СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ЭНЕРГИИ ПУТЕМ КИСЛОРОДНОГО СЖИГАНИЯ НИЗКОКАЛОРИЙНОГО ТОПЛИВА

1. Способ сжигания низкокалорийного топлива с низким уровнем выбросов, включающий следующие шаги: определяют газовую турбину, имеющую воздушный вход, воздушный компрессор после воздушного входа, топливный вход, камеру сжигания после топливного входа и воздушного компрессора, турбину после камеры сжигания и выход мощности, присоединенный к турбине; направляют окислитель к камере сжигания через топливный вход, причем окислитель содержит кислород в количестве большем, чем количество кислорода, присутствующего в воздухе; направляют низкокалорийное топливо в камеру сжигания через воздушный вход компрессора, причем низкокалорийное топливо имеет теплоту сгорания меньшую, чем у природного газа; сжигают низкокалорийное топливо с окислителем для получения газообразного рабочего тела, включающего пар и диоксид углерода; и приводят в действие турбину при помощи газообразного рабочего тела, состоящего из пара и диоксида углерода, полученного на указанном шаге сжигания.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает дополнительный шаг, на котором конденсируют пар в газообразном рабочем теле, состоящем из пара и диоксида углерода, за турбиной после указанного шага приведения турбины в действие, причем указанный шаг конденсации приводит к отделению по меньшей мере части воды от газообразного рабочего тела, состоящего из пара и диоксида углерода, и части диоксида углерода от газообразного рабочего тела, состоящего из пара и диоксида углерода.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что включает дополнительный шаг, на котором производят секвестрацию диоксида углерода, отделенного от газообразного рабочего тела, состоящего из пара и диоксида углерода, на указанном шаге конденсации, в месте, удаленном от окружающей атмосферы.
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что включает дополнительный шаг рециркуляции по меньшей мере части CO2, отделенного от газообразного рабочего тела, состоящего из пара и CO2, на указанном шаге конденсации, обратно к воздушному входу воздушного компрессора в качестве разбавляющего газа для смешивания с низкокалорийным топливом на указанном шаге направления низкокалорийного топлива.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что указанный шаг рециркуляции включает добавление к разбавляющему газу диоксида углерода и азота, причем азот по меньшей мере частично содержится в низкокалорийном топливе на указанном шаге направления и входит в состав газообразного рабочего тела, получаемого на указанном шаге сжигания.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что включает дополнительный шаг, на котором определяют избыточную часть разбавляющего газа, включающего диоксид углерода и азот, направляют избыточный разбавляющий газ, включающий диоксид углерода и азот, в сепаратор диоксида углерода и азота; и секвеструют диоксид углерода, выпускаемый из сепаратора диоксида углерода и азота в зону секвестрации, изолированную от атмосферного воздуха.
7. Способ по п.2, отличающийся тем, что включает дополнительный шаг, на котором нагревают отдельное жидкое рабочее тело в котле-утилизаторе (КУ), приводимом в действие избыточным теплом, получаемым из газообразного рабочего тела, состоящего из пара и диоксида углерода, за турбиной после указанного шага приведения в действие и перед конденсатором указанного этапа конденсации, причем указанное жидкое рабочее тело сообщается с турбиной и пригодно для приведения в действие турбины после нагревания жидкого рабочего тела котлом-утилизатором, а турбина связана с жидким рабочим телом, пригодным для получения дополнительной энергии.
8. Способ по п.2, отличающийся тем, что включает дополнительный шаг, на котором возвращают воду из газообразного рабочего тела, состоящего из пара и CO2, полученного на указанном шаге сжигания, обратно в камеру сжигания газовой турбины.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что указанный шаг возвращения включает рециркуляцию разбавляющего газа обратно к указанному воздушному отверстию камеры сжигания для объединения с низкокалорийным топливом, причем указанный разбавляющий газ содержит пар.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что разбавляющий газ на указанном шаге рециркуляции содержит комбинацию диоксида углерода и пара.
11. Система генерации энергии с низким уровнем выбросов путем сжигания низкокалорийного топлива, имеющего теплоту сгорания меньшую, чем у природного газа, содержащая газовый компрессор, имеющий газовый вход, камеру сгорания, имеющую кислородный вход, соединенный с источником кислорода, и соединенную с газовым компрессором за указанным газовым компрессором; источник газообразного топлива, имеющего теплоту сгорания, более низкую, чем теплота сгорания природного газа, причем указанный источник низкокалорийного топлива соединен с указанным газовым входом перед указанным газовым компрессором, камера сгорания выполнена с возможностью сжигания сжатого низкокалорийного топлива, поступающего из газового компрессора, с использованием кислорода из кислородного входа для получения газообразного рабочего тела, включающего пар и диоксид углерода; газовую турбину, расположенную за указанной камерой сгорания и выполненную с возможностью приведения в действие указанным рабочим телом, включающим пар и диоксид углерода, причем указанный газовый компрессор выполнен с возможностью приведения в действие приводным валом, присоединенным к указанной турбине.
12. Система по п.11, отличающаяся тем, что за газовой турбиной и перед камерой сгорания предусмотрена линия рециркуляции для рециркуляции по меньшей мере части газообразного рабочего тела, получаемого внутри камеры сгорания при температуре рециркуляции меньшей, чем температура газообразного рабочего тела, выходящего из камеры сгорания, вследствие чего рециркулирующее рабочее тело уменьшает температуру рабочего тела, получаемого внутри указанной камеры сгорания, и повышает массовый расход газообразного рабочего тела.
13. Система по п.12, отличающаяся тем, что указанная линия рециркуляции направляет по меньшей мере часть газообразного рабочего тела к камере сгорания через газовый компрессор для смешивания рециркулирующего рабочего тела с низкокалорийным топливом перед камерой сгорания.
14. Система по п.12, отличающаяся тем, что линия рециркуляции направляет рециркулирующее рабочее тело обратно к камере сгорания через кислородный вход для объединения рециркулирующего рабочего тела с кислородом из источника кислорода перед поступлением в камеру сгорания.
15. Система по п.12, отличающаяся тем, что предусмотрен конденсатор, расположенный перед линией рециркуляции и после указанной турбины, причем указанный конденсатор конденсирует по меньшей мере часть воды в газообразном рабочем теле, а линия рециркуляции выполнена с возможностью рециркуляции части газообразного рабочего тела обратно в камеру сгорания, причем рециркулирующая часть рабочего тела содержит большую долю одного из компонентов газообразного рабочего тела, чем присутствует в нем после выпуска из турбины.
16. Система по п.15, отличающаяся тем, что указанная рециркулирующая часть газообразного рабочего тела содержит больше диоксида углерода, чем присутствует в газообразном рабочем теле, выпускаемом из турбины.
17. Система по п.15, отличающаяся тем, что указанная рециркулирующая часть газообразного рабочего тела содержит больше воды, чем присутствует в газообразном рабочем теле, выпускаемом из турбины.
18. Система по п.12, отличающаяся тем, что указанное низкокалорийное топливо содержит азот, так что газообразное рабочее тело, приводящее в действие указанную турбину, содержит азот, а указанная линия рециркуляции направляет по меньшей мере часть азота в газообразном рабочем теле обратно к газовому входу газового компрессора.
19. Система по п.12, отличающаяся тем, что предусмотрен конденсатор, расположенный после турбины и выполненный с возможностью конденсации и отделения по меньшей мере части воды от газообразного рабочего тела, причем указанный конденсатор имеет выход неконденсирующегося газа, соединенный с линией рециркуляции для возвращения CO2 и азота к газовому входу в качестве разбавляющего газа, подлежащего сжатию вместе с топливом газовым компрессором.
20. Система по п.11, отличающаяся тем, что предусмотрен котел-утилизатор, расположенный после турбины и выполненный с возможностью отдачи тепла от газообразного рабочего тела, выпускаемого из турбины, отдельному жидкому рабочему телу для независимого целесообразного использования.
21. Система по замкнутому циклу Ренкина для генерации энергии с низким уровнем выбросов на основе топлива с большим количеством загрязняющих веществ, содержащая газогенератор, имеющий вход окислителя, топливный вход, вход разбавителя и выход газообразного рабочего тела, причем указанный вход окислителя соединен с источником кислорода, имеющим большую долю кислорода, чем доля кислорода в воздухе, а указанный топливный вход соединен с источником топлива, включающим водород и/или углерод, по меньшей мере одно загрязняющее вещество, которое образует загрязняющий газ при сгорании топлива с окислителем внутри газогенератора, при этом указанный газогенератор выполнен с возможностью сжигания окислителя с топливом для получения газообразного рабочего тела, включающего пар и по меньшей мере один загрязняющий газ; детандер, расположенный за выходом газообразного рабочего тела указанного газогенератора и имеющий выход газообразного рабочего тела, причем указанный детандер выполнен с возможностью получения выходной мощности и уменьшения давления и температуры газообразного рабочего тела; и линию рециркуляции для рециркуляции по меньшей мере части газообразного рабочего тела к газогенератору, включая рециркуляцию по меньшей мере части загрязняющего газа обратно к газогенератору.
22. Система по п.21, отличающаяся тем, что после указанного выхода газообразного рабочего тела детандера предусмотрен конденсатор для конденсации пара в газообразном рабочем теле до превращения в жидкую воду, причем указанный конденсатор имеет выход воды, по меньшей мере частично отделенной от неконденсирующихся газов внутри газообразного рабочего тела.
23. Система по п.22, отличающаяся тем, что указанный источник топлива включает источник углеводородного топлива, так что газообразное рабочее тело включает диоксид углерода, а также по меньшей мере один загрязняющий газ, причем указанный конденсатор имеет выход неконденсирующихся газов для CO2 и загрязняющего газа, а указанный выход неконденсирующихся газов соединен с линией рециркуляции неконденсирующихся газов и линией рециркуляции жидкой воды, идущей от указанного выхода жидкой воды указанного конденсатора до указанного генератора, при этом линия рециркуляции неконденсирующихся газов и линия рециркуляции жидкой воды отделены друг от друга, и каждая из них проходит от указанного конденсатора до газогенератора.
24. Система по п.23, отличающаяся тем, что линия рециркуляции жидкой воды соединена с газогенератором ближе к указанному топливному входу и указанному входу окислителя газогенератора, чем к месту, где линия рециркуляции неконденсирующихся газов присоединена к газогенератору.
25. Система по п.22, отличающаяся тем, что указанный источник топлива включает источник топлива, содержащий азот, причем азот в топливообразующем азотном газе составляет долю указанного газообразного рабочего тела внутри газогенератора.
26. Система по п.25, отличающаяся тем, что указанный конденсатор имеет выход воды, отдельный от выхода неконденсирующихся газов, причем указанный выход воды соединен с выпускным патрубком избыточной воды указанной системы, а выход неконденсирующихся газов соединен с линией сбора неконденсирующихся газов, отдельной от линии рециркуляции неконденсирующихся газов в дополнение к линии рециркуляции неконденсирующихся газов для удаления неконденсирующихся газов из первичного замкнутого контура цикла Ренкина, образованного газогенератором, детандером и конденсатором.
27. Система по п.25, отличающаяся тем, что после указанной дополнительной линии рециркуляции неконденсирующихся газов предусмотрен сепаратор диоксида углерода и азота для отделения по меньшей мере части азота от диоксида углерода, причем указанный сепаратор включает выход для потока первичного диоксида углерода, а указанный выход перед зоной секвестрации диоксида углерода пригоден для секвестрации диоксида углерода с предотвращением его попадания в атмосферу.
28. Система по п.21, отличающаяся тем, что за указанным газогенератором расположен промежуточный подогреватель для повышения тепла газообразного рабочего тела перед указанным детандером, причем указанный промежуточный подогреватель включает выход окислителя и топливный вход для направления окислителя и топлива, аналогичных сжигаемым внутри указанного газогенератора, в указанный промежуточный подогреватель.
29. Система по п.28, отличающаяся тем, что между газогенератором и промежуточным подогревателем расположен теплообменник для отвода тепла от газообразного рабочего тела и добавления тепла в линию азота, причем линия азота пригодна для ввода азота, по меньшей мере частично, из азота, отделенного от газообразного рабочего тела в качестве находящегося внутри него рабочего вещества, при этом азот, нагреваемый указанным теплообменником, направляется к азотной турбине, выполненной с возможностью расширения азота и выработки энергии.
30. Система по п.22, отличающаяся тем, что за указанной турбиной и перед указанным конденсатором расположен котел-утилизатор для передачи тепла от газообразного рабочего тела к пару в отдельном утилизационном цикле пара, включающем паровую турбину и паровой конденсатор и насос, причем указанная турбина выполнена с возможностью выработки энергии.