[发明专利]燃气轮机系统和工艺

说明书

技术领域

本公开涉及燃气轮机系统和工艺。更具体而言，本公开涉及使用CO₂来冷却涡轮构件的系统和方法。

背景技术

在动力发生系统中，期望运行效率以较低的成本满足提高的能量需求。动力系统中的碳封存(sequestration)从排气中捕捉二氧化碳，并且在封存工艺中存储二氧化碳。捕捉碳会消耗大量能量，并且会降低已知的动力系统的性能效率。

在已知的动力发生系统中，用非导电性液体来冷却燃气轮机内的闭环冷却布置。泵使液体循环，而且通过置于降低压力的环路内的孔来增强热传递。已知的系统遭受的缺陷是，无法以合乎需要的效率提供碳捕捉。

在另一个已知的动力发生系统中，使用了包括来自空气分离单元的氮的开环冷却布置。该系统遭受的缺陷是，其只能应用于整体气化联合循环(IGCC)运行中的基于氧气(气化器)的系统。

较高效且不遭受现有技术的缺陷的燃气轮机系统和工艺在本领域中将是合乎需要的。

发明内容

在一个实施例中，一种燃气轮机系统包括：压缩机构件，其构造成压缩流体而形成压缩流体流；燃烧器，其构造成至少接收压缩流体流的第一部分，以及至少部分地燃烧合成气而形成燃烧器排出流；以及涡轮构件，其定位成接收燃烧器排出流，以及形成涡轮构件流。至少压缩流体流的第二部分被引导到涡轮构件流。从CO₂捕捉系统中出引导的冷CO₂流冷却涡轮构件流。冷CO₂流被涡轮构件流加热而至少形成经加热CO₂流。经加热CO₂流的至少一部分将热传递给从压缩机到燃烧器的压缩流体流。

在一个实施例中，一种燃气轮机系统包括：压缩机构件，其构造成压缩流体而形成压缩流体流；燃烧器，其构造成至少接收压缩流体流的第一部分，以及至少部分地燃烧合成气而形成燃烧器排出流；以及涡轮构件，其定位成接收燃烧器排出流，以及形成涡轮构件流。至少压缩流体流的第二部分被引导到涡轮构件流。从第二系统中引导出的冷氮流冷却涡轮构件流。冷氮流被涡轮构件流加热而至少形成经加热氮流。经加热氮流的至少一部分将热传递给从压缩机到燃烧器的压缩流体流。

在一个实施例中，一种工艺包括：提供包括用于形成冷CO₂流的吸收器和气提器的CO₂捕捉系统；将冷CO₂流引导到涡轮构件；将来自涡轮构件中的涡轮构件流的热传递给冷CO₂流而至少形成经加热CO₂流；以及通过热交换器而将经加热CO₂流的至少一部分引导到CO₂捕捉系统。

根据结合附图得到的优选实施例的以下更详细的描述，本发明的其它特征和优点将是显而易见的，附图以实例的方式示出了本发明的原理。

附图说明

图1示意性地显示了根据本公开的一个实施例的示例性燃气轮机系统。

图2示意性地显示了根据本公开的一个实施例的示例性CO₂捕捉系统与示例性燃气轮机系统的简化描绘。

图3示意性地显示了根据本公开的一个实施例的示例性燃气轮机系统。

在可能的情况下，将在所有图中使用相同参考标号来表示相同部件。

具体实施方式

提供了一种较高效且不遭受现有技术的缺陷的燃气轮机系统和方法。本公开的实施例容许公开的系统和方法应用于简单的和联合的循环IGCC运行，容许公开的系统和方法将CO₂捕捉工艺结合到IGCC运行中，容许公开的系统和方法将其它系统结合到IGCC运行中，通过降低达到预定燃烧温度所需的燃料的量来容许有提高的效率，通过提高被引导到热回收蒸汽发生器的排气温度来容许有提高的效率，以及容许有较低成本的安装、运行和维护。

图1显示了示例性燃气轮机系统100。系统100包括压缩机构件102、燃烧器106和涡轮构件114。压缩机构件102构造成压缩流体(例如空气或另一种大气气体)而形成压缩流体流104。燃烧器106构造成至少接收压缩流体流104的第一部分108，以及至少部分地燃烧合成气110而形成燃烧器排出流112。涡轮构件114定位成接收燃烧器排出流112而形成涡轮构件流116。引导压缩流体流104的第二部分118来冷却涡轮构件流116。