【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及从气体涡轮系统的烟道气进行的二氧化碳去除。本文所公开的实施方案具体地涉及从带有后燃烧的组合气体涡轮循环的烟道气进行的二氧化碳去除。
技术介绍
1、二氧化碳代表温室气体的最大部分，其是气候变化和环境温度升高的主要原因。许多人类活动涉及二氧化碳的产生。在这些活动当中，使用化石燃料(包括煤、石油和天然气)的发电起主要作用。近年来，为了刺激针对旨在减少大气中二氧化碳排放的技术方案的研究，许多政府对每吨温室气体排放物征收碳税。最终承受由该税产生的附加成本的企业以及消费者会采取措施(诸如从化石燃料转向可再生能源或者采用新技术)以减少温室排放物并且因此限制要支付的碳税金额。
2、可通过转向替代能源，或者通过从由化石燃料燃烧产生的烟道气捕集二氧化碳并防止其排放到大气中来减少二氧化碳排放物。已开发了若干方法，旨在从该烟道气捕集二氧化碳以减少在大气中释放的温室气体的量。
3、当设计大型发电厂时，除将热能转换为可用的机械能并最终转换为电能的热循环的效率之外，实现用于改善二氧化碳捕集的有效措施变得越来越重要。
4、从由燃烧过程(诸如气体涡轮引擎中化石燃料的燃烧)生成的烟道气进行的二氧化碳去除中的主要问题表现为该烟道气中的二氧化碳的低浓度并且表现为该烟道气的低压(约环境压力)。这些因素使得该捕集过程低效且昂贵。二氧化碳捕集仅在碳税方面的节约高于该二氧化碳捕集过程的该成本(对用于操作该系统的资本支出以及成本来说皆是如此)的情形下才成为减少二氧化碳排放物的有效方式。
5、事实上，二氧化碳捕集系统不仅建
6、气体涡轮组合循环包括顶部气体涡轮循环(bryton循环)和底部蒸汽循环(hirn或rankine循环)，该底部蒸汽循环从该气体涡轮的该烟道气回收热量以在蒸汽涡轮中生成附加的动力。来自该气体涡轮的烟道气在热量回收蒸汽发生器(hrsg)中冷却以生成过热蒸汽，该过热蒸汽然后在蒸汽涡轮中膨胀以生成机械动力。在几乎环境压力和约90℃排放的该烟道气中的二氧化碳的摩尔百分比为约3％至3.5％。在二氧化碳捕集单元中处理此类贫co2烟道气被证明是低效的并且负面地影响该厂的总效率。
7、在ep3756752中公开了包括废热量回收锅炉和二氧化碳回收单元的组合循环和简单气体涡轮循环的实施方案。在这些已知实施方案中，来自气体涡轮发电设施的烟道气料流被分离成第一烟道气料流和第二烟道气料流。该第一烟道气料流流动通过第一废热量回收锅炉，并且该第二烟道气料流绕过该第一废热量回收锅炉。该第一烟道气料流的一部分可通过烟囱在环境中释放。剩余的第一烟道气料流和该第二烟道气料流汇合在一起并且通过另外的废热量回收锅炉进料，该另外的废热量回收锅炉与用于选择性催化去除的氮氧化物去除单元相组合。还原剂进料到该氮氧化物去除单元中以与该氮氧化物进行催化反应。通过调节该第一烟道气料流和该第二烟道气料流的流量以及在该第一废热量回收锅炉的下游的环境中释放的烟道气的量来调整流动通过该氮氧化物去除单元的该烟道气的温度，使得在该氮氧化物去除单元中实现最适当的温度。一旦已从流动通过该氮氧化物去除单元的该烟道气去除氮氧化物，就在二氧化碳捕集单元中处理该烟道气。从该烟道气去除二氧化碳并且在环境中释放不含二氧化碳的烟道气。捕集的二氧化碳被压缩并且可被进一步处理以用于储存或运输目的。这些已知的系统不能有效地改善该二氧化碳捕集设施的效率。
8、因此，提供用于浓缩该烟道气中的二氧化碳含量并且使二氧化碳捕集更有效的系统和方法将是有益的。
技术实现思路
1、根据一方面，本文公开了一种气体涡轮系统，该气体涡轮系统包括气体涡轮引擎、被适配为将燃料进料到该气体涡轮引擎的第一燃料管线、和被适配为接收从该气体涡轮引擎排出的烟道气的热量回收蒸汽发生器。该系统还包括第二燃料管线，该第二燃料管线被适配为将燃料进料到该热量回收蒸汽发生器的后燃烧器。二氧化碳捕集单元与该热量回收蒸汽发生器的烟囱流体耦接，并且被适配为从自该热量回收蒸汽发生器排出的该烟道气捕集二氧化碳。再循环管线将烟道气从该热量回收蒸汽发生器的该烟囱再循环到该热量回收蒸汽发生器中的该后燃烧器，以增加流动通过该二氧化碳捕集单元的该烟道气中的二氧化碳浓度。
2、为了进一步增加由该二氧化碳捕集单元处理的该烟道气中的该二氧化碳浓度，根据本文所公开的实施方案，提供了至少一个二氧化碳回流管线，以将由该二氧化碳捕集单元至少部分地处理的含有二氧化碳的气态料流朝该气体涡轮引擎、该后燃烧器或两者再循环。
3、由该气体涡轮引擎生成的该机械动力可原样用于驱动旋转机械，诸如压缩机或压缩机组。在一些实施方案中，该机械动力可被完全或部分地转换为电力。
4、由该热量回收蒸汽发生器生成的该蒸汽可用于其中需要热蒸汽的任何过程中，例如，诸如在造纸工业中。包含在该蒸汽中的热力还可用于空气调节或加热目的，诸如区域加热等。
5、在一些实施方案中，由该热量回收蒸汽生成所生成的蒸汽用作底部热循环(诸如rankine或hirn循环)中的工作流体，用于进一步的机械和/或电力生成。
6、在有利实施方案中，本公开的该气体涡轮系统可以为用于向其提供电能、机械能和热能的天然气液化厂的一部分。
7、如下文将更详细地描述的，参考根据本公开的该系统的示例性实施方案，该含有二氧化碳的料流可被转移到该二氧化碳捕集单元的下游，在这种情况下，该料流含有大部分二氧化碳。在其它实施方案中，该含有二氧化碳的气态料流可由以下组成或含有以下：来自该热量回收蒸汽发生器的烟道气，该烟道气已被该二氧化碳捕集单元冷冻，例如在冷冻氨工艺系统的直接接触式冷却器中。
8、从该二氧化碳捕集单元回流的该含有二氧化碳的气态流可进料到该气体涡轮引擎的该空气压缩机的该吸入侧。例如，在该再循环的含有二氧化碳的气态料流含有由冷冻氨工艺的该直接接触式冷却器排放的冷冻烟道气的情形下，该选项是特别有利的。在其它实施方案中，二氧化碳可再循环到该燃料撬装块，该燃料撬装块对该气体涡轮引擎的该燃烧器和/或该热量回收蒸汽发生器的该后燃烧器进行进料。
9、根据另一方面，本文公开了一种用于利用气体涡轮系统发电的方法，该方法包括以下步骤：
10、将空气和燃料进料到气体涡轮引擎并且利用其生成机械动力；
11、使从该气体涡轮引擎排出的烟道气流动通过热量回收蒸汽发生器；
12、将燃料进料到该热量回收蒸汽发生器的后燃烧器；
13、在热量回收蒸汽发生器中生成蒸汽；
14、将从该热量回收蒸汽发生器排出的该烟道气的一部分再循环到该后燃烧器；
15、在二氧化碳捕集单元中处理剩余的从该热量回收蒸汽发生器排出的烟道气并且从该烟道气去除二氧化碳；以及
16、将含有二氧化碳的气态料流从该二氧化碳捕集单元朝所述气体涡轮引擎和所述后燃烧器中的至少一者再循环。
17、本公开的系统和方法的另外的实施方案概述于下文并本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种气体涡轮系统(1)，所述气体涡轮系统包括：
2.根据权利要求1所述的气体涡轮系统(1)，所述气体涡轮系统还包括底部热力学循环(13)，所述底部热力学循环包括蒸汽涡轮(15)，所述蒸汽涡轮被适配为使由所述热量回收蒸汽发生器(11)生成的蒸汽膨胀并且从其产生机械动力。
3.根据权利要求2所述的气体涡轮系统(1)，所述气体涡轮系统还包括与所述蒸汽涡轮(15)驱动地耦接的发电机(17)。
4.根据权利要求1、2或3所述的气体涡轮系统(1)，所述气体涡轮系统还包括与所述气体涡轮引擎(3)驱动地耦接的发电机(5)。
5.根据前述权利要求中的一项或多项所述的气体涡轮系统(1)，其中所述二氧化碳回流管线包括二氧化碳转移管线(51)，所述二氧化碳转移管线与所述二氧化碳捕集单元(31)的二氧化碳排放导管(43)流体耦接并且与燃料处理撬装块(53)流体耦接，所述燃料处理撬装块与所述第一燃料管线(4)和所述第二燃料管线(39)中的至少一者流体耦接；其中，在使用中，通过所述二氧化碳转移管线(51)转移的二氧化碳共混在所述燃料中。
6.根据
7.根据前述权利要求中的一项或多项所述的气体涡轮系统(1)，所述气体涡轮系统还包括涡轮再循环管线(71)，所述涡轮再循环管线具有与所述气体涡轮引擎(3)的涡轮区段(3.3)的排放口流体耦接的入口和与所述气体涡轮引擎(3)的所述空气压缩机(3.1)的所述吸入侧流体耦接的出口；其中，在使用中，来自所述气体涡轮引擎(3)的所述涡轮区段(3.3)的一定量的烟道气通过所述涡轮再循环管线(71)再循环到所述气体涡轮引擎(3)的所述空气压缩机(3.1)的所述吸入侧。
8.根据权利要求7所述的气体涡轮系统(1)，其中所述涡轮再循环管线(71)包括冷却器(73)。
9.根据权利要求7或8所述的气体涡轮系统(1)，其中所述涡轮再循环管线(71)包括流处理单元(75)。
10.一种用于利用气体涡轮系统发电的方法，所述方法包括以下步骤：
11.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括以下步骤：使用由所述热量回收蒸汽发生器(11)生成的所述蒸汽在包括蒸汽涡轮(15)的底部热力学循环(13)中生成机械动力。
12.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括以下步骤：将由所述蒸汽涡轮生成的所述机械动力转换为电力。
13.根据权利要求10、11或12所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
14.根据权利要求10至13中的一项或多项所述的方法，其中将含有二氧化碳的所述气态料流再循环的所述步骤包括以下步骤：将再循环的含有二氧化碳的气态料流与进料到所述气体涡轮引擎(3)和所述后燃烧器(37)中的至少一者的燃料共混。
15.根据权利要求10至14中的一项或多项所述的方法，其中将含有二氧化碳的所述气态料流再循环的所述步骤包括以下步骤：将在所述二氧化碳捕集单元(31)中冷冻的烟道气转移到所述气体涡轮引擎(3)的吸入侧。
16.根据权利要求10至15中的一项或多项所述的方法，所述方法还包括以下步骤：将从所述气体涡轮引擎(3)的排放侧排出的烟道气再循环到所述气体涡轮引擎(3)的吸入侧。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种气体涡轮系统(1)，所述气体涡轮系统包括：
2.根据权利要求1所述的气体涡轮系统(1)，所述气体涡轮系统还包括底部热力学循环(13)，所述底部热力学循环包括蒸汽涡轮(15)，所述蒸汽涡轮被适配为使由所述热量回收蒸汽发生器(11)生成的蒸汽膨胀并且从其产生机械动力。
3.根据权利要求2所述的气体涡轮系统(1)，所述气体涡轮系统还包括与所述蒸汽涡轮(15)驱动地耦接的发电机(17)。
4.根据权利要求1、2或3所述的气体涡轮系统(1)，所述气体涡轮系统还包括与所述气体涡轮引擎(3)驱动地耦接的发电机(5)。
5.根据前述权利要求中的一项或多项所述的气体涡轮系统(1)，其中所述二氧化碳回流管线包括二氧化碳转移管线(51)，所述二氧化碳转移管线与所述二氧化碳捕集单元(31)的二氧化碳排放导管(43)流体耦接并且与燃料处理撬装块(53)流体耦接，所述燃料处理撬装块与所述第一燃料管线(4)和所述第二燃料管线(39)中的至少一者流体耦接；其中，在使用中，通过所述二氧化碳转移管线(51)转移的二氧化碳共混在所述燃料中。
6.根据前述权利要求中的一项或多项所述的气体涡轮系统(1)，其中所述二氧化碳回流管线包括冷冻烟道气再循环管线(61)，所述冷冻烟道气再循环管线与所述二氧化碳捕集单元(31)流体耦接并且与所述气体涡轮引擎(3)的空气压缩机(3.1)的吸入侧流体耦接；
7.根据前述权利要求中的一项或多项所述的气体涡轮系统(1)，所述气体涡轮系统还包括涡轮再循环管线(71)，所述涡轮再循环管线具有与所述气体涡轮引擎(3)的涡轮区段(3.3)的排放口流体耦接的入口和与所述气体涡轮引擎(3)的所述空气压缩机(3.1)的所述吸入侧流体耦...
【专利技术属性】
技术研发人员：G·阿尔贝拉蒂，西蒙·阿米迪，D·瓜达诺利，
申请(专利权)人：诺沃皮尼奥内技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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