ГЕНЕРИРОВАНИЕ ЭНЕРГИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИОННО-ТРАНСПОРТНОЙ МЕМБРАНЫ

1. Система, включающая в себя:
газовую турбину, включающую в себя компрессор и детандер, причем компрессор турбины выпускает воздушный поток для получения сжатого воздуха, используемого во время сгорания;
отдельный компрессор, выполненный с возможностью принятия воздушного потока и сжатия воздушного потока для генерирования сжатого потока;
первый теплообменник, выполненный с возможностью принятия всего или по меньшей мере части сжатого потока и косвенного нагревания сжатого потока с использованием теплоты от потока кислорода из Ионно-Транспортной Мембраны (ITM);
второй теплообменник, выполненный с возможностью принятия по меньшей мере части нагретого сжатого воздуха или совокупного потока сжатого воздуха из первого теплообменника и косвенного нагревания сжатого потока до входной температуры ITM с использованием теплоты от непроходящего потока из ITM, который был дополнительно нагрет;
указанная ITM выполнена с возможностью принятия нагретого сжатого потока и генерирования потока кислорода и непроходящего потока, причем непроходящий поток проходит в горелку для сжигания топливного газа, и поток кислорода проходит в первый теплообменник;
горелку для сжигания топливного газа, выполненную с возможностью принятия непроходящего потока и сжигания топливного газа в комбинации с непроходящим потоком для генерирования нагретого непроходящего потока;
второй теплообменник, выполненный с возможностью принятия нагретого непроходящего потока из газотурбинной горелки и нагревания по меньшей мере части сжатого потока с использованием теплоты от нагретого непроходящего потока, причем нагретый непроходящий поток охлаждается во время косвенного нагревания;
трубопровод, выполненный с возможностью принятия охлажденного непроходящего потока из второго теплообменника и введения охлажденного непроходящего потока в по меньшей мере один из: топливного газа для газовой турбины или в месте между компрессором и детандером; и
газотурбинную горелку для сжигания топливного газа, которая сжигает топливный газ, смешанный с по меньшей мере частью непроходящего потока, в воздухе из компрессорной секции газовой турбины,
причем температура упомянутой комбинации топливного газа и непроходящего потока составляет ниже предварительно заданной пороговой температуры для газотурбинной горелки, и концентрация кислорода в нагретом непроходящем потоке является такой, чтобы при смешении с потоком топливного газа в результате концентрации кислорода становилась ниже нижнего предела воспламенения смеси.
2. Система по п. 1, в которой между 30% и 70% нагретого сжатого потока поступают от воздушного компрессора, который является отдельным от газовой турбины.
3. Система по п. 1, в которой нагретый непроходящий поток имеет температуру около 700°С или выше.
4. Система по п. 1, в которой концентрация кислорода в нагретом непроходящем потоке составляет примерно ниже 2,5% или
меньше молярной концентрации.
5. Система по п. 1, в которой нагретый сжатый поток имеет температуру в диапазоне от около 800°С до около 900°С.
6. Система по п. 1, в которой воздушный поток, выходящий из газотурбинного компрессора как часть воздуха, подаваемого в ITM, подвергается сжатию до давления в диапазоне от около 12 бар до 45 бар (1,2-4,5 МПа).
7. Способ, включающий стадии, на которых:
выводят из компрессора турбины поток воздуха для получения сжатого воздуха, используемого во время сжигания в газовой турбине;
сжимают поток воздуха для образования сжатого потока;
косвенно нагревают сжатый поток с использованием теплоты от потока кислорода из Ионно-Транспортной Мембраны (ITM) в первом теплообменнике;
генерируют поток кислорода и непроходящим потоком с использованием ITM, причем непроходящий поток направляют в горелку для сжигания топливного газа, и поток кислорода направляют в первый теплообменник;
обеспечивают прием по меньшей мере части нагретого сжатого воздуха или совокупного потока сжатого воздуха из первого теплообменника и выполняют косвенное нагревание сжатого потока до температуры на входе в ITM с использованием теплоты от непроходящего потока из ITM, который был дополнительно нагрет,
сжигают топливный газ в комбинации с непроходящим потоком и воздухом из секции газотурбинного воздушного компрессора для генерирования нагретого непроходящего потока, причем температура
упомянутой комбинации топливного газа и непроходящего потока составляет ниже предварительно заданной пороговой температуры на входе в систему горелки газовой турбины, и концентрация кислорода в нагретом непроходящем потоке является такой, чтобы при смешении с потоком топливного газа в результате концентрации кислорода становилась ниже нижнего предела воспламенения смеси;
нагревают по меньшей мере часть сжатого потока с использованием теплоты от нагретого непроходящего потока, причем нагретый непроходящий поток охлаждается во время косвенного нагревания; и
вводят охлажденный непроходящий поток в по меньшей мере один из: топливного газа для газовой турбины или в месте между компрессором и детандером.
8. Способ по п. 7, в котором между 30% и 70% нагретого сжатого потока поступают от воздушного компрессора, который является отдельным от газовой турбины.
9. Способ по п. 7, в котором нагретый непроходящий поток имеет температуру около 700°С или выше.
10. Способ по п. 7, в котором концентрация кислорода в нагретом непроходящем потоке составляет примерно ниже 2,5% или меньше молярной концентрации.
11. Способ по п. 7, в котором нагретый сжатый поток имеет температуру в диапазоне от около 800°С до около 900°С.
12. Способ по п. 7, в котором нагретый сжатый поток находится под давлением в диапазоне от около 12 бар до 45 бар (1,2-4,5 МПа).