JP6972013B2 - 炭化水素ガスの酸化のためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
リサイクルCO2流の存在下で、燃焼器で酸素を用いて炭素質燃料を燃焼して、CO2を含む燃焼生成流を形成するステップと、
燃焼生成物流をタービンで膨張させて、発電し、タービン排気流を形成するステップと、
タービン排気流を、復熱式熱交換器で冷却するステップと、
冷却したタービン排気流から、存在する水を除去して、リサイクルCO2流を形成するステップと、
リサイクルCO2流の少なくとも一部を圧縮するステップと、
任意に、リサイクルCO2流の一部を転用し、酸素と転用した一部を組み合わせた後に、上記燃焼を行うステップと、
圧縮したリサイクルCO2流を復熱式熱交換器に戻すことにより、圧縮したリサイクルCO2流を、タービン排気流から回収した熱で加熱するステップと、
低濃度の炭化水素流中の炭化水素が実質的に燃焼することなく酸化される条件下で、低濃度の炭化水素流を投入するステップと、
加熱し、圧縮したリサイクルCO2流を燃焼器に向けるステップと
を含む、方法を提供することができる。
密閉式または半密閉式のブレイトンサイクルを実行するように構成された電力生産部であって、
リサイクルCO2流の存在下で炭素質燃料を燃焼するように構成された燃焼器と、
燃焼器以外の部品の構成要素に低濃度の炭化水素流を投入するように構成された1つまたは複数の投入と
を含む、電力生産部を含む、システムを提供することができる。
密閉式または半密閉式電力生産サイクルを実行するステップであって、
CO2が、電力生産のために繰り返し圧縮かつ膨張される作業流体として循環しており、
電力生産のため前記作業流体を圧縮した後であって前記作業流体を膨張させる前に、第1の燃料供給源を燃焼器で燃焼して前記作業流体を加熱し、
復熱式熱交換器を使用して、前記作業流体の加熱のための燃焼熱を再捕捉する、
ステップと、
第2の燃料供給源を使用して前記燃焼器の外側に形成される熱で前記作業流体を加熱するステップであって、前記熱が、再捕捉された燃焼熱に加えられ、前記第2の燃料供給源が、前記燃焼器の外側に形成される熱を提供するために、実質的な燃焼を伴うことなく酸化される低濃度の炭化水素流である、ステップと
を含む、方法。
前記燃焼器からの排気流を、タービンで膨張させて発電を行い、タービン排気流を形成し、
前記タービン排気流を、前記復熱式熱交換器で冷却し、
前記復熱式熱交換器を出たタービン排気流を、前記作業流体から少なくとも水を除去するように精製し、
前記作業流体の少なくとも一部を、圧縮器で圧縮し、
前記圧縮した作業流体の少なくとも一部を、前記復熱式熱交換器に戻すことにより、前記圧縮した作業流体を、前記タービン排気流から回収した熱で加熱し、
前記加熱し、圧縮した作業流体を、前記燃焼器に再循環させる、
上述または後述のいずれかの実施形態に記載の方法。
密閉式または半密閉式電力生産サイクルを実行するように構成された電力生産部であって、
圧縮したCO2作業流体の存在下で、第1の燃料を燃焼するように構成された燃焼器と、
膨張したCO2作業流体を提供するために、前記圧縮したCO2作業流体を膨張させるように構成されたタービンと、
圧縮したCO2作業流体を提供するために、前記膨張したCO2作業流体を圧縮するように構成された圧縮機と、
前記タービンを出た膨張したCO2作業流体から前記圧縮機を出た圧縮したCO2作業流体に熱を伝達するように構成された復熱式熱交換器と、
前記燃焼器以外の電力生産部の構成要素に、低濃度の炭化水素流を投入するように構成された1つまたは複数の投入と
を含む、
電力生産部
を含む、電力生産システム。
Claims (23)
- 電力生産のための方法であって、
密閉式または半密閉式電力生産サイクルを実行するステップであって、
CO2が、電力生産のために繰り返し圧縮かつ膨張される作業流体として循環しており、
電力生産のため前記作業流体を圧縮した後であって前記作業流体を膨張させる前に、第1の燃料を燃焼器で燃焼して前記作業流体を加熱し、
復熱式熱交換器を使用して、前記作業流体の加熱のため燃焼熱を再捕捉する、
ステップと、
前記密閉式または半密閉式電力生産サイクルの構成要素において前記燃焼器以外での実質的な燃焼を伴うことなく、第2の燃料を酸化して形成される熱で前記作業流体を加熱するステップであって、前記作業流体の前記熱が、再捕捉された燃焼熱に加えられ、前記第2の燃料が、希釈剤および1つまたは複数の炭化水素を、前記1つまたは複数の炭化水素の爆発下限界(LEL)未満である濃度で含む低濃度の炭化水素流である、ステップと
を含む、方法。 - 前記低濃度の炭化水素流中の炭化水素を、触媒により酸化させる、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の燃料を、CO2作業流体の存在下で、前記燃焼器で酸素を用いて燃焼させて排気流を形成し、
前記燃焼器からの排気流を、タービンで膨張させて発電を行い、タービン排気流を形成し、
前記タービン排気流を、前記復熱式熱交換器で冷却し、
前記復熱式熱交換器を出たタービン排気流を、前記作業流体から少なくとも水を除去するように精製し、
前記作業流体の少なくとも一部を、圧縮器で圧縮し、
前記圧縮した作業流体の少なくとも一部を、前記復熱式熱交換器に戻すことにより、前記圧縮した作業流体を、前記タービン排気流から回収した熱で加熱し、
前記加熱し、圧縮した作業流体を、前記燃焼器に再循環させる、
請求項1または2に記載の方法。 - 前記低濃度の炭化水素流を、前記作業流体を前記圧縮器で圧縮した後であって前記作業流体を前記復熱式熱交換器に戻す前に、前記作業流体に添加する、請求項3に記載の方法。
- 前記低濃度の炭化水素流中の炭化水素を、前記復熱式熱交換器の中で酸化させる、請求項4に記載の方法。
- 前記低濃度の炭化水素流中の炭化水素を、前記作業流体と、前記燃焼器に酸素を提供する酸素流とのうちの1つまたは両方との熱交換のために構成されたさらなる熱交換器で酸化させる、請求項4に記載の方法。
- 前記低濃度の炭化水素流を、前記復熱式熱交換器で圧縮した作業流体と組み合わせる、請求項3〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記圧縮した作業流体の一部を、酸素と組み合わせて低濃度の酸素流を形成し、前記低濃度の炭化水素流を、前記低濃度の酸素流と組み合わせる、請求項3〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記低濃度の炭化水素流と組み合わせた前記低濃度の酸素流を、前記復熱式熱交換器に通し、前記低濃度の炭化水素流中の炭化水素を酸化させる、請求項8に記載の方法。
- 前記低濃度の炭化水素流と組み合わせた前記低濃度の酸素流を、さらなる熱交換器に通し、前記低濃度の炭化水素流中の炭化水素を酸化させる、請求項8に記載の方法。
- 前記低濃度の炭化水素流を、酸化反応器に投入する、請求項3〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記酸化反応器を出た反応流を、前記復熱式熱交換器に投入する、請求項11に記載の方法。
- 前記酸化反応器を出た反応流を、電力生産のためにさらなるタービンに投入する、請求項11に記載の方法。
- 前記タービン排気流の一部を、前記酸化反応器に投入して前記さらなるタービンに投入される反応流に含める、請求項13に記載の方法。
- 前記低濃度の炭化水素流が、石油増進回収処理の生成物である、請求項1〜14のいずれか1項に記載の方法。
- 電力生産システムであって、
密閉式または半密閉式電力生産サイクルを実行するように構成された電力生産部であって、
圧縮したCO2作業流体の存在下で、第1の燃料を燃焼するように構成された燃焼器と、
前記圧縮したCO2作業流体を膨張させて膨張したCO2作業流体を提供するように構成されたタービンと、
前記膨張したCO2作業流体を圧縮して圧縮したCO2作業流体を提供するように構成された圧縮機と、
前記タービンを出た膨張したCO2作業流体から前記圧縮機を出た圧縮したCO2作業流体まで熱を伝達するように構成された復熱式熱交換器と、
反応流を産出して前記復熱式熱交換器に前記反応流を投入するように構成された酸化反応器と、
前記酸化反応器に、低濃度の炭化水素流を投入するように構成された1つまたは複数の投入であって、前記低濃度の炭化水素流が、希釈剤および1つまたは複数の炭化水素を、前記1つまたは複数の炭化水素の爆発下限界(LEL)未満である濃度で含む、1つまたは複数の投入と
を含む、電力生産部を含む、
電力生産システム。 - 前記1つまたは複数の投入が、前記低濃度の炭化水素流を前記復熱式熱交換器に投入するようにさらに構成されている、請求項16に記載の電力生産システム。
- 第2の熱交換器をさらに含み、前記1つまたは複数の投入が、前記低濃度の炭化水素流を前記第2の熱交換器に投入するようにさらに構成されている、請求項16または17に記載の電力生産システム。
- 前記1つまたは複数の投入が、前記CO2作業流体を含むラインへ前記低濃度の炭化水素流を投入するようにさらに構成されている、請求項16〜18のいずれか1項に記載の電力生産システム。
- 前記1つまたは複数の投入が、前記低濃度の炭化水素流を、前記復熱式熱交換器の下流かつ前記圧縮機の上流にあるラインに投入するようにさらに構成されている、請求項19に記載の電力生産システム。
- 前記酸化反応器が、触媒型酸化反応器である、請求項16に記載の電力生産システム。
- 前記酸化反応器が、前記復熱式熱交換器の上流で膨張した前記CO2作業流体の一部を受領するように構成されている、請求項16に記載の電力生産システム。
- 前記酸化反応器から反応流を受領するように構成されている第2のタービンをさらに含む、請求項16に記載の電力生産システム。
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