ГЕНЕРИРОВАНИЕ ЭНЕРГИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИОНОПРОНИЦАЕМОЙ МЕМБРАНЫ

1. Система, содержащая:
газовую турбину, включающую в себя компрессор и детандер турбины, причем компрессор турбины выводит поток воздуха в связи со сжатием воздуха, используемого во время сгорания;
отдельный воздушный компрессор, выполненный с возможностью приема потока воздуха и сжимания потока воздуха для генерирования сжатого потока;
первый теплообменник, выполненный с возможностью приема всего сжатого потока или по меньшей мере части сжатого потока и косвенного нагревания сжатого потока, используя теплоту потока кислорода от ионопроницаемой мембраны (ИПМ);
второй теплообменник, выполненный с возможностью приема по меньшей мере части потока нагретого сжатого воздуха или всего потока нагретого сжатого воздуха от первого теплообменника и косвенного нагревания сжатого потока до температуры на входе ИПМ, использую теплоту потока, не прошедшего сквозь ИПМ, который был дополнительно нагрет;
указанная ИПМ выполнена с возможностью приема нагретого сжатого потока и генерирования потока кислорода и потока, не прошедшего сквозь мембрану, причем поток, не прошедший сквозь мембрану подается на горелку топливного газа, а поток кислорода подается на первый теплообменник;
горелку топливного газа, выполненную с возможностью приема нагретого не прошедшего сквозь мембрану потока и сжигания топливного газа в комбинации с не прошедшим сквозь мембрану потоком для генерирования нагретого не прошедшего сквозь мембрану потока;
третий теплообменник, выполненный с возможностью приема нагретого не прошедшего сквозь мембрану потока от горелки газовой турбины и нагревания по меньшей мере части сжатого потока, используя теплоту нагретого не прошедшего сквозь мембрану потока, причем нагретый не прошедший сквозь мембрану поток охлаждается при косвенном нагреве;
трубопровод, выполненный с возможностью приема охлажденного на прошедшего сквозь мембрану потока от второго теплообменника и подачи охлажденного не прошедшего сквозь мембрану потока в топливный газ для газовой турбины и/или в точку между компрессором турбины и детандером; и
указанная горелка топливного газа газовой турбины сжигает топливный газ, смешанный с по меньшей мере частью не прошедшего сквозь мембрану потока в воздухе от компрессорной секции газовой турбины, причем температура комбинации топливного газа и не прошедшего сквозь мембрану потока ниже заранее определенной пороговой температуры для горелки газовой турбины, и концентрация кислорода в нагретом не прошедшем сквозь мембрану потоке такова, что при смешивании с потоком топливного газа концентрация кислорода становится ниже нижнего предела воспламеняемости смеси.
2. Система по п. 1, в которой 40% и 60% нагретого сжатого потока принимается от воздушного компрессора, отдельного от газовой турбины.
3. Система по п. 1, в которой нагрет на прошедший сквозь мембрану поток имеет температуру 800°С или выше.
4. Система по п. 1, в которой молярная концентрация кислорода в нагретом не прошедшем сквозь мембрану потоке составляет 2,5% или меньше.
5. Система по п. 1, в которой температура нагретого потока под давлением находится в диапазоне от приблизительно 800°С до приблизительно 900°С.
6. Система по п. 1, в которой поток воздуха, выводимый из компрессора газовой турбины как часть воздуха, подаваемого на ИПМ сжат до давления от приблизительно 2 бар до приблизительно 10 бар.
7. Способ, при котором
выводят из компрессора турбины поток воздуха в связи со сжатием воздуха, используемого при горении в газовой турбине;
сжимают поток воздуха для генерирования сжатого потока;
косвенно нагревают сжатый поток, используя теплоту от потока кислорода из ионопроницаемой мембраны (ИПМ);
генерируют поток кислорода и не прошедший сквозь мембрану поток, используя ИПМ, причем не прошедший сквозь мембрану поток подают на горелку газовой турбины, и поток кислорода подают на первый теплообменник;
сжигают топливный газ в комбинации с не прошедшим сквозь мембрану потоком для генерирования нагретого не прошедшего сквозь мембрану потока, причем температура топливного газа и не прошедшего сквозь мембрану потока ниже заранее определенной пороговой температуры для горелки газовой турбины, а концентрация кислорода в нагретом не прошедшем сквозь мембрану потоке такова, что смешивание с потоком топливного газа дает концентрацию кислорода ниже нижнего предела воспламенения смеси;
нагревают по меньшей мере часть сжатого потока, используя теплоту нагретого не прошедшего сквозь мембрану потока, причем нагретый не прошедший сквозь мембрану поток охлаждают во время косвенного нагрева, и
подают охлажденный не прошедший сквозь мембрану поток в топливный газ для газовой турбины и/или в точку между компрессором турбины и детандером.
8. Способ по п. 7, при котором 40% и 60% нагретого сжатого потока принимают от воздушного компрессора, отдельного от газовой турбины.
9. Способ оп п. 7, при котором температура нагретого не прошедшего сквозь мембрану потока составляет приблизительно 800°С или выше.
10. Способ по п. 7, при котором молярная концентрация кислорода в нагретом не прошедшем сквозь мембрану потоке составляет ниже приблизительно 2,5%.
11. Способ по п. 7, при котором нагретый сжатый поток имеет температуру в диапазоне от приблизительно 800°С до приблизительно 900°С.
12. Способ по п. 7, при котором нагретый сжатый поток имеет давление в диапазоне от приблизительно 2 бар до 10 бар.