[发明专利]动力装置和操作方法

说明书

发明背景

本公开的主题内容一般涉及电力装置领域，并且更具体地涉及操作化学计量废气再循环涡轮系统的方法。各种类型的燃气涡轮系统是已知的，且在发电厂中用于发电。通常情况下，燃气涡轮系统包括用于压缩气流的涡轮压缩机和涡轮燃烧室，其使压缩空气与燃料结合并点燃该混合物以产生废气。废气然后可通过涡轮膨胀，从而使涡轮旋转，其进而可经由涡轮轴被连接到涡轮发电机，用于发电。燃气涡轮传统上在燃烧过程中使用过量的空气来控制涡轮温度及管理不需要的排放物。这通常导致产生带有大量的过量氧气的废气流。

因此，存在对使用燃气涡轮系统的动力装置布置(power plant arrangement)的需求，所述燃气涡轮系统可在没有带有大量的过量氧气的废气流情况下运行。此外，对于动力装置布置来说提供这样的选择将是合乎需要的，所述选择通过废气处理进一步减少排放物和/或回收二氧化碳、氮和水流。

发明内容

一方面，提供了一种用于减少从动力装置生产电力的方法。大气被至少一个主空气压缩机压缩成为压缩大气流。压缩大气流的至少第一部分被以第一压缩大气流速输送到涡轮燃烧室，其流体连接到至少一个主空气压缩机上。具有第一燃料流流速的燃料流被输送到涡轮燃烧室，用于与压缩大气流的至少第一部分和与废气流的至少第一部分混合以形成可燃混合物。可燃混合物在涡轮燃烧室内以基本化学计量燃烧，形成驱动通过涡轮轴连接到涡轮压缩机上的涡轮的废气流，且在第一负载下操作动力装置。废气流的至少第一部分利用再循环回路从涡轮到涡轮压缩机再循环。废气流的至少第二部分被输送到排气路径。燃料流流速被减少到低于第一燃料流流速的第二燃料流流速。第一压缩大气流速率也被减少到低于第一压缩大气流速率的第二压缩大气流速率，其中基本化学计量燃烧被维持以及动力装置在低于第一负载的第二负载下操作。燃料流速率进一步减少到低于第二燃料流流速的第三燃料流流速，其中实现于稀薄燃烧且动力装置在低于第二负载的第三负载下操作。

其它方面将在下面的说明书中部分阐述，并且从说明书中将部分地显而易见的，或者可以通过下面描述的方面的实践学到。下面描述的优点将通过所附的权利要求中特别指出的要素和组合而被实现和获得。应该理解的是，前面的概要描述和下面的详细描述仅仅是示例性的和解释性的，并不是限制性的。

附图说明

本发明的这些和其它的特征、方面以及优点将变得更好理解，当参考附图阅读下面的详细描述时，其中部件不一定是按比例的，并且其中对应的参考数字在整个附图中表示对应的部分：

图1图解说明了根据本发明的一个实施方案的一个示例性动力装置布置10。

图2图解说明了根据本发明的一个实施方案的一个示例性动力装置布置100，其中排气路径39的一系列的尾气催化剂被以简化形式示出。

图3图解说明了根据本发明的一个实施方案的另一示例性动力装置布置200。

图4图解说明了根据本发明的一个实施方案的一个示例性动力装置布置300，其中排气路径39和从属排气路径79的两个系列的尾气催化剂被以简化形式示出。

图5图解说明描绘了基于动力装置负载的NO_x和CO排放物的浓度。图5所示的一条额外的线描绘了燃料与空气的理论当量比，并说明基于动力装置的负载该当量比如何改变。

具体实施方式

在以下的描述中，给出了许多具体细节以提供对实施方案的透彻理解。实施方案可在不需要一个或多个具体细节的情况下或用其它方法、部件、材料等实施。在其它的情况中，公知的结构、材料或操作没有被详细示出或描述，以避免遮蔽实施方案的方面。

在整个本说明书中对“一个实施方案”，“实施方案”或“多个实施方案”的提及意味着与实施方案关联描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施方案中。因此，短语“在一个实施方案中”或“在实施方案中”在整个说明书中的各个地方的出现不一定都指的是同一实施方案。此外，特定的特征、结构或特性可以任何合适的方式被组合在一个或多个实施方案中。

发电行业最近的需求需要燃气涡轮布置的发展，所述布置可被配置成消耗在空气工作流体中几乎所有的氧气以产生基本不含氧气的废气流。这样的废气流可被更容易地适用于使用NO_x催化剂的排放物的减少。此外，由于低氧气浓度，这样的废气流可更好地被适用于燃烧后的碳捕获解决方案。此外，基本不含氧气的废气流可被更容易地适用于提高的油回收应用。