F - Mech Eng,Light,Heat,Weapons – 02 – C
Patent
F - Mech Eng,Light,Heat,Weapons
02
C
F02C 7/141 (2006.01) F01D 1/00 (2006.01) F01D 1/02 (2006.01) F01D 13/00 (2006.01) F01K 21/04 (2006.01) F02C 1/06 (2006.01) F02C 3/28 (2006.01) F02C 3/30 (2006.01) F02C 6/00 (2006.01) F02C 7/143 (2006.01) F02C 7/18 (2006.01) F02C 7/224 (2006.01)
Patent
CA 2174504
A gas turbine driven powerplant (10) having one or more compressors (20, 22) for producing a down stream air flow, a compressor heat exchanger (34) positioned down stream of the compressors (20, 22) followed by a side stream flow coolant line (50), a regenerator (58) positioned down stream of the heat exchanger (34) and side stream coolant line (50), a combustor (48) positioned down stream of the regenerator (58), one or more turbines (24, 28) positioned down stream of the combustor (48) and mechanically coupled to the compressors (20, 22), and a power turbine (32) positioned down stream of the turbines (24, 28). Combustible effluent flows through heat exchanger (34) and to combustor (48), and air discharged from the compressors (20, 22) flows through heat exchanger (34) and to coolant line (50) and regenerator (58). Heat is transferred from the compressor discharge air to the combustible effluent, thereby producing cooling air and heating the combustible effluent. Heat exchanger (34) can be a heat exchanger or a methane/steam reformer which produces a hydrogen-rich, low NOx, steam diluted combustible effluent. In alternative embodiments, power output is augmented by injecting cooled compressed air directly into the combustor (48) to increase the mass flow through the turbines (24, 28, 32), and exhaust heat is recuperated with a counter-current flow of combustible and water, or water and air, in a conventional once-through heat recovery unit (118). In further embodiments, a small portion of the cool air is combined with the recuperation water in the heat recovery unit (118) to allow vaporization of the water throughout the initial portion of the heat exchange path and form a two-phased feed of water and air to the combustor (48). Additionally, in all embodiments a portion of the cooled compressed air can be processed by a compressor/expander for providing coolant to the turbines, compressors, and auxiliary equipment.
L'invention concerne une centrale d'énergie (10) entraînée par turbine à gaz. Elle se compose de plusieurs éléments: un ou plusieurs compresseurs (20, 22) produisant un flux d'air en sortie; un échangeur thermique de compresseur (34) placé dans le flux des compresseurs (20, 22), cet échangeur thermique se poursuivant par une tubulure (50) convoyant une fraction latérale d'agent réfrigérant; un réchauffeur d'air (58) placé dans le flux de l'échangeur thermique et équipé de sa tubulure (50) convoyant une fraction latérale d'agent réfrigérant; une chambre de combustion (48) placée dans le flux du réchauffeur d'air (58); une ou plusieurs turbines (24, 28) placées dans le flux du réchauffeur d'air (58) et mécaniquement couplées aux compresseurs (20, 22); une turbine motrice (32) placée dans le flux des turbines (24, 28) couplées aux compresseurs. Les effluents de combustion s'échappent au travers de l'échangeur thermique (34) et la chambre de combustion (48). L'air fourni par les compresseurs (20, 22) s'échappe au travers de l'échangeur thermique et aboutit à la tubulure (50) d'agent réfrigérant puis au réchauffeur d'air (58). La chaleur de l'air dégagé par le compresseur est transférée aux effluents de combustion, ce qui produit un air de refroidissement et réchauffe les effluents de combustion. L'échangeur thermique (34) peut être, soit un échangeur thermique en tant que tel, soit un reformeur méthane/vapeur dégageant un effluent dilué dans la vapeur et à forte teneur en hydrogène et basse teneur en NO¿x?. Dans d'autres réalisations, on produit plus d'énergie en injectant de l'air comprimé réfrigéré directement dans la chambre de combustion (48), ce qui a pour effet d'augmenter le volume circulant au travers des turbines (24, 28, 32), la chaleur d'évacuation étant récupérée par un flux à contre courant de combustible et d'eau (ou d'eau et d'air), au niveau d'une unité traditionnelle de récupération de chaleur (118) à circuit ouvert. Dans des réalisations futures, une petite proportion de l'air de refroidissement sera combinée à l'eau de récupération au niveau de l'unité de récupération de chaleur (188) pour favoriser la vaporisation de l'eau pendant toute la durée de la phase initiale du passage en échangeur thermique, ce qui provoquera la séparation en deux phases du mélange eau/air admis dans la chambre de combustion (48). En outre, dans toutes les réalisations, une partie de l'air comprimé réfrigéré peut être traitée par un compresseur/détendeur alimentant en fluide de refroidissement les turbines, les compresseurs et les équipements auxiliaires.
Marks & Clerk
State Of California Energy Resources Conservation And Developmen
LandOfFree
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Profile ID: LFCA-PAI-O-1995472