本公開大體上涉及燃?xì)鉁u輪，且更具體而言，涉及用于通過加壓空氣罐和/或外部壓縮機(jī)來增大燃?xì)鉁u輪功率輸出的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

在發(fā)電廠操作期間，可發(fā)生以下情形：在該情形中，在相對短的時(shí)間段內(nèi)快速地增加總體功率輸出是合乎需要的。用于增加燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的常規(guī)技術(shù)包括增加壓縮機(jī)質(zhì)量流量、增加去往燃燒器的燃料流量、和打開去往壓縮機(jī)的進(jìn)口導(dǎo)葉。壓縮機(jī)質(zhì)量流量的增加可受到操作約束的限制。過燒(over-firing)方法可提供快速響應(yīng)，但超過正常燃燒溫度操作渦輪可導(dǎo)致熱氣體路徑部件的退化和維護(hù)成本的增加。此外，去往壓縮機(jī)的氣流僅可在燃?xì)鉁u輪在小于基礎(chǔ)負(fù)載下操作的情況下增加。因此期望改善的燃?xì)鉁u輪功率增大系統(tǒng)和方法以適應(yīng)瞬態(tài)電網(wǎng)頻率偏移。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

可通過本公開的某些實(shí)施例來解決以上需要和/或問題中的一些或全部。根據(jù)實(shí)施例，公開了用于增大燃?xì)鉁u輪功率輸出的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括具有壓縮機(jī)、燃燒器、和渦輪的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。該系統(tǒng)還可包括與燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)連通的加壓空氣罐。而且，該系統(tǒng)可包括與加壓空氣罐連通的外部壓縮機(jī)。外部壓縮機(jī)可構(gòu)造成將壓縮空氣供應(yīng)至加壓空氣罐，且加壓空氣罐可構(gòu)造成將壓縮空氣供應(yīng)至燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。

在另一實(shí)施例中，公開了用于增大燃?xì)鉁u輪功率輸出的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括具有壓縮機(jī)、燃燒器和渦輪的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。該系統(tǒng)還可包括與燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)連通的加壓空氣罐。壓縮機(jī)可與加壓空氣罐連通。壓縮機(jī)可構(gòu)造成將壓縮空氣供應(yīng)至加壓空氣罐。該系統(tǒng)還可包括與加壓空氣罐連通的外部壓縮機(jī)。外部壓縮機(jī)可構(gòu)造成將壓縮空氣供應(yīng)至加壓空氣罐，且加壓空氣罐可構(gòu)造成將壓縮空氣供應(yīng)至燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。而且，該系統(tǒng)可包括從外部壓縮機(jī)至燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)以用于繞過加壓空氣罐的旁通線路。外部壓縮機(jī)可構(gòu)造成借助于旁通線路將壓縮空氣供應(yīng)至燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。

根據(jù)另一實(shí)施例，公開了用于增大燃?xì)鉁u輪功率輸出的方法。該方法可包括通過外部壓縮機(jī)對與燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)連通的加壓空氣罐進(jìn)行填充。該方法還可包括基于短期輸出需求，將壓縮空氣從加壓空氣罐供應(yīng)至燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。

技術(shù)方案1：一種用于增大燃?xì)鉁u輪功率輸出的系統(tǒng)，包括：

燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)102，其包括壓縮機(jī)104、燃燒器106、和渦輪108；

加壓空氣罐122，其與所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)102連通；和

外部壓縮機(jī)138，其與所述加壓空氣罐122連通，其中，所述外部壓縮機(jī)138構(gòu)造成將壓縮空氣供應(yīng)至所述加壓空氣罐122，且所述加壓空氣罐122構(gòu)造成將壓縮空氣供應(yīng)至所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)102。

技術(shù)方案2：根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其中，所述加壓空氣罐與所述壓縮機(jī)的壓縮機(jī)排氣殼連通。

技術(shù)方案3：根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其中，所述加壓空氣罐與所述燃燒器的進(jìn)口連通。

技術(shù)方案4：根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其中，所述加壓空氣罐與所述渦輪的進(jìn)口連通。

技術(shù)方案5：根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其中，所述壓縮機(jī)與所述加壓空氣罐連通。

技術(shù)方案6：根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，還包括過濾器殼體，所述過濾器殼體與所述壓縮機(jī)和所述外部壓縮機(jī)連通。

技術(shù)方案7：根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，還包括從所述外部壓縮機(jī)至所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)以用于繞過所述加壓空氣罐的旁通線路，其中，所述外部壓縮機(jī)構(gòu)造成借助于所述旁通線路將壓縮空氣供應(yīng)至所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。

技術(shù)方案8：根據(jù)技術(shù)方案7所述的系統(tǒng)，其中，所述加壓空氣罐或所述外部壓縮機(jī)與所述壓縮機(jī)的壓縮機(jī)排氣殼連通。

技術(shù)方案9：根據(jù)技術(shù)方案7所述的系統(tǒng)，其中，所述加壓空氣罐或所述外部壓縮機(jī)與所述燃燒器的進(jìn)口連通。

技術(shù)方案10：根據(jù)技術(shù)方案7所述的系統(tǒng)，其中，所述加壓空氣罐或所述外部壓縮機(jī)與所述渦輪的進(jìn)口連通。

技術(shù)方案11：根據(jù)技術(shù)方案7所述的系統(tǒng)，其中，所述壓縮機(jī)與所述加壓空氣罐連通。

技術(shù)方案12：根據(jù)技術(shù)方案7所述的系統(tǒng)，還包括過濾器殼體，所述過濾器殼體與所述壓縮機(jī)和所述外部壓縮機(jī)連通。

技術(shù)方案13：一種用于增大燃?xì)鉁u輪功率輸出的系統(tǒng)，包括：

燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)102，其包括壓縮機(jī)104、燃燒器106、和渦輪108；

加壓空氣罐122，其與所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)102連通，其中，所述壓縮機(jī)104與所述加壓空氣罐122連通，其中，所述壓縮機(jī)104構(gòu)造成將壓縮空氣供應(yīng)至所述加壓空氣罐122；

外部壓縮機(jī)138，其與所述加壓空氣罐122連通，其中，所述外部壓縮機(jī)138構(gòu)造成將壓縮空氣供應(yīng)至所述加壓空氣罐122，且所述加壓空氣罐122構(gòu)造成將壓縮空氣供應(yīng)至所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)102；和

旁通線路150，其從所述外部壓縮機(jī)138至所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)102，以用于繞過所述加壓空氣罐122，其中，所述外部壓縮機(jī)138構(gòu)造成借助于所述旁通線路150將壓縮空氣供應(yīng)至所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)102。

技術(shù)方案14：根據(jù)技術(shù)方案13所述的系統(tǒng)，其中，所述加壓空氣罐或所述外部壓縮機(jī)與所述壓縮機(jī)的壓縮機(jī)排氣殼連通。

技術(shù)方案15：根據(jù)技術(shù)方案13所述的系統(tǒng)，其中，所述加壓空氣罐或所述外部壓縮機(jī)與所述燃燒器的進(jìn)口連通。

技術(shù)方案16：根據(jù)技術(shù)方案13所述的系統(tǒng)，其中，所述加壓空氣罐或所述外部壓縮機(jī)與所述渦輪的進(jìn)口連通。

技術(shù)方案17：一種用于增大燃?xì)鉁u輪功率輸出的方法，包括：

通過外部壓縮機(jī)138對與燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)102連通的加壓空氣罐122進(jìn)行填充；和

基于短期輸出需求，將壓縮空氣從所述加壓空氣罐122供應(yīng)至所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)102。

技術(shù)方案18：根據(jù)技術(shù)方案17所述的方法，還包括：

基于延長的輸出需求，繞過所述加壓空氣罐；和

將壓縮空氣從所述外部壓縮機(jī)供應(yīng)至所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。

技術(shù)方案19：根據(jù)技術(shù)方案18所述的方法，還包括將壓縮空氣從所述加壓空氣罐和/或所述外部壓縮機(jī)供應(yīng)至壓縮機(jī)排氣殼、燃燒器的進(jìn)口、渦輪的進(jìn)口、或它們的組合。

技術(shù)方案20：根據(jù)技術(shù)方案17所述的方法，還包括將壓縮空氣從所述加壓空氣罐供應(yīng)至壓縮機(jī)排氣殼、燃燒器的進(jìn)口、渦輪的進(jìn)口、或它們的組合。

從接下來的詳細(xì)說明、附圖、和所附權(quán)利要求中，本公開的其他實(shí)施例、方面、和特征對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得顯而易見。

附圖說明

現(xiàn)在將參考附圖，附圖不一定是按比例繪制的。

圖1示意地描繪根據(jù)實(shí)施例的燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)。

圖2示意地描繪根據(jù)實(shí)施例的燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)。

圖3示意地描繪根據(jù)實(shí)施例的燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)。

圖4示意地描繪根據(jù)實(shí)施例的燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)。

圖5描繪根據(jù)實(shí)施例的示例流程圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將在下文中參考附圖來更全面地描述例示實(shí)施例，在附圖中示出一些但非所有的實(shí)施例。本公開可以以許多不同的形式實(shí)施，且不應(yīng)認(rèn)為限于本文中闡明的實(shí)施例。相似的標(biāo)號(hào)都指相似的元件。

圖1描繪用于在瞬態(tài)事件(諸如低頻電網(wǎng)事件等)期間增大功率輸出的渦輪系統(tǒng)100。燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)100可包括一個(gè)或更多個(gè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)102。各燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)102可包括壓縮機(jī)104，壓縮機(jī)104壓縮進(jìn)入的空氣流。壓縮機(jī)104可將壓縮空氣流輸送至燃燒子系統(tǒng)106。壓縮空氣流可與壓縮燃料流混合。該混合物可被點(diǎn)燃，以形成燃燒氣體流。燃燒氣體流又可被輸送至渦輪108。燃燒氣體流可驅(qū)動(dòng)渦輪108，以產(chǎn)生機(jī)械功。在渦輪108中產(chǎn)生的機(jī)械功可驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)104和外部負(fù)載，諸如例如，發(fā)電機(jī)等。燃燒氣體流可經(jīng)由排出子系統(tǒng)而被排出至煙道、熱量回收蒸汽發(fā)生器、或以其他方式處置。

在一些實(shí)例中，燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)100可包括壓縮機(jī)進(jìn)口子系統(tǒng)110，該壓縮機(jī)進(jìn)口子系統(tǒng)110具有鉸接的進(jìn)口導(dǎo)葉組件112。此外，在一些實(shí)例中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)102可包括進(jìn)口篩114或過濾器殼體(filter house)，進(jìn)口篩114或過濾器殼體包括具有多個(gè)進(jìn)口空氣過濾器116的過濾器組件。燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)100還可包括進(jìn)口泄放熱量(IBH)歧管118和/或防冰歧管120。

燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)100可包括加壓空氣罐122，加壓空氣罐122借助于一個(gè)或更多個(gè)導(dǎo)管124與燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)102的一個(gè)或更多個(gè)構(gòu)件連通。例如，加壓空氣罐122可與壓縮機(jī)104的壓縮機(jī)排氣殼(discharge casing)126、燃燒器106的進(jìn)口128、和/或渦輪108的進(jìn)口130連通。加壓空氣罐122可與壓縮機(jī)104的任何部分或構(gòu)件、燃燒器106、和/或渦輪108連通。導(dǎo)管124可包括一個(gè)或更多個(gè)流量閥132、流量傳感器134、和/或壓力傳感器136，以用于監(jiān)測和/或控制來自加壓空氣罐122的壓縮空氣的流量。加壓空氣罐122可在其中儲(chǔ)存壓縮空氣。以此方式，加壓空氣罐122可將壓縮空氣提供至燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)102的一個(gè)或更多個(gè)構(gòu)件，以維持功率輸出。在一個(gè)示例中，加壓空氣罐122可基于短期電網(wǎng)事件或功率要求來即時(shí)地提供壓縮空氣。加壓空氣罐122僅用于例示。例如，加壓空氣罐122可儲(chǔ)存其他流體、液體和氣體二者，諸如氮、氧、或燃料。

外部壓縮機(jī)138可借助于一個(gè)或更多個(gè)導(dǎo)管140而與加壓空氣罐122連通。導(dǎo)管140可包括一個(gè)或更多個(gè)流量閥142、流量傳感器、和/或壓力傳感器，以用于監(jiān)測和/或控制從外部壓縮機(jī)138至加壓空氣罐122的壓縮空氣的流量。外部壓縮機(jī)138可構(gòu)造成將壓縮空氣供應(yīng)至加壓空氣罐122。加壓空氣罐122又可如上述地構(gòu)造成將壓縮空氣供應(yīng)至燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)102的一個(gè)或更多個(gè)構(gòu)件。

在一些實(shí)例中，過濾器殼體114可借助于一個(gè)或更多個(gè)導(dǎo)管144與壓縮機(jī)104和外部壓縮機(jī)138連通。以此方式，過濾器殼體114可將過濾過的空氣供應(yīng)至壓縮機(jī)104和/或外部壓縮機(jī)138。

在某些實(shí)施例中，如在圖2中描繪的，壓縮機(jī)104可借助于一個(gè)或更多個(gè)導(dǎo)管146與加壓空氣罐122連通。導(dǎo)管146可包括一個(gè)或更多個(gè)流量閥148、流量傳感器、和/或壓力傳感器，以用于監(jiān)測和/或控制從壓縮機(jī)104至加壓空氣罐122的壓縮空氣的流量。壓縮機(jī)104可構(gòu)造成將壓縮空氣供應(yīng)至加壓空氣罐122。以此方式，可對加壓空氣罐填充來自外部壓縮機(jī)138和/或壓縮機(jī)104的壓縮空氣。加壓空氣罐122又可如上所述地構(gòu)造成將壓縮空氣供應(yīng)至燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)102的一個(gè)或更多個(gè)構(gòu)件。

如在圖3中描繪的，燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)100可包括從外部壓縮機(jī)138至燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)108的旁通線路150。旁通線路150可繞過加壓空氣罐122。旁通線路150可包括一個(gè)或更多個(gè)流量閥、流量傳感器、和/或壓力傳感器，以用于監(jiān)測和/或控制從外部壓縮機(jī)138至燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)102的壓縮空氣的流量。以此方式，外部壓縮機(jī)138可構(gòu)造成借助于旁通線路150將壓縮空氣直接供應(yīng)至燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)102。結(jié)果，可對燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)102的一個(gè)或更多個(gè)構(gòu)件供應(yīng)直接來自外部壓縮機(jī)138或來自加壓空氣罐122的壓縮空氣。例如，加壓空氣罐122和/或外部壓縮機(jī)138可與壓縮機(jī)104的壓縮機(jī)排氣殼126、燃燒器106的進(jìn)口128、和/或渦輪108的進(jìn)口130連通。

在一些實(shí)例中，外部壓縮機(jī)138可借助于旁通線路150直接對燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)102的一個(gè)或更多個(gè)構(gòu)件提供壓縮空氣，以維持功率輸出。在一個(gè)示例中，外部壓縮機(jī)138可基于延長的電網(wǎng)事件或功率要求來提供壓縮空氣。

在一些實(shí)例中，如在圖4中所描繪的，除了旁通線路150之外，壓縮機(jī)104可借助于一個(gè)或更多個(gè)導(dǎo)管146與加壓空氣罐122連通。導(dǎo)管146可包括一個(gè)或更多個(gè)流量閥148、流量傳感器、和/或壓力傳感器，以用于監(jiān)測和/或控制從壓縮機(jī)104至加壓空氣罐122的壓縮空氣的流量。壓縮機(jī)104可構(gòu)造成將壓縮空氣供應(yīng)至加壓空氣罐122。以此方式，可對加壓空氣罐填充來自外部壓縮機(jī)138和/或壓縮機(jī)104的壓縮空氣。加壓空氣罐122又可如上所述地構(gòu)造成將壓縮空氣供應(yīng)至燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)102的一個(gè)或更多個(gè)構(gòu)件。

在圖1-4中描繪的燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)100的各種實(shí)施例可提供在瞬態(tài)事件(諸如低頻電網(wǎng)事件等)期間增大功率輸出的能力。例如，外部壓縮機(jī)138和/或加壓空氣罐122可將壓縮空氣提供至燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)102的一個(gè)或更多個(gè)構(gòu)件，以維持功率輸出。在一個(gè)示例中，加壓空氣罐122可基于短期電網(wǎng)事件或功率要求來即時(shí)地提供壓縮空氣，而外部壓縮機(jī)138可基于延長的電網(wǎng)事件或功率要求來提供壓縮空氣。以此方式，可顯著地減小加壓空氣罐122的大小。以此方式，燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)100可適應(yīng)燃?xì)鉁u輪在低頻事件期間的短期和長期操作。

圖5描繪用于在瞬態(tài)事件期間(諸如低頻電網(wǎng)事件等)期間增大功率輸出的方法200的示例流程圖。在框122處，可通過壓縮機(jī)104或外部壓縮機(jī)138對加壓空氣容器122填充壓縮空氣。在框204處，可檢測瞬態(tài)事件，諸如低頻電網(wǎng)事件等。在框206處，可起動(dòng)加壓空氣罐122，以將壓縮空氣提供至燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)102的一個(gè)或更多個(gè)構(gòu)件。在框208處，可起動(dòng)外部壓縮機(jī)138。在框210處，如果瞬態(tài)事件延長，則外部壓縮機(jī)138可借助于旁通線路150將壓縮空氣提供至燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)102的一個(gè)或更多個(gè)構(gòu)件，以維持功率輸出。

盡管已經(jīng)以結(jié)構(gòu)特征和/或方法動(dòng)作特定的語言描述了實(shí)施方式，但應(yīng)理解的是，本公開不一定限于所描述的特定特征或動(dòng)作。相反，該特定的特征和動(dòng)作是作為實(shí)現(xiàn)實(shí)施方式的例示形式而公開的。