具有產(chǎn)生過量空氣流的壓縮機(jī)和渦輪膨脹器的發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種發(fā)電系統(tǒng)(100)可包括：第一燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)(102)，其包括第一渦輪構(gòu)件(104)、第一整體式壓縮機(jī)(106)和第一燃燒器(108)，來(lái)自第一整體式壓縮機(jī)(106)的空氣和燃料供應(yīng)至該第一燃燒器(108)。第一整體式壓縮機(jī)(106)具有比第一燃燒器(108)和/或第一渦輪構(gòu)件(104)的吸入容量大的流動(dòng)容量，從而產(chǎn)生過量空氣流(200)。第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)(140)可包括與第一個(gè)類似的構(gòu)件但在其壓縮機(jī)中沒有過量容量。渦輪膨脹器(252)可以操作地聯(lián)接至第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)(140)?？刂崎y可控制過量空氣流(200)從第一燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)(102)到第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)(140)和渦輪膨脹器(252)中的至少一者的流動(dòng)，和渦輪膨脹器(252)的排放(210,272)到第一整體式壓縮機(jī)(106)和第二壓縮機(jī)(146)中的至少一者的入口的流動(dòng)。
【專利說明】具有產(chǎn)生過量空氣流的壓縮機(jī)和渦輪膨脹器的發(fā)電系統(tǒng)
[0001]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)專利申請(qǐng)?zhí)?_，GE卷號(hào)280346-1、280347-1、
280348-1、280349-1、280352-1、280353-1 和 280355-1，所有都在_提交。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本公開內(nèi)容大體上涉及發(fā)電系統(tǒng)，并且更具體地涉及包括具有產(chǎn)生過量空氣流的壓縮機(jī)的燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)與增加發(fā)電機(jī)輸出且用于冷卻至壓縮機(jī)或另一個(gè)燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的壓縮機(jī)的入口空氣的渦輪膨脹器。
【背景技術(shù)】
[0003]發(fā)電系統(tǒng)通常采用一個(gè)或更多個(gè)燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，其可與一個(gè)或更多個(gè)蒸汽渦輪系統(tǒng)聯(lián)接來(lái)發(fā)電。燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)可包括具有旋轉(zhuǎn)軸的多級(jí)軸流式壓縮機(jī)。空氣進(jìn)入壓縮機(jī)的入口，且由壓縮機(jī)葉片級(jí)壓縮，且然后被排放至燃燒器，在此，焚燒燃料如天然氣，以提供高能燃燒氣流來(lái)驅(qū)動(dòng)渦輪構(gòu)件。在渦輪構(gòu)件中，熱氣體的能量被轉(zhuǎn)換成功，該功中的一些用于通過旋轉(zhuǎn)軸來(lái)驅(qū)動(dòng)整體式的壓縮機(jī)，其余的可用于有用功，以經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸(例如，旋轉(zhuǎn)軸的延伸部)驅(qū)動(dòng)負(fù)載如發(fā)電機(jī)以用于產(chǎn)生電力。多個(gè)燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)可在發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)并聯(lián)地使用。在聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)中，一個(gè)或更多個(gè)蒸汽渦輪系統(tǒng)還可與燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)一起使用。在此情形中，來(lái)自燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的熱排出氣體被給送到一個(gè)或更多個(gè)熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)來(lái)產(chǎn)生蒸汽，蒸汽然后被給送到具有與燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)分開的或整體式的旋轉(zhuǎn)軸的蒸汽渦輪構(gòu)件。在任何情況下，蒸汽的能量都轉(zhuǎn)換成功，該功可用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載如發(fā)電機(jī)，以用于產(chǎn)生電力。
[0004]當(dāng)產(chǎn)生發(fā)電系統(tǒng)時(shí)，其零件構(gòu)造成一起工作來(lái)提供具有期望的功率輸出的系統(tǒng)。根據(jù)需要提高功率輸出并且/或者在挑戰(zhàn)性環(huán)境情形下維持功率輸出的能力是本行業(yè)中的不斷挑戰(zhàn)。例如，在熱天，電力消耗增加，因此增大發(fā)電需求。熱天的另一個(gè)挑戰(zhàn)是隨著溫度升高，壓縮機(jī)流減少，這導(dǎo)致減少的發(fā)電機(jī)輸出。增大功率輸出(或維持功率輸出，例如，在熱天)的一個(gè)途徑是對(duì)發(fā)電系統(tǒng)添加可增加去往燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)燃燒器的空氣流的構(gòu)件。增大空氣流的一個(gè)途徑是添加儲(chǔ)存容器來(lái)對(duì)燃?xì)鉁u輪燃燒器進(jìn)行給送。然而，該特定途徑通常需要用于儲(chǔ)存容器的單獨(dú)的能量源，這不是高效的。
[0005]增大空氣流的另一途徑是升級(jí)壓縮機(jī)。目前，壓縮機(jī)已得到改進(jìn)，使得它們的流動(dòng)容量高于它們的前代壓縮機(jī)。這些新的、更高容量的壓縮機(jī)通常制造成或者適應(yīng)新的類似構(gòu)造的燃燒器，或者能夠處理增大的容量的較舊的燃燒器。升級(jí)較舊的燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)來(lái)使用新的、更高容量的壓縮機(jī)的一個(gè)挑戰(zhàn)是，目前沒有與不可處理增大的容量的系統(tǒng)一起在不升級(jí)系統(tǒng)的其他昂貴部分的情況下使用更高容量的壓縮機(jī)的機(jī)構(gòu)。通常需要與壓縮機(jī)升級(jí)同時(shí)升級(jí)的其他部分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)理論上可能是可行的，但升級(jí)其他部分的額外成本由于額外的花費(fèi)而使得升級(jí)是考慮不周的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本公開內(nèi)容的第一方面提供了一種發(fā)電系統(tǒng)，包括:第一燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，其包括第一渦輪構(gòu)件、第一整體式壓縮機(jī)和第一燃燒器，來(lái)自第一整體式壓縮機(jī)的空氣和燃料供應(yīng)至第一燃燒器，第一燃燒器布置成將熱燃燒氣體供應(yīng)至第一渦輪構(gòu)件，且第一整體式壓縮機(jī)具有比第一燃燒器和第一渦輪構(gòu)件中的至少一者的吸入容量大的流動(dòng)容量，從而產(chǎn)生過量空氣流;第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，其包括第二渦輪構(gòu)件、第二壓縮機(jī)和第二燃燒器，來(lái)自第二壓縮機(jī)的空氣和燃料供應(yīng)至第二燃燒器，第二燃燒器布置成將熱燃燒氣體供應(yīng)至第二渦輪構(gòu)件;渦輪膨脹器，其操作地聯(lián)接至第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng);第一控制閥系統(tǒng)，其控制過量空氣流沿過量空氣流路徑到第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)和渦輪膨脹器中的至少一者的流動(dòng)；以及第二控制閥系統(tǒng)，其控制渦輪膨脹器的排放到第一整體式壓縮機(jī)和第二壓縮機(jī)中的至少一者的入口的流動(dòng)。
[0007]本公開內(nèi)容的第二方面提供了一種發(fā)電系統(tǒng)，包括:第一燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，其包括:第一渦輪構(gòu)件、第一整體式壓縮機(jī)和第一燃燒器，來(lái)自第一整體式壓縮機(jī)的空氣和燃料供應(yīng)至第一燃燒器，第一燃燒器布置成將熱燃燒氣體供應(yīng)至第一渦輪構(gòu)件，且第一整體式壓縮機(jī)具有比第一燃燒器和第一渦輪構(gòu)件中的至少一者的吸入容量大的流動(dòng)容量，從而產(chǎn)生過量空氣流;第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，其包括第二渦輪構(gòu)件、第二壓縮機(jī)和第二燃燒器，來(lái)自第二壓縮機(jī)的空氣和燃料供應(yīng)至第二燃燒器，第二燃燒器布置成將熱燃燒氣體供應(yīng)至第二渦輪構(gòu)件;渦輪膨脹器，其操作地聯(lián)接至第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng);第一控制閥系統(tǒng)，其控制過量空氣流沿過量空氣流路徑到第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)和渦輪膨脹器中的至少一者的流動(dòng)；以及第二控制閥系統(tǒng)，其控制渦輪膨脹器的排放到第一整體式壓縮機(jī)和第二壓縮機(jī)中的至少一者的入口的流動(dòng)，其中第二控制閥系統(tǒng)包括第一控制閥和第二控制閥，第一控制閥控制渦輪膨脹器的排放到第一整體式壓縮機(jī)的入口的第一部分，第二控制閥控制渦輪膨脹器的排放到第二壓縮機(jī)的入口的第二部分，以及其中渦輪膨脹器的排放具有低于進(jìn)入第一整體式壓縮機(jī)的入口和第二壓縮機(jī)的入口的空氣的入口溫度的排放溫度。
[0008]本公開內(nèi)容的第三方面提供了一種方法，包括:從第一燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的第一整體式壓縮機(jī)獲得過量空氣流，第一燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)包括第一渦輪構(gòu)件、第一整體式壓縮機(jī)和第一燃燒器，來(lái)自第一整體式壓縮機(jī)的空氣和燃料供應(yīng)至第一燃燒器，第一整體式壓縮機(jī)具有比第一燃燒器和第一渦輪構(gòu)件中的至少一者的吸入容量大的流動(dòng)容量;將過量空氣流沿過量空氣流路徑引導(dǎo)至以下中的至少一者:第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，其包括第二渦輪構(gòu)件、第二壓縮機(jī)和第二燃燒器，來(lái)自第二壓縮機(jī)的空氣和燃料供應(yīng)至第二燃燒器，第二燃燒器布置成將熱燃燒氣體供應(yīng)至第二渦輪構(gòu)件，和渦輪膨脹器，其操作地聯(lián)接至第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)；以及將渦輪膨脹器的排放的流動(dòng)引導(dǎo)至第一整體式壓縮機(jī)和第二壓縮機(jī)中的至少一者的入口。
[0009]本發(fā)明的第一技術(shù)方案提供了一種發(fā)電系統(tǒng)，包括:第一燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，其包括第一渦輪構(gòu)件、第一整體式壓縮機(jī)和第一燃燒器，來(lái)自所述第一整體式壓縮機(jī)的空氣和燃料供應(yīng)至所述第一燃燒器，所述第一燃燒器布置成將熱燃燒氣體供應(yīng)至所述第一渦輪構(gòu)件，且所述第一整體式壓縮機(jī)具有比所述第一燃燒器和所述第一渦輪構(gòu)件中的至少一者的吸入容量大的流動(dòng)容量，從而產(chǎn)生過量空氣流;第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，其包括第二渦輪構(gòu)件、第二壓縮機(jī)和第二燃燒器，來(lái)自所述第二壓縮機(jī)的空氣和燃料供應(yīng)至所述第二燃燒器，所述第二燃燒器布置成將熱燃燒氣體供應(yīng)至所述第二渦輪構(gòu)件;渦輪膨脹器，其操作地聯(lián)接至所述第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng);第一控制閥系統(tǒng)，其控制所述過量空氣流沿過量空氣流路徑到所述第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)和所述渦輪膨脹器中的至少一者的流動(dòng)；以及第二控制閥系統(tǒng)，其控制所述渦輪膨脹器的排放到所述第一整體式壓縮機(jī)和所述第二壓縮機(jī)中的至少一者的入口的流動(dòng)。
[0010]本發(fā)明的第二技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，過量空氣流通過所述第一控制閥系統(tǒng)供應(yīng)至所述第二壓縮機(jī)的排放。
[0011 ]本發(fā)明的第三技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，過量空氣流通過所述第一控制閥系統(tǒng)供應(yīng)至所述第二燃燒器。
[0012]本發(fā)明的第四技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，過量空氣流通過所述第一控制閥系統(tǒng)供應(yīng)至所述第二渦輪構(gòu)件的渦輪噴嘴冷卻入口。
[0013]本發(fā)明的第五技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，第一控制閥系統(tǒng)控制所述過量空氣流到所述第二壓縮機(jī)的排放、所述第二燃燒器和所述第二渦輪構(gòu)件的渦輪噴嘴冷卻入口中的至少一者的流動(dòng)。
[0014]本發(fā)明的第六技術(shù)方案是在第五技術(shù)方案中，第一控制閥系統(tǒng)包括第一控制閥、第二控制閥、和第三控制閥，所述第一控制閥控制所述過量空氣流到所述第二壓縮機(jī)的所述排放的第一部分，所述第二控制閥控制所述過量空氣流到所述第二燃燒器的第二部分，所述第三控制閥控制所述過量空氣流到所述第二渦輪構(gòu)件的所述渦輪噴嘴冷卻入口的流動(dòng)的第三部分。
[0015]本發(fā)明的第七技術(shù)方案是在第六技術(shù)方案中，還包括至少一個(gè)傳感器，所述至少一個(gè)傳感器用于測(cè)量所述過量空氣流的至少一部分的流速，各傳感器可操作地聯(lián)接至所述第一控制閥系統(tǒng)。
[0016]本發(fā)明的第八技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，第一渦輪系統(tǒng)和所述第二渦輪系統(tǒng)中的每一個(gè)的排氣供應(yīng)至至少一個(gè)發(fā)電機(jī)以用于對(duì)蒸汽渦輪系統(tǒng)供能。
[0017]本發(fā)明的第九技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，第二控制閥系統(tǒng)包括第一控制閥和第二控制閥，所述第一控制閥控制所述渦輪膨脹器的所述排放到所述第一整體式壓縮機(jī)的所述入口的第一部分，所述第二控制閥控制所述渦輪膨脹器的所述排放到所述第二壓縮機(jī)的所述入口的第二部分。
[0018]本發(fā)明的第十技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)還包括旋轉(zhuǎn)軸，所述旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接所述第二壓縮機(jī)、所述第二渦輪構(gòu)件、起動(dòng)馬達(dá)和所述渦輪膨脹器。
[0019]本發(fā)明的第十一技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，第一燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)還包括旋轉(zhuǎn)軸，所述旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接所述第一整體式壓縮機(jī)、所述第一渦輪構(gòu)件、和負(fù)載換流逆變器(LCI)馬達(dá)。
[0020]本發(fā)明的第十二技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，渦輪膨脹器的所述排放具有低于進(jìn)入所述第一整體式壓縮機(jī)的所述入口和所述第二壓縮機(jī)的所述入口的空氣的入口溫度的排放溫度。
[0021]本發(fā)明的第十三技術(shù)方案提供了一種發(fā)電系統(tǒng)，包括:第一燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，其包括:第一渦輪構(gòu)件、第一整體式壓縮機(jī)和第一燃燒器，來(lái)自所述第一整體式壓縮機(jī)的空氣和燃料供應(yīng)至所述第一燃燒器，所述第一燃燒器布置成將熱燃燒氣體供應(yīng)至所述第一渦輪構(gòu)件，且所述第一整體式壓縮機(jī)具有比所述第一燃燒器和所述第一渦輪構(gòu)件中的至少一者的吸入容量大的流動(dòng)容量，從而產(chǎn)生過量空氣流;第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，其包括第二渦輪構(gòu)件、第二壓縮機(jī)和第二燃燒器，來(lái)自所述第二壓縮機(jī)的空氣和燃料供應(yīng)至所述第二燃燒器，所述第二燃燒器布置成將熱燃燒氣體供應(yīng)至所述第二渦輪構(gòu)件;渦輪膨脹器，其操作地聯(lián)接至所述第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng);第一控制閥系統(tǒng)，其控制所述過量空氣流沿過量空氣流路徑到所述第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)和所述渦輪膨脹器中的至少一者的流動(dòng)；以及第二控制閥系統(tǒng)，其控制所述渦輪膨脹器的排放到所述第一整體式壓縮機(jī)和所述第二壓縮機(jī)中的至少一者的入口的流動(dòng)，其中所述第二控制閥系統(tǒng)包括第一控制閥和第二控制閥，所述第一控制閥控制所述渦輪膨脹器的所述排放到所述第一整體式壓縮機(jī)的所述入口的第一部分，所述第二控制閥控制所述渦輪膨脹器的所述排放到所述第二壓縮機(jī)的所述入口的第二部分，以及其中所述渦輪膨脹器的所述排放具有低于進(jìn)入所述第一整體式壓縮機(jī)的所述入口和所述第二壓縮機(jī)的所述入口的空氣的入口溫度的排放溫度。
[0022]本發(fā)明的第十四技術(shù)方案是在第十三技術(shù)方案中，第一控制閥系統(tǒng)控制所述過量空氣流到所述第二壓縮機(jī)的排放、所述第二燃燒器和所述第二渦輪構(gòu)件的渦輪噴嘴冷卻入口中的至少一者的流動(dòng)。
[0023]本發(fā)明的第十五技術(shù)方案是在第十四技術(shù)方案中，第一控制閥系統(tǒng)包括第一控制閥、第二控制閥、和第三控制閥，所述第一控制閥控制所述過量空氣流到所述第二壓縮機(jī)的所述排放的第一部分，所述第二控制閥控制所述過量空氣流到所述第二燃燒器的第二部分，所述第三控制閥控制所述過量空氣流到所述第二渦輪構(gòu)件的所述渦輪噴嘴冷卻入口的流動(dòng)的第三部分。
[0024]本發(fā)明的第十六技術(shù)方案是在第十三技術(shù)方案中，第一渦輪系統(tǒng)和所述第二渦輪系統(tǒng)中的每一個(gè)的排氣供應(yīng)至至少一個(gè)發(fā)電機(jī)以用于對(duì)蒸汽渦輪系統(tǒng)供能。
[0025]本發(fā)明的第十七技術(shù)方案是在第十三技術(shù)方案中，第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)還包括旋轉(zhuǎn)軸，所述旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接所述第二壓縮機(jī)、所述第二渦輪構(gòu)件、起動(dòng)馬達(dá)和所述渦輪膨脹器。
[0026]本發(fā)明的第十八技術(shù)方案是在第十三技術(shù)方案中，第一燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)還包括旋轉(zhuǎn)軸，所述旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接所述第一整體式壓縮機(jī)、所述第一渦輪構(gòu)件、和負(fù)載換流逆變器(LCI)馬達(dá)。
[0027]本發(fā)明的第十九技術(shù)方案提供了一種方法，包括:從第一燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的第一整體式壓縮機(jī)獲得過量空氣流，所述第一燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)包括第一渦輪構(gòu)件、所述第一整體式壓縮機(jī)和第一燃燒器，來(lái)自所述第一整體式壓縮機(jī)的空氣和燃料供應(yīng)至所述第一燃燒器，所述第一整體式壓縮機(jī)具有比所述第一燃燒器和所述第一渦輪構(gòu)件中的至少一者的吸入容量大的流動(dòng)容量;將所述過量空氣流沿過量空氣流路徑引導(dǎo)至以下中的至少一者:第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，其包括第二渦輪構(gòu)件、第二壓縮機(jī)和第二燃燒器，來(lái)自所述第二壓縮機(jī)的空氣和燃料供應(yīng)至所述第二燃燒器，所述第二燃燒器布置成將熱燃燒氣體供應(yīng)至所述第二渦輪構(gòu)件，和渦輪膨脹器，其操作地聯(lián)接至所述第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)；以及將所述渦輪膨脹器的排放的流動(dòng)引導(dǎo)至所述第一整體式壓縮機(jī)和所述第二壓縮機(jī)中的至少一者的入口。
[0028]本發(fā)明的第二十技術(shù)方案是在第十九技術(shù)方案中，渦輪膨脹器的排放具有低于進(jìn)入所述第一整體式壓縮機(jī)的所述入口和所述第二壓縮機(jī)的所述入口的空氣的入口溫度的排放溫度。
[0029]本公開內(nèi)容的示范性方面設(shè)計(jì)成解決本文所述的問題和/或未論述的其它問題。
【附圖說明】
[0030]根據(jù)結(jié)合附圖作出本公開的各種方面的以下詳細(xì)描述，將更容易理解本公開的這些和其他特征，附圖繪出了本公開的各種實(shí)施例，在附圖中:
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。
[0031]應(yīng)注意，本公開的附圖不按照比例。附圖旨在僅繪出本公開的典型方面，且因此不應(yīng)認(rèn)作是限制本公開的范圍。在附圖中，相似的標(biāo)號(hào)表示附圖之間的相似元件。
[0032]零件列表 100發(fā)電系統(tǒng)
102第一燃?xì)鉁u輪系統(tǒng) 104第一渦輪構(gòu)件 106第一整體式壓縮機(jī) 108第一燃燒器 110渦輪旋轉(zhuǎn)軸 120入口過濾器殼體 122,154,166 發(fā)電機(jī) 140第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng) 144第二渦輪構(gòu)件 146第二壓縮機(jī) 148第二燃燒器
150以后開發(fā)的入口過濾器殼體
152旋轉(zhuǎn)軸
158噴嘴冷卻入口
160蒸汽渦輪系統(tǒng)
162旋轉(zhuǎn)軸
166發(fā)電機(jī)
168,170蒸汽發(fā)生器
172,174 排氣
178排放物控制系統(tǒng)
180控制系統(tǒng)
200空氣流
202第一控制閥系統(tǒng)
210,272 排放
212,274第一控制閥
214第二控制閥
216第三控制閥
220傳感器 250過量空氣流路徑 252渦輪膨脹器 254至少一部分 256,266控制閥 270第二控制閥系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0033]如上所述，本公開提供了一種發(fā)電系統(tǒng)，其包括燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)包括產(chǎn)生過量空氣流的壓縮機(jī)。本發(fā)明的實(shí)施例提供了使用過量空氣流來(lái)改善發(fā)電系統(tǒng)輸出的方式。
[0034]參看圖1，提供了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的發(fā)電系統(tǒng)100的示意圖。系統(tǒng)100包括第一燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)102。第一燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)102除其他構(gòu)件外可包括第一渦輪構(gòu)件104、第一整體式壓縮機(jī)106和第一燃燒器108。如在本文中使用的，第一“整體式”壓縮機(jī)106如此稱呼是因?yàn)閴嚎s機(jī)106和渦輪構(gòu)件104可尤其由公共壓縮機(jī)/渦輪旋轉(zhuǎn)軸110(有時(shí)稱為轉(zhuǎn)子110)—體地聯(lián)接在一起。該結(jié)構(gòu)不同于被單獨(dú)地供能且不與渦輪構(gòu)件104整體式的許多壓縮機(jī)。
[0035]燃燒器108可包括任何現(xiàn)在已知或以后開發(fā)的燃燒器系統(tǒng)，該燃燒器系統(tǒng)大體上包括燃燒區(qū)和燃料噴嘴組件。燃燒器108可采用環(huán)形燃燒系統(tǒng)或筒環(huán)形燃燒系統(tǒng)(如附圖中所例示的)的形式。在操作中，來(lái)自第一整體式壓縮機(jī)106的空氣和燃料如天然氣被供應(yīng)至燃燒器108。稀釋劑也可選地以任何現(xiàn)在已知或以后開發(fā)的方式輸送至燃燒器108。由第一整體式壓縮機(jī)106吸取的空氣可穿過任何現(xiàn)在已知或以后開發(fā)的入口過濾器殼體120。如所理解的，燃燒器108布置成通過燃料和空氣混合物的燃燒來(lái)將熱燃燒氣體供應(yīng)至第一渦輪構(gòu)件104。在渦輪構(gòu)件104中，熱燃燒氣體的能量被轉(zhuǎn)換成功，該功中的一些用于通過旋轉(zhuǎn)軸110來(lái)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)106，其余的可用于有用功，以驅(qū)動(dòng)負(fù)載(諸如但不限于用于產(chǎn)生電力的發(fā)電機(jī)122)，并且/或者經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸110(旋轉(zhuǎn)軸110的延伸部)驅(qū)動(dòng)另一渦輪。起動(dòng)馬達(dá)112(諸如但不限于常規(guī)起動(dòng)馬達(dá)或負(fù)載換流逆變器(LCI)馬達(dá)(未示出))也可聯(lián)接到旋轉(zhuǎn)軸110，以用于第一燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)102的起動(dòng)目的(本文中相對(duì)于第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)140描述)。渦輪構(gòu)件104可包括用于借助于旋轉(zhuǎn)軸110將熱燃燒氣流轉(zhuǎn)換成功的任何現(xiàn)在已知或以后開發(fā)的渦輪。
[0036]在一個(gè)實(shí)施例中，燃?xì)獾溳喯到y(tǒng)102可包括可從General Electric Company ,Greenville, S.C商業(yè)地獲得的型式MS7001FB，有時(shí)稱為7FB發(fā)動(dòng)機(jī)。然而，本發(fā)明不限于任一種特定的燃?xì)獾溳喯到y(tǒng)，且可結(jié)合其他系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括例如Genera I ElectricCompany 的型式 MS7001FA(7FA)和 MS9001FA(9FA)。
[0037]不同于常規(guī)燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)型式，第一整體式壓縮機(jī)106具有比渦輪構(gòu)件104和/或第一燃燒器108的吸入容量大的流動(dòng)容量。即，壓縮機(jī)106相比于構(gòu)造成與燃燒器108和渦輪構(gòu)件104匹配的壓縮機(jī)是升級(jí)的壓縮機(jī)。如在本文中使用的，“容量”指流速容量。例如，燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)102的初始?jí)嚎s機(jī)可具有大約487千克/秒(kg/s) (I，075鎊質(zhì)量/秒(lbm/s))的最大流量，且渦輪構(gòu)件104可具有基本上相等的最大流動(dòng)容量，即，大約487 kg/s。然而，在此，壓縮機(jī)108替換了初始?jí)嚎s機(jī)，且可具有例如大約544 kg/s(1200 lbm/s)的增大的最大流動(dòng)容量，而渦輪構(gòu)件104繼續(xù)具有例如大約487 kg/s的最大流動(dòng)容量。(在需要時(shí)，起動(dòng)馬達(dá)112也可升級(jí)，例如，升級(jí)至所例示的LCI馬達(dá)，以適應(yīng)用于第一整體式壓縮機(jī)106的起動(dòng)的增大的功率要求)。因此，渦輪構(gòu)件104不可利用壓縮機(jī)106的所有容量，且過量空氣流200由壓縮機(jī)106在高于例如渦輪構(gòu)件104的最大容量下產(chǎn)生。類似地，整體式壓縮機(jī)106的流動(dòng)容量可超過燃燒器108的最大吸入容量。以類似的方式，如果暴露于整體式壓縮機(jī)106的滿流動(dòng)容量，則渦輪構(gòu)件104的功率輸出可超過用于發(fā)電機(jī)122的最大允許輸入。盡管本文中已描述了特定的示例流速值，但要強(qiáng)調(diào)的是，流速容量可取決于燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)和所使用的新的大容量整體式壓縮機(jī)106來(lái)大大地改變。如本文中將描述的那樣，本發(fā)明提供了在發(fā)電系統(tǒng)100的其他部分中使用過量空氣流的發(fā)電系統(tǒng)100的各種實(shí)施例。
[0038]在圖1中所示的實(shí)施例中，發(fā)電系統(tǒng)100還包括一個(gè)或更多個(gè)第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)140。各第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)140可包括第二渦輪構(gòu)件144、第二壓縮機(jī)146和第二燃燒器148。各第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)140可基本上類似于第一燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)102，只是其壓縮機(jī)146未升級(jí)或替換，且繼續(xù)具有構(gòu)造成匹配其相應(yīng)渦輪構(gòu)件144和/或燃燒器148流動(dòng)容量的流動(dòng)容量。如在本文中關(guān)于第一整體式壓縮機(jī)106所述的，來(lái)自第二壓縮機(jī)146的空氣與燃料一同供應(yīng)至第二燃燒器148，且第二燃燒器148布置成將熱燃燒氣體供應(yīng)至第二渦輪構(gòu)件144。稀釋劑也可以可選地以任何現(xiàn)在已知或以后開發(fā)的方式輸送至第二燃燒器148。由第二壓縮機(jī)146吸取的空氣可穿過任何現(xiàn)在已知或以后開發(fā)的入口過濾器殼體150。在第二渦輪構(gòu)件144中，熱燃燒氣體的能量被轉(zhuǎn)換成功，該功中的一些用于通過旋轉(zhuǎn)軸152來(lái)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)146，其余的可用于有效功來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載，諸如但不限于用于發(fā)電的發(fā)電機(jī)154，和/或經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸152(旋轉(zhuǎn)軸152的延伸部)驅(qū)動(dòng)另一渦輪。
[0039]第二渦輪構(gòu)件144還可包括一個(gè)或更多個(gè)渦輪噴嘴冷卻入口 158。如本領(lǐng)域中理解的那樣，渦輪構(gòu)件中的靜止噴嘴可包括多個(gè)入口(未示出)，以用于噴射冷卻流體來(lái)尤其冷卻渦輪構(gòu)件的噴嘴。噴嘴內(nèi)和周圍的通路在需要時(shí)引導(dǎo)冷卻流體。盡管為了清楚起見，在渦輪構(gòu)件144的第一級(jí)處僅示出一個(gè)入口，但應(yīng)理解的是，渦輪構(gòu)件144的各級(jí)可包括例如圍繞渦輪構(gòu)件沿周向間隔的一個(gè)或更多個(gè)入口。此外，盡管渦輪噴嘴冷卻入口 158示為在第二渦輪構(gòu)件144的第一級(jí)處或附近進(jìn)入，但應(yīng)理解，入口可設(shè)在實(shí)際上任何級(jí)處。
[0040]還如圖1中所示，在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)電系統(tǒng)100可以可選地采用包括蒸汽渦輪系統(tǒng)160的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備的形式。蒸汽渦輪系統(tǒng)160可包括任何現(xiàn)在已知或以后開發(fā)的蒸汽渦輪布置。在所示的實(shí)例中，示出了高壓(HP)、中壓(IP)和低壓(LP)區(qū)段;然而，并非全部是在所有情況下都需要的。如本領(lǐng)域中已知的那樣，在操作中，蒸汽進(jìn)入蒸汽渦輪區(qū)段的入口，且被導(dǎo)送穿過靜止導(dǎo)葉，導(dǎo)葉向下游相對(duì)于聯(lián)接到旋轉(zhuǎn)軸162(轉(zhuǎn)子)的葉片引導(dǎo)蒸汽。蒸汽可穿過其余級(jí)，從而將力施加在葉片上，從而導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)軸162旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)軸162的至少一個(gè)端部可附接到負(fù)載或機(jī)器，諸如但不限于發(fā)電機(jī)166、和/或另一渦輪，例如，燃?xì)鉁u輪102、140中的一個(gè)。用于蒸汽渦輪系統(tǒng)160的蒸汽可由一個(gè)或更多個(gè)蒸汽發(fā)生器168、170生成，即，熱回收蒸汽發(fā)生器(HSRG) ARSG 168可聯(lián)接到第一渦輪系統(tǒng)102的排氣172，且HRSG170可聯(lián)接到第二渦輪系統(tǒng)104的排氣174。即，燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)102和/或燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)140的排氣172、174分別可供應(yīng)至至少一個(gè)HRSG 168、170，以用于對(duì)蒸汽渦輪系統(tǒng)160供能。各燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)可聯(lián)接到專用的HRSG，或者一些系統(tǒng)可共用HRSG。在后一情況中，盡管例示了兩個(gè)HRSG 168、170，但可僅提供一個(gè)，且排氣172、174 二者都被引導(dǎo)至其。在穿過蒸汽發(fā)生器168、170之后，現(xiàn)在耗盡熱的燃燒氣流可經(jīng)由任何現(xiàn)在已知或以后開發(fā)的排放物控制系統(tǒng)178來(lái)排氣，例如，煙道、選擇性催化還原(SCR)單元、一氧化二氮過濾器等。盡管圖1示出了聯(lián)合循環(huán)實(shí)施例，但應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，可省略包括HRSG168、170的蒸汽渦輪系統(tǒng)160。在此后一情況中，排氣172、174將直接地傳送至排放物控制系統(tǒng)180或用于其他過程中。
[0041 ]發(fā)電系統(tǒng)100還可包括用于控制其各種構(gòu)件的任何現(xiàn)在已知或以后開發(fā)的控制系統(tǒng)180。盡管與構(gòu)件分開示出，但應(yīng)理解的是，控制系統(tǒng)180電聯(lián)接到所有構(gòu)件和它們相應(yīng)的可控制特征，例如，閥、栗、馬達(dá)、傳感器、電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)控制件等。
[0042]回到第一燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)102的細(xì)節(jié)，如本文中所提到的，第一整體式壓縮機(jī)106具有比渦輪構(gòu)件104和/或第一燃燒器108的吸入容量大的流動(dòng)容量，這產(chǎn)生了過量空氣流200。過量空氣流200示為從第一整體式壓縮機(jī)106在其排放處獲得的流。然而，應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，過量空氣流200可在期望的情況下在整體式壓縮機(jī)106的任何級(jí)處使用適合的閥和相關(guān)控制系統(tǒng)獲得，例如，在排放上游的一個(gè)或更多個(gè)位置處，在排放和排放上游的一個(gè)或更多個(gè)位置處，等。在任何情況下，過量空氣流200最終沿過量空氣流路徑250穿過，路徑250可包括去往第二渦輪系統(tǒng)140的一個(gè)或更多個(gè)管。在圖1實(shí)施例中，控制閥系統(tǒng)202提供成用于控制去往第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)140的過量空氣流200的流動(dòng)。盡管示為好像過量空氣流200被引導(dǎo)至僅一個(gè)第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)140，但應(yīng)理解的是，過量空氣流可在期望時(shí)被引導(dǎo)至一個(gè)或更多個(gè)第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)140，且其中，過量空氣流可支持多于一個(gè)的系統(tǒng)。
[0043]發(fā)電系統(tǒng)100還可包括操作地聯(lián)接到第二渦輪系統(tǒng)140的渦輪膨脹器252。渦輪膨脹器252可包括能夠接收高壓氣體如空氣或蒸汽且由高壓氣體的膨脹生成功的任何現(xiàn)在已知或以后開發(fā)的軸流式或離心流式渦輪。在舉例的情況中，過量空氣流200的至少一部分254可用于對(duì)渦輪膨脹器252供能。過量空氣流200的至少一部分254可由另一高壓氣體源(例如，來(lái)自HRSG 168和/或170的蒸汽)或另一加壓空氣源(如果需要)來(lái)增加。在后文中將描述渦輪膨脹器252的操作和優(yōu)點(diǎn)。
[0044]過量空氣流200可以通過第二控制閥系統(tǒng)202以多種方式從第一燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)102引導(dǎo)至第二渦輪系統(tǒng)140和/或渦輪膨脹器252。在一個(gè)實(shí)施例中，第一控制閥系統(tǒng)202控制過量空氣流200沿過量空氣流路徑250去往第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)140和渦輪膨脹器252中的至少一者的流動(dòng)。就第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)140而言，第一控制閥系統(tǒng)202可控制過量空氣流200的去往第二壓縮機(jī)146的排放210、第二燃燒器148和第二渦輪構(gòu)件144的渦輪噴嘴冷卻入口158中的至少一者的流動(dòng)。控制閥系統(tǒng)202可包括對(duì)第二渦輪系統(tǒng)140的期望部分供應(yīng)過量空氣流200的至少一部分所需的任何數(shù)目的閥。如所例示的，控制閥系統(tǒng)202可包括三個(gè)閥。第一控制閥212可控制過量空氣流200的去往第二壓縮機(jī)146的排放210的第一部分。以此方式，由此，過量空氣流200可被加至來(lái)自壓縮機(jī)146的空氣流，而沒有額外的能量消耗。第二控制閥214可控制過量空氣流200的去往第二燃燒器148的第二部分，從而提供用于燃燒的額外空氣。第三控制閥216可控制過量空氣流200的去往第二渦輪構(gòu)件144的渦輪噴嘴冷卻入口 158的第三部分，以尤其對(duì)渦輪構(gòu)件的噴嘴提供冷卻流體。在操作中，所示實(shí)例可如下地作用:首先，在控制閥210打開且控制閥212、214關(guān)閉的情況下，將過量空氣流200供應(yīng)至第二壓縮機(jī)146的排放210;接著，在控制閥210和216關(guān)閉且控制閥214打開的情況下，將過量空氣流200供應(yīng)至燃燒器148 ；和最后，在控制閥210、212關(guān)閉且控制閥216打開的情況下，將過量空氣流200供應(yīng)至第二渦輪構(gòu)件144的渦輪噴嘴冷卻入口 158。第一控制閥系統(tǒng)202還可包括用于控制過量空氣流路徑250中的過量空氣流200的控制閥256。就輸送至渦輪膨脹器252的過量空氣流200而言，第一控制閥系統(tǒng)202還可包括控制閥266，控制閥266控制過量空氣流200的至少一部分254，該至少一部分254供應(yīng)至渦輪膨脹器252(即，至渦輪膨脹器252的入口)以用于對(duì)渦輪膨脹器供能。
[0045]第二控制閥系統(tǒng)270可控制渦輪膨脹器252的排放272至第一整體式壓縮機(jī)106和第二壓縮機(jī)146中的至少一者的入口的流動(dòng)(為了清楚起見以虛線示出的管路)。如圖所示，第二控制閥系統(tǒng)270可包括第一控制閥274和第二控制閥276，第一控制閥274控制渦輪膨脹器252的排放272的至第一整體式壓縮機(jī)106的入口的第一部分，第二控制閥276控制渦輪膨脹器252的排放272的至第二壓縮機(jī)146的入口的第二部分。排放272的各部分可為排放272中的任何百分比，包括零。
[0046]進(jìn)一步參照各控制系統(tǒng)202、270，其各控制閥可定位在打開與關(guān)閉之間的任何位置，以對(duì)規(guī)定的構(gòu)件通過期望的部分流。此外，盡管去往各構(gòu)件的一個(gè)通路例示在各控制閥之后，但應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，可提供其他管路和控制閥，以將過量空氣流200的相應(yīng)部分進(jìn)一步分送至各種子部分，例如，第二渦輪構(gòu)件144上的多個(gè)渦輪噴嘴冷卻入口 158、燃燒器148的多個(gè)燃燒筒等。還如所例示的，可提供至少一個(gè)傳感器220以用于測(cè)量過量空氣流200的至少一部分的流速，該至少一部分例如為，如從第一整體式壓縮機(jī)106獲取的、各控制閥212、214、216之后的，等。各傳感器220可以可操作地聯(lián)接到控制閥系統(tǒng)202，其可包括用于所示各種控制閥的自動(dòng)操作的任何現(xiàn)在已知或以后開發(fā)的工業(yè)控制。其他傳感器可在需要時(shí)遍布發(fā)電系統(tǒng)100地提供。
[0047]如上面提到的，控制閥256可操作成控制過量空氣流動(dòng)路徑250中的過量空氣流200的量，且控制閥266可操作成控制從過量空氣流路徑250提供至渦輪膨脹器252的空氣254的量?？刂崎y系統(tǒng)202、270且因此過量空氣流200的流動(dòng)和渦輪膨脹器252的操作可使用任何現(xiàn)在已知或以后開發(fā)的工業(yè)控制器來(lái)控制，該工業(yè)控制器可為總體發(fā)電系統(tǒng)100控制系統(tǒng)180的一部分?？刂葡到y(tǒng)180可以以已知的方式控制發(fā)電系統(tǒng)100的所有各種構(gòu)件的操作，包括對(duì)控制閥系統(tǒng)202進(jìn)行控制。
[0048]包括第一燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)102的發(fā)電系統(tǒng)100與常規(guī)系統(tǒng)相比提供了多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，第一燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)102具有產(chǎn)生過量空氣流200的第一整體式壓縮機(jī)106。例如，相對(duì)于在系統(tǒng)中升級(jí)所有壓縮機(jī)(在在使用多個(gè)燃?xì)鉁u輪的情況下可能是非常昂貴的)，壓縮機(jī)106可以以較低的成本改善發(fā)電系統(tǒng)100的動(dòng)力塊峰、基本和熱天輸出。此外，本發(fā)明的實(shí)施例降低了升級(jí)的壓縮機(jī)(即，壓縮機(jī)106)的相對(duì)成本，且又通過提供有效地消耗更多過量空氣流的方式改善了升級(jí)的壓縮機(jī)的耐久性和合意性。此外，包括第一整體式壓縮機(jī)106的發(fā)電系統(tǒng)100通過在以下示范性子系統(tǒng)中的任何一個(gè)或更多個(gè)尺寸過小的情況下改善項(xiàng)目耐久性來(lái)擴(kuò)大系統(tǒng)100的操作包線:渦輪構(gòu)件104、發(fā)電機(jī)122、變壓器(未示出)、開關(guān)裝置、HRSG 168、蒸汽渦輪系統(tǒng)160、蒸汽渦輪控制閥等。以此方式，與升級(jí)兩個(gè)壓縮機(jī)106、146或無(wú)所作為的情況相比，系統(tǒng)100提供了升級(jí)例如兩個(gè)燃?xì)鉁u輪和一個(gè)蒸汽渦輪聯(lián)合循環(huán)(2x1 CC)系統(tǒng)中的單個(gè)壓縮機(jī)的改善的情況。
[0049]渦輪膨脹器252可單獨(dú)地或與產(chǎn)生過量空氣流200的第一整體式壓縮機(jī)106結(jié)合地提供多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，其可在起動(dòng)期間對(duì)旋轉(zhuǎn)軸152提供額外的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力，以便增加起動(dòng)馬達(dá)156功率。如圖所示，第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)140可包括旋轉(zhuǎn)軸152，該旋轉(zhuǎn)軸152聯(lián)接第二壓縮機(jī)146、第二渦輪構(gòu)件144、起動(dòng)馬達(dá)156和渦輪膨脹器252。發(fā)電機(jī)154還聯(lián)接到旋轉(zhuǎn)軸152。起動(dòng)馬達(dá)156可包括用于第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)140的起動(dòng)的任何現(xiàn)在已知或以后開發(fā)的馬達(dá)。如本領(lǐng)域中理解的那樣，起動(dòng)可包括起動(dòng)馬達(dá)156在一個(gè)檔位速度(gear speed)(即，渦輪轉(zhuǎn)子持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)以便防止轉(zhuǎn)子的彎曲的速度)下轉(zhuǎn)動(dòng)，然后在馬達(dá)的影響下增大至吹掃速度(即，允許空氣流過的速度)，然后減小速度，在該速度下，燃燒器148點(diǎn)燃初始燃料流。隨后，旋轉(zhuǎn)軸152和系統(tǒng)的其余部分在馬達(dá)190的影響下加速，直到其達(dá)到全速空載狀態(tài)(FSNL)。此時(shí)，燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)140未生成功率，而是自保持的，且燃燒器148內(nèi)的燃料控制速度。隨后，燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)140可被加載(閉合斷路器)，以便其開始使用發(fā)電機(jī)154生成功率，此后，進(jìn)行調(diào)整，諸如燃燒器148中的燃料、第二渦輪構(gòu)件144中的導(dǎo)葉等，直到達(dá)到全速滿載(FSFL)狀態(tài)。在第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)140已升級(jí)的一些情況中，其初始起動(dòng)馬達(dá)156可能尺寸過小。即，諸如第二壓縮機(jī)146、第二渦輪構(gòu)件144和/或發(fā)電機(jī)154的構(gòu)件可在尺寸確定成使得起動(dòng)馬達(dá)156沒有足以作用以用于起動(dòng)第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)140的功率。然而，通過提供渦輪膨脹器252，額外的轉(zhuǎn)動(dòng)功率可在起動(dòng)期間提供至旋轉(zhuǎn)軸152，以便加強(qiáng)起動(dòng)馬達(dá)156。以此方式，可能不需要替換尺寸過小的起動(dòng)馬達(dá)156，且可避免較大的馬達(dá)如負(fù)載換流逆變器(LCI)馬達(dá)的成本。(第一燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)102示為具有LCI馬達(dá)112)。此外，渦輪膨脹器252的轉(zhuǎn)矩輸出也可在峰負(fù)載操作期間增加發(fā)電機(jī)154功率輸出，其中，來(lái)自第一壓縮機(jī)106的過量空氣流200供應(yīng)大于可由第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)140消耗的量。
[0050]渦輪膨脹器252的另一優(yōu)點(diǎn)是排放272具有低于進(jìn)入第一整體式壓縮機(jī)106的入口和/或第二壓縮機(jī)146的入口的空氣的溫度的排放溫度。照這樣，經(jīng)由第二控制閥系統(tǒng)270，渦輪膨脹器252可作用于冷卻至壓縮機(jī)中的一個(gè)或兩者的入口空氣，增大一個(gè)或兩者壓縮機(jī)106，146的輸出和效率。
[0051]在本文中使用的用語(yǔ)僅用于描述特定實(shí)施例的目的，且不旨在限制本公開。如在本文中使用的，單數(shù)形式“一個(gè)”、“一種”和“該”旨在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外清楚地指出。還將理解的是，用語(yǔ)“包括”和/或“包含”當(dāng)用于此說明書中時(shí)表示所規(guī)定的特征、整體、步驟、操作、元件、和/或構(gòu)件的存在，但不排除存在或添加一個(gè)或更多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、構(gòu)件、和/或其組合。
[0052]以下權(quán)利要求中的所有裝置或步驟加功能要素的對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)、材料、動(dòng)作、和等同物旨在包括用于與如特別規(guī)定的其他要求保護(hù)的要素結(jié)合地執(zhí)行功能的任何結(jié)構(gòu)、材料或動(dòng)作。本公開的描述是出于例示和描述的目的而提出，但不意圖為窮舉的或?qū)⒈竟_限于所公開的形式。許多改型和變型對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，而不脫離本公開的范圍和精神。選擇和描述實(shí)施例，以便最佳地闡釋本公開的原理及其實(shí)際應(yīng)用，且使本領(lǐng)域技術(shù)人員因適于所構(gòu)想的特定用途的具有各種修改的各種實(shí)施例而能夠理解本公開。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種發(fā)電系統(tǒng)(100)，包括: 第一燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)(102)，其包括第一渦輪構(gòu)件(104)、第一整體式壓縮機(jī)(106)和第一燃燒器(108)，來(lái)自所述第一整體式壓縮機(jī)(106)的空氣和燃料供應(yīng)至所述第一燃燒器(108)，所述第一燃燒器(108)布置成將熱燃燒氣體供應(yīng)至所述第一渦輪構(gòu)件(104)，且所述第一整體式壓縮機(jī)(106)具有比所述第一燃燒器(108)和所述第一渦輪構(gòu)件(104)中的至少一者的吸入容量大的流動(dòng)容量，從而產(chǎn)生過量空氣流(200)； 第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)(140)，其包括第二渦輪構(gòu)件(144)、第二壓縮機(jī)(146)和第二燃燒器(148)，來(lái)自所述第二壓縮機(jī)(146)的空氣和燃料供應(yīng)至所述第二燃燒器(148)，所述第二燃燒器(148)布置成將熱燃燒氣體供應(yīng)至所述第二渦輪構(gòu)件(144); 渦輪膨脹器(252)，其操作地聯(lián)接至所述第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)(140); 第一控制閥系統(tǒng)(202)，其控制所述過量空氣流(200)沿過量空氣流(200)路徑到所述第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)(140)和所述渦輪膨脹器(252)中的至少一者的流動(dòng)；以及 第二控制閥系統(tǒng)(270)，其控制所述渦輪膨脹器(252)的排放(210、272)到所述第一整體式壓縮機(jī)(106)和所述第二壓縮機(jī)(146)中的至少一者的入口的流動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述過量空氣流(200)通過所述第一控制閥系統(tǒng)(202)供應(yīng)至所述第二壓縮機(jī)(146)的排放(210、272)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述過量空氣流(200)通過所述第一控制閥系統(tǒng)(202)供應(yīng)至所述第二燃燒器(148)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述過量空氣流(200)通過所述第一控制閥系統(tǒng)(202)供應(yīng)至所述第二渦輪構(gòu)件(144)的渦輪噴嘴冷卻入口(158)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述第一控制閥系統(tǒng)(202)控制所述過量空氣流(200)到所述第二壓縮機(jī)(146)的排放(210、272)、所述第二燃燒器(148)和所述第二渦輪構(gòu)件(144)的渦輪噴嘴冷卻入口(158)中的至少一者的流動(dòng)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)電系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述第一控制閥系統(tǒng)(202)包括第一控制閥(212、274)、第二控制閥(214)、和第三控制閥(216)，所述第一控制閥(212、274)控制所述過量空氣流(200)到所述第二壓縮機(jī)(146)的所述排放(210、272)的第一部分，所述第二控制閥(214)控制所述過量空氣流(200)到所述第二燃燒器(148)的第二部分，所述第三控制閥(216)控制所述過量空氣流(200)到所述第二渦輪構(gòu)件(144)的所述渦輪噴嘴冷卻入口( 158)的流動(dòng)的第三部分。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)電系統(tǒng)(100)，其特征在于，還包括至少一個(gè)傳感器(220)，所述至少一個(gè)傳感器(220)用于測(cè)量所述過量空氣流(200)的至少一部分(254)的流速，各傳感器(220)可操作地聯(lián)接至所述第一控制閥系統(tǒng)(202)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述第一渦輪系統(tǒng)和所述第二渦輪系統(tǒng)中的每一個(gè)的排氣(172、174)供應(yīng)至至少一個(gè)發(fā)電機(jī)(122、154、166)以用于對(duì)蒸汽渦輪系統(tǒng)(160)供能。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電系統(tǒng)(I00 )，其特征在于，所述第二控制閥系統(tǒng)(270)包括第一控制閥(212、274)和第二控制閥(214)，所述第一控制閥(212、274)控制所述渦輪膨脹器(252)的所述排放(210、272)到所述第一整體式壓縮機(jī)(106)的所述入口的第一部分，所述第二控制閥(214)控制所述渦輪膨脹器(252)的所述排放(210、272)到所述第二壓縮機(jī)(146)的所述入口的第二部分。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述第二燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)(140)還包括旋轉(zhuǎn)軸(162、152)，所述旋轉(zhuǎn)軸(162、152)聯(lián)接所述第二壓縮機(jī)(146)、所述第二渦輪構(gòu)件(144)、起動(dòng)馬達(dá)和所述渦輪膨脹器(252)。
【文檔編號(hào)】F02C6/08GK105986903SQ201610155318
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年3月18日
【發(fā)明人】S.?？{亞克, T.J.弗里曼, 金基亨, A.I.西皮奧, 唐永明
【申請(qǐng)人】通用電氣公司