(11)	029301 (13) B1	Разделы: A B C D E F G H
(21)	201390054
(22)	2011.06.09
(51)	F02C 6/00 (2006.01) F02C 7/22 (2006.01)
(31)	61/361,173
(32)	2010.07.02
(33)	US
(43)	2013.04.30
(86)	PCT/US2011/039826
(87)	WO 2012/003077 2012.01.05
(71)	(73) ЭКСОНМОБИЛ АПСТРИМ РИСЕРЧ КОМПАНИ (US)
(72)	Элфке Расселл Х., Минта Моузес (US)
(74)	Медведев В.Н. (RU)
(54)	ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СО2 (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

(57) 1. Интегрированная система (100) для получения CO₂, содержащая

газотурбинную систему (102), имеющую первую камеру (110) сгорания, выполненную с возможностью, по существу, стехиометрически сжигать первый сжатый окислитель и первое топливо при наличии сжатого рециркулирующего потока таким образом, чтобы соотношение подаваемого кислорода к кислороду, требуемому для стехиометрического горения, составляло от 0,9:1 до 1,1:1, при этом камера (110) сгорания выполнена с возможностью направлять первый выходящий поток в расширитель (106) для генерирования газообразного выхлопного потока и, по меньшей мере, частичного приведения в действие первого компрессора (104);

по меньшей мере один датчик, расположенный на выходе из первой камеры (110) сгорания, выполненный с возможностью измерять по меньшей мере один параметр газообразного выхлопного потока, причем одно или более измерений по меньшей мере одного датчика используются для одного или обоих из (i) регулирования соотношения первого топлива и первого сжатого окислителя, подаваемых в первую камеру (110) сгорания для поддержания условий, по существу, стехиометрического горения; или (ii) модифицирования объема газообразного выхлопного потока, требуемого в качестве разбавителя для охлаждения продуктов горения до температуры, удовлетворяющей требованиям впускной температуры расширителя;

систему (124) рециркуляции выхлопных газов, содержащую по меньшей мере один вспомогательный компрессор (142), выполненный с возможностью получения и повышения давления газообразного выхлопного потока перед направлением охлажденного рециркулирующего газа в первый компрессор, предназначенный для сжатия газообразного выхлопного потока и генерирования сжатого рециркулирующего потока, при этом сжатый рециркулирующий поток предназначен быть разбавителем для регулирования температуры первого выходящего потока;

сепаратор (148) CO₂, соединенный по текучей среде со сжатым рециркулирующим потоком через поток продувки; и

вторую камеру (168) сгорания, соединенную по текучей среде с сепаратором CO₂ через остаточный поток, состоящий главным образом из обогащенного азотом газа, полученного из сепаратора CO₂, причем вторая камера (168) сгорания выполнена с возможностью стехиометрически сжигать комбинацию остаточного потока, второго топлива, полученного из того же источника, что и первое топливо, и второго сжатого окислителя, полученного из того же источника, что и первый сжатый окислитель; и

газовый расширитель (152), соединенный по текучей среде со второй камерой (168) сгорания через второй остаточный поток, выходящий из второй камеры.

2. Система по п.1, дополнительно содержащая первый и второй охлаждающие блоки (134, 136), соединенные по текучей среде по меньшей мере с одним вспомогательным компрессором, при этом первый охлаждающий блок выполнен с возможностью получения и охлаждения газообразного выхлопного потока перед введением по меньшей мере в один вспомогательный компрессор, а второй охлаждающий блок выполнен с возможность получения газообразного выхлопного потока по меньшей мере из одного вспомогательного компрессора и дополнительного охлаждения газообразного выхлопного потока для генерирования охлажденного рециркулирующего газа.

3. Система по п.1, дополнительно содержащая средства (158) нагрева, приспособленные для нагрева остаточного потока, генерирующего поток нагретого азотного пара.

4. Система по п.3, в которой газовый расширитель (152) выполнен с возможностью расширения нагретого азотного пара и таким образом генерирования механической энергии и выхлопного газа.

5. Система по п.4, дополнительно содержащая впускной компрессор (118), приводимый в действие механической энергией, генерируемой газовым расширителем, при этом впускной компрессор выполнен с возможностью предоставления первого сжатого окислителя.

6. Система по п.3, в которой средства нагрева содержат теплообменник (158), соединенный по текучей среде как с потоком продувки, так и с остаточным потоком, при этом теплообменник выполнен с возможностью уменьшения температуры потока продувки и одновременного увеличения температуры остаточного потока.

7. Система по п.1, дополнительно содержащая устройство (164) катализа, расположенное в связи с потоком продувки, при этом устройство катализа выполнено с возможностью увеличения температуры потока продувки до входа в средства нагрева.

8. Система по п.1, в которой газовый расширитель выполнен с возможностью расширения второго выходящего потока и таким образом генерирования механической энергии и выхлопного газа.

9. Способ получения CO₂ с использованием системы по пп.1-8, заключающийся в том, что

по существу, стехиометрически сжигают первый сжатый окислитель и первое топливо в первой камере (110) сгорания и при наличии сжатого рециркулирующего потока таким образом, что соотношение подаваемого кислорода к кислороду, требуемому для стехиометрического горения, составляет от 0,9:1 до 1,1:1, тем самым генерируют первый выходящий поток, при этом сжатый рециркулирующий поток используют как разбавитель, выполненный с возможностью сдерживания температуры первого выходящего потока;

измеряют по меньшей мере один параметр первого газообразного выхлопного потока с использованием по меньшей мере одного датчика, расположенного на выходе из первой камеры сгорания;

используют по меньшей мере одно измерение по меньшей мере одного датчика для одного или обоих из (i) регулирования соотношения первого топлива и первого сжатого окислителя, подаваемых в первую камеру сгорания для поддержания условий, по существу, стехиометрического горения; или (ii) модифицирования объема газообразного выхлопного потока, требуемого в качестве разбавителя для охлаждения продуктов горения до температуры, удовлетворяющей требованиям впускной температуры расширителя;

расширяют первый выходящий поток в расширителе (106) для того, чтобы, по меньшей мере, частично приводить в действие первый компрессор (104) и генерировать газообразный выхлопной поток;

направляют газообразный выхлопной поток в первый компрессор (104), при этом первый компрессор сжимает газообразный выхлопной поток и тем самым генерирует сжатый рециркулирующий поток;

извлекают часть сжатого рециркулирующего потока в сепаратор (148) CO₂ через поток продувки, при этом сепаратор CO₂ соединен по текучей среде со второй камерой (168) сгорания через остаточный поток, полученный из сепаратора CO₂ и состоящий главным образом из обогащенного азотом газа;

по существу, стехиометрически сжигают второй сжатый окислитель и второе топливо во второй камере (168) сгорания в присутствии остаточного потока для получения второго выходящего потока, причем первый и второй сжатые окислители и первое и второе топлива получены из одного и того же источника соответственно; и

расширяют второй выходящий поток в газовом расширителе (152), чтобы тем самым генерировать механическую энергию и выхлопной газ.

10. Способ по п.9, дополнительно содержащий использование по меньшей мере одного вспомогательного компрессора (148) и охлаждающего блока (134, 136), приспособленных для увеличения массового расхода газообразного выхлопного потока для генерирования рециркулирующего газа.

11. Способ по п.10, содержащий стадию охлаждения газообразного выхлопного потока в первом охлаждающем блоке (134), соединенном по текучей среде по меньшей мере с одним вспомогательным компрессором, при этом первый охлаждающий блок выполнен с возможностью получения и охлаждения газообразного выхлопного потока перед введением по меньшей мере в один вспомогательный компрессор.

12. Способ по п.11, дополнительно содержащий стадию охлаждения газообразного выхлопного потока по меньшей мере из одного вспомогательного компрессора во втором охлаждающем блоке (136), соединенном по текучей среде по меньшей мере с одним вспомогательным компрессором для генерирования рециркулирующего газа.

13. Способ по п.9, дополнительно содержащий приведение в действие впускного компрессора (118) с помощью механической энергии, генерируемой газовым расширителем, при этом впускной компрессор выполнен с возможностью генерирования первого сжатого окислителя.

14. Способ по п.9, дополнительно содержащий использование средства (158) нагрева для повышения температуры остаточного потока для генерирования потока нагретого азотного пара.

15. Способ по п.14, в котором средства нагрева содержат теплообменник (158), соединенный по текучей среде как с потоком продувки, так и с остаточным потоком, и дополнительно содержащий уменьшение температуры потока продувки и увеличение температуры остаточного потока с помощью теплообменника, тем самым генерируя поток нагретого азотного пара.

16. Способ по п.15, дополнительно содержащий увеличение температуры потока продувки посредством сжигания кислорода и оставшегося топлива в устройстве (164) катализа, расположенного в потоке продувки до теплообменника.

17. Способ по п.9, дополнительно содержащий впрыскивание воды в поток нагретого азотного пара для увеличения массового расхода газового расширителя.

18. Способ по п.16, дополнительно содержащий расширение второго выходящего потока в газовом расширителе для генерирования механической энергии для приведения в действие впускного компрессора (118), при этом впускной компрессор выполнен с возможностью генерирования первого сжатого окислителя.

19. Интегрированная система для получения CO₂, содержащая интегрированную систему (100) по пп.1-8 и вторую газотурбинную систему (702), соединенную по текучей среде с первой газотурбинной системой (102) через поток продувки, при этом вторая газотурбинная система (702) содержит

второй компрессор (176), выполненный с возможностью получения и сжатия подаваемого окислителя и генерирования второго сжатого окислителя, при этом первый сжатый окислитель получается, по меньшей мере частично, из второго сжатого окислителя;

вторую камеру (168) сгорания, выполненную с возможностью получения второго сжатого окислителя, остаточного потока и потока второго топлива, полученного из того же источника, что и поток первого топлива, при этом вторая камера сгорания приспособлена для стехиометрического сжигания потока второго топлива и второго сжатого окислителя, при этом остаточный поток служит в качестве разбавителя для регулирования температур горения; и

второй расширитель (178), соединенный со вторым компрессором и выполненный с возможностью получения второго выпуска из второй камеры сгорания и генерирования выхлопа и, по меньшей мере, частичного приведения в действие второго компрессора.

20. Система по п.19, в которой первая газотурбинная система дополнительно содержит вспомогательный компрессор (142), выполненный с возможностью увеличения давления рециркулирующего выхлопного газа перед впрыскиванием в первый компрессор для предоставления сжатого рециркулирующего потока.

21. Система по п.20, в которой вторая газотурбинная система дополнительно содержит теплоутилизационный парогенератор (126), выполненный с возможностью получения выхлопа из второго расширителя и предоставления пара для паровой газовой турбины.

22. Интегрированная система для получения CO₂, содержащая интегрированную систему (100) по пп.1-8 и расположенный ниже по потоку компрессор (188), соединенный по текучей среде со второй камерой (168) сгорания через второй выходящий поток.

23. Система по п.22, в которой расположенный ниже по потоку компрессор (188) выполнен с возможностью сжатия обогащенного азотом газа для поддержания давления.