MX2012014458A - Combustion estequiometrica de aire enriquecido con recirculacion de gas de escape. - Google Patents

Abstract

Se proporcionan métodos y sistemas para la generación de potencia de baja emisión en procesos de recuperación de hidrocarburos. Un sistema incluye un sistema de turbina de gas configurado para quemar estequiométricamente un oxidante comprimido derivado del aire enriquecido y un combustible en la presencia de un gas de escape reciclado comprimido y para expandir la descarga en un expansor para generar una corriente de escape reciclada e impulsar un compresor principal. Un compresor de refuerzo recibe e incrementa la presión de la corriente de escape reciclada y antes de ser comprimida en un compresor configurado para generar el gas de escape reciclado comprimido. Para promover la combustión estequiométrica del combustible e incrementar el contenido de CO2 en el gas de escape reciclado, el aire enriquecido puede tener una concentración incrementada de oxígeno.

Description

COMBUSTIÓN ESTEQUIOMETRICA DE AIRE ENRIQUECIDO CON ECIRCULACION DE GAS DE ESCAPE CAMPO Las modalidades de la descripción se relacionan a la generación de potencia de baja emisión en sistemas de potencia de ciclo combinado. Más particularmente, las modalidades de la descripción se relacionan a métodos y aparatos para quemar un combustible para fabricación y captura de dióxido de carbono (C02) aumentadas.

ANTECEDENTES Esta sección se propone para introducir varios aspectos de la técnica, que pueden ser asociados con modalidades ejemplares de la presente descripción. Esta discusión se cree que ayuda a proporcionar una estructura para facilitar un mejor entendimiento de los aspectos particulares de la presente descripción. Por consiguiente, se debe entender que esta sección debe ser leída en este punto de vista, y no necesariamente como admisiones de la técnica previa.

Con el problema creciente sobre el cambio climático global y el impacto de las emisiones de C02, se ha puesto énfasis sobre la captura de C02 de las plantas de potencia o energía. Este problema combinado con la implementación de políticas de límites máximos y comercio en muchos países hacen la reducción de emisiones de C02 una prioridad para estos y otros países, asi como las compañías que operan sistemas de producción de hidrocarburos en las mismas.

Las plantas de potencia de ciclo combinado de turbina de gas son más bien eficientes y se pueden hacer funcionar en costo relativamente bajo cuando se comparan con otras tecnologías, tal como carbón mineral y nuclear. La captura de CO2 del escape de las plantas de ciclo combinado de turbina de gas, sin embargo, puede ser difícil por varias razones. Por ejemplo, hay típicamente una baja concentración de C02 en el escape comparado con el volumen grande de gas que debe ser tratado. También, frecuentemente se requiere enfriamiento adicional antes de introducir el escape a un sistema de captura de C02 y el escape puede llegar a ser saturado con agua después del enfriamiento, para de esta manera incrementar el servicio de la caldera en el sistema de captura de C02. Otros factores comunes pueden incluir la baja presión y grandes cantidades de oxígeno frecuentemente contenidas en el escape. Todos estos factores dan por resultado un alto costo de la captura de C02 procedente de las plantas de potencia de ciclo combinado de turbina de gas .

Por lo menos un procedimiento para disminuir las emisiones de C02 en sistemas de ciclo combinado incluye la combustión estequiométrica y recirculación de gas de escape. En un sistema de recirculación de gas de escape convencional, tal como un ciclo combinado de gas natural (NGCC) , un componente reciclado del gas de escape se mezcla con aire ambiental y se introduce en la sección del compresor de una turbina de gas. Las concentraciones C02 típicas en el escape de un NGCC son de alrededor de 3% - 4%, pero pueden incrementarse arriba de 4% con la recirculación del escape. En la operación o funcionamiento, los sistemas NGCC convencionales requieren solo aproximadamente 40% del volumen de toma de aire para proporcionar una combustión estequiométrica adecuada del combustible, mientras que el 60% restante del volumen de aire sirve como diluyente para moderar la temperatura y enfriar el escape a una temperatura adecuada para la introducción en el expansor subsecuente. La recirculación de una porción del gas de escape incrementa la concentración de C02 en el escape, que subsecuentemente se puede utilizar como diluyente ¦ en el sistema de combustión.

Sin embargo, debido al peso molecular, el calor específico, los efectos del número de ach, etc. del C02, sin modificaciones significantes a ya sea el compresor o las secciones del expansor, las turbinas de gas estándares están limitadas en cuanto a la concentración de C02 que se puede tolerar en la sección de compresión de la turbina de gas del escape. Por ejemplo, el límite en el contenido de C02 en el escape recirculado a la sección de compresión de una turbina de gas estándar es aproximadamente 20% en peso de CO2.

Por otra parte, el sistema NGCC produce escape de baja presión que requiere una fracción de la potencia producida por la vía de la expansión del escape con el fin extraer el C02 para la secuestración o recuperación de petróleo aumentada (EOR), para de esta manera reducir la eficiencia térmica del NGCC. Además, el equipo para la extracción de C02 es grande y costoso, y se requieren varias etapas de compresión para tomar el gas a presión ambiental para la presión requerida para la EOR o secuestración. Tales limitaciones son típicas de la captura de carbono de la postcombustión del escape de baja presión asociado con la combustión de otros combustibles fósiles, tal como carbón mineral .

La discusión anterior de la necesidad en la técnica se propone para ser representativa antes que exhaustiva. Una tecnología que se dirige a una o más de tales necesidades, o alguna otra desventaja relacionada en el campo, beneficiarían la generación de potencia en los sistemas de potencia de ciclo combinado.

BREVE DESCRIPCIÓN La presente descripción se dirige a sistemas integrados y métodos para mejorar los sistemas de generación de potencia. En algunas implementaciones, la presente descripción proporciona un sistema de turbina de gas, que comprende un primer compresor, un segundo compresor, una cámara de combustión, y un expansor. El primer compresor se puede configurar para recibir y comprimir un gas de escape reciclado en un gas de escape reciclado comprimido. El segundo compresor se puede configurar para recibir y comprimir el aire enriquecido para generar un oxidante comprimido. La cámara de combustión se puede configurar para recibir el gas de escape reciclado comprimido y el oxidante comprimido y para quemar estequiométricamente una corriente de combustible. El gas de escape reciclado comprimido sirve como diluyente para moderar las temperaturas de combustión. El expansor se puede configurar para recibir una descarga desde la cámara de combustión para generar gas de escape reciclado. El expansor además se puede acoplar al primer compresor para impulsar, por lo menos parcialmente, el primer compresor .

Adicionalmente o alternativamente, la presente descripción proporciona métodos para generar potencia. Los métodos ejemplares incluyen: a) comprimir un gas de escape reciclado en un compresor principal para generar un gas de escape reciclado comprimido; b) comprimir el aire enriquecido en un compresor de entrada para generar un oxidante comprimido; c) quemar estequiométricamente el oxidante comprimido y un combustible en una cámara de combustión y en la presencia del gas de escape reciclado comprimido, para de esta manera generar una corriente de descarga, en donde el gas de escape reciclado comprimido actúa como un diluyente configurado para moderar la temperatura de la corriente de descarga, y d) expandir la corriente de descarga en un expansor para impulsar por lo menos parcialmente, el compresor principal y generar el gas de escape reciclado y por lo menos parcialmente impulsar el compresor principal .

Todavía adicionalmente o alternativamente, la presente descripción proporciona sistemas de generación de potencia integrados. Los sistemas de generación de potencia integrados ejemplares incluyen tanto un sistema de turbina de gas como un sistema de recirculación de gas de escape. El sistema de turbina de gas puede comprender un primer compresor, un segundo compresor, una cámara de combustión y un expansor. El primer compresor se puede configurar para recibir y comprimir un gas de escape reciclado en un gas de escape reciclado comprimido. El segundo compresor se puede configurar para recibir y comprimir el aire enriquecido para generar un oxidante comprimido, el aire enriquecido que tiene una concentración de oxígeno entre aproximadamente 30% en peso y aproximadamente 50% en peso. La cámara de combustión se puede configurar para recibir el gas de escape reciclado comprimido y el oxidante comprimido y para quemar estequiométricamente una corriente de combustible, en donde el gas de escape reciclado comprimido sirve como un diluyente para moderar las temperaturas de combustión. El expansor se puede configurar para recibir una descarga desde la cámara de combustión para generar la corriente de escape reciclada. El expansor además se puede acoplar al primer compresor y adaptar para impulsar, por lo menos parcialmente, el primer compresor. El ..sistema de recirculación de gas de escape puede incluir un generador de vapor de recuperación de calor, una o más unidades de enfriamiento y un compresor de refuerzo. El generador de vapor de recuperación de calor se puede acoplar comunicablemente a una turbina de gas de vapor. El generador de vapor de recuperación de calor se puede configurar para recibir el gas de escape del expansor para crear vapor, que genera potencia o energía eléctrica en el generador de vapor. La una o más unidades de enfriamiento se pueden configurar para enfriar el gas de escape reciclado recibido del generador de vapor de recuperación de calor y para remover el agua condensada del gas de escape reciclado. El compresor de refuerzo se puede configurar para incrementar la presión del gas de escape reciclado antes dé la inyección en el primer compresor para proporcionar el gas de escape reciclado comprimido.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Lo anterior y otras ventajas de la presente descripción puede llegar a ser evidentes en la revisión de la siguiente descripción detallada y los dibujos de ejemplos no limitantes de modalidades, en los cuales: La FIG. 1 representa una vista esquemática de un sistema integrado para la generación de potencia de baja emisión y recuperación de C02 aumentada, de acuerdo con una o más modalidades descritas.

La FIG. 2 representa otra vista esquemática de un sistema integrado para la generación de potencia de baja emisión y recuperación de C02 aumentada, de acuerdo con una o más modalidades descritas.

La FIG. 3 representa otra vista esquemática de un sistema integrado para la generación de potencia de baja emisión y recuperación de C02 aumentada, de acuerdo con una o más modalidades descritas.

DESCRIPCIÓN DETALLADA En la siguiente sección de descripción detallada, las modalidades especificas de la presente descripción se describen en conexión con modalidades preferidas. Sin embargo, al grado que la siguiente descripción es especifica a una modalidad particular o un uso particular de la presente descripción, esto se propone para propósitos ejemplares únicamente y simplemente proporciona una descripción de las modalidades ejemplares. Por consiguiente, la descripción no está limitada a las modalidades especificas descritas enseguida, sino más bien, esta incluye todas las alternativas, modificaciones y equivalentes que caen dentro del espíritu verdadero y alcance de las reivindicaciones adjuntas .

Varios términos como se utilizan en la presente se definen enseguida. Al grado que un término utilizado en una reivindicación no se define enseguida, se le debe dar la definición más amplia que las personas en la técnica pertinente han dado a ese término tal como es reflejado en por lo menos una publicación impresa o patente expedida.

Como se utiliza en la presente, el término "gas natural" se refiere a un gas multi-componente obtenido a partir de un pozo de petróleo crudo (gas asociado) o de una formación portadora de gas subterránea (gas no asociado) . La composición y presión del gas natural pueden variar significativamente. Una corriente de gas natural típica contiene metano (CH4) como un componente mayor, es decir, mayor que 50% en mol de la corriente de gas natural es metano. La corriente de gas natural también puede contener etano (02?ß) , hidrocarburos de más alto peso molecular (por ejemplo, hidrocarburos C3-C20) , uno o más gases ácidos (por ejemplo, sulfuro de hidrógeno, dióxido de carbono) o cualquier combinación de los mismos. El gas natural también puede contener cantidades menores de contaminantes tales como agua, nitrógeno, sulfuro de hierro, cera, petróleo crudo, o cualquier combinación de los mismos.

Como se utiliza en la presente, el término "combustión estequiométrica" se refiere a una reacción de combustión que tiene un volumen de reactivos que comprenden un combustible y un oxidante y un volumen de productos formados al quemar los reactivos donde el volumen completo de los reactivos se utiliza para formar los productos. Como se utiliza en la presente, el término "combustión sustancialmente estequiométrica" se refiere a una reacción de combustión que tiene una relación molar de combustible ,de combustión a oxigeno que varia de aproximadamente más o menos 10% del oxigeno requerido para una relación estequiométrica o más de preferencia de aproximadamente más o menos 5% del oxigeno requerido para la relación estequiométrica. Por ejemplo, la relación estequiométrica de combustible a oxigeno para metano es 1:2 (CH4 + 202> C02 + 2H20) . El propano tendrá una relación estequiométrica de combustible a oxigeno de 1:5. Otra manera para medir la combustión sustancialmente estequiométrica es como una relación de oxigeno suministrado al oxigeno requerido para la combustión estequiométrica, tal como de aproximadamente 0.9:1 a aproximadamente 1.1:1, o más de preferencia de aproximadamente 0.95:1 a aproximadamente 1.05:1.

Como se utiliza en la presente, el término "corriente" se refiere a un volumen de fluidos, aunque el uso del término corriente típicamente significa un volumen móvil de fluidos (por ejemplo, que tiene una velocidad o gasto de flujo de masa) . El término "corriente", sin embargo, no requiere una velocidad, gasto de flujo de masa, o un tipo particular de conducto para encerrar la corriente.

Las modalidades de los sistemas y procesos actualmente divulgados se pueden utilizar para producir potencia o energía eléctrica de ultra baja emisión y C02 para la recuperación de petróleo aumentada (EOR) y/o aplicaciones de secuestración. En una o más modalidades, una mezcla de aire enriquecido y combustible se puede quemar estequiométricamente o de manera sustancial estequiométricamente y simultáneamente mezclar con una corriente de gas de escape reciclado. La corriente de gas de escape reciclado, que incluye generalmente productos de combustión tal como C02/ se puede utilizar como un diluyente para controlar, ajustar o de otra manera moderar la temperatura de la combustión y el escape que entra al expansor subsecuente. Como un resultado de utilizar aire enriquecido, el gas de escape reciclado puede tener un contenido de C02 incrementado, para permitir de esta manera que el expansor funcione en relaciones de expansión aún más altas para las mismas temperaturas de entrada y descarga, para de esta manera producir potencia significantemente incrementada .

La combustión en turbinas de gas comerciales en condiciones estequiométricas o condiciones sustancialmente estequiométricas (por ejemplo, combustión "ligeramente rica") se puede probar ventajosa con el fin de eliminar el costo de la remoción de oxigeno en exceso. Al enfriar el escape y alo condensar el agua fuera de la corriente de escape enfriada, se puede producir un contenido relativamente alto de C02 de la corriente de escape. Mientras que una porción del gas de escape reciclado se puede utilizar para la moderación de temperatura en el ciclo Brayton cerrado, una corriente de purga restante se puede utilizar para aplicaciones de EOR y/o potencia eléctrica se puede producir con poco o nada de óxidos de azufre (S0X) , óxidos de nitrógeno (N0X) y/o C02 que son emitidos a la atmósfera. El resultado de este proceso es la producción de potencia en tres ciclos separados y la fabricación de C02 adicional.

Con referencia ahora a las figuras, la FIG. 1 representa una vista esquemática de un sistema integrado ilustrativo 100 para generación de potencia y recuperación de C02 utilizando un arreglo de ciclo combinado, de acuerdo con una o más modalidades. En por lo menos una modalidad, el sistema de generación de potencia 100 puede incluir un sistema de turbina de gas 102 caracterizado como un ciclo .· Brayton cerrado productor de potencia. El sistema de turbina de gas 102 puede tener un primer compresor o principal 104 acoplado a un expansor 106 por la vía de un árbol o eje 108.

El árbol 108 puede ser cualquier acoplamiento mecánico, eléctrico u otro acoplamiento de potencia, para de esta manera permitir que una porción de la energía mecánica generada por el expansor 106 impulse el compresor principal 104. En por lo menos una modalidad, el sistema de turbina de gas 102 puede ser una turbina de gas estándar, donde el compresor principal 104 y el expansor 106 forman los extremos de compresor y de expansor, respectivamente. En otras modalidades, sin embargo, el compresor principal 104 y el expansor 106 pueden ser componentes individualizados en el sistema 102.

El sistema de turbina de gas 102 también puede incluir una cámara de combustión 110 configurada para quemar un combustible introducido por la vía de la línea 112 y mezclado con un oxidante introducido por la vía de la línea 114. En una o más modalidades, el combustible en la línea 112 puede incluir cualquier gas o líquido hidrocarburo adecuado, tal como gas natural, metano, etano, nafta, butano, propano, singas, diesel, queroseno, combustible de aviación, combustible derivado del carbón vegetal, bio-combustible, material de alimentación de hidrocarburo oxigenado, o cualquiera de las combinaciones de los mismos. El oxidante por la vía de la línea 114 se puede derivar de un segundo compresor o de entrada 118 fluidamente acoplado a la cámara de combustión 110 y adaptado para comprimir un oxidante de alimentación introducido por la via de la linea 120. En una o más modalidades, el oxidante de alimentación en la linea 120 puede incluir aire atmosférico, aire enriquecido, o combinaciones de los mismos. Cuando el oxidante en la linea 114 incluye una mezcla de aire atmosférico y aire enriquecido, el aire enriquecido se puede comprimir mediante el compresor de entrada 118 ya sea antes o después de que es mezclado con el aire atmosférico. El aire enriquecido puede tener una concentración de oxigeno global de aproximadamente 30% en peso, aproximadamente 35% en peso, aproximadamente 40% en peso, aproximadamente 45% en peso, o aproximadamente 50% en peso.

El aire enriquecido se puede derivar de varias fuentes, incluyendo la implementación de varias tecnologías corriente arriba del compresor de entrada 118 para producir el aire enriquecido. Por ejemplo, el aire enriquecido se puede derivar de tales tecnologías de separación como la separación con membrana, adsorción oscilante de presión, adsorción oscilante de temperatura, corrientes de planta-por-producto de nitrógeno y/o combinaciones de los mismos. El aire enriquecido también se puede derivar de una unidad de separación de aire (ASU) , tal como una ASU criogénica, para producir nitrógeno para el mantenimiento de la presión u otros propósitos. La corriente de rechazo de la ASU puede ser rica en oxígeno, teniendo un contenido de oxígeno global de aproximadamente 50% en peso a aproximadamente 70% en peso. Esta corriente de rechazo se puede utilizar como por lo menos una porción del aire enriquecido y subsecuentemente diluir, si es necesario, con aire atmosférico no procesado para obtener la concentración de oxigeno deseada para la aplicación .

Como será descrito en más detalle enseguida, la cámara de combustión 110 también puede recibir un gas de escape reciclado comprimido en la linea 144, que incluye una. recirculación de gas de escape que tiene principalmente componentes de C02 y de nitrógeno. El gas de escape reciclado comprimido en la línea 144 se puede derivar del compresor principal 104 y adaptar para ayudar a facilitar una combustión estequiométrica o sustancialmente estequiométrica del oxidante comprimido en la línea 114 y el combustible en la línea 112 al moderar la temperatura de los productos de combustión. Como se puede apreciar, la recirculación del gas de escape puede servir para incrementar la concentración de CO2 en el gas de escape.

Un gas de escape en la línea 116 dirigido a la ' entrada de expansor 106 se puede generar como un producto de la combustión del combustible en la línea 112 y el oxidante comprimido en la línea 114, en la presencia del gas de escape reciclado comprimido en la línea 144. En por lo menos una . modalidad, el combustible en la línea 112 puede ser principalmente gas natural, para de esta manera generar un gas de descarga o de escape por la vía de la línea 116 que puede incluir porciones volumétricas de agua vaporizada, C02, nitrógeno, óxidos de nitrógeno (NOx) y óxidos de azufre (SOx) . En algunas modalidades, una porción pequeña de combustible no quemado en la línea 112 u otros compuestos también se pueden presentar en el gas de escape en la línea 116 debido a las limitaciones de equilibrio de la combustión. A medida que el gas de escape en la línea 116 se expande a través del expansor 106 este genera potencia mecánica para impulsar el compresor principal 104, un generador eléctrico, u otras instalaciones, y también produce un escape gaseoso en la línea 122 que tiene contenido de CO2 aumentado que resulta de la afluencia del gas de escape reciclado comprimido en la línea 144. En algunas implementaciones, el expansor 106 se puede adaptar para producir potencia mecánica adicional que se puede utilizar para otros propósitos.

El sistema de generación de potencia 100 también •puede incluir un sistema de recirculación de gas de escape (EGR) 124. En una o más modalidades, el sistema EGR 124 puede incluir un generador de vapor de recuperación de calor (HRSG) 126, o dispositivo similar, fluidamente acoplado a una turbina de gas de vapor 128. En por lo menos una modalidad, la combinación del HRSG 126 y la turbina de gas de vapor 128 se puede caracterizar como un ciclo Rankine cerrado productor de potencia. En combinación con el sistema de turbina de gas 102, el HRSG 126 y la turbina de gas de vapor 128 pueden formar parte de una planta de generación de potencia de ciclo combinado, tal como una planta de ciclo combinado de gas natural (NGCC) . El escape gaseoso en la linea 122 se puede introducir a HRSG 126 con el fin de generar vapor por la vía de la linea 130 y un gas de escape enfriado en la linea 132. En una modalidad, el vapor en la linea 130 se puede enviar a la turbina de gas de vapor 128 para generar potencia o energía eléctrica adicional.

El gas de escape enfriado en la línea 132 se puede enviar a una primera unidad de enfriamiento 134 adaptada para enfriar el gas de escape enfriado en la línea 132 y generar una corriente gas reciclada enfriada 140. La primera unidad de enfriamiento 134 puede incluir, por ejemplo, uno o más enfriadores de contacto, enfriadores a la medida, unidad de enfriamiento evaporativa o cualquier combinación de los : mismos. La primera unidad de enfriamiento 134 también se puede adaptar para remover una porción de cualquier agua condensada del gas de escape enfriado en la línea 132 por la vía de una corriente de pérdida de agua 138. En por lo menos una modalidad, la corriente de pérdida de agua 138 se puede dirigir al HRSG 126 por la vía de la línea 141 para proporcionar una fuente de agua para la generación de vapor adicional en la línea 130 en el mismo. En otras modalidades, el agua recuperada por la vía de la corriente de pérdida de agua 138 se puede utilizar para otras aplicaciones corrientes abajo, tal como procesos de intercambio de calor suplementarios.

En una o más modalidades, la corriente de gas reciclada enfriada 140 se puede dirigir a un compresor de refuerzo 142. El enfriamiento del gas de escape enfriado en la linea 132 en la primera unidad de enfriamiento 134 puede reducir la potencia requerida para comprimir la corriente de gas reciclada enfriada 140 en el compresor de refuerzo 142. Como es opuesto a un sistema de ventilador o de soplador convencional, el compresor de refuerzo 142 se puede configurar para comprimir e incrementar la densidad global de la corriente de gas reciclada enfriada 140, para de esta manera dirigir un gas reciclado presurizado en la linea 145 corriente abajo, donde el gas reciclado presurizado en la linea 145 tiene un gasto de flujo de masa incrementado para el mismo flujo volumétrico. Esto se puede probar ventajoso puesto que el compresor principal 104 puede ser limitado en flujo de volumen, y la dirección de más flujo de masa a' través del compresor principal 104 puede dar por resultado presiones de descarga más altas, traduciendo de esta manera en relaciones de presión más altas a través del expansor 106. Las relaciones de presión más altas generadas a través del expansor 106 pueden permitir temperaturas de entrada más altas y, por tanto, un incremento en la potencia y eficiencia en el expansor 106. Como se puede apreciar, esto se puede probar ventajoso puesto que el gas de escape rico en C02 en la linea 116 generalmente mantiene una capacidad calorífica específica más alta.

Puesto que la presión de succión del compresor principal 104 es una función de su temperatura de succión, una temperatura de succión más fría demandará menos potencia para hacer funcionar el compresor principal 104 para el mismo flujo de masa. Consecuentemente, el gas reciclado presurizado en la 145 se puede dirigir opcionalmente a una segunda unidad de enfriamiento 136. La segunda unidad de enfriamiento 136 puede incluir, por ejemplo, uno o más enfriadores de contacto directo, enfriadores arreglados, unidades de enfriamiento evaporativas o cualquier combinación de los mismos. En por lo menos una modalidad, la segunda unidad de enfriamiento 136 puede servir como un enfriador posterior adaptado para remover por lo menos una porción del calor de la compresión generada por el compresor de refuerzo 142 en el gas reciclado presurizado en la línea 145. La segunda unidad de enfriamiento 136 también puede extraer el agua condensada adicional por la vía de una corriente de pérdida de agua 143. En una o más modalidades, las corrientes de pérdida de agua 138, 143 pueden converger en la 'corriente 141 y pueden o no se pueden dirigir al HRSG 126 para generar vapor adicional por la vía de la linea 130 en el mismo.

Mientras que solamente la primera y la segunda unidad de enfriamiento 134, 136 se representan en la presente, será apreciado que se puede emplear cualquier número de unidades de enfriamiento para adaptarse a una variedad de aplicaciones, sin apartarse del alcance de la descripción. De hecho, se contemplan en la presente modalidades donde el gas de escape enfriado en la linea 132 además se dirige a una unidad de enfriamiento evaporativa asociada con el circuito de recirculación de gas de escape, tal como es descrito generalmente en la solicitud de Patente Norteamericana concurrentemente presentada, Intitulada "Stoichiometric Combustión with Exhaust Gas Recirculation and Direct Contact Cooler", los contenidos de la cual se incorporan en la presente por referencia al grado no inconsistente con la presente descripción. Como es descrito en la presente, el sistema de recirculación de gas de escape puede incluir cualquier variedad de equipo adaptado para proporcionar el gas de escape al compresor principal para la inyección en la cámara de combustión.

El compresor principal 104 se puede configurar para recibir y comprimir el gas reciclado presurizado en la linea 145 a una presión nominalmente en o arriba de la presión de la cámara de combustión 110, para de esta manera generar el' gas de escape reciclado comprimido en la linea 144. Como se puede apreciar, el enfriamiento del gas de reciclado presurizado en la linea 145 en la unidad de enfriamiento 136 después de la compresión en el compresor de refuerzo 142 puede permitir un flujo de masa volumétrico incrementado del gas de escape en el compresor principal 104. Consecuentemente, esto puede reducir la cantidad de potencia requerida para comprimir el gas de reciclado presurizado en la linea 145 a una presión predeterminada.

En por lo menos una modalidad, una corriente de purga 146 se puede recuperar del gas de escape reciclado comprimido en la linea 144 y tratar subsecuentemente en un separador de CO2 148 para capturar CO2 a una presión elevada por la vía de la linea 150. El C02 separado en la linea 150 se puede utilizar para ventas, utilizar en otros procesos que requieren C02 y/o además comprimir e inyectar en un depósito terrestre para la recuperación de petróleo aumentada (EOR) , secuestración u otro propósito. Debido a que la combustión estequiométrica o sustancialmente estequiométrica del combustible en la linea 112 combinada con una presión reforzada del compresor de refuerzo 142, la presión parcial de C02 en la corriente de purga 146 puede ser mucho más alta que en los escapes de turbina de gas convencionales. Como un resultado, la captura de carbono en el separador de C02 148 se puede realizar utilizando procesos de separación de baja energía, tal como empleando solventes menos intensivos en energía. Por lo menos un solvente adecuado es carbonato de potasio (K2C03) que absorbe SOx y/o NOx, y los convierte a compuestos útiles, tales como sulfito de potasio (K2SO3) nitrato de potasio (KO3) y otras fertilizantes simples. Los sistemas y métodos ejemplares para utilizar carbonato de potasio para la captura de C02 se puede encontrar en la Solicitud de Patente Norteamericana concurrentemente presentada Intitulada "Low Emission Triple-Cycle Power Generation Systems and Methods", los contenidos de la cual se incorporan en la presente por referencia al grado no inconsistente con la presente descripción.

Una corriente residual 151, esencialmente agotada de CO2 y que consiste principalmente de nitrógeno, también se puede derivar del separador de C02 148. En una o más modalidades, la corriente residual 151 se puede introducir a un expansor de gas 152 para proporcionar potencia y un gas. despresurizado expandido, o gas de escape, por la vía de la línea 156. El expansor 152, por ejemplo, puede ser un expansor de nitrógeno productor de potencia. Como es representado, el expansor de gas 152 puede ser opcionalmente acoplado al compresor de entrada 118- a través de un árbol común 154 u otro acoplamiento mecánico, eléctrico u otro acoplamiento de potencia para de esta manera permitir que una porción de la potencia generada por la expansor de gas 152 impulse el compresor de entrada 118. Sin embargo, durante el arranque del sistema 100 y/o durante la operación normal cuando el expansor de gas 152 es incapaz de suministrar toda la potencia requerida para hacer funcionar el compresor de entrada 118, por lo menos un motor 158, tal como un motor eléctrico, se puede utilizar sinergisticamente con el expansor de gas 152. Por ejemplo, el motor 158 se puede dimensionar sensiblemente tal que durante la operación normal de sistema 100, el motor 158 se puede configurar para suministrar la caída corta de potencia del expansor de gas 152. En otras modalidades, sin embargo, el expansor de gas 152 se puede utilizar para proporcionar potencia a otras aplicaciones, y no directamente acoplado al compresor de entrada 118. Por ejemplo, puede haber una desigualación sustancial entre la potencia generada por el expansor 152 y los requerimientos del compresor 118. En tales casos, el expansor 152 podría ser adaptado para impulsar un compresor más pequeño (o más grande) (no mostrado) que demanda menos (o más) potencia.

Un gas despresurizado expandido en la línea 156, que consiste principalmente de gas nitrógeno seco, se puede descargar del expansor de gas 152. En por lo menos una modalidad, la combinación del expansor de gas 152, el compresor de entrada 118 y el separador de C02 148 se puede caracterizar como un ciclo Brayton abierto, o un tercer componente productor de potencia del sistema de generación de potencia 100. Sistemas y métodos ilustrativos para expandir el gas nitrógeno y la corriente residual 151, y variaciones de los mismos, se pueden encontrar en la Solicitud de Patente Norteamericana concurrentemente presentada, Intitulada Low Emission Triple-Cycle Power Generation Systems and Methods", los contenidos de la cual se incorporan en la presente por referencia al grado no inconsistente con la presente descripción.

Con referencia ahora a la FIG. 2, se representa otra vista esquemática de un sistema integrado ilustrativo 200 para la generación de potencia y recuperación de C02 utilizando un arreglo de ciclo combinado, de acuerdo con una o más modalidades. El sistema 200 de la FIG. 2 es sustancialmente similar al sistema 100 de FIG. 1 y por lo tanto no será discutido en detalle donde elementos similares corresponden a números similares. El sistema 200 de la FIG. 2, sin embargo, puede reemplazar el expansor de gas 152 del sistema 100 con un compresor corriente abajo. 158 configurado para comprimir la corriente residual 151 y generar un gas de escape comprimido por la vía de la linea 160. En una o más modalidades, el gas de escape comprimido en la linea 160 puede ser adecuado para la inyección en un depósito para aplicaciones de mantenimiento de la presión. En aplicaciones donde se reinyecta típicamente gas metano en pozos de hidrocarburo para mantener las presiones del pozo, la compresión de la corriente residual 151 se puede probar ventajosa. Por ejemplo, el gas nitrógeno presurizado en la linea 160 en cambio puede ser inyectado en los pozos de hidrocarburo y cualquier gas metano residual puede ser vendido o de otra manera utilizado como combustible en aplicaciones relacionadas, tal como la provisión de combustible en la linea 112.

Con referencia a la FIG. 3, se representa otra vista esquemática de un sistema integrado ilustrativo 300 para la generación de potencia y recuperación de CO2 utilizando un arreglo de ciclo combinado, de acuerdo con una 0 más modalidades. El sistema 300 de la FIG. 3 es sustancialmente similar a los sistemas 100 y 200 de las Figs. 1 y 2, respectivamente, y por lo tanto no será discutido en detalle donde elementos similares corresponden a números similares. Como es representado,, el sistema 300 puede ser caracterizado como un arreglo híbrido del expansor del gas de nitrógeno productor de potencia 152 como es discutido con referencia a la FIG. 1, y el compresor corriente abajo de mantenimiento de presión 158 como se discutió con referencia a la FIG. 2. En una o más modalidades, la corriente residual 151 puede ser dividida, parea de esta manera dirigir una primera porción de la corriente residual 151 al expansor 152, y al mismo tiempo dirigir una segunda porción de la corriente residual 151 al compresor corriente abajo 158 por la vía de línea 162. En por lo menos una modalidad, el flujo de masa volumétrico respectivo de la primera y la segunda porción se puede manipular para proporcionar cantidades predeterminadas y/o deseadas de la corriente residual 151 a cualquier ubicación para maximizar la producción.

Al utilizar aire enriquecido como el oxidante comprimido en la linea 114 y al presurizar el gas de escape en el compresor de refuerzo 142, el sistema de generación de potencia 100 puede lograr concentraciones más altas de C02 en el gas de escape, para de esta manera permitir una separación y captura de C02 más efectivas. Las modalidades divulgadas en la presente pueden incrementar efectivamente la concentración de C02 en el gas de escape en la línea 116 a concentraciones de CO2 que varían de aproximadamente 10% en peso a aproximadamente 20% en peso. Para lograr tales concentraciones de C02, la cámara de combustión 110 se puede adaptar para quemar estequiométricamente o de manera sustancial estequiométricamente una mezcla entrante de combustible en la línea 112 y el oxidante comprimido en la línea 114, donde el oxidante comprimido en la línea 114 incluye aire enriquecido que tiene una concentración de oxígeno global de aproximadamente 30% en peso, aproximadamente 35% en peso, aproximadamente 40% en peso, a aproximadamente 45% en peso, o aproximadamente 50% en peso.

Con el fin de moderar la temperatura de la combustión estequiométrica y cumplir los requerimientos de temperatura de entrada del expansor 106 y el enfriamiento del componente, una porción del gas de escape con el contenido de CO2 incrementado derivada del gas de escape reciclado comprimido en la linea 144 se puede inyectar en la cámara de combustión 110 como un diluyente. Asi, las modalidades de la descripción puede eliminar esencialmente el oxigeno en exceso del gas de escape en la linea 116 mientras que también incrementa su concentración de CO2 a aproximadamente 20% en peso. Como tal, el escape gaseoso en la linea 122 puede tener menos de aproximadamente 3.0% en peso de oxígeno, o menor que aproximadamente 1.0% en peso de oxígeno, o menor que aproximadamente 0.1% en peso de oxígeno, o a un menor que aproximadamente 0.001% en peso de oxígeno.

Por lo menos un beneficio de tener una concentración de C02 incrementada es que el expansor 106 se puede hacer funcionar en una relación dé expansión aún más alta para las mismas temperaturas de entrada y de descarga, y de esta manera producir potencia incrementada. Esto es debido a la capacidad calorífica más alta del C02 con relación al nitrógeno encontrado en el aire ambiental. En una o más modalidades, la relación de expansión del expansor 106 se puede incrementar de aproximadamente 17.0 a aproximadamente 20.0 correspondiente a aproximadamente 10% en peso · y aproximadamente 20% en peso de las corrientes recicladas de CC>2/ respectivamente. Las modalidades que utilizan aire enriquecido que tiene aproximadamente 35% en peso de oxígeno se pueden utilizar con el fin de lograr aproximadamente 20% en peso en la corriente reciclada de CO2.

Otros beneficios de tener una concentración de C02 incrementada en el gas reciclado incluyen una concentración incrementada de C02 en la corriente de purga extraída 146 utilizada para la separación de CO2. Debido a su concentración de C02 incrementada, la corriente de purga 146 no necesita ser tan grande con el fin de extraer las. cantidades requeridas de C02. Por ejemplo, el equipo que maneja la extracción para la separación de C02 puede ser más pequeño, incluyendo su tubería, intercambiadores de calor, válvulas, torres absorbedoras, etc. Pór otra parte, las concentraciones incrementadas de C02 pueden mejorar el desempeño de la tecnología de remoción de C02, incluyendo la utilización de procesos de separación de baja energía, tal como al emplear solventes menos intensivos en energía que de otra manera tendrían que ser utilizables. Consecuentemente, se pueden disminuir notablemente los gastos de capital para la captura el CO2.

Los detalles específicos de la operación ejemplar del sistema 100 ahora serán discutidos. Como será apreciado, las temperaturas y presiones específicas logradas o experimentadas en los diversos componentes de cualquiera de las modalidades divulgadas en la presente pueden cambiar dependiendo de, entre otros factores, la pureza del oxidante utilizado y/o las constituciones y/o modelos específicos de los expansores, compresores, enfriadores, etc. Por consiguiente, será apreciado que los datos particulares descritos en la presente son para propósitos ilustrativos únicamente y no se debe considerar como la única interpretación de los mismos. En una modalidad, el compresor de entrada 118 puede proporcionar oxidante comprimido en la línea 114 en presiones que varían entre aproximadamente 280 psia y aproximadamente 300 psía. También se contempla en la presente, sin embargo, la tecnología de turbina de gas aeroderivada, que puede producir y consumir presiones de hasta aproximadamente 750 psia y más altas.

El compresor principal 104 se puede configurar para reciclar y comprimir el gas de escape reciclado en el gas de. escape reciclado comprimido en la línea 144 a una presión nominalmente arriba o a la presión de la cámara de combustión 110, y usar una porción del gas de escape reciclado como un diluyente en la cámara de combustión 110. Debido a que las cantidades de diluyente necesarias en la cámara de combustión 110 pueden depender de la pureza del oxidante utilizado para la combustión estequiométrica o el modelo o diseño particular del expansor 106, un anillo de termopares y/o sensores de oxígeno (no mostrado) se puede disponer en la salida del expansor 106. En la operación, los termópares y sensores se pueden adaptar para regular y determinar el volumen de gas de escape requerido como diluyente necesario para enfriar los productos de combustión a la temperatura de entrada de expansor requerida, y también regular la cantidad de oxidante que se inyecta en la cámara de combustión 110. Asi, en respuesta a los requerimientos de calor detectados por los termópares y los niveles de oxigeno detectados por los sensores de oxigeno, el flujo de masa volumétrico del gas de escape reciclado comprimido en la linea 144 y el oxidante comprimido en la linea 114 se pueden manipular o fluctuar para corresponder con la demanda. Las modalidades ilustrativas y descripciones más detalladas de los sistemas y métodos para controlar la composición de un gas de escape producido al quemar un combustible se pueden encontrar en la Solicitud de Patente Norteamericana concurrentemente presentada, intitulada "Systems and Methods for Controlling Combustión of a Fuel", los contenidos de la cual se incorporan en la presente por referencia al grado no inconsistente con la presente descripción.

En por lo menos una modalidad, una calda de presión de aproximadamente 12-13 psia se puede experimentar a través de la cámara de combustión 110 durante la combustión estequiométrica o sustancialmente estequiométrica. La combustión del combustible en la linea 112 y el oxidante comprimido en la linea 114 puede generar temperaturas entre aproximadamente 1093 °C (2000 °F) y aproximadamente 1649 °C (3000 °F) y presiones que varían de 250 psia a aproximadamente 300 psia. Como es descrito en lo anterior, debido al flujo de masa incrementado y la capacidad calorífica específica más alta del gas de escape rico en C02 derivado del gas de escape reciclado comprimido en la línea 144, se pueden lograr relaciones de presión más altas a través del expansor 106, para de esta manera permitir temperaturas de entrada más altas y potencia incrementada del expansor 106.

El escape gaseoso en la línea 122 que sale del expansor 106 puede exhibir presiones en o casi ambientales. En por lo menos una modalidad, el escape gaseoso en la línea 122 puede tener una presión de aproximadamente 13-17 psia. La temperatura de escape gaseoso en la línea 122 puede ser . aproximadamente 663 °C (1225 °F) a aproximadamente 691 °C (1275 °F) antes de pasar a través de la HRSG 126 para generar vapor en la línea 130 y un gas de escape enfriado en la línea 132. En una o más modalidades, la unidad de enfriamiento 134 puede reducir la temperatura del gas de escape enfriado en la línea 132 para de esta manera generar la corriente de gas reciclada enfriada 140 que tiene una temperatura entre aproximadamente 0 °C (32 °F) y aproximadamente 49 °C (120 °F) . Como se puede apreciar, tales temperaturas pueden fluctuar dependiendo principalmente de las temperaturas de bulbo húmedo durante las estaciones especificas en ubicaciones especificas alrededor del globo terrestre.

De acuerdo con una o más modalidades, el compresor de refuerzo 142 se puede configurar para elevar la presión de la corriente de gas reciclado enfriado 140 a una presión que varia de aproximadamente 17 psia a aproximadamente 21 psia. Como un resultado, el compresor principal 104 eventualmente recibe y comprime un escape reciclado con una densidad más alta y flujo de masa incrementado, para de esta manera permitir una presión de descarga sustancialmente más alta mientras se mantiene la misma o similar relación de presión. Con el fin de incrementar adicionalmenté la densidad y el flujo de masa del gas de escape reciclado, el gas reciclado presurizado en la linea 145 descargado' del compresor de refuerzo 142 luego se puede enfriar adicionalmenté en la segunda unidad de enfriamiento 136. En una o más modalidades, la segunda unidad de enfriamiento 136 se puede configurar para reducir la temperatura del gas reciclado presurizado en la linea 145 a aproximadamente 41 °C (105 °F) antes de ser dirigido al compresor principal 104.

En por lo menos una modalidad, la temperatura del gas de escape reciclado comprimido en la linea 144 descargado del compresor principal 104, y consecuentemente la temperatura de la corriente de purga 146, puede ser de aproximadamente 427 °C (800 °F) , con una presión de alrededor de 280 psia. La adición del compresor de refuerzo 142 y la combustión estequiométrica de aire enriquecido puede incrementar la presión de purga de C02 en la corriente de purga 146, que puede conducir a un desempeño con tratamiento de solvente mejorado en el separador de C02 148 debido a la presión parcial de C02 más alta.

Las modalidades de la presente descripción además pueden ser descritas con el siguiente ejemplo simulado. Aunque el ejemplo simulado se dirige a una modalidad especifica, este no se visualiza como limitante de la descripción en algún aspecto específico.

Para ilustrar el desempeño superior de la utilización del aire enriquecido como el oxidante comprimido en la linea 114, el sistema 100 se simuló utilizando' aire estándar y luego utilizando aire enriquecido que tiene una concentración de oxígeno de aproximadamente 35% en peso para el mismo sistema de turbina de gas 102 bajo las mismas condiciones ambientales. La siguiente tabla proporciona estos resultados de las pruebas y las estimaciones de desempeño.

TABLA 1 Como debe ser evidente de la Tabla modalidades que incluyen aire enriquecido como el oxidante comprimido en la linea 114 pueden dar por resultado un incremento en la potencia del expansor 106, debido a una. relación de presión de expansión incrementada y un flujo de masa incrementado a través del expansor 106. Por otra parte, mientras que el compresor principal 104 puede experimentar un ligero incremento en la demanda de potencia, que surge parcialmente de la remoción de una porción del componente de N2 del aire, el incremento es más que desalineado por la potencia de compresión de aire reducida en el compresor de entrada 118, para de esta manera dar por resultado una disminución global en la potencia de compresión total requerida. Como se puede apreciar, debido a que el flujo de. aire reducido para la misma cantidad de oxigeno, el compresor de entrada 118 puede exhibir una disminución considerable en. la potencia requerida del compresor. De manera importante, la Tabla 1 indica un gran incremento en la salida de potencia de ciclo combinado que refleja aproximadamente 1.0% de elevación en la eficiencia de ciclo combinado.

Mientras que la presente descripción puede ser susceptible a varias modificaciones y formas alternativas, las modalidades ejemplares discutidas en lo anterior se han mostrado solamente a manera de ejemplo. Sin embargo, nuevamente debe ser entendido que la descripción no se propone para ser limitada a las modalidades particulares divulgadas en la presente. En realidad, la presente descripción incluye todas las alternativas, modificaciones, y equivalentes que caen dentro del espíritu verdadero y alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de turbina de gas, caracterizado porque comprende : un primer compresor configurado para recibir y comprimir un gas de escape reciclado en un gas de escape reciclado comprimido; un segundo compresor configurado para recibir y comprimir aire enriquecido para generar un oxidante comprimido; una cámara de combustión configurada para recibir el gas de escape reciclado comprimido y el oxidante comprimido y quemar estequiométricamente una corriente de combustible, en donde el gas de escape reciclado comprimido sirve como un diluyente para moderar las temperaturas de combustión, y un expansor acoplado al primer compresor y configurado para recibir una descarga de la cámara de combustión para generar el gas de escape reciclado y por lo menos parcialmente impulsar el primer compresor.

2. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el aire enriquecido tiene una concentración de oxigeno entre aproximadamente 30% en peso y aproximadamente 50% en peso.

3. El sistema de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el aire enriquecido se mezcla con aire atmosférico para obtener la concentración de oxigeno entre aproximadamente 30% en peso y aproximadamente 50% en peso .

4. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el aire enriquecido se deriva de la separación con membrana, adsorción oscilante de presión, adsorción oscilante de temperatura y cualquier combinación de los mismos.

5. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el aire enriquecido se deriva de una corriente de rechazo de una unidad de separación de aire.

6. El sistema de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la corriente de rechazo tiene una concentración de oxigeno entre aproximadamente 50% en peso y aproximadamente 70% en peso.

7. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el gas de escape reciclado tiene una concentración de C02 de entre aproximadamente 10% en peso y aproximadamente 20% en peso.

8. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la corriente de combustible se selecciona del grupo que consiste de: gas natural, metano, nafta, butano, propano, singas, diesel, queroseno, combustible de aviación, combustible derivado de carbón mineral y bio-combustible, material de alimentación de hidrocarburo oxigenado y cualquier combinación de los mismos.

9. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende una corriente de purga tomada del gas de escape reciclado comprimido y tratada en un separador de C02 para generar una corriente de C02 y una corriente residual que comprende sustancialmente gas nitrógeno .

10. Un método para generar potencia, caracterizado porque comprende: comprimir un gas de escape reciclado en un compresor principal para generar un gas de escape reciclado comprimido; comprimir el aire enriquecido en un compresor de entrada para generar un oxidante comprimido; quemar estequiométricamente el oxidante comprimido y un combustible en una cámara de combustión y en la presencia del gas de escape reciclado comprimido, para de esta manera generar una corriente de descarga, en donde el gas de escape reciclado comprimido actúa como un diluyente configurado para moderar la temperatura de la corriente de descarga; y expandir la corriente de descarga en un expansor para por lo menos parcialmente impulsar el compresor principal y generar el gas de escape reciclado y por lo menos parcialmente impulsar el compresor principal.

11. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el aire enriquecido tiene una concentración de oxigeno entre aproximadamente 30% en peso y aproximadamente 50% en peso.

12. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque además comprende mezclar el aire enriquecido con aire atmosférico para obtener la concentración del oxigeno entre aproximadamente 30% en peso y aproximadamente 50% en peso.

13. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el gas de escape reciclado tienen una concentración de C02 de entre aproximadamente 10% en peso y aproximadamente 20% en peso.

14. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el aire enriquecido se deriva de una corriente de rechazo de una unidad de separación de aire, la corriente de rechazo que tiene una concentración de oxigeno entre aproximadamente 50% en peso y aproximadamente 70% en peso .

15. Un sistema integrado, caracterizado porque. comprende : un sistema de turbina de gas, que comprende: un primer compresor configurado para recibir y comprimir un gas de escape reciclado en un gas de escape, reciclado comprimido; un segundo compresor configurado para recibir y comprimir el aire enriquecido para generar un oxidante comprimido, el aire enriquecido que tiene una concentración de oxigeno entre aproximadamente 30% en peso y aproximadamente 50% en peso; una cámara de combustión configurada para recibir el gas de escape reciclado comprimido y el oxidante comprimido y quemar estequiométricamente una corriente de combustible, en donde el gas de escape reciclado comprimido sirve como un diluyente para moderar las temperaturas de combustión, y un expansor acoplado al primer compresor . y configurado para recibir una descarga de la cámara de combustión para generar la corriente de escape reciclada y por lo menos parcialmente impulsar el primer compresor, y un sistema de recirculación de gas de escape, que comprende : un generador de vapor de recuperación de calor comunicablemente acoplado a una turbina de gas de vapor, el generador de vapor de recuperación de calor que es configurado para recibir el gas de escape reciclado del expansor para crear vapor, que genera potencia eléctrica en el generador de vapor; una o más unidades de enfriamiento configuradas para enfriar el gas de escape reciclado recibido del generador de vapor de recuperación de calor y remover el agua condensada del gas de escape reciclado, y un compresor de refuerzo configurado para incrementar la presión del gas de escape, reciclado antes de la inyección en el primer compresor para proporcionar el gas de escape reciclado comprimido.

16. El sistema de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el compresor de refuerzo incrementa la presión de la corriente de gas de escape reciclada a una presión entre aproximadamente 17 psia y aproximadamente 21 psia.

17. El sistema de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el gas de escape reciclado tiene una concentración de C02 de entre aproximadamente 15% en peso y aproximadamente 20% en peso.

18. El sistema de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el aire enriquecido se mezcla con aire atmosférico para obtener la concentración de oxigeno entre aproximadamente 30% en peso y aproximadamente 50% en peso .

19. El sistema de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el aire enriquecido se deriva de la separación con membrana, adsorción oscilante de presión, adsorción oscilante de temperatura, una unidad de separación de aire y cualquier combinación de los mismos.

20. El sistema de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque la unidad de separación de aire tiene una corriente de rechazo que tiene una concentración de oxigeno entre aproximadamente 50% en peso y aproximadamente 70% en peso, la corriente de rechazo que proporciona sustancialmente el aire enriquecido.