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燃?xì)鉁u輪燃燒室控制系統(tǒng)的制作方法_3

文檔序號(hào):9239854閱讀:來源:國知局
、90、100、200、300、400、500、1000、2000、3000、4000 或 5000 份(ppmv)。通過進(jìn)一 步實(shí)例,為了達(dá)到這些低水平的氧化劑(例如、氧氣)和/或未燃盡的燃料,SEGR燃?xì)鉁u輪 系統(tǒng)控制元件126可維持用于在SEGR燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)52中燃燒的當(dāng)量比在大約0. 95和大 約I. 05之間。SEGR燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)控制元件126也可以控制EG提取系統(tǒng)80和EG處理系統(tǒng) 82以對(duì)于排氣注入EOR系統(tǒng)112、管線86、儲(chǔ)罐88以及碳封存系統(tǒng)90維持排氣42、60、95 的溫度、壓力、流動(dòng)速率以及氣體組成在合適的范圍內(nèi)。如以上所討論的,可以控制EG處理 系統(tǒng)82以純化和/或分離排氣42成為一個(gè)或多個(gè)氣流95,例如富0)2貧N 2流96、中等濃 度0)2為流97以及貧0)2富\流98。除了用于排氣42、60和95的控制元件之外,控制元 件124、126和128可執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)指令以維持機(jī)械動(dòng)力72在合適的功率范圍內(nèi),或者維 持電力74在合適的頻率或功率范圍內(nèi)。
[0047] 圖3是系統(tǒng)10的實(shí)施方式的圖表,進(jìn)一步圖解供烴生產(chǎn)系統(tǒng)12和/或其他系統(tǒng) 84使用的SEGR燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)52的細(xì)節(jié)。在圖解的實(shí)施方式中,SEGR燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)52包 括連接到EG處理系統(tǒng)54的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)150。圖解的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)150包括壓縮機(jī) 部分152、燃燒室部分154以及膨脹器部分或渦輪部分156。壓縮機(jī)部分152包括一個(gè)或多 個(gè)排氣壓縮機(jī)或壓縮機(jī)級(jí)158,例如以串聯(lián)排列布置的1至20級(jí)的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)葉片。同樣 地,燃燒室部分154包括一個(gè)或多個(gè)燃燒室160,例如軸向圍繞SEGR燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)52的旋 轉(zhuǎn)軸162分布的1至20個(gè)燃燒室160。而且,每個(gè)燃燒室160可包括配置為注入排氣66、 氧化劑68和/或燃料70的一個(gè)或多個(gè)燃料噴嘴164。例如,每個(gè)燃燒室160的首端部166 可容納1、2、3、4、5、6或更多的燃料噴嘴164,其可注入排氣66、氧化劑68和/或燃料70的 流或混合物到燃燒室160的燃燒部分168 (例如,燃燒腔)中。
[0048] 燃料噴嘴164可包括預(yù)混合燃料噴嘴164 (例如,配置為預(yù)混合氧化劑68和燃料 70用于產(chǎn)生氧化劑/燃料預(yù)混合火焰)和/或擴(kuò)散燃料噴嘴164 (例如,配置為注入氧化 劑68和燃料70的單獨(dú)流用于產(chǎn)生氧化劑/燃料擴(kuò)散火焰)的任意組合。預(yù)混合燃料噴嘴 164的實(shí)施方式可包括漩渦葉片、混合室或其他部件以在注入并在燃燒腔168中燃燒之前 在噴嘴164中內(nèi)部地混合氧化劑68和燃料70。預(yù)混合燃料噴嘴164也可接收至少一些部 分混合的氧化劑68和燃料70。在某些實(shí)施方式中,每個(gè)擴(kuò)散燃料噴嘴164可隔離氧化劑 68和燃料70的流直到注入點(diǎn),同時(shí)也隔離一種或多種稀釋劑(例如,排氣66、蒸汽、氮?dú)饣?者另外的惰性氣體)的流直到注入點(diǎn)。在其他的實(shí)施方式中,每個(gè)擴(kuò)散燃料噴嘴164可隔 離氧化劑68和燃料70的流直到注入點(diǎn),同時(shí)在注入點(diǎn)之前將一種或多種稀釋劑(例如,排 氣66、蒸汽、氮?dú)饣蛘吡硗獾亩栊詺怏w)與氧化劑68和/或燃料70部分混合。另外,一種 或多種稀釋劑(例如,排氣66、蒸汽、氮?dú)饣蛄硗獾亩栊詺怏w)可在燃燒區(qū)處或從其下游注 入到燃燒室(例如,到熱的燃燒產(chǎn)物),從而有助于降低熱的燃燒產(chǎn)物的溫度并減少NOx (例 如,NO和NO2)的排放。不管燃料噴嘴164的類型如何,可以控制SEGR燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)52以 提供氧化劑68和燃料70基本上化學(xué)計(jì)量的燃燒。
[0049] 在使用擴(kuò)散燃料噴嘴164的擴(kuò)散燃燒實(shí)施方式中,燃料70和氧化劑68通常不在 擴(kuò)散火焰上游混合,而是燃料70和氧化劑68在火焰表面處混合并直接反應(yīng)和/或火焰表 面存在于在燃料70和氧化劑68之間混合的位置處。特別地,燃料70和氧化劑68分開地 接近火焰表面(或者擴(kuò)散邊界/界面),并且然后沿著火焰表面(或擴(kuò)散邊界/界面)擴(kuò)散 (例如,通過分子和粘性擴(kuò)散)以產(chǎn)生擴(kuò)散火焰。值得注意的是,沿著該火焰表面(或擴(kuò)散 邊界/界面)燃料70和氧化劑68可以處于基本上化學(xué)計(jì)量比,其可以導(dǎo)致沿著該火焰表 面的更高的火焰溫度(例如,峰值火焰溫度)。與貧燃料或富燃料的燃料/氧化劑比相比, 化學(xué)計(jì)量的燃料/氧化劑比通常導(dǎo)致更高的火焰溫度(例如,峰值火焰溫度)。結(jié)果,擴(kuò)散 火焰可以比預(yù)混合火焰基本上更穩(wěn)定,這是因?yàn)槿剂?0和氧化劑68的擴(kuò)散有助于沿著火 焰表面維持化學(xué)計(jì)量比(以及更高的溫度)。雖然更高的火焰溫度也可導(dǎo)致更多的排氣排 放物,例如NOx排放物,但公開的實(shí)施方式使用一種或多種稀釋劑以幫助控制溫度和排放物 同時(shí)還避免燃料70和氧化劑68的任何預(yù)混合。例如,公開的實(shí)施方式可與燃料70和氧化 劑68分開地引入一種或多種稀釋劑(例如,在燃燒點(diǎn)之后和/或擴(kuò)散火焰的下游),從而有 助于降低溫度并減少由擴(kuò)散火焰產(chǎn)生的排放物(例如,NOx排放物)。
[0050] 如圖解的,在運(yùn)行中,壓縮機(jī)部分152接收并壓縮來自EG處理系統(tǒng)54的排氣66, 并輸出壓縮的排氣170至燃燒室部分154中的每個(gè)燃燒室160。當(dāng)在每個(gè)燃燒室160內(nèi)燃 料60、氧化劑68和排氣170燃燒時(shí),另外的排氣或燃燒產(chǎn)物172 (即,燃燒氣)被發(fā)送到渦 輪部分156。與壓縮機(jī)部分152類似,渦輪部分156包括一個(gè)或多個(gè)渦輪或渦輪級(jí)174,其 可包括一系列的旋轉(zhuǎn)渦輪葉片。然后這些渦輪葉片被在燃燒室部分154中產(chǎn)生的燃燒產(chǎn)物 172驅(qū)動(dòng),從而驅(qū)動(dòng)連接到機(jī)械裝置106的軸176旋轉(zhuǎn)。再一次地,機(jī)械裝置106可包括連 接到SEGR燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)52任一端的多種裝置,例如連接到渦輪部分156的機(jī)械裝置106、 178和/或連接到壓縮機(jī)部分152的機(jī)械裝置106、180。在某些實(shí)施方式中,機(jī)械裝置106、 178、180可包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)電機(jī)、用于氧化劑68的氧化劑壓縮機(jī)、用于燃料70的燃料泵、 齒輪箱或連接到SEGR燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)52的另外的驅(qū)動(dòng)器(例如,蒸汽渦輪104、電動(dòng)機(jī)等)。 下面參考表1更詳細(xì)地討論非限制性的實(shí)例。如圖解的,渦輪部分156輸出排氣60沿著從 渦輪部分156的排氣出口 182至排氣入口 184的排氣再循環(huán)路徑110再循環(huán)進(jìn)入壓縮機(jī)部 分152。如以上詳細(xì)討論地,沿著排氣再循環(huán)路徑110,排氣60穿過EG處理系統(tǒng)54(例如, HRSG 56 和 / 或 EGR 系統(tǒng) 58)。
[0051] 再一次地,在燃燒室部分154中的每個(gè)燃燒室160接收、混合并化學(xué)計(jì)量地燃燒 壓縮的排氣170、氧化劑68和燃料70以產(chǎn)生另外的排氣或燃燒產(chǎn)物172來驅(qū)動(dòng)渦輪部分 156。在某些實(shí)施方式中,氧化劑68被氧化劑壓縮系統(tǒng)186例如具有一個(gè)或多個(gè)氧化劑壓 縮機(jī)(MOCs)的主氧化劑壓縮(MOC)系統(tǒng)(例如,主空氣壓縮(MAC)系統(tǒng))壓縮。氧化劑壓 縮系統(tǒng)186包括連接到驅(qū)動(dòng)器190的氧化劑壓縮機(jī)188。例如,驅(qū)動(dòng)器190可包括電動(dòng)機(jī)、 燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)或其任意組合。在某些實(shí)施方式中,驅(qū)動(dòng)器190可以是渦輪發(fā)動(dòng)機(jī),例如燃?xì)鉁u 輪發(fā)動(dòng)機(jī)150。因此,氧化劑壓縮系統(tǒng)186可以是機(jī)械裝置106的整體部分。換句話說,壓 縮機(jī)188可被由燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)150的軸176供應(yīng)的機(jī)械動(dòng)力72直接或間接地驅(qū)動(dòng)。在 這類實(shí)施方式中,可以不包括驅(qū)動(dòng)器190,因?yàn)閴嚎s機(jī)188依賴于自渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)150的動(dòng)力 輸出。然而,在使用超過一個(gè)氧化劑壓縮機(jī)的某些實(shí)施方式中,第一氧化劑壓縮機(jī)(例如, 低壓(LP)氧化劑壓縮機(jī))可以被驅(qū)動(dòng)器190驅(qū)動(dòng)而軸176驅(qū)動(dòng)第二氧化劑壓縮機(jī)(例如, 高壓(HP)氧化劑壓縮機(jī)),反之亦然。例如,在另外的實(shí)施方式中,HP MOC被驅(qū)動(dòng)器190驅(qū) 動(dòng)并且LP氧化劑壓縮機(jī)被軸176驅(qū)動(dòng)。在圖解的實(shí)施方式中,氧化劑壓縮系統(tǒng)186與機(jī)械 裝置106分開。在這些實(shí)施方式的每個(gè)中,壓縮系統(tǒng)186壓縮并供應(yīng)氧化劑68至燃料噴 嘴164和燃燒室160。因此,機(jī)械裝置106、178、180的一些或所有可配置為增加壓縮系統(tǒng) 186 (例如,壓縮機(jī)188和/或另外的壓縮機(jī))的運(yùn)行效率。
[0052] 由元件編號(hào)106A、106B、106C、106D、106E和106F所指示的機(jī)械裝置106的各種組 件可沿著軸176的線路和/或平行于軸176的線路以一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)排列、平行排列或者 串聯(lián)和平行排列的任意組合布置。例如,機(jī)械裝置1〇6、178、180(例如,106A至106F)可包 括下列以任意順序的任意的串聯(lián)和/或平行排列:一個(gè)或多個(gè)齒輪箱(例如,平行軸,行星 齒輪箱)、一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)(例如,氧化劑壓縮機(jī)、增壓壓縮機(jī)例如EG增壓壓縮機(jī))、一個(gè) 或多個(gè)發(fā)電單元(例如,發(fā)電機(jī))、一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器(例如,蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī))、熱 交換單元(例如,直接或間接熱交換器)、離合器或其任意組合。壓縮機(jī)可包括每個(gè)具有一 個(gè)或多個(gè)壓縮級(jí)的軸向壓縮機(jī)、徑向或離心壓縮機(jī)、或其任意組合。關(guān)于熱交換器,直接熱 交換器可包括噴淋式冷卻器(例如,噴淋式中間冷卻器),其將液體噴霧注入到氣流(例如, 氧化劑流)用于氣流的直接冷卻。間接熱交換器可包括分開第一和第二流一一例如流體流 (例如,氧化劑流)與冷卻液流(例如,水、空氣、制冷劑或任何其他液體或氣體冷卻液)分 開一一的至少一個(gè)壁(例如,殼管式熱交換器),其中冷卻液流傳送來自流體流的熱量而無 需任何直接接觸。間接熱交換器的實(shí)例包括中間冷卻器熱交換器和熱回收單元,例如熱回 收蒸汽發(fā)生器。熱交換器也可包括加熱器。如以下更詳細(xì)討論地,如表1所闡述的非限制 性實(shí)例所指示的,這些機(jī)械裝置組件的每個(gè)可以以多種組合使用。
[0053] 通常,機(jī)械裝置106、178、180可配置為通過例如調(diào)節(jié)系統(tǒng)186中一個(gè)或多個(gè)氧化 劑壓縮機(jī)的運(yùn)行速度,通過冷卻促進(jìn)氧化劑68的壓縮,和/或提取過剩的動(dòng)力來提高壓縮 系統(tǒng)186的效率。公開的實(shí)施方式意欲包括機(jī)械裝置106、178、180中串聯(lián)和平行排列的前 述組件的任何和所有排布,其中一個(gè)、超過一個(gè)、所有或者沒有組件從軸176獲得動(dòng)力。如 以下所圖解的,表1描繪了接近壓縮機(jī)和渦輪部分152、156布置的和/或連接到壓縮機(jī)和 渦輪部分152、156的機(jī)械裝置106、178、180的一些非限制性的排列實(shí)例。
[0054]
[0055]
[0056] 表1
[0057] 如以上表1中圖解的,冷卻單元表示為CLR,離合器表示為CLU,驅(qū)動(dòng)器由DRV表 示,齒輪箱表示為GBX,發(fā)生器由GEN表示,加熱單元由HTR表示,主氧化劑壓縮機(jī)單元由 MOC表示,低壓和高壓的變形分別表示為LP MOC和HP M0C,并且蒸汽發(fā)生器單元表示為 STGN。雖然表1朝向壓縮機(jī)部分152或渦輪部分156按順序圖解了機(jī)械裝置106、178、180, 但表1也意欲覆蓋機(jī)械裝置106、178、180的相反順序。在表1中,包括兩個(gè)或多個(gè)組件的 任意單元意欲覆蓋組件的平行排列。表1不意欲排除機(jī)械裝置106、178、180的任何未圖解 的排布。機(jī)械裝置106、178、180的這些組件可以能夠反饋控制輸送到燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)150 的氧化劑68的溫度、壓力和流動(dòng)速率。如以下更詳細(xì)討論的,氧化劑68和燃料70可在專 門選擇以促進(jìn)隔離和提取無任何降低排氣170質(zhì)量的氧化劑68和燃料70的壓縮排氣170 的位置處供應(yīng)到燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)150。
[0058] 如圖3中圖解的,EG供應(yīng)系統(tǒng)78布置在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)150和目標(biāo)系統(tǒng)(例如,烴 生產(chǎn)系統(tǒng)12和其他系統(tǒng)84)之間。特別地,EG供應(yīng)系統(tǒng)78 (例如,EG提取系統(tǒng)(EGES) 80) 可在沿著壓縮機(jī)部分152、燃燒室部分154和/或渦輪部分156的一個(gè)或多個(gè)提取點(diǎn)76處 連接到燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)150。例如,提取點(diǎn)76可位于相鄰的壓縮機(jī)級(jí)之間,例如在壓縮機(jī)級(jí) 之間的2、3、4、5、6、7、8、9或10級(jí)間提取點(diǎn)76。這些級(jí)間提取點(diǎn)76的每個(gè)提供不同溫度和 壓力的提取的排氣42。類似地,提取點(diǎn)76可位于相鄰的渦輪級(jí)之間,例如在渦輪級(jí)之間的 2、3、4、5、6、7、8、9或10級(jí)間提取點(diǎn)76。這些級(jí)間提取點(diǎn)76的每個(gè)提供不同溫度和壓力的 提取的排氣42。通過進(jìn)一步的實(shí)例,提取點(diǎn)76可位于遍及燃燒室部分154的多個(gè)位置處, 其可提供不同的溫度、壓力、流動(dòng)速率和氣體組成。這些提取點(diǎn)76的每個(gè)可包括EG提取管 道、一個(gè)或多個(gè)閥、傳感器和控制元件,其可用于選擇性地控制提取的排氣42向EG供應(yīng)系 統(tǒng)78的流動(dòng)。
[0059] 由EG供應(yīng)系統(tǒng)78分配的提取的排氣具有適合用于目標(biāo)系統(tǒng)(例如,烴生產(chǎn)系統(tǒng) 12和其他系統(tǒng)84)的控制的組成。例如,在這些提取點(diǎn)76的每個(gè)處,排氣170可基本上與 氧化劑68和燃料70的注入點(diǎn)(或流)隔離。換句話說,EG供應(yīng)系統(tǒng)78可具體地設(shè)計(jì)為從 燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)150提取排氣170而無任何添加的氧化劑68或燃料70。而且,鑒于每個(gè)燃 燒室160中的化學(xué)計(jì)量的燃燒,提取的排氣42可基本上不含氧氣和燃料。EG供應(yīng)系統(tǒng)78 可直接或間接地發(fā)送提取的排氣42到烴生產(chǎn)系統(tǒng)12和/或其他系統(tǒng)84以用在個(gè)多種過 程中,例如提高采收率法采油、碳封存、存儲(chǔ)、或運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場外位置。然而,在某些實(shí)施方式 中,EG供應(yīng)系統(tǒng)78包括EG處理系統(tǒng)(EGTS) 82用于在供目標(biāo)系統(tǒng)使用之前進(jìn)一步處理排 氣42。例如,EG處理系統(tǒng)82可純化和/或分開排氣42為一個(gè)或多個(gè)流95,例如富0)2貧 隊(duì)流96、中等濃度CO 2、隊(duì)流97和貧CO 2富N 2流98。這些處理的排氣流95可單獨(dú)地或以 任意組合供烴生產(chǎn)系統(tǒng)12和其他系統(tǒng)84 (例如,管線86、儲(chǔ)罐88和碳封存系統(tǒng)90)使用。
[0060] 與在EG供應(yīng)系統(tǒng)78中進(jìn)行的排氣處理類似地,EG處理系統(tǒng)54可包括多個(gè)排氣 (EG)處理組件192,例如由元件編號(hào)194、196、198、200、202、204、206、208和210所指示的。 這些EG處理組件192 (例如,194至210)可沿著排氣再循環(huán)路徑110以一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)排 列、平行排列或串聯(lián)和平行排列的任意組合布置。例如,EG處理組件192 (例如,194至210) 可包括下列以任意順序的任意串聯(lián)和/或平行排列:一個(gè)或多個(gè)熱交換器(例如,熱回收 單元例如熱回收蒸汽發(fā)生器、冷凝器、冷卻器或加熱器)、催化劑系統(tǒng)(例如,氧化催化劑 系統(tǒng))、顆粒和/或水去除系統(tǒng)(例如,慣性分離器、聚結(jié)過濾器、不透水過濾器和其他過濾 器)、化學(xué)制品注入系統(tǒng)、基于溶劑的處理系統(tǒng)(例如,吸收器、閃蒸罐等)、碳捕獲系統(tǒng)、氣 體分離系統(tǒng)、氣體純化系統(tǒng)和/或一個(gè)基于溶劑的處理系統(tǒng)或其任意組合。在某些實(shí)施方 式中,催化劑系統(tǒng)可包括氧化催化劑、一氧化碳還原催化劑、氮氧化物還原催化劑、氧化鋁、 氧化鋯、氧化硅、氧化鈦、氧化鉑、氧化鈀、氧化鈷、或混合的金屬氧化物、或其組合。公開的 實(shí)施方式意欲包括以串聯(lián)或平行排列的前述組件192的任何以及所有排布。如以下所圖解 的,表2描繪了沿著排氣再循環(huán)路徑110組件192的一些非限制性的排列實(shí)例。
[0061]
[0062] 表 2
[0063] 如以上表2中所圖解的,催化劑單元由CU表示,氧化催化劑單元由OCU表示,增壓 鼓風(fēng)機(jī)由BB表示,熱交換器由HX表示,熱回收單元由HRU表示,熱回收蒸汽發(fā)生器由HRSG 表示,冷凝器由COND表示,蒸汽禍輪由ST表示,顆粒去除單元由PRU表示,水分去除單元由 MRU表示,過濾器由FIL表示,聚結(jié)過濾器由CFIL表示,不透水過濾器由WFIL表示、慣性分 離器由INER表示和稀釋劑供應(yīng)系統(tǒng)(例如,蒸汽、氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w)由DIL表示。雖 然表2從渦輪部分156的排氣出口 182向壓縮機(jī)部分152的排氣入口 184按順序圖解了組 件192,但表2也意欲覆蓋圖解的組件192的相反順序。在表2中,包括兩個(gè)或多個(gè)組件的 任意單元意欲覆蓋帶有組件、平行排列的組件、或其任意組合的整體單元。而且,在表2的 上下文中,HRU、HRSG和COND是HE的實(shí)例;HRSG是HRU的實(shí)例;COND、WFIL和CFIL是WRU 的實(shí)例;INER、FIL、WFIL和CFIL是PRU的實(shí)例;和WFIL和CFIL是FIL的實(shí)例。再一次地, 表2不意欲排除組件192的任何未圖解的排布。在某些實(shí)施方式中,圖解的組件192 (例如, 194至210)可以部分或完全地整合在HRSG 56、EGR系統(tǒng)58或其任意組合內(nèi)。這些EG處 理組件192可以能夠反饋控制溫度、壓力、流動(dòng)速率和氣體組成,同時(shí)也從排氣60去除水分 和顆粒。而且,處理的排氣60可在一個(gè)或多個(gè)提取點(diǎn)76處提取以在EG供應(yīng)系統(tǒng)78中使 用和/或再循環(huán)至壓縮機(jī)部分152的排氣入口 184。
[0064] 當(dāng)處理的、再循環(huán)排氣66穿過壓縮機(jī)部分152時(shí),SEGR燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)52可沿著 一個(gè)或多個(gè)線路212 (例如、泄放(bleed)管道或旁路管道)泄放出一部分壓縮的排氣。每 個(gè)線路212可發(fā)送排氣到一個(gè)或多個(gè)熱交換器214 (例如,冷卻單元),從而冷卻排氣用于再 循環(huán)回到SEGR燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)52。例如,在穿過熱交換器214后,一部分冷卻的排氣可沿著 線路212發(fā)送至渦輪部分156,用于冷卻和/或密封渦輪套管、渦輪防護(hù)罩、軸承和其他組 件。在這類實(shí)施方式中,SEGR燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)52不為冷卻和/或密封目的發(fā)送任何氧化劑 68 (或其他潛在污染物)穿過渦輪部分156,并且從而冷卻的排氣的任何泄露不會(huì)污染流經(jīng) 并驅(qū)動(dòng)渦輪部分156的渦輪級(jí)的熱的燃燒產(chǎn)物(例如,工作排氣)。通過進(jìn)一步的實(shí)例,在 經(jīng)過熱交換器214之后,一部分冷卻的排氣可沿著線路216 (例如,返回管道)發(fā)送到壓縮 機(jī)部分152的上游壓縮機(jī)級(jí),從而提高壓縮機(jī)部分152的壓縮效率。在這類實(shí)施方式中,熱 交換器214可配置作為用于壓縮機(jī)部分152的級(jí)間冷卻單元。以這種方式,冷卻的排氣有 助于提高SEGR燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)52的運(yùn)行效率,同時(shí)地有助于維持排氣的純度(例如,基本上 不含氧化劑和燃料)。
[0065] 圖4是在圖1-3中圖解的系統(tǒng)10的運(yùn)行過程220的實(shí)施方式的流程圖。在某些 實(shí)施方式中,過程220可以是計(jì)算機(jī)實(shí)施的過程,其訪問存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器122中的一個(gè)或多個(gè) 指令并在圖2中所顯示的控制器118的處理器120上執(zhí)行指令。例如,過程220中的每個(gè) 步驟可包括參考圖2所述的控制系統(tǒng)100的控制器可執(zhí)行的指令。
[0066] 過程220通過引發(fā)圖1-3的SEGR燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)52的啟動(dòng)模式開始,如方框222 所指示的。例如,啟動(dòng)模式可包括逐步升溫SEGR燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)52以維持熱梯度、振動(dòng)和間 隙(例如,在旋轉(zhuǎn)和固定構(gòu)件之間)在可接受的閾值內(nèi)。例如,在啟動(dòng)模式222期間,過程 220可開始供應(yīng)壓縮的氧化劑68至燃燒室部分154的燃燒室160和燃料噴嘴164,如方框 224所指示的。在某些實(shí)施方式中,壓縮的氧化劑可包括壓縮的空氣、氧氣、富氧空氣、氧氣 減少的空氣、氧氣-氮?dú)饣旌衔锘蚱淙我饨M合。例如,氧化劑68可被圖3中圖解的氧化劑 壓縮系統(tǒng)186壓縮。在啟動(dòng)模式222期間,過程220也可開始供應(yīng)燃料至燃燒室160和燃 料噴嘴16,如方框226所指示的。在啟動(dòng)模式222期間,過程220也開始供應(yīng)排氣(可用 的)至燃燒室160和燃料噴嘴164,如方框228所指示的。例如,燃料噴嘴164可生產(chǎn)一個(gè) 或多個(gè)擴(kuò)散火焰、預(yù)混合火焰、或擴(kuò)散和預(yù)混合火焰的組合。在啟動(dòng)模式222期間,由燃?xì)?渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)156產(chǎn)生的排氣60在數(shù)量和/或質(zhì)量上可以是不足的或者不穩(wěn)定的。因此,在 啟動(dòng)模式期間,過程220可從一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)單元(例如,存罐88)、管線86、其他SEGR燃 氣渦輪系統(tǒng)52或其他排氣源供應(yīng)排氣66。
[0067] 然后過程220可以在燃燒室160中燃燒壓縮的氧化劑、燃料和排氣的混合物以產(chǎn) 生熱的燃燒氣172,如方框所230所指示的。特別地,過程220可由圖2的控制系統(tǒng)100控 制以促進(jìn)在燃燒室部分154的燃燒室160中混合物的化學(xué)計(jì)量燃燒(例如,化學(xué)計(jì)量的擴(kuò) 散燃燒,預(yù)混合燃燒或二者)。然而,在啟動(dòng)模式222期間,維持混合物的化學(xué)計(jì)量燃燒(并 且從而低水平的氧化劑和未燃盡的燃料可存在于熱的燃燒氣172中)可能是特別困難的。 結(jié)果,在啟動(dòng)模式222中,熱的燃燒氣172可具有比在以下更詳細(xì)描述的穩(wěn)態(tài)模式期間更大 量的殘留氧化劑68和/或燃料70。為此原因,過程220可執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)控制指令以在啟 動(dòng)模式期間減少或者消除熱的燃燒氣172中的殘留氧化劑68和/或燃料70。
[0068] 然后過程220用熱的燃燒氣172驅(qū)動(dòng)渦輪部分156,如方框232所指示的。例如, 熱的燃燒氣172可驅(qū)動(dòng)布置在渦輪部分156中的一個(gè)或多個(gè)渦輪級(jí)174。在渦輪部分156 的下游,過程220可處理來自最后渦輪級(jí)174的排氣60,如方框234所指示的。例如,排氣 處理234可包括過濾、任何殘留氧化劑68和/或燃料70的催化反應(yīng)、化學(xué)處理、用HRSG 56 熱回收等等。過程220也可再循環(huán)至少一些排氣60回到SEGR燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)52的壓縮機(jī) 部分152,如方框236所指示的。例如,如圖1-3所圖解的,排氣再循環(huán)236可包括穿過具有 EG處理系統(tǒng)54的排氣再循環(huán)路徑110的通道。
[0069] 依次地,如方框238所指示的,再循環(huán)排氣66可在壓縮機(jī)部分152中壓縮。例如, SEGR燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)52可在壓縮機(jī)部分152的一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)級(jí)158中順序地壓縮再循 環(huán)排氣66。隨后,如方框228所指示的,壓縮的排氣170可被供應(yīng)至燃燒室160和燃料噴 嘴164。然后可重復(fù)步驟230、232、234、236和238,直到過程220最終轉(zhuǎn)
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