本申請涉及全部于2015年6月29日提交的共同未決美國申請?zhí)枺?4/753064,14/753066,14/753072,14/753074,14/753077,14/753080,14/753085,14/753088,14/753093,14/753102,14/753107,14/753097和14/753105，GE代理人檔案號280650-1，280685-1，280687-1，280692-1，280707-1，280714-1，280730-1，280731-1，280815-1，281003-1，281004-1，281005-1和281007-1。

技術領域

本公開總體上涉及發(fā)電系統(tǒng)，并且更具體地，涉及用于冷卻發(fā)電系統(tǒng)的廢氣的系統(tǒng)和方法。

背景技術：

來自發(fā)電系統(tǒng)(例如簡單循環(huán)燃氣渦輪機發(fā)電系統(tǒng))的廢氣常常必須滿足針對釋放到大氣中的廢氣的組分的嚴格法規(guī)要求。典型地在燃氣渦輪機發(fā)電系統(tǒng)的廢氣中發(fā)現并且受到監(jiān)管的成分之一是氮氧化物(即，NO_x)，其例如包括一氧化氮或二氧化氮。為了從廢氣流去除NO_x，常常使用諸如選擇性催化還原(SCR)的技術。在SCR過程中，氨(NH₃)或類似物與NO_x反應并且產生氮(N₂)和水(H₂O)。

SCR過程的有效性部分地取決于被處理的廢氣的溫度。來自燃氣渦輪機發(fā)電系統(tǒng)的廢氣的溫度常常高于約1100°F。然而，SCR催化劑需要在小于約900°F下操作以在合理的催化壽命期間保持有效性。就此而言，在SCR之前通常冷卻來自簡單循環(huán)燃氣渦輪機發(fā)電系統(tǒng)的廢氣。

大型外部吹風機系統(tǒng)已用于通過混合冷卻氣體(如環(huán)境空氣)和廢氣將燃氣渦輪機發(fā)電系統(tǒng)的廢氣溫度降低到低于900°F。由于外部吹風機系統(tǒng)的故障引起的催化劑損害的可能性，通常使用冗余外部吹風機系統(tǒng)。這些外部吹風機系統(tǒng)包括許多部件，如吹風機、馬達、過濾器、進氣結構和大導管，其昂貴、龐大并且增加燃氣渦輪機發(fā)電系統(tǒng)的操作成本。另外，外部吹風機系統(tǒng)和燃氣渦輪機發(fā)電系統(tǒng)的操作不是固有聯系的，因此增加了在燃氣渦輪機操作的各種模式期間由于過度溫度引起的SCR催化劑損害的概率。為了防止由于過度溫度引起的SCR催化劑損害(例如，如果(一個或多個)外部吹風機系統(tǒng)出故障或不能充分地冷卻廢氣)，燃氣渦輪機可能需要停機直到溫度問題可以被矯正。

技術實現要素：

本公開的第一方面提供一種用于燃氣渦輪機系統(tǒng)的空氣流控制系統(tǒng)，其包括：用于附連到燃氣渦輪機系統(tǒng)的可旋轉軸的空氣流生成系統(tǒng)，用于通過進氣部段吸入過量空氣流；混合區(qū)域，用于接收由燃氣渦輪機系統(tǒng)產生的廢氣流；空氣提取系統(tǒng)(air extraction system)，用于提取由空氣流生成系統(tǒng)生成的過量空氣流的至少一部分以提供旁路空氣；以及殼體，該殼體圍繞燃氣渦輪機系統(tǒng)并且形成空氣通道，旁路空氣通過空氣通道并且圍繞燃氣渦輪機系統(tǒng)流動到混合區(qū)域中以降低廢氣流的溫度。

基于本公開的第一方面，在空氣流控制系統(tǒng)中，空氣流生成系統(tǒng)包括風扇。另外，空氣流控制系統(tǒng)還包括混合系統(tǒng)，用于在混合區(qū)域中混合旁路空氣和廢氣流。此外，在空氣流控制系統(tǒng)中，空氣提取系統(tǒng)包括至少一個入口導葉。

進一步地，空氣流控制系統(tǒng)還包括流動引導系統(tǒng)，用于將旁路空氣朝著混合區(qū)域中的廢氣流引導到廢氣流中。

更進一步地，流動引導系統(tǒng)包括殼體的向內彎曲端部分和/或至少一個出口導葉。

基于本公開的第一方面，在空氣流控制系統(tǒng)中，由空氣流生成系統(tǒng)吸入的過量空氣流包括由燃氣渦輪機系統(tǒng)的壓縮機部件吸入的空氣流的約百分之十到約百分之四十。另，空氣提取系統(tǒng)配置成將過量空氣流的任何未提取部分轉移到燃氣渦輪機系統(tǒng)的壓縮機部件中以過給燃氣渦輪機系統(tǒng)。另外，空氣流控制系統(tǒng)還包括用于處理降低溫度的廢氣流的選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)。此外，在空氣流控制系統(tǒng)中，殼體包括燃氣渦輪機系統(tǒng)的外殼。再者，空氣流控制系統(tǒng)還包括空氣流控制器，用于控制空氣提取系統(tǒng)以將降低溫度的廢氣流保持在低于約900°F的溫度。

本公開的第二方面提供一種渦輪機械系統(tǒng)，其包括：燃氣渦輪機系統(tǒng)，該燃氣渦輪機系統(tǒng)包括壓縮機部件，燃燒器部件以及渦輪機部件；由渦輪機部件驅動的軸；在燃氣渦輪機系統(tǒng)的上游聯接到軸的風扇，用于通過進氣部段吸入過量空氣流；混合區(qū)域，用于接收由燃氣渦輪機系統(tǒng)產生的廢氣流；空氣提取系統(tǒng)，用于提取由風扇生成的過量空氣流的至少一部分以提供旁路空氣；殼體，該殼體圍繞燃氣渦輪機系統(tǒng)并且形成空氣通道，旁路空氣通過空氣通道并且圍繞燃氣渦輪機系統(tǒng)流動到混合區(qū)域中以降低廢氣流的溫度；以及空氣流控制器，用于控制空氣提取系統(tǒng)以將降低溫度的廢氣流保持在低于約900°F的溫度；以及選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)，用于處理降低溫度的廢氣流。

基于本公開的第二方面，渦輪機械系統(tǒng)還包括混合系統(tǒng)，用于在混合區(qū)域中混合旁路空氣和廢氣流。此外，在渦輪機械系統(tǒng)中，空氣提取系統(tǒng)包括至少一個入口導葉。

進一步地，渦輪機械系統(tǒng)還包括流動引導系統(tǒng)，用于將旁路空氣朝著混合區(qū)域中的廢氣流引導到廢氣流中。

更進一步地，流動引導系統(tǒng)包括殼體的向內彎曲端部分和/或至少一個出口導葉。

基于本公開的第二方面，在渦輪機械系統(tǒng)中，由空氣流生成系統(tǒng)吸入的過量空氣流包括由壓縮機部件吸入的空氣流的約百分之十到約百分之四十。另外，空氣提取系統(tǒng)配置成將過量空氣流的任何未提取部分轉移到燃氣渦輪機系統(tǒng)的壓縮機部件中以過給燃氣渦輪機系統(tǒng)。此外，在渦輪機械系統(tǒng)中，殼體包括燃氣渦輪機系統(tǒng)的外殼。

本公開的第三方面提供一種發(fā)電系統(tǒng)，其包括：燃氣渦輪機系統(tǒng)，該燃氣渦輪機系統(tǒng)包括壓縮機部件，燃燒器部件以及渦輪機部件；由渦輪機部件驅動的軸；聯接到軸的發(fā)電機，用于生成電力；在燃氣渦輪機系統(tǒng)的上游聯接到軸的風扇，用于通過進氣部段吸入過量空氣流；混合區(qū)域，用于接收由燃氣渦輪機系統(tǒng)產生的廢氣流；空氣提取系統(tǒng)，用于提取由風扇生成的過量空氣流的至少一部分以提供旁路空氣；殼體，該殼體圍繞燃氣渦輪機系統(tǒng)并且形成空氣通道，旁路空氣通過空氣通道并且圍繞燃氣渦輪機系統(tǒng)流動到混合區(qū)域中以降低廢氣流的溫度；空氣流控制器，用于控制空氣提取系統(tǒng)以將降低溫度的廢氣流保持在低于約900°F的溫度；以及選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)，用于處理降低溫度的廢氣流。

本公開的示例性方面設計成解決本說明書中所述的問題和/或未論述的其它問題。

附圖說明

從結合附圖進行的本公開的各方面的以下詳細描述將更容易理解本公開的這些和其它特征，附圖描繪本公開的各實施例。

圖1顯示根據實施例的簡單循環(huán)燃氣渦輪機發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。

圖2描繪根據實施例的空氣流生成系統(tǒng)。

圖3描繪根據實施例的圖1的燃氣渦輪機發(fā)電系統(tǒng)的一部分的放大圖。

圖4是沿著圖1的線A--A獲得的燃氣渦輪機系統(tǒng)的旁路殼體和壓縮機部件的示例性橫截面圖。

圖5是沿著圖3的線B--B獲得的燃氣渦輪機系統(tǒng)的旁路殼體和壓縮機部件的示例性橫截面圖。

圖6是根據實施例的圖表，顯示在燃氣渦輪機系統(tǒng)的不同負荷百分比下進入混合區(qū)域的旁路空氣流和廢氣流的溫度之間的示例性關系。

圖7顯示根據實施例的簡單循環(huán)燃氣渦輪機發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。

應當注意本公開的附圖不按比例繪制。附圖旨在僅僅描繪本公開的典型方面，并且因此不應當被認為限制本公開的范圍。在附圖中，在不同附圖之間相似的附圖標記表示相似的元件。

具體實施方式

如上所述，本公開總體上涉及發(fā)電系統(tǒng)，并且更具體地，涉及用于冷卻發(fā)電系統(tǒng)的廢氣的系統(tǒng)和方法。

圖1是包括燃氣渦輪機系統(tǒng)12和廢氣處理系統(tǒng)14的渦輪機械(例如，簡單循環(huán)燃氣渦輪機發(fā)電系統(tǒng)10)的框圖。燃氣渦輪機系統(tǒng)12可以燃燒液體或氣體燃料，如天然氣和/或富氫合成氣，從而生成熱燃燒氣體以驅動燃氣渦輪機系統(tǒng)12。

燃氣渦輪機系統(tǒng)12包括進氣部段16，壓縮機部件18，燃燒器部件20以及渦輪機部件22。渦輪機部件22經由軸24驅動地聯接到壓縮機部件18。在運行中，空氣(例如，環(huán)境空氣)通過進氣部段16進入燃氣渦輪機系統(tǒng)12(由箭頭26指示)并且在壓縮機部件18中加壓。壓縮機部件18包括至少一個級，所述級包括聯接到軸24的多個壓縮機葉片。軸24的旋轉導致壓縮機葉片的相應旋轉，由此經由進氣部段16將空氣吸入壓縮機部件18中并且在進入燃燒器部件20之前壓縮空氣。

燃燒器部件20可以包括一個或多個燃燒器。在實施例中，多個燃燒器在燃燒器部件20中以圍繞軸24的大體圓形或環(huán)形配置布置在多個圓周位置。當壓縮空氣離開壓縮機部件18并且進入燃燒器部件20時，壓縮空氣與燃料混合以便在(一個或多個)燃燒器內燃燒。例如，(一個或多個)燃燒器可以包括一個或多個燃料噴嘴，所述燃料噴嘴配置成以用于燃燒、排放控制、燃料消耗、功率輸出等的合適比率將燃料-空氣混合物噴射到(一個或多個)燃燒器中。燃料-空氣混合物的燃燒生成熱加壓廢氣，該熱加壓廢氣然后用于驅動渦輪機部件22內的一個或多個渦輪機級(每個具有多個渦輪機葉片)。

在運行中，流動進入并且通過渦輪機部件22的燃燒氣體對著渦輪機葉片并且在渦輪機葉片之間流動，由此驅動渦輪機葉片并且因此驅動軸24旋轉。在渦輪機部件22中，燃燒氣體的能量轉換成功，其中的一些用于通過旋轉軸24驅動壓縮機部件18，剩余部分可用于有用功以驅動負載，例如但不限于用于產生電力的發(fā)電機28和/或另一渦輪機。

流動通過渦輪機部件22的燃燒氣體作為廢氣流32離開渦輪機部件22的下游端30。廢氣流32可以繼續(xù)在下游方向34上朝著廢氣處理系統(tǒng)14流動。渦輪機部件22的下游端30可以經由混合區(qū)域33流體地聯接到廢氣處理系統(tǒng)14的CO去除系統(tǒng)(例如，包括CO催化劑36)和SCR系統(tǒng)(例如，包括SCR催化劑38)。如上所述，由于燃燒過程，廢氣流32可能包括某些副產物，如氮氧化物(NO_x)，硫氧化物(SO_x)，碳氧化物(CO_x)和未燃烴。由于某些法規(guī)要求，廢氣處理系統(tǒng)14可以用于在大氣釋放之前降低或基本上最小化此類副產物的濃度。

用于去除或減少廢氣流32中的NO_x的量的一種技術是通過使用選擇性催化還原(SCR)過程。例如，在用于從廢氣流32去除NO_x的SCR過程中，氨(NH₃)或其它合適的還原劑可以噴射到廢氣流32中。氨與NO_x反應以產生氮(N₂)和水(H₂O)。

如圖1中所示，氨蒸發(fā)器系統(tǒng)40和氨噴射格柵42可以用于蒸發(fā)氨溶液(例如，儲存在罐46中)并將其噴射到在SCR催化劑38的上游的廢氣流32中。例如，氨噴射格柵42可以包括具有用于將蒸發(fā)氨噴射到廢氣流32中的開口/噴嘴的管的網絡。將領會的是，廢氣流32中的氨和NO_x在它們穿過SCR催化劑38時反應以產生氮(N₂)和水(H₂O)，因此從廢氣流32去除NO_x。由此產生的排放物可以通過燃氣渦輪機系統(tǒng)12的煙囪44釋放到大氣中。

例如，氨蒸發(fā)器系統(tǒng)40還可以包括吹風機系統(tǒng)48，一個或多個加熱器50(例如，電加熱器)和氨蒸發(fā)器52，用于提供經由氨噴射格柵42噴射到廢氣流32中的蒸發(fā)氨。氨可以使用泵系統(tǒng)54從罐46泵送到氨蒸發(fā)器52。吹風機系統(tǒng)48可以包括冗余吹風機，同時泵系統(tǒng)54可以包括冗余泵以在單獨的吹風機/泵故障的情況下保證氨蒸發(fā)器系統(tǒng)40的繼續(xù)運行。

SCR過程的有效性部分地取決于被處理的廢氣流32的溫度。由燃氣渦輪機系統(tǒng)12生成的廢氣流32的溫度常常高于約1100°F。然而，SCR催化劑38通常需要在低于約900°F的溫度下操作。

根據實施例，空氣流生成系統(tǒng)56可以用于提供冷卻空氣以便將廢氣流32的溫度降低到適合于SCR催化劑38的水平。如圖1中所示，空氣流生成系統(tǒng)56可以包括風扇58。風扇58可以在燃氣渦輪機系統(tǒng)12的上游聯接到燃氣渦輪機系統(tǒng)12的軸24以提供通過進氣部段16吸入的冷卻空氣(例如，環(huán)境空氣)，該冷卻空氣可以用于降低廢氣流32的溫度。風扇58可以使用安裝系統(tǒng)60固定地安裝(例如，螺栓連接、焊接等)到燃氣渦輪機系統(tǒng)12的軸24上。就此而言，風扇58配置成以與軸24相同的旋轉速度旋轉。在其它實施例中，如圖2中所示，離合器機構62可以用于將風扇58可釋放地聯接到燃氣渦輪機系統(tǒng)12的軸24。如果不需要，這允許風扇58選擇性地從軸24斷開。當離合器機構62接合時，風扇58聯接到軸24并且配置成以與軸24相同的旋轉速度旋轉。離合器聯接/斷開命令可以經由空氣流控制器100(圖1)提供給離合器機構62。可調節(jié)速度驅動系統(tǒng)也可以用于將風扇58聯接到軸24以允許風扇58以不同于軸24的速度旋轉。

壓縮機部件18具有流量容量并且配置成基于其流量容量經由進氣部段16吸入空氣流(例如，環(huán)境空氣)。在運行中，風扇58設計成通過進氣部段16吸入為壓縮機部件18的流量容量的約10％到約40％的附加空氣流。一般而言，可以基于若干因素改變和選擇性地控制空氣流的百分比增加，所述因素包括燃氣渦輪機系統(tǒng)12上的負荷，正在吸入燃氣渦輪機系統(tǒng)12的空氣的溫度，SCR催化劑38處的廢氣流32的溫度，等等。

如圖1和3中所示，燃氣渦輪機系統(tǒng)12可以由旁路殼體70圍繞。旁路殼體70從進氣部段16延伸到混合區(qū)域33并且將進氣部段16流體地聯接到混合區(qū)域33。旁路殼體70可以具有任何合適的配置。例如，旁路殼體70可以具有環(huán)形配置，如圖4中所示，圖4是沿著圖1中的線A--A獲得的橫截面。旁路殼體70形成圍繞燃氣渦輪機系統(tǒng)12的空氣通道72，冷卻旁路空氣(BA)的供給可以通過該空氣通道被提供以便冷卻燃氣渦輪機系統(tǒng)12的廢氣流32。

空氣提取系統(tǒng)74可以被提供以提取由風扇58提供的附加空氣流的至少一些(例如，大于燃氣渦輪機系統(tǒng)12的壓縮機部件18的流量容量的任何空氣流)并且將提取空氣引導到形成于旁路殼體70和燃氣渦輪機系統(tǒng)12之間的空氣通道72中。例如，空氣提取系統(tǒng)74可以包括入口導葉(inlet guide vanes)，定子或用于將空氣流選擇性地引導到空氣通道72中的任何其它合適的系統(tǒng)。在以下描述中，空氣提取系統(tǒng)74包括但不限于入口導葉。如圖5中所示，圖5是沿著圖3中的線B--B獲得的橫截面，空氣提取系統(tǒng)74可以完全圍繞入口延伸到形成于旁路殼體70和燃氣渦輪機系統(tǒng)12的壓縮機部件18之間的空氣通道72。

如圖3中所示，空氣提取系統(tǒng)74可以包括多個入口導葉78以便控制引導到形成于旁路殼體70和燃氣渦輪機系統(tǒng)12之間的空氣通道72中的空氣的量。每個入口導葉78可以由獨立的致動器(actuator)80選擇性地控制(例如，旋轉)。在圖3中示意性地顯示根據各實施例的致動器80，但是可以使用任何已知的致動器。例如，致動器80可以包括機電馬達或任何其它類型的合適致動器。

旁路空氣不會進入燃氣渦輪機系統(tǒng)12，而是改為通過空氣通道72引導到混合區(qū)域33，如箭頭BA所示，其中旁路空氣可以用于冷卻廢氣流32。剩余空氣(即，未經由空氣提取系統(tǒng)74提取的附加空氣流的任何部分)進入燃氣渦輪機系統(tǒng)12的壓縮機部件18，并且以正常方式流動通過燃氣渦輪機系統(tǒng)12。如果剩余空氣流大于燃氣渦輪機系統(tǒng)12的壓縮機部件18的流量容量，可能發(fā)生燃氣渦輪機系統(tǒng)12的過給(supercharging)，增加燃氣渦輪機系統(tǒng)12的效率和功率輸出。

可以響應來自空氣流控制器100的命令獨立地和/或全體地控制空氣提取系統(tǒng)74的致動器80以選擇性地改變入口導葉78的定位。也就是說，入口導葉78可以由致動器80圍繞樞軸線選擇性地旋轉。在實施例中，每個入口導葉78可以獨立于任何其它入口導葉78單獨地樞轉。在其它實施例中，入口導葉78的組可以獨立于入口導葉78的其它組樞轉(即，在兩個或更多個組中樞轉使得組中的每個入口導葉78一起旋轉相同量)。入口導葉78的每一個的位置信息(例如，由機電傳感器或類似物感測)可以提供給空氣流控制器100。

由風扇58提供的增加空氣流可以增加壓縮機部件18處的空氣壓力。例如，在空氣流通過風扇58的運行從約10％增加到約40％的情況下，可以獲得約5到約15英寸水柱(inches of water)的相應壓力增加。該壓力增加可以用于克服壓降并且促進下游廢氣處理系統(tǒng)14中的較冷空氣與廢氣流32的適當混合(在下面描述)。壓力增加也可以用于過給(supercharge)燃氣渦輪機系統(tǒng)12。

旁路空氣通過空氣通道72朝著并且流動進入在渦輪機部件22的下游的混合區(qū)域33。在實施例中，旁路空氣離開空氣通道72并且朝著混合區(qū)域33中的廢氣流32傾斜(at an angle)引導到廢氣流32中以增強混合。在混合區(qū)域33中，旁路空氣(例如，環(huán)境空氣)與廢氣流32混合并且將廢氣流32冷卻到適合用于SCR催化劑38的溫度。在實施例中，由燃氣渦輪機系統(tǒng)12生成的廢氣流32的溫度在混合區(qū)域33中由旁路空氣從約1100°F冷卻到約900°F。

如圖1和3中所示，旁路殼體70的遠端82可以朝著混合區(qū)域33向內彎曲以將旁路空氣朝著混合區(qū)域33中的廢氣流32傾斜(at an angle)引導到廢氣流32中。旁路空氣和廢氣流32的交叉流動可以促進混合，由此增強廢氣流32的冷卻。流動引導系統(tǒng)84也可以被提供以將旁路空氣朝著廢氣流32傾斜(at an angle)引導到廢氣流32中。例如，這樣的流動引導系統(tǒng)84可以包括出口導葉(outlet guide vanes)，定子，噴嘴或用于將旁路空氣流選擇性地引導到混合區(qū)域33中的任何其它合適的系統(tǒng)。

在圖3中顯示示例性流動引導系統(tǒng)84。在該例子中，流動引導系統(tǒng)84包括多個出口導葉86。每個出口導葉86可以由獨立的致動器88選擇性地控制(例如，旋轉)。在圖3中示意性地顯示致動器88，但是可以使用任何已知的致動器。例如，致動器88可以包括機電馬達，或任何其它類型的合適致動器。在實施例中，流動引導系統(tǒng)84可以完全圍繞形成于旁路殼體70和燃氣渦輪機系統(tǒng)12的壓縮機部件18之間的空氣通道72的出口延伸。

補充混合系統(tǒng)90(圖1)可以定位在混合區(qū)域33內以增強混合過程。例如，補充混合系統(tǒng)90可以包括靜態(tài)混合器，擋板和/或類似物。CO催化劑36也可以通過增加背壓(例如，向后朝著渦輪機部件22定向)來幫助改善混合過程。

如圖3中所示，旁路空氣可以使用空氣釋放系統(tǒng)92從旁路殼體70選擇性地釋放，該空氣釋放系統(tǒng)包括，例如位于一個或多個空氣出口96中的一個或多個氣閘94(或能夠選擇性地限制空氣流的其它裝置，例如導葉)?？諝獬隹?6內的氣閘94的位置可以由獨立的致動器98選擇性地控制(例如，旋轉)。致動器98可以包括機電馬達，或任何其它類型的合適致動器?？梢皂憫獊碜钥諝饬骺刂破?00的命令控制每個氣閘94以選擇性地改變氣閘94的定位，使得旁路空氣的期望量可以從旁路殼體70釋放。每個氣閘94的位置信息(例如，由機電傳感器或類似物感測)可以提供給空氣流控制器100。可以依靠通過一個或多個計量閥110(圖3)從旁路殼體70釋放旁路空氣提供進一步的空氣流控制，所述計量閥由來自空氣流控制器100的命令控制。

空氣流控制器100可以用于相對于進入燃氣渦輪機系統(tǒng)12(并且作為廢氣流32離開)的空氣的量調節(jié)作為旁路空氣通過空氣通道72轉移到混合區(qū)域33中的由風扇58生成的空氣的量，以便在不同運行條件下保持SCR催化劑38處的合適溫度。在圖6中提供圖表，其顯示在燃氣渦輪機系統(tǒng)12的不同負荷百分比下進入混合區(qū)域33的旁路空氣流和廢氣流32的溫度之間的示例性關系。在該例子中，圖6中的圖表描繪：1)在燃氣渦輪機系統(tǒng)12的不同負荷百分比下的燃氣渦輪機系統(tǒng)12的廢氣流32的溫度變化和2)作為廢氣流32的百分比(旁路比率)，在燃氣渦輪機系統(tǒng)12的不同負荷百分比下將SCR催化劑38處的溫度保持在合適水平(例如，900°F)所需要的旁路空氣流的相應變化。如圖6的圖表中所示，當廢氣流32的溫度變化時，通過空氣通道72流動到混合區(qū)域33中的旁路空氣的量可以改變(例如，在空氣流控制器100的控制下)，以便調節(jié)SCR催化劑38處的溫度。

空氣流控制器100(圖1)可以接收與燃氣渦輪機發(fā)電系統(tǒng)10的運行關聯的數據102。例如，這樣的數據可以包括當廢氣流32進入混合區(qū)域33時的該廢氣流的溫度，在混合/冷卻已在混合區(qū)域33中發(fā)生之后SCR催化劑38處的廢氣流32的溫度，通過風扇58和燃氣渦輪機系統(tǒng)12的壓縮機部件18的組合作用吸入進氣部段16中的空氣的溫度，以及在燃氣渦輪機發(fā)電系統(tǒng)10內的各種位置處獲得的其它溫度數據。數據102還可以包括例如在進氣部段16內、在空氣提取系統(tǒng)74處、在風扇58處、在壓縮機部件18的入口處、在空氣通道72內、在渦輪機部件22的下游端30處、在流動引導系統(tǒng)84處和在燃氣渦輪機發(fā)電系統(tǒng)10內的各種其它位置處獲得的空氣流和壓力數據。與燃氣渦輪機系統(tǒng)12的運行關聯的負荷數據、燃料消耗數據和其它信息也可以提供給空氣流控制器100。空氣流控制器100還可以接收與入口導葉78、出口導葉86、氣閘94、閥110等關聯的位置信息。如何獲得這樣的數據(例如，使用合適的傳感器、反饋數據等)對于本領域的技術人員應當是顯而易見的，并且在本說明書中將不提供關于獲得這樣的數據的更多細節(jié)。

基于接收的數據102，空氣流控制器100(圖1)配置成根據需要改變通過空氣通道72流動到混合區(qū)域33中的旁路空氣的量，以將SCR催化劑38處的溫度保持在合適水平。例如，這可以通過改變下列的至少一項實現：通過風扇58和燃氣渦輪機系統(tǒng)12的壓縮機部件18的組合作用吸入進氣部段16中的空氣流；允許經由空氣提取系統(tǒng)74進入空氣通道72的空氣流72(例如，可以通過調節(jié)一個或多個入口導葉78的位置控制該流動)；以及通過空氣通道72傳到混合區(qū)域33中的旁路空氣流(例如，可以通過調節(jié)一個或多個氣閘94的位置和/或計量閥110的運行狀態(tài)控制該流動)。

空氣流控制器100可以包括具有執(zhí)行程序代碼的至少一個處理器的計算機系統(tǒng)，所述程序代碼配置成例如使用數據102和/或來自人類操作者的指令控制通過空氣通道72流動到混合區(qū)域33中的旁路空氣的量。由空氣流控制器100生成的命令可以用于控制燃氣渦輪機發(fā)電系統(tǒng)10中的各部件(例如，致動器80，88，98，離合器62，閥110和/或類似物)的運行。例如，由空氣流控制器100生成的命令可以用于控制致動器80，88和98的運行，以分別控制入口導葉78、出口導葉86和氣閘94的旋轉位置。由空氣流控制器100生成的命令也可以用于啟動燃氣渦輪機發(fā)電系統(tǒng)10中的其它控制設置。

如圖3中示意性地所示，旁路殼體70可以帶有一個或多個檢修門(access door)112。檢修門112提供通過旁路殼體70接近燃氣渦輪機系統(tǒng)12的各部件(例如，用于維修、修理等)。

在其它實施例中，如圖7中所示，燃氣渦輪機外殼120自身可以用于代替殼體70。該配置類似于圖1中所示的系統(tǒng)運作，區(qū)別在于空氣提取系統(tǒng)74和流動引導系統(tǒng)84布置在燃氣渦輪機外殼120內。燃氣渦輪機系統(tǒng)10的燃燒器部件20的燃料/燃燒器入口122可以延伸通過燃氣渦輪機外殼120(例如，為了更容易接近)。在該配置中，旁路空氣(BA)在燃氣渦輪機外殼120與壓縮機部件18、燃燒器部件20和渦輪機部件22的外部之間通過。為了清楚起見未在圖7中顯示圖1和3中所示的其它部件，諸如進氣部段、廢氣處理系統(tǒng)、空氣流控制器等。

在運行中，繼續(xù)參考圖7，由風扇58和壓縮機部件18吸入的空氣的一部分作為旁路空氣由空氣提取系統(tǒng)74引導到形成于燃氣渦輪機外殼120與壓縮機部件18、燃燒器部件20和渦輪機部件22的外部之間的空氣通道124中。旁路空氣離開空氣通道124并且由流動引導系統(tǒng)84朝著混合區(qū)域33中的廢氣流32傾斜地(at an angle)引導到廢氣流32中。在混合區(qū)域33中，旁路空氣(例如，環(huán)境空氣)與廢氣流32混合并且將廢氣流32冷卻到適合用于SCR催化劑38(圖1)的溫度。由燃氣渦輪機系統(tǒng)12生成的廢氣流32的溫度在混合區(qū)域33中由旁路空氣從約1100°F冷卻到低于約900°F。

包括代替常規(guī)大型外部吹風機系統(tǒng)和/或其它常規(guī)冷卻結構的風扇58的空氣流生成系統(tǒng)56的使用提供許多優(yōu)點。例如，消除對冗余外部吹風機系統(tǒng)和關聯部件(例如，吹風機、馬達和關聯的進氣結構、過濾器、導管等)的需要。這減小燃氣渦輪機發(fā)電系統(tǒng)10的制造和運行成本，以及總占地面積(overall footprint)。當風扇58通過現有的進氣部段16而非通過常常與外部吹風機系統(tǒng)一起使用的獨立的、專用的進氣結構吸入空氣時，可以進一步減小占地面積。

風扇58的使用提供更可靠和有效的燃氣渦輪機發(fā)電系統(tǒng)10。例如，由于在混合區(qū)域33中用于冷卻的旁路空氣由燃氣渦輪機系統(tǒng)12自身的軸24驅動，因此不再需要大型外部吹風機系統(tǒng)。此外，由風扇58生成的附加空氣流的至少一部分可以用于過給(supercharge)燃氣渦輪機系統(tǒng)12。

燃氣渦輪機發(fā)電系統(tǒng)10的功率要求減小，原因是風扇58聯接到燃氣渦輪機系統(tǒng)12的軸24并且由其驅動。該配置消除通常在常規(guī)外部吹風機冷卻系統(tǒng)中使用大型吹風機馬達的需要。

在各實施例中，描述為彼此“聯接”的部件可以沿著一個或多個接口聯結。在一些實施例中，這些接口可以包括不同部件之間的接合部，并且在其它情況下，這些接口可以包括固定地和/或一體地形成的互連。也就是說，在一些情況下，彼此“聯接”的部件可以同時形成以限定單個連續(xù)構件。然而，在其它實施例中，這些聯接部件可以形成為獨立構件并且隨后通過已知工藝(例如，緊固、超聲焊接(ultrasonic welding)、結合)聯結。

當提及元件“在…上”、“接合到”、“連接到”或“聯接到”另一元件時，它可以直接地在另一元件上、接合、連接或聯接到另一元件，或者可能存在中間元件。相比之下，當提及元件“直接在…上”、“直接接合到”、“直接連接到”或“直接聯接到”另一元件時，可以不存在中間元件。用于描述元件之間的關系的其它單詞應當以類似方式理解(例如，“在…之間”對“直接在…之間”，“相鄰”對“直接相鄰”等)。當在本說明書中使用時，術語“和/或”包括相關聯列出的項中的一個或多個的任何和所有組合。

本說明書中使用的術語僅僅是為了描述特定實施例并且不旨在限制本公開。當在本說明書中使用時，單數形式“一”，“一個”和“所述”也旨在包括復數形式，除非上下文清楚地另外說明。還將理解當在本說明書中使用時，術語“包括”和/或“包含”指定所述特征、整數(integers)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一個或多個其它特征、整數、步驟、操作、元件、部件和/或它們的組合的存在或加入。

該書面描述使用例子來公開包括最佳模式的本發(fā)明，并且也使本領域的任何技術人員能夠實施本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)并且執(zhí)行任何包含的方法。本發(fā)明的專利范圍由權利要求限定，并且可以包括本領域的技術人員想到的其它例子。這樣的其它例子旨在屬于權利要求的范圍內，只要它們具有與權利要求的文字語言沒有區(qū)別的結構元件，或者只要它們包括與權利要求的文字語言無實質區(qū)別的等同結構元件。