СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ СЖАТИЯ ОКИСЛИТЕЛЯ В ГАЗОТУРБИННОЙ СИСТЕМЕ НА ОСНОВЕ СТЕХИОМЕТРИЧЕСКОЙ РЕЦИРКУЛЯЦИИ ВЫХЛОПНОГО ГАЗА

1. Система, содержащая
газотурбинную систему, содержащую
камеру сгорания турбины;
турбину, приводимую в действие посредством продуктов сгорания из камеры сгорания турбины; и
компрессор выхлопного газа, приводимый в действие посредством турбины, при этом компрессор выхлопного газа выполнен с возможностью сжатия и подачи выхлопного газа в камеру сгорания турбины; и
систему рециркуляции выхлопного газа (EGR), при этом EGR-система выполнена с возможностью рециркуляции выхлопного газа по каналу рециркуляции выхлопного газа из турбины в компрессор выхлопного газа;
систему сжатия основного окислителя, выполненную с возможностью подачи сжатого окислителя в газотурбинную систему, и система сжатия основного окислителя содержит
первый компрессор окислителя; и
первую коробку редуктора, выполненную с возможностью предоставления возможности первому компрессору окислителя работать на первой частоте вращения, отличающейся от первой рабочей частоты вращения газотурбинной системы.
2. Система по п. 1, в которой первая коробка редуктора содержит коробку редуктора с параллельными валами, имеющую входной и выходной валы, которые являются, в общем, параллельными между собой, входной вал расположен в один ряд с линией валов газотурбинной системы, и выходной вал соединен с возможностью приведения в действие с первым компрессором окислителя.
3. Система по п. 1, в которой первая коробка редуктора содержит планетарную коробку редуктора, имеющую входной и выходной валы, расположенные в один ряд между собой и с линией валов газотурбинной системы, и выходной вал соединен с возможностью приведения в действие с первым компрессором окислителя.
4. Система по п. 1, в которой система сжатия основного
окислителя приводится в действие, по меньшей мере, частично посредством газотурбинной системы, и система сжатия основного окислителя содержит множество ступеней сжатия, включающих в себя первый компрессор окислителя и второй компрессор окислителя.
5. Система по п. 4, в которой первый компрессор окислителя приводится в действие посредством газотурбинной системы через первую коробку редуктора.
6. Система по п. 5, содержащая
электрический генератор, соединенный с валом газотурбинной системы, при этом первый компрессор окислителя соединяется с электрическим генератором через первую коробку редуктора;
привод, соединенный со вторым компрессором окислителя, при этом привод содержит паровую турбину или электромотор; и
вторую коробку редуктора, соединяющую второй компрессор окислителя и привод, при этом вторая коробка редуктора выполнена с возможностью предоставления возможности второму компрессору окислителя работать на второй частоте вращения, отличающейся от второй рабочей частоты вращения привода.
7. Система по п. 4, в которой второй компрессор окислителя прямо приводится в действие посредством газотурбинной системы.
8. Система по п. 7, в которой второй компрессор окислителя располагается вдоль линии валов газотурбинной системы и соединяется с входным валом электрического генератора, и первый компрессор окислителя соединяется с выходным валом электрического генератора через первую коробку редуктора.
9. Система по п. 7, содержащая электрический генератор, расположенный вдоль линии валов газотурбинной системы, при этом второй компрессор окислителя соединяется с электрическим генератором и с входным валом первой коробки редуктора, и первый компрессор окислителя соединяется со вторым компрессором окислителя через первую коробку редуктора.
10. Система по п. 7, содержащая межступенчатую охлаждающую систему, расположенную вдоль протока для окислителя между первым и вторым компрессорами окислителя.
11. Система по п. 10, в которой межступенчатая охлаждающая
система содержит систему распыления, выполненную с возможностью выводить распылитель вдоль протока для окислителя.
12. Система по п. 10, в которой межступенчатая охлаждающая система содержит теплообменник, расположенный вдоль протока для окислителя, и теплообменник содержит канал для хладагента, выполненный с возможностью обеспечивать циркуляцию хладагента, чтобы поглощать тепло вдоль протока для окислителя.
13. Система по п. 10, в которой межступенчатая охлаждающая система содержит парогенератор, подогреватель подаваемой воды либо комбинацию вышеозначенного, выполненную с возможностью охлаждать сжатый окислитель вдоль протока для окислителя посредством переноса тепла в подачу подаваемой воды, при этом парогенератор выполнен с возможностью генерировать пар для генератора паровой турбины, имеющего паровую турбину, соединенную с электрическим генератором, и подогреватель подаваемой воды выполнен с возможностью предварительно нагревать подачу подаваемой воды для конечной подачи в парогенератор-рекуператор (HRSG).
14. Система по п. 7, содержащая привод, соединенный с первым компрессором окислителя, при этом привод содержит паровую турбину или электромотор, соединенный с входным валом первой коробки редуктора.
15. Система по п. 7, в которой, по меньшей мере, один из первого или второго компрессоров окислителя содержит множество ступеней сжатия.
16. Система по п. 7, в которой, по меньшей мере, один из первого или второго компрессоров окислителя содержит один или более осевых поточных компрессоров, один или более центробежных компрессоров либо комбинацию вышеозначенного.
17. Система по п. 1, в которой система сжатия основного окислителя содержит второй компрессор окислителя, первый и второй компрессоры окислителя соединены с возможностью обмена текучей средой параллельно с газотурбинной системой, и второй компрессор окислителя соединяется с первой коробкой редуктора через первый компрессор окислителя.
18. Система по п. 1, содержащая
электрический генератор, соединенный с валом газотурбинной системы; и
привод, соединенный с первым компрессором окислителя, при этом привод содержит паровую турбину или электромотор, и привод соединяется с входным валом первой коробки редуктора; и
при этом система сжатия основного окислителя содержит второй компрессор окислителя, соединенный с электрическим генератором через вторую коробку редуктора, и первый и второй компрессоры окислителя соединены с возможностью обмена текучей средой параллельно с газотурбинной системой.
19. Система по п. 1, содержащая систему стехиометрического сгорания, имеющую камеру сгорания турбины, выполненную с возможностью обеспечивать сгорание смеси топлива и окислителя в соотношении компонентов сгорания приблизительно между 0,95 и 1,05 топлива к кислороду в окислителе.
20. Система по п. 1, содержащая парогенератор-рекуператор (HRSG), соединенный с газотурбинной системой, при этом HRSG выполнен с возможностью генерирования пара посредством переноса тепла из выхлопного газа в подаваемую воду.
21. Система по п. 20, в которой HRSG соединен с возможностью обмена текучей средой с генератором паровой турбины, имеющим паровую турбину, соединенную с электрическим генератором, паровая турбина выполнена с возможностью приводить в действие первый компрессор окислителя через первую коробку редуктора, приводить в действие второй компрессор окислителя из системы сжатия основного окислителя либо любой комбинации вышеозначенного.
22. Система по п. 20, в которой EGR-система выполнена с возможностью направлять выхлопной газ из турбины через HRSG и обратно в компрессор выхлопного газа, при этом EGR-система содержит
нагнетатель воздуха, выполненный с возможностью принудительно направлять выхлопной газ в компрессор выхлопного газа;
охладитель, выполненный с возможностью охлаждать выхлопной газ; и
установку для удаления влаги, выполненную с возможностью удалять влагу из выхлопного газа.
23. Система по п. 22, в которой HRSG содержит катализатор, выполненный с возможностью уменьшать концентрацию кислорода в выхлопном газе.
24. Система по п. 1, содержащая систему отбора выхлопного газа, соединенную с газотурбинной системой, при этом система отбора выхлопного газа выполнена с возможностью удалять часть выхлопного газа из газотурбинной системы.
25. Система по п. 23, содержащая систему добычи углеводородов, соединенную с возможностью обмена текучей средой с системой отбора выхлопного газа, при этом система отбора выхлопного газа выполнена с возможностью использовать часть выхлопного газа в качестве текучей среды под давлением для добычи нефти вторичным методом.
26. Система по п. 23, в которой система отбора выхлопного газа содержит катализатор, выполненный с возможностью уменьшать концентрацию кислорода в части выхлопного газа.
27. Система по п. 1, в которой система сжатия основного окислителя выполнена с возможностью подачи сжатого окислителя в качестве атмосферного воздуха, обогащенного кислородом воздуха, имеющего приблизительно между 21 и 80 об.% кислорода, обедненного кислородом воздуха, имеющего приблизительно между 1 и 21 об.% кислорода, или практически чистого кислорода, содержащего более 80 об.% кислорода.
28. Система, содержащая
газотурбинную систему, содержащую
камеру сгорания турбины;
турбину, приводимую в действие посредством продуктов сгорания из камеры сгорания турбины; и
компрессор выхлопного газа, приводимый в действие посредством турбины, при этом компрессор выхлопного газа выполнен с возможностью сжатия и подачи выхлопного газа в камеру сгорания турбины; и
систему рециркуляции выхлопного газа (EGR), при этом EGR-система выполнена с возможностью рециркуляции выхлопного газа по
каналу рециркуляции выхлопного газа из турбины в компрессор выхлопного газа;
систему сжатия основного окислителя, выполненную с возможностью подачи сжатого окислителя в газотурбинную систему, и система сжатия основного окислителя содержит
первый компрессор окислителя; и
второй компрессор окислителя, при этом первый и второй компрессоры окислителя приводятся в действие посредством газотурбинной системы.
29. Система по п. 28, в которой выпускное отверстие для окислителя второго компрессора окислителя соединено с возможностью обмена текучей средой с впускным отверстием для окислителя первого компрессора окислителя.
30. Система по п. 29, в которой первый и второй компрессоры окислителя приводятся в действие посредством газотурбинной системы через электрический генератор, соединенный с возможностью приведения в действие с валом газотурбинной системы, при этом второй компрессор окислителя соединен с возможностью приведения в действие с выходным валом электрического генератора.
31. Система по п. 29, в которой первый компрессор окислителя содержит центробежный компрессор, и второй компрессор окислителя содержит осевой поточный компрессор.
32. Система по п. 29, содержащая первую коробку редуктора, соединяющую первый и второй компрессоры окислителя, при этом второй компрессор окислителя соединен с возможностью приведения в действие с входным валом первой коробки редуктора, и первый компрессор окислителя соединен с возможностью приведения в действие с выходным валом первой коробки редуктора.
33. Система по п. 29, в которой первый компрессор окислителя приводится в действие посредством газотурбинной системы через электрический генератор, при этом второй компрессор окислителя соединен с возможностью приведения в действие с входным валом электрического генератора, и первый компрессор окислителя соединен с возможностью приведения в действие с выходным валом электрического генератора.
34. Система по п. 29, содержащая межступенчатую охлаждающую систему, расположенную вдоль протока для окислителя между первым и вторым компрессорами окислителя.
35. Система по п. 34, в которой межступенчатая охлаждающая система содержит систему распыления, выполненную с возможностью выводить распылитель вдоль протока для окислителя.
36. Система по п. 34, в которой межступенчатая охлаждающая система содержит теплообменник, расположенный вдоль протока для окислителя, и теплообменник содержит канал для хладагента, выполненный с возможностью обеспечивать циркуляцию хладагента, чтобы поглощать тепло вдоль протока для окислителя.
37. Система по п. 34, в которой межступенчатая охлаждающая система содержит парогенератор, подогреватель подаваемой воды либо комбинацию вышеозначенного, выполненную с возможностью охлаждать сжатый окислитель вдоль протока для окислителя посредством переноса тепла в подачу подаваемой воды, при этом парогенератор выполнен с возможностью генерировать пар для генератора паровой турбины, имеющего паровую турбину, соединенную с электрическим генератором, и подогреватель подаваемой воды выполнен с возможностью предварительно нагревать подачу подаваемой воды для конечной подачи в парогенератор-рекуператор (HRSG).
38. Система по п. 28, в которой система сжатия основного окислителя содержит первую коробку редуктора, выполненную с возможностью предоставления возможности первому компрессору окислителя работать на первой частоте вращения, отличающейся от первой рабочей частоты вращения газотурбинной системы, первый и второй компрессоры окислителя соединены с возможностью обмена текучей средой параллельно с газотурбинной системой, и второй компрессор окислителя соединяется с первой коробкой редуктора через первый компрессор окислителя.
39. Система по п. 28, содержащая систему стехиометрического сгорания, имеющую камеру сгорания турбины, выполненную с возможностью обеспечивать сгорание смеси топлива и окислителя в соотношении компонентов сгорания приблизительно между 0,95 и 1,05 топлива к кислороду в окислителе.
40. Система по п. 28, содержащая парогенератор-рекуператор (HRSG), соединенный с газотурбинной системой, при этом HRSG выполнен с возможностью генерирования пара посредством переноса тепла из выхлопного газа в подаваемую воду.
41. Система по п. 40, в которой HRSG соединен с возможностью обмена текучей средой с генератором паровой турбины, имеющим паровую турбину, соединенную с электрическим генератором, паровая турбина выполнена с возможностью приводить в действие первый компрессор окислителя через первую коробку редуктора, приводить в действие второй компрессор окислителя из системы сжатия основного окислителя либо любой комбинации вышеозначенного.
42. Система по п. 40, в которой EGR-система выполнена с возможностью направлять выхлопной газ из турбины через HRSG и обратно в компрессор выхлопного газа, при этом EGR-система содержит
нагнетатель воздуха, выполненный с возможностью принудительно направлять выхлопной газ в компрессор выхлопного газа;
охладитель, выполненный с возможностью охлаждать выхлопной газ; и
установку для удаления влаги, выполненную с возможностью удалять влагу из выхлопного газа.
43. Система по п. 42, в которой HRSG содержит катализатор, выполненный с возможностью уменьшать концентрацию кислорода в выхлопном газе.
44. Система по п. 28, содержащая систему отбора выхлопного газа, соединенную с газотурбинной системой, при этом система отбора выхлопного газа выполнена с возможностью удалять часть выхлопного газа из газотурбинной системы.
45. Система по п. 44, содержащая систему добычи углеводородов, соединенную с возможностью обмена текучей средой с системой отбора выхлопного газа, при этом система отбора выхлопного газа выполнена с возможностью использовать часть выхлопного газа в качестве текучей среды под давлением для добычи нефти вторичным методом.
46. Система по п. 44, в которой система отбора выхлопного газа содержит катализатор, выполненный с возможностью уменьшать концентрацию кислорода в части выхлопного газа.
47. Система по п. 28, в которой система сжатия основного окислителя выполнена с возможностью подачи сжатого окислителя в качестве атмосферного воздуха, обогащенного кислородом воздуха, имеющего приблизительно между 21 и 80 об.% кислорода, обедненного кислородом воздуха, имеющего приблизительно между 1 и 21 об.% кислорода, или практически чистого кислорода, содержащего более 80 об.% кислорода.
48. Система, содержащая
газотурбинную систему, содержащую
камеру сгорания турбины;
турбину, приводимую в действие посредством продуктов сгорания из камеры сгорания турбины; и
компрессор выхлопного газа, приводимый в действие посредством турбины, при этом компрессор выхлопного газа выполнен с возможностью сжатия и подачи выхлопного газа в камеру сгорания турбины; и
систему рециркуляции выхлопного газа (EGR), при этом EGR-система выполнена с возможностью рециркуляции выхлопного газа по каналу рециркуляции выхлопного газа из турбины в компрессор выхлопного газа;
систему сжатия основного окислителя, выполненную с возможностью подачи сжатого окислителя в газотурбинную систему, и система сжатия основного окислителя содержит один или более компрессоров окислителя;
парогенератор-рекуператор (HRSG), соединенный с газотурбинной системой, при этом HRSG выполнен с возможностью генерирования пара посредством переноса тепла из выхлопного газа в подаваемую воду, и канал рециркуляции выхлопного газа EGR-системы проходит через HRSG; и
паровую турбину, расположенную вдоль линии валов газотурбинной системы и, по меньшей мере, частично приводимую в действие посредством пара из HRSG, при этом паровая турбина выполнена с возможностью возвращения конденсата в качестве, по
меньшей мере, части подаваемой воды в HRSG.
49. Система по п. 48, в которой, по меньшей мере, один компрессор окислителя из одного или более компрессоров окислителя из системы сжатия основного окислителя располагается вдоль линии валов газотурбинной системы.
50. Система по п. 49, в которой паровая турбина располагается вдоль линии валов между системой сжатия основного окислителя и газотурбинной системой.
51. Система по п. 50, содержащая электрический генератор, расположенный между паровой турбиной и, по меньшей мере, одним компрессором окислителя из системы сжатия основного окислителя.
52. Система по п. 50, содержащая электрический генератор, расположенный между паровой турбиной и газотурбинной системой, при этом газотурбинная система механически зацепляется с входным валом электрического генератора, и паровая турбина механически зацепляется с выходным валом электрического генератора.
53. Система по п. 49, в которой система сжатия основного окислителя приводится в действие посредством газотурбинной системы, и система сжатия основного окислителя размещается вдоль линии валов между паровой турбиной и газотурбинной системой.
54. Система по п. 53, содержащая муфту, расположенную, по меньшей мере, между одним компрессором системы сжатия основного окислителя и паровой турбиной, при этом муфта предоставляет возможность паровой турбине работать на идентичной частоте вращения с газотурбинной системой при зацеплении и работать отдельно от газотурбинной системы при отсутствии зацепления.
55. Система по п. 48, в которой система сжатия основного окислителя содержит множество компрессоров в последовательной компоновке сжатия.
56. Система по п. 48, в которой система сжатия основного окислителя содержит множество компрессоров в параллельной компоновке сжатия.
57. Система по п. 48, в которой система сжатия основного окислителя содержит, по меньшей мере, один компрессор окислителя, соединенный с возможностью приведения в действие с понижающей или повышающей коробкой редуктора, которая
предоставляет возможность, по меньшей мере, одному компрессору окислителя работать на частоте вращения, которая отличается от рабочей частоты вращения газотурбинной системы.
58. Система по п. 48, в которой HRSG содержит катализатор, выполненный с возможностью уменьшать концентрацию кислорода в выхлопном газе.
59. Система по п. 48, содержащая систему отбора выхлопного газа, соединенную с газотурбинной системой, при этом система отбора выхлопного газа выполнена с возможностью удалять часть выхлопного газа из газотурбинной системы.
60. Система по п. 59, содержащая систему добычи углеводородов, соединенную с возможностью обмена текучей средой с системой отбора выхлопного газа, при этом система отбора выхлопного газа выполнена с возможностью использовать часть выхлопного газа в качестве текучей среды под давлением для добычи нефти вторичным методом.
61. Система по п. 60, в которой система отбора выхлопного газа содержит катализатор, выполненный с возможностью уменьшать концентрацию кислорода в части выхлопного газа.
62. Система по п. 48, в которой система сжатия основного окислителя выполнена с возможностью подачи сжатого окислителя в качестве атмосферного воздуха, обогащенного кислородом воздуха, имеющего приблизительно между 21 и 80 об.% кислорода, обедненного кислородом воздуха, имеющего приблизительно между 1 и 21 об.% кислорода, или практически чистого кислорода, содержащего более 80 об.% кислорода.
63. Система, содержащая
газотурбинную систему, содержащую
камеру сгорания турбины;
турбину, приводимую в действие посредством продуктов сгорания из камеры сгорания турбины; и
компрессор выхлопного газа, приводимый в действие посредством турбины, при этом компрессор выхлопного газа выполнен с возможностью сжатия и подачи выхлопного газа в камеру сгорания турбины;
систему рециркуляции выхлопного газа (EGR), при этом EGR-
система выполнена с возможностью рециркуляции выхлопного газа по каналу рециркуляции выхлопного газа из турбины в компрессор выхлопного газа; и
систему сжатия основного окислителя, содержащую один или более компрессоров окислителя, при этом один или более компрессоров окислителя являются отдельными от компрессора выхлопного газа, и один или более компрессоров окислителя выполнены с возможностью подачи всего сжатого окислителя, используемого камерой сгорания турбины при формировании продуктов сгорания.