用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種系統(tǒng)包括：燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其被配置為燃燒氧化劑和燃料以生成排氣；催化劑床，其被配置為處理來自燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的部分排氣以生成經(jīng)處理的排氣；溫差監(jiān)測(cè)器，其被配置為監(jiān)測(cè)催化劑床上游的部分排氣的第一溫度與催化劑床下游的經(jīng)處理的排氣的第二溫度之間的溫差；以及氧化劑?燃料比率系統(tǒng)，其被配置為至少部分基于溫差來調(diào)節(jié)參數(shù)以保持催化劑床的效力，從而保持目標(biāo)當(dāng)量比。
【專利說明】用于燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)和方法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求于2014年11月25日提交的題為"SYSTEM AND METHOD FOR A GAS TURBI肥ENGI肥"的美國(guó)非臨時(shí)專利申請(qǐng)14/553,458的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益(該申請(qǐng)通過引用整 體合并于此W用于各種目的），并且要求于2013年12月04日提交的題為"SYSTEM AND MET冊(cè)D FOR A GAS TURBI肥ENGI肥"的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)61/911,912的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益(該 申請(qǐng)通過引用整體合并于此W用于各種目的）。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開的主題設(shè)及燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)，并且更具體地設(shè)及用于運(yùn)轉(zhuǎn)燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī) 的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用非常廣泛，例如發(fā)電、航空器W及各種機(jī)械裝置。燃?xì)鉂M輪 發(fā)動(dòng)機(jī)通常在燃燒器部中燃燒燃料和氧化劑(例如，空氣生成熱燃燒產(chǎn)物，然后該產(chǎn)物 驅(qū)動(dòng)滿輪部中的一個(gè)或多個(gè)滿輪級(jí)。進(jìn)而，滿輪部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)部的一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)級(jí)。此 夕h在燃燒器部?jī)?nèi)燃料和氧化劑混合，然后燃燒W產(chǎn)生熱燃燒產(chǎn)物。在某些條件下，使用反 饋控制來運(yùn)轉(zhuǎn)燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)W獲得熱燃燒產(chǎn)物的期望成分可能是有用的。另外，燃?xì)鉂M 輪發(fā)動(dòng)機(jī)一般消耗大量作為氧化劑的空氣，并輸出相當(dāng)大量的排氣到大氣中。換句話說，排 氣一般作為燃?xì)鉂M輪運(yùn)轉(zhuǎn)的副產(chǎn)品被浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 與原始要求保護(hù)的發(fā)明范圍相稱的某些實(shí)施例被總結(jié)如下。運(yùn)些實(shí)施例不意圖限 制要求保護(hù)的發(fā)明的范圍，但是運(yùn)些實(shí)施例僅意圖提供本發(fā)明的可能形式的簡(jiǎn)要概括。實(shí) 際上，本發(fā)明可包括可類似于或異于下面闡述的實(shí)施例的多種形式。
[0006] 在第一實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包含:被配置為燃燒氧化劑和燃料W生成排氣的燃?xì)?滿輪發(fā)動(dòng)機(jī)，被配置為處理來自燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)的部分排氣W生成經(jīng)處理的排氣的催化劑 床，被配置為監(jiān)測(cè)所述催化劑床上游的部分排氣的第一溫度與所述催化劑床下游的經(jīng)處理 的排氣的第二溫度之間的溫差的溫差監(jiān)測(cè)器，W及被配置為至少部分基于溫差來調(diào)節(jié)參數(shù) W保持催化劑床的效力從而保持目標(biāo)當(dāng)量比的氧化劑-燃料比率系統(tǒng)。
[0007] 在第二實(shí)施例中，一種方法包含:在燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒氧化劑和燃料W生成 排氣，在催化劑床中處理來自燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)的部分排氣W生成經(jīng)處理的排氣，使用溫差 監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)催化劑床上游的部分排氣的第一溫度和催化劑床下游的經(jīng)處理的排氣的第二 溫度之間的溫差，W及使用氧化劑-燃料比率系統(tǒng)來至少部分基于該溫差來調(diào)節(jié)參數(shù)W保 持催化劑床的效力，從而保持目標(biāo)當(dāng)量比。
[000引在第=實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包含控制器和一個(gè)或多個(gè)處理裝置，該控制器包括一 個(gè)或多個(gè)有形的非瞬態(tài)機(jī)器可讀介質(zhì)，該介質(zhì)共同地儲(chǔ)存一組或多組指令，所述處理裝置 被配置為執(zhí)行一組或多組指令，用于:在燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒氧化劑和燃料w生成排氣； 在催化劑床中處理來自燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)的部分排氣W生成經(jīng)處理的排氣;使用溫差監(jiān)測(cè)器 監(jiān)測(cè)催化劑床上游的排氣的入口溫度和催化劑床下游的經(jīng)處理的排氣的出口溫度之間的 溫差;將溫差信號(hào)從溫差監(jiān)測(cè)器傳送到控制系統(tǒng)；W及至少部分基于溫差來調(diào)節(jié)參數(shù)W保 持催化劑床的效力，從而保持目標(biāo)當(dāng)量比。
【附圖說明】
[0009] 當(dāng)參照附圖閱讀下列【具體實(shí)施方式】時(shí)，本發(fā)明的運(yùn)些和其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將 變得更加容易理解，其中在整個(gè)附圖中相同的符號(hào)表示相同的部件，其中：
[0010] 圖1是具有禪連到控類生產(chǎn)系統(tǒng)的基于滿輪的服務(wù)系統(tǒng)的系統(tǒng)的實(shí)施例的示意 圖；
[0011] 圖2是圖1的系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖，其進(jìn)一步示出控制系統(tǒng)和組合循環(huán)系統(tǒng)；
[0012] 圖3是圖1和圖2的系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖，其進(jìn)一步示出燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)、排氣供 給系統(tǒng)和排氣處理系統(tǒng)的細(xì)節(jié)；
[0013] 圖4是用于運(yùn)轉(zhuǎn)圖1-3的系統(tǒng)的過程的實(shí)施例的流程圖；
[0014] 圖5是具有一個(gè)催化劑床的燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖；
[0015] 圖6是具有=個(gè)催化劑床的燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖；
[0016] 圖7是具有五個(gè)催化劑床的燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖；
[0017]圖8是具有氧化劑噴射系統(tǒng)的催化劑床的實(shí)施例的透視圖；W及
[0018] 圖9是催化劑床的溫差和包括該催化劑床的燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的實(shí)施例的當(dāng)量 比之間的關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)具體實(shí)施例將在下面描述。為了努力提供運(yùn)些實(shí)施例的簡(jiǎn)要 描述，實(shí)際實(shí)施方式的所有特征可能沒有在本說明書中描述。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，在任何此類實(shí)際實(shí) 施方式的開發(fā)中（例如在工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中），需要做出眾多與實(shí)施方式相關(guān)的決定W實(shí)現(xiàn) 具體目標(biāo)，例如符合在不同實(shí)施方式中可能不同的系統(tǒng)相關(guān)約束和/或商業(yè)相關(guān)約束。而 且，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，運(yùn)種努力可能是復(fù)雜和費(fèi)時(shí)的，但是對(duì)受益于本公開的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 來說承擔(dān)設(shè)計(jì)、裝配和制造仍然是例行工作。
[0020] 本文公開了詳細(xì)的示例性實(shí)施例。但是，本文公開的特定結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)僅僅代 表描述示例性實(shí)施例的目的。然而，本發(fā)明的實(shí)施例可W體現(xiàn)為許多可替代的形式，并且不 應(yīng)被視為僅限于本文闡述的實(shí)施例。
[0021] 因此，雖然示例性實(shí)施例能夠具有各種修改和替換形式，但其實(shí)施例通過附圖中 的示例的方式示出并將在本文詳細(xì)描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不意圖將示例性實(shí) 施例局限于所公開的特定形式，而是相反，示例性實(shí)施例旨在覆蓋落入本發(fā)明的范圍內(nèi)的 所有修改、等價(jià)物和替代實(shí)施例。
[0022] 本文所使用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述某些實(shí)施例，并不是意圖限制示例性實(shí)施例。正如 本文所使用的，單數(shù)形式"一"、"一個(gè)"和"所述"也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文中明確指 出不同含意。當(dāng)用于本文時(shí)，術(shù)語(yǔ)"包括"和/或"包含"指定存在所陳述特征、整數(shù)、步驟、操 作、元件和/或組件，但不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組 件和/或其群組。
[0023] 雖然術(shù)語(yǔ)第一、第二、主要、輔助等可W在本文中被用于描述各個(gè)元件，但是運(yùn)些 元件不應(yīng)受運(yùn)些術(shù)語(yǔ)限制。運(yùn)些術(shù)語(yǔ)僅用于將一個(gè)元件與另一個(gè)元件區(qū)分開。例如但不限 于，第一元件可W被稱為第二元件，W及同樣，第二元件可W被稱為第一元件，而不背離示 例性實(shí)施例的范圍。正如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)"和/或"包括一個(gè)或多個(gè)關(guān)聯(lián)列出項(xiàng)目中的任 意一個(gè)、全部及其組合。
[0024] 本文可W使用某些術(shù)語(yǔ)，運(yùn)僅為了方便讀者而不被視為對(duì)本發(fā)明的范圍的限制。 例如，諸如"上面"、"下面"、"左側(cè)"、"右側(cè)"、"前面"、"后面"、"頂部"、"底部"、"水平"、"垂 直"、"上游"、"下游"、"前部"、"后部"等詞組僅描述在附圖中示出的配置。事實(shí)上，本發(fā)明的 實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)元件可W被取向在任何方向中，并且因此，所述術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)被理解為包 含運(yùn)類變化，除非指出不同情況。
[0025] 如下面所詳細(xì)討論的，所公開的實(shí)施例總體設(shè)及帶有排氣再循環(huán)化GR)的燃?xì)鉂M 輪系統(tǒng)，并且尤其是設(shè)及使用EGR的燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)的化學(xué)計(jì)量運(yùn)轉(zhuǎn)。例如，燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)可 W被配置為沿著排氣再循環(huán)路徑再循環(huán)排氣，使燃料和氧化劑與至少某些再循環(huán)排氣一起 W化學(xué)計(jì)量燃燒，W及收集排氣用于各個(gè)目標(biāo)系統(tǒng)中。排氣的再循環(huán)與化學(xué)計(jì)量燃燒一起 可W幫助增加排氣中的二氧化碳(0)2)的濃度水平，該排氣然后可W被后處理W分離和純 化C〇2和氮?dú)?化）W用于各個(gè)目標(biāo)系統(tǒng)中。燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)還可W采用沿著排氣再循環(huán)路徑的 各種排氣處理(例如熱回收、催化劑反應(yīng)等），從而增加C〇2的濃度水平，減少其他排放物(例 如一氧化碳、氮氧化物W及未燃燒控類）的濃度水平，并增加能量回收（例如用熱回收單 元）。另外，燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)可W被配置為使用擴(kuò)散火焰(例如，使用擴(kuò)散燃料噴嘴）、預(yù)混火 焰(例如，使用預(yù)混燃料噴嘴)或其任意組合中的一個(gè)或多個(gè)來燃燒燃料和氧化劑。在某些 實(shí)施例中，擴(kuò)散火焰可W幫助將穩(wěn)定性和運(yùn)轉(zhuǎn)維持在化學(xué)計(jì)量燃燒的某些限制內(nèi)，其進(jìn)而 幫助增加C〇2的生成。例如，當(dāng)與使用預(yù)混火焰運(yùn)轉(zhuǎn)的燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)相比，使用擴(kuò)散火焰運(yùn) 轉(zhuǎn)的燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)可W實(shí)現(xiàn)更大量的EGR。進(jìn)而，增加的EGR的量幫助增加C〇2的生成?？赡?的目標(biāo)系統(tǒng)包括管線、存儲(chǔ)罐、碳封存系統(tǒng)和控類生產(chǎn)系統(tǒng)，諸如強(qiáng)化油回收化OR)系統(tǒng)。
[0026] 公開的實(shí)施例提供了用于與具有EGR的燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)一同使用的氧化劑-燃料 比率系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法。具體地，一種系統(tǒng)可W包括燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)和催化劑床，該催化劑 床被配置為處理來自排氣滿輪發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣W生成經(jīng)處理的排氣。此外，該系統(tǒng)可W包括 溫差監(jiān)測(cè)器，該溫差監(jiān)測(cè)器被配置為監(jiān)測(cè)排氣的入口溫度和經(jīng)處理的排氣的出口溫度之間 的溫差。另外，該系統(tǒng)可W包括氧化劑-燃料比率系統(tǒng)，該氧化劑-燃料比率系統(tǒng)被配置為至 少部分基于溫差來調(diào)節(jié)氧化劑的氧化劑流速或燃料的燃料流速或其任意組合中的至少一 個(gè)。例如，催化劑床可W被用于降低排氣的一氧化碳、氧氣、氨氣、氮氧化物和/或未燃燒控 類的濃度。通過使用催化劑床降低排氣中的運(yùn)些氣體的濃度，排氣可W對(duì)于某些應(yīng)用(例如 強(qiáng)化油回收)更有用。此外，可W調(diào)控具有較高濃度的運(yùn)些氣體的排氣到大氣的排放。
[0027] 通過至少部分基于催化劑床兩端的溫差來調(diào)節(jié)氧化劑流速、燃料流速或其任意組 合中的至少一個(gè)，可W實(shí)現(xiàn)燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)運(yùn)轉(zhuǎn)。例如，氧化劑-燃料比率系統(tǒng)可W 被用于將燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行為化學(xué)計(jì)量排氣再循環(huán)(SEGR)燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)。如下面詳細(xì) 描述，氧化劑-燃料比率系統(tǒng)可W被用于在當(dāng)量比值的某一范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)SEGR燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng) 機(jī)，其中燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)量比被限定為在實(shí)際燃料-氧化劑比到化學(xué)計(jì)量的燃料-氧化 劑比之間的比率或化學(xué)計(jì)量的氧化劑-燃料比到實(shí)際氧化劑-燃料比之間的比率。如由溫差 監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)的催化劑床兩端的溫差可W提供SEGR燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)正在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所處于的當(dāng) 量比的指標(biāo)。因此，通過使用反饋控制，催化劑床兩端的溫差可W被用于調(diào)節(jié)SEGR燃?xì)鉂M輪 發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，W保持運(yùn)轉(zhuǎn)在期望的當(dāng)量比值的范圍內(nèi)。例如，如果該催化劑床兩端的溫差 指示SEGR燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)在期望的當(dāng)量比值范圍之外，則可W使用氧化劑-燃料比 率系統(tǒng)來調(diào)節(jié)氧化劑流速、燃料流速或其任意組合中的至少一個(gè)，W獲得期望的當(dāng)量比。催 化劑床兩端的溫差可W使氧化劑-燃料比率系統(tǒng)能夠調(diào)節(jié)SEGR燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)W便比當(dāng)量 比的其他指示更快和/或更精確地實(shí)現(xiàn)期望的當(dāng)量比。
[0028] 圖1是具有與基于滿輪的服務(wù)系統(tǒng)14關(guān)聯(lián)的控類生產(chǎn)系統(tǒng)12的系統(tǒng)10的實(shí)施例的 示意圖。如下面進(jìn)一步詳細(xì)討論的，基于滿輪的服務(wù)系統(tǒng)14的各種實(shí)施例被配置為向控類 生產(chǎn)系統(tǒng)12提供各種服務(wù)，例如電功率、機(jī)械功和流體(例如排氣）W促進(jìn)油和/或氣的生產(chǎn) 或回收。在圖示的實(shí)施例中，控類生產(chǎn)系統(tǒng)12包括油/氣抽取系統(tǒng)16和強(qiáng)化油回收化OR)系 統(tǒng)18,二者禪連到地下儲(chǔ)層20(例如油、氣或控類儲(chǔ)層）。油/氣抽取系統(tǒng)16包括各種地面設(shè) 備22,例如禪連到油/氣井26的圣誕樹或生產(chǎn)樹24。此外，井26可W包括通過地球32中的鉆 孔30延伸到地下儲(chǔ)層20的一個(gè)或多個(gè)管件28。樹24包括一個(gè)或多個(gè)閥口、扼流圈、隔離套 筒、封井器/防噴器W及各種流量控制裝置，其調(diào)節(jié)壓力并且控制到地下儲(chǔ)層20和來自地下 儲(chǔ)層20的流。雖然樹24通常被用于控制從地下儲(chǔ)層20流出的生產(chǎn)流體(例如油或氣）的流 動(dòng)，但是E0R系統(tǒng)18可W通過將一種或多種流體噴射到地下儲(chǔ)層20來增加油或氣的生產(chǎn)。
[0029] 因此，E0R系統(tǒng)18可W包括流體噴射系統(tǒng)34，該流體噴射系統(tǒng)34具有通過地球32中 的孔38延伸到地下儲(chǔ)層20的一個(gè)或多個(gè)管件36。例如，E0R系統(tǒng)18可W將一種或多種流體40 例如氣體、蒸汽、水、化學(xué)物質(zhì)或其任何組合輸送到流體噴射系統(tǒng)34中。例如，如下面所進(jìn)一 步詳細(xì)討論的，E0R系統(tǒng)18可W被禪連到基于滿輪的服務(wù)系統(tǒng)14,使得系統(tǒng)14將排氣42(例 如，基本沒有氧氣或完全沒有氧氣）輸送到E0R系統(tǒng)18W用作噴射流體40。流體噴射系統(tǒng)34 通過一個(gè)或多個(gè)管件36將流體40(例如排氣42)輸送到地下儲(chǔ)層20中，如箭頭44所示。噴射 流體40通過與油/氣井26的管件28間隔開一偏移距離46的管件36進(jìn)入地下儲(chǔ)層20。因此，噴 射流體40使布置在地下儲(chǔ)層20中的油/氣48移位，并驅(qū)動(dòng)油/氣48向上通過控類生產(chǎn)系統(tǒng)12 的一個(gè)或多個(gè)管件28,如箭頭50所示。如下面所進(jìn)一步詳細(xì)討論的，噴射流體40可W包括源 自基于滿輪的服務(wù)系統(tǒng)14的排氣42,該基于滿輪的服務(wù)系統(tǒng)能夠根據(jù)需要由控類生產(chǎn)系統(tǒng) 12在現(xiàn)場(chǎng)生成排氣42。換句話說，基于滿輪的服務(wù)系統(tǒng)14可W同時(shí)生成供控類生產(chǎn)系統(tǒng)12 使用的一種或多種服務(wù)(例如電功率、機(jī)械功、蒸汽、水(例如淡化水似及排氣(例如基本沒 有氧氣）），從而降低或消除運(yùn)類服務(wù)對(duì)外部源的依賴。
[0030] 在圖示的實(shí)施例中，基于滿輪的服務(wù)系統(tǒng)14包括化學(xué)計(jì)量排氣再循環(huán)(SEGR)燃?xì)?滿輪系統(tǒng)52和排氣巧G)處理系統(tǒng)54。燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52可W被配置為W化學(xué)計(jì)量燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)模 式(例如化學(xué)計(jì)量控制模式)和非化學(xué)計(jì)量燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)模式(例如非化學(xué)計(jì)量控制模式)如稀 燃料控制模式或富燃料控制模式運(yùn)轉(zhuǎn)。在化學(xué)計(jì)量控制模式中，燃燒通常W燃料和氧化劑 的大致化學(xué)計(jì)量比發(fā)生，從而產(chǎn)生大致化學(xué)計(jì)量燃燒。特別地，化學(xué)計(jì)量燃燒通常包括在燃 燒反應(yīng)中消耗幾乎全部的燃料和氧化劑，使得燃燒產(chǎn)物基本沒有或完全沒有未燃燒燃料和 氧化劑?；瘜W(xué)計(jì)量燃燒的一個(gè)量度是當(dāng)量比或pM( (1))，其是實(shí)際燃料/氧化劑比相對(duì)于化 學(xué)計(jì)量燃料/氧化劑比的比。大于1.0的當(dāng)量比導(dǎo)致燃料和氧化劑的富燃料燃燒，而小于1.0 的當(dāng)量比導(dǎo)致燃料和氧化劑的稀燃料燃燒。相反，1.0的當(dāng)量比導(dǎo)致既不是富燃料又不是稀 燃料的燃燒，從而在燃燒反應(yīng)中基本消耗所有的燃料和氧化劑。在本公開實(shí)施例的背景下， 術(shù)語(yǔ)化學(xué)計(jì)量或基本化學(xué)計(jì)量可W指大約0.95到大約1.05的當(dāng)量比。然而，本公開的實(shí)施 例也可W包括1.0加上或減去0.01、0.02、0.03、0.04、0.05或更多的當(dāng)量比。再者，在基于滿 輪的服務(wù)系統(tǒng)14中的燃料和氧化劑的化學(xué)計(jì)量燃燒可W導(dǎo)致基本沒有剩余未燃燒燃料或 氧化劑的燃燒產(chǎn)物或排氣（例如42)。例如，排氣42可W具有小于1 %、2%、3%、4%或5%體 積百分比的氧化劑(例如氧氣）、未燃燒燃料或控類(例如HC)、氮氧化物(例如NOx)、一氧化 碳(C0)、硫氧化物(例如SOx)、氨氣和其他未完全燃燒產(chǎn)物。通過進(jìn)一步的示例，排氣42可W 具有小于大約 10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、300、400、500、1000、2000、3000、 4000或5000每百萬(wàn)份體積(ppmv)的氧化劑(例如氧氣）、未燃燒燃料或控類(例如HC)、氮氧 化物(例如NOx)、一氧化碳(C0)、硫氧化物(例如SOx)、氨氣和未完全燃燒的其他產(chǎn)物。然而， 本公開實(shí)施例還可W在排氣42中產(chǎn)生其他范圍的殘留燃料、氧化劑和其他排放物水平。如 本文所使用的，術(shù)語(yǔ)排放物、排放物水平和排放物目標(biāo)可W指某些燃燒產(chǎn)物(例如N0x、C0、 SOx、〇2、化、此、HC等）的濃度水平，所述燃燒產(chǎn)物可W存在于再循環(huán)氣體流、排出的氣體流 (例如排放到大氣中似及用在各種目標(biāo)系統(tǒng)(例如控類生產(chǎn)系統(tǒng)12)中的氣體流。
[0031] 雖然不同實(shí)施例中的沈GR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52和EG處理系統(tǒng)54可W包括各種組件，但 圖示的EG處理系統(tǒng)54包括熱回收蒸汽發(fā)生器化RSG)56和排氣再循環(huán)化GR)系統(tǒng)58,二者接 收并處理源自SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52的排氣60。皿SG 56可W包括一個(gè)或多個(gè)熱交換器、冷凝 器和各種熱回收設(shè)備，它們一起用于將熱量從排氣60傳遞至水流，由此產(chǎn)生蒸汽62。蒸汽62 可W被用在一個(gè)或多個(gè)蒸汽滿輪、E0R系統(tǒng)18或控類生產(chǎn)系統(tǒng)12的任何其他部分中。例如， HRSG 56可W生成低壓、中壓和/或高壓蒸汽62,其可W被選擇性應(yīng)用于低壓、中壓和高壓蒸 汽滿輪級(jí)或E0R系統(tǒng)18的不同應(yīng)用。除了蒸汽62之外，經(jīng)處理的水64例如淡化水也可W由 皿SG 56、EGR系統(tǒng)58和/或EG處理系統(tǒng)54的另一部分或SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52生成。經(jīng)處理的 水64(例如淡化水)在例如內(nèi)陸或沙漠地區(qū)等水短缺區(qū)域可能是特別有用的。經(jīng)處理的水64 可W至少部分由于驅(qū)動(dòng)SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52內(nèi)的燃料燃燒的大體積空氣而生成。雖然蒸汽 62和水64的現(xiàn)場(chǎng)生成在許多應(yīng)用（包括控類生產(chǎn)系統(tǒng)12)中可W是特別有利的，但排氣42、 60的現(xiàn)場(chǎng)生成對(duì)E0R系統(tǒng)18來說可W是特別有利的，運(yùn)是由于所述排氣從SEGR燃?xì)鉂M輪系 統(tǒng)52獲得低氧含量、高壓和熱。因此，皿SG56、EGR系統(tǒng)58和/或EG處理系統(tǒng)54的另一部分可 W將排氣66輸出或再循環(huán)到SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52中，同時(shí)還將排氣42輸送至化OR系統(tǒng)18W 供控類生產(chǎn)系統(tǒng)12使用。同樣，可W從SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52直接抽取排氣42(即無需經(jīng)過EG 處理系統(tǒng)54)，W用于控類生產(chǎn)系統(tǒng)12的E0R系統(tǒng)18中。
[0032] 排氣再循環(huán)由EGR處理系統(tǒng)54的EGR系統(tǒng)58來處理。例如，EGR系統(tǒng)58包括一個(gè)或多 個(gè)導(dǎo)管、閥口、鼓風(fēng)機(jī)、排氣處理系統(tǒng)(例如過濾器、微粒去除單元、氣體分離單元、氣體凈化 單元、熱交換器、熱回收單元、濕氣去除單元、催化劑單元、化學(xué)噴射單元或其任何組合）W 及沿著從SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52的輸出端（例如釋放的排氣60)到輸入端（例如進(jìn)入的排氣 66)的排氣再循環(huán)路徑來再循環(huán)排氣的控件。在圖示的實(shí)施例中，SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52將排 氣66吸入到具有一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)的壓縮機(jī)部，從而壓縮排氣66W便與氧化劑68的進(jìn)氣和 一種或多種燃料70-起在燃燒器部中使用。氧化劑68可W包括環(huán)境空氣、純氧、富氧空氣、 減氧空氣、氧-氮混合物或有利于燃料70燃燒的任何合適的氧化劑。燃料70可W包括一種或 多種氣體燃料、液體燃料或其任何組合。例如，燃料70可W包括天然氣、液化天然氣化NG)、 合成氣、甲燒、乙燒、丙烷、下燒、石腦油、煤油、柴油燃料、乙醇、甲醇、生物燃料或其任何組 厶 1=1 〇
[0033] SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52在燃燒器部中混合并燃燒排氣66、氧化劑68和燃料70,從而 生成驅(qū)動(dòng)滿輪部中的一個(gè)或多個(gè)滿輪級(jí)的熱燃燒氣體或排氣60。在某些實(shí)施例中，燃燒器 部中的每個(gè)燃燒器包括一個(gè)或多個(gè)預(yù)混燃料噴嘴、一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)散燃料噴嘴或其任何組 合。例如，每個(gè)預(yù)混燃料噴嘴可W被配置為在燃料噴嘴內(nèi)和/或部分地在該燃料噴嘴的上游 內(nèi)部混合氧化劑68和燃料70,從而將氧化劑-燃料混合物從燃料噴嘴噴射到用于預(yù)混合燃 燒(例如，預(yù)混火焰)的燃燒區(qū)中。通過進(jìn)一步的示例，每個(gè)擴(kuò)散燃料噴嘴可W被配置為隔離 燃料噴嘴內(nèi)的氧化劑68與燃料70的流動(dòng)，從而將氧化劑68和燃料70分離地從燃料噴嘴噴射 到用于擴(kuò)散燃燒(例如擴(kuò)散火焰）的燃燒區(qū)中。特別地，由擴(kuò)散燃料噴嘴提供的擴(kuò)散燃燒延 遲了氧化劑68與燃料70的混合，直到初始燃燒點(diǎn)即火焰區(qū)域。在采用擴(kuò)散燃料噴嘴的實(shí)施 例中，擴(kuò)散火焰可W提供增加的火焰穩(wěn)定性，運(yùn)是因?yàn)閿U(kuò)散火焰通常在氧化劑68與燃料70 的分離的流之間的化學(xué)計(jì)量點(diǎn)處（即在氧化劑68與燃料70混合時(shí)）形成。在某些實(shí)施例中， 一種或多種稀釋劑(例如排氣60、蒸汽、氮或其他惰性氣體)可W在擴(kuò)散燃料噴嘴或預(yù)混燃 料噴嘴中與氧化劑68、燃料70或兩者預(yù)混合。此外，一個(gè)或多個(gè)稀釋劑(例如排氣60、蒸汽、 氮或其他惰性氣體)可W在每個(gè)燃燒器內(nèi)的燃燒點(diǎn)處或其下游被噴射到燃燒器中。使用運(yùn) 些稀釋劑可W幫助調(diào)和火焰(例如預(yù)混火焰或擴(kuò)散火焰），從而幫助減少NOx排放物，例如一 氧化氮(NO)和二氧化氮(N02)。不管火焰的類型如何，燃燒均產(chǎn)生熱燃燒氣體或排氣60W驅(qū) 動(dòng)一個(gè)或多個(gè)滿輪級(jí)。在每個(gè)滿輪級(jí)均由排氣60驅(qū)動(dòng)時(shí)，SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52產(chǎn)生機(jī)械功 72和/或電功率74(例如，經(jīng)由發(fā)電機(jī)）。系統(tǒng)52還輸出排氣60,并且可W進(jìn)一步輸出水64。再 者，水64可W是經(jīng)處理的水，例如淡化水，運(yùn)在各種現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用或非現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中可能是有用 的。
[0034] 排氣抽取還通過使用一個(gè)或多個(gè)抽取點(diǎn)76的SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52而被提供。例 如，圖示的實(shí)施例包括具有排氣化G)抽取系統(tǒng)80和排氣化G)處理系統(tǒng)82的排氣巧G)供給系 統(tǒng)78，排氣巧G)抽取系統(tǒng)80和排氣化G)處理系統(tǒng)82從抽取點(diǎn)76接收排氣42，處理排氣42，并 接著向各個(gè)目標(biāo)系統(tǒng)供給或分配排氣42。所述目標(biāo)系統(tǒng)可W包括E0R系統(tǒng)18和/或其他系 統(tǒng)，例如管線86、儲(chǔ)罐88或碳封存系統(tǒng)90"EG抽取系統(tǒng)80可W包括一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)管、閥口、控 件和流動(dòng)分離裝置，運(yùn)有利于將排氣42與氧化劑68、燃料70和其他污染物隔離，同時(shí)也控制 所抽取的排氣42的溫度、壓力和流速。EG處置系統(tǒng)82可W包括一個(gè)或多個(gè)熱交換器(例如熱 回收單元，如熱回收蒸汽發(fā)生器、冷凝器、冷卻器或加熱器）、催化劑系統(tǒng)(例如氧化催化劑 系統(tǒng)）、微粒和/或水去除系統(tǒng)(例如氣體脫水單元、慣性分離器、聚結(jié)過濾器、不可透水性過 濾器W及其他過濾器）、化學(xué)噴射系統(tǒng)、基于溶劑的處理系統(tǒng)(例如吸收劑、閃蒸罐等）、碳收 集系統(tǒng)、氣體分離系統(tǒng)、氣體凈化系統(tǒng)和/或基于溶劑的處理系統(tǒng)、排氣壓縮機(jī)或其任何組 合。EG處置系統(tǒng)82的運(yùn)些子系統(tǒng)使得能夠控制溫度、壓力、流速、濕氣含量(例如水去除量）、 微粒含量(例如微粒去除量似及氣體成分(例如C02、N2等的百分比）。
[0035] 基于目標(biāo)系統(tǒng)，所抽取的排氣42通過EG處置系統(tǒng)82的一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行處 理。例如，EG處置系統(tǒng)82可W引導(dǎo)全部或部分排氣42通過碳采集系統(tǒng)、氣體分離系統(tǒng)、氣體 凈化系統(tǒng)和/或基于溶劑的處理系統(tǒng)，所述EG處置系統(tǒng)82被控制W分離和凈化含碳?xì)怏w(例 如二氧化碳)92和/或氮?dú)?N2)94W在各種目標(biāo)系統(tǒng)中使用。例如，EG處置系統(tǒng)82的實(shí)施例 可W執(zhí)行氣體分離和凈化W產(chǎn)生排氣42的多個(gè)不同流95,例如第一流96、第二流97和第= 流98。第一流96可W具有富二氧化碳和/或稀氮?dú)獾牡谝怀煞?例如富C〇2稀化流）。第二流97 可W具有含有中等濃度水平的二氧化碳和/或氮?dú)獾牡诙煞?例如中等濃度C〇2、化流）。第 S流98可W具有稀二氧化碳和/或富氮?dú)獾牡赟成分(例如稀C〇2富化流）。每個(gè)流95(例如 96、97和98)可W包括氣體脫水單元、過濾器、氣體壓縮機(jī)或其任何組合，W便促進(jìn)將流95輸 送到目標(biāo)系統(tǒng)。在某些實(shí)施例中，富C〇2稀化流96可W具有大于大約70%、75%、80%、85%、 90 %、95 %、96 %、97 %、98 %或99 %體積百分比的C〇2純度或濃度水平，W及小于大約1 %、 2%、3%、4%、5%、10%、15%、20%、25%或30%體積百分比的化純度或濃度水平。相反，稀 C〇2富化流98可W具有小于大約1 %、2%、3%、4%、5%、10%、15%、20%、25%或30%體積百 分比的C〇2純度或濃度水平，W及大于大約70%、75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、 98%或99%體積百分比的化純度或濃度水平。中等濃度C〇2、化流97可W具有在大約30%到 70%、35 %到65 %、40%到60 %或45 %到55%體積百分比之間的C〇2純度或濃度水平和/或化 純度或濃度水平。雖然前述范圍僅是非限制性示例，但富C〇2稀化流96和稀C〇2富化流98可W 特別適用于EOR系統(tǒng)18和其他系統(tǒng)84。然而，運(yùn)些富、稀或中等濃度C〇2流95中的任意流可W 單獨(dú)地或W各種組合形式用于EOR系統(tǒng)18和其他系統(tǒng)84。例如，EOR系統(tǒng)18和其他系統(tǒng)84(例 如管線86、儲(chǔ)罐88W及碳封存系統(tǒng)90)中的每一個(gè)可W接收一個(gè)或多個(gè)富C〇2稀化流96、一個(gè) 或多個(gè)稀C〇2富化流98,一個(gè)或多個(gè)中等濃度C〇2,化流97 W及一個(gè)或多個(gè)未處理排氣42流 (即繞過EG處置系統(tǒng)82)。
[0036] EG抽取系統(tǒng)80在沿著壓縮機(jī)部、燃燒器部和/或滿輪部的一個(gè)或多個(gè)抽取點(diǎn)76處 抽取排氣42,使得排氣42可合適溫度和壓力用在E0R系統(tǒng)18和其他系統(tǒng)84中。EG抽取系 統(tǒng)80和/或EG處置系統(tǒng)82還可W使流向EG處理系統(tǒng)54和流出EG處理系統(tǒng)54的流體(例如排 氣42)循環(huán)。例如，穿過EG處理系統(tǒng)54的一部分排氣42可W被EG抽取系統(tǒng)80抽取W用于E0R 系統(tǒng)18和其他系統(tǒng)84。在某些實(shí)施例中，EG供應(yīng)系統(tǒng)78和EG處理系統(tǒng)54可W是彼此獨(dú)立的 或集成在一起，并因此可W使用獨(dú)立的或共用的子系統(tǒng)。例如，EG處置系統(tǒng)82可W被EG供給 系統(tǒng)78和EG處理系統(tǒng)54兩者使用。從EG處理系統(tǒng)54抽取的排氣42可W經(jīng)歷多個(gè)氣體處置 級(jí)，例如在EG處理系統(tǒng)54的一個(gè)或多個(gè)氣體處置級(jí)，之后是EG處置系統(tǒng)82中的一個(gè)或多個(gè) 附加氣體處置級(jí)。
[0037] 在每個(gè)抽取點(diǎn)76處，由于EG處理系統(tǒng)54中的基本化學(xué)計(jì)量燃燒和/或氣體處置，所 抽取的排氣42可W基本沒有氧化劑68和燃料70(例如未燃燒的燃料或控類）。此外，基于目 標(biāo)系統(tǒng)，所抽取的排氣42可W在EG供給系統(tǒng)78的EG處置系統(tǒng)82中經(jīng)受進(jìn)一步處置，從而進(jìn) 一步降低任何殘留氧化劑68、燃料70或其他不期望的燃燒產(chǎn)物。例如，在EG處置系統(tǒng)82中進(jìn) 行處置之前或之后，所抽取的排氣42可W具有小于1%、2%、3%、4%或5%體積百分比的氧 化劑(例如氧氣）、未燃燒燃料或控類(例如HC)、氮氧化物(例如NOx)、一氧化碳(C0)、硫氧化 物(例如SOx)、氨氣和其他不完全燃燒產(chǎn)物。通過進(jìn)一步的示例，在EG處置系統(tǒng)82中進(jìn)行處 置之前或之后，所抽取的排氣42可W具有小于大約10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、 200、300、400、500、1000、2000、3000、4000或5000每百萬(wàn)份體積(9911^)的氧化劑（例如氧 氣）、未燃燒燃料或控類（例如HC)、氮氧化物（例如NOx)、一氧化碳（C0)、硫氧化物（例如 S化）、氨氣和不完全燃燒的其他產(chǎn)物。因此，排氣42特別適用于EOR系統(tǒng)18。
[0038] 滿輪系統(tǒng)52的EGR運(yùn)轉(zhuǎn)具體使得能夠在多個(gè)位置76處抽取排氣。例如，系統(tǒng)52的壓 縮機(jī)部可W用于壓縮沒有任何氧化劑68的排氣66(即只壓縮排氣66)，使得可W在吸入氧化 劑68和燃料70之前從壓縮機(jī)部和/或燃燒器部抽取基本無氧的排氣42。抽取點(diǎn)76可W被設(shè) 置在相鄰壓縮機(jī)級(jí)之間的級(jí)間端口處、在沿著壓縮機(jī)排放罩殼的端口處、在沿著燃燒器部 中的每個(gè)燃燒器的端口處或其任何組合。在某些實(shí)施例中，排氣66可W不與氧化劑68和燃 料70混合，直到其達(dá)到燃燒器部中的每個(gè)燃燒器的蓋端部分和/或燃料噴嘴。此外，一個(gè)或 多個(gè)流動(dòng)隔離器(例如壁、分隔器、擋板等)可W用于將氧化劑68和燃料70與抽取點(diǎn)76隔離 開。通過運(yùn)些流動(dòng)隔離器，抽取點(diǎn)76可W直接沿著燃燒器部中每個(gè)燃燒器的壁布置。
[0039] 一旦排氣66、氧化劑68和燃料70流過所述蓋端部分(例如通過燃料噴嘴)進(jìn)入每個(gè) 燃燒器的燃燒部分(例如燃燒室）中，則SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52被控制W提供排氣66、氧化劑 68和燃料70的基本化學(xué)計(jì)量的燃燒。例如，系統(tǒng)52可W保持大約0.95到大約1.05的當(dāng)量比。 結(jié)果，在每個(gè)燃燒器中的排氣66、氧化劑68和燃料70的混合物的燃燒產(chǎn)物基本沒有氧氣和 未燃燒燃料。因此，可W從SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52的滿輪部抽取該燃燒產(chǎn)物(或排氣）W用作 被輸送到E0R系統(tǒng)18的排氣42。沿著滿輪部，抽取點(diǎn)76可W被設(shè)置在任何滿輪級(jí)處，例如相 鄰滿輪級(jí)之間的級(jí)間端口。因此，使用任何前述抽取點(diǎn)76,基于滿輪的服務(wù)系統(tǒng)14可W生 成、抽取和傳送排氣42到控類生產(chǎn)系統(tǒng)12(例如E0R系統(tǒng)18)，W用于從地下儲(chǔ)層20生產(chǎn)油/ 氣48。
[0040] 圖2是圖1的系統(tǒng)10的實(shí)施例的示意圖，其示出被禪連到基于滿輪的服務(wù)系統(tǒng)14和 控類生產(chǎn)系統(tǒng)12的控制系統(tǒng)100。在圖示的實(shí)施例中，基于滿輪的服務(wù)系統(tǒng)14包括組合循環(huán) 系統(tǒng)102,該組合循環(huán)系統(tǒng)102包括作為頂部循環(huán)的SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52、作為底部循環(huán)的 蒸汽滿輪104W及從排氣60回收熱量W生成用于驅(qū)動(dòng)蒸汽滿輪104的蒸汽62的HRSG 56。再 者，SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52接收、混合并且按化學(xué)計(jì)量燃燒排氣66、氧化劑68和燃料70(例如， 預(yù)混火焰和/或擴(kuò)散火焰），從而產(chǎn)生排氣60、機(jī)械功72、電功率74和/或水64。例如，SEGR燃 氣滿輪系統(tǒng)52可W驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)負(fù)載或機(jī)器106,例如發(fā)電機(jī)、氧化劑壓縮機(jī)(例如主空 氣壓縮機(jī)）、齒輪箱、累、控類生產(chǎn)系統(tǒng)12的設(shè)備或其任何組合。在某些實(shí)施例中，機(jī)器106可 W包括其他驅(qū)動(dòng)器，例如與SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52串聯(lián)的電動(dòng)馬達(dá)或蒸汽滿輪(例如蒸汽滿 輪104)。因此，由SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52(W及任何附加驅(qū)動(dòng)器)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器106的輸出可W包 括機(jī)械功72和電功率74。機(jī)械功72和/或電功率74可W現(xiàn)場(chǎng)用于對(duì)控類生產(chǎn)系統(tǒng)12提供動(dòng) 力，電功率74可W被分配到電網(wǎng)，或其任何組合。機(jī)器106的輸出還可W包括壓縮流體，例如 吸入到SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52的燃燒部中的壓縮氧化劑68(例如空氣或氧氣）。運(yùn)些輸出中的 每一個(gè)(例如排氣60、機(jī)械功72、電功率74和/或水64)可W被認(rèn)為是基于滿輪的服務(wù)系統(tǒng)14 的服務(wù)。
[0041] SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52產(chǎn)生可能基本無氧的排氣42、60,并且將運(yùn)種排氣42、60輸送 到EG處理系統(tǒng)54和/或EG供給系統(tǒng)78dEG供給系統(tǒng)78可W處置并傳送排氣42(例如流95)至 控類生產(chǎn)系統(tǒng)12和/或其他系統(tǒng)84。如上面所討論的，EG處理系統(tǒng)54可W包括皿SG 56和EGR 系統(tǒng)58。皿SG 56可W包括一個(gè)或多個(gè)熱交換器、冷凝器和各種熱回收設(shè)備，所述熱回收設(shè) 備可W被用于回收來自排氣60的熱量或?qū)⒃摕崃總鬟f給水108W生成用于驅(qū)動(dòng)蒸汽滿輪 104的蒸汽62。類似于SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52,蒸汽滿輪104可W驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)負(fù)載或機(jī)器 106,由此生成機(jī)械功72和電功率74。在圖示的實(shí)施例中，SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52和蒸汽滿輪 104被串聯(lián)布置W驅(qū)動(dòng)相同的機(jī)器106。然而，在其他實(shí)施例中，SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52和蒸汽 滿輪104可W分離地驅(qū)動(dòng)不同的機(jī)器106, W便獨(dú)立生成機(jī)械功72和/或電功率74。在蒸汽滿 輪104由來自HRSG56的蒸汽62驅(qū)動(dòng)時(shí)，蒸汽62的溫度和壓力逐漸降低。因此，蒸汽滿輪104將 使用的蒸汽62和/或水108再循環(huán)回到HRSG 56中，W用于經(jīng)由自排氣60回收的熱量生成額 外的蒸汽。除了生成蒸汽之外，皿SG 56、EGR系統(tǒng)58和/或EG處理系統(tǒng)54的其他部分可W產(chǎn) 生水64、用于控類生產(chǎn)系統(tǒng)12的排氣42 W及用作SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52的輸入的排氣66。例 如，水64可W是經(jīng)處理的水64,例如用于其他應(yīng)用的淡化水。淡化水在低可用水量地區(qū)是特 別有用的。關(guān)于排氣60，EG處理系統(tǒng)54的實(shí)施例可W被配置為通過EGR系統(tǒng)58再循環(huán)排氣 60,其中排氣60可W經(jīng)過或不經(jīng)過HRSG 56。
[0042] 在圖示的實(shí)施例中，SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52具有排氣再循環(huán)路徑110,該排氣再循環(huán) 路徑從系統(tǒng)52的排氣出口延伸到排氣入口。沿著路徑110,排氣60穿過EG處理系統(tǒng)54,在圖 示的實(shí)施例中，EG處理系統(tǒng)54包括HRSG 56和EGR系統(tǒng)58dEGR系統(tǒng)58可W包括沿著路徑110 串聯(lián)和/或并聯(lián)排列的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)管、閥口、鼓風(fēng)機(jī)、氣體處理系統(tǒng)(例如過濾器、微粒去 除單元、氣體分離單元、氣體凈化單元、熱交換器、熱回收單元如熱回收蒸汽發(fā)生器、濕氣去 除單元、催化劑單元、化學(xué)噴射單元或其任何組合）。換句話說，EGR系統(tǒng)58可W包括沿著在 系統(tǒng)52的排氣出口與排氣入口之間的排氣再循環(huán)路徑110的任何流量控制組件、壓力控制 組件、溫度控制組件、濕氣控制組件和氣體成分控制組件。因此，在具有沿著路徑110的HRSG 56的實(shí)施例中，HRSG 56可W被認(rèn)為是EGR系統(tǒng)58的組件。然而，在某些實(shí)施例中，皿SG 56可 W沿著獨(dú)立于排氣再循環(huán)路徑110的排氣路徑而布置。無論皿SG 56是沿著分離路徑還是與 EGR系統(tǒng)58共用的路徑，皿SG 56和EGR系統(tǒng)58都吸入排氣60并輸出再循環(huán)排氣66、用于EG供 給系統(tǒng)78(例如用于控類生產(chǎn)系統(tǒng)12和/或其他系統(tǒng)84)的排氣42或者排氣的其他輸出。再 者，SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52吸入、混合并按化學(xué)計(jì)量燃燒排氣66、氧化劑68和燃料70(例如預(yù) 混火焰和/或擴(kuò)散火焰），W產(chǎn)生用于分配到EG處理系統(tǒng)54、控類生產(chǎn)系統(tǒng)12或其他系統(tǒng)84 的基本無氧且無燃料的排氣60。
[0043] 如上面參照?qǐng)D1所述，控類生產(chǎn)系統(tǒng)12可W包括用于促進(jìn)通過油/氣井26從地下儲(chǔ) 層20回收或生產(chǎn)油/氣48的各種設(shè)備。例如，控類生產(chǎn)系統(tǒng)12可W包括具有流體噴射系統(tǒng)34 的E0R系統(tǒng)18。在圖示的實(shí)施例中，流體噴射系統(tǒng)34包括排氣噴射E0R系統(tǒng)112和蒸汽噴射 E0R系統(tǒng)114。雖然流體噴射系統(tǒng)34可W從各種來源接收流體，但圖示的實(shí)施例可W從基于 滿輪的服務(wù)系統(tǒng)14接收排氣42和蒸汽62。由基于滿輪的服務(wù)系統(tǒng)14產(chǎn)生的排氣42和/或蒸 汽62還可W被輸送到控類生產(chǎn)系統(tǒng)12W用于其他油/氣系統(tǒng)116中。
[0044] 排氣42和/或蒸汽62的數(shù)量、質(zhì)量和流量可W由控制系統(tǒng)100來控制?？刂葡到y(tǒng)100 可W完全專用于基于滿輪的服務(wù)系統(tǒng)14,或者控制系統(tǒng)100也可W可選地提供對(duì)控類生產(chǎn) 系統(tǒng)12和/或其他系統(tǒng)84的控制(或便于控制的至少一些數(shù)據(jù)）。在圖示的實(shí)施例中，控制系 統(tǒng)100包括控制器118,該控制器118具有處理器120、存儲(chǔ)器122、蒸汽滿輪控件124、沈GR燃 氣滿輪系統(tǒng)控件126和機(jī)器控件128。處理器120可W包括單個(gè)處理器或者兩個(gè)或更多個(gè)冗 余處理器，例如用于控制基于滿輪的服務(wù)系統(tǒng)14的=重冗余處理器。存儲(chǔ)器122可W包括易 失性存儲(chǔ)器和/或非易失性存儲(chǔ)器。例如，存儲(chǔ)器122可W包括一個(gè)或多個(gè)硬盤驅(qū)動(dòng)器、閃 存、只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器或其任何組合。該存儲(chǔ)器122可W包括共同儲(chǔ)存一組或多 組指令的一個(gè)或多個(gè)有形的、非瞬態(tài)的機(jī)器可讀介質(zhì)?？丶?24、126和128可W包括軟件和/ 或硬件控件。例如，控件124、126和128可W包括存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器122中并可由處理器120執(zhí)行 的各種指令或代碼，處理器120可W被配置為執(zhí)行儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器122上的一組或多組指令。 控件124被配置為控制蒸汽滿輪104的運(yùn)轉(zhuǎn)，SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)控件126被配置為控制系統(tǒng) 52，并且機(jī)器控件128被配置為控制機(jī)器106。因此，控制器118 (例如控件124、126和128)可 W被配置為協(xié)同基于滿輪的服務(wù)系統(tǒng)14的各個(gè)子系統(tǒng)，W向控類生產(chǎn)系統(tǒng)12提供合適的排 氣流42。
[0045] 在控制系統(tǒng)100的某些實(shí)施例中，在附圖中示出或在本文描述的每個(gè)元件(例如系 統(tǒng)、子系統(tǒng)和組件)包括(例如直接在運(yùn)類元件內(nèi)、在運(yùn)類元件上游或下游)一個(gè)或多個(gè)工業(yè) 控制特征件，例如傳感器和控制裝置，所述工業(yè)控制特征件基于工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與控制器118 一起彼此通信地禪合。例如，與每個(gè)元件關(guān)聯(lián)的控制裝置可W包括專用裝置控制器(例如， 包括處理器、存儲(chǔ)器和控制指令）、一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器、閥口、開關(guān)和工業(yè)控制設(shè)備，其使得 能夠基于傳感器反饋130、來自控制器118的控制信號(hào)、來自用戶的控制信號(hào)或其任何組合 進(jìn)行控制。因此，本文描述的任何控制功能可W通過控制指令來實(shí)施，所述控制指令存儲(chǔ)在 控制器118、與每個(gè)元件關(guān)聯(lián)的專用裝置控制器或其組合中和/或可由控制器118、與每個(gè)元 件關(guān)聯(lián)的專用裝置控制器或其組合執(zhí)行。
[0046] 為了促進(jìn)運(yùn)類控制功能，控制系統(tǒng)100包括遍布系統(tǒng)10分布的一個(gè)或多個(gè)傳感器， W獲得用于執(zhí)行各種控件例如控件124、126和128的傳感器反饋130。例如，傳感器反饋130 可W從傳感器獲得，所述傳感器遍布SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52、機(jī)器106、EG處理系統(tǒng)54、蒸汽滿 輪104、控類生產(chǎn)系統(tǒng)12分布，或遍布基于滿輪的服務(wù)系統(tǒng)14或控類生產(chǎn)系統(tǒng)12的任何其他 組件分布。例如，傳感器反饋130可W包括溫度反饋、壓力反饋、流速反饋、火焰溫度反饋、燃 燒動(dòng)力學(xué)反饋、吸入氧化劑成分反饋、吸入燃料成分反饋、排氣成分反饋、機(jī)械功72的輸出 水平、電功率74的輸出水平、排氣42、60的輸出數(shù)量、水64的輸出數(shù)量或質(zhì)量或其任何組合。 例如，傳感器反饋130可W包括排氣42、60的成分，W促進(jìn)在SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52中的化學(xué) 計(jì)量燃燒。例如，傳感器反饋130可W包括來自沿著氧化劑68的氧化劑供給路徑的一個(gè)或多 個(gè)吸入氧化劑傳感器、沿著燃料70的燃料供給路徑的一個(gè)或多個(gè)吸入燃料傳感器W及沿著 排氣再循環(huán)路徑110和/或在SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52內(nèi)布置的一個(gè)或多個(gè)排氣排放物傳感器 的反饋。吸入氧化劑傳感器、吸入燃料傳感器和排氣排放物傳感器可W包括溫度傳感器、壓 力傳感器、流速傳感器和成分傳感器。排放物傳感器可W包括用于氮氧化物(例如NOx傳感 器）、碳氧化物（例如C0傳感器和C〇2傳感器）、硫氧化物（例如SOx傳感器）、氨（例如出傳感 器）、氧(例如化傳感器）、未燃燒控類(例如HC傳感器)或其他不完全燃燒產(chǎn)物或其任何組合 的傳感器。
[0047] 使用運(yùn)種反饋130,控制系統(tǒng)100可W調(diào)整(例如增加、減少或保持)排氣66、氧化劑 68和/或燃料70進(jìn)入SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52(除了其他操作參數(shù)W外）的進(jìn)氣流量，W保持當(dāng) 量比在合適范圍內(nèi)，例如在大約0.95到大約1.05之間、在大約0.95到大約1.0之間、在大約 1.0到大約1.05之間或大致為1.0。例如，控制系統(tǒng)100可W分析反饋130W監(jiān)測(cè)排氣排放物 (例如，氮氧化物、碳氧化物如C0和C〇2、硫氧化物、氨氣、氧氣、未燃燒控類和其他不完全燃 燒產(chǎn)物的濃度水平）和/或確定當(dāng)量比，并且然后控制一個(gè)或多個(gè)組件W調(diào)整排氣排放物 (例如排氣42的濃度水平）和/或當(dāng)量比。受控組件可W包括參照附圖示出和描述的任何組 件，包括但不限于:沿著氧化劑68、燃料70和排氣66的供給路徑的閥口；氧化劑壓縮機(jī)、燃料 累或EG處理系統(tǒng)54中的任何組件；SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52的任何組件或其任何組合。受控組 件可W調(diào)整(例如增加、減少或保持)在SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52內(nèi)燃燒的氧化劑68、燃料70和 排氣66的流速、溫度、壓力或百分比（例如當(dāng)量比）。受控組件還可W包括一個(gè)或多個(gè)氣體處 置系統(tǒng)，例如催化劑單元(例如氧化催化劑單元）、用于催化劑單元的供給(例如氧化燃料、 熱量、電力等）、氣體凈化和/或分離單元(例如基于溶劑的分離器、吸收器、閃蒸罐等）W及 過濾單元。氣體處置系統(tǒng)可W幫助減少沿著排氣再循環(huán)路徑110、排氣孔路徑(例如排放到 大氣中）或至EG供給系統(tǒng)78的抽取路徑的各種排氣排放物。
[0048] 在某些實(shí)施例中，控制系統(tǒng)100可W分析反饋130并控制一個(gè)或多個(gè)組件W保持或 降低排放物水平(例如，排氣42、60、95的濃度水平)至目標(biāo)范圍，例如每百萬(wàn)份體積(ppmv) 小于大約 10、20、30、40、50、100、200、300、400、500、1000、2000、3000、4000、5000或10000份。 針對(duì)每種排氣排放物例如氮氧化物、一氧化碳、硫氧化物、氨氣、氧氣、未燃燒控類和其他不 完全燃燒產(chǎn)物的濃度水平，運(yùn)些目標(biāo)范圍可W是相同或不同的。例如，根據(jù)當(dāng)量比，控制系 統(tǒng)100可W將氧化劑（例如氧氣）的排氣排放物(例如濃度水平)選擇性地控制在小于大約 10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、250、500、750或1000口口11^的目標(biāo)范圍內(nèi)；將一氧化碳 (C0)的排氣排放物選擇性地控制在小于大約20、50、100、200、500、1000、2500或50009911^的 目標(biāo)范圍內(nèi)；并且將氮氧化物(NOx)的排氣排放物選擇性地控制在小于大約25、50、100、 200、300、400或50化pmv的目標(biāo)范圍內(nèi)。在W大致化學(xué)計(jì)量當(dāng)量比運(yùn)轉(zhuǎn)的某些實(shí)施例中，控 審IJ系統(tǒng)100可W將氧化劑(例如氧氣）的排氣排放物(例如濃度水平)選擇性地控制在小于大 約10、20、30、40、50、60、70、80、90或10化口11^的目標(biāo)范圍內(nèi)；并且將一氧化碳(0))的排氣排 放物選擇性地控制在小于大約500、1000、2000、3000、4000或50009911^的目標(biāo)范圍內(nèi)。在^ 稀燃料當(dāng)量比（例如在大約0.95到1.0之間)運(yùn)轉(zhuǎn)的某些實(shí)施例中，控制系統(tǒng)100可W將氧化 劑(例如氧氣）的排氣排放物(例如濃度水平)選擇性地控制在小于大約500、600、700、800、 900、1000、1100、1200、1300、1400或1500ppmv的目標(biāo)范圍內(nèi)；將一氧化碳(C0)的排氣排放物 選擇性地控制在小于大約10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、150或20化911^的目標(biāo)范圍 內(nèi)；并且將氮氧化物（例如NOx)的排氣排放物選擇性地控制在小于大約25、50、100、150、 200、250、300、350或40化pmv的目標(biāo)范圍內(nèi)。前述目標(biāo)范圍僅僅是示例，并不旨在限制所公 開實(shí)施例的范圍。
[0049] 控制系統(tǒng)100還可W被禪連到本地接口 132和遠(yuǎn)程接口 134。例如，本地接口 132可 W包括現(xiàn)場(chǎng)布置在基于滿輪的服務(wù)系統(tǒng)14和/或控類生產(chǎn)系統(tǒng)12處的計(jì)算機(jī)工作站。相反， 遠(yuǎn)程接口 134可W包括相對(duì)于基于滿輪的服務(wù)系統(tǒng)14和控類生產(chǎn)系統(tǒng)12非現(xiàn)場(chǎng)布置的計(jì)算 機(jī)工作站，例如通過互聯(lián)網(wǎng)連接的計(jì)算機(jī)工作站。運(yùn)些接口 132和134例如通過傳感器反饋 130的一個(gè)或多個(gè)圖形顯示、運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)等等來促進(jìn)基于滿輪的服務(wù)系統(tǒng)14的監(jiān)測(cè)和控制。
[0050] 再者，如上所述，控制器118包括各種控件124、126和128, W促進(jìn)基于滿輪的服務(wù) 系統(tǒng)14的控制。蒸汽滿輪控件124可W接收傳感器反饋130并輸出促進(jìn)蒸汽滿輪104運(yùn)轉(zhuǎn)的 控制命令。例如，蒸汽滿輪控件124可W從皿SG 56、機(jī)器106、沿著蒸汽62的路徑的溫度和壓 力傳感器、沿著水108的路徑的溫度和壓力傳感器W及指示機(jī)械功72和電功率74的各種傳 感器接收傳感器反饋130。同樣，SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)控件126可W從沿著SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng) 52、機(jī)器106、EG處理系統(tǒng)54或其任何組合布置的一個(gè)或多個(gè)傳感器接收傳感器反饋130。例 如，傳感器反饋130可W從布置在SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52內(nèi)部或外部的溫度傳感器、壓力傳感 器、間隙傳感器、振動(dòng)傳感器、火焰?zhèn)鞲衅?、燃料成分傳感器、排氣成分傳感器或其任何組合 獲得。最終，機(jī)器控件128可W從與機(jī)械功72和電功率74關(guān)聯(lián)的各種傳感器W及布置在機(jī)器 106內(nèi)的傳感器接收傳感器反饋130。運(yùn)些控件124、126和128中的每個(gè)控件使用傳感器反饋 130來改善基于滿輪的服務(wù)系統(tǒng)14的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0051] 在圖示的實(shí)施例中，SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)控件126可W執(zhí)行指令W控制在EG處理系 統(tǒng)54、EG供給系統(tǒng)78、控類生產(chǎn)系統(tǒng)12和/或其他系統(tǒng)84中的排氣42、60、95的數(shù)量和質(zhì)量。 例如，SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)控件126可W將排氣60中的氧化劑(例如氧氣)和/或未燃燒燃料的 水平保持為低于適合用于排氣噴射E0R系統(tǒng)112的闊值。在某些實(shí)施例中，氧化劑（例如氧 氣)和/或未燃燒燃料的闊值水平可W小于排氣42、60體積的1%、2%、3%、4%或5%;或者 氧化劑(例如氧氣)和/或未燃燒燃料(和其他排氣排放物）的闊值水平可W是小于排氣42、 60 的每百萬(wàn)份體積(ppmv)的大約 10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、300、400、500、 1000、2000、3000、4000或5000份。通過進(jìn)一步實(shí)施例，為了實(shí)現(xiàn)氧化劑(例如氧氣)和/或未 燃燒燃料的運(yùn)些低水平，SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)控件126可W將SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52中的燃燒 當(dāng)量比保持在大約0.95與大約1.05之間。SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)控件126還可W控制EG抽取系 統(tǒng)80和EG處置系統(tǒng)82W將排氣42、60、95的溫度、壓力、流速和氣體成分保持在適合用于排 氣噴射E0R系統(tǒng)112、管線86、儲(chǔ)罐88和碳封存系統(tǒng)90的范圍內(nèi)。如上面所討論的，EG處置系 統(tǒng)82可W被控制W將排氣42凈化和/或分離成一種或多種氣體流95,例如富C〇2稀化流96、中 等濃度〇)2、化流97^及稀〇)2富化流98。除了控制排氣42、60和95^外，控件124、126和128還 可W執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)指令W將機(jī)械功72保持在合適的功率范圍內(nèi)，或?qū)㈦姽β?4保持在合 適的頻率和功率范圍內(nèi)。
[0052] 圖3是系統(tǒng)10的實(shí)施例的示意圖，其進(jìn)一步說明了用于控類生產(chǎn)系統(tǒng)12和/或其他 系統(tǒng)84的SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52的細(xì)節(jié)。在圖示的實(shí)施例中，SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52包括禪連 到EG處理系統(tǒng)54的燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150。圖示的燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150包括壓縮機(jī)部152、燃燒 器部154W及膨脹器部或滿輪部156。壓縮機(jī)部152包括一個(gè)或多個(gè)排氣壓縮機(jī)或壓縮機(jī)級(jí) 158,例如W串聯(lián)布置設(shè)置的1到20級(jí)可轉(zhuǎn)動(dòng)壓縮機(jī)葉片。同樣，燃燒器部154包括一個(gè)或多 個(gè)燃燒器160，例如圍繞SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52的可轉(zhuǎn)動(dòng)軸162圓周分布的巧Ij20個(gè)燃燒器 160。而且，每個(gè)燃燒器160可W包括一個(gè)或多個(gè)燃料噴嘴164,其被配置為噴射排氣66、氧化 劑68和/或燃料70。例如，每個(gè)燃燒器160的蓋端部166可W容納1、2、3、4、5、6個(gè)或更多燃料 噴嘴164,其可W將排氣66、氧化劑68和/或燃料70的流或混合物噴射到燃燒器160的燃燒部 168 (例如燃燒室）中。
[0053] 燃料噴嘴164可W包括預(yù)混燃料噴嘴164(例如，其被配置為預(yù)混合氧化劑68和燃 料70W便生成氧化劑/燃料預(yù)混火焰)和/或擴(kuò)散燃料噴嘴164(例如，其被配置為噴射氧化 劑68和燃料70的分離流W便生成氧化劑/燃料擴(kuò)散火焰）的任何組合。預(yù)混燃料噴嘴164的 實(shí)施例可W包括旋流葉片、混合室或其他特征件，該旋流葉片、混合室或其他特征件在氧化 劑68和燃料70噴射到燃燒器168中并在其中燃燒之前將氧化劑68和燃料70內(nèi)部混合在噴嘴 164內(nèi)。預(yù)混燃料噴嘴164還可W接收至少一些部分混合的氧化劑68和燃料70。在某些實(shí)施 例中，每個(gè)擴(kuò)散燃料噴嘴164可W隔離氧化劑68與燃料70的流直到噴射點(diǎn)，同時(shí)也隔離一種 或多種稀釋劑（例如排氣66、蒸汽、氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w）的流直到噴射點(diǎn)。在其他實(shí)施例 中，每個(gè)擴(kuò)散燃料噴嘴164可W隔離氧化劑68與燃料70的流直到噴射點(diǎn)，同時(shí)在噴射點(diǎn)之前 部分混合一種或多種稀釋劑(例如排氣66、蒸汽、氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w)與氧化劑68和/或燃 料70。此外，一種或多種稀釋劑(例如排氣66、蒸汽、氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w)可W在燃燒區(qū)域 處或燃燒區(qū)域下游被噴射到燃燒器中（例如噴射到燃燒的熱產(chǎn)物中），從而幫助降低燃燒的 熱產(chǎn)物的溫度并且減少NOx (例如NO和N02 )的排放。不管燃料噴嘴164的類型如何，SEGR燃?xì)?滿輪系統(tǒng)52都可W被控制W提供氧化劑68和燃料70的大致化學(xué)計(jì)量燃燒。
[0054] 在使用擴(kuò)散燃料噴嘴164的擴(kuò)散燃燒實(shí)施例中，燃料70和氧化劑68通常不在擴(kuò)散 火焰的上游混合，而是燃料70和氧化劑68直接在火焰表面混合和反應(yīng)，和/或火焰表面存在 于燃料70與氧化劑68之間的混合位置處。特別地，燃料70和氧化劑68分離地靠近火焰表面 (或擴(kuò)散邊界/界面），并且然后沿著火焰表面(或擴(kuò)散邊界/界面)擴(kuò)散(例如經(jīng)由分子擴(kuò)散 和粘性擴(kuò)散）W生成擴(kuò)散火焰。值得注意的是，燃料70和氧化劑68可W沿著該火焰表面(或 擴(kuò)散邊界/界面)處于大致化學(xué)計(jì)量比，運(yùn)可W導(dǎo)致沿著運(yùn)個(gè)火焰表面的更大的火焰溫度 (例如峰值火焰溫度）。與稀燃料或富燃料的燃料/氧化劑比相比，該化學(xué)計(jì)量燃料/氧化劑 比通常產(chǎn)生更大的火焰溫度(例如峰值火焰溫度）。結(jié)果，擴(kuò)散火焰可W基本上比預(yù)混火焰 更穩(wěn)定，運(yùn)是因?yàn)槿剂?0和氧化劑68的擴(kuò)散有助于保持沿著火焰表面的化學(xué)計(jì)量比及 更大的溫度）。雖然更大的火焰溫度也可W導(dǎo)致更大的排氣排放物例如NOx排放物，但所公 開的實(shí)施例使用一種或多種稀釋劑來幫助控制溫度和排放物，同時(shí)仍然避免燃料70和氧化 劑68的任何預(yù)混合。例如，所公開的實(shí)施例可W引入(例如在燃燒點(diǎn)之后和/或擴(kuò)散火焰的 下游)與燃料70和氧化劑68分離的一種或多種稀釋劑，從而幫助降低溫度和減少由擴(kuò)散火 焰產(chǎn)生的排放物(例如NOx排放物）。
[0055] 如圖所示，在運(yùn)轉(zhuǎn)中，壓縮機(jī)部152接收并壓縮來自EG處理系統(tǒng)54的排氣66,并將 壓縮后的排氣170輸出到燃燒器部154中的每個(gè)燃燒器160。在燃料60、氧化劑68和排氣170 在每個(gè)燃燒器160內(nèi)燃燒后，附加排氣或燃燒產(chǎn)物172(即燃燒氣體)被輸送到滿輪部156中。 類似于壓縮機(jī)部152,滿輪部156包括一個(gè)或多個(gè)滿輪或滿輪級(jí)174,其可W包括一系列可轉(zhuǎn) 動(dòng)滿輪葉片。然后運(yùn)些滿輪葉片由在燃燒器部154中生成的燃燒產(chǎn)物172驅(qū)動(dòng)，由此驅(qū)動(dòng)禪 連到機(jī)器106的軸176的轉(zhuǎn)動(dòng)。再者，機(jī)器106可W包括禪連到SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52的任一端 的各種設(shè)備，例如禪連到滿輪部156的機(jī)器106、178和/或禪連到壓縮機(jī)部152的機(jī)器106、 180。在某些實(shí)施例中，機(jī)器106、178、180可W包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)電機(jī)、用于氧化劑68的氧化 劑壓縮機(jī)、用于燃料70的燃料累、齒輪箱或禪連到SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52的附加驅(qū)動(dòng)器(例如 蒸汽滿輪104、電動(dòng)馬達(dá)等）。非限制性示例在下面參照表格1進(jìn)一步詳細(xì)討論。如圖所示，滿 輪部156輸出排氣60 W沿著從滿輪部156的排氣出口 182到進(jìn)入壓縮機(jī)部152的排氣入口 184 的排氣再循環(huán)路徑110再循環(huán)。如上面所詳細(xì)討論的，沿著排氣再循環(huán)路徑110,排氣60穿過 EG處理系統(tǒng)54(例如HRSG 56和/或EGR系統(tǒng)58)。
[0056] 再者，燃燒器部154中的每個(gè)燃燒器160接收、混合并化學(xué)計(jì)量燃燒所壓縮的排氣 170、氧化劑68和燃料70, W產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)滿輪部156的附加排氣或燃燒產(chǎn)物172。在某些實(shí)施例 中，氧化劑68被氧化劑壓縮系統(tǒng)186例如具有一個(gè)或多個(gè)氧化劑壓縮機(jī)(M0C)的主氧化劑壓 縮(M0C)系統(tǒng)（例如，主空氣壓縮(MAC)系統(tǒng))壓縮。氧化劑壓縮系統(tǒng)186包括禪連到驅(qū)動(dòng)器 190的氧化劑壓縮機(jī)188。例如，驅(qū)動(dòng)器190可W包括電動(dòng)馬達(dá)、燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)或其任何組合。在 某些實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)器190可W是滿輪發(fā)動(dòng)機(jī)，例如燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150。因此，氧化劑壓縮 系統(tǒng)186可W是機(jī)器106的集成部分。換句話說，壓縮機(jī)188可W被由燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150的 軸176供給的機(jī)械功72直接或間接驅(qū)動(dòng)。在運(yùn)類實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)器190可W被排除，運(yùn)是因?yàn)?壓縮機(jī)188依賴來自滿輪發(fā)動(dòng)機(jī)150的功率輸出。然而，在采用多于一個(gè)氧化劑壓縮機(jī)的某 些實(shí)施例中，第一氧化劑壓縮機(jī)(例如低壓化P)氧化劑壓縮機(jī))可W由驅(qū)動(dòng)器190驅(qū)動(dòng)，而軸 176驅(qū)動(dòng)第二氧化劑壓縮機(jī)(例如高壓化P)氧化劑壓縮機(jī)），或反之亦然。例如，在另一個(gè)實(shí) 施例中，HP MOC由驅(qū)動(dòng)器190驅(qū)動(dòng)，并且LP氧化劑壓縮機(jī)由軸176驅(qū)動(dòng)。在圖示的實(shí)施例中， 氧化劑壓縮系統(tǒng)186與機(jī)器106是分離的。在運(yùn)些實(shí)施例中的每個(gè)實(shí)施例中，壓縮系統(tǒng)186壓 縮氧化劑68并將氧化劑68供應(yīng)給燃料噴嘴164和燃燒器160。因此，機(jī)器106、178、180中的一 些或全部可W被配置為增加壓縮系統(tǒng)186(例如壓縮機(jī)188和/或額外的壓縮機(jī)）的運(yùn)轉(zhuǎn)效 率。
[0057] 由元件編號(hào)1064、1068、106〔、1060、1066和106。所指示的機(jī)器106的各個(gè)組件可^ 沿著軸176的線路和/或平行于軸176的線路W-個(gè)或多個(gè)串聯(lián)布置、并聯(lián)布置或串聯(lián)與并 聯(lián)布置的任何組合設(shè)置。例如，機(jī)器106、178、180 (例如106A至106F)可W包括下列設(shè)備W任 何次序的任何串聯(lián)和/或并聯(lián)布置:一個(gè)或多個(gè)齒輪箱(例如平行軸、行星齒輪箱）、一個(gè)或 多個(gè)壓縮機(jī)(例如氧化劑壓縮機(jī)、增壓器壓縮機(jī)如EG增壓器壓縮機(jī)）、一個(gè)或多個(gè)發(fā)電單元 (例如發(fā)電機(jī)）、一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器(例如蒸汽滿輪發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)馬達(dá)）、熱交換單元(例如直 接或間接熱交換器）、離合器或其任何組合。所述壓縮機(jī)可W包括軸向壓縮機(jī)、徑向或離屯、 壓縮機(jī)或其任何組合，每種壓縮機(jī)具有一個(gè)或多個(gè)壓縮級(jí)。關(guān)于熱交換器，直接熱交換器可 W包括噴淋冷卻器(例如噴淋中間冷卻器），其將液體噴淋物噴射到氣流(例如氧化劑流）中 W便直接冷卻氣流。間接熱交換器可W包括將第一流與第二流分離的至少一個(gè)壁(例如管 殼式熱交換器），例如與冷卻劑流(例如水、空氣、致冷劑或任何其他液態(tài)或氣體冷卻劑)分 離的流體流(例如氧化劑流），其中冷卻劑流在與流體流沒有任何直接接觸的情況下傳遞來 自流體流的熱量。間接熱交換器的示例包括中間冷卻器熱交換器和熱回收單元，例如熱回 收蒸汽發(fā)生器。熱交換器還可W包括加熱器。如下面進(jìn)一步詳細(xì)討論的，運(yùn)些機(jī)器組件中的 每個(gè)組件可W被用在如表格1中闡述的非限制性示例所指示的各種組合中。
[005引通常，機(jī)器106、178、180可W被配置為通過例如調(diào)整系統(tǒng)186中的一個(gè)或多個(gè)氧化 劑壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度、通過冷卻促進(jìn)氧化劑68的壓縮和/或抽取過剩功率，來增加壓縮系統(tǒng) 186的效率。所公開的實(shí)施例旨在包括在機(jī)器106、178、180中具有串聯(lián)和并聯(lián)布置的前述組 件的任何和全部排列組合，其中所述組件中的一個(gè)、多于一個(gè)、全部組件或沒有任何組件從 軸176獲得功率。如下面所示，表格1示出靠近壓縮機(jī)和滿輪部152、156設(shè)置和/或禪連到壓 縮機(jī)和滿輪部152、156的機(jī)器106、178、180的布置的一些非限制性示例。
[0化9]
[0060]
[0061 ]表格 1
[0062] 如上面表格1所示，冷卻單元被表示為化R，離合器被表示為化U，驅(qū)動(dòng)器被表示為 DRV，齒輪箱被表示為GBX，發(fā)電機(jī)被表示為GEN，加熱單元被表示為HTR，主氧化劑壓縮機(jī)單 元被表示為M0C，其中低壓和高壓變體被分別表示為L(zhǎng)P M0C和HP M0C，并且蒸汽發(fā)生器單元 被表不為STGN。雖然表格1不出了依次朝向壓縮機(jī)部152或滿輪部156的機(jī)器106、178、180， 但表格1也旨在覆蓋機(jī)器106、178、180的相反次序。在表格1中，包括兩個(gè)或更多個(gè)組件的任 何單元旨在覆蓋所述組件的并聯(lián)布置。表格1并不旨在排除機(jī)器106、178、180的任何未示出 的排列組合。機(jī)器106、178、180的運(yùn)些組件可W使得能夠?qū)Πl(fā)送到燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150的氧 化劑68的溫度、壓力和流速進(jìn)行反饋控制。如下面所進(jìn)一步詳細(xì)討論的，氧化劑68和燃料70 可W在特別選擇的位置處被供應(yīng)給燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150W促進(jìn)隔離和抽取壓縮的排氣170， 而沒有使排氣170的質(zhì)量劣化的任何氧化劑68或燃料70。
[0063] 如圖3所示，EG供給系統(tǒng)78被設(shè)置在燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150與目標(biāo)系統(tǒng)（例如控類生 產(chǎn)系統(tǒng)12和其他系統(tǒng)84)之間。特別地，EG供給系統(tǒng)78(例如EG抽取系統(tǒng)化GES)80)可W在沿 著壓縮機(jī)部152、燃燒器部154和/或滿輪部156的一個(gè)或多個(gè)抽取點(diǎn)76處被禪連到燃?xì)鉂M輪 發(fā)動(dòng)機(jī)150。例如，抽取點(diǎn)76可W被設(shè)置在相鄰壓縮機(jī)級(jí)之間，例如在壓縮機(jī)級(jí)之間的2、3、 4、5、6、7、8、9或10個(gè)級(jí)間抽取點(diǎn)76。運(yùn)些級(jí)間抽取點(diǎn)76中的每個(gè)抽取點(diǎn)提供被抽取的排氣 42的不同溫度和壓力。類似地，抽取點(diǎn)76可W被設(shè)置在相鄰滿輪級(jí)之間，例如在滿輪級(jí)之間 的2、3、4、5、6、7、8、9或10個(gè)級(jí)間抽取點(diǎn)76。運(yùn)些級(jí)間抽取點(diǎn)76中的每個(gè)抽取點(diǎn)提供了被抽 取的排氣42的不同溫度和壓力。通過進(jìn)一步的示例，抽取點(diǎn)76可W被設(shè)置在遍布燃燒器部 154的多個(gè)位置處，其可W提供不同溫度、壓力、流速和氣體成分。運(yùn)些抽取點(diǎn)76中的每個(gè)抽 取點(diǎn)可W包括EG抽取導(dǎo)管、一個(gè)或多個(gè)閥口、傳感器W及控件，其可W被用于選擇性地控制 所抽取的排氣42到EG供給系統(tǒng)78的流動(dòng)。
[0064] 通過EG供給系統(tǒng)78分配的被抽取的排氣42具有適用于目標(biāo)系統(tǒng)(例如控類生產(chǎn)系 統(tǒng)12和其他系統(tǒng)84)的受控成分。例如，在運(yùn)些抽取點(diǎn)76中的每個(gè)抽取點(diǎn)處，排氣170可W與 氧化劑68和燃料70的噴射點(diǎn)（或流)充分隔離。換句話說，EG供給系統(tǒng)78可W被特別設(shè)計(jì)為 在沒有任何添加的氧化劑68或燃料70的情況下從燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150抽取排氣170。此外， 鑒于在每個(gè)燃燒器160中的化學(xué)計(jì)量燃燒，所抽取的排氣42可W是基本沒有氧氣和燃料的。 EG供給系統(tǒng)78可W將所抽取的排氣42直接或間接輸送到控類生產(chǎn)系統(tǒng)12和/或其他系統(tǒng)84 W用于各種處理，例如強(qiáng)化油回收、碳封存、存儲(chǔ)或運(yùn)輸?shù)椒乾F(xiàn)場(chǎng)位置。然而，在某些實(shí)施例 中，EG供給系統(tǒng)78包括在使用供目標(biāo)系統(tǒng)之前用于進(jìn)一步處置排氣42的EG處置系統(tǒng)化GTS) 82。例如，EG處置系統(tǒng)82可W將排氣42凈化和/或分離為一種或多種流95,例如富C〇2稀化流 96、中等濃度C〇2、化流97 W及稀C〇2富化流98。運(yùn)些經(jīng)處置的排氣流95可W被單獨(dú)地或W任 何組合方式用于控類生產(chǎn)系統(tǒng)12和其他系統(tǒng)84(例如管線86、儲(chǔ)罐88和碳封存系統(tǒng)90)。
[0065] 類似于在EG供給系統(tǒng)78中執(zhí)行的排氣處置，EG處理系統(tǒng)54可W包括多個(gè)排氣化G) 處置組件192,例如由元件編號(hào)194、196、198、200、202、204、206、208和210所指示的那些組 件。運(yùn)些EG處置組件192(例如194至210)可W沿著排氣再循環(huán)路徑now-個(gè)或多個(gè)串聯(lián)布 置、并聯(lián)布置或串聯(lián)與并聯(lián)布置的任何組合設(shè)置。例如，EG處置組件192(例如194至210)可 W包括下列組件W任何次序的任何串聯(lián)和/或并聯(lián)布置:一個(gè)或多個(gè)熱交換器(例如熱回收 單元例如熱回收蒸汽發(fā)生器、冷凝器、冷卻器或加熱器）、催化劑系統(tǒng)（例如氧化催化劑系 統(tǒng)）、微粒和/或水去除系統(tǒng)（例如慣性分離器、聚結(jié)過濾器、不透水過濾器W及其他過濾 器）、化學(xué)噴射系統(tǒng)、基于溶劑的處置系統(tǒng)(例如吸收劑、閃蒸罐等）、碳收集系統(tǒng)、氣體分離 系統(tǒng)、氣體凈化系統(tǒng)和/或基于溶劑的處置系統(tǒng)或其任何組合。在某些實(shí)施例中，催化劑系 統(tǒng)可W包括氧化催化劑、一氧化碳還原催化劑、氮氧化物還原催化劑、氧化侶、氧化錯(cuò)、娃氧 化物、鐵氧化物、氧化銷、氧化鈕、氧化鉆或混合金屬氧化物或其組合。所公開的實(shí)施例旨在 包括前述組件192W串聯(lián)和并聯(lián)布置的任何和全部排列組合。如下面所示，表格2描述了沿 著排氣再循環(huán)路徑110的組件192的布置的一些非限制性示例。
[0066]
[0067] 表格 2
[0068] 如上面表格2所示，催化劑單元被表示為CU，氧化催化劑單元被表示為OCU，增壓器 鼓風(fēng)機(jī)被表示為BB，熱交換器被表示為版，熱回收單元被表示為HRU，熱回收蒸汽發(fā)生器被 表示為HRSG，冷凝器被表示為C0ND，蒸汽滿輪被表示為ST，微粒去除單元被表示為PRU，濕氣 去除單元被表示為MRU，過濾器被表示為FIL，凝聚過濾器被表示為CFIL，不透水過濾器被表 示為WFIL，慣性分離器被表示為INER，并且稀釋劑供給系統(tǒng)(例如蒸汽、氮?dú)饣蚱渌栊詺?體)被表不為DIL。雖然表格2 W從滿輪部156的排氣出口 182朝向壓縮機(jī)部152的排氣入口 184的順序示出組件192,但表格2也旨在覆蓋所示出組件192的相反順序。在表格2中，包括 兩個(gè)或更多個(gè)組件的任何單元旨在覆蓋與所述組件的集成單元、所述組件的并聯(lián)布置或其 任何組合。此外，在表格2的背景下，HRU、HRSG和C0ND是皿的示例;皿SG是皿U的示例;C0ND、 WFIL和CFIL是W抓的示例；I肥R、FIL、WFIL和CFIL是P抓的示例；并且WFIL和CFIL是FIL的示 例。再者，表格2并不旨在排除組件192的任何未示出的排列組合。在某些實(shí)施例中，所示出 的組件192(例如194至210)可W被部分或完全集成在皿SG 56、EGR系統(tǒng)58或其任何組合內(nèi)。 運(yùn)些EG處置組件192可W使能實(shí)現(xiàn)溫度、壓力、流速和氣體成分的反饋控制，同時(shí)也從排氣 60中去除濕氣和微粒。此外，經(jīng)處置的排氣60可W在一個(gè)或多個(gè)抽取點(diǎn)76處被抽取W便在 EG供給系統(tǒng)78中使用和/或被再循環(huán)到壓縮機(jī)部152的排氣入口 184。
[0069] 當(dāng)經(jīng)處置的再循環(huán)排氣66穿過壓縮機(jī)部152時(shí)，SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52可W沿著一 個(gè)或多個(gè)管線212(例如泄放導(dǎo)管或旁通導(dǎo)管)泄放一部分壓縮的排氣。每個(gè)管線212可W將 排氣輸送到一個(gè)或多個(gè)熱交換器214(例如冷卻單元），從而冷卻排氣W便將其再循環(huán)回到 SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52中。例如，在穿過熱交換器214后，一部分被冷卻的排氣可W沿著管線 212被輸送到滿輪部156, W便冷卻和/或密封滿輪殼體、滿輪外罩、軸承和其他組件。在運(yùn)類 實(shí)施例中，SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52不輸送任何氧化劑68(或其他潛在的污染物)通過滿輪部 156W用于冷卻和/或密封目的，并且因此，冷卻的排氣的任何泄漏將不會(huì)污染流過并驅(qū)動(dòng) 滿輪部156的滿輪級(jí)的熱燃燒產(chǎn)物（例如工作排氣）。通過進(jìn)一步的示例，在穿過熱交換器 214之后，一部分冷卻的排氣可W沿著管線216(例如返回導(dǎo)管)被輸送到壓縮機(jī)部152的上 游壓縮機(jī)級(jí)，從而提高壓縮機(jī)部152的壓縮效率。在運(yùn)類實(shí)施例中，熱交換器214可W被配置 為壓縮機(jī)部152的級(jí)間冷卻單元。W此方式，冷卻的排氣幫助增加 SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52的運(yùn) 轉(zhuǎn)效率，同時(shí)幫助保持排氣的純度(例如基本沒有氧化劑和燃料）。
[0070] 圖4是在圖1-圖3中示出的系統(tǒng)10的運(yùn)轉(zhuǎn)過程220的實(shí)施例的流程圖。在某些實(shí)施 例中，過程220可W是計(jì)算機(jī)實(shí)施的過程，其存取存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器122上的一個(gè)或多個(gè)指令，并 且在圖2中示出的控制器118的處理器120上執(zhí)行所述指令。例如，過程220中的每個(gè)步驟可 W包括通過參照?qǐng)D2所描述的控制系統(tǒng)100的控制器118可執(zhí)行的指令。
[0071] 過程220可W開始于啟動(dòng)圖1-3的SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52的起動(dòng)模式，如塊222所指 示的。例如，所述起動(dòng)模式可W包括SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52的逐步傾斜上升，W保持熱梯度、 振動(dòng)和間隙（例如在旋轉(zhuǎn)部件與靜止部件之間)在可接受的闊值內(nèi)。例如，在起動(dòng)模式222期 間，過程220可W開始供應(yīng)經(jīng)壓縮的氧化劑68到燃燒器部154的燃燒器160和燃料噴嘴164， 如塊224所指示的。在某些實(shí)施例中，經(jīng)壓縮的氧化劑可W包括壓縮空氣、氧氣、富氧空氣、 減氧空氣、氧氣-氮?dú)饣旌衔锘蚱淙魏谓M合。例如，氧化劑68可W被圖3中示出的氧化劑壓縮 系統(tǒng)186壓縮。在起動(dòng)模式222期間，過程220也可W開始向燃燒器160和燃料噴嘴164供應(yīng)燃 料，如塊226所指示的。在起動(dòng)模式222期間，過程220也可W開始供應(yīng)排氣（如果可用巧。燃 燒器160和燃料噴嘴164,如塊228所指示的。例如，燃料噴嘴164可W產(chǎn)生一種或多種擴(kuò)散火 焰、預(yù)混火焰或擴(kuò)散火焰與預(yù)混火焰的組合。在起動(dòng)模式222期間，由燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)156生 成的排氣60在數(shù)量和/或質(zhì)量上可W是不足或不穩(wěn)定的。因此，在起動(dòng)模式期間，過程220可 W從一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)單元(例如儲(chǔ)罐88)、管線86、其他SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52或其他排氣源 供應(yīng)排氣66。
[0072] 過程220然后可W在燃燒器160中燃烷烴壓縮的氧化劑、燃料和排氣的混合物W產(chǎn) 生熱燃燒氣體172，如塊230所指示的。特別地，過程220可W由圖2的控制系統(tǒng)100來控制，W 促進(jìn)燃燒器部154的燃燒器160中的混合物的化學(xué)計(jì)量燃燒(例如化學(xué)計(jì)量擴(kuò)散燃燒、預(yù)混 燃燒或兩者）。然而，在起動(dòng)模式222期間，可能特別難W保持混合物的化學(xué)計(jì)量燃燒(并且 因此，熱燃燒氣體172中可能存在低水平的氧化劑和未燃燒燃料）。結(jié)果，在起動(dòng)模式222期 間，熱燃燒氣體172可能比在如下面所進(jìn)一步詳細(xì)討論的穩(wěn)定狀態(tài)模式期間具有更大量的 殘留氧化劑68和/或燃料70。由于運(yùn)個(gè)原因，過程220可W在起動(dòng)模式期間執(zhí)行一個(gè)或多個(gè) 控制指令W減少或消除熱燃燒氣體172中的殘留氧化劑68和/或燃料70。
[0073] 過程220然后用熱燃燒氣體172驅(qū)動(dòng)滿輪部156,如塊232所指示的。例如，熱燃燒氣 體172可W驅(qū)動(dòng)被設(shè)置在滿輪部156內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)滿輪級(jí)174。在滿輪部156的下游，過程 220可W處置來自最終滿輪級(jí)174的排氣60，如塊234所指示的。例如，排氣處置234可W包括 任何殘留氧化劑68和/或燃料70的過濾、催化劑反應(yīng)、化學(xué)處理、用皿SG 56進(jìn)行熱回收等。 過程220還可W將至少一些排氣60再循環(huán)回到SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52的壓縮機(jī)部152,如塊 236所指示的。例如，排氣再循環(huán)236可W包括穿過具有EG處理系統(tǒng)54的排氣再循環(huán)路徑 110,如圖1-3所示。
[0074] 進(jìn)而，再循環(huán)排氣66可W在壓縮機(jī)部152中被壓縮，如塊238所指示的。例如，SEGR 燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52可W在壓縮機(jī)部152的一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)級(jí)158中順序壓縮再循環(huán)排氣66。 結(jié)果，經(jīng)壓縮的排氣170可W被供應(yīng)給燃燒器160和燃料噴嘴164,如塊228所指示的。然后可 W重復(fù)步驟230、232、234、236和238，直到過程220最終過渡到穩(wěn)態(tài)模式，如塊240所指示的。 在過渡240后，過程220可W繼續(xù)執(zhí)行步驟224至238,但是也可W開始經(jīng)由EG供給系統(tǒng)78抽 取排氣42,如塊242所指示的。例如，排氣42可W從沿著壓縮機(jī)部152、燃燒器部154和滿輪部 156的一個(gè)或多個(gè)抽取點(diǎn)76被抽取，如圖3所示。進(jìn)而，過程220可W從EG供給系統(tǒng)78向控類 生產(chǎn)系統(tǒng)12供應(yīng)所抽取的排氣42,如塊244所指示的?？仡惿a(chǎn)系統(tǒng)12然后可W將排氣42噴 射到大地32中W用于強(qiáng)化油回收，如塊246所指示的。例如，所抽取的排氣42可W被如圖1-3 所示的E0R系統(tǒng)18的排氣噴射E0R系統(tǒng)112使用。
[0075] 圖5是燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)260的實(shí)施例的示意圖，其可W共享上面詳細(xì)描述的 SEGR燃?xì)鉂M輪系統(tǒng)52的某些組件。圖5中與之前示圖中所示的相同元件使用使用相同的附 圖標(biāo)記來標(biāo)示。在一個(gè)說明性實(shí)施例中，燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)260包括氧化劑-燃料比率系 統(tǒng)262,氧化劑-燃料比率系統(tǒng)262調(diào)節(jié)參數(shù)W保持催化劑床264的效力。例如，氧化劑-燃料 比率系統(tǒng)262可W調(diào)節(jié)氧化劑68的氧化劑流速、燃料70的燃料流速、排氣42、60的排氣流速、 再循環(huán)到燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150的排氣66的再循環(huán)流速、催化劑床264的溫度、催化劑床264的 壓力、到催化劑床264的稀釋劑的稀釋劑流速(或任何其他流)或其任意組合中的至少一個(gè)。 如下面詳細(xì)描述，氧化劑-燃料比率系統(tǒng)262可W包括各種設(shè)備，諸如但不限于:控制閥、累、 壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)或其任意組合。如圖5所示，燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150可W燃燒氧化劑68和燃料70 W產(chǎn)生排氣42或60?？蒞使用催化劑床264處理排氣42、6〇W生成經(jīng)處理的排氣266。催化劑 床264可W包括W上詳細(xì)描述的催化劑的一種或多種，諸如但不限于:氧化催化劑、一氧化 碳降低催化劑、氮氧化合物降低催化劑、氧化侶、氧化錯(cuò)、氧化娃、氧化鐵、氧化銷、氧化鈕、 氧化鉆或混合金屬氧化物或它們的組合。例如，催化劑床264可W包括一種或多種催化劑W 降低排氣42、60中的氧氣、一氧化碳、氨氣、氮氧化合物、未燃燒控類或其任意組合的濃度。 也就是說，經(jīng)處理的排氣266中的此類氣體的濃度可W比排氣42、60中的運(yùn)些氣體的濃度 小。經(jīng)處理的排氣266可與排氣42、60類似的方式被使用。例如，經(jīng)處理的排氣266可W 被轉(zhuǎn)移到排氣處理系統(tǒng)54、排氣供應(yīng)系統(tǒng)78、排氣抽取系統(tǒng)80、排氣處置系統(tǒng)82、另一個(gè)系 統(tǒng)84、強(qiáng)化油回收系統(tǒng)18、油/氣抽取系統(tǒng)16、控類生產(chǎn)系統(tǒng)12,作為EGR被再循環(huán)到燃?xì)鉂M 輪發(fā)動(dòng)機(jī)150或其任意組合。催化劑床264可W被設(shè)置在設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)部件內(nèi)，如下面 詳細(xì)描述。此外，在某些實(shí)施例中，可W彼此相對(duì)串聯(lián)和/或并聯(lián)地使用多個(gè)催化劑床264。 例如，不同的催化劑床264可W被用于處理排氣42、60的不同氣流。
[0076] 如圖5所示，可W使用入口溫度傳感器268來指示流到催化劑床264的排氣42、60 (例如，催化劑床264上游的排氣42、60)的入口溫度。此外，可W使用出口溫度傳感器270指 示由催化劑床264生成的經(jīng)處理的排氣266(例如，催化劑床264下游的經(jīng)處理的排氣266)的 出口溫度。在使用多個(gè)催化劑床264的情況下，入口傳感器268可W測(cè)量多個(gè)催化劑床264之 一的入口處的第一溫度，并且出口傳感器270可W測(cè)量多個(gè)催化劑床264之一的出口處的第 二溫度。溫度傳感器268和270可W使用用于指示溫度的一項(xiàng)或多項(xiàng)技術(shù)。例如，溫度傳感器 268和270可W利用熱電偶、電阻溫度裝置(RTD)、紅外傳感器、雙金屬裝置、溫度計(jì)、狀態(tài)變 化傳感器或娃二極管或其任意組合。每個(gè)溫度傳感器268和270可W生成發(fā)送到溫差監(jiān)測(cè)器 274的溫度信號(hào)272,該溫差監(jiān)測(cè)器274可W被用于確定催化劑床264兩端的溫差。在其他實(shí) 施例中，溫差監(jiān)測(cè)器274可W具有單獨(dú)的輸入溫度和輸出溫度感測(cè)部分(例如，探頭確定 催化劑床264兩端的溫差。如圖5所示，溫差監(jiān)測(cè)器274可W生成發(fā)送到控制系統(tǒng)100的輸入 信號(hào)276?；谟奢斎胄盘?hào)276傳達(dá)的溫差信息，控制系統(tǒng)100可W生成發(fā)送到氧化劑-燃料 比率系統(tǒng)262的輸出信號(hào)278。具體地，控制系統(tǒng)100可W使用由溫差監(jiān)測(cè)器274傳達(dá)的溫差 信息來使用氧化劑-燃料比率系統(tǒng)262調(diào)節(jié)氧化劑68的氧化劑流速或燃料70的燃料流速或 其任意組合。在其他實(shí)施例中，控制系統(tǒng)100可W被用于保持燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)260的運(yùn) 轉(zhuǎn)，使得由溫差監(jiān)測(cè)器274指示的溫差保持在一定范圍內(nèi)，諸如在大約0攝氏度到400攝氏度 之間、100攝氏度到300攝氏度之間或150攝氏度到250攝氏度之間。催化劑床264超出運(yùn)個(gè)范 圍的運(yùn)轉(zhuǎn)可能降低催化劑床264的有效性和/或超出催化劑床264的材料極限。
[0077] 在某些實(shí)施例中，控制系統(tǒng)100可W使用溫差監(jiān)測(cè)器274和氧化劑-燃料比率系統(tǒng) 262在期望的當(dāng)量比值范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150。例如，如上所述，燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī) 150可W按化學(xué)計(jì)量運(yùn)轉(zhuǎn)，使得當(dāng)量比在大約0.95到大約1.05之間。然而，公開的實(shí)施例也 可W包括燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150W1.0加上或減去大約0.01、0.02、0.03、0.04、0.05或更多的 當(dāng)量比運(yùn)轉(zhuǎn)。雖然燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150可W在期望的當(dāng)量比值范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，但是在某些情況 下，由燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150生成的排氣42、60可能具有不期望的組分。例如，燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī) 150超出正常條件的運(yùn)轉(zhuǎn)可能導(dǎo)致由不完全燃燒引起的較高濃度的氧氣、一氧化碳、氨氣、 氮氧化物和/或未燃燒控類，其可W由催化劑床264兩端的較高溫差來指示。因此，溫差監(jiān)測(cè) 器274可W被用于幫助指示催化劑床264在較高反應(yīng)速率下運(yùn)行W降低不完全燃燒的運(yùn)些 產(chǎn)物的濃度。在某些情況下，由到個(gè)體燃燒器160的氧化劑68和/或燃料70的流速差異引起 的當(dāng)量比的逐個(gè)燃燒器（combustor-to-combustor)或逐個(gè)罐體（can-t〇-can)變化可W導(dǎo) 致在一些燃燒器中產(chǎn)生比其他情況更多的氧氣、一氧化碳、氨氣、氮氧化物和/或未燃燒控 類。此外，個(gè)體燃燒器160的燃燒效率可能由于混合度不強(qiáng)(例如，氧化劑68和燃料70的不充 分或不適當(dāng)?shù)幕旌希?、短的存留時(shí)間、冷點(diǎn)和/或在個(gè)體燃燒器160內(nèi)的不完全燃燒的其他原 因而低于期望。因此，即使燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150的整體空燃比是化學(xué)計(jì)量的，燃燒器160也可 能都排放較高水平的氧氣、一氧化碳、氨氣、氮氧化物和/或未燃燒控類。此外，燃燒部分168 的磨損和撕裂也可能造成氧氣、一氧化碳、氨氣、氮氧化物和/或未燃燒控類的較高排放。對(duì) 于上述每個(gè)原因，可能存在燃燒過程的局部或全局混合度不強(qiáng)，運(yùn)導(dǎo)致在燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī) 150內(nèi)的燃燒過程中消耗少于所有可用的燃料70或所有可用的氧化劑68。例如，當(dāng)當(dāng)量比大 于1(例如，富燃運(yùn)轉(zhuǎn)）時(shí)，一些氧化劑68可能仍存在于來自燃燒器160的排氣42、60中，并且 當(dāng)當(dāng)量比小于1(例如，貧燃運(yùn)轉(zhuǎn))時(shí)，一些未燃燒控類可能仍存在于排氣42、60中。
[0078] 如果進(jìn)入燃燒器160的氧化劑68和燃料70的混合物處于平均化學(xué)計(jì)量，則可W使 用催化劑床264完成燃燒過程W消除氧化劑和燃料兩者。在W化學(xué)計(jì)量運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，催化劑床 264兩端的溫差可W被預(yù)期為是最大的。如果燃燒器160中的氧化劑68和燃料70的混合物是 富燃料的（例如，當(dāng)量比大于大約1)，則在催化劑床264中將較少供應(yīng)氧化劑68,運(yùn)可W被用 于完成燃燒過程W消除可用的氧化劑68。也就是說，排氣42、60中任何剩余的氧化劑68都在 催化劑床264中與未燃燒控類或燃料70-起燃燒，直到大部分或所有的氧化劑68被消耗。在 另一方面，如果燃燒器160中的氧化劑69和燃料70的混合物是貧燃料的（例如，當(dāng)量比小于 大約1)，則在催化劑床264中將較少供應(yīng)不完全燃燒的產(chǎn)物(例如，未燃燒的燃料70)，運(yùn)可 W被用于通過消除不完全燃燒的產(chǎn)物來完成燃燒過程。也就是說，排氣42、60中任何剩余的 未燃燒控類都在催化劑床264中與氧化劑68-起燃燒，直到大部分或所有的未燃燒控類被 消耗。
[0079] 隨著燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150內(nèi)的燃燒過程的當(dāng)量比從化學(xué)計(jì)量移動(dòng)更遠(yuǎn)(例如，進(jìn)一 步偏離等于大約1的當(dāng)量比），由剩余成分的催化燃燒釋放的熱量可能趨于降低并且催化劑 床264兩端的溫升也可能減小。例如，當(dāng)當(dāng)量比大于1時(shí)，隨著當(dāng)量比進(jìn)一步移動(dòng)遠(yuǎn)離1(例 如，增加），剩余氧化劑68的量下降。因?yàn)殡S著當(dāng)量比繼續(xù)增加，存在較少的氧化劑68用于催 化劑床264燃燒，催化劑床264兩端的溫差也將減小。類似地，當(dāng)當(dāng)量比小于1時(shí)，隨著當(dāng)量比 進(jìn)一步移動(dòng)遠(yuǎn)離1 (例如，減小），剩余的未燃燒控類的量下降。因?yàn)殡S著當(dāng)量比繼續(xù)減小，存 在較少的未燃燒控類用于催化劑床264燃燒，催化劑床264兩端的溫差也將減小。因此，由溫 差監(jiān)測(cè)器274指示的溫差可能下降。因此，如果催化劑床264兩端的溫差超出期望闊值，則燃 氣滿輪發(fā)動(dòng)機(jī)150的當(dāng)量比可W被調(diào)節(jié)為進(jìn)一步遠(yuǎn)離大約降低該溫差。催化劑床264的 溫差闊值可W基于各種條件來確定，諸如但不限于:材料限制、蒸汽生產(chǎn)問題或其他運(yùn)轉(zhuǎn)或 設(shè)計(jì)約束。由溫差監(jiān)測(cè)器264測(cè)量的溫差可W被用于調(diào)節(jié)燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150的當(dāng)量比W控 制催化劑床264的溫差闊值、催化劑床264的出口溫度闊值或其他與催化劑床264的溫度相 關(guān)的闊值或約束。
[0080] 圖6是具有=個(gè)催化劑床264的燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)260的實(shí)施例的示意圖。在一 個(gè)說明性實(shí)施例中，氧化劑壓縮機(jī)188可W包括一個(gè)或多個(gè)入口導(dǎo)流葉片290,入口導(dǎo)流葉 片290被用于調(diào)節(jié)由氧化劑壓縮機(jī)188抽取的氧化劑68的流速。具體地，增加入口導(dǎo)流葉片 290的角度可W增加氧化劑60的流速，而減小入口導(dǎo)流葉片290的角度可W降低氧化劑68的 流速。因此，入口導(dǎo)流葉片290和/或氧化劑壓縮機(jī)188可W是氧化劑-燃料比率系統(tǒng)262的一 部分。入口導(dǎo)流葉片290可W由導(dǎo)流葉片致動(dòng)器292控制。如圖6所示，導(dǎo)流葉片致動(dòng)器292可 W接受來自控制系統(tǒng)100的輸出信號(hào)278。因此，至少部分基于一個(gè)或多個(gè)催化劑床264兩端 的溫差，控制系統(tǒng)100可W經(jīng)由導(dǎo)流葉片致動(dòng)器292調(diào)節(jié)入口導(dǎo)流葉片290W調(diào)節(jié)氧化劑68 的氧化劑流速。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，控制系統(tǒng)100可W使用其他技術(shù)來調(diào)節(jié)氧化劑68的流 速，諸如但不限于:調(diào)節(jié)氧化劑壓縮機(jī)188和/或其他氧化劑壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)氧化劑壓縮 機(jī)188和/或其他氧化劑壓縮機(jī)的入口或出口控制閥和/或調(diào)節(jié)來自氧化劑壓縮機(jī)188和/或 其他氧化劑壓縮機(jī)的氧化劑68的再循環(huán)或吹出。
[0081 ]在一個(gè)說明性實(shí)施例中，燃料控制閥294可W被用于控制燃料70到燃燒器160的燃 料流速。因此，燃料控制閥294也可W是氧化劑-燃料比率系統(tǒng)262的一部分。如圖6所示，燃 料控制閥294可W接收來自控制系統(tǒng)100的輸出信號(hào)278。因此，至少部分基于一個(gè)或多個(gè)催 化劑床264兩端的溫差，控制系統(tǒng)100可W使用燃料控制閥294來調(diào)節(jié)燃料70的燃料流速。
[0082] 在一個(gè)說明性實(shí)施例中，排氣60可W被用于皿SG 56W生成蒸汽。HRSG56可W包括 皿SG催化劑床296。因此，在皿SG 56中生成蒸汽之前、之后和/或之中，皿SG催化劑床296可 W被用于處理排氣60?？蒞使用HRSG催化劑床溫差監(jiān)測(cè)器298來指示HRSG催化劑床296兩端 的溫差。因此，HRSG催化劑床溫差監(jiān)測(cè)器298可W發(fā)送輸出信號(hào)276到控制系統(tǒng)100。
[0083] 在某些實(shí)施例中，來自皿SG 56的排氣60可W穿行通過排氣再循環(huán)路徑110返回到 燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150的燃燒器部分154。具體地，排氣60可W穿行到排氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)300,排 氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)300可W被用于增加排氣60的壓力?？蒞使用馬達(dá)302驅(qū)動(dòng)排氣再循環(huán)風(fēng)機(jī) 300。在穿過排氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)300之后，排氣60可W穿過排氣再循環(huán)冷卻器304,排氣再循環(huán) 冷卻器304可W被用于使用冷卻劑(諸如但不限于水)來降低排氣60的溫度。例如，排氣再循 環(huán)冷卻器304可W是使用冷卻水來冷卻排氣60的間接熱交換器。排氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)300、馬達(dá) 302和排氣再循環(huán)冷卻器304可W是上述排氣化G)處理系統(tǒng)54的一部分。
[0084] 在某些實(shí)施例中，一部分排氣42可W被引導(dǎo)到產(chǎn)物調(diào)節(jié)器306,產(chǎn)物調(diào)節(jié)器306可 W被用于在排氣42被下游用戶（諸如排氣化G)供應(yīng)系統(tǒng)78)使用之前處置排氣42。因此，產(chǎn) 物調(diào)節(jié)器306可W是上述排氣化G)處置系統(tǒng)82的一部分。例如，產(chǎn)物調(diào)節(jié)器306可W包括一 個(gè)或多個(gè)催化劑床264。在該說明性實(shí)施例中，產(chǎn)物調(diào)節(jié)器306包括第一產(chǎn)物調(diào)節(jié)器催化劑 床308和第二產(chǎn)物調(diào)節(jié)器催化劑床310。在其他實(shí)施例中，產(chǎn)物調(diào)節(jié)器306可W包括=個(gè)、四 個(gè)、五個(gè)或更多個(gè)催化劑床264。第一產(chǎn)物調(diào)節(jié)器催化劑床308可W包括第一產(chǎn)物調(diào)節(jié)器催 化劑床溫差監(jiān)測(cè)器312并且第二產(chǎn)物調(diào)節(jié)器催化劑床310可W包括第二產(chǎn)物調(diào)節(jié)器催化劑 床溫差監(jiān)測(cè)器314。每個(gè)溫差監(jiān)測(cè)器312和314可W生成發(fā)送到控制系統(tǒng)100的輸入信號(hào)276。 在某些實(shí)施例中，氧化劑傳感器316可W被用于指示流出產(chǎn)物調(diào)節(jié)器306的排氣42的氧化劑 濃度。氧化劑傳感器316也可W發(fā)送輸入信號(hào)276給控制系統(tǒng)100。氧氣傳感器316可W被用 于提供由產(chǎn)物調(diào)節(jié)器306生成的排氣(例如，經(jīng)處理的排氣266)的氧氣濃度的指示。因此，由 氧氣傳感器316提供的氧氣濃度的指示可W提供第一催化劑床308和第二催化劑床310的性 能的反饋。此外，由氧氣傳感器316提供的氧氣濃度的指示可W被用于估計(jì)與第一溫差監(jiān)測(cè) 器312和第二溫差監(jiān)測(cè)器314相關(guān)的溫差闊值。例如，如果由氧氣傳感器316指示的經(jīng)處理的 排氣266的氧氣濃度高于期望闊值，則與第一溫差監(jiān)測(cè)器312和/或第二溫差監(jiān)測(cè)器314相關(guān) 的溫差闊值可W被調(diào)節(jié)W降低經(jīng)處理的排氣266的氧氣濃度。例如，在W大于1的當(dāng)量比運(yùn) 行期間，催化劑床264可W具有上限溫差闊值和下限溫差闊值W建立期望的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍。如果 經(jīng)處理的排氣266的氧氣濃度高于期望值，則上限溫差闊值和下限溫差闊值中的一個(gè)或兩 者可W被降低，從而催化劑床264運(yùn)轉(zhuǎn)W燃燒更大量的氧化劑68。
[0085] 在某些實(shí)施例中，控制系統(tǒng)100可W被配置為基于優(yōu)先級(jí)方案(例如，分級(jí)系統(tǒng))來 運(yùn)轉(zhuǎn)燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)260。例如，控制系統(tǒng)100可W至少部分基于如由皿SG溫差監(jiān)測(cè)器 298指示的皿SG催化劑床296兩端的第一溫差將氧化劑68對(duì)燃料70的比率保持在第一范圍 內(nèi)作為第一優(yōu)先級(jí)，將皿SG催化劑床296兩端的第一溫差保持在第二范圍內(nèi)作為第二優(yōu)先 級(jí)，將如由第一溫差監(jiān)測(cè)器312指示的第一催化劑床308兩端的第二溫差保持在第=范圍內(nèi) 作為第=優(yōu)先級(jí)，并且將如由第二溫差監(jiān)測(cè)器314指示的第二催化劑床310兩端的第=溫差 保持在第四范圍內(nèi)作為第四優(yōu)先級(jí)。此類優(yōu)先級(jí)方案可W被控制系統(tǒng)100使用W優(yōu)化燃?xì)?滿輪發(fā)動(dòng)機(jī)150的各種工況并且響應(yīng)于控制系統(tǒng)100的各種控制器來解禪控制。在其他實(shí)施 例中，控制系統(tǒng)100可W使用不同的優(yōu)先級(jí)方案或其他解禪方法。
[0086] 在該說明性實(shí)施例中，一個(gè)拉姆達(dá)（lambda)傳感器或多個(gè)拉姆達(dá)傳感器320可W 被用于提供排氣60的當(dāng)量比的指示。因此，拉姆達(dá)傳感器320可W將指示當(dāng)量比的輸入信號(hào) 276提供給控制系統(tǒng)100。由拉姆達(dá)傳感器320提供的當(dāng)量比值可W被控制系統(tǒng)100使用來調(diào) 整氧化劑68的氧化劑流速或燃料70的燃料流速或其任意組合，W實(shí)現(xiàn)燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150 的基本化學(xué)計(jì)量的燃燒。此外，由拉姆達(dá)傳感器320提供的當(dāng)量比值可W被控制系統(tǒng)100使 用來調(diào)整與溫差監(jiān)測(cè)器298、312和/或314中的一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的溫差闊值。例如，對(duì)于在大 于1的當(dāng)量比下的運(yùn)轉(zhuǎn)，溫差闊值可W隨著當(dāng)量比進(jìn)一步移動(dòng)遠(yuǎn)離1而被降低。此外，控制系 統(tǒng)100可W包括當(dāng)量比的期望值或設(shè)定點(diǎn)。例如，當(dāng)量比設(shè)定點(diǎn)可W被控制系統(tǒng)100調(diào)整到 大約1.00(n到1.1之間、1.001到1.05之間、1. (U到1.04之間或1.02到1.03之間，W保持輕微 的富燃料燃燒環(huán)境并且產(chǎn)生具有較低的氧化劑濃度、較低的濃度和/或較低的N02對(duì)NO 的比率的排氣42、60?？商娲兀?dāng)量比設(shè)定點(diǎn)可W被控制系統(tǒng)100調(diào)整為在大約0.9到 0.9999之間、0.9巧IjO. 999之間、0.9巧IjO. 99之間或0.97到0.98之間，W保持輕微的貧燃料 燃燒環(huán)境并且W較高的氧氣和/或NOx濃度為代價(jià)產(chǎn)生具有較低濃度的一氧化碳、氨氣、氮 氧化物或未燃燒控類的排氣42、60。可替代地，當(dāng)量比設(shè)定點(diǎn)可W被控制系統(tǒng)100調(diào)整為大 約1。
[0087] 圖7是包括一個(gè)或多個(gè)氧化劑噴射系統(tǒng)的燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)260的實(shí)施例的示 意圖。具體地，產(chǎn)物調(diào)節(jié)器306可W包括產(chǎn)物調(diào)節(jié)器氧化劑噴射系統(tǒng)330,產(chǎn)物調(diào)節(jié)器氧化劑 噴射系統(tǒng)330可W被用于噴射環(huán)境空氣、純凈氧氣、富氧空氣、減氧空氣、氧氣-氮?dú)饣旌衔?或有利于燃料70燃燒的任意合適的氧化劑。氧化劑噴射導(dǎo)管332將氧化劑68從氧化劑壓縮 機(jī)188傳輸?shù)窖趸瘎﹪娚湎到y(tǒng)330。氧化劑控制閥334可W被用于調(diào)節(jié)到氧化劑噴射系統(tǒng)330 的氧化劑68的流速。氧化劑控制閥334可W接收來自控制系統(tǒng)100的輸出信號(hào)278。如圖7所 示，氧化劑噴射系統(tǒng)330被設(shè)置在第二產(chǎn)物調(diào)節(jié)器催化劑床310的上游。也就是說，氧化劑噴 射系統(tǒng)330被設(shè)置在第一催化劑床308和第二催化劑床310之間。在NOx降低催化劑(例如，被 選擇用于降低排氣42中的NOx的濃度的催化劑)被置于第一催化劑床308內(nèi)的實(shí)施例中，氧 化劑噴射系統(tǒng)330的使用可W有利于第一催化劑床308中的NOx的降低。在其他實(shí)施例中，氧 化劑噴射系統(tǒng)330可W被設(shè)置在第一產(chǎn)物調(diào)節(jié)器催化劑床308的上游或第一產(chǎn)物調(diào)節(jié)器催 化劑床308和第二產(chǎn)物調(diào)節(jié)器催化劑床310兩者的上游。氧化劑噴射系統(tǒng)330可W包括一個(gè) 或多個(gè)氧化劑噴射器331，用于將氧化劑68噴射到流過產(chǎn)物調(diào)節(jié)器306的排氣42的氣流中。 由氧化劑噴射系統(tǒng)330噴射氧化劑68可W實(shí)現(xiàn)排氣42中的一氧化碳和未燃燒控類的增加的 燃燒。在某些實(shí)施例中，由氧化劑噴射系統(tǒng)330添加氧化劑68可W實(shí)現(xiàn)一氧化碳和未燃燒控 類的完全燃燒。
[0088] 在某些情況下，諸如在啟動(dòng)、停止或其他瞬間工況期間當(dāng)排氣42(例如，經(jīng)處理的 排氣266)被排放到大氣時(shí)，可能期望運(yùn)種使用氧化劑噴射系統(tǒng)330從排氣42降低和/或消除 一氧化碳、未燃燒控類和任意其他不期望的成分。通過從排放的排氣42中降低和/或消除一 氧化碳和未燃燒控類，可W保持符合排放規(guī)定。在某些實(shí)施例中，產(chǎn)物調(diào)節(jié)器一氧化碳傳感 器336可W被用于提供來自產(chǎn)物調(diào)節(jié)器306的排氣42中的一氧化碳的濃度的指示。一氧化碳 傳感器336可W將輸入信號(hào)276發(fā)送到控制系統(tǒng)100W提供氧化劑噴射系統(tǒng)330的性能的指 示。例如，如果由一氧化碳傳感器336指示的一氧化碳的濃度高于一氧化碳闊值，則控制系 統(tǒng)100可W打開氧化劑控制閥334W增加到氧化劑噴射系統(tǒng)330的氧化劑68的流速。類似地， 如果由一氧化碳傳感器336指示的一氧化碳濃度低于闊值，則控制系統(tǒng)100關(guān)閉氧化劑控制 閥334W降低氧化劑噴射系統(tǒng)330消耗的氧化劑68。在其他實(shí)施例中，一氧化碳傳感器336可 W由對(duì)氨氣、氮氧化物、未燃燒控類和/或可W指示燃料70和氧化劑68的不完全燃燒的其他 成分敏感的裝置替換或增強(qiáng)。
[0089] 在進(jìn)一步的實(shí)施例中，其他噴射系統(tǒng)（例如，氧化燃料噴射系統(tǒng)）可W與上述氧化 劑噴射系統(tǒng)330-起或代替氧化劑噴射系統(tǒng)330用于產(chǎn)物調(diào)節(jié)器306。運(yùn)些噴射系統(tǒng)可W被 用于在產(chǎn)物調(diào)節(jié)器306的一個(gè)或多個(gè)催化劑床上游噴射不同于氧化劑68的其他材料。在一 個(gè)實(shí)施例中，氧化燃料噴射系統(tǒng)可W噴射氧化燃料，諸如但不限于氨氣、一氧化碳、甲燒、天 然氣、燃料70、其他控類燃料或其任意組合。在存在催化劑床的情況下，噴射的氧化燃料可 W與排氣42中的過量氧氣反應(yīng)，由此降低經(jīng)處理的排氣266中的氧氣的濃度?？刂葡到y(tǒng)100 可W使用來自氧化劑傳感器316的反饋(例如，輸入信號(hào)276)來調(diào)節(jié)由噴射系統(tǒng)噴射的氧化 燃料的量。例如，如果經(jīng)處理的排氣266中的氧氣的量高于氧氣闊值，則控制系統(tǒng)100可W將 輸出信號(hào)278發(fā)送到控制閥或與噴射系統(tǒng)相關(guān)的類似裝置W增加噴射的氧化燃料的量。類 似地，如果氧氣闊值低于氧氣闊值，則可W使用控制系統(tǒng)100降低噴射的氧化燃料的量。進(jìn) 一步地，控制系統(tǒng)100可W使用催化劑床兩端的溫差來調(diào)節(jié)噴射的氧化燃料的流速。
[0090] 在某些實(shí)施例中，排放產(chǎn)物調(diào)節(jié)器350可W用于處置被正常排放到大氣的排氣42 (例如，經(jīng)處置的排氣266)。例如，當(dāng)不使用產(chǎn)物調(diào)節(jié)器306或其已經(jīng)達(dá)到最大容量時(shí)，可W 使用排放產(chǎn)物調(diào)節(jié)器350。排放產(chǎn)物調(diào)節(jié)器350可W包括第一排放產(chǎn)物調(diào)節(jié)器催化劑床352 和第二排放產(chǎn)物調(diào)節(jié)器催化劑床354。在其他實(shí)施例中，排放產(chǎn)物調(diào)節(jié)器350可W包括額外 的催化劑床。如圖7所示，第一催化劑床352和第二催化劑床354可與產(chǎn)物調(diào)節(jié)器306的 第一催化劑床308和第二催化劑床310類似的方式配置。此外，排放產(chǎn)物調(diào)節(jié)器350可W包括 排放產(chǎn)物調(diào)節(jié)器氧化劑噴射系統(tǒng)356 W將氧化劑68噴射到排放產(chǎn)物調(diào)節(jié)器350內(nèi)。具體地， 氧化劑68可W經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)氧化劑噴射器357被噴射到排氣42中。氧化劑噴射系統(tǒng)356可 W被設(shè)置在第一催化劑床352和第二催化劑床354其中之一或兩者的上游。在一個(gè)說明性實(shí) 施例中，氧化劑噴射系統(tǒng)356可W被設(shè)置在第二排放催化劑床354的上游。當(dāng)排放產(chǎn)物調(diào)節(jié) 器350與產(chǎn)物調(diào)節(jié)器306-起使用時(shí)，可W使用=通閥358來調(diào)節(jié)到氧化劑噴射系統(tǒng)330和 356的氧化劑68的流速。S通閥358可W接收來自控制系統(tǒng)100的輸出信號(hào)278。因此，S通閥 358可W被用于將氧化劑68提供到產(chǎn)物調(diào)節(jié)器306和350其中之一、兩者或均不提供。一氧化 碳傳感器360可W被用于W與產(chǎn)物調(diào)節(jié)器306的一氧化碳傳感器336相似的方式來提供來自 排放產(chǎn)物調(diào)節(jié)器350的排氣42(例如，經(jīng)處理的排氣266)的一氧化碳濃度的指示。在某些實(shí) 施例中，來自排放產(chǎn)物調(diào)節(jié)器350的排氣42在排出到大氣之前可W穿過能量回收膨脹器362 (例如，滿輪或能量回收滿輪）。能量回收膨脹器362可W用于在排氣42被排放到大氣之前從 排氣42回收能量。
[0091] 圖8是催化劑床264的實(shí)施例的透視圖。燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150的軸向方向由箭頭380 表示，徑向方向由箭頭382表示，并且周向方向由箭頭384表示。運(yùn)些方向都是相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸 線162而言的。氧化劑噴射導(dǎo)管386W距離388被設(shè)置在催化劑床264上游。如下所述，由氧化 劑噴射導(dǎo)管386噴射氧化劑68可W被用于幫助確定燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所處于的當(dāng) 量比。如圖8所示，氧化劑噴射導(dǎo)管386使氧化劑68能夠進(jìn)入流入催化劑床264內(nèi)的排氣42、 60的氣流。催化劑床熱電偶390的陣列可W被直接設(shè)置在催化劑床264中并且在軸向380上 處于氧化劑噴射導(dǎo)管386的出口 391下游。因此，多個(gè)熱電偶390可W被用于指示噴射的氧化 劑68對(duì)催化劑床264內(nèi)的溫度的影響。具體地，可W確定催化劑床264的入口溫度與由多個(gè) 熱電偶390指示的溫度之間的溫差值。例如，由入口溫度傳感器268或由溫差監(jiān)測(cè)器274的輸 入溫度感測(cè)部分指示的溫度可W被用于確定催化劑床264的入口溫度。由多個(gè)熱電偶390提 供的信息可W被用于確定燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150是否W小于或大于大約1的當(dāng)量比運(yùn)轉(zhuǎn)，如下 面詳細(xì)描述。
[0092] 圖9是燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)260的溫差和當(dāng)量比之間的關(guān)系的曲線圖400。在曲線 圖400中，X軸402表示當(dāng)量比并且y軸404指示催化劑床264的溫差。如圖9所示，溫差和當(dāng)量 比之間的關(guān)系遵循曲線406,曲線406在當(dāng)量比值等于大約1處具有峰值408。也就是說，溫差 在大約為1的當(dāng)量比處具有峰值408,并且曲線406在峰值408的任意一側(cè)近似線性地降低。 因此，對(duì)于給定的溫差闊值，可W存在兩個(gè)當(dāng)量比，其中燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150可所述兩 個(gè)當(dāng)量比運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，可W使用圖8中示出的氧化劑噴射導(dǎo)管386進(jìn)行氧化劑68的噴射W確 定燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150在化學(xué)計(jì)量運(yùn)轉(zhuǎn)的哪一側(cè)運(yùn)轉(zhuǎn)。氧化劑噴射導(dǎo)管386被布置在足夠遠(yuǎn) 的上游處(例如，距離388) W在出口 391周圍的體積中提供氧化劑68和排氣42、60的充分混 合。多個(gè)熱電偶390提供催化劑床264內(nèi)或下游的溫度的指示。因此，在出口 391下游的催化 劑床264兩端的溫差值可W在催化劑床264的入口溫度和由多個(gè)熱電偶390指示的溫度之間 確定。如果使用多個(gè)熱電偶390確定的溫差值大于整體催化劑床264的溫差(例如，如由溫差 監(jiān)測(cè)器274所指示），則排氣42、60有可能具有有限的氧氣(oxygen-limited)并且因此，燃?xì)?滿輪發(fā)動(dòng)機(jī)150W大于大約1的當(dāng)量比運(yùn)轉(zhuǎn)(例如，富燃料運(yùn)轉(zhuǎn)）。然而，如果使用多個(gè)熱電偶 390確定的溫差值小于整體催化劑床264的溫差(例如，如由溫差監(jiān)測(cè)器274所指示），則燃?xì)?滿輪發(fā)動(dòng)機(jī)150有可能具有有限的一氧化碳(carbon monoxide-limited)，并且因此W小于 大約1的當(dāng)量比運(yùn)轉(zhuǎn)(例如，貧燃料運(yùn)轉(zhuǎn)）。在運(yùn)種情況下，控制系統(tǒng)100可W被用于增加當(dāng)量 比的設(shè)定點(diǎn)，使得燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150W大于大約1的當(dāng)量比運(yùn)轉(zhuǎn)(例如，富燃料運(yùn)轉(zhuǎn)）。雖然 圖8示出3X3陣列中的多個(gè)熱電偶390,但在其他實(shí)施例中，可W使用多個(gè)熱電偶390的其他 配置和數(shù)量。此外，在其他實(shí)施例中，氧化劑68的多個(gè)噴射點(diǎn)可W與催化劑床264-起使用。
[0093] 如上所述，燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)260的某些實(shí)施例可W包括燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150和 催化劑床264,其中燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150被配置為燃燒氧化劑60和燃料70W生成排氣42、60， 催化劑床264被配置為處理來自燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150的排氣42、6〇W生成經(jīng)處理的排氣266。 系統(tǒng)260也可W包括溫差監(jiān)測(cè)器274和氧化劑-燃料比率系統(tǒng)262,其中溫差監(jiān)測(cè)器274被配 置為感測(cè)排氣42、60的入口溫度與經(jīng)處理的排氣266的出口溫度之間的溫差，氧化劑-燃料 比率系統(tǒng)262被配置為至少部分基于該溫差來調(diào)節(jié)氧化劑68的氧化劑流速或燃料70的燃料 流速或其任意組合中的至少一個(gè)。由溫差監(jiān)測(cè)器274提供的溫差可W提供排氣42、60中的一 氧化碳、氨氣、氧氣、氮氧化物、未燃燒控類或其任意組合的濃度的更精確和/或更快的指 示。因此，控制系統(tǒng)100可W使用氧化劑-燃料比率系統(tǒng)262來調(diào)節(jié)燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150的運(yùn) 轉(zhuǎn)W實(shí)現(xiàn)期望的運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，在某些實(shí)施例中，氧氣噴射系統(tǒng)330、356可W被用于在催化劑 床264上游噴射氧化劑68W降低排氣42、60中的一氧化碳和/或未燃燒控類的濃度。在進(jìn)一 步的實(shí)施例中，可W在催化劑床264的上游噴射氧化劑68并且多個(gè)熱電偶390可W被用于提 供燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150在化學(xué)計(jì)量運(yùn)轉(zhuǎn)的哪一側(cè)運(yùn)轉(zhuǎn)的指示。控制系統(tǒng)100可W使用該信息 來調(diào)節(jié)燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150的運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，由氧化劑噴射系統(tǒng)330、356噴射氧化劑68可W幫 助燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)150在排放規(guī)定內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0094] 附加描述
[0095] 本發(fā)明的實(shí)施例提供用于燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)和方法。應(yīng)當(dāng)理解的是，可 任意適當(dāng)?shù)慕M合形式利用上述任意一個(gè)特征或特征組合。事實(shí)上，目前可W預(yù)測(cè)運(yùn)些組合 的所有排列組合。通過示例的方式，提供W下條款來進(jìn)一步描述本公開：
[0096] 實(shí)施例1. 一種系統(tǒng)，包含:燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其被配置為燃燒氧化劑和燃料W生成 排氣;催化劑床，其被配置為處理來自燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣W生成經(jīng)處理的排氣;溫差監(jiān) 測(cè)器，其被配置為監(jiān)測(cè)排氣的入口溫度和經(jīng)處理的排氣的出口溫度之間的溫差；W及氧化 劑-燃料比率系統(tǒng)，其被配置為至少部分基于所述溫差來調(diào)節(jié)氧化劑的氧化劑流速或燃料 的燃料流速或其任意組合中的至少一個(gè)。
[0097] 實(shí)施例2.根據(jù)實(shí)施例1所述的系統(tǒng)，其中該氧化劑-燃料比率系統(tǒng)包含被配置為調(diào) 節(jié)氧化劑流速的氧化劑壓縮機(jī)。
[0098] 實(shí)施例3.在任一前述實(shí)施例中限定的系統(tǒng)，其中該氧化劑-燃料比率系統(tǒng)包含被 配置為調(diào)節(jié)氧化劑流速的氧化劑壓縮機(jī)的入口導(dǎo)流葉片。
[0099] 實(shí)施例4.在任一前述實(shí)施例中限定的系統(tǒng)，其中該氧化劑-燃料比率系統(tǒng)包含被 配置為調(diào)節(jié)燃料流速的燃料控制閥。
[0100] 實(shí)施例5.在任一前述實(shí)施例中限定的系統(tǒng)，其包含具有催化劑床的熱回收蒸汽發(fā) 生器化RSG)，其中該HRSG被配置為使用排氣或經(jīng)處理的排氣生成蒸汽。
[0101] 實(shí)施例6.在任一前述實(shí)施例中限定的系統(tǒng)，其包含設(shè)置在排氣鼓風(fēng)機(jī)上游的熱回 收蒸汽發(fā)生器化RSG)，其中該HRSG被配置為從來自滿輪的排氣流生成蒸汽。
[0102] 實(shí)施例7.在任一前述實(shí)施例中限定的系統(tǒng)，其中該產(chǎn)物調(diào)節(jié)器包含多個(gè)催化劑 床。
[0103] 實(shí)施例8.在任一前述實(shí)施例中限定的系統(tǒng)，其中多個(gè)催化劑床包含設(shè)置在第二催 化劑床上游的第一催化劑床，其中該系統(tǒng)包括被配置為在第一催化劑床下游噴射催化劑床 氧化劑的氧化劑噴射系統(tǒng)，并且其中該第一催化劑床包含被配置為降低排氣中的NOx的濃 度的NOx催化劑。
[0104] 實(shí)施例9.在任一前述實(shí)施例中限定的系統(tǒng)，其包含被配置為在催化劑床上游噴射 催化劑床氧化劑的氧化劑噴射系統(tǒng)。
[0105] 實(shí)施例10.在任一前述實(shí)施例中限定的系統(tǒng)，其包含局部溫差監(jiān)測(cè)器，該局部溫差 監(jiān)測(cè)器被配置為在催化劑床氧化劑的噴射點(diǎn)的下游監(jiān)測(cè)排氣的入口溫度與經(jīng)處理的排氣 的局部出口溫度之間的局部溫差，其中該氧化劑-燃料比率系統(tǒng)被配置為至少部分基于局 部溫差與溫差的比較來調(diào)節(jié)氧化劑流速或燃料流速或其任意組合中的至少一個(gè)。
[0106] 實(shí)施例11.在任一前述實(shí)施例中限定的系統(tǒng)，其包含設(shè)置在催化劑床下游的氣體 成分傳感器，其中該氣體成分傳感器被配置為感測(cè)氧氣、一氧化碳、氨氣、氮氧化物或未燃 燒控類或其任意組合中的至少一種的氣體濃度，并且其中該氧化劑噴射系統(tǒng)被配置為至少 部分基于該氣體濃度來調(diào)節(jié)催化劑床氧化劑的催化劑床氧化劑流速。
[0107] 實(shí)施例12.在任一前述實(shí)施例中限定的系統(tǒng)，其包含氧化劑壓縮機(jī)，該氧化劑壓縮 機(jī)被配置為向燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)提供氧化劑并且在催化劑床上游提供催化劑床氧化劑。
[0108] 實(shí)施例13.在任一前述實(shí)施例中限定的系統(tǒng)，其包含被配置為感測(cè)排氣的氧化劑- 燃料比率的氧化劑-燃料傳感器，其中該氧化劑-燃料比率系統(tǒng)被配置為至少部分基于該氧 化劑-燃料比率來調(diào)節(jié)氧化劑的氧化劑流速或燃料的燃料流速或其任意組合中的至少一 個(gè)。
[0109] 實(shí)施例14.在任一前述實(shí)施例中限定的系統(tǒng)，其中該燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)是化學(xué)計(jì)量 排氣再循環(huán)(SEGR)燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0110] 實(shí)施例15.在任一前述實(shí)施例中限定的系統(tǒng)，其包含禪連到燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)的排 氣抽取系統(tǒng)，W及禪連到該排氣抽取系統(tǒng)的控類生產(chǎn)系統(tǒng)。
[0111] 實(shí)施例16. -種方法，包含:在燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒氧化劑和燃料W生成排氣； 在催化劑床中處理來自燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣W生成經(jīng)處理的排氣;使用溫差監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè) 排氣的入口溫度與經(jīng)處理的排氣的出口溫度之間的溫差；W及使用氧化劑-燃料比率系統(tǒng) 至少部分基于該溫差來調(diào)節(jié)氧化劑的氧化劑流速或燃料的燃料流速或其任意組合中的至 少一個(gè)。
[0112] 實(shí)施例17.在任一前述實(shí)施例中限定的方法或系統(tǒng)，其包含使用氧化劑壓縮機(jī)調(diào) 節(jié)氧化劑流速。
[0113] 實(shí)施例18.在任一前述實(shí)施例中限定的方法或系統(tǒng)，其包含通過調(diào)節(jié)氧化劑壓縮 機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)氧化劑流速、使用氧化劑壓縮機(jī)的入口導(dǎo)流葉片調(diào)節(jié)氧化劑流速、使用氧 化劑壓縮機(jī)的入口控制閥調(diào)節(jié)氧化劑流速、使用氧化劑壓縮機(jī)的出口控制閥調(diào)節(jié)氧化劑流 速、調(diào)節(jié)來自氧化劑壓縮機(jī)的氧化劑的再循環(huán)或調(diào)節(jié)來自氧化劑壓縮機(jī)的氧化劑的吹出或 其任意組合中的至少一個(gè)。
[0114] 實(shí)施例19.在任一前述實(shí)施例中限定的方法或系統(tǒng)，其包含使用燃料控制閥調(diào)節(jié) 燃料流速。
[0115] 實(shí)施例20.在任一前述實(shí)施例中限定的方法或系統(tǒng)，其包含在具有催化劑床的熱 回收蒸汽發(fā)生器化RSG)中使用排氣或經(jīng)處理的排氣生成蒸汽。
[0116] 實(shí)施例21.在任一前述實(shí)施例中限定的方法或系統(tǒng)，其包含使用氧化劑噴射系統(tǒng) 在催化劑床上游噴射催化劑床氧化劑。
[0117] 實(shí)施例22.在任一前述實(shí)施例中限定的方法或系統(tǒng)，使用局部溫差監(jiān)測(cè)器在催化 劑床氧化劑的噴射點(diǎn)下游監(jiān)測(cè)排氣的入口溫度與經(jīng)處理的排氣的局部出口溫度之間的局 部溫差;并且至少部分基于局部溫差與溫差的比較來調(diào)節(jié)氧化劑的氧化劑流速或燃料的燃 料流速或其任意組合中的至少一個(gè)。
[0118] 實(shí)施例23.在任一前述實(shí)施例中限定的方法或系統(tǒng)，其包含:使用氣體成分傳感器 在催化劑床下游感測(cè)氧氣、一氧化碳、氨氣、氮氧化物或未燃燒控類或其任意組合中的至少 一種的氣體濃度;并且至少部分基于該氣體濃度來調(diào)節(jié)催化劑床氧化劑流速。
[0119] 實(shí)施例24.在任一前述實(shí)施例中限定的方法或系統(tǒng)，其包含:使用氧化劑-燃料傳 感器感測(cè)排氣的氧化劑-燃料比率;并且至少部分基于該氧化劑-燃料比率來調(diào)節(jié)氧化劑的 氧化劑流速或燃料的燃料流速或其任意組合中的至少一個(gè)。
[0120] 實(shí)施例25.在任一前述實(shí)施例中限定的方法或系統(tǒng)，其中燃燒包含W化學(xué)計(jì)量燃 燒混合物。
[0121] 實(shí)施例26.在任一前述實(shí)施例中限定的方法或系統(tǒng)，其包含抽取一部分經(jīng)處理的 排氣，并且將該部分經(jīng)處理的排氣傳送到控類生產(chǎn)系統(tǒng)。
[0122] 實(shí)施例27. -種系統(tǒng)，包含:控制器，其包括:一個(gè)或多個(gè)有形的非暫態(tài)機(jī)器可讀的 介質(zhì)，該介質(zhì)共同地儲(chǔ)存一組或多組指令；W及一個(gè)或多個(gè)處理裝置，該處理裝置配置為執(zhí) 行實(shí)施一組或多組指令，用于:在燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒氧化劑和燃料W生成排氣;在催化 劑床中處理來自燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣W生成經(jīng)處理的排氣;使用溫差監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)排氣的 入口溫度與經(jīng)處理的排氣的出口溫度之間的溫差;將溫差信號(hào)從溫差監(jiān)測(cè)器傳送到控制系 統(tǒng)；W及至少部分基于所述溫差信號(hào)調(diào)節(jié)氧化劑對(duì)燃料的比率。
[0123] 實(shí)施例28.在任一前述實(shí)施例中限定的方法或系統(tǒng)，其中一個(gè)或多個(gè)處理裝置被 配置為執(zhí)行一組或多組指令W將燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)的氧化劑-燃料比率保持在大約1.0001至 1.1之間。
[0124] 實(shí)施例29.在任一前述實(shí)施例中限定的方法或系統(tǒng)，其中一個(gè)或多個(gè)處理裝置被 配置為執(zhí)行一組或多組指令W將溫差保持在大約0攝氏度至40攝氏度之間。
[0125] 實(shí)施例30.在任一前述實(shí)施例中限定的方法或系統(tǒng)，其中一個(gè)或多個(gè)處理裝置被 配置為執(zhí)行一組或多組指令在設(shè)置于熱回收蒸汽發(fā)生器化RSG)內(nèi)的第一催化劑床中處 理來自燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣W生成第一經(jīng)處理的排氣;使用第一溫差監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)排氣的 入口溫度與第一經(jīng)處理的排氣的第一出口溫度之間的第一溫差;在設(shè)置于產(chǎn)物調(diào)節(jié)器中的 第二催化劑床中處理來自燃?xì)鉂M輪發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣W生成第二經(jīng)處理的排氣;使用第二溫差 監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)排氣的入口溫度與第二經(jīng)處理的排氣的第二出口溫度之間的第二溫差;在設(shè)置 于產(chǎn)物調(diào)節(jié)器中的第二催化劑床上游的第=催化劑床中處理來自第二催化劑床的第二經(jīng) 處理的排氣W生成第=經(jīng)處理的排氣;使用第=溫差監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)第二經(jīng)處理的排氣的經(jīng)處 理的入口溫度與第=經(jīng)處理的排氣的第=出口溫度之間的第=溫差;至少部分基于第一溫 差將氧化劑對(duì)燃料的比率保持在第一范圍內(nèi)作為第一優(yōu)先級(jí);將第一溫差保持在第二范圍 內(nèi)作為第二優(yōu)先級(jí);將第二溫差保持在第=范圍內(nèi)作為第=優(yōu)先級(jí);并且將第=溫差保持 在第四范圍內(nèi)作為第四優(yōu)先級(jí)。
[0126] 實(shí)施例31.在任一前述實(shí)施例中限定的方法或系統(tǒng)，其中一個(gè)或多個(gè)處理裝置被 配置為執(zhí)行一組或多組指令W在設(shè)置于催化劑床上游的氧化劑噴射系統(tǒng)下游監(jiān)測(cè)排氣的 入口溫度與經(jīng)處理的排氣的局部出口溫度之間的局部溫差，并且至少部分基于局部溫差與 溫差的比較來調(diào)節(jié)氧化劑流速或燃料流速或其任意組合中的至少一個(gè)。
[0127] 實(shí)施例32.在任一前述實(shí)施例中限定的方法或系統(tǒng)，其中一個(gè)或多個(gè)處理裝置被 配置為執(zhí)行一組或多組指令使用氣體成分傳感器在設(shè)置于催化劑床上游的氧化劑噴射 系統(tǒng)下游感測(cè)氧氣、一氧化碳、氨氣、氮氧化物或未燃燒控類或其任意組合中的至少一種的 氣體濃度;并且至少部分基于該氣體濃度來調(diào)節(jié)催化劑床氧化劑流速。
[0128] 實(shí)施例32.在任一前述實(shí)施例中限定的方法或系統(tǒng)，其中一個(gè)或多個(gè)處理裝置被 配置為執(zhí)行一組或多組指令使用氧化劑-燃料傳感器感測(cè)排氣的氧化劑-燃料比率;并 且至少部分基于該氧化劑-燃料比率來調(diào)節(jié)氧化劑的氧化劑流速或燃料的燃料流速或其任 意組合中的至少一個(gè)。
[0129] 本書面說明書使用示例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域任何技術(shù) 人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)W及執(zhí)行任何包含的方法。本發(fā)明 的可專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可W包括本領(lǐng)域技術(shù)人員可想到的其他示例。如果運(yùn) 些其他示例具有與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言相同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括與權(quán)利要求的 字面語(yǔ)言無實(shí)質(zhì)區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件，則它們也在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種系統(tǒng)，包含： 燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其被配置為燃燒氧化劑和燃料以生成排氣； 催化劑床，其被配置為處理來自所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的所述排氣的至少一部分以生成 經(jīng)處理的排氣； 溫差監(jiān)測(cè)器，其被配置為監(jiān)測(cè)所述催化劑床上游的所述部分排氣的第一溫度與所述催 化劑床下游的所述經(jīng)處理的排氣的第二溫度之間的溫差；以及 氧化劑-燃料比率系統(tǒng)，其被配置為至少部分基于所述溫差來調(diào)節(jié)參數(shù)以保持所述催 化劑床的效力，從而保持目標(biāo)當(dāng)量比。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述參數(shù)包含所述氧化劑的氧化劑流速、所述燃料 的燃料流速、所述部分排氣的排氣流速、再循環(huán)到所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣的再循環(huán)流 速、所述催化劑床的溫度、所述催化劑床的壓力或到所述催化劑床的稀釋劑的稀釋劑流速 或其任意組合中的至少一個(gè)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一溫度在所述催化劑床的入口處被測(cè)量，而 所述第二溫度在所述催化劑床的出口處被測(cè)量。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，包含多個(gè)催化劑床，其中所述第一溫度在所述多個(gè)催化 劑床中的一個(gè)催化劑床的入口處被測(cè)量，而所述第二溫度在所述多個(gè)催化劑床中的一個(gè)催 化劑床的出口處被測(cè)量。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述氧化劑-燃料比率系統(tǒng)被配置為保持所述溫差 在大約0攝氏度到400攝氏度之間。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述氧化劑-燃料比率系統(tǒng)被配置為保持所述目標(biāo) 當(dāng)量比在大約0.95到1.05之間。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，包含具有所述催化劑床的熱回收蒸汽發(fā)生器即HRSG，其 中所述HRSG被配置為使用所述部分排氣或所述經(jīng)處理的排氣生成蒸汽。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，包含具有所述催化劑床的產(chǎn)物調(diào)節(jié)器，其中所述產(chǎn)物調(diào) 節(jié)器被配置為處理所述部分排氣。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述產(chǎn)物調(diào)節(jié)器包含多個(gè)催化劑床。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)催化劑床包含設(shè)置在第二催化劑床上游 的第一催化劑床，其中所述系統(tǒng)包含被配置為在所述第一催化劑床的下游噴射催化劑床氧 化劑的氧化劑噴射系統(tǒng)，并且其中所述第一催化劑床包含被配置為降低所述部分排氣中的 NOx的濃度的NOx催化劑。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，包含被配置為在所述催化劑床的上游噴射催化劑床氧 化劑的氧化劑噴射系統(tǒng)，或者被配置為在所述催化劑床的上游噴射氧化燃料的氧化劑燃料 噴射系統(tǒng)或其任意組合。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，包含被配置為在所述催化劑床氧化劑、所述氧化燃料 或其任意組合的噴射點(diǎn)下游監(jiān)測(cè)所述部分排氣的所述第一溫度與所述經(jīng)處理的排氣的局 部出口溫度之間的局部溫差的局部溫差監(jiān)測(cè)器，其中所述氧化劑-燃料比率系統(tǒng)被配置為 至少部分基于所述局部溫差與所述溫差的比較來調(diào)節(jié)所述氧化劑流速或所述燃料流速或 其任意組合中的至少一個(gè)。13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，包含設(shè)置在所述催化劑床下游的氣體成分傳感器，其 中所述氣體成分傳感器被配置為感測(cè)氧氣、一氧化碳、氫氣、氮氧化合物或未燃燒烴類或其 任意組合中的至少一種的氣體濃度，并且其中所述氧化劑噴射系統(tǒng)被配置為至少部分基于 所述氣體濃度來調(diào)節(jié)所述催化劑床氧化劑的催化劑床氧化劑流速或所述氧化燃料的催化 劑床燃料流速或其任意組合。14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，包含被配置為將所述氧化劑提供到所述燃?xì)鉁u輪發(fā) 動(dòng)機(jī)并將所述催化劑床氧化劑提供到所述催化劑床上游的氧化劑壓縮機(jī)。15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，包含被配置為感測(cè)所述排氣的氧化劑-燃料比率的氧 化劑-燃料傳感器，其中所述氧化劑-燃料比率系統(tǒng)被配置為至少部分基于所述氧化劑-燃 料比率來調(diào)節(jié)所述氧化劑的所述氧化劑流速或所述燃料的所述燃料流速或其任意組合中 的至少一個(gè)。16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)是化學(xué)計(jì)量排氣再循環(huán)燃?xì)?渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)即SEGR燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，包含耦連到所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣抽取系統(tǒng)以 及耦連到所述排氣抽取系統(tǒng)的烴類生產(chǎn)系統(tǒng)。18. -種方法，包含： 在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒氧化劑和燃料以生成排氣； 在催化劑床中處理來自所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的部分排氣以生成經(jīng)處理的排氣； 使用溫差監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)所述催化劑床上游的所述部分排氣的第一溫度和所述催化劑床 下游的所述經(jīng)處理的排氣的第二溫度之間的溫差；以及 使用氧化劑-燃料比率系統(tǒng)至少部分基于所述溫差來調(diào)節(jié)參數(shù)以保持所述催化劑床的 效力，從而保持目標(biāo)當(dāng)量比。19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述參數(shù)包含所述氧化劑的氧化劑流速、所述燃 料的燃料流速、所述部分排氣的排氣流速、再循環(huán)到所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣的再循環(huán) 流速、所述催化劑床的溫度、所述催化劑床的壓力或到所述催化劑床的稀釋劑的稀釋劑流 速或其任意組合中的至少一個(gè)。20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，包含使用氧化劑壓縮機(jī)調(diào)節(jié)所述氧化劑流速、通過調(diào) 節(jié)所述氧化劑壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)所述氧化劑流速、使用所述氧化劑壓縮機(jī)的入口導(dǎo)流葉 片調(diào)節(jié)所述氧化劑流速、使用所述氧化劑壓縮機(jī)的入口控制閥調(diào)節(jié)所述氧化劑流速、使用 所述氧化劑壓縮機(jī)的出口控制閥調(diào)節(jié)所述氧化劑流速、調(diào)節(jié)來自所述氧化劑壓縮機(jī)的氧化 劑的再循環(huán)或調(diào)節(jié)來自所述氧化劑壓縮機(jī)的氧化劑的吹出或其任意組合中的至少一個(gè)。21. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，包含使用氧化劑噴射系統(tǒng)在所述催化劑床上游噴射 催化劑床氧化劑，或者使用氧化劑燃料噴射系統(tǒng)在所述催化劑床上游噴射氧化燃料，或其 任意組合。22. 根據(jù)權(quán)利要求21的方法，包含： 使用局部溫差監(jiān)測(cè)器在所述催化劑床氧化劑、所述氧化燃料或其任意組合的噴射點(diǎn)下 游監(jiān)測(cè)所述排氣的所述入口溫度與所述經(jīng)處理的排氣的局部出口溫度之間的局部溫差；以 及 至少部分基于所述局部溫差與所述溫差的比較來調(diào)節(jié)所述氧化劑的所述氧化劑流速 或所述燃料的所述燃料流速或其任意組合中的至少一個(gè)。23. -種系統(tǒng)，包含： 控制器，其包括： 一個(gè)或多個(gè)有形的非暫態(tài)機(jī)器可讀的介質(zhì)，所述介質(zhì)共同地儲(chǔ)存一組或多組指令；以 及 一個(gè)或多個(gè)處理裝置，其被配置為執(zhí)行所述一組或多組指令以用于： 在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒氧化劑和燃料以生成排氣； 在催化劑床中處理來自所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的部分排氣以生成經(jīng)處理的排氣； 使用溫差監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)所述催化劑床上游的所述排氣的入口溫度和所述催化劑床下游 的所述經(jīng)處理的排氣的出口溫度之間的溫差； 將溫差信號(hào)從所述溫差監(jiān)測(cè)器傳送到控制系統(tǒng)；以及 至少部分基于所述溫差來調(diào)節(jié)參數(shù)以保持所述催化劑床的效力，以便保持目標(biāo)當(dāng)量 比。24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè)處理裝置被配置為執(zhí)行所述一 組或多組指令以用于： 在被配置為在所述催化劑床上游噴射催化劑床氧化劑或氧化燃料或其任意組合的噴 射點(diǎn)下游監(jiān)測(cè)所述部分排氣的所述第一溫度與所述經(jīng)處理的排氣的局部出口溫度之間的 局部溫差，以及 至少部分基于所述局部溫差與所述溫差的比較來調(diào)節(jié)所述氧化劑流速或所述燃料流 速或其任意組合中的至少一個(gè)。25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè)處理裝置被配置為執(zhí)行所述一 組或多組指令以便當(dāng)所述局部溫差大于所述溫差時(shí)增加所述氧化劑流速、降低所述燃料流 速或其任意組合，并且當(dāng)所述溫差大于所述局部溫差時(shí)降低所述氧化劑流速、增加所述燃 料流速或其任意組合。
【文檔編號(hào)】F02C3/34GK106062340SQ201480074857
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2014年12月1日
【發(fā)明人】R·A·亨廷頓, S·K·德哈努卡
【申請(qǐng)人】?？松梨谏嫌窝芯抗?br>