專利名稱：發(fā)電站及操作方法
發(fā)電站及操作方法
背景技術(shù)：
本公開的主題總的涉及電力發(fā)電站領(lǐng)域，更特別是涉及操作化學(xué)計(jì)量廢氣再循環(huán)渦輪系統(tǒng)的方法。各種類型的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)是已知的，并且在發(fā)電站中用于發(fā)電。典型地，燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)包括用于壓縮空氣流的渦輪壓縮機(jī)和用于將壓縮空氣和燃料結(jié)合并點(diǎn)燃該混合物以產(chǎn)生廢氣的渦輪燃燒室。該廢氣然后可通過渦輪機(jī)膨脹，從而引起渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，繼而可經(jīng)由渦輪軸連接到渦輪發(fā)電機(jī)，用于發(fā)電。燃?xì)廨啓C(jī)通常在燃燒過程中使用過量空氣以控制渦輪機(jī)溫度并管理不期望的排放。這經(jīng)常導(dǎo)致廢氣流中帶有大量的過剩氧。因此， 需要這樣一種發(fā)電站裝置使用一種可不在含有大量過剩氧的廢氣流下工作的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)。此外，期望發(fā)電站裝置提供一種選擇以通過廢氣處理和/或回收二氧化碳、氮和水的流來進(jìn)一步減少排放。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，提供一種發(fā)電站裝置。該發(fā)電站裝置包括至少一個(gè)主空氣壓縮機(jī)，其用于將周圍空氣壓縮成壓縮周圍氣流；和至少一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)組件。每個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)組件包括渦輪燃燒室，其流體連接到至少一個(gè)主空氣壓縮機(jī)，用于將壓縮周圍氣體的至少一個(gè)第一部分與再循環(huán)低氧含量氣流的至少一個(gè)第一部分以及燃料流混合以形成可燃混合物，并且用于燃燒該可燃混合物和形成再循環(huán)低氧含量氣流。燃?xì)廨啓C(jī)組件進(jìn)一步包括連接到渦輪燃燒室和渦輪軸的渦輪機(jī)，并且布置成由來自渦輪燃燒室的再循環(huán)低氧含量氣流驅(qū)動(dòng)。該組件進(jìn)一步包括渦輪壓縮機(jī)，其流體連接到渦輪燃燒室并連接渦輪軸，且布置成由此驅(qū)動(dòng)。該組件也包括再循環(huán)回路，用于將再循環(huán)低氧含量氣流的至少一部分從渦輪機(jī)再循環(huán)到渦輪壓縮機(jī)。另外，至少一個(gè)輔助設(shè)備流體連接到壓縮周圍氣流的至少一個(gè)第二部分，以致該壓縮周圍氣流的至少一個(gè)第二部分至少部分機(jī)械地驅(qū)動(dòng)該至少一個(gè)輔助設(shè)備。另一方面，提供一種操作發(fā)電站的方法。該方法包括用至少一個(gè)主空氣壓縮機(jī)壓縮周圍空氣以形成壓縮周圍氣流；將壓縮周圍氣流的至少一個(gè)第一部分傳送到至少一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)組件的渦輪燃燒室；并將壓縮周圍氣流與再循環(huán)低氧含量氣流的至少一個(gè)第一部分和燃料流混合以形成可燃混合物；以及在渦輪燃燒室燃燒該混合物以產(chǎn)生再循環(huán)低氧含量氣流。該方法進(jìn)一步包括使用再循環(huán)低氧含量氣流驅(qū)動(dòng)連接到渦輪軸的渦輪機(jī)以及經(jīng)由渦輪軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)流體連接到渦輪燃燒室的渦輪壓縮機(jī)。該方法也包括使用再循環(huán)回路將再循環(huán)低氧含量氣流的至少一部分從渦輪機(jī)再循環(huán)到渦輪壓縮機(jī)。該方法進(jìn)一步包括將壓縮周圍氣流的至少一個(gè)第二部分傳送到至少一個(gè)輔助設(shè)備，該輔助設(shè)備流體連接到壓縮周圍氣流的至少一個(gè)第二部分，以致壓縮周圍氣流的至少一個(gè)第二部分至少部分機(jī)械地驅(qū)動(dòng)該至少一個(gè)輔助設(shè)備。其他方面將在下面的說明書中部分地闡明，并且部分由說明書顯而易見，或者可通過實(shí)踐下面的描述而得知。下面描述的優(yōu)點(diǎn)將通過附加權(quán)利要求所特別指出的要素和組合而得以實(shí)現(xiàn)和獲得。應(yīng)當(dāng)理解的是，前面的一般描述和下面的詳細(xì)描述只是示例性的和解釋性的，而不是限制性的。


在參考附圖閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)，將會(huì)更好地理解本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，其中，組件未必按比例，且其中在全部圖形中，相應(yīng)的參考數(shù)字標(biāo)示相應(yīng)的部件，其中圖I是依照本發(fā)明實(shí)施方案的一個(gè)示例性發(fā)電站裝置10的概略說明；
圖2是依照本發(fā)明實(shí)施方案的一個(gè)示例性發(fā)電站裝置100的概略說明；圖3是依照本發(fā)明實(shí)施方案的另一個(gè)示例性發(fā)電站裝置200的概略說明；圖4是依照本發(fā)明實(shí)施方案的一個(gè)示例性發(fā)電站裝置300的概略說明。部件列表
權(quán)利要求
1.一種發(fā)電站裝置，包括 用于將周圍空氣壓縮成壓縮周圍氣流(26)的至少一個(gè)主空氣壓縮機(jī)(12);以及 至少一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)組件，包括渦輪燃燒室(32)，其流體連接所述至少一個(gè)主空氣壓縮機(jī)(12)，用于將壓縮周圍氣流的至少一個(gè)第一部分(26)與再循環(huán)低氧含量氣流(50)的至少一個(gè)第一部分和燃料流(28)混合，以便形成可燃混合物，并用于燃燒該可燃混合物和形成再循環(huán)低氧含量氣流(50)；連接到渦輪燃燒室(32)的渦輪機(jī)(34)，其被布置成被來自渦輪燃燒室(32)的再循環(huán)低氧含量氣流(50)驅(qū)動(dòng)； 渦輪壓縮機(jī)(30)，其流體連接到渦輪燃燒室(32)，并連接到渦輪軸(22)并布置成由此驅(qū)動(dòng)； 用于將再循環(huán)低氧含量氣流(50)的至少一部分從渦輪機(jī)(34)再循環(huán)到渦輪壓縮機(jī) (30)的再循環(huán)回路(52);以及 流體連接到壓縮周圍氣流的至少一個(gè)第二部分(25)的至少一個(gè)輔助設(shè)備，以便壓縮周圍氣流的至少一個(gè)第二部分(25)至少部分機(jī)械地驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)輔助設(shè)備。
2.如權(quán)利要求I所述的發(fā)電站裝置，其中所述發(fā)電站裝置進(jìn)一步包括 用于從所述至少一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)組件提取再循環(huán)低氧含量氣流(50)的第二部分的再循環(huán)氣流提取路徑(31)； 用于從再循環(huán)氣流提取路徑(31)接收再循環(huán)低氧含量氣流(50)的第二部分并將再循環(huán)低氧含量氣流(50)的第二部分分成氮?dú)獠糠趾投趸疾糠值臍怏w分離系統(tǒng)(46)。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)電站裝置，其中所述至少一個(gè)輔助設(shè)備包括 用于接收氮?dú)獠糠值牡獨(dú)鈮嚎s機(jī)；以及 用于接收二氧化碳部分的二氧化碳壓縮機(jī)。
4.如權(quán)利要求3所述的發(fā)電站裝置，進(jìn)一步配置成傳送壓縮氮?dú)夂蛪嚎s二氧化碳以用于增強(qiáng)油回收。
5.如權(quán)利要求I所述的發(fā)電站裝置，其中所述至少一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)組件進(jìn)一步包括將來自渦輪壓縮機(jī)(30)的再循環(huán)低氧含量氣流(50)的至少一部分作為次流從渦輪壓縮機(jī)(30)傳送到渦輪機(jī)(34)的次流路徑(33);并在冷卻和密封渦輪機(jī)(34)之后將所述次流進(jìn)一步傳送到再循環(huán)回路(52)。
6.一種用于操作發(fā)電站的方法，包括 用至少一個(gè)主空氣壓縮機(jī)(12)壓縮周圍空氣以形成壓縮周圍氣流(26)； 將壓縮周圍氣流的至少一個(gè)第一部分(26)傳送到至少一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)組件； 將壓縮周圍氣流的至少一個(gè)第一部分(26)和再循環(huán)低氧含量氣流(50)的至少一個(gè)第一部分以及燃料流(28)混合以形成可燃混合物，并且在渦輪燃燒室(32)中燃燒該混合物以便產(chǎn)生再循環(huán)低氧含量氣流(50)； 使用再循環(huán)低氧含量氣流(50)驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)(34)； 驅(qū)動(dòng)流體連接到渦輪燃燒室(32)的渦輪壓縮機(jī)(30)； 使用再循環(huán)回路(52)將再循環(huán)低氧含量氣流(50)的至少一部分從渦輪機(jī)(34)再循環(huán)到渦輪壓縮機(jī)(30);以及 將壓縮周圍氣流的至少一個(gè)第二部分(25)傳送到流體連接到壓縮周圍氣流的至少一個(gè)第二部分(25)的至少一個(gè)輔助設(shè)備，以致壓縮周圍氣流的所述至少一個(gè)第二部分(25)至少部分機(jī)械地驅(qū)動(dòng)所述至少一個(gè)輔助設(shè)備。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括 使用再循環(huán)氣流提取路徑(31)從所述至少一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)組件提取再循環(huán)低氧含量氣流(50)的第二部分；以及 使用氣體分離系統(tǒng)(46)將再循環(huán)低氧含量氣流(50)的第二部分分成氮?dú)獠糠趾投趸疾糠帧?br> 8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述至少一個(gè)輔助設(shè)備包括 用于接收氮?dú)獠糠值牡獨(dú)鈮嚎s機(jī)；以及 用于接收二氧化碳部分的二氧化碳壓縮機(jī)。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括使用次流路徑(33)將再循環(huán)低氧含量氣流(50)的至少一個(gè)第二部分的次流從渦輪壓縮機(jī)(30)傳送到渦輪機(jī)(34)，其中在冷卻和密封渦輪機(jī)(34)之后進(jìn)一步將所述次流傳送到再循環(huán)回路(52)。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括采用實(shí)質(zhì)上化學(xué)計(jì)量的燃燒產(chǎn)生電力的步驟。
全文摘要
發(fā)電站裝置包括提供壓縮周圍氣流的至少一個(gè)第一部分(26)的至少一個(gè)主空氣壓縮機(jī)(12)和至少一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)組件。每個(gè)組件包括渦輪燃燒室(32)，用于將壓縮周圍氣流的第一部分(26)與再循環(huán)低氧含量氣流(50)和燃料流(28)混合用于燃燒以形成再循環(huán)低氧含量氣流(50)。提供用于將再循環(huán)低氧含量氣流(50)從渦輪機(jī)(34)再循環(huán)到渦輪壓縮機(jī)(30)的再循環(huán)回路(52)。至少一個(gè)輔助設(shè)備流體連接到主空氣壓縮機(jī)(12)，并且可被來自至少一個(gè)主空氣壓縮機(jī)(12)的壓縮周圍氣流的至少一個(gè)第二部分(25)至少部分地機(jī)械地驅(qū)動(dòng)。
文檔編號F02C3/02GK102953820SQ201210448400
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者S·D·德拉帕, K·W·科爾 申請人:通用電氣公司