[发明专利]具有排气再循环和直接接触冷却器的化学计量燃烧

权利要求书

1.集成系统，其包括：

燃气轮机系统，其具有燃烧室，所述燃烧室设置为在压缩的再循环排气存在下，化学计量燃烧压缩的氧化剂和燃料，其中所述压缩的再循环排气用来调节所述燃烧室中燃烧的温度，并且所述燃烧室引导排放物到膨胀器中，所述膨胀器设置为产生气态排气流并至少部分地驱动主压缩机；

排气再循环系统，其具有至少一个集成的冷却单元，其中所述至少一个集成的冷却单元在所述气态排气注入到所述主压缩机以产生压缩的再循环排气之前使所述气态排气冷却；和

CO₂分离器，其经清除流流体耦合到所述压缩的再循环排气，并且设置为排放主要由富含氮气的气体组成的剩余流以在气体膨胀器中膨胀并产生氮气排气，其中所述氮气排气注入到所述至少一个集成的冷却单元中以冷却所述气态排气。

2.权利要求1所述的系统，进一步包括至少一个额外的冷却单元，其中所述额外的冷却单元流体耦合到所述至少一个集成的冷却单元上，并且其中所述额外的冷却单元将所述气态排气冷却到大约105°F的温度。

3.权利要求1所述的系统，进一步包括剩余的冷却单元，其流体耦合到所述剩余流，并且设置为降低所述剩余流的温度并从那里提取冷凝水。

4.权利要求3所述的系统，其中所述至少一个集成的冷却单元是蒸发冷却单元，其包括：

第一柱，其设置为接收所述氮气排气和冷却水供应，其中所述氮气排气蒸发部分所述冷却水供应以使所述冷却水供应冷却并产生排出的冷却水；和

第二柱，其设置为接收所述排出的冷却水和所述气态排气，其中所述排出的冷却水和所述气态排气之间相互作用使所述气态排气冷却。

5.权利要求4所述的系统，其中所述至少一个集成的冷却单元将所述加压的再循环流的温度降低到大约100°F以下。

6.权利要求4所述的系统，其中冷却水在引入到所述第二柱之前用泵加压。

7.权利要求4所述的系统，其中所述第二柱进一步设置为从所述加压的再循环流中冷凝和提取一定量的水。

8.权利要求1所述的系统，进一步包括热交换器，其流体耦合到所述清除流上，并且设置为在所述清除流引入到所述CO₂分离器之前降低所述清除流的温度。

9.权利要求1所述的系统，进一步包括增压压缩机，其适于在所述气态排气流注入到所述主压缩机之前，将所述气态排气流的压力增加到大约17psia和大约21psia之间的压力。

10.发电的方法，其包括：

在压缩的再循环排气存在下，在燃烧室中化学计量燃烧压缩的氧化剂和燃料，从而产生排气流，其中所述压缩的再循环排气起稀释剂的作用，其设置为调节所述排气流的温度；

在膨胀器中使所述排气流膨胀以至少部分地驱动主压缩机并且产生气态排气流；

将所述气态排气流引入至少一个集成的冷却单元；

在所述气态排气流注入到所述主压缩机以产生所述压缩的再循环排气之前，在所述至少一个集成的冷却单元中冷却所述气态排气流，；

将部分所述压缩的再循环排气经清除流引到CO₂分离器，所述CO₂分离器设置为排放主要由富含氮气的气体组成的剩余流以在气体膨胀器中膨胀并且产生氮气排气；和

将所述氮气排气注入到所述至少一个集成的冷却单元中以冷却所述气态排气流。

11.权利要求10所述的方法，进一步包括在布置在最后的集成冷却单元之前的至少一个预冷却单元中将所述加压的再循环气体冷却到大约105°F的温度，其中所述至少一个预冷却单元流体耦合到所述最后的集成冷却单元上。

12.权利要求10所述的方法，进一步包括：

用流体耦合到所述CO₂分离器上的剩余冷却单元冷却所述剩余流；以及

从所述剩余流中提取冷凝水。