具有形成過量空氣流的壓縮機和用于其的冷卻流體噴射的功率生成系統技術方案

一種功率生成系統(100)包括：第一燃氣渦輪系統(102)，其包括第一渦輪構件(104)、第一一體壓縮機(106)和第一燃燒器(108)，對該第一燃燒器供應來自第一一體壓縮機的空氣和燃料，第一燃燒器布置成對第一渦輪構件供應熱燃燒氣體，且第一一體壓縮機具有比第一燃燒器和/或第一渦輪構件的進氣容量大的流動容量，從而產生過量空氣流(200)。第二燃氣渦輪系統(140)可包括除壓縮機中的過量容量之外與第一個類似的構件。控制閥系統(202)控制從第一燃氣渦輪系統(102)到第二燃氣渦輪系統(140)的過量空氣流的流動。冷卻流體噴射器可聯接到過量空氣流路徑，以用于將諸如水或蒸汽的冷卻流體噴到過量空氣流中。

【技術實現步驟摘要】
相關申請的交叉引用本申請涉及共同未決的美國申請號：GE案號280346-1，申請序列號14/662760；280347-1，申請序列號14/662770；280349-1，申請序列號14/662785；280352-1，申請序列號14/662796；280353-1，申請序列號14/662800；280354-1，申請序列號14/662803；和280355-1，申請序列號14/662805，它們都是在2015年3月19日提交的。
本專利技術大體上涉及功率生成系統，更具體地，涉及包含燃氣渦輪系統的功率生成系統，該燃氣渦輪系統具有產生過量空氣流的壓縮機，和用于其的冷卻流體噴射器。
技術介紹
功率生成系統通常采用可與一個或更多個蒸汽渦輪系統聯接的一個或更多個燃氣渦輪系統來生成功率。燃氣渦輪系統可包括具有旋轉軸的多級軸流壓縮機。空氣進入壓縮機的入口，且被壓縮機葉片級壓縮，且然后被排到燃燒器，在此，焚燒諸如天然氣的燃料以提供驅動渦輪構件的高能燃燒氣流。在渦輪構件中，熱氣體的能量被轉換成功，功中的一些可用于通過旋轉軸來驅動一體壓縮機，其余的可用于有用功，以通過旋轉軸(例如，旋轉軸的延伸部分)驅動負載，諸如發電機，以用于產生電。多個燃氣渦輪系統可在功率生成系統內并聯地采用。在聯合循環系統中，一個或更多個蒸汽渦輪系統也可與燃氣渦輪系統一起使用。在該設定中，來自燃氣渦輪系統的熱排氣被供給到一個或更多個熱回收蒸汽發生器(HRSG)，以形成蒸汽，蒸汽然后被供給具有與燃氣渦輪系統分開或一體的旋轉軸的蒸汽渦輪構件。在任何情況下，蒸汽的能量被轉換成功，功可用于驅動負載，諸如發電機，以用于產生電。當形成功率生成系統時，其部件構造成一起工作，以提供具有期望功率輸出的系統。按照需求提高功率輸出和/或在復雜的環境條件下維持功率輸出的能力在本行業中是持續的難題。例如，在熱天，電力消耗增加，因此功率生成需求增加。熱天的另一難題是在溫度升高時，壓縮機流量降低，這導致降低的發電機輸出。提高功率輸出(或維持功率輸出，例如，在熱天)的一個途徑是對功率生成系統添加可增大去往燃氣渦輪系統燃燒器的空氣流的構件。增大空氣流的一個途徑是添加補充壓縮機以對燃氣渦輪燃燒器進行供給。然而，該特殊的途徑通常要求用于補充壓縮機的單獨的電源，這是效率差的。增大空氣流的另一途徑是升級壓縮機。目前，已改進壓縮機，使得它們的流動容量比它們之前的壓縮機高。這些新的更高容量的壓縮機通常被制造以適應新的類似地構造的燃燒器，或者能夠應付增大的容量的較舊燃燒器。升級較舊燃氣渦輪系統以使用更新、更高容量的壓縮機的難題在于：目前沒有能夠在不升級系統的其他昂貴部件的情況下，采用具有不能夠應付增大的容量的系統的更高容量壓縮機的機制。時常被要求與壓縮機升級同時地升級的其他部件包括但不限于燃燒器、燃氣渦輪構件、發電機、變壓器、開關裝置、HRSG、蒸汽渦輪構件、蒸汽渦輪控制閥等。因此，即使壓縮機升級在理論上可能是可取的，但是升級其他部件的附加成本導致升級由于額外的費用而是不可取的。
技術實現思路
本公開的第一方面提供一種功率生成系統，包括：第一燃氣渦輪系統，其包括第一渦輪構件、第一一體壓縮機和第一燃燒器，對該第一燃燒器供應來自第一一體壓縮機的空氣和燃料，第一燃燒器布置成對第一渦輪構件供應熱燃燒氣體，且第一一體壓縮機具有比第一燃燒器和第一渦輪構件中的至少一者的進氣容量大的流動容量，從而形成過量空氣流；第二燃氣渦輪系統，其包括第二渦輪構件、第二壓縮機和第二燃燒器，對該第二燃燒器供應來自第二壓縮機的空氣和燃料，第二燃燒器布置成對第二渦輪構件供應熱燃燒氣體；控制閥系統，其控制沿過量空氣流路徑從第一燃氣渦輪系統到第二燃氣渦輪系統的過量空氣流的流動；和冷卻流體噴射器，其聯接到過量空氣流路徑，以用于將冷卻流體噴入過量空氣流中。本公開的第二方面提供一種功率生成系統，包括：第一燃氣渦輪系統，其包括第一渦輪構件、第一一體壓縮機和第一燃燒器，對該第一燃燒器供應來自第一一體壓縮機的空氣和燃料，第一燃燒器布置成對第一渦輪構件供應熱燃燒氣體，且第一一體壓縮機具有比第一燃燒器和第一渦輪構件中的至少一者的進氣容量大的流動容量，從而形成過量空氣流；第二燃氣渦輪系統，其包括第二渦輪構件、第二壓縮機、和第二燃燒器，對該第二燃燒器供應來自第二壓縮機的空氣和燃料，第二燃燒器布置成對第二渦輪構件供應熱燃燒氣體；控制閥系統，其控制沿著過量空氣流路徑到以下中的至少一個的過量空氣流的流動：第二壓縮機的排出口、第二燃燒器和第二渦輪構件的渦輪噴嘴冷卻入口；和冷卻流體噴射器，其聯接到過量空氣流路徑，以用于將冷卻流體噴入過量空氣流中，其中，控制閥系統包括：第一控制閥，其控制去往第二壓縮機的排出口的過量空氣流的第一部分；第二控制閥，其控制去往第二燃燒器的過量空氣流的第二部分；和第三控制閥，其控制去往第二渦輪構件的渦輪噴嘴冷卻入口的過量空氣流的流動的第三部分，且其中，第一渦輪系統和第二渦輪系統中的各個的排氣被供應至至少一個蒸汽發生器，以用于對蒸汽渦輪系統供能。本公開的第三方面提供一種方法，其包括：從第一燃氣渦輪系統的第一一體壓縮機提取過量空氣流，該第一燃氣渦輪系統包括第一渦輪構件、第一一體壓縮機和第一燃燒器，對該第一燃燒器供應來自第一一體壓縮機的空氣和燃料，第一一體壓縮機具有比第一燃燒器和第一渦輪構件中的至少一者的進氣容量大的流動容量；將過量空氣流引導到第二燃氣渦輪系統，該第二燃氣渦輪系統包括第二渦輪構件、第二壓縮機、和第二燃燒器，對該第二燃燒器供應來自第二壓縮機的空氣和燃料，第二燃燒器布置成對第二渦輪構件供應熱燃燒氣體；和將冷卻流體噴到過量空氣流路徑中。技術方案1：一種功率生成系統100，包括：第一燃氣渦輪系統102，其包括第一渦輪構件104、第一一體壓縮機106和第一燃燒器108，對所述第一燃燒器108供應來自所述第一一體壓縮機106的空氣和燃料，所述第一燃燒器108布置成對所述第一渦輪構件104供應熱燃燒氣體，且所述第一一體壓縮機106具有比所述第一燃燒器108和所述第一渦輪構件104中的至少一者的進氣容量大的流動容量，從而形成過量空氣流200；第二燃氣渦輪系統140，其包括第二渦輪構件144、第二壓縮機146和第二燃燒器148，對所述第二燃燒器148供應來自所述第二壓縮機146的空氣和燃料，所述第二燃燒器148布置成對所述第二渦輪構件144供應熱燃燒氣體；控制閥系統202，其控制沿過量空氣流200路徑從所述第一燃氣渦輪系統102到所述第二燃氣渦輪系統140的所述過量空氣流200的流動；和冷卻流體噴射器，其聯接到所述過量空氣流200路徑，以用于將冷卻流體噴到所述過量空氣流200中。技術方案2：根據技術方案1所述的功率生成系統100，其中，所述過量空氣流200被供應至所述第二壓縮機146的排出口。技術方案3：根據技術方案1所述的功率生成系統100，其中，所述過量空氣流200被供應至所述第二燃燒器148。技術方案4：根據技術方案1所述的功率生成系統100，其中，所述過量空氣流200被供應至所述第二渦輪構件144的渦輪噴嘴冷卻入口158。技術方案5：根據技術方案1所述的功率生成系統100，其中，所述控制閥系統202控制去往以下中的至少一本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種功率生成系統(100)，包括：第一燃氣渦輪系統(102)，其包括第一渦輪構件(104)、第一一體壓縮機(106)和第一燃燒器(108)，對所述第一燃燒器(108)供應來自所述第一一體壓縮機(106)的空氣和燃料，所述第一燃燒器(108)布置成對所述第一渦輪構件(104)供應熱燃燒氣體，且所述第一一體壓縮機(106)具有比所述第一燃燒器(108)和所述第一渦輪構件(104)中的至少一者的進氣容量大的流動容量，從而形成過量空氣流(200)；第二燃氣渦輪系統(140)，其包括第二渦輪構件(144)、第二壓縮機(146)和第二燃燒器(148)，對所述第二燃燒器(148)供應來自所述第二壓縮機(146)的空氣和燃料，所述第二燃燒器(148)布置成對所述第二渦輪構件(144)供應熱燃燒氣體；控制閥系統(202)，其控制沿過量空氣流(200)路徑從所述第一燃氣渦輪系統(102)到所述第二燃氣渦輪系統(140)的所述過量空氣流(200)的流動；和冷卻流體噴射器，其聯接到所述過量空氣流(200)路徑，以用于將冷卻流體噴到所述過量空氣流(200)中。

【技術特征摘要】
2015.03.19 US 14/6627801.一種功率生成系統(100)，包括：第一燃氣渦輪系統(102)，其包括第一渦輪構件(104)、第一一體壓縮機(106)和第一燃燒器(108)，對所述第一燃燒器(108)供應來自所述第一一體壓縮機(106)的空氣和燃料，所述第一燃燒器(108)布置成對所述第一渦輪構件(104)供應熱燃燒氣體，且所述第一一體壓縮機(106)具有比所述第一燃燒器(108)和所述第一渦輪構件(104)中的至少一者的進氣容量大的流動容量，從而形成過量空氣流(200)；第二燃氣渦輪系統(140)，其包括第二渦輪構件(144)、第二壓縮機(146)和第二燃燒器(148)，對所述第二燃燒器(148)供應來自所述第二壓縮機(146)的空氣和燃料，所述第二燃燒器(148)布置成對所述第二渦輪構件(144)供應熱燃燒氣體；控制閥系統(202)，其控制沿過量空氣流(200)路徑從所述第一燃氣渦輪系統(102)到所述第二燃氣渦輪系統(140)的所述過量空氣流(200)的流動；和冷卻流體噴射器，其聯接到所述過量空氣流(200)路徑，以用于將冷卻流體噴到所述過量空氣流(200)中。2.根據權利要求1所述的功率生成系統(100)，其中，所述過量空氣流(200)被供應至所述第二壓縮機(146)的排出口。3.根據權利要求1所述的功率生成系統(100)，其中，所述過量空氣流(200)被供應至所述第二燃燒器(148)。4.根據權利要求1所述的功率生成系統(10...

【專利技術屬性】
技術研發人員：S·埃卡納亞克，D·J·戴維斯，G·V·馬泰，J·E·梅斯特羅尼，A·I·西皮奧，
申請(專利權)人：通用電氣公司，
類型：發明
國別省市：美國;US