[发明专利]适用于发电系统和方法的控制系统和方法

说明书

提供了适用于与发电系统和方法结合的控制系统和方法。该控制系统和方法可用于例如闭合发电循环以及半闭合发电循环。该组合的控制系统和方法以及发电系统和方法可提供对发电系统和方法的动态控制，其可根据控制器所接收的输入和从控制器到发电系统的一个或多个构件的输出而自动地进行。

技术领域

本发明涉及控制系统和方法，且更具体地涉及可集成至发电系统和方法的控制系统和方法。

背景技术

具有对开发发电系统以满足增加的消耗需要的巨大需求。尽管很多工作涉及不使用化石燃料来燃烧的系统，然而成本因素和可用的化石燃料，特别是煤和天然气(以及废的碳氢化合物，例如残余的油产品)，驱动对被配置成燃烧这种燃料的系统的持续需求，具体地具有高效率和完全的碳捕集的系统。为了满足这些需求，存在着对于可提供对发电系统的精确控制的控制系统的开发的持续需要。

发明内容

在一个或多个实施方式中，本发明可提供可用于对发电系统的一个或多个方面进行控制的系统和方法。控制系统具体地可提供对发电系统中的一种或多种流体流的压力、温度、流速和流组成的一者或多者的控制。该控制系统可提供发电系统的最佳效率。该控制系统还可提供对发电系统的多个方面的控制，例如系统的启动，系统的关闭，系统的输入流的改变，系统的输出流的改变，处理涉及系统的操作紧急情况，与发电系统的操作相关的任何类似考虑。

在一个或多个实施方式中，本发明可涉及适用于发电机中的控制系统。例如，发电机可以是在燃烧器中在具有额外循环的CO₂流的压力为约12MPa或更大的基本纯的氧气中燃烧燃料(例如碳氢化合物，具体地碳氢化合物气体)的设备，以产生燃烧产品和循环CO₂的混合流。在一些实施方式中，发电机的特征还在于以下一点或多点，其可以任何数量或顺序结合。

该组合流可通过具有至少10巴的排出压力的发电涡轮机。

涡轮机排出物可在节能型热交换器中冷却以对循环CO₂流进行预热。

涡轮机排出物可被进一步冷却至接近环境温度，且冷凝水可被移除。

CO₂气体流可通过气体压缩机被压缩到达或接近涡轮机入口压力，随后通过密度CO₂泵以形成循环CO₂流。

在燃烧器中产生的净CO₂可在涡轮机入口和出口压力之间以任何压力被移除。

来自外部源的热可被引入至循环CO₂流的预热部分，至200℃到400℃范围内的温度，从而将从节能型热交换器离开的涡轮机排出物和循环CO₂流之间的温度差降低至约50℃或更少。

燃料气体流速可被控制以从涡轮机提供要求的功率输出。

涡轮机出口温度可通过CO₂泵的速度而控制。

CO₂压缩机排出压力可通过至压缩机入口的再循环压缩CO₂流而控制。

由燃料气体燃烧所产生的和从系统移除的净CO₂的流速可用于控制CO₂压缩机入口压力。

在进入节能型热交换器的涡轮机排出物的温度与离开节能型热交换器的循环CO₂流的温度之间的差可通过控制由增加的热源所加热的循环CO₂流的一部分的流速而控制在50℃或更低。

从系统移除的净液态水和燃料产生杂质的流速可通过液态水分离器中的水位而控制。

可控制氧气流速以保持氧气与燃料气体流速的比例，这可导致在涡轮机入口流中的限定的过量氧气，以保证完全的燃料气体燃烧和在燃料气体中的成分的氧化。