A semi-closed combined cycle power system 100 is provided which can also
convert an open combined cycle gas turbine 10 into a non-polluting zero
emissions power system. The prior art open combined cycle gas turbine 10
includes a compressor 20 which compresses air A' and combusts the air A'
with a fuel, such as natural gas. The products of combustion and the
remaining portions of the air form the exhaust E' which is expanded
through the turbine 40. The turbine 40 drives the compressor 20 band
outputs power. The exhaust E' exits the turbine 40 and then can optionally
be routed through a heat recovery steam generator 50 to function as a
combined cycle. According to this invention, the exhaust E' is not emitted
into the atmosphere, but rather is routed to a divider 110. The divider
110 includes two outlets for the exhaust E' including a return duct 120
and a separation duct 130 which both receive a portion of the exhaust E'.
The return duct 120 routes a portion of the exhaust E' back to the
compressor 20. Before reaching the compressor 20, an oxygen duct 150 adds
additional oxygen to the exhaust E' to form a gas mixture C which includes
CO.sub.2 and steam from the exhaust E' and oxygen from the oxygen duct
150. This gas mixture C has characteristics which mimic those of air, so
that the compressor 20 need not be modified to effectively compress the
gas mixture C. The gas mixture C is compressed within the compressor 20
and routed to the combustor 30 where the fuel combusts with the oxygen of
the gas mixture C' and produces exhaust E' which is substantially entirely
CO.sub.2 and steam. This exhaust E' is routed through the turbine 40 and
expanded to drive the compressor 20 and output power. The exhaust E' exits
the turbine 40 and is routed back to the divider 110, preferably by way of
a heat recovery steam generator 50 or other heat removal device, so that
the semi-closed cycle operates as a combined cycle power system 100. The
divider 110 directs a portion of the exhaust E' to a separation duct 130
which leads to a condenser 140. In the condenser 140 the exhaust E' is
separated by condensation of the steam/water portion of the exhaust and
removal of the remaining CO.sub.2 as gas from the condenser 140. The only
exhaust from the semi-closed power system 100 is water and CO.sub.2 from
the condenser. The CO.sub.2 exhaust is substantially pure and ready for
appropriate further handling and disposal. Hence, no pollutants are
emitted from the semi-closed power system 100. The return duct 120 can
include a partial condenser 210 to condense a portion of the steam within
the exhaust E'. This condensed steam is then routed back through the heat
recovery steam generator 50, where it is converted to steam. This steam
can be injected through a steam injection port 233 directly into the
combustor 30 to enhance the power output and efficiency of a steam
injection power system 200 variation of this invention.
Een semi-gesloten gecombineerd systeem van de cyclusmacht 100 wordt verstrekt dat een open gecombineerde turbine van het cyclusgas 10 in een non-polluting nul systeem van de emissiesmacht kan ook omzetten. Het gasturbine 10 van de vroegere kunst open gecombineerde cyclus omvat een compressor 20 die lucht A ' samenperst en de lucht A ' met een brandstof, zoals aardgas verbrandt. De producten van verbranding en de resterende gedeelten van de lucht vormen de uitlaat E ' die door turbine 40 wordt uitgebreid. Turbine 40 drijft compressor 20 de macht van de bandoutput. De uitlaat E ' gaat turbine 40 weg en kan dan naar keuze via een de stoomgenerator 50 worden geleid van de hitteterugwinning om als gecombineerde cyclus te functioneren. Volgens deze uitvinding, wordt de uitlaat E ' niet uitgezonden in de atmosfeer, maar eerder aan een verdeler 110 geleid. Verdeler 110 omvat twee afzet voor de uitlaat E ' met inbegrip van een terugkeerbuis 120 en een scheidingsbuis 130 die allebei een gedeelte van de uitlaat E ' ontvangen. Terugkeerbuis 120 leidt een gedeelte van de uitlaat E ' terug naar compressor 20. Alvorens compressor 20 te bereiken, voegt een zuurstofbuis 150 extra zuurstof aan de uitlaat E ' toe om een gasmengsel C te vormen dat CO.sub.2 en stoom van de uitlaat E ' en zuurstof van zuurstofbuis 150 omvat. Dit gasmengsel C heeft kenmerken die die van lucht nabootsen, zodat compressor 20 niet te hoeven worden gewijzigd om het gasmengsel C effectief samen te persen. Het gasmengsel C wordt samengeperst binnen compressor 20 en aan combustor 30 geleid waar de brandstof met de zuurstof van het gasmengsel C ' verbrandt en uitlaat E ' veroorzaakt die wezenlijk volledig CO.sub.2 en stoom is. Deze uitlaat E wordt ' geleid via turbine 40 en uitgebreid om compressor 20 en outputmacht te drijven. De uitlaat E ' gaat turbine 40 weg en terug naar verdeler 110, bij voorkeur als een van de de stoomgenerator 50 of ander van de hitteterugwinning apparaat van de de hitteverwijdering geleid, zodat de semi-gesloten cyclus als gecombineerd systeem van de cyclusmacht 100 werkt. Verdeler 110 leidt een gedeelte van de uitlaat E ' aan een scheidingsbuis 130 die tot een condensator 140 leidt. In condensator 140 de uitlaat E ' wordt gescheiden door condensatie van het stoom/watergedeelte van de uitlaat en de verwijdering van het blijven CO.sub.2 als gas van condensator 140. De enige uitlaat van semi-gesloten machtssysteem 100 is water en CO.sub.2 van de condensator. De uitlaat CO.sub.2 is wezenlijk zuiver en klaar voor aangewezen verdere behandeling en verwijdering. Vandaar, worden geen verontreinigende stoffen uitgezonden van semi-gesloten machtssysteem 100. Terugkeerbuis 120 kan een gedeeltelijke condensator 210 omvatten om een gedeelte van de stoom binnen de uitlaat E ' te condenseren. Deze gecondenseerde stoom wordt dan terug geleid via de stoomgenerator 50 van de hitteterugwinning, waar het wordt omgezet in stoom. Deze stoom kan door een haven van de stoominjectie 233 direct in combustor 30 worden ingespoten om de machtsoutput en de efficiency van een de machtssysteem 200 te verbeteren van de stoominjectie variatie van deze uitvinding.
