低排放三循環動力產生系統和方法技術方案

提供了用于烴回收工藝中的低排放動力產生的方法和系統。一個系統包含燃氣渦輪系統，其在壓縮的再循環流的存在下適于燃燒燃料和氧化劑，以提供機械動力和氣態廢氣。壓縮的再循環流用于調節燃燒工藝的溫度。增壓器可在氣態廢氣被壓縮成為壓縮的再循環流之前提高氣態廢氣的壓力。凈化流可從壓縮的再循環流流出并被引向排出CO2和富氮氣體的CO2分離器，CO2和富氮氣體可在氣體膨脹器中膨脹以產生額外的機械動力。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】低排放三循環動力產生系統和方法相關申請的交叉引用本申請要求于2010年7月2日提交的，名稱為“LowEmissionTriple-CyclePowerGenerationSystemsandMethods(低排放三循環動力產生系統和方法)”的美國臨時專利申請61/361,170的權益，其在此通過引用全文并入。本申請含有涉及以下的主題：于2010年7月2日提交的，名稱為“SystemsandMethodsforControllingCombustionofaFuel(控制燃料燃燒的系統和方法)”的美國專利申請號61/361,169；于2010年7月2日提交的，名稱為“LowEmissionTriple-CyclePowerGenerationSystemsandMethods(低排放三循環動力產生系統和方法)”的美國專利申請號61/361,173；于2010年7月2日提交的，名稱為“StoichiometricCombustionWithExhaustGasRecirculationandDirectContactCooler(具有廢氣再循環和直接接觸冷卻器的化學計量的燃燒)”的美國專利申請號61/361,176；于2010年7月2日提交的，名稱為“StoichiometricCombustionofEnrichedAirWithExhaustGasRecirculation(具有廢氣再循環的富集空氣的化學計量的燃燒)”的美國專利申請號61/361,178，和于2010年7月2日提交的，名稱為“LowEmissionPowerGenerationSystemsandMethods(低排放動力產生系統和方法)”的美國專利申請號61/361,180。
本公開的實施方式涉及聯合循環動力系統中的低排放動力產生。更具體地，本公開的實施方式涉及為了增強的CO2制造和捕獲用于燃燒燃料的方法和裝置。
技術介紹
本章節意欲介紹本領域的多個方面，其可與本公開的示例性實施方式相關。相信該討論幫助提供框架，以便于更好地理解本公開的具體方面。因此，應當理解應據此閱讀本章節，并不必承認為現有技術。很多產油國家正經歷動力需求的強烈國內增長并對提高采收率法采油(EOR)感興趣，以提高從他們油藏采油。兩種常見的EOR技術包含用于油藏壓力保持的氮氣(N2)注入和用于EOR的混相驅動(miscibleflooding)的二氧化碳(CO2)注入。也存在關于溫室氣體(GHG)排放的全球關注。該關注連同很多國家中的限制和交易政策的執行使得減少CO2排放成為這些和其他國家以及其中操作烴生產系統的公司優先考慮的事。一些降低CO2排放的方法包含燃料去碳化或利用溶劑諸如胺類的燃燒后捕獲。然而，這兩種方案昂貴并降低動力產生效力，導致較低的動力產生、增加的燃料需求和增加的電成本以滿足國內動力需求。具體地，氧、SOX和NOX成分的存在使得胺溶劑吸收的使用非常成問題。另一種方法是在結合循環中的含氧燃料(oxyfuel)燃氣渦輪(例如，其中來自燃氣渦輪布雷頓循環的廢熱被捕獲以制造蒸汽并且在蘭金循環中產生額外的動力)。然而，沒有可在這樣的循環中運轉的商業可得的燃氣渦輪，并且生產高純氧要求的動力顯著降低了該工藝的總體效力。一些研究已經比較了這些工藝并顯示每種方法的一些優勢。見例如BOLLAND，OLAV，和UNDRUM，HENRIETTE，RemovalofCO2fromGasTurbinePowerPlants:Evaluationofpre-andpost-combustionmethods，SINTEFGroup，foundathttp:∥www.energy.sintef.no/publ/xergi/98/3/3art-8-engelsk.htm(1998)。降低CO2排放的其他方法包含諸如在天然氣聯合循環(NGCC)中的化學計量的廢氣再循環。在常規NGCC系統中，僅要求大約40%的空氣吸入體積，以提供燃料的充分的化學計量的燃燒，而剩余60%的空氣體積用于調節溫度和冷卻廢氣，以便適于引入隨后的膨脹器，但也不利地產生難以去除的過量的氧副產品。典型的NGCC產生低壓廢氣，其要求一部分產生的動力提取CO2，用于埋存(sequestration)或EOR，由此減少NGCC的熱效力。進一步，用于CO2提取的設備大并且昂貴，而且需要數個壓縮階段以便使環境壓力氣體達到EOR或埋存所需的壓力。這樣的限制是來自與其他化石燃料諸如煤的燃燒相關的低壓廢氣的燃燒后碳捕獲的典型特征。本領域中需求的上述討論意欲為代表性的，而不是窮盡的。解決一種或更多種這樣的需求或本領域一些其他相關缺點的技術將有益于聯合循環動力系統中的動力產生。
技術實現思路
本公開提供了用于燃燒燃料、產生動力、處理產生的烴和/或產生惰性氣體的系統和方法。該系統可在多種情況中實施，并且系統的產物可具有多種用途。例如，該系統和方法可適于產生二氧化碳流和氮氣流，其中的每一種都可在烴生產操作中具有多種可能的用途。類似地，入口燃料可來自多種來源。例如，燃料可為任何常規的燃料流或可為產生的烴流，諸如含有甲烷和較重烴的流。本公開范圍內的一個示例性系統包含燃氣渦輪系統和廢氣再循環系統兩者。燃氣渦輪系統可包含第一壓縮機，其被配置用于接收和壓縮冷卻的再循環氣體流成為壓縮的再循環流。燃氣渦輪系統可進一步包含第二壓縮機，其被配置用于接收和壓縮供應氧化劑成為壓縮的氧化劑。仍然進一步地，燃氣渦輪系統可包含燃燒室，其被配置用于接收壓縮的再循環流和壓縮的氧化劑并燃燒燃料流，其中壓縮的再循環流用作稀釋劑以調節燃燒溫度。燃氣渦輪系統進一步包含膨脹器，其被連接至第一壓縮機并被配置用于接收來自燃燒室的排出物，以產生氣態廢流并且至少部分地驅動第一壓縮機。燃氣渦輪可進一步適于產生用于其他系統的輔助動力。示例性系統進一步包含包括熱回收蒸汽發生器和增壓器的廢氣再循環系統。熱回收蒸汽發生器可被配置用于接收來自膨脹器的氣態廢流并產生蒸汽和冷卻的廢流。冷卻的廢流可被再循環至燃氣渦輪系統，成為冷卻的再循環氣流。在到達燃氣渦輪系統的路徑中，冷卻的再循環氣流可經過增壓器，該增壓器被配置用于在注入第一壓縮機之前接收冷卻的再循環氣流并增加其壓力。附圖說明本公開的上述和其他優勢可在回顧以下詳細描述和實施方式的非限制性實施例的附圖后變得顯而易見，其中：圖1描繪了根據本公開的一種或多種實施方式的用于低排放動力產生和增強的CO2回收的綜合系統。圖2描繪了根據本公開的一種或多種實施方式的用于低排放動力產生和增強的CO2回收的另一個綜合系統。圖3描繪了根據本公開的一種或多種實施方式的用于低排放動力產生和增強的CO2回收的另一個綜合系統。專利技術詳述在以下詳述部分，本公開的具體實施方式結合優選實施方式進行描述。然而，對于以下描述對于本公開的特定實施方式或特定用途是特異性的而言，意欲僅用于示例性目的和簡單地提供示例性實施方式的描述。因此，本公開不限于以下描述的具體實施方式，而是它包含落入所附權利要求的真實精神和范圍內的所有可選方案、更改和等價物。本文所用的多種術語定義如下。對于在權利要求中使用的術語在以下未定義而言，其應該給予在已經給予該術語的相關領域中的人最廣泛的定義，如在至少一個印刷出版本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.07.02 US 61/361,1701.用于低排放動力產生的綜合系統，包括：燃氣渦輪系統，包括：第一壓縮機，其被配置用于接收和壓縮冷卻的再循環氣流成為壓縮的再循環流；第二壓縮機，其被配置用于接收和壓縮供應氧化劑成為壓縮的氧化劑；燃燒室，其被配置用于接收所述壓縮的再循環流和所述壓縮的氧化劑并且基本上化學計量地燃燒燃料流，其中所述壓縮的再循環流用作稀釋劑以調節燃燒溫度；和膨脹器，其被連接至所述第一壓縮機并被配置用于接收來自所述燃燒室的排出物，以產生氣態廢流并且至少部分地驅動所述第一壓縮機；和廢氣再循環系統，包括：熱回收蒸汽發生器，其被配置用于接收來自所述膨脹器的所述氣態廢流并產生蒸汽和冷卻的廢流；增壓器，其被配置用于接收所述冷卻的廢流并且增加其壓力，以提供用于注入所述第一壓縮機的冷卻的再循環氣流；和至少一個冷卻單元，其被配置用于接收所述冷卻的廢流和所述冷卻的再循環氣流的至少一個并由所述冷卻的廢流和所述冷卻的再循環氣流的至少一個中的水產生水排泄流，其中所述水排泄流被流體連接至所述熱回收蒸汽發生器，以產生額外的蒸汽。2.根據權利要求1所述的系統，其中所述廢氣再循環系統進一步包括被配置用于接收所述蒸汽并產生電力的蒸汽燃氣渦輪。3.根據權利要求1所述的系統，其中所述供應氧化劑為空氣、富氧空氣或其組合。4.根據權利要求1所述的系統，其中所述燃料流選自：天然氣、甲烷、石腦油、丁烷、丙烷、合成氣、柴油、煤油、航空燃料、煤衍生的燃料、生物燃料、氧化烴原料和其任何組合。5.根據權利要求1所述的系統，其中所述氣態廢流在高于大氣壓的壓力下被提供至所述熱回收蒸氣發生器。6.根據權利要求1所述的系統，其中離開所述膨脹器的所述氣態廢流的溫度在1180℉至1250℉之間。7.根據權利要求1所述的系統，其中所述增壓器增加所述冷卻的再循環氣流的壓力至在17.1psia至21psia之間的壓力。8.根據權利要求1所述的系統，進一步包括取自所述壓縮的再循環流的凈化流。9.根據權利要求8所述的系統，其中所述凈化流在CO2分離器中被處理，以產生二氧化碳流和主要包括氮氣的殘余流。10.根據權利要求8所述的系統，其中至少一部分所述凈化流被發送至二氧化碳埋存、二氧化碳出售、碳捕獲、排氣或其組合的位置。11.用于低排放動力產生的方法，包括：在第一壓縮機中壓縮冷卻的再循環氣流，以產生壓縮的再循環流；在第二壓縮機中壓縮供應氧化劑，以產生壓縮的氧化劑；在燃燒室...

【專利技術屬性】
技術研發人員：R·H·歐爾菲克，M·明特，
申請(專利權)人：埃克森美孚上游研究公司，
類型：
國別省市：