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1、10申请公布号CN102032049A43申请公布日20110427CN102032049ACN102032049A21申请号201010503524422申请日2010092812/57333420091005USF02C7/18200601F25D3/10200601C01B31/2020060171申请人通用电气公司地址美国纽约州72发明人SC吉伦C博特罗74专利代理机构中国专利代理香港有限公司72001代理人严志军谭祐祥54发明名称涉及碳封存和发动机的方法及系统57摘要本发明指向涉及碳封存和发动机的方法及系统。具体而言，一种用于功率发生的系统100包括发动机102，其可操作以输出废气1。
2、03；碳捕集机构104，其可操作以从废气103移除二氧化碳CO2并且输出CO2105；和压缩机204，其可操作以接收CO2105并且输出冷却发动机102的构件的压缩的CO2105。30优先权数据51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图3页CN102032052A1/1页21一种用于功率发生的系统100，包括发动机102，其可操作以输出废气103；碳捕集机构104，其可操作以从所述废气103移除二氧化碳105并且输出所述二氧化碳105；以及压缩机204，其可操作以接收所述二氧化碳105并且输出冷却所述发动机102的构件的压缩的二氧化碳105。2根。
3、据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括具有第一流体通道111和第二流体通道113的热交换器112，所述热交换器112可操作以将从所述压缩机204输出的所述压缩的二氧化碳105接收在所述第一流体通道111中，并且从所述第一流体通道111以更高的温度将所述二氧化碳105输出至所述发动机的冷却气体入口107。3根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括膨胀器114，所述膨胀器114可操作以从所述发动机102的冷却气体出口109接收二氧化碳105，并且以更低的温度将膨胀的二氧化碳105输出至所述热交换器112的所述第二流体通道113。4根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系。
4、统还包括蒸汽发生器115，所述蒸汽发生器115可操作以从所述发动机102的冷却气体出口109接收二氧化碳，并且以更低的温度将膨胀的二氧化碳105输出至所述热交换器112的所述第二流体通道1135根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述碳捕集机构104是基于胺的系统。6根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述热交换器112还可操作以将二氧化碳105从所述第二流体通道113输出至所述压缩机204。7根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括热回收蒸汽发生器106，所述热回收蒸汽发生器106可操作以从所述发动机102接收所述废气103，冷却所述废气103，并且将冷却的所述废气103输出。
5、至所述碳捕集机构104。8根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括碳封存场所110，所述碳封存场所110可操作以从所述压缩机204接收并且存储所述压缩的二氧化碳105的一部分。9根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述发动机102的构件是处在燃烧器204的一部分的下游的涡轮机热气体通道构件。权利要求书CN102032049ACN102032052A1/3页3涉及碳封存和发动机的方法及系统技术领域0001本文中所公开的主题涉及碳封存，且更具体地，涉及在功率系统中封存碳。背景技术0002功率系统常排出二氧化碳废气。碳封存系统从废气中移除二氧化碳气体并且储藏二氧化碳。0003从废气中移。
6、除二氧化碳气体消耗了能量，该能量否则将被利用来产生有用的轴功率。需要一种方法和系统，其允许系统封存碳并且更有效地操作。发明内容0004根据本发明的一个方面，用于产生动力的系统包括发动机，其可操作以输出废气；碳捕集机构，其可操作以从废气移除二氧化碳CO2并且输出CO2；以及压缩机，其可操作以接收CO2并且输出冷却发动机的构件的压缩的CO2。0005根据本发明的另一方面，一种操作功率系统的方法包括从发动机输出废气；从废气移除二氧化碳CO2；压缩CO2；以及用该压缩的CO2冷却发动机的构件。0006根据联系附图获得的以下描述，这些和其它优点和特征将变得更清楚。附图说明0007本文所附的权利要求书中具。
7、体地指出并且清楚地要求保护被认为是本发明的主题。根据联系附图获得的以下详细说明，本发明的前述和其它特征和优点将显而易见，在其中0008图1图示了用于产生动力的示例性系统和方法。0009图2图示了用于产生动力的系统和方法的示例性备选实施例。0010图3图示了图1和图2的发动机的示例性实施例的框图。0011通过参考附图的示例，本详细说明解释了本发明的实施例和优点及特征。0012部件清单0013100系统0014102燃气涡轮发动机0015103燃烧后废气0016104碳捕集机构0017106热回收蒸汽发生器HRSG0018105CO20019107冷却气体入口0020108压缩机0021109冷却。
8、气体出口0022110封存场所说明书CN102032049ACN102032052A2/3页40023111第一流体通道0024112热交换器0025113第二流体通道0026114膨胀器0027115蒸汽发生器0028200系统0029202压缩机部分0030204燃烧器部分0031206功率涡轮部分0032208定子喷嘴0033210过渡件具体实施方式0034碳捕集机构和封存装置CCS用来从系统废气中移除CO2并且在封存场所中储存该CO2。CCS方法常消耗能量，导致系统效率的降低；例如，燃烧后的基于胺的CO2的移除使用能量来再生溶剂，例如来自热回收蒸汽发生器或蒸汽涡轮机提取的热能和功率被用。
9、来驱动压缩CO2的压缩机，以进行封存。燃气涡轮发动机常使用燃烧前压缩的空气放气BLEEDAIR来冷却发动机构件。使用放气降低了性能，即燃气涡轮发动机的输出和热效率。0035图1图示了用于增加使用CCS的功率系统的效率的示例性系统和方法。在这点上，系统100包括燃气涡轮发动机102，该燃气涡轮发动机102经由热回收蒸汽发生器HRSG106将燃烧后的废气103输出至碳捕集机构104。该图示的示例性实施例包括HRSG106，其冷却废气103并且输出蒸汽，然而其它实施例可不包括该HRSG106。在该图示的示例性实施例中的碳捕集机构104可以例如是基于胺的系统，该系统可例如从HRSG106接收蒸汽；然而。
10、，可使用任何其它合适的碳捕集机构方法或系统从废气103提取CO2。碳捕集机构104从废气103中移除CO2。在105处的CO2由压缩机108压缩，并且被引导至封存场所110。封存场所110可包括例如地下存储场所，其可例如远离发电设备几百英尺或几百英里。在合适的压力下从CO2压缩机中的一个端口提取压缩的CO2的一部分，用来经由充分设计的管道系统输送至燃气涡轮机并且从燃气涡轮机返回。引导提取的CO2穿过热交换器112经由第一流体通道111，在该处提取的CO2由在第二流体通道113中的CO2加热到适合冷却燃气涡轮机102的温度例如600F。来自第一流体通道111的CO2进入燃气涡轮机102的冷却气体。
11、入口107，冷却燃气涡轮发动机102的构件，并且以更高的温度例如1100F离开燃气涡轮机102的冷却气体出口109。该CO2在降低CO2的温度例如650F的膨胀器114中膨胀。将来自膨胀器114的CO2引导至热交换器112，在热交换器112中，CO2进入第二流体通道113并且加热在第一流体通道111中的CO2。该CO2离开热交换器112的第二流体通道113并且被引导至压缩机108入口。该图示的示例性实施例使用燃气涡轮发动机102，然而其它类似系统可使用输出废气且由CO2冷却的另一种类型的发动机。0036图2图示了一个备选的实施例系统200。该系统200以与如上所述的系统100类似的方式操作。在。
12、该系统200中，CO2膨胀器114由蒸汽发生器115取代，该蒸汽发生器115说明书CN102032049ACN102032052A3/3页5可例如是锅形再沸器，其中，利用提取自从燃气涡轮机102返回的热CO2的热来产生处在合适压力下的蒸汽。在蒸汽发生器115中产生的蒸汽可例如供给至联合循环蒸汽涡轮机未显示或被用于单独的蒸汽涡轮机中以产生额外的功率。0037图3图示了燃气涡轮机102的一个示例性实施例的框图。该燃气涡轮机102包括压缩机部分202、可操作以燃烧燃料的燃烧器部分204以及动力涡轮部分206。CO2进入冷却气体入口107，冷却发动机构件比方说，例如热气体通道HGP构件例如第一涡轮级定。
13、子喷嘴208或燃烧器过渡件210，并经由冷却气体出口109离开发动机。0038在封闭的回路中使用CO2来冷却燃气涡轮机102的HGP构件增加了燃气涡轮机102的功率输出和效率。CO2具有超过压缩空气的更好的传热特性即更高的比热，以便实现用更少量的冷却剂流冷却燃气涡轮机102的HGP构件。使用CO2作为涡轮机冷却剂来取代来自压缩机的放气，允许更多的压缩空气被用于燃烧和用于产生有用轴功率的涡轮膨胀。来自压缩机的放气典型地进入气体流通道并且在第一级转子入口上游与热燃烧气体混合，在该处热燃烧气体通过膨胀开始产生有用功。如上所述的CO2的使用，避免了由与放气的混合造成的涡轮入口温度的不希望的降低，并且减。
14、少了在燃气涡轮机102的涡轮入口和转子入口点火温度之间的温度差。当由CO2冷却时，燃气涡轮机102的增加的效率和功率输出抵消了由CCS过程在系统100中引起的无效率的一部分。从而，该增加的燃气涡轮机功率输出抵消了总的CCS功率损失的一部分，该功率损失包括由于用来捕集来自废气的CO2的热能而产生的损失的蒸汽涡轮机功率输出和为封存而用来压缩捕集的CO2的寄生功率消耗。0039尽管仅联系了有限数量的实施例对本发明进行描述，但应该容易理解的是本发明不限于这些公开的实施例。相反，可修改本发明以结合迄今为止未描述但与本发明的精神和范围相称的任何数量的变型、变更、替代或等同装置。另外，虽然已经描述了本发明的各种实施例，但应该理解的是本发明的各方面可仅包括一些所述实施例。因此，本发明不应视为由前述说明限制，而是仅由所附权利要求书的范围限制。说明书CN102032049ACN102032052A1/3页6图1说明书附图CN102032049ACN102032052A2/3页7图2说明书附图CN102032049ACN102032052A3/3页8图3说明书附图CN102032049A。