(11)	032619 (13) B1	Разделы: A B C E F G H
(21)	201600184
(22)	2011.01.26
(51)	F02C 3/34 (2006.01) F01K 25/10 (2006.01)
(31)	61/299,272; 12/714,074; 12/872,777
(32)	2010.01.28; 2010.02.26; 2010.08.31
(33)	US
(43)	2016.11.30
(62)	201201048; 2011.01.26
(71)	(73) ПАЛМЕР ЛЭБС, ЛЛК; 8 РИВЕРЗ КЭПИТЛ, ЛЛК (US)
(72)	Аллам Родни Джон (GB), Палмер Майлз Р., Браун Гленн Уилльям Джр. (US)
(74)	Веселицкая И.А., Кузенкова Н.В., Веселицкий М.Б., Каксис Р.А., Белоусов Ю.В., Куликов А.В., Кузнецова Е.В., Соколов Р.А., Кузнецова Т.В. (RU)
(54)	СИСТЕМА И СПОСОБ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОГО ПРОИЗВОДСТВА ЭНЕРГИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ В КАЧЕСТВЕ ЦИРКУЛИРУЮЩЕГО РАБОЧЕГО ТЕЛА ДИОКСИДА УГЛЕРОДА

(57) 1. Способ производства электрической энергии, в котором

обеспечивают расширение CO₂-содержащего потока, имеющего давление 12 МПа или более и температуру 750°C или более, пропуская его через последовательность турбин от первой к последней турбине, получая из последней турбины выхлопной поток последней турбины, содержащий CO₂;

пропускают выхлопной поток последней турбины через рекуперативный теплообменник, отводя от него тепло, как источник тепла, и формируя охлажденный выхлопной поток турбины;

отводят по меньшей мере часть CO₂ из охлажденного выхлопного потока турбины, формируя поток рециркуляционного CO₂;

подвергают сжатию поток рециркуляционного CO₂ до давления по меньшей мере 12 МПа, формируя поток сжатого рециркуляционного CO₂;

нагревают по меньшей мере часть потока сжатого рециркуляционного CO₂ посредством тепла, отведенного от выхлопного потока последней турбины, и нагревают по меньшей мере часть потока сжатого рециркуляционного CO₂ посредством тепла от источника, другого, чем тепло, отведенное от выхлопного потока последней турбины, формируя объединенный поток нагретого сжатого рециркуляционного CO₂;

подают объединенный поток нагретого сжатого рециркуляционного CO₂ в устройство для сжигания углеродсодержащего топлива в присутствии окислителя и объединенного потока нагретого сжатого рециркуляционного CO₂ для дополнительного нагрева этого потока так, чтобы образовать CO₂-содержащий поток, и

подают CO₂-содержащий поток в первую из последовательности турбин,

причем одну или обе из первой и последней турбин используют для производства электрической энергии, а разница между температурой объединенного потока нагретого сжатого рециркуляционного CO₂, подаваемого в устройство для сжигания, и температурой выхлопного потока последней турбины, содержащего CO₂, составляет не более чем приблизительно 50°C.

2. Способ по п.1, в котором подводят дополнительное тепло к CO₂-содержащему потоку между первой и последней турбинами.

3. Способ по п.2, в котором указанное дополнительное тепло обеспечивают в дополнительном устройстве для сжигания углеродсодержащего топлива в присутствии окислителя и CO₂-содержащего потока.

4. Способ по п.1, в котором отводят вспомогательный поток от потока сжатого рециркуляционного CO₂ после указанной стадии сжатия и до подачи объединенного потока нагретого сжатого рециркуляционного CO₂ в устройство для сжигания.

5. Способ по п.4, в котором часть потока сжатого рециркуляционного CO₂ нагревают посредством тепла, отведенного от выхлопного потока последней турбины, а вспомогательный поток представляет собой часть, нагретую посредством тепла от источника, другого, чем тепло, отведенное от выхлопного потока последней турбины, и части воссоединяют до подачи объединенного потока нагретого сжатого рециркуляционного CO₂ в устройство для сжигания.

6. Способ по п.5, в котором вспомогательный поток нагревают посредством его пропуска через вспомогательный нагреватель.

7. Способ по п.6, в котором вспомогательный нагреватель использует тепло, отведенное от работающих в адиабатическом режиме ступеней воздушных компрессоров в криогенной воздухоразделительной установке.

8. Способ по п.6, в котором вспомогательный нагреватель включает криогенную воздухоразделительную установку с двумя компрессорами, работающими в адиабатическом режиме, и в котором осуществляют отвод тепла сжатия в последующих охладителях к циркулирующей текучей среде, переносящей тепло и передающей это тепло сжатия.

9. Способ по п.1, в котором нагревают по меньшей мере часть потока сжатого рециркуляционного CO₂ посредством тепла, отведенного от выхлопного потока последней турбины, и нагревают по меньшей мере часть потока сжатого рециркуляционного CO₂ посредством тепла от источника, другого, чем тепло, отведенное от выхлопного потока последней турбины, так что температура объединенного потока нагретого сжатого рециркуляционного CO₂, входящего в устройство для сжигания, меньше температуры выхлопного потока последней турбины не более чем на 50°C.

10. Способ по п.1, в котором источником тепла, другого, чем тепло, отведенное от выхлопного потока последней турбины, является воздухоразделительная установка.

11. Способ по п.1, в котором источником тепла, другого, чем тепло, отведенное от выхлопного потока последней турбины, является паропровод.

12. Способ по п.1, в котором источником тепла, другого, чем тепло, отведенное от выхлопного потока последней турбины, является горячий выхлопной газ из обычной газовой турбины с открытым циклом.

13. Способ по п.1, в котором рекуперативный теплообменник включает последовательность по меньшей мере из двух теплообменников.

14. Способ производства электрической энергии, в котором

обеспечивают расширение CO₂-содержащего потока, имеющего давление по меньшей мере 12 МПа и температуру по меньшей мере 750°C, пропуская его через последовательность турбин от первой к последней турбине, получая из последней турбины выхлопной поток последней турбины, содержащий CO₂;

пропускают выхлопной поток последней турбины через рекуперативный теплообменник, отводя от него тепло, как источник тепла, и формируя охлажденный выхлопной поток турбины;

отводят по меньшей мере часть CO₂ из охлажденного выхлопного потока турбины, формируя поток рециркуляционного CO₂;

подвергают сжатию поток рециркуляционного CO₂ до давления по меньшей мере 12 МПа, формируя поток сжатого рециркуляционного CO₂;

нагревают по меньшей мере часть потока сжатого рециркуляционного CO₂ посредством первого источника тепла, представляющего собой тепло, отведенное от выхлопного потока последней турбины, пропуская поток сжатого рециркуляционного CO₂ через рекуперативный теплообменник, и нагревают по меньшей мере часть потока сжатого рециркуляционного CO₂ теплом от второго источника тепла, другого, чем тепло, отведенное от выхлопного потока последней турбины, так что из рекуперативного теплообменника выходит поток нагретого сжатого рециркуляционного CO₂, нагретый первым и вторым источниками тепла;

подают поток нагретого сжатого рециркуляционного CO₂ из рекуперативного теплообменника в устройство для сжигания топлива для дополнительного нагрева этого потока, формируя CO₂-содержащий поток, и

подают CO₂-содержащий поток в первую из последовательности турбин,

причем одну или обе из первой и последней турбин используют для производства электрической энергии, а

разница между температурой объединенного потока нагретого сжатого рециркуляционного CO₂, подаваемого в устройство для сжигания, и температурой выхлопного потока последней турбины, содержащего CO₂, составляет не более чем приблизительно 50°C.

15. Система производства электрической энергии для осуществления способа по пп.1-14, содержащая

устройство для сжигания, выполненное с возможностью приема топлива, O₂ и потока CO₂, имеющее по меньшей мере одну ступень сжигания топлива в присутствии потока CO₂ и обеспечивающее поток продуктов горения, содержащий CO₂, под давлением по меньшей мере 8 МПа и при температуре по меньшей мере 800°C;

первую и вторую турбины для производства энергии, установленные последовательно ниже по потоку от устройства для сжигания и выполненные с возможностью выпуска выхлопного потока турбины, содержащего CO₂;

теплообменник, выполненный с возможностью приема выхлопного потока турбины из второй турбины для производства энергии, отвода тепла от выхлопного потока из указанной второй турбины и передачи указанного тепла потоку CO₂;

одно или несколько разделительных устройств, установленных ниже по потоку от теплообменника и выполненных с возможностью удаления одного или нескольких компонентов из выхлопного потока турбины и выходного потока CO₂;

компрессор, выполненный с возможностью повышения давления потока CO₂; и

по меньшей мере один теплообменный компонент в дополнение к теплообменнику, выполненный с возможностью передачи тепла от иного источника, чем выхлопной поток турбины, к потоку CO₂ выше по потоку от устройства для сжигания и ниже по потоку от компрессора.

16. Система по п.15, в которой компрессор выполнен с возможностью сжатия потока CO₂ до первого давления, превышающего критическое давление для CO₂, и система содержит второй компрессор, выполненный с возможностью сжатия потока CO₂ до второго, более высокого давления, по меньшей мере 8 МПа.

17. Система по п.16, содержащая охлаждающее устройство, расположенное между компрессором и вторым компрессором и выполненное с возможностью охлаждения потока CO₂ до температуры, при которой его плотность больше 200 кг/м³.

18. Система по п.15, в которой по меньшей мере один теплообменный компонент связан с устройством производства O₂.

19. Система по п.15, в которой теплообменник включает по меньшей мере два теплообменных блока.

20. Система производства электрической энергии для осуществления способа по пп.1-14, содержащая

первое устройство для сжигания;

первую турбину;

второе устройство для сжигания;

вторую турбину;

компрессор;

теплообменник, выполненный с возможностью передачи тепла от выхлопного потока, выходящего из второй турбины, к потоку CO₂, покидающему компрессор, и имеющий первый вход, связанный при работе с выходом второй турбины, первый выход, связанный при работе со входом компрессора, второй вход, связанный при работе с выходом компрессора, и второй выход, связанный при работе со входом первого устройства для сжигания; и

ввод для тепла от источника тепла, другого, чем тепло, отведенное от выхлопного потока турбины, расположенный между выходом компрессора и входом первого устройства для сжигания и выполненный с возможностью добавления тепла от указанного источника тепла к потоку CO₂.

21. Система по п.20, в которой ввод тепла выполнен с возможностью добавления тепла от воздухоразделительной установки.

22. Система по п.20, в которой ввод тепла выполнен с возможностью добавления тепла от паропровода.

23. Система по п.20, в которой ввод тепла выполнен с возможностью добавления тепла от горячего выхлопного газа из обычной газовой турбины с открытым циклом.