具有壓縮機(jī)和渦輪-膨脹器的功率產(chǎn)生系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及具有壓縮機(jī)和渦輪?膨脹器的功率產(chǎn)生系統(tǒng)。功率產(chǎn)生系統(tǒng)(100)可包括燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)(102)，其包括渦輪構(gòu)件(104)、一體式壓縮機(jī)(106)和燃燒器(108)，來(lái)自一體式壓縮機(jī)的空氣和燃料供應(yīng)到燃燒器。燃燒器布置成將熱的燃燒氣體供應(yīng)到渦輪構(gòu)件，并且一體式壓縮機(jī)具有的流容量大于燃燒器和/或渦輪構(gòu)件的吸入容量，從而產(chǎn)生過(guò)量空氣流(200)。渦輪?膨脹器(272)對(duì)發(fā)電機(jī)提供功率。第一控制閥(262)控制沿著過(guò)量空氣流路徑通往渦輪?膨脹器(272)的過(guò)量空氣流的流量。引射器(252)可定位在過(guò)量空氣流路徑中，以使用過(guò)量空氣流作為原動(dòng)力，以用額外的空氣(254)擴(kuò)增過(guò)量空氣流。
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有壓縮機(jī)和渦輪-膨脹器的功率產(chǎn)生系統(tǒng)
[0001]與相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)涉及共同未決的美國(guó)申請(qǐng):GE檔案N0.280356-1、申請(qǐng)N0.14/662 ,814 ； N0.280357-1、申請(qǐng)N0.14/662，822;Νο.280359-1、申請(qǐng)N0.14/662，836；N0.280360-1、申請(qǐng)N0.14/662,847;N0.280361-1、申請(qǐng)N0.14/662,851;N0.280362-1、申請(qǐng)N0.14/662,858；和N0.281470-1、申請(qǐng)N0.14/662，751，其均在2015年3月9日提交。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本公開(kāi)大體涉及功率產(chǎn)生系統(tǒng)，并且更具體而言，涉及包括燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的功率產(chǎn)生系統(tǒng)，燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)具有壓縮機(jī)，壓縮機(jī)產(chǎn)生過(guò)量空氣流用于對(duì)輔助發(fā)電機(jī)提供功率的渦輪-膨脹器。引射器(eductor)可還提供來(lái)擴(kuò)增過(guò)量空氣流。
【背景技術(shù)】
[0003]功率產(chǎn)生系統(tǒng)通常使用一個(gè)或多個(gè)燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，其可與一個(gè)或多個(gè)蒸汽渦輪系統(tǒng)聯(lián)接以產(chǎn)生功率。燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)可包括多級(jí)軸向流壓縮機(jī)，其具有旋轉(zhuǎn)軸。空氣進(jìn)入壓縮機(jī)的入口，并且被壓縮機(jī)葉片級(jí)壓縮，并且然后排出到燃燒器，在這里，諸如天然氣的燃料被燃燒，以提供高能燃燒氣體流，以驅(qū)動(dòng)渦輪構(gòu)件。在渦輪構(gòu)件中，熱氣體的能量轉(zhuǎn)化成功，一些功可用來(lái)通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)一體式壓縮機(jī)，可用來(lái)做有用功的其余部分用于通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸(例如，旋轉(zhuǎn)軸的延伸部)驅(qū)動(dòng)負(fù)載，諸如產(chǎn)生電的發(fā)電機(jī)。一定數(shù)量的燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)可并行地用于功率產(chǎn)生系統(tǒng)內(nèi)。在聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)中，一個(gè)或多個(gè)蒸汽渦輪系統(tǒng)還可與燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)一起使用。在這個(gè)設(shè)置中，來(lái)自燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的熱排氣饋送到一個(gè)或多個(gè)熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)，以產(chǎn)生蒸汽，蒸汽然后饋送到蒸汽渦輪構(gòu)件，其具有與燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)分開(kāi)或一體的旋轉(zhuǎn)軸。在任何情況下，蒸汽的能量轉(zhuǎn)化成功，這能用來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載，諸如產(chǎn)生電的發(fā)電機(jī)。
[0004]當(dāng)產(chǎn)生功率產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)，其部件構(gòu)造成一起工作，以提供具有期望功率輸出的系統(tǒng)。按需求增加功率輸出和/或在有挑戰(zhàn)的環(huán)境設(shè)置下保持功率輸出的能力在工業(yè)中是持續(xù)的挑戰(zhàn)。例如，在熱天，電消耗增加，因而增加功率產(chǎn)生需求。熱天的另一個(gè)挑戰(zhàn)在于，隨著溫度升高，壓縮機(jī)流減小，這導(dǎo)致發(fā)電機(jī)輸出降低。增加功率輸出(或保持功率輸出，例如，在熱天)的一個(gè)方法為對(duì)功率產(chǎn)生系統(tǒng)添加能增加通往燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的燃燒器的空氣流的構(gòu)件。增加空氣流的一個(gè)方法為添加存儲(chǔ)容器，以對(duì)燃?xì)鉁u輪燃燒器進(jìn)行饋送。但是，這個(gè)特定方法典型地需要單獨(dú)的功率源用于存儲(chǔ)容器，這效率不高。
[0005]增加空氣流的另一個(gè)方法是升級(jí)壓縮機(jī)。當(dāng)前，壓縮機(jī)已經(jīng)改進(jìn)，使得其流容量高于其前輩壓縮機(jī)。這些新的較高容量的壓縮機(jī)典型地制造成適應(yīng)新的類(lèi)似地構(gòu)造的燃燒器，或能夠處理提高的容量的較老的燃燒器。升級(jí)較老的燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)來(lái)使用較新的較高容量壓縮機(jī)的挑戰(zhàn)在于當(dāng)前不存在機(jī)制來(lái)將較高容量壓縮機(jī)用于不能在不升級(jí)系統(tǒng)的其它昂貴部件的情況下處理提高的容量的系統(tǒng)。通常需要與壓縮機(jī)升級(jí)同時(shí)升級(jí)的其它部件包括但不限于燃燒器、燃?xì)鉁u輪構(gòu)件、發(fā)電機(jī)、變壓器、開(kāi)關(guān)裝置、HRSG、蒸汽渦輪構(gòu)件、蒸汽渦輪控制閥等。因此，即使壓縮機(jī)升級(jí)在理論上可為明智的，但是升級(jí)其它部件的增加的成本導(dǎo)致升級(jí)不明智，因?yàn)橛蓄~外的花費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本公開(kāi)的第一方面提供一種功率產(chǎn)生系統(tǒng)，包括:燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，其包括渦輪構(gòu)件、一體式壓縮機(jī)和燃燒器，來(lái)自一體式壓縮機(jī)的空氣和燃料供應(yīng)到燃燒器，燃燒器布置成將熱的燃燒氣體供應(yīng)到渦輪構(gòu)件，并且一體式壓縮機(jī)具有的流容量大于燃燒器和渦輪構(gòu)件中的至少一個(gè)的吸入容量，從而產(chǎn)生過(guò)量空氣流;渦輪-膨脹器，其對(duì)發(fā)電機(jī)提供功率；以及第一控制閥，其控制沿著過(guò)量空氣流路徑通往渦輪-膨脹器的過(guò)量空氣流的流量。
[0007]本公開(kāi)的第二方面提供一種功率產(chǎn)生系統(tǒng)，包括:燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，其包括渦輪構(gòu)件、一體式壓縮機(jī)和燃燒器，來(lái)自一體式壓縮機(jī)的空氣和燃料供應(yīng)到燃燒器，燃燒器布置成將熱的燃燒氣體供應(yīng)到渦輪構(gòu)件，并且一體式壓縮機(jī)具有的流容量大于燃燒器和渦輪構(gòu)件中的至少一個(gè)的吸入容量，從而產(chǎn)生過(guò)量空氣流;渦輪-膨脹器，其對(duì)發(fā)電機(jī)提供功率;第一控制閥系統(tǒng)，其控制沿著過(guò)量空氣流路徑通往渦輪-膨脹器的過(guò)量空氣流的流量；以及引射器，其定位在過(guò)量空氣流路徑中，以使用過(guò)量空氣流作為原動(dòng)力，以用額外的空氣擴(kuò)增過(guò)量空氣流，其中燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)對(duì)不同于由渦輪-膨脹器提供功率的發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)提供功率。
[0008]本公開(kāi)的第三方面提供一種方法，包括:從燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的一體式壓縮機(jī)抽取過(guò)量空氣流，燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)包括渦輪構(gòu)件、一體式壓縮機(jī)和燃燒器，來(lái)自一體式壓縮機(jī)的空氣和燃料供應(yīng)到燃燒器，燃燒器布置成將熱的燃燒氣體供應(yīng)到渦輪構(gòu)件，并且一體式壓縮機(jī)具有的流容量大于燃燒器和渦輪構(gòu)件中的至少一個(gè)的吸入容量;使用引射器擴(kuò)增過(guò)量空氣流，引射器定位在過(guò)量空氣流路徑中，引射器使用過(guò)量空氣流作為原動(dòng)力，以用額外的空氣擴(kuò)增過(guò)量空氣流，從而產(chǎn)生經(jīng)擴(kuò)增的過(guò)量空氣流;將經(jīng)擴(kuò)增的過(guò)量空氣流沿著過(guò)量空氣流路徑引導(dǎo)到渦輪-膨脹器;以及使用渦輪-膨脹器對(duì)發(fā)電機(jī)提供功率。
[0009]技術(shù)方案1.一種功率產(chǎn)生系統(tǒng)(100)，包括:
燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)(102)，其包括渦輪構(gòu)件(104)、一體式壓縮機(jī)(106)和燃燒器(108)，來(lái)自所述一體式壓縮機(jī)(106)的空氣和燃料供應(yīng)到燃燒器(108)，所述燃燒器(108)布置成將熱的燃燒氣體供應(yīng)到所述渦輪構(gòu)件(104)，并且所述一體式壓縮機(jī)(106)具有的流容量大于所述燃燒器(108)和所述渦輪構(gòu)件(104)中的至少一個(gè)的吸入容量，從而產(chǎn)生過(guò)量空氣流(200);
渦輪-膨脹器(272)，其對(duì)發(fā)電機(jī)(122，166，274)提供功率;以及第一控制閥(262)系統(tǒng)(202)，其控制沿著過(guò)量空氣流(200)路徑通往所述渦輪-膨脹器(272)的所述過(guò)量空氣流(200)的流量。
[0010]技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)方案I所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述渦輪構(gòu)件(104)的排氣(172，276)供給熱回收蒸汽發(fā)生器(122，166，274) (HRSG)，以產(chǎn)生用于蒸汽渦輪系統(tǒng)(160)的蒸汽。
[0011]技術(shù)方案3.根據(jù)技術(shù)方案2所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述HRSG還將蒸汽饋送到熱電聯(lián)產(chǎn)蒸汽負(fù)載(170)。
[0012]技術(shù)方案4.根據(jù)技術(shù)方案I所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述第一控制閥(262)系統(tǒng)(202)包括:壓縮機(jī)排出口控制閥(206)，其控制從所述一體式壓縮機(jī)(106)的排出口得到的所述過(guò)量空氣流(200)的第一部分；以及上游控制閥(262)，其控制從所述一體式壓縮機(jī)(106)的在所述排出口上游的級(jí)得到的所述過(guò)量空氣流(200)的第二部分。
[0013]技術(shù)方案5.根據(jù)技術(shù)方案4所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)(100)，其特征在于，進(jìn)一步包括至少一個(gè)傳感器(220)，以測(cè)量所述過(guò)量空氣流(200)的各個(gè)部分的流率，各個(gè)傳感器(220)可操作地聯(lián)接到相應(yīng)的控制閥(262)上。
[0014]技術(shù)方案6.根據(jù)技術(shù)方案4所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)(100)，其特征在于，進(jìn)一步包括引射器(252)，其定位在所述過(guò)量空氣流(200)路徑中，以使用所述過(guò)量空氣流(200)作為原動(dòng)力，以用額外的空氣(254)擴(kuò)增所述過(guò)量空氣流(200)。
[0015]技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)方案6所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述引射器(252)包括吸力側(cè)流路徑(258)，并且進(jìn)一步包括在所述吸力側(cè)流路徑(258)中的第二控制閥系統(tǒng)(262)，其控制進(jìn)入所述弓I射器(252)的所述額外的空氣(254)的流量。
[0016]技術(shù)方案8.根據(jù)技術(shù)方案7所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)(100)，其特征在于，進(jìn)一步包括傳感器(220)，其用于測(cè)量所述吸力側(cè)流路徑(258)中的所述額外的空氣(254)的流率，所述傳感器(220)可操作地聯(lián)接到所述第二控制閥系統(tǒng)(262)上。
[0017]技術(shù)方案9.根據(jù)技術(shù)方案7所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述吸力側(cè)流路徑(258)在流體方面聯(lián)接到所述一體式壓縮機(jī)(106)的入口過(guò)濾器上。
[0018]技術(shù)方案10.根據(jù)技術(shù)方案I所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)(102)對(duì)不同于由所述渦輪-膨脹器(272)提供功率的發(fā)電機(jī)(122，166，274)的發(fā)電機(jī)(122，166，274)提供功率。
[0019]技術(shù)方案11.根據(jù)技術(shù)方案I所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述額外的空氣(254)包括周?chē)諝狻?br>[0020]技術(shù)方案12.根據(jù)技術(shù)方案I所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)(100)，其特征在于，進(jìn)一步包括引射器(252)，其定位在所述過(guò)量空氣流(200)路徑中，以使用所述過(guò)量空氣流(200)作為原動(dòng)力，以用額外的空氣(254)擴(kuò)增所述過(guò)量空氣流(200)。
[0021]技術(shù)方案13.—種功率產(chǎn)生系統(tǒng)(100)，包括:
燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)(102)，其包括渦輪構(gòu)件(104)、一體式壓縮機(jī)(106)和燃燒器(108)，來(lái)自所述一體式壓縮機(jī)(106)的空氣和燃料供應(yīng)到所述燃燒器(108)，所述燃燒器(108)布置成將熱的燃燒氣體供應(yīng)到所述渦輪構(gòu)件(104)，并且所述一體式壓縮機(jī)(106)具有的流容量大于所述燃燒器(108)和所述渦輪構(gòu)件(104)中的至少一個(gè)的吸入容量，從而產(chǎn)生過(guò)量空氣流(200);
渦輪-膨脹器(272)，其對(duì)發(fā)電機(jī)(122，166，274)提供功率；
第一控制閥(262)系統(tǒng)(202)，其控制沿著過(guò)量空氣流(200)路徑通往所述渦輪-膨脹器(272)中的所述過(guò)量空氣流(200)的流量；以及
引射器(252)，其定位在所述過(guò)量空氣流(200)路徑中，以使用所述過(guò)量空氣流(200)作為原動(dòng)力，以用額外的空氣(254)擴(kuò)增所述過(guò)量空氣流(200)，
其中所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)(102)對(duì)不同于由所述渦輪-膨脹器(272)提供功率的發(fā)電機(jī)(122,166,274)的發(fā)電機(jī)(122，166，274)提供功率。
[0022]技術(shù)方案14.根據(jù)技術(shù)方案13所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述渦輪構(gòu)件(104)的排氣(172，276)供給熱回收蒸汽發(fā)生器(122，166，274)(HRSG)，以產(chǎn)生用于蒸汽渦輪系統(tǒng)(160)的蒸汽。
[0023]技術(shù)方案15.根據(jù)技術(shù)方案14所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述HRSG還將蒸汽饋送到熱電聯(lián)產(chǎn)蒸汽負(fù)載(170)。
[0024]技術(shù)方案16.根據(jù)技術(shù)方案13所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述第一控制閥(262)系統(tǒng)(202)包括:壓縮機(jī)排出口控制閥(206)，其控制從所述一體式壓縮機(jī)(106)的排出口得到的所述過(guò)量空氣流(200)的第一部分；以及上游控制閥(262)，其控制從所述一體式壓縮機(jī)(106)的在所述排出口上游的級(jí)得到的所述過(guò)量空氣流(200)的第二部分。
[0025]技術(shù)方案17.根據(jù)技術(shù)方案13所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述引射器(252)包括吸力側(cè)流路徑(258)，并且進(jìn)一步包括在所述吸力側(cè)流路徑(258)中的第二控制閥系統(tǒng)(262)，其控制進(jìn)入所述弓I射器(252)的所述額外的空氣(254)的流量。
[0026]技術(shù)方案18.根據(jù)技術(shù)方案17所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述吸力側(cè)流路徑(258)在流體方面聯(lián)接到所述一體式壓縮機(jī)(106)的入口過(guò)濾器上。
[0027]技術(shù)方案19.一種方法，包括:
從燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)(102)的一體式壓縮機(jī)(106)抽取過(guò)量空氣流(200)，所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)(102)包括渦輪構(gòu)件(104)、所述一體式壓縮機(jī)(106)和燃燒器(108)，來(lái)自所述一體式壓縮機(jī)(106)的空氣和燃料供應(yīng)到所述燃燒器(108)，所述燃燒器(108)布置成將熱的燃燒氣體供應(yīng)到所述渦輪構(gòu)件(104)，并且所述一體式壓縮機(jī)(106)具有的流容量大于所述燃燒器(108)和所述渦輪構(gòu)件(104)中的至少一個(gè)的吸入容量；
使用引射器(252)來(lái)擴(kuò)增所述過(guò)量空氣流(200)，所述引射器(252)定位在過(guò)量空氣流(200)路徑中，所述引射器(252)使用所述過(guò)量空氣流(200)作為原動(dòng)力，以用額外的空氣(254)擴(kuò)增所述過(guò)量空氣流(200)，從而產(chǎn)生經(jīng)擴(kuò)增的過(guò)量空氣流(270 )(200)；
將所述經(jīng)擴(kuò)增的過(guò)量空氣流(270)(200)沿著所述過(guò)量空氣流(200)路徑引導(dǎo)到渦輪-膨脹器(272);以及
使用所述渦輪-膨脹器(272)對(duì)發(fā)電機(jī)(122，166，274)提供功率。
[0028]技術(shù)方案20.根據(jù)技術(shù)方案19所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括將所述渦輪-膨脹器(272)的排氣(172，276)以及所述渦輪構(gòu)件(104)的排氣(172，276)引導(dǎo)到熱回收蒸汽發(fā)生器(122，166，274) (HRSG)，以產(chǎn)生用于蒸汽渦輪系統(tǒng)(160)的蒸汽。
[0029]技術(shù)方案21.—種功率產(chǎn)生系統(tǒng)，包括:
燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，其包括渦輪構(gòu)件、一體式壓縮機(jī)和燃燒器，來(lái)自所述一體式壓縮機(jī)的空氣和燃料供應(yīng)到所述燃燒器，所述燃燒器布置成將熱的燃燒氣體供應(yīng)到所述渦輪構(gòu)件，并且所述一體式壓縮機(jī)具有的流容量大于所述燃燒器和所述渦輪構(gòu)件中的至少一個(gè)的吸入容量，從而產(chǎn)生過(guò)量空氣流；
渦輪-膨脹器，其對(duì)發(fā)電機(jī)提供功率;以及
第一控制閥系統(tǒng)，其控制沿著過(guò)量空氣流路徑通往所述渦輪-膨脹器的所述過(guò)量空氣流的流量。
[0030]技術(shù)方案22.根據(jù)技術(shù)方案21所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于，所述渦輪構(gòu)件的排氣供給熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)，以產(chǎn)生用于蒸汽渦輪系統(tǒng)的蒸汽。
[0031]技術(shù)方案23.根據(jù)技術(shù)方案22所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于，所述HRSG還將蒸汽饋送到熱電聯(lián)產(chǎn)蒸汽負(fù)載。
[0032]技術(shù)方案24.根據(jù)技術(shù)方案21所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于，所述第一控制閥系統(tǒng)包括:壓縮機(jī)排出口控制閥，其控制從所述一體式壓縮機(jī)的排出口得到的所述過(guò)量空氣流的第一部分；以及上游控制閥，其控制從所述一體式壓縮機(jī)的在所述排出口上游的級(jí)得到的所述過(guò)量空氣流級(jí)的第二部分。
[0033]技術(shù)方案25.根據(jù)技術(shù)方案24所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括至少一個(gè)傳感器，以測(cè)量所述過(guò)量空氣流的各個(gè)部分的流率，各個(gè)傳感器可操作地聯(lián)接到相應(yīng)的控制閥上。
[0034]技術(shù)方案26.根據(jù)技術(shù)方案24所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括引射器，其定位在所述過(guò)量空氣流路徑中，以使用所述過(guò)量空氣流作為原動(dòng)力，以用額外的空氣擴(kuò)增所述過(guò)量空氣流。
[0035]技術(shù)方案27.根據(jù)技術(shù)方案26所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于，所述引射器包括吸力側(cè)流路徑，并且進(jìn)一步包括在所述吸力側(cè)流路徑中的第二控制閥系統(tǒng)，其控制進(jìn)入所述引射器中的所述額外的空氣的流量。
[0036]技術(shù)方案28.根據(jù)技術(shù)方案27所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括傳感器，以測(cè)量在所述吸力側(cè)流路徑中的所述額外的空氣的流率，所述傳感器可操作地聯(lián)接到所述第二控制閥系統(tǒng)上。
[0037]技術(shù)方案29.根據(jù)技術(shù)方案27所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于，所述吸力側(cè)流路徑在流體方面聯(lián)接到所述一體式壓縮機(jī)的入口過(guò)濾器上。
[0038]技術(shù)方案30.根據(jù)技術(shù)方案21所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于，所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)對(duì)不同于由所述渦輪-膨脹器提供功率的發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)提供功率。
[0039]技術(shù)方案31.根據(jù)技術(shù)方案21所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于，所述額外的空氣包括周?chē)諝狻?br>[0040]技術(shù)方案32.根據(jù)技術(shù)方案21所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括引射器，其定位在所述過(guò)量空氣流路徑中，以使用所述過(guò)量空氣流作為原動(dòng)力，以用額外的空氣擴(kuò)增所述過(guò)量空氣流。
[0041 ]技術(shù)方案33.—種功率產(chǎn)生系統(tǒng)，包括:
燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，其包括渦輪構(gòu)件、一體式壓縮機(jī)和燃燒器，來(lái)自所述一體式壓縮機(jī)的空氣和燃料供應(yīng)到所述燃燒器，所述燃燒器布置成將熱的燃燒氣體供應(yīng)到所述渦輪構(gòu)件，并且所述一體式壓縮機(jī)具有的流容量大于所述燃燒器和所述渦輪構(gòu)件中的至少一個(gè)的吸入容量，從而產(chǎn)生過(guò)量空氣流；
渦輪-膨脹器，其對(duì)發(fā)電機(jī)提供功率；
第一控制閥系統(tǒng)，其控制沿著過(guò)量空氣流路徑通往所述渦輪-膨脹器的所述過(guò)量空氣流的流量；以及
引射器，其定位在所述過(guò)量空氣流路徑中，以使用所述過(guò)量空氣流作為原動(dòng)力，以用額外的空氣擴(kuò)增所述過(guò)量空氣流，
其中所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)對(duì)不同于由所述渦輪-膨脹器提供功率的發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)提供功率。
[0042]技術(shù)方案34.根據(jù)技術(shù)方案33所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于，所述渦輪構(gòu)件的排氣供給熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)，以產(chǎn)生用于蒸汽渦輪系統(tǒng)的蒸汽。
[0043]技術(shù)方案35.根據(jù)技術(shù)方案34所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于，所述HRSG還將蒸汽饋送到熱電聯(lián)產(chǎn)蒸汽負(fù)載。
[0044]技術(shù)方案36.根據(jù)技術(shù)方案33所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于，所述第一控制閥系統(tǒng)包括:壓縮機(jī)排出口控制閥，其控制從所述一體式壓縮機(jī)的排出口得到的所述過(guò)量空氣流的第一部分；以及上游控制閥，其控制從所述一體式壓縮機(jī)的在所述排出口上游的級(jí)得到的所述過(guò)量空氣流級(jí)的第二部分。
[0045]技術(shù)方案37.根據(jù)技術(shù)方案33所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于，所述引射器包括吸力側(cè)流路徑，并且進(jìn)一步包括在所述吸力側(cè)流路徑中的第二控制閥系統(tǒng)，其控制進(jìn)入所述引射器中的所述額外的空氣的流量。
[0046]技術(shù)方案38.根據(jù)技術(shù)方案37所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于，所述吸力側(cè)流路徑在流體方面聯(lián)接到所述一體式壓縮機(jī)的入口過(guò)濾器上。
[0047]技術(shù)方案39.—種方法，包括:
從燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的一體式壓縮機(jī)抽取過(guò)量空氣流，所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)包括渦輪構(gòu)件、所述一體式壓縮機(jī)和燃燒器，來(lái)自所述一體式壓縮機(jī)的空氣和燃料供應(yīng)到所述燃燒器，所述燃燒器布置成將熱的燃燒氣體供應(yīng)到所述渦輪構(gòu)件，并且所述一體式壓縮機(jī)具有的流容量大于所述燃燒器和所述渦輪構(gòu)件中的至少一個(gè)的吸入容量；
使用引射器來(lái)擴(kuò)增所述過(guò)量空氣流，所述引射器定位在過(guò)量空氣流路徑中，所述引射器使用所述過(guò)量空氣流作為原動(dòng)力，以用額外的空氣擴(kuò)增所述過(guò)量空氣流，從而產(chǎn)生經(jīng)擴(kuò)增的過(guò)量空氣流；
將所述經(jīng)擴(kuò)增的過(guò)量空氣流沿著所述過(guò)量空氣流路徑引導(dǎo)到渦輪-膨脹器；以及使用所述渦輪-膨脹器對(duì)發(fā)電機(jī)提供功率。
[0048]技術(shù)方案40.根據(jù)技術(shù)方案39所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括將所述渦輪-膨脹器的排氣以及所述渦輪構(gòu)件的排氣引導(dǎo)到熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)，以產(chǎn)生用于蒸汽渦輪系統(tǒng)的蒸汽。
[0049]本公開(kāi)的說(shuō)明性方面設(shè)計(jì)成解決本文描述的問(wèn)題和/或未論述的其它問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0050]根據(jù)結(jié)合附圖得到的本公開(kāi)的各種方面的以下詳細(xì)描述，將更容易理解本公開(kāi)的這些和其它特征，附圖描繪本公開(kāi)的各種實(shí)施例，其中:
圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的功率產(chǎn)生系統(tǒng)的示意圖。
[0051]圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括引射器的功率產(chǎn)生系統(tǒng)的示意圖。
[0052]要注意，本公開(kāi)的附圖未按比例繪制。附圖意圖僅描繪本公開(kāi)的典型的方面，并且因此應(yīng)當(dāng)不看作限制本公開(kāi)的范圍。在附圖中，相同標(biāo)號(hào)在不同的圖之間表示相同元件。
[0053]部件列表:
100功率產(chǎn)生系統(tǒng) 102燃?xì)鉁u輪系統(tǒng) 104渦輪構(gòu)件
106—體式壓縮機(jī) 108燃燒器 110渦輪旋轉(zhuǎn)軸 112起動(dòng)馬達(dá) 120入口過(guò)濾器殼體 122，166，274發(fā)電機(jī) 160蒸汽渦輪系統(tǒng) 162旋轉(zhuǎn)軸 168蒸汽發(fā)生器 170蒸汽負(fù)載 172，276排氣 178排放控制系統(tǒng) 180控制系統(tǒng) 200空氣流 202控制閥系統(tǒng) 204上游排出口 206排出口控制閥 210上游閥 220傳感器 250過(guò)量空氣流路徑 252引射器 254額外的空氣 256額外的空氣源 258側(cè)流路徑 260第二控制閥系統(tǒng) 262控制閥
270經(jīng)擴(kuò)增的過(guò)量空氣流 272渦輪-膨脹器。
【具體實(shí)施方式】
[0054]如上面所指示，本公開(kāi)提供一種功率產(chǎn)生系統(tǒng)，其包括燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)包括產(chǎn)生過(guò)量空氣流的壓縮機(jī)。本發(fā)明的實(shí)施例提供一種方式來(lái)使用過(guò)量空氣流以改進(jìn)功率產(chǎn)生系統(tǒng)的輸出和值。
[0055]參照?qǐng)D1，提供根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的功率產(chǎn)生系統(tǒng)100的示意圖。系統(tǒng)100包括燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)102。除了其它構(gòu)件之外，燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)102可包括渦輪構(gòu)件104、一體式壓縮機(jī)106和燃燒器108。如本文所使用，“一體式”壓縮機(jī)106被稱(chēng)為壓縮機(jī)106，而渦輪構(gòu)件104可尤其通過(guò)公共壓縮機(jī)/渦輪旋轉(zhuǎn)軸110(有時(shí)稱(chēng)為轉(zhuǎn)子110)—體地聯(lián)接在一起。這個(gè)結(jié)構(gòu)與被單獨(dú)地提供功率并且與渦輪構(gòu)件104不成一體的許多壓縮機(jī)相反。
[0056]燃燒器108可包括大體包括燃燒區(qū)域和燃料噴嘴組件的任何現(xiàn)在已知或以后開(kāi)發(fā)的燃燒器系統(tǒng)。燃燒器108可采取環(huán)形燃燒系統(tǒng)或筒-環(huán)形燃燒系統(tǒng)(如圖中示出)的形式。在操作中，來(lái)自一體式壓縮機(jī)106的空氣和燃料(諸如天然氣)供應(yīng)到燃燒器108。稀釋劑還可可選地以任何現(xiàn)在已知或以后開(kāi)發(fā)的方式輸送到燃燒器108。一體式壓縮機(jī)106抽取的空氣可傳送通過(guò)任何現(xiàn)在已知或以后開(kāi)發(fā)的入口過(guò)濾器殼體120。如理解的那樣，燃燒器108布置成通過(guò)燃燒燃料和空氣混合物而將熱的燃燒氣體供應(yīng)到渦輪構(gòu)件104。在渦輪構(gòu)件104中，熱的燃燒氣體的能量轉(zhuǎn)化成功，其中一些可用來(lái)通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸110驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)106，而可用于有用功的其余部分用來(lái)通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸110(旋轉(zhuǎn)軸110的延伸部)驅(qū)動(dòng)負(fù)載(諸如但是不限于用于產(chǎn)生電的發(fā)電機(jī)122)和/或驅(qū)動(dòng)另一個(gè)渦輪。起動(dòng)馬達(dá)112(諸如但是不限于傳統(tǒng)的起動(dòng)馬達(dá)或負(fù)載換流逆變器(LCI)馬達(dá)(顯示))還可聯(lián)接到旋轉(zhuǎn)軸110上，以便以任何傳統(tǒng)的方式起動(dòng)燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)102。渦輪構(gòu)件104可包括任何現(xiàn)在已知或以后開(kāi)發(fā)的渦輪，以借助于流旋轉(zhuǎn)軸110將熱的燃燒氣體轉(zhuǎn)化成功。
[0057]在一個(gè)實(shí)施例中，燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)102可包括可從南卡羅來(lái)納州的格林維爾的通用電氣公司商購(gòu)獲得的型號(hào)MS7001FB，有時(shí)稱(chēng)為7FB發(fā)動(dòng)機(jī)。但是，本發(fā)明不限于任何一種特定燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，并且可結(jié)合其它系統(tǒng)實(shí)施，包括，例如，通用電氣公司的MS7001FA(7FA)和MS9001FA(9FA)型號(hào)。
[0058]與傳統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)型號(hào)相反，一體式壓縮機(jī)106具有的流容量大于渦輪構(gòu)件104和/或第一燃燒器108的吸入容量。也就是說(shuō)，與構(gòu)造成匹配燃燒器108和渦輪構(gòu)件104的壓縮機(jī)相比，壓縮機(jī)106為已升級(jí)的壓縮機(jī)。如本文使用，“容量”表示流率容量。例如，燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)102的初始?jí)嚎s機(jī)具有的最大流率容量可為大約487千克/秒(kg/s )(1075鎊-質(zhì)量/秒(lbm/s))，并且渦輪構(gòu)件104可具有基本相等的最大流容量，S卩，大約487kg/s。但是，這里，壓縮機(jī)106已經(jīng)替代初始?jí)嚎s機(jī)，并且具有的增大的最大流容量可為例如大約544kg/s(1200 lbm/s)，而渦輪構(gòu)件104繼續(xù)具有例如大約487kg/s的最大流容量。(在需要的情況下，起動(dòng)馬達(dá)112也可被升級(jí)成例如示出的LCI馬達(dá)，以適應(yīng)起動(dòng)一體式壓縮機(jī)106的增加的功率需求)。因此，渦輪構(gòu)件104不可利用壓縮機(jī)106的所有容量，并且過(guò)量空氣流200由壓縮機(jī)106在例如渦輪構(gòu)件104的最大容量以上產(chǎn)生。類(lèi)似地，一體式壓縮機(jī)106的流容量可超過(guò)燃燒器108的最大吸入容量。以類(lèi)似的方式，如果暴露于一體式壓縮機(jī)106的完全流容量，則渦輪構(gòu)件104的功率輸出可超過(guò)發(fā)電機(jī)122的最大允許輸入。雖然本文描述了特定說(shuō)明性流率值，但是要強(qiáng)調(diào)，流率容量可廣泛地改變，這取決于使用的燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)和新的高容量一體式壓縮機(jī)106。如本文將描述的那樣，本發(fā)明提供功率產(chǎn)生系統(tǒng)100的各種實(shí)施例，以在功率產(chǎn)生系統(tǒng)100的其它部件中使用過(guò)量空氣流。
[0059]如也在圖1中顯示，在一個(gè)實(shí)施例中，功率產(chǎn)生系統(tǒng)100可以可選地采取聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力裝置的形式，其包括蒸汽渦輪系統(tǒng)160。蒸汽渦輪系統(tǒng)160可包括任何現(xiàn)在已知或以后開(kāi)發(fā)的蒸汽渦輪組件。在顯示的示例中，示出高壓(HP)、中壓(IP)和低壓(LP)區(qū)段;但是，不是所有的在所有情況下都必要。如現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣，在操作中，蒸汽進(jìn)入蒸汽渦輪區(qū)段的入口且被引導(dǎo)通過(guò)固定導(dǎo)葉，固定導(dǎo)葉將蒸汽向下游引導(dǎo)到葉片上，葉片聯(lián)接到旋轉(zhuǎn)軸162(轉(zhuǎn)子)上。蒸汽可傳送通過(guò)其余級(jí)，從而在葉片上施加力，從而使旋轉(zhuǎn)軸162旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)軸162的至少一個(gè)端部可附連到負(fù)載或機(jī)器(諸如但是不限于發(fā)電機(jī)166)和/或另一個(gè)渦輪，例如，燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)102或另一個(gè)燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)。用于蒸汽渦輪系統(tǒng)160的蒸汽可由一個(gè)或多個(gè)蒸汽發(fā)生器168產(chǎn)生，S卩，熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG) ARSG 168可聯(lián)接到例如燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)102的排氣172。在傳送通過(guò)HRSG 168之后，現(xiàn)在耗盡熱量的燃燒氣體流可經(jīng)由任何現(xiàn)在已知或以后開(kāi)發(fā)的排放控制系統(tǒng)178排出，例如、煙囪、選擇性催化還原(SCR)單元、一氧化二氮過(guò)濾器等。雖然圖1顯示聯(lián)合循環(huán)實(shí)施例，但是要強(qiáng)調(diào)，可省略包括HRSG 168的蒸汽渦輪系統(tǒng)160。在這個(gè)后一種情況下，排氣172將直接傳送到排放控制系統(tǒng)178或用于其它過(guò)程中。
[0060]功率產(chǎn)生系統(tǒng)100還可包括任何現(xiàn)在已知或以后開(kāi)發(fā)的控制系統(tǒng)180，用于控制其各種構(gòu)件。雖然顯示為與構(gòu)件分開(kāi)，但是要理解，控制系統(tǒng)180電聯(lián)接到所有構(gòu)件和其相應(yīng)的可控制結(jié)構(gòu)，例如，閥、栗、馬達(dá)、傳感器、齒輪、發(fā)電機(jī)控制器等。
[0061 ]轉(zhuǎn)到燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)102的細(xì)節(jié)，如本文所提到，一體式壓縮機(jī)106具有的流容量大于渦輪構(gòu)件104和/或燃燒器108的吸入容量，這產(chǎn)生過(guò)量空氣流200。如示出的那樣，過(guò)量空氣流200可通過(guò)從壓縮機(jī)106抽取空氣來(lái)形成。在一個(gè)實(shí)施例中，第一控制閥系統(tǒng)202控制沿著過(guò)量空氣流路徑250通往渦輪-膨脹器272的過(guò)量空氣流200的流量，渦輪-膨脹器272對(duì)發(fā)電機(jī)274提供功率。第一控制閥系統(tǒng)202可包括供應(yīng)期望過(guò)量空氣流200所需要的任何數(shù)量的閥，例如，一個(gè)、兩個(gè)(如顯示的那樣)或不止兩個(gè)。在一個(gè)實(shí)施例中，可使用壓縮機(jī)排出口控制閥206從一體式壓縮機(jī)106在其排出口 204處抽取過(guò)量空氣流200。也就是說(shuō)，壓縮機(jī)排出口控制閥206控制從一體式壓縮機(jī)106的排出口 204得到的第一部分的過(guò)量空氣流200。在這個(gè)情況下，可省略另一個(gè)上游閥210。在另一個(gè)實(shí)施例中，但是，在期望的情況下，可使用適當(dāng)?shù)拈y和相關(guān)的控制系統(tǒng)在壓縮機(jī)106的一個(gè)或多個(gè)級(jí)處抽取過(guò)量空氣流200，例如，在排出口 204上游的一個(gè)或多個(gè)位置處、在排出口204處和在排出口上游的一個(gè)或多個(gè)位置處等。在這個(gè)情況下，第一控制閥系統(tǒng)202可進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)上游控制閥210，其控制從一體式壓縮機(jī)106的在排出口 204上游的級(jí)得到的第二部分的過(guò)量空氣流200。可在第一控制閥系統(tǒng)202中使用任何數(shù)量的上游控制閥210，以從一體式壓縮機(jī)106提供任何期望過(guò)量空氣流200，即，具有期望壓力、流率、體積等。在其它上游控制閥210提供期望過(guò)量空氣流200的情況下，壓縮機(jī)排出口閥210能省略。第一控制閥系統(tǒng)202可還包括至少一個(gè)傳感器220，用于測(cè)量各個(gè)部分的過(guò)量空氣流的流率，各個(gè)傳感器220可操作地聯(lián)接到相應(yīng)的控制閥或整個(gè)控制系統(tǒng)180上?？刂崎y系統(tǒng)202可包括任何現(xiàn)在已知或以后開(kāi)發(fā)的工業(yè)控制器，用于進(jìn)行示出的各種控制閥的自動(dòng)操作。
[0062]過(guò)量空氣流200最終沿著過(guò)量空氣流路徑250(其可包括一個(gè)或多個(gè)管)傳送到渦輪-膨脹器272。雖然示出了似乎過(guò)量空氣流200在單個(gè)管道中被引導(dǎo)到渦輪-膨脹器272，但是要理解，過(guò)量空氣流可被引導(dǎo)到渦輪-膨脹器272的一個(gè)或多個(gè)位置。渦輪-膨脹器272可包括任何現(xiàn)在已知或以后開(kāi)發(fā)的軸向或離心流渦輪，其能夠接收高壓氣體，諸如過(guò)量空氣流200(或經(jīng)擴(kuò)增的過(guò)量空氣流270(圖2)(在下面描述))，并且由高壓氣體的膨脹產(chǎn)生功。在本情況下，如本文將描述的那樣，過(guò)量空氣流200可用來(lái)對(duì)渦輪-膨脹器272提供功率。如示出的那樣，渦輪-膨脹器272可對(duì)發(fā)電機(jī)274提供功率，發(fā)電機(jī)274可在本文稱(chēng)為“輔助發(fā)電機(jī)”，因?yàn)槠淇刹煌诼?lián)接到燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)102上的發(fā)電機(jī)122。輔助發(fā)電機(jī)274還可不同于蒸汽禍輪系統(tǒng)160的發(fā)電機(jī)166。在備選實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)274可與發(fā)電機(jī)122或發(fā)電機(jī)166相同。在任何情況下，過(guò)量空氣流200可用來(lái)通過(guò)渦輪-膨脹器272產(chǎn)生功率，因而以高效的方式使用一體式壓縮機(jī)106的過(guò)量容量。渦輪-膨脹器的排氣276可輸送到渦輪構(gòu)件104的排氣172，以用來(lái)在HRSG 168中產(chǎn)生蒸汽時(shí)。在備選實(shí)施例中，排氣276可輸送到排放控制系統(tǒng)178，例如，煙囪、選擇性催化還原(SCR)單元、一氧化二氮過(guò)濾器等。
[0063]參照?qǐng)D2，功率產(chǎn)生系統(tǒng)100還可以可選地包括引射器252，其定位在過(guò)量空氣流路徑250中，以使用過(guò)量空氣流200作為原動(dòng)力，以用額外的空氣254擴(kuò)增過(guò)量空氣流。額外的空氣254與過(guò)量空氣流200形成經(jīng)擴(kuò)增的過(guò)量空氣流270，其輸送到渦輪-膨脹器272。也就是說(shuō)，經(jīng)擴(kuò)增的過(guò)量空氣流270被供應(yīng)到渦輪-膨脹器272。經(jīng)擴(kuò)增的過(guò)量空氣流270對(duì)渦輪-膨脹器272提供增加的總空氣質(zhì)量，并且因而可從輔助發(fā)電機(jī)274產(chǎn)生更多的功率。另外，經(jīng)擴(kuò)增的過(guò)量空氣流270可對(duì)HRSG 168提供額外的質(zhì)量流和氧。
[0064]引射器252可采取任何栗的形式，其使用移動(dòng)的流體流來(lái)抽吸吸入流體，S卩，額外的空氣254。這里，引射器252使用過(guò)量空氣流200作為移動(dòng)流體，以沿著吸力側(cè)流路徑258從額外的空氣源256將額外的空氣254添加到過(guò)量空氣流200，即通過(guò)吸入額外的空氣。額外的空氣源256可采取各種形式。在一個(gè)實(shí)施例中，額外的空氣源256可采取一體式壓縮機(jī)106的入口過(guò)濾器殼體120的形式。在這個(gè)情況下，通往引射器252的吸力側(cè)流路徑258可聯(lián)接到一體式壓縮機(jī)106(以虛線顯示)的入口過(guò)濾器殼體120，使得額外的空氣254包括周?chē)諝?。在另一個(gè)實(shí)施例中，額外的空氣254可包括來(lái)自入口過(guò)濾器殼體120以外的額外的空氣源256(例如，另一個(gè)過(guò)濾器殼體)的周?chē)諝狻⒅苯觼?lái)自環(huán)境但是后來(lái)在流路徑258內(nèi)過(guò)濾的空氣等。第二控制閥系統(tǒng)260可設(shè)置在吸力側(cè)流路徑258中，以控制進(jìn)入引射器252的額外的空氣254的流量。第二控制閥系統(tǒng)260可包括控制閥262，其可操作來(lái)控制進(jìn)入引射器252的額外的空氣254的量。第二控制閥系統(tǒng)260可還包括至少一個(gè)傳感器220，以測(cè)量吸力側(cè)流路徑258中的額外的空氣254的流率，傳感器可操作地聯(lián)接到第二控制閥系統(tǒng)260上，以測(cè)量額外的空氣254的流率。
[0065]如也示出的那樣，在任一實(shí)施例中(圖1和2)，渦輪構(gòu)件104的排氣172可饋送到HRSG 168，以產(chǎn)生用于蒸汽渦輪系統(tǒng)160的蒸汽。渦輪-膨脹器272的排氣276可添加到排氣172，以增加通往HRSG 168的總流的質(zhì)量流量和氧含量。渦輪-膨脹器272的排氣276可還用在功率產(chǎn)生系統(tǒng)100中的別處或通過(guò)排放控制系統(tǒng)178排出。如示出的那樣，HRSG 168可還將蒸汽饋送到熱電聯(lián)產(chǎn)蒸汽負(fù)載170。熱電聯(lián)產(chǎn)蒸汽負(fù)載170可包括例如通往石油化工設(shè)施的蒸汽、用于區(qū)域加熱的蒸汽、用于“瀝青砂”油抽取的蒸汽，等。
[0066]進(jìn)一步參照各個(gè)控制閥系統(tǒng)202、260，其各個(gè)控制閥可定位在打開(kāi)和關(guān)閉之間的任何位置，以對(duì)所述構(gòu)件提供期望的部分流。進(jìn)一步，雖然在各個(gè)控制閥之后示出通往各個(gè)構(gòu)件的一個(gè)通道，但是要強(qiáng)調(diào)，可提供另外的管道和控制閥來(lái)進(jìn)一步將相應(yīng)的部分的過(guò)量空氣流200分配到各種子部件，例如，引射器252的多個(gè)入口等。各個(gè)傳感器220可操作地聯(lián)接到控制閥系統(tǒng)202、260和控制系統(tǒng)180上，以便以已知方式進(jìn)行自動(dòng)控制。用于測(cè)量流量的其它傳感器200能設(shè)置在功率產(chǎn)生系統(tǒng)100中需要的地方。控制閥系統(tǒng)202、260且因此過(guò)量空氣流200的流量和引射器252的操作可使用任何現(xiàn)在已知或以后開(kāi)發(fā)的工業(yè)控制器來(lái)控制，所述工業(yè)控制器可為整個(gè)功率產(chǎn)生系統(tǒng)100的控制系統(tǒng)180的一部分?？刂葡到y(tǒng)180可以已知的方式控制功率產(chǎn)生系統(tǒng)100的所有各種構(gòu)件的操作，包括控制控制閥系統(tǒng)202、260。
[0067]功率產(chǎn)生系統(tǒng)100包括具有一體式壓縮機(jī)106的燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)102，一體式壓縮機(jī)106產(chǎn)生過(guò)量空氣流200，與傳統(tǒng)的系統(tǒng)相比，功率產(chǎn)生系統(tǒng)100提供許多優(yōu)點(diǎn)。例如，相對(duì)于升級(jí)系統(tǒng)中的所有壓縮機(jī)，壓縮機(jī)106可以較低的成本改進(jìn)功率產(chǎn)生系統(tǒng)100的功率框峰值、基本輸出和熱天輸出，在使用一定量的燃?xì)鉁u輪的情況下，升級(jí)系統(tǒng)中的所有壓縮機(jī)可為非常昂貴的。在本發(fā)明的額外的實(shí)施例中，通過(guò)提供一種方式來(lái)高效地消耗更多的過(guò)量空氣流，降低已升級(jí)的壓縮機(jī)(即，壓縮機(jī)106)的相關(guān)成本，并且又改進(jìn)已升級(jí)的壓縮機(jī)的壽命和合意性。另外，通過(guò)在任何一個(gè)或多個(gè)以下說(shuō)明性子系統(tǒng)不夠大的情況下改進(jìn)設(shè)計(jì)壽命，包括一體式壓縮機(jī)106的功率產(chǎn)生系統(tǒng)100擴(kuò)展系統(tǒng)100的操作范圍:渦輪構(gòu)件104、發(fā)電機(jī)122、變壓器(未顯示)、開(kāi)關(guān)裝置、HRSG 168、蒸汽渦輪系統(tǒng)160、蒸汽渦輪控制閥等。與什么都不做的情況下相比，以這個(gè)方式，系統(tǒng)100提供改進(jìn)的情況，以升級(jí)例如在單燃?xì)鉁u輪和單蒸汽渦輪聯(lián)合循環(huán)(1x1 CC)系統(tǒng)中的單個(gè)壓縮機(jī)。另外，在提供引射器252(圖2)的情況下，通往渦輪-膨脹器272的經(jīng)擴(kuò)增的過(guò)量空氣流270可對(duì)HRSG 168提供額外的功率和額外的質(zhì)量流和氧。
[0068]本文使用的術(shù)語(yǔ)是僅為了描述特定實(shí)施例，并且不意圖限制本公開(kāi)。如本文使用，單數(shù)形式〃一〃，〃一種〃和〃該〃還包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外清楚指示。將進(jìn)一步理解，當(dāng)在本說(shuō)明書(shū)中使用時(shí)，用語(yǔ)"包括"和/或"包含"規(guī)定存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或構(gòu)件，但是不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、構(gòu)件和/或其組合。
[0069]在所附權(quán)利要求中的所有器件或步驟加功能元素的對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)、材料、動(dòng)作和等效物意圖包括用于結(jié)合特別要求保護(hù)的其它要求保護(hù)的元件而執(zhí)行功能的任何結(jié)構(gòu)、材料或動(dòng)作。提供本公開(kāi)的描述來(lái)示出和描述，但是不意圖為詳盡的或限于公開(kāi)的形式的公開(kāi)內(nèi)容。許多修改和變型對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將顯而易見(jiàn)，而不脫離本公開(kāi)的范圍和精神。選擇和描述實(shí)施例以便最佳地闡述本公開(kāi)和實(shí)際應(yīng)用的原理，并且使得其它普通技術(shù)人員能夠理解，具有各種修改的各種實(shí)施例的公開(kāi)內(nèi)容適于設(shè)想到的特定用途。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種功率產(chǎn)生系統(tǒng)(100)，包括: 燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)(102)，其包括渦輪構(gòu)件(104)、一體式壓縮機(jī)(106)和燃燒器(108)，來(lái)自所述一體式壓縮機(jī)(106)的空氣和燃料供應(yīng)到燃燒器(108)，所述燃燒器(108)布置成將熱的燃燒氣體供應(yīng)到所述渦輪構(gòu)件(104)，并且所述一體式壓縮機(jī)(106)具有的流容量大于所述燃燒器(108)和所述渦輪構(gòu)件(104)中的至少一個(gè)的吸入容量，從而產(chǎn)生過(guò)量空氣流(200); 渦輪-膨脹器(272)，其對(duì)發(fā)電機(jī)(122，166，274)提供功率；以及 第一控制閥(262)系統(tǒng)(202)，其控制沿著過(guò)量空氣流(200)路徑通往所述渦輪-膨脹器(272)的所述過(guò)量空氣流(200)的流量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述渦輪構(gòu)件(104)的排氣(172，276)供給熱回收蒸汽發(fā)生器(122，166，274)(HRSG)，以產(chǎn)生用于蒸汽渦輪系統(tǒng)(160)的蒸汽。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述HRSG還將蒸汽饋送到熱電聯(lián)產(chǎn)蒸汽負(fù)載(170)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述第一控制閥(262)系統(tǒng)(202)包括:壓縮機(jī)排出口控制閥(206)，其控制從所述一體式壓縮機(jī)(106)的排出口得到的所述過(guò)量空氣流(200)的第一部分；以及上游控制閥(262)，其控制從所述一體式壓縮機(jī)(106)的在所述排出口上游的級(jí)得到的所述過(guò)量空氣流(200)的第二部分。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)(100)，其特征在于，進(jìn)一步包括至少一個(gè)傳感器(220)，以測(cè)量所述過(guò)量空氣流(200)的各個(gè)部分的流率，各個(gè)傳感器(220)可操作地聯(lián)接到相應(yīng)的控制閥(262)上。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)(100)，其特征在于，進(jìn)一步包括引射器(252)，其定位在所述過(guò)量空氣流(200)路徑中，以使用所述過(guò)量空氣流(200)作為原動(dòng)力，以用額外的空氣(254)擴(kuò)增所述過(guò)量空氣流(200)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述引射器(252)包括吸力側(cè)流路徑(258)，并且進(jìn)一步包括在所述吸力側(cè)流路徑(258)中的第二控制閥系統(tǒng)(262)，其控制進(jìn)入所述引射器(252)的所述額外的空氣(254)的流量。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)(100)，其特征在于，進(jìn)一步包括傳感器(220)，其用于測(cè)量所述吸力側(cè)流路徑(258)中的所述額外的空氣(254)的流率，所述傳感器(220)可操作地聯(lián)接到所述第二控制閥系統(tǒng)(262)上。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述吸力側(cè)流路徑(258)在流體方面聯(lián)接到所述一體式壓縮機(jī)(106)的入口過(guò)濾器上。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率產(chǎn)生系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)(102)對(duì)不同于由所述渦輪-膨脹器(272)提供功率的發(fā)電機(jī)(I22，166，274)的發(fā)電機(jī)(122，166，274)提供功率。
【文檔編號(hào)】F02C6/08GK105986905SQ201610155231
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年3月18日
【發(fā)明人】S.?？{亞克, M.S.邁爾, J.D.梅默, A.I.斯西皮奧, D.C.沃維克
【申請(qǐng)人】通用電氣公司