本发明专利技术涉及具有压缩机和涡轮‑膨胀器的功率产生系统。功率产生系统(100)可包括燃气涡轮系统(102)，其包括涡轮构件(104)、一体式压缩机(106)和燃烧器(108)，来自一体式压缩机的空气和燃料供应到燃烧器。燃烧器布置成将热的燃烧气体供应到涡轮构件，并且一体式压缩机具有的流容量大于燃烧器和/或涡轮构件的吸入容量，从而产生过量空气流(200)。涡轮‑膨胀器(272)对发电机提供功率。第一控制阀(262)控制沿着过量空气流路径通往涡轮‑膨胀器(272)的过量空气流的流量。引射器(252)可定位在过量空气流路径中，以使用过量空气流作为原动力，以用额外的空气(254)扩增过量空气流。
【技术实现步骤摘要】
与相关申请的交叉引用本申请涉及共同未决的美国申请：GE档案No. 280356-1、申请No. 14/662,814；No. 280357-1、申请No. 14/662,822；No.280359-1、申请No. 14/662,836；No.280360-1、申请No. 14/662,847；No.280361-1、申请No. 14/662,851；No.280362-1、申请No. 14/662,858；和No.281470-1、申请No. 14/662,751，其均在2015年3月9日提交。
本公开大体涉及功率产生系统，并且更具体而言，涉及包括燃气涡轮系统的功率产生系统，燃气涡轮系统具有压缩机，压缩机产生过量空气流用于对辅助发电机提供功率的涡轮-膨胀器。引射器(eductor)可还提供来扩增过量空气流。
技术介绍
功率产生系统通常使用一个或多个燃气涡轮系统，其可与一个或多个蒸汽涡轮系统联接以产生功率。燃气涡轮系统可包括多级轴向流压缩机，其具有旋转轴。空气进入压缩机的入口，并且被压缩机叶片级压缩，并且然后排出到燃烧器，在这里，诸如天然气的燃料被燃烧，以提供高能燃烧气体流，以驱动涡轮构件。在涡轮构件中，热气体的能量转化成功，一些功可用来通过旋转轴驱动一体式压缩机，可用来做有用功的其余部分用于通过旋转轴(例如，旋转轴的延伸部)驱动负载，诸如产生电的发电机。一定数量的燃气涡轮系统可并行地用于功率产生系统内。在联合循环系统中，一个或多个蒸汽涡轮系统还可与燃气涡轮系统一起使用。在这个设置中，来自燃气涡轮系统的热排气馈送到一个或多个热回收蒸汽发生器(HRSG)，以产生蒸汽，蒸汽然后馈送到蒸汽涡轮构件，其具有与燃气涡轮系统分开或一体的旋转轴。在任何情况下，蒸汽的能量转化成功，这能用来驱动负载，诸如产生电的发电机。当产生功率产生系统时，其部件构造成一起工作，以提供具有期望功率输出的系统。按需求增加功率输出和/或在有挑战的环境设置下保持功率输出的能力在工业中是持续的挑战。例如，在热天，电消耗增加，因而增加功率产生需求。热天的另一个挑战在于，随着温度升高，压缩机流减小，这导致发电机输出降低。增加功率输出(或保持功率输出，例如，在热天)的一个方法为对功率产生系统添加能增加通往燃气涡轮系统的燃烧器的空气流的构件。增加空气流的一个方法为添加存储容器，以对燃气涡轮燃烧器进行馈送。但是，这个特定方法典型地需要单独的功率源用于存储容器，这效率不高。增加空气流的另一个方法是升级压缩机。当前，压缩机已经改进，使得其流容量高于其前辈压缩机。这些新的较高容量的压缩机典型地制造成适应新的类似地构造的燃烧器，或能够处理提高的容量的较老的燃烧器。升级较老的燃气涡轮系统来使用较新的较高容量压缩机的挑战在于当前不存在机制来将较高容量压缩机用于不能在不升级系统的其它昂贵部件的情况下处理提高的容量的系统。通常需要与压缩机升级同时升级的其它部件包括但不限于燃烧器、燃气涡轮构件、发电机、变压器、开关装置、HRSG、蒸汽涡轮构件、蒸汽涡轮控制阀等。因此，即使压缩机升级在理论上可为明智的，但是升级其它部件的增加的成本导致升级不明智，因为有额外的花费。
技术实现思路
本公开的第一方面提供一种功率产生系统，包括：燃气涡轮系统，其包括涡轮构件、一体式压缩机和燃烧器，来自一体式压缩机的空气和燃料供应到燃烧器，燃烧器布置成将热的燃烧气体供应到涡轮构件，并且一体式压缩机具有的流容量大于燃烧器和涡轮构件中的至少一个的吸入容量，从而产生过量空气流；涡轮-膨胀器，其对发电机提供功率；以及第一控制阀，其控制沿着过量空气流路径通往涡轮-膨胀器的过量空气流的流量。本公开的第二方面提供一种功率产生系统，包括：燃气涡轮系统，其包括涡轮构件、一体式压缩机和燃烧器，来自一体式压缩机的空气和燃料供应到燃烧器，燃烧器布置成将热的燃烧气体供应到涡轮构件，并且一体式压缩机具有的流容量大于燃烧器和涡轮构件中的至少一个的吸入容量，从而产生过量空气流；涡轮-膨胀器，其对发电机提供功率；第一控制阀系统，其控制沿着过量空气流路径通往涡轮-膨胀器的过量空气流的流量；以及引射器，其定位在过量空气流路径中，以使用过量空气流作为原动力，以用额外的空气扩增过量空气流，其中燃气涡轮系统对不同于由涡轮-膨胀器提供功率的发电机的发电机提供功率。本公开的第三方面提供一种方法，包括：从燃气涡轮系统的一体式压缩机抽取过量空气流，燃气涡轮系统包括涡轮构件、一体式压缩机和燃烧器，来自一体式压缩机的空气和燃料供应到燃烧器，燃烧器布置成将热的燃烧气体供应到涡轮构件，并且一体式压缩机具有的流容量大于燃烧器和涡轮构件中的至少一个的吸入容量；使用引射器扩增过量空气流，引射器定位在过量空气流路径中，引射器使用过量空气流作为原动力，以用额外的空气扩增过量空气流，从而产生经扩增的过量空气流；将经扩增的过量空气流沿着过量空气流路径引导到涡轮-膨胀器；以及使用涡轮-膨胀器对发电机提供功率。技术方案1. 一种功率产生系统(100)，包括：燃气涡轮系统(102)，其包括涡轮构件(104)、一体式压缩机(106)和燃烧器(108)，来自所述一体式压缩机(106)的空气和燃料供应到燃烧器(108)，所述燃烧器(108)布置成将热的燃烧气体供应到所述涡轮构件(104)，并且所述一体式压缩机(106)具有的流容量大于所述燃烧器(108)和所述涡轮构件(104)中的至少一个的吸入容量，从而产生过量空气流(200)；涡轮-膨胀器(272)，其对发电机(122，166，274)提供功率；以及第一控制阀(262)系统(202)，其控制沿着过量空气流(200)路径通往所述涡轮-膨胀器(272)的所述过量空气流(200)的流量。技术方案2. 根据技术方案1所述的功率产生系统(100)，其特征在于，所述涡轮构件(104)的排气(172，276)供给热回收蒸汽发生器(122，166，274)(HRSG)，以产生用于蒸汽涡轮系统(160)的蒸汽。技术方案3. 根据技术方案2所述的功率产生系统(100)，其特征在于，所述HRSG还将蒸汽馈送到热电联产蒸汽负载(170)。技术方案4. 根据技术方案1所述的功率产生系统(100)，其特征在于，所述第一控制阀(262)系统(202)包括：压缩机排出口控制阀(206)，其控制从所述一体式压缩机(106)的排出口得到的所述过量空气流(200)的第一部分；以及上游控制阀(262)，其控制从所述一体式压缩机(106)的在所述排出口上游的级得到的所述过量空气流(200)的第二部分。技术方案5. 根据技术方案4所述的功率产生系统(100)，其特征在于，进一步包括至少一个传感器(220)，以测量所述过量空气流(200)的各个部分的流率，各个传感器(220)可操作地联接到相应的控制阀(262)上。技术方案6. 根据技术方案4所述的功率产生系统(100)，其特征在于，进一步包括引射器(252)，其定位在所述过量空气流(200)路径中，以使用所述过量空气流(200)作为原动力，以用额外的空气(254)扩增所述过量空气流(200)。技术方案7. 根据技术方案6所述的功率产生系统(100)，其特征在于，所述引射器(252)包括吸力侧流路径(本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种功率产生系统(100)，包括：燃气涡轮系统(102)，其包括涡轮构件(104)、一体式压缩机(106)和燃烧器(108)，来自所述一体式压缩机(106)的空气和燃料供应到燃烧器(108)，所述燃烧器(108)布置成将热的燃烧气体供应到所述涡轮构件(104)，并且所述一体式压缩机(106)具有的流容量大于所述燃烧器(108)和所述涡轮构件(104)中的至少一个的吸入容量，从而产生过量空气流(200)；涡轮‑膨胀器(272)，其对发电机(122，166，274)提供功率；以及第一控制阀(262)系统(202)，其控制沿着过量空气流(200)路径通往所述涡轮‑膨胀器(272)的所述过量空气流(200)的流量。
【技术特征摘要】
2015.03.19 US 14/6628281. 一种功率产生系统(100)，包括：燃气涡轮系统(102)，其包括涡轮构件(104)、一体式压缩机(106)和燃烧器(108)，来自所述一体式压缩机(106)的空气和燃料供应到燃烧器(108)，所述燃烧器(108)布置成将热的燃烧气体供应到所述涡轮构件(104)，并且所述一体式压缩机(106)具有的流容量大于所述燃烧器(108)和所述涡轮构件(104)中的至少一个的吸入容量，从而产生过量空气流(200)；涡轮-膨胀器(272)，其对发电机(122，166，274)提供功率；以及第一控制阀(262)系统(202)，其控制沿着过量空气流(200)路径通往所述涡轮-膨胀器(272)的所述过量空气流(200)的流量。2. 根据权利要求1所述的功率产生系统(100)，其特征在于，所述涡轮构件(104)的排气(172，276)供给热回收蒸汽发生器(122，166，274)(HRSG)，以产生用于蒸汽涡轮系统(160)的蒸汽。3. 根据权利要求2所述的功率产生系统(100)，其特征在于，所述HRSG还将蒸汽馈送到热电联产蒸汽负载(170)。4. 根据权利要求1所述的功率产生系统(100)，其特征在于，所述第一控制阀(262)系统(202)包括：压缩机排出口控制阀(206)，其控制从所述一体式压缩机(106)的排出口得到的所述过量空气流(200)的第一部分；以及上游控制阀(262)，其控制从所述一体式压缩机(106)的在所...
【专利技术属性】
技术研发人员：S埃卡纳亚克，MS迈尔，JD梅默，AI斯西皮奥，DC沃维克，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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