惰性气体304混合。
图7是图5的套管系统330的实施例的示意图，其中套管系统是弹簧加载套管系统350。在图示实施例中，弹簧加载套管系统350包括弹簧加载的套管351、氧化剂通道334、弹簧系统352、安装斜坡354(例如，锥形的、弯曲的和/或有角度的引导件或罐)、支撑壁356(例如，环形壁)、稳固板358(例如，环形板)和保持特征件361。特别地，弹簧加载套管系统350(并且更具体地是弹簧加载套管系统350的弹簧系统352)提供柔性并且允许沿着轴向方向294和/或径向方向296的某程度的移动，如下文进一步描述的。进一步地，弹簧加载套管系统350的氧化剂通道334被配置为提供连续且无空隙的通道(例如，管道或导管)，用于将氧化剂300从氧化剂部318输送到燃烧器室168的氧化剂混合区319内。特别地，弹簧加载套管350可以不包括通向通道316的任何空隙。例如，氧化剂通道334的相对端(例如，第一端313和第二端315)可以用内衬308和流套筒314被固定或密封，从而使得通道334相对于通道316是完全闭合和密封的。以此方式，弹簧加载套管系统350被配置成将氧化剂300连续输送到燃烧室168内，同时最小化氧化剂300与通道316中的惰性气体304之间的混合和/或相互作用的量。应注意，所描述的布置可以以所描绘和描述的方式被配置，或者以与所描绘的相反的方式被配置，从而使得耦连到燃烧内衬308的组件可以替代地被耦连到流套筒314上(反之亦然)。
在某些实施例中，当燃烧内衬308在安装期间被插入流套筒314时，弹簧加载套管系统350的安装斜坡354可以被使用。具体地，安装斜坡354可以允许弹簧加载套管系统350被安装在燃烧器160内，甚至不需要在氧化剂通道334内的任何径向空隙或轴向空隙，所述空隙可以以其他方式划分套管系统330。例如，在某些实施例中，套管系统330不包括用于将套管系统330分隔成耦连到流套筒314的第一半和耦连到燃烧内衬308第二半的轴向空隙。事实上，在图示实施例中，套管系统330被配置成提供连续的氧化剂通道334，其将氧化剂300从氧化剂部318输送到燃烧室168内，而没有氧化剂300与通道316中的惰性气体304的任何相互作用或混合。此外，安装斜坡354可以在安装过程期间当燃烧内衬308以轴向方向294插入流套筒314时被使用，如下文进一步描述的。
在某些实施例中，弹簧加载套管351可以包括可以是圆柱形体积空间的氧化剂通道334、内壁360(例如，环形壁)和外壁362。在弹簧加载套管351的安装期间，氧化剂通道334、内壁360和外壁362可以被设置在支撑壁356内。具体地，在某些实施例中，外壁362可以包括支撑突出物364(例如，环形突出物或凸缘)，其被配置成将外壁362稳固抵靠在支撑壁356上。特别地，支撑壁356、内壁360、外壁362和支撑突出物364可以被配置成为弹簧加载套管系统350提供支撑而不约束移动或柔性。例如，在某些情况中，支撑突出物364可以允许由于燃烧室168的各种操作参数引起的在径向方向296上抵靠支撑壁356的小量移动。例如，支撑突出物364可以在径向方向296上移动以增加或减少通道316在燃烧内衬308与流套筒314之间的偏移距离301。进一步地，弹簧系统352可以被配置为提供回复力，以便使支撑突出物364回到初始偏移距离301并且从而使弹簧加载套管系统350回到初始偏移距离301，诸如当组装燃烧器160时流套筒314与燃烧内衬308之间的偏移距离301。
在某些实施例中，支撑壁356、内壁360、外壁362和弹簧系统352可以相对于彼此同轴或同心地设置，使得一些移动和柔性被提供。进一步地在某些实施例中，一个或更多个套筒可以在伸缩式套筒组件中被提供，其中每个套筒包含内壁360和外壁362。具体地，一个或更多个套筒可以被同心地布置，以相对于彼此重叠、密封、延伸、收缩和大体以伸缩式移动接合。伸缩式套筒组件可以以上文所描述的方式被设置为抵靠支撑壁356和弹簧系统352。
进一步地，弹簧加载套管系统350的一个或更多个组件，诸如弹簧系统352、稳固板358和保持特征件361也可以被布置在支撑壁356内。特别地，稳固板358可以被配置为稳固弹簧加载套管系统350的布置。例如，稳固板358可以被配置为将弹簧系统352轴向稳固在外壁362与支撑壁356之间。同样，保持特征件361可以被配置为将弹簧加载套管系统350径向保持在支撑壁356内和在流套筒314内。应注意在某些实施例中，保持特征件361可以被设置在流套筒314与燃烧内衬308之间并且在支撑壁356内。进一步地，在某些实施例中，保持特征件361可以被设置在流套筒314和弹簧加载套管系统350的顶部，并且可以被配置为将弹簧加载套管系统350径向保持在流套筒314内。例如，在支撑突出物364可以以抵靠支撑壁356在径向方向296的小量移动下接合的情况中，保持特征件361可以被配置为阻止弹簧加载套管系统350在径向方向296上移动越过流套筒314。保持特征件可以是保持弹簧加载套管系统350的布置和位置的任何类型的紧固件，诸如螺纹紧固件、螺栓、止动环、支撑结构件、焊接件等。
具体地，在某些实施例中，安装斜坡354可以耦连到燃烧内衬308。进一步地，支撑壁356可以耦连到流套筒314。在某些实施例中，安装斜坡354和支撑壁356可以经由焊接、铜焊、粘合剂、紧固件等分别耦连到燃烧内衬308和流套筒314。特别地，可以首先布置将流套筒314耦连到支撑壁356。进一步地，弹簧系统352和外壁362可以被布置，使得弹簧系统352被同轴设置并且被设置在外壁362与支撑壁356之间。如上所述，稳固板358和一个或更多个保持特征件361可以被布置在支撑壁356内。此外，在某些实施例中，耦连到安装斜坡354的燃烧内衬308可以被插入流套筒314。特别地，安装斜坡354可以耦连到流套筒314并且朝向燃烧器160的涡轮端部部分310取向。进一步地，燃烧内衬308可以在下游方向312被插入流套筒314，使得安装斜坡354被首先插入流套筒314。以此方式，安装斜坡354与弹簧加载套管系统350的底端366首先接合，并且在径向方向296上推动弹簧加载套管系统350以使弹簧加载套管系统350负载。弹簧系统352可以提供抵抗安装斜坡354的回复力，从而在燃烧器160的操作期间稳固弹簧加载套管系统350的底端366与燃烧内衬308之间的接触。
图8是图5的套管系统330的实施例的示意图，其中套管系统330是机械保持套管系统370。在图示实施例中，机械保持套管系统370包括机械保持套管371、氧化剂通道334、浮圈(floating collar)372(例如，环形圈)、耦连到流套筒314的支撑壁356、一个或更多个保持特征件361、内壁360和外壁362。在图示实施例中，浮圈372可以提供带有柔性的机械保持套管系统370，并且浮圈372可以允许沿轴向方向294和/或径向方向296的一些移动，如下文进一步描述的。进一步地，机械保持套管系统370的氧化剂通道334被配置为提供连续且基本无空隙的通道(例如，管道或导管)，用于将氧化剂300从氧化剂部318输送到燃烧器室168的氧化剂混合区319中。特别地，机械保持套管系统370可以不包括通向通道316的任何空隙。例如，氧化剂通道334的相对端(例如，第一端313和第二端315)可以用内衬308和流套筒314被固定或密封，使得通道334相对于通道316是完全闭合和密封的。以此方式，机械保持套管系统370被配置成将氧化剂300连续输送到燃烧室168内，同时减少或消除氧化剂300与通道316中的惰性气体304之间的混合和/或相互作用。应注意，所描述的布置可以以所描绘和描述的方式被配置，或者以与所描绘的相反的方式被配置，使得耦连到燃烧内衬308的组件可以替代地被耦连到流套筒314上(反之亦然)。
在某些实施例中，机械保持套管系统370的浮圈372可以在安装过程期间被使用，以在流套筒314与燃烧内衬308之间装配机械保持套管系统370。具体地，浮圈372可以包括耦连到燃烧内衬308的外杯374。在某些实施例中，外杯374可以被焊接或否则被稳固地固定到燃烧内衬308。进一步地，稳固圈378(例如，环形圈)可以被设置在外杯374上。在某些实施例中，该布置可以用平板380(例如，环形板)稳固。特别地，稳固圈378可以包括被配置为与平板380和外杯374接合的突出部382(例如，环形凸缘)。进一步地，稳固圈378可以包括被配置为接触外壁362的接触壁384(例如，环形壁)。进一步地，空隙376可以被设置在外杯374、突出部382与外壁362之间。然而应注意，稳固圈378可以不固定到或不耦连到外壁362，从而使机械保持套管371能够在径向方向296上相对于稳固圈378移动(例如，沿着圈378的轴线)。
具体地，在某些实施例中，浮圈372可以被固定或耦连到燃烧内衬308，并且支撑壁356可以被固定或耦连到流套筒314。特别地，在安装过程期间，机械保持套管371可以以径向方向296被插入浮圈372。具体地，支撑圈378的接触壁384可以被配置为在机械保持套管371被插入保持圈378时支撑机械保持套管371。以此方式，浮圈372可以被配置为支撑机械保持套管371而不约束机械保持套管系统的移动或柔性。
在某些实施例中，支撑壁356、内壁360和外壁362可以相对于彼此同轴或同心地设置，使得一些移动和柔性被提供。进一步地，在某些实施例中，一个或更多个套筒可以在伸缩式套筒组件中被提供，其中每个套筒包含内壁360和外壁362。具体地，一个或更多个套筒可以被同心地布置，以相对于彼此重叠、密封、延伸、收缩和以伸缩式移动大体接合。伸缩式套筒组件可以以上文所描述的方式被设置为抵靠支撑壁356并且在浮圈372内。
本方法的技术效果包括套管系统330，套管系统330被配置为引导并输送氧化剂300以下游方向312从氧化剂部318流动并进入燃烧器160的燃烧室168的氧化剂混合区319。特别地，套管系统330可以包含氧化剂通道334，氧化剂通道334引导氧化剂300从氧化剂部318通过燃烧内衬308并进入燃烧器160的燃烧室168内。在某些实施例中，套管系统330包括弹簧加载套管系统350，弹簧加载套管系统350被配置成提供连续且基本无空隙的通道，用于将氧化剂300从氧化剂部318输送到燃烧器室168内。在某些实施例中，套管系统330包括机械保持套管系统370，机械保持套管系统370被配置成提供连续且基本无空隙的通道，用于将氧化剂300从氧化剂部318输送到燃烧器室168内。特别地，弹簧加载套管系统350和机械保持套管系统370的一些实施例可以不包括通向通道316的任何空隙。以此方式，弹簧加载套管系统350和机械保持套管系统370可以被配置成将氧化剂300连续输送到燃烧室168内，同时减少或消除氧化剂300与通道316中的惰性气体304之间的混合和/或相互作用。
附加描述
实施例1.一种具有涡轮燃烧器的系统。涡轮燃烧器具有围绕燃烧室设置的燃烧器内衬、流套筒和径向通道。流套筒围绕燃烧器内衬以一定的偏移被设置以限定通道，其中该通道被配置成朝向涡轮燃烧器的盖端引导排气流。径向通道在流套筒与燃烧器内衬之间延伸，并且径向通道被配置为针对涡轮燃烧器的第一操作状况和第二操作状况将通过径向通道的氧化剂流与通过通道的排气流隔离。第一操作状况下的燃烧器内衬与流套筒之间的偏移大于第二操作状况下的燃烧器内衬与流套筒之间的偏移。
实施例2.根据实施例1的系统，其中涡轮燃烧器包含被配置为将第一燃料流引导进燃烧室内的第一燃料喷嘴，和被配置为将第二燃料流引导进燃烧室内的第二燃料喷嘴，其中第一燃料喷嘴与第二燃料喷嘴被分开控制。
实施例3.根据实施例1的系统，其中排气包含小于约5％的体积百分比的氧化剂或燃料。
实施例4.根据实施例1的系统，其中在第一操作状况下的燃烧内衬的温度小于在第二操作状况下的燃烧内衬的温度。
实施例5.根据实施例1的系统，其中径向通道包括耦连到流套筒和燃烧内衬的套管系统。套管系统包括套管和弹簧系统，弹簧系统被配置为使套管在径向方向上偏置并且实现在涡轮燃烧器操作期间的径向范围的运动。
实施例6.根据实施例5的系统，其中燃烧内衬包括被配置为接合套管的端部以逐步加载压缩弹簧系统的安装斜坡。
实施例7.根据实施例5的系统，其中安装斜坡沿着涡轮燃烧器在轴向方向上逐步改变高度。
实施例8.根据实施例1的系统，其中径向通道包括耦连到流套筒和燃烧内衬的套管系统。套管系统包括套管和围绕套管的端部部分设置的杯体。
实施例9.根据实施例1的系统，其包含具有涡轮燃烧器的燃气涡轮发动机、由来自涡轮燃烧器的燃烧气体驱动的并且输出排气的涡轮、以及由涡轮驱动的排气压缩机，其中排气压缩机被配置成压缩排气并且将排气输送到涡轮燃烧器。
实施例10.根据实施例9的系统，其中所述燃气涡轮发动机是化学计量排气再循环(SEGR)燃气涡轮发动机。
实施例11.根据实施例9的系统，其包括被耦连到燃气涡轮发动机的排气抽取系统，以及被耦连到所述排气抽取系统的烃类生产系统。
实施例12.一种包含套管系统的系统，套管系统被配置为安装在燃气涡轮发动机的涡轮燃烧器的燃烧内衬与流套筒之间的通道中。套管系统包括具有氧化剂通道的至少一个套筒，并且所述至少一个套筒被配置成在燃烧内衬与流套筒之间移动以阻止氧化剂通道与通道之间的流体连通。
实施例13.根据实施例12的系统，其中套管系统被配置成跨越燃烧器内衬与流套筒之间的通道在径向方向上膨胀和收缩。
实施例14.根据实施例12的系统，其中至少一个套筒由弹簧进行弹簧加载。
实施例15.根据实施例12的系统，其中至少一个套筒包括浮圈。
实施例16.根据实施例12的系统，其中至少一个套筒包括嵌套布置的第一套筒和第二套筒。
实施例17.根据实施例16的系统，其中第一套筒和第二套筒被配置为相对于彼此伸缩式地移动。
实施例18.根据实施例12的系统，其包括涡轮燃烧器，涡轮燃烧器具有燃烧内衬、流套筒和被设置在燃烧器内衬与流套筒之间的通道中的套管系统。
实施例19.根据实施例18的系统，其包括具有涡轮燃烧器的燃气涡轮发动机。
实施例20.根据实施例19的系统，其中燃气涡轮发动机包括由来自涡轮燃烧器的燃烧气体驱动的并且输出排气的涡轮、以及由涡轮驱动的排气压缩机，其中排气压缩机被配置成压缩排气并且将排气输送到涡轮燃烧器，并且通道被配置成使排气在燃烧器内衬与流套筒之间流动。
实施例21.一种方法，其包含可调整地输送氧化剂通过套管系统中的氧化剂通道，该套管系统被设置在燃气涡轮发动机的涡轮燃烧器的燃烧内衬与流套筒之间的通道中。可调整地输送包括在燃烧内衬与流套筒之间选择性地移动套管系统的至少一个套筒，同时阻止氧化剂通道与通道之间的流体连通。
实施例22.根据实施例21的方法，其中选择性地移动包括使套管系统跨越燃烧器内衬与流套筒之间的通道在径向方向上膨胀或收缩。
实施例23.根据实施例21的方法，其中选择性地移动包括使至少一个套筒跨越燃烧器内衬与流套筒之间的通道在径向方向上弹簧偏置。
实施例24.根据实施例21的方法，其中选择性地移动包括使套管系统的至少一个套筒的第一套筒相对于第二套筒伸缩式地移动。
实施例25.根据实施例21的方法，其包含使用来自涡轮燃烧器的燃烧气体驱动燃气涡轮发动机的涡轮，并且输出来自涡轮的排气。根据实施例21的方法，其包含将排气再循环到燃气涡轮发动机的压缩机、压缩压缩机中的排气以生成经压缩的排气、将经压缩的排气输送通过燃烧器内衬与流套筒之间的通道并且用涡轮燃烧器中的氧化剂燃烧燃料。
本书面说明书使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何被并入的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员可以想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求的书面语言无差别的结构元件，或者如果这些其他示例包括与权利要求的书面语言无实质区别的等价的结构元件，则这些其他示例也意图落入权利要求的范围内。

Claims (25)

1.一种系统，其包括：
涡轮燃烧器，其包括：
围绕燃烧室设置的燃烧器内衬；
流套筒，其围绕所述燃烧器内衬以一定偏移被设置以限定通道，其中所述通道被配置成朝向所述涡轮燃烧器的盖端引导排气流；以及
径向通道，其在所述流套筒与所述燃烧器内衬之间延伸，其中所述径向通道被配置为针对所述涡轮燃烧器的第一操作状况和第二操作状况，将通过所述径向通道的氧化剂流与通过所述通道的排气流隔离，其中在所述第一操作状况下的所述燃烧器内衬与所述流套筒之间的所述偏移大于在所述第二操作状况下的所述燃烧器内衬与所述流套筒之间的所述偏移。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述涡轮燃烧器包含被配置成将第一燃料流引导到所述燃烧室内的第一燃料喷嘴，和被配置为将第二燃料流引导到所述燃烧室内的第二燃料喷嘴，其中所述第一燃料喷嘴与所述第二燃料喷嘴被分开控制。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述排气包含小于约5％的体积百分比的所述氧化剂或所述燃料。
4.根据权利要求1所述的系统，其中在所述第一操作状况下的所述燃烧内衬的温度小于在所述第二操作状况下的所述燃烧内衬的所述温度。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述径向通道包括：
耦连到所述流套筒和所述燃烧内衬的套管系统，其中所述套管系统包括：
套管；以及
弹簧系统，其被配置为使所述套管在径向方向上偏置并且实现在所述涡轮燃烧器操作期间径向范围的运动。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述燃烧内衬包括被配置为接合所述套管的端部以逐步压缩所述弹簧系统的安装斜坡。
7.根据权利要求5所述的系统，其中所述安装斜坡沿着所述涡轮燃烧器在轴向方向上逐步改变高度。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述径向通道包括：
耦连到所述流套筒和所述燃烧内衬的套管系统，其中所述套管系统包括：
套管；以及
围绕所述套管的端部部分设置的杯体。
9.根据权利要求1所述的系统，其包含具有所述涡轮燃烧器的燃气涡轮发动机、由来自所述涡轮燃烧器的所述燃烧气体驱动的并且输出排气的涡轮、以及由所述涡轮驱动的排气压缩机，其中所述排气压缩机被配置成压缩所述排气并且将所述排气输送到所述涡轮燃烧器。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述燃气涡轮发动机是化学计量的排气再循环燃气涡轮发动机即SEGR涡轮发动机。
11.根据权利要求9所述的系统，其包括被耦连到所述燃气涡轮发动机的排气抽取系统和被耦连到所述排气抽取系统的烃类生产系统。
12.一种系统，其包括：
套管系统，其被配置为安装在燃气涡轮发动机的涡轮燃烧器的燃烧内衬与流套筒之间的通道中，其中所述套管系统包括具有氧化剂通道的至少一个套筒，并且所述至少一个套筒被配置成在所述燃烧内衬与所述流套筒之间移动以阻止所述氧化剂通道与所述通道之间的流体连通。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述套管系统被配置成跨越所述燃烧器内衬与所述流套筒之间的所述通道在径向方向上膨胀和收缩。
14.根据权利要求12所述的系统，其中所述至少一个套筒由弹簧进行弹簧加载。
15.根据权利要求12所述的系统，其中所述至少一个套筒包括浮圈。
16.根据权利要求12所述的系统，其中所述至少一个套筒包括嵌套布置的第一套筒和第二套筒。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述第一套筒和所述第二套筒被配置为相对于彼此伸缩式地移动。
18.根据权利要求12所述的系统，其包括所述涡轮燃烧器，所述涡轮燃烧器具有所述燃烧内衬、所述流套筒和被设置在所述燃烧器内衬与所述流套筒之间的所述通道中的所述套管系统。
19.根据权利要求18所述的系统，其包括具有所述涡轮燃烧器的所述燃气涡轮发动机。
20.根据权利要求19所述的系统，其中燃气涡轮发动机包括由来自所述涡轮燃烧器的燃烧气体驱动的并且输出排气的涡轮、以及由所述涡轮驱动的排气压缩机，其中所述排气压缩机被配置成压缩所述排气并且将所述排气输送到所述涡轮燃烧器，并且所述通道被配置成使所述排气在所述燃烧器内衬与所述流套筒之间流动。
21.一种方法，其包括：
可调整地输送氧化剂通过套管系统中的氧化剂通道，其中所述套管系统被设置在燃气涡轮发动机的涡轮燃烧器的燃烧内衬与流套筒之间的通道中，其中可调整地输送包括在所述燃烧内衬与所述流套筒之间选择性地移动所述套管系统的至少一个套筒，同时阻止所述氧化剂通道与所述通道之间的流体连通。
22.根据权利要求21所述的方法，其中选择性地移动包括使所述套管系统跨越所述燃烧器内衬与所述流套筒之间的所述通道在径向方向上膨胀或收缩。
23.根据权利要求21所述的方法，其中选择性地移动包括使所述至少一个套筒跨越所述燃烧器内衬与所述流套筒之间的所述通道在径向方向上弹簧偏置。
24.根据权利要求21所述的方法，其中选择性地移动包括使所述套管系统的所述至少一个套筒的第一套筒相对于第二套筒伸缩式地移动。
25.根据权利要求21所述的方法，其包括：
使用来自所述涡轮燃烧器的燃烧气体驱动所述燃气涡轮发动机的涡轮；
输出来自所述涡轮的排气；
将所述排气再循环到所述燃气涡轮发动机的压缩机；
压缩所述压缩机中的所述排气以生成经压缩的排气；
将所述经压缩的排气输送通过所述燃烧内衬与所述流套筒之间的所述通道；并且
用所述涡轮燃烧器中的氧化剂燃烧燃料。
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