[发明专利]功率装置和运行方法

说明书

技术领域

本公开的主题大体涉及电功率装置的领域，并且更具体而言，涉及运行化学计量式排气再循环涡轮系统的方法。

背景技术

多种类型的燃气轮机系统是已知的，并且在功率装置中用来发电。典型地，燃气轮机系统包括用于压缩空气流的涡轮压缩机以及结合压缩空气与燃料且点燃混合物而产生排气的涡轮燃烧器。然后排气可通过涡轮而膨胀，从而致使涡轮旋转，涡轮又可通过涡轮轴而连接到涡轮发电机上，以产生功率。燃气轮机传统上在燃烧过程内使用过剩的空气，以控制涡轮温度和管理不合需要的排放。这常常会引起具有大量过剩的氧的排气流。

因此，存在对这样的功率装置组件的需要，即，其使用可在没有具有大量过剩的氧的排气流的情况下运行的燃气轮机系统。另外，该功率装置组件提供用以通过处理排气来进一步减少排放和/或回收二氧化碳流、氮流和水流的选择将是合乎需要的。

发明内容

在一方面，提供一种功率装置组件。该功率装置组件包括：用于将环境空气压缩成压缩环境气体流的至少一个主要空气压缩机；氧化剂单元，其接收来自至少一个主要空气压缩机的压缩环境气体流的至少第一部分，并且构造成将压缩富氧气体流输送到至少一个燃气轮机机组；以及至少一个燃气轮机机组。各个燃气轮机机组包括流体地连接到氧化剂单元上的涡轮燃烧器，其用于混合压缩富氧气体流与再循环流的至少第一部分和燃料流而形成可燃混合物，以及用于燃烧可燃混合物，并且形成再循环气体流。燃气轮机机组进一步包括连接到涡轮燃烧器和涡轮轴上的涡轮，其中，涡轮布置成由来自涡轮燃烧器的再循环气体流驱动。该机组进一步包括涡轮压缩机，涡轮压缩机流体地连接到涡轮燃烧器上，并且连接到涡轮轴上，并且布置成由涡轮轴驱动。该机组还包括用于使来自涡轮的再循环气体流再循环到涡轮压缩机的再循环环路。该机组进一步包括再循环气体流抽取路径，再循环气体流抽取路径用于从至少一个燃气轮机机组中抽取再循环气体流的至少第二部分，并且将再循环气体流的至少第二部分输送到气体分离系统。气体分离系统将再循环气体流的至少第二部分分离成氮部分和二氧化碳部分。

在另一方面，提供一种运行功率装置的方法。该方法包括用至少一个主要空气压缩机来压缩环境空气，以形成压缩环境气体流。将压缩环境气体流的至少第一部分输送到氧化剂单元，其中，氧化剂单元构造成将压缩富氧气体流输送到至少一个燃气轮机机组。压缩富氧气体流与再循环气体流的至少第一部分和燃料流混合而形成可燃混合物，并且混合物在涡轮燃烧器中燃烧而产生再循环气体流。该方法进一步包括使用再循环气体流来驱动连接到涡轮轴上的涡轮，以及使用涡轮轴来驱动流体地连接到涡轮燃烧器上的涡轮压缩机。该方法还包括使用再循环环路来使来自涡轮的再循环气体流再循环到涡轮压缩机，以及使用再循环气体流抽取路径来从至少一个燃气轮机机组中抽取再循环气体流的至少第二部分。该方法进一步包括使用气体分离系统来将再循环的低氧含量气体流的至少第二部分分离成氮部分和二氧化碳部分。

将在以下描述中部分地阐述另外的方面，而且根据描述，另外的方面将部分地是显而易见的，或者可通过实践下面描述的方面来学习另外的方面。借助于所附权利要求中特别指出的元件和组合，将实现和获得下面描述的优点。要理解的是，前面的一般描述和以下详细描述两者都只是示例性和说明性的，而不是约束性的。

附图说明

当参照附图来阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面与优点将变得更好理解，其中不必按比例绘制构件，以及其中，对应的参考标号在所有图中均指示对应的部件，其中：

图1是根据本发明的实施例的示例性功率装置组件10的概略图。

图2是根据本发明的实施例的示例性功率装置组件100的概略图。

部件列表

10示例性功率装置组件

12主要空气压缩机

20涡轮发电机

22涡轮轴

23增压压缩机

24压缩富氧气体流

26压缩环境气体流的第一部分

28燃料流

30涡轮压缩机

31次级流径

32涡轮燃烧器

34涡轮

36热回收蒸汽发生器

38节气门

40再循环气体流冷却器

42吹送器

45抽取阀

50再循环气体流

52再循环环路

60氮分离单元

62氧化剂单元