专利名称：功率装置和运行方法
技术领域：
本公开的主题大体涉及电功率装置的领域，并且更具体而言，涉及运行化学计量式排气再循环涡轮系统的方法。
背景技术：
多种类型的燃气轮机系统是已知的，并且在功率装置中用来发电。典型地，燃气轮·机系统包括用于压缩空气流的涡轮压缩机以及结合压缩空气与燃料且点燃混合物而产生排气的涡轮燃烧器。然后排气可通过涡轮而膨胀，从而致使涡轮旋转，涡轮又可通过涡轮轴而连接到涡轮发电机上，以产生功率。燃气轮机传统上在燃烧过程内使用过剩的空气，以控制涡轮温度和管理不合需要的排放。这常常会弓I起具有大量过剩的氧的排气流。因此，存在对这样的功率装置组件的需要，S卩，其使用可在没有具有大量过剩的氧的排气流的情况下运行的燃气轮机系统。另外，该功率装置组件提供用以通过处理排气来进一步减少排放和/或回收二氧化碳流、氮流和水流的选择将是合乎需要的。
发明内容
在一方面，提供一种功率装置组件。该功率装置组件包括用于将环境空气压缩成压缩环境气体流的至少一个主要空气压缩机；氧化剂单元，其接收来自至少一个主要空气压缩机的压缩环境气体流的至少第一部分，并且构造成将压缩富氧气体流输送到至少一个燃气轮机机组；以及至少一个燃气轮机机组。各个燃气轮机机组包括流体地连接到氧化剂单元上的涡轮燃烧器，其用于混合压缩富氧气体流与再循环流的至少第一部分和燃料流而形成可燃混合物，以及用于燃烧可燃混合物，并且形成再循环气体流。燃气轮机机组进一步包括连接到涡轮燃烧器和涡轮轴上的涡轮，其中，涡轮布置成由来自涡轮燃烧器的再循环气体流驱动。该机组进一步包括涡轮压缩机，涡轮压缩机流体地连接到涡轮燃烧器上，并且连接到涡轮轴上，并且布置成由涡轮轴驱动。该机组还包括用于使来自涡轮的再循环气体流再循环到涡轮压缩机的再循环环路。该机组进一步包括再循环气体流抽取路径，再循环气体流抽取路径用于从至少一个燃气轮机机组中抽取再循环气体流的至少第二部分，并且将再循环气体流的至少第二部分输送到气体分离系统。气体分离系统将再循环气体流的至少第二部分分离成氮部分和二氧化碳部分。在另一方面，提供一种运行功率装置的方法。该方法包括用至少一个主要空气压缩机来压缩环境空气，以形成压缩环境气体流。将压缩环境气体流的至少第一部分输送到氧化剂单元，其中，氧化剂单元构造成将压缩富氧气体流输送到至少一个燃气轮机机组。压缩富氧气体流与再循环气体流的至少第一部分和燃料流混合而形成可燃混合物，并且混合物在涡轮燃烧器中燃烧而产生再循环气体流。该方法进一步包括使用再循环气体流来驱动连接到涡轮轴上的涡轮，以及使用涡轮轴来驱动流体地连接到涡轮燃烧器上的涡轮压缩机。该方法还包括使用再循环环路来使来自涡轮的再循环气体流再循环到涡轮压缩机，以及使用再循环气体流抽取路径来从至少一个燃气轮机机组中抽取再循环气体流的至少第二部分。该方法进一步包括使用气体分离系统来将再循环的低氧含量气体流的至少第二部分分离成氮部分和二氧化碳部分。将在以下描述中部分地阐述另外的方面，而且根据描述，另外的方面将部分地是显而易见的，或者可通过实践下面描述的方面来学习另外的方面。借助于所附权利要求中特别指出的元件和组合，将实现和获得下面描述的优点。要理解的是，前面的一般描述和以下详细描述两者都只是示例性和说明性的，而不是约束性的。
当参照附图来阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面与优点将变得更好理解，其中不必按比例绘制构件，以及其中，对应的参考标号在所有图中均指示对应 的部件，其中
图I是根据本发明的实施例的示例性功率装置组件10的概略图。图2是根据本发明的实施例的示例性功率装置组件100的概略图。部件列表
10示例性功率装置组件
12主要空气压缩机
20涡轮发电机
22涡轮轴
23增压压缩机
24压缩富氧气体流
26压缩环境气体流的第一部分
28燃料流
30涡轮压缩机
31次级流径
32涡轮燃烧器
34涡轮
36热回收蒸汽发生器 38节气门
40再循环气体流冷却器
42吹送器
45抽取阀
50再循环气体流
52再循环环路
60氮分离单元
62氧化剂单元
63再循环气体流抽取路径
64 一氧化碳催化器
65气体分离系统
66水冷凝单元68 二氧化碳分离单元 70氮存储单元 90空气分离单元 92次级压缩机 94氧压缩机
100示例性功率装置组件。
具体实施例方式在以下描述中，给出了许多具体细节，以提供实施例的详尽理解。可在没有具体细节中的一个或多个的情况下实践实施例，或者可用其它方法、构件、材料等来实践实施例。 在其它情况下，没有详细地显示或描述众所周知的结构、材料或运行，以避免使实施例的各方面不清楚。这个说明书中对“一个实施例”或“实施例”或“多个实施例”的参照意味着结合实施例来描述的特定的特征、结构或特性包括在至少一个实施例中。因而，在这个说明书的各处出现短语“在一个实施例中”或“在实施例中”未必都指同一实施例。另外，特定的特征、结构或特性可按任何适当的方式结合在一个或多个实施例中。目前在功率发生行业中的要求已经需要开发可构造成消耗空气工作流体中的基本所有氧来产生实质上无氧的排气流的燃气轮机组件。这种排气流可较容易地适于使用NOx催化剂来减少排放。另外，由于氧的浓度低的原因，这种排气流可较好地适于进行燃烧后的碳捕捉方案。另外，在很大程度上无氧的排气流可较容易地适于增强的油回收应用。可通过燃烧系统中的化学计量式燃烧来实现燃气轮机的基本无氧的排气。也就是说，含氧的新鲜空气供应可与燃料流相配，使得燃烧过程以近燃烧化学计量学的方式运行。下面示出了甲烷和氧的化学计量式燃烧反应
CH4 ..丨-2 O2 -- CO2 .+. 2 H2O
化学计量式燃烧会引起对于燃气轮机发动机中采用的材料和冷却技术而言可能太高的气体温度。为了降低那些高温，燃气轮机排气产物的一部分可再循环回到燃烧系统，以稀释燃烧温度。理想地，这个稀释气体也应当在较大程度上是无氧的，以便不将额外的氧引入到系统中且从而减少化学计量式燃烧的优点。使用化学计量式燃烧和再循环排气的燃气轮机应用被称为化学计量式排气再循环(SEGR)。SEGR系统可使用直接馈送到燃烧过程中的高压空气的供应来为燃烧提供氧。这个空气可由辅助压缩机供应。在实践中，辅助压缩机以SEGR燃气轮机所需的压力和流率提供空气的能力在系统所经历的负载和环境温度的所有运行范围上将不是都相配的。辅助压缩机可允许压缩机时常提供比燃气轮机需要的更多的空气。另外，辅助压缩机可设计有始终提供比燃气轮机需要的更多的空气的能力。在一些情形中，将辅助压缩机所压缩的一些空气排到大气中可能是必要的。如下面详细论述的那样，通过使用SEGR循环，本发明的实施例可用来最大程度地减少燃气轮机功率装置系统中的排放，SEGR循环可使得能够进行基本化学计量式燃烧反应来产生功率。SEGR燃气轮机可构造成以便提供低氧含量的排气。这个低氧含量的排气可用于减少NOx的催化剂，以提供也可没有NOx污染物的排气流。
在一些实施例中，可从至少一个燃气轮机机组中抽取再循环气体流50的一部分，并且将其分离成氮部分和二氧化碳部分。另外，最大程度地提高SEGR功率装置中的二氧化碳和氮产物的纯度可为目标。在一些特定实施例中，本技术可包括使用SEGR循环来提供低氧含量的二氧化碳流和氮流来用于增强的油回收应用。功率装置组件
现在转到附图，并且首先参照图1，示出了示例性功率装置组件10。在一些实施例中，功率装置组件10可包括用 于将环境空气压缩成压缩环境气体流26的至少第一部分的主要空气压缩机12。在一些实施例中，首先可将压缩环境气体流26的至少第一部分输送到氮分离单元60，氮分离单元60可构造成从压缩环境气体流26的至少第一部分中分离氮。压缩环境气体流26的至少第一部分可传送通过氮分离单元60，并且可从压缩环境气体流26的至少第一部分中分离和移除压缩环境气体流26中的氮的至少一部分。可使用可在市场上获得的任何适当的氮分离单元。可将从压缩环境气体流26的至少第一部分中移除的氮从氮分离单元60输送到氮存储单元70，其中，氮存储单元70可流体地连接到氮分离单元60的输出上，并且可构造成接收和存储氮。然后可将压缩环境气体流26的至少第一部分从氮分离单元60输送到氧化剂单元62。另外，功率装置组件10的至少一个燃气轮机机组可包括可流体地连接到氧化剂单元62上的涡轮燃烧器32。涡轮燃烧器32可构造成接收来自氧化剂单元62的压缩富氧气体流24、来自涡轮压缩机30的再循环气体流50的至少第一部分，以及燃料流28，以形成可燃混合物，以及燃烧该可燃混合物而产生再循环气体流50。在一些实施例中，氧化剂单元62可输送压缩富氧气体流24，该压缩富氧气体流24具有大约25体积％至大约50体积％的氧、大约30体积％至大约50体积％的氧或者大约40体积％至大约50体积％的氧的量的氧浓度。如本文所用，用语“再循环气体流”指的是通过在涡轮燃烧器32中燃烧可燃混合物且使其流过再循环环路52而产生的气体流。如本文所用，用语“燃气轮机机组”指的是功率装置组件的、除了主要空气压缩机12之外的所有列出的构件。在包括多个主要空气压缩机的实施例中，用语“燃气轮机机组”指的是功率装置组件的、除了多个主要空气压缩机之外的所有列出的构件。在示例性功率装置组件10的一些实施例中，可通过再循环环路52将再循环气体流50从涡轮燃烧器32引导到热回收蒸汽发生器36，以产生蒸汽。蒸汽轮机可构造成使用来自热回收蒸汽发生器36的蒸汽来产生额外的电，并且蒸汽轮机可连接到蒸汽发生器上。在一些实施例中，蒸汽轮机可布置成连接到涡轮轴22上。然后可将再循环气体流50引导回到通往再循环气体流冷却器40的再循环环路52中。在另外的其它实施例中，再循环环路52可不包含热回收蒸汽发生器36，并且可改为在再循环气体流50从涡轮34离开之后将再循环气体流50直接引入到再循环气体流冷却器40中。在另外的其它实施例中，再循环环路52可不包括再循环气体流冷却器40。在功率装置组件10的一些实施例中，再循环气体流冷却器40可在涡轮34的下游的任何位置结合到再循环环路52中。再循环气体流冷却器40可构造成将再循环气体流50的温度降低到适于通过再循环环路52向下游输送到涡轮压缩机30中的温度。在一些实施例中，适当的温度可为低于大约66°C、低于大约49°C或低于大约45°C。
另外，示例性功率装置组件10的至少一个燃气轮机机组可包括位于涡轮燃烧器
32的下游的涡轮34。涡轮34可构造成使接收自涡轮燃烧器32的再循环气体流50膨胀，并且可用来通过涡轮轴22驱动外部负载(诸如涡轮发电机20)，以产生电。如图I所示出的那样，涡轮34所产生的功率可通过涡轮轴22来驱动涡轮压缩机30。在其它实施例中，主要空气压缩机12也可由涡轮轴22驱动。在一些实施例中，功率装置组件10的至少一个燃气轮机机组可包括再循环气体流抽取路径63，以从至少一个燃气轮机机组中抽取再循环气体流50的至少第二部分，以及将再循环气体流50的至少第二部分输送到气体分离系统65。在一些实施例中，再循环气体流抽取路径63可由抽取阀45调控。气体分离系统65可用来将再循环气体流50的至少第二部分分离成氮部分和二氧化碳部分。在功率装置组件10的一些实施例中，气体分离系统65可包括一氧化碳催化器64，一氧化碳催化器64可流体地连接到气体分离系统65的输入上，并且可构造成接收再循·环气体流50的至少第二部分。一氧化碳催化器64可用来将再循环气体流50的第二部分中的氧和一氧化碳转化成二氧化碳，并且可产生排气流。可使用可在市场上获得的任何适当的一氧化碳催化器。可将排气流从一氧化碳催化器64的输出引导到水冷凝单元66。水冷凝单元66然后可从排气流中移除水作为纯化水，并且可进一步将排气流输送到二氧化碳分离单元68。可收集纯化水。二氧化碳分离单元68可从排气中分离二氧化碳，并且将其余排气流(其主要包括氮)输送到氮存储单元70。可使用可在市场上获得的任何适当的二氧化碳分离单元。在示例性功率装置组件10的一些实施例中，再循环气体流抽取路径63可与涡轮压缩机30的输出处于流体连通。在其它实施例中，再循环气体流抽取路径63可附连到再循环环路52的任何点上。在一些实施例中，燃气轮机机组可进一步包括次级流径31，次级流径31将再循环气体流50的至少第三部分作为次级流从涡轮压缩机30输送到涡轮34。次级流可用来冷却和密封涡轮34，包括涡轮34的单独的构件，诸如涡轮护罩、涡轮喷嘴、涡轮叶片尖部、涡轮轴承支承外壳等等。在冷却和密封涡轮34和任何单独的涡轮构件之后，可将次级流在涡轮34的输出附近引导到再循环环路52中。如图I所示出的那样，在一些实施例中，涡轮轴22可为“冷端驱动”构造，这表示涡轮轴22可在涡轮机组的压缩机端处连接到涡轮发电机20上。在其它实施例中，涡轮轴22可为“热端驱动”构造，这表示涡轮轴22可在涡轮机组的涡轮端处连接到涡轮发电机20上。在示例性功率装置组件10的一些实施例中，增压压缩机23可结合在主要空气压缩机12下游且与主要空气压缩机12流体地连接，并且结合在涡轮燃烧器32上游且与涡轮燃烧器32流体地连接。在压缩富氧气体流24被输送到涡轮燃烧器32中之前，增压压缩机23可对其进行进一步的压缩。在功率装置组件10的一些实施例中，吹送器42可流体地连接到再循环环路52上。在一些实施例中，吹送器42可在再循环环路52中位于再循环气体流冷却器40的上游或下游。吹送器42可构造成在再循环气体流50通过再循环环路52被输送到涡轮压缩机30中之前提高再循环气体流50的压力。
在一些实施例中，再循环气体流冷却器40和吹送器42可构造成使来自再循环气体流50的水冷凝。在另外的其它实施例中，可将从再循环气体流50中冷凝的水从再循环环路52输送到收集自水冷凝单元66的纯化水。在示例性功率装置组件10的一些实施例中，主要空气压缩机12可进一步包括用以控制进入到主要空气压缩机12中的空气流的可调入口导叶。另外，涡轮压缩机30可进一步包括用以控制进入到涡轮压缩机30中的空气流的可调入口导叶。在示例性功率装置组件10的一些实施例中，示例性功率装置组件10可包括连接到再循环环路52上的节气门38。可打开节气门38，以将再循环气体流50的一部分排到大气中。在一些实施例中，以及如图2中描绘的示例性功率装置组件100那样，功率装置组件可包括用于将环境空气压缩成压缩环境气体流26的主要空气压缩机12。在一些实施例 中，可将压缩环境气体流26的至少第一部分输送到空气分离单元90，空气分离单元90可构造成从压缩环境空气中分离氮和氧两者。压缩环境气体流26的至少第一部分可传送通过空气分离单元90，并且可从压缩环境气体流26的至少第一部分中分离和移除压缩环境气体流26的至少第一部分中的氮的至少一部分，并且可从压缩环境气体流26的至少第一部分中分离和移除压缩环境气体流26的至少第一部分中的氧的至少一部分。可使用可在市场上获得的典型地使用低温技术的任何适当的空气分离单元。可将可从压缩环境气体流26的至少第一部分中移除的氮从空气分离单元90输送到氮存储单元70，其中，氮存储单元70可流体地连接到空气分离单元90的输出上，并且可构造成接收和存储氮。在示例性功率装置组件100的一些实施例中，可将可从压缩环境气体流26的至少第一部分中移除的氧从空气分离单元90输送到氧化剂单元62。在一些实施例中,可使用氧压缩机94来进一步压缩氧，氧压缩机94可流体地连接到空气分离单元90的输出和氧化剂单元62的输入上。在示例性功率装置组件100的实施例中，可将压缩环境气体流26的至少第二部分输送到氧化剂单元62。在一些实施例中，可使用次级压缩机92来进一步压缩压缩环境气体流26的至少第二部分，次级压缩机92可流体地连接到主要空气压缩机12的输出和氧化剂单元62的输入上。在示例性功率装置组件100的实施例中，氧化剂单元62可构造成接收来自空气分离单元90的氧和来自主要空气压缩机12的压缩环境气体流26的至少第二部分两者，并且可混合这两种气体流，以产生压缩富氧气体流24，压缩富氧气体流24现在相对于压缩环境空气的氧浓度具有提高的氧浓度。在一些实施例中，压缩富氧气体流24可具有大约25体积％至大约50体积％的氧、大约30体积％至大约50体积％的氧或大约40体积％至大约50体积％的氧的量的氧浓度。另外，示例性功率装置组件100的至少一个燃气轮机机组可包括可流体地连接到氧化剂单元62上的涡轮燃烧器32。涡轮燃烧器32可构造成接收来自氧化剂单元62的压缩富氧气体流24、来自涡轮压缩机30的再循环气体流50的至少第一部分，以及燃料流28，以形成可燃混合物，并且燃烧可燃混合物而产生再循环气体流50。另外，示例性功率装置组件100的至少一个燃气轮机机组可包括可位于涡轮燃烧器32的下游的涡轮34。涡轮34可构造成使排气膨胀，并且可用来通过涡轮轴22驱动外部负载(诸如涡轮发电机20)，以产生电。在示出的实施例100中，涡轮34所产生的功率可通过涡轮轴22来驱动涡轮压缩机30。在一些实施例中，主要空气压缩机12也可由涡轮轴22驱动。在一些实施例中，示例性功率装置组件100的至少一个燃气轮机机组可构造成使得可通过再循环环路52将再循环气体流50从涡轮燃烧器32引导到热回收蒸汽发生器36，以产生蒸汽。蒸汽轮机可构造成使用来自热回收蒸汽发生器36的蒸汽来产生额外的电，并且蒸汽轮机可连接到蒸汽发生器上。在一些实施例中，蒸汽轮机可布置成连接到涡轮轴22上。然后可将再循环气体流50引导回到通往再循环气体流冷却器40的再循环环路52中。在另外的其它实施例中，再循环环路52可不包含热回收蒸汽发生器36，并且可改为在再循环气体流50从涡轮34离开之后将再循环气体流50直接引入到再循环气体流冷却器40中。在一些实施例中，再循环环路52可不包括再循环气体流冷却器40。 在示例性功率装置组件100的至少一个燃气轮机机组的一些实施例中，再循环气体流冷却器40可在涡轮34的下游的任何位置结合到再循环环路52中。再循环气体流冷却器40可构造成将再循环气体流50的温度降低到适于通过再循环环路52向下游输送到涡轮压缩机30中的温度。在一些实施例中，适当的温度可为低于大约66°C、低于大约49°C或者低于大约45 °C。在一些实施例中，示例性功率装置组件100的至少一个燃气轮机机组可包括再循环气体流抽取路径63，以从至少一个燃气轮机机组中抽取再循环气体流50的至少第二部分，并且至少一个燃气轮机机组可将再循环气体流50的至少第二部分输送到气体分离系统65。在一些实施例中，再循环气体流抽取路径63可由抽取阀45调控。气体分离系统65可用来将再循环气体流50的至少第二部分分离成氮部分和二氧化碳部分。在示例性功率装置组件100的一些实施例中，气体分离系统65可包括一氧化碳催化器64，一氧化碳催化器64可流体地连接到气体分离系统65的输入上，并且可构造成接收再循环气体流50的至少第二部分。一氧化碳催化器64可用来将再循环气体流50的至少第二部分中的氧和一氧化碳转化成二氧化碳，并且可产生排气流。可使用可在市场上获得的任何适当的一氧化碳催化器。可将排气流从一氧化碳催化器64的输出引导到水冷凝单元66。水冷凝单元66然后可从排气流中移除纯化水，并且可进一步将排气流输送到二氧化碳分离单元68。可收集纯化水。二氧化碳分离单元68可从排气中分离二氧化碳，并且可将其余排气流(其主要包括氮)输送到氮存储单元70。可使用可在市场上获得的任何适当的二氧化碳分离单元。在示例性功率装置组件100的一些实施例中，再循环气体流抽取路径63可与涡轮压缩机30的输出处于流体连通。在其它实施例中，再循环气体流抽取路径63可附连到再循环环路52的任何点上。如图2所示出的那样，在一些实施例中，涡轮轴22可为“冷端驱动”构造，这表示涡轮轴22可在涡轮机组的压缩机端处连接到涡轮发电机20上。在其它实施例中，涡轮轴22可为“热端驱动”构造，这表示涡轮轴22可在涡轮机组的涡轮端处连接到涡轮发电机20上。在实施例中，燃气轮机机组可进一步包括次级流径31，次级流径31将再循环气体流50的至少第三部分作为次级流从涡轮压缩机30输送到涡轮34。次级流可用来冷却和密封涡轮34，包括涡轮34的单独的构件，诸如涡轮护罩、涡轮喷嘴、涡轮叶片尖部、涡轮轴承支承外壳等等。在冷却和密封涡轮34和任何单独的涡轮构件之后，可将次级流在涡轮34的输出附近引导到再循环环路52中。在示例性功率装置组件100的一些实施例中，增压压缩机23可结合在主要空气压缩机12下游且与主要空气压缩机12流体地连接，并且结合在涡轮燃烧器32上游且与涡轮燃烧器32流体地连接。在压缩富氧气体流24被输送到涡轮燃烧器32中之前，增压压缩机23可对其进行进一步的压缩。·在示例性功率装置组件100的另外的其它实施例中，吹送器42可流体地连接到再循环环路52上。在一些实施例中，吹送器42可在再循环环路52中位于再循环气体流冷却器40的上游或下游。吹送器42可构造成在再循环气体流50通过再循环环路52被输送到涡轮压缩机30中之前提高再循环气体流50的压力。在一些实施例中，再循环气体流冷却器40和吹送器42可构造成使来自再循环气体流50的水冷凝。在另外的其它实施例中，可将从再循环气体流50冷凝的水从再循环环路52输送到收集自冷凝单元66的纯化水。在示例性功率装置组件100的一些实施例中，主要空气压缩机12可进一步包括用以控制进入到主要空气压缩机12中的空气流的可调入口导叶。另外，涡轮压缩机30可进一步包括用以控制进入到涡轮压缩机30中的空气流的可调入口导叶。在示例性功率装置组件100的一些实施例中，功率装置组件10可包括连接到再循环环路52上的节气门38。可打开节气门38，以将再循环气体流50的一部分排到大气中。在一些实施例中，功率装置组件可构造成输送压缩氮来用于增强的油回收。在其它实施例中，功率装置组件可构造成输送压缩二氧化碳来用于增强的油回收。在另外的其它实施例中，功率装置组件可构造成输送水。在另外的其它实施例中，功率装置组件可构造成输送前述的任何组合。在一些实施例中，功率装置组件可包括一个燃气轮机机组。在其它实施例中，功率装置组件可包括通过系间管道而流体地连接的两个或更多个燃气轮机机组。如本文所用，用语“系间(inter-train)管道”可指两个或更多个燃气轮机机组和一个或多个主要空气压缩机之间的任何流体连接。在另外的其它实施例中，功率装置组件可包括三个或更多个燃气轮机机组和一个或多个额外的主要空气压缩机，其中，额外的主要空气压缩机与彼此流体地连接以及与燃气轮机机组流体地连接。在另外的其它实施例中，功率装置组件可构造成有基本化学计量式燃烧。在另外的其它实施例中，功率装置组件可构造成有基本零排放的功率发生。在一些实施例中，燃料流28可包括有机气体，包括(但不限于)甲烷、丙烷和/或丁烷。在另外的其它实施例中，燃料流28可包括有机液体，包括(但不限于)甲醇和/或乙醇。在另外的其它实施例中，燃料流28可包括从固体含碳材料(诸如煤)中获得的燃料源。运行方法
在一些实施例中，提供了用于运行示例性功率装置组件10的方法，其中，可使用主要空气压缩机12来压缩环境空气，以形成压缩环境气体流26的至少第一部分。在一些实施例中，首先可将压缩环境气体流26的至少第一部分输送到氮分离单元60，氮分离单元60可构造成从压缩环境气体流26的至少第一部分中分离氮。压缩环境气体流26的至少第一部分可传送通过氮分离单元60，并且可从压缩环境气体流26的至少第一部分中分离和移除压缩环境气体流26的至少第一部分中的氮的至少一部分。可使用可在市场上获得的任何适当的氮分离单元。可将可从压缩环境气体流26的至少第一部分中移除的氮从氮分离单元60输送到氮存储单元70，其中，氮存储单元70可流体地连接到氮分离单元60的输出上，并且可构造成接收和存储氮。在移除了至少一些氮之后，然后可将压缩环境气体流26的至少一部分从氮分离单元60输送到氧化剂单元62。在一些实施例中，可调节氮分离单元60，使得可在输送到氧化剂单元62之前从压
缩环境气体流26的至少第一部分中选择性地移除特定量的氮。在一些实施例中，氧化剂单元62可包含移除了特定量的氮而产生压缩富氧气体流24的压缩环境气体流26的至少第一部分，该压缩富氧气体流24具有大约25体积％至大约50体积％的氧、大约30体积％至大约50体积％的氧或大约40体积％至大约50体积％的氧的量的氧浓度。如本文所用，用语“移除了特定量的氮的压缩环境气体流26的至少第一部分”等价于用语“压缩富氧气体流 24。”
可将压缩富氧气体流24从氧化剂单元62输送到示例性功率装置组件10的至少一个燃气轮机机组，其中，至少一个燃气轮机机组可包括可流体地连接到氧化剂单元62上的涡轮燃烧器32。涡轮燃烧器32可构造成接收和混合来自氧化剂单元62的压缩富氧气体流24、来自涡轮压缩机30的再循环气体流50的至少第一部分，以及燃料流28，以形成可燃混合物，以及燃烧该可燃混合物而产生再循环气体流50。在一些实施例中，氧化剂单元62可输送压缩富氧气体流24，该压缩富氧气体流24具有大约25体积％至大约50体积％的氧、大约30体积％至大约50体积％的氧或大约40体积％至大约50体积％的氧的量的氧浓度。另外，运行示例性功率装置组件10的方法可包括使用再循环气体流50来驱动涡轮34，从而致使涡轮34旋转。如本文所用，用语“使用再循环气体流来驱动”表示再循环气体流50在从涡轮燃烧器32离开之后以及在进入到涡轮34中之后膨胀，从而致使涡轮34旋转。在一些实施例中，涡轮34的旋转可使涡轮轴22旋转，而且也使涡轮压缩机30旋转。涡轮轴22可在涡轮发电机20中旋转，使得涡轮轴22的旋转可使涡轮发电机20产生电。在一些实施例中，涡轮压缩机30可流体地连接到涡轮燃烧器32上，使得涡轮压缩机30可压缩再循环气体流50的至少第一部分，并且可将其输送到涡轮燃烧器32。在用以运行示例性功率装置组件10的方法的一些实施例中，可通过再循环环路52将再循环气体流50从涡轮燃烧器32引导到热回收蒸汽发生器36，以产生蒸汽。蒸汽轮机可构造成使用来自热回收蒸汽发生器36的蒸汽来产生额外的电，并且蒸汽轮机可连接到蒸汽发生器上。在一些实施例中，蒸汽轮机可布置成连接到涡轮轴22上。然后可将再循环气体流50引导回到通往再循环气体流冷却器40的再循环环路52中。在另外的其它实施例中，再循环环路52可不包含热回收蒸汽发生器36，并且可改为在再循环气体流50从涡轮34离开之后将再循环气体流50直接引入到再循环气体流冷却器40中。在其它实施例中，再循环环路52可不包括再循环气体流冷却器40。 在一些实施例中，使用再循环环路52，可使再循环气体流50直接从涡轮34的输出再循环到涡轮压缩机30的输入。在其它实施例中，在将再循环气体流50输送到涡轮压缩机30之前，可使用再循环气体流冷却器40来将再循环气体流50冷却到适当的温度。再循环气体流冷却器40可在涡轮34的下游的任何位置结合到再循环环路52中。在一些实施例中，适当的温度可为低于大约66°C、低于大约49°C或低于大约45°C。用于运行示例性功率装置组件10的方法可进一步包括使用再循环气体流抽取路径63来从至少一个燃气轮机机组中抽取再循环气体流50的至少第二部分，并且将再循环气体流50的至少第二部分输送到气体分离系统65。在一些实施例中，再循环气体流抽取路径63可由抽取阀45调控。气体分离系统65可用来将再循环气体流50的至少第二部分分离成氮部分和二氧化碳部分。在功率装置组件10的一些实施例中，气体分离系统65可包括一氧化碳催化器64，一氧化碳催化器64可流体地连接到气体分离系统65的输入上，并且可构造成接收再循环气体流50的至少第二部分。一氧化碳催化器64可用来将再循环气体流50的至少第二部分中的氧和一氧化碳转化成二氧化碳，以及产生排气流。可使用可在市场上获得的任何适当的一氧化碳催化器。可将排气流从一氧化碳催化器64的输出引导到水冷凝单元66。 水冷凝单元66然后可从排气流中移除纯化水，并且将排气流进一步输送到二氧化碳分离单元68。可收集纯化水。二氧化碳分离单元68可从排气流中分离二氧化碳，并且将其余排气流(其主要包括氮)输送到氮存储单元70。可使用可在市场上获得的任何适当的二氧化碳分离单元。在用于运行示例性功率装置组件10的方法的实施例中，再循环气体流抽取路径63可与涡轮压缩机30的输出处于流体连通。在其它实施例中，再循环气体流抽取路径63可附连到再循环环路52的任何点上。如图I所示出的那样，在一些实施例中，涡轮轴22可为“冷端驱动”构造，这表示涡轮轴22可在涡轮机组的压缩机端处连接到涡轮发电机20上。在其它实施例中，涡轮轴22可为“热端驱动”构造，这表示涡轮轴22可在涡轮机组的涡轮端处连接到涡轮发电机20上。在一些实施例中，燃气轮机机组可进一步包括次级流径31，次级流径31可将再循环气体流50的至少第三部分作为次级流从涡轮压缩机30输送到涡轮34。次级流可用来冷却和密封涡轮34，包括涡轮34的单独的构件，诸如涡轮护罩、涡轮喷嘴、涡轮叶片尖部、涡轮轴承支承外壳等等。在冷却和密封涡轮34和任何单独的涡轮构件之后，可将次级流在涡轮34的输出附近引导到再循环环路52。在用于运行示例性功率装置组件10的方法的一些实施例中，增压压缩机23可结合在主要空气压缩机12下游且与主要空气压缩机12流体地连接，并且结合在涡轮燃烧器32上游且与涡轮燃烧器32流体地连接。在压缩富氧气体流24被输送到涡轮燃烧器32中之前，增压压缩机23可对其进行进一步的压缩。在用于运行功率装置组件10方法的另外的其它实施例中，吹送器42可在再循环气体流冷却器40的上游或下游流体地连接到再循环环路52上。吹送器42可构造成在通过再循环环路52将再循环气体流50输送到涡轮压缩机30中之前提高再循环气体流50的压力。在一些实施例中，再循环气体流冷却器40和吹送器42可构造成使来自再循环气体流50的水冷凝。在另外的其它实施例中，可将从再循环气体流50冷凝的水从再循环环路52输送到收集自冷凝单元66的纯化水。在用于运行示例性功率装置组件10的方法的一些实施例中，主要空气压缩机12可进一步包括用以控制进入到主要空气压缩机12中的空气流的可调入口导叶。另外，涡轮压缩机30可进一步包括用以控制进入到涡轮压缩机30中的空气流的可调入口导叶。在用于运行功率装置组件10的方法的一些实施例中，功率装置组件10可包括连接到再循环环路52上的节气门38。可打开节气门38，以将再循环气体流50的一部分排到大气中。在其它示例性实施例中，提供用于运行图2的示例性功率装置组件100的方法，其中，可使用主要空气压缩机12来压缩环境空气，以形成压缩环境气体流26的至少第一部分。在一些实施例中，可将压缩环境气体流26的至少第一部分输送到空气分离单元90，空气分离单元90可构造成从压缩环境气体流26的至少第一部分中分离氮和氧两者。压缩环境气体流26的至少第一部分可传送通过空气分离单元90，并且可从压缩环境气体流26的·至少第一部分中分离和移除压缩环境气体流26的至少第一部分中的氮的至少一部分，并且可从压缩环境气体流26的至少第一部分中分离和移除压缩环境气体流26的至少第一部分中的氧的至少一部分。可使用可在市场上获得的典型地使用低温技术的任何适当的空气分离单元。可将可从压缩环境气体流26的至少第一部分中移除的氮从空气分离单元90输送到氮存储单元70，其中，氮存储单元70可流体地连接到空气分离单元90的输出上，并且可构造成接收和存储氮。在用于运行示例性功率装置组件100的方法的一些实施例中，可将可从压缩环境气体流26的至少第一部分中移除的氧从空气分离单元90输送到氧化剂单元62。在一些实施例中，可使用氧压缩机94来进一步压缩氧，氧压缩机94可流体地连接到空气分离单元90的输出和氧化剂单元62的输入上。在用于运行示例性功率装置组件100的方法的一些实施例中，可将压缩环境气体流26的至少第二部分输送到氧化剂单元62。在一些实施例中，可使用次级压缩机92来进一步压缩压缩环境气体流26的至少第二部分，次级压缩机92可流体地连接到主要空气压缩机12的输出和氧化剂单兀62的输入上。在用于运行功率装置组件100的方法的一些实施例中，氧化剂单元62可构造成接收来自空气分离单元90的氧和来自主要空气压缩机12的压缩环境气体流26的至少第二部分两者，并且可混合这两种气体流，以产生压缩富氧气体流24，压缩富氧气体流24可相对于压缩环境空气的氧浓度具有提高的氧浓度。在一些实施例中，可选择性地调节接收自空气分离单元90的氧与接收自主要空气压缩机12的压缩环境气体流26的比，使得可选择性地控制压缩富氧气体流24的氧含量，以产生具有特定的氧含量的压缩富氧气体流24。在一些实施例中，压缩富氧气体流24可具有大约25体积％至大约50体积％的氧、大约30体积％至大约50体积％的氧或大约40体积％至大约50体积％的氧的量的氧浓度。如本文所用，用语“氧含量”等价于用语“氧浓度。”
另外，可将压缩富氧气体流24从氧化剂单元62输送到示例性功率装置组件100的至少一个燃气轮机机组，其中，至少一个燃气轮机机组可包括可流体地连接到氧化剂单元62上的涡轮燃烧器32。涡轮燃烧器32可构造成接收和混合来自氧化剂单元62的压缩富氧气体流24、来自涡轮压缩机30的再循环气体流50的至少第一部分，以及燃料流28，以形成可燃混合物，以及燃烧该可燃混合物而产生再循环气体流50。另外，运行示例性功率装置组件100的方法可包括使用再循环气体流50来驱动涡轮34，从而致使涡轮34旋转。如本文所用，用语“使用再循环气体流来驱动”表示再循环气体流50在从涡轮燃烧器32离开之后以及在进入到涡轮34中之后膨胀，从而致使涡轮34旋转。如图2所示出的那样，在一些实施例中，涡轮34的旋转可使涡轮轴22旋转，而且还可使涡轮压缩机30旋转。涡轮轴22可在涡轮发电机20中旋转，使得涡轮轴22的旋转可使涡轮发电机20产生电。在一些实施例中，涡轮压缩机30可流体地连接到涡轮燃烧器32上，使得涡轮压缩机30可压缩再循环气体流50的至少第一部分，并且将其输送到涡轮燃烧器32。在用以运行示例性功率装置组件100的方法的一些实施例中，可通过再循环环路 52将再循环气体流50从涡轮燃烧器32引导到热回收蒸汽发生器36，以产生蒸汽。蒸汽轮机可构造成使用来自热回收蒸汽发生器36的蒸汽来产生额外的电，并且蒸汽轮机可连接到蒸汽发生器上。在一些实施例中，蒸汽轮机可布置成连接到涡轮轴22上。然后可将再循环气体流50引导回到通往再循环气体流冷却器40的再循环环路52中。在另外的其它实施例中，再循环环路52可不包含热回收蒸汽发生器36，并且可改为在再循环气体流50从涡轮34离开之后将再循环气体流50直接引入到再循环气体流冷却器40中。在其它实施例中，再循环环路52可不包括再循环气体流冷却器40。在一些实施例中，使用再循环环路52，可使再循环气体流50从涡轮34的输出直接再循环到涡轮压缩机30的输入。在其它实施例中，在将再循环气体流50输送到涡轮压缩机30之前，可使用再循环气体流冷却器40来将再循环气体流50冷却到适当的温度。再循环气体流冷却器40可在涡轮34的下游的任何位置结合到再循环环路52中。在一些实施例中，适当的温度可为低于大约66°C、低于大约49°C或低于大约45°C。用于运行示例性功率装置组件100的方法可进一步包括使用再循环气体流抽取路径63来从至少一个燃气轮机机组中抽取再循环气体流50的至少第二部分，并且将再循环气体流50的至少第二部分输送到气体分离系统65。在一些实施例中，再循环气体流抽取路径63可由抽取阀45调控。 气体分离系统65可用来将再循环气体流50的至少第二部分分离成氮部分和二氧化碳部分。在示例性功率装置组件10的一些实施例中，气体分离系统65可包括一氧化碳催化器64，一氧化碳催化器64可流体地连接到气体分离系统65的输入上，并且构造成接收再循环气体流50的至少第二部分。一氧化碳催化器64可用来将再循环气体流50的至少第二部分中的氧和一氧化碳转化成二氧化碳，并且可产生排气流。可使用可在市场上获得的任何适当的一氧化碳催化器。可将排气流从一氧化碳催化器64的输出引导到水冷凝单元66。水冷凝单元66然后可从排气流中移除纯化水，并且将排气流进一步输送到二氧化碳分离单元68。可收集纯化水。二氧化碳分离单元68可从排气流中分离二氧化碳，并且将其余排气流(其主要包括氮)输送到氮存储单元70。可使用可在市场上获得的任何适当的二氧化碳分离单元。如图2所示出的那样，在用于运行示例性功率装置组件100的方法的一些实施例中，再循环气体流抽取路径63可与涡轮压缩机30的输出处于流体连通。在其它实施例中，再循环气体流抽取路径63可附连到再循环环路52的任何点上。如图2所示出的那样，在一些实施例中，涡轮轴22可为“冷端驱动”构造，这表示涡轮轴22可在涡轮机组的压缩机端处连接到涡轮发电机20上。在其它实施例中，涡轮轴22可为“热端驱动”构造，这表示涡轮轴22可在涡轮机组的涡轮端处连接到涡轮发电机20上。在一些实施例中，燃气轮机机组可进一步包括次级流径31，次级流径31可将再循环气体流50的至少第三部分作为次级流从涡轮压缩机30输送到涡轮34。次级流可用来冷却和密封涡轮34，包括涡轮34的单独的构件，诸如涡轮护罩、涡轮喷嘴、涡轮叶片尖部、涡轮轴承支承外壳等等。在冷却和密封涡轮34和任何单独的涡轮构件之后，可将次级流在涡轮34的输出附近引导到再循环环路52。
在用于运行示例性功率装置组件100的方法的一些实施例中，增压压缩机23可结合在主要空气压缩机12下游且与主要空气压缩机12流体地连接，并且结合在涡轮燃烧器32上游且与涡轮燃烧器32流体地连接。在压缩富氧气体流24被输送到涡轮燃烧器32中之前，增压压缩机23可对其进行进一步的压缩。在用于运行示例性功率装置组件100的方法的另外的其它实施例中，吹送器42可在再循环气体流冷却器40的上游或下游流体地连接到再循环环路52上。吹送器42可构造成在再循环气体流50通过再循环环路52而被输送到涡轮压缩机30中之前提高再循环气体流50的压力。在一些实施例中，再循环气体流冷却器40和吹送器42可构造成使来自再循环气体流50的水冷凝。在另外的其它实施例中，可将来自再循环气体流50的冷凝水从再循环环路52输送到收集自冷凝单元66的纯化水。在用于运行示例性功率装置组件100的方法的一些实施例中，主要空气压缩机12可进一步包括用以控制进入到主要空气压缩机12中的空气流的可调入口导叶。另外，涡轮压缩机30可进一步包括用以控制进入到涡轮压缩机30中的空气流的可调入口导叶。在用于运行示例性功率装置组件100的方法的一些实施例中，功率装置组件10可包括连接到再循环环路52上的节气门38。可打开节气门38，以将再循环气体流50的一部分排到大气中。大体上，可将可从氧化剂单元62输送到涡轮燃烧器32的压缩富氧气体流24中的氧的浓度作为系统参数来加以控制。可基于成本和/或效率，针对给定的功率装置构造来优化氧浓度。氧浓度对功率装置的燃烧效率和排放以及燃烧硬件和涡轮硬件的耐用性有直接影响。另外，再循环气体流50的化学成分直接由压缩富氧气体流24中的氧浓度确定。典型地，压缩富氧气体流24中浓度较高的氧会使再循环气体流50中的二氧化碳的浓度较高。因而，例如，可基于期望的碳捕捉需要来改变压缩富氧气体流24中的氧浓度。在一些实施例中，功率装置组件可运行来输送压缩氮来用于增强的油回收。在其它实施例中，功率装置组件可运行来输送压缩二氧化碳来用于增强的油回收。在另外的其它实施例中，功率装置组件可运行来输送水。在另外的其它实施例中，功率装置组件可运行来输送前述的任何组合。在一些实施例中，一种方法包括运行包括一个燃气轮机机组的功率装置组件。在其它实施例中，该方法包括运行包括通过系间管道而流体地连接的两个或更多个燃气轮机机组的功率装置组件。在另外的其它实施例中，该方法包括运行包括三个或更多个燃气轮机机组和一个或多个额外的主要空气压缩机的功率装置组件，其中，额外的主要空气压缩机与彼此流体地连接以及与燃气轮机机组流体地连接。在另外的其它实施例中，该方法包括运行构造成有基本化学计量式燃烧的功率装置组件。在另外的其它实施例中，该方法包括运行构造成有基本零排放的功率发生的功率装置组件。在一些实施例中，燃料流28可包括有机气体，包括(但不限于)甲烷、丙烷和/或丁烷。在另外的其它实施例中，燃料流28可包括有机液体，包括(但不限于)甲醇和/或乙醇。在另外的其它实施例中，燃料流28可包括从固体含碳材料(诸如煤)中获得的燃料源。其它构造和运行方法由包括下者的美国专利申请提供 Daniel Snook、Lisaffichmann> Sam Draper 和 Noemie Dion Ouellet 的 “Power Plant and Method of Use (功率装置和使用方法)”(2011 年 8 月 25 日提交)、Daniel Snook、Lisa Wichmann、SamDraper、Noemie Dion Ouellet 和 Scott Rittenhouse 的 “Power Plant and Method of0peration(功率装置和运行方法)”(2011年8月25日提交)、Daniel Snook、LisaWichmann、Sam Draper、Noemie Dion Ouellet 和 Scott Rittenhouse 的 “Power PlantStart-Up Method(功率装置启动方法)”(2011 年 8 月 25 日提交)、Daniel Snook、LisaWichmann、Sam Draper 和 Noemie Dion Ouellet 的“Power Plant and Control Method(功率装置和控制方法)” (2011 年 8 月 25 日提交)、Daniel Snook、Lisa Wichmann、SamDraper、Noemie Dion Ouellet 和 Scott Rittenhouse 的 “Power Plant and Method ofOperation(功率装置和运行方法)”(2011年8月25日提交)、Sam Draper和Kenneth Kohl的“Power Plant and Method of Operation (功率装置和运行方法)”(2011 年 8 月 25 日提交)、Sam Draper 的“Power Plant and Method of Operation (功率装置和运行方法)”(2011 年8 月 25 日提交)、Sam Draper 的“Power Plant and Method of Operation (功率装置和运行方法)”(2011 年 8 月 25 日提交)、Lisa Wichmann 的“Power Plant and Methodof Operation (功率装置和运行方法)”(2Oll年8月25日提交)，以及Karl Dean Minto的“Power Plant and Control Method(功率装置和控制方法)” (2011年8月25日提交)，它们的公开通过引用而结合在本文中。应当显而易见的是，前述仅涉及本发明的优选实施例，并且可在本文中作出许多修改和改良，而不偏离所附权利要求及其等效方案所限定的本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种功率装置组件，包括 用于将环境空气压缩成压缩环境气体流(26)的至少一个主要空气压缩机(12)； 氧化剂单元(62)，其用于接收来自所述至少一个主要空气压缩机(12)的所述压缩环境气体流(26)的至少第一部分，并且构造成将压缩富氧气体流(24)输送到至少一个燃气轮机机组；以及 所述至少一个燃气轮机机组，其包括涡轮燃烧器(32)，其流体地连接到所述氧化剂单元￠2)上，以混合所述压缩富氧气体流(24)与再循环气体流(50)的至少第一部分和燃料流(28)而形成可燃混合物，以及燃烧所述可燃混合物且形成所述再循环气体流(50)；涡轮(34)，其连接到所述涡轮燃烧器(32)上，并且布置成由来自所述涡轮燃烧器(32)的所述再循环气体流(50)驱动；涡轮压缩机(30)，其流体地连接到所述涡轮燃烧器(32)上，并且连接到涡轮轴(22)上，并且布置成由所述涡轮轴(22)驱动；再循环环路(52)，其用于使来自所述涡轮(34)的所述再循环气体流(50)再循环到所述涡轮压缩机(30)；再循环气体流抽取路径(63)，其用于从所述至少一个燃气轮机机组中抽取所述再循环气体流(50)的第二部分；以及气体分离系统(65)，其用于接收来自所述再循环气体流抽取路径￠3)的所述再循环气体流(50)的所述第二部分，以及将所述再循环气体流(50)的所述第二部分分离成氮部分和二氧化碳部分。
2.根据权利要求I所述的功率装置组件，其特征在于，所述功率装置组件进一步包括构造成从环境空气中分离氮的氮分离单元(60)，其中，所述压缩环境气体流(26)的所述至少第一部分传送通过所述氮分离单元(60)，并且在将所述压缩环境气体流￠0)的所述至少第一部分输送到所述氧化剂单元￠2)之前，从所述压缩环境气体流￠0)的所述至少第一部分中移除氮。
3.根据权利要求I所述的功率装置组件，其特征在于，所述功率装置组件进一步包括构造成从环境空气中分离氧和氮的空气分离单元(90)，其中，所述压缩环境气体流(26)的所述至少第一部分传送通过所述空气分离单元(90)，从所述压缩环境气体流的所述至少第一部分中得到氧流，并且将所述氧流输送到所述氧化剂单元(62)。
4.根据权利要求3所述的功率装置组件，其特征在于，将所述压缩环境气体流(26)的至少第二部分输送到所述氧化剂单元(62)，并且混合所述第二部分与来自所述空气分离单元(90)的所述氧流。
5.根据权利要求I所述的功率装置组件，其特征在于，所述气体分离系统(65)包括 一氧化碳催化器(64)，其流体地连接到所述气体分离单元￠5)的输入上，并且构造成接收所述再循环气体流(50)的所述第二部分，以将所述再循环气体流(50)的所述第二部分中的氧和一氧化碳转化成二氧化碳，并且产生排气流； 水冷凝单元(66)，其流体地连接到所述一氧化碳催化器￠4)的输出上，以从所述排气流中移除水；以及 二氧化碳分离单元(68)，其流体地连接到所述水冷凝单元￠6)的输出上，以从所述排气流中分离所述二氧化碳部分，以及产生其余排气流； 其中，将所述其余排气流输送到氮存储单元(70)。
6.一种用于运行功率装置的方法，包括 用至少一个主要空气压缩机(12)压缩环境空气，以形成压缩环境气体流(26)； 将所述压缩环境气体流(26)的至少第一部分输送到氧化剂单元(62)，其中，所述氧化剂单元￠2)构造成将压缩富氧气体流(24)输送到至少一个燃气轮机机组； 混合所述压缩富氧气体流(24)与再循环气体流(50)的至少第一部分和燃料流(28)而形成可燃混合物，并且在涡轮燃烧器(32)中燃烧所述混合物而产生所述再循环气体流(50)； 使用所述再循环气体流(50)来驱动涡轮(34)； 驱动流体地连接到所述涡轮燃烧器(32)上的涡轮压缩机(30)； 使用再循环环路(52)来使来自所述涡轮(34)的所述再循环气体流(50)再循环到所述涡轮压缩机(30)； 使用再循环气体流抽取路径出3)来从所述至少一个燃气轮机机组中抽取所述再循环气体流(50)的第二部分；以及 使用气体分离系统出5)来将所述再循环气体流(50)的所述第二部分分离成氮部分和二氧化碳部分。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述压缩环境气体流(26)的所述至少第一部分传送通过氮分离单元(60)，所述氮分离单元(60)构造成从环境空气中分离氮，并且在将所述压缩环境气体流(26)的所述至少第一部分输送到所述氧化剂单元￠2)之前，从所述压缩环境气体流(26)的所述至少第一部分中移除氮，并且流体地连接到所述氮分离单元￠0)上的氮存储单元(70)构造成接收和存储来自所述氮分离单元￠0)的氮。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述压缩环境气体流(26)的所述至少第一部分传送通过空气分离单元(90)，所述空气分离单元(90)构造成从环境空气中分离氧和氮，并且从所述压缩环境气体流(26)的所述至少第一部分中得出氧流，并且所述氧流被输送到所述氧化剂单元(62)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括将所述压缩环境气体流(26)的至少第二部分输送到所述氧化剂单元(62)，其中，所述压缩环境气体流(26)的所述至少第二部分与来自所述空气分离单元(90)的所述氧流混合。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述气体分离系统(65)包括 一氧化碳催化器(64)，其流体地连接到所述气体分离系统(65)的输入上，并且构造成接收所述再循环气体流(50)的所述第二部分，以将所述再循环气体流(50)的所述第二部分中的氧和一氧化碳转化成二氧化碳，以及产生排气流； 水冷凝单元(66)，其流体地连接到所述一氧化碳催化器￠4)的输出上，以从所述排气流中移除水；以及 二氧化碳分离单元(68)，其流体地连接到所述水冷凝单元￠6)的输出上，以从所述排气流中分离所述二氧化碳部分，以及产生其余排气流； 其中，将所述其余排气流输送到氮存储单元(70)。
全文摘要
本发明涉及功率装置和运行方法。提供一种功率装置和运行方法。该功率装置包括至少一个主要空气压缩机(12)、构造成将压缩富氧气体流(24)输送到至少一个燃气轮机机组的氧化剂单元(62)。各个机组包括涡轮燃烧器(32)，涡轮燃烧器(32)用于混合压缩富氧气体流(24)与再循环气体流(50)和燃料流(28)，以燃烧可燃混合物，以及形成再循环气体流(50)。再循环环路(52)使来自涡轮(34)的再循环气体流(50)再循环到涡轮压缩机(30)。再循环气体流抽取路径(63)抽取再循环气体流(50)的一部分，并且将其输送到气体分离系统(65)。气体分离系统(65)将再循环气体流(50)的第二部分分离成氮部分和二氧化碳部分。
文档编号F02C3/34GK102953815SQ20121030440
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月24日 优先权日2011年8月25日
发明者P.波波维奇 申请人:通用电气公司