经由涡轮提取和压缩机提取产生蒸汽的系统技术方案

一种动力设备包括压缩机，压缩机下游的燃烧器，以及设置在燃烧器下游的涡轮。压缩机包括压缩机提取端口。涡轮包括与涡轮的热气体流动路径流体连通的涡轮提取端口，且其提供用于燃烧气体的流流出涡轮的流动路径。排气导管设置在涡轮的下游，且从涡轮接收排气。联接至涡轮提取端口且联接至压缩机提取端口的喷射器在排气导管上游冷却燃烧气体的流。冷却的燃烧气体以比排气高的温度流入排气导管，且在排气导管内与排气混合，以将加热的排气混合物提供至设置于排气导管下游的换热器。

A system for extracting steam by turbine extraction and compressor

A power device includes a compressor, a burner downstream of the compressor, and a turbine disposed downstream of the burner. The compressor includes a compressor extraction port. The turbine includes a turbine extraction port that is in fluid communication with the turbine's hot gas flow path, and provides a flow path for the flow of the turbine out of the combustion gas. The exhaust duct is disposed downstream of the turbine and receives exhaust from the turbine. An injector coupled to the turbine extraction port and coupled to the compressor extraction port cools the flow of combustion gas upstream of the exhaust pipe. The cooled combustion gas flows into the exhaust pipe at a temperature higher than the exhaust, and is mixed with the exhaust gas in the exhaust pipe to provide the heating exhaust mixture to the heat exchanger disposed downstream of the exhaust pipe.

【技术实现步骤摘要】
经由涡轮提取和压缩机提取产生蒸汽的系统
本专利技术大体涉及燃气涡轮动力设备(powerplant)，诸如联合循环或者联合发电(cogeneration)动力设备。更具体地，本专利技术涉及一种使用从燃气涡轮的涡轮提取的燃烧气体来产生蒸汽的系统。
技术介绍
燃气涡轮动力设备(诸如联合循环或者联合发电动力设备)大体包括燃气涡轮，其具有压缩机、燃烧器、涡轮、设置在涡轮下游的热回收蒸汽发生器(HRSG)，以及与HRSG流体连通的蒸汽涡轮。在运行期间，空气经由入口系统进入压缩机，并且在其朝向压缩机排放口或者至少部分地围绕燃烧器的扩散器壳体导引时被逐渐地压缩。在限定在燃烧器内的燃烧室中，压缩的空气的至少一部分与燃料混合，并且被焚烧，由此产生高温和高压的燃烧气体。燃烧气体沿着热气体路径从燃烧器导引穿过涡轮，此处它们在其流动跨过固定导叶和联接至转子轴的可旋转涡轮叶片的交替的级时逐渐地膨胀。动能从燃烧气体传递到涡轮叶片，因此促使转子轴旋转。转子轴的旋转能可经由发电机而转换成电能。燃烧气体作为排气离开涡轮，且排气进入HRSG。来自排气的热能被传递到流过HRSG的一个或更多个换热器的水，由此产生过热的蒸汽。过热蒸汽然后被导引到蒸汽涡轮中，其可用于产生另外的电力，因此增强总体动力设备效率。对于来自基于燃气涡轮的动力设备的低排放的法规要求在这些年来持续地变得更加严格。全世界的环境部门现在都要求更低的来自新的以及已有的燃气涡轮的氮氧化物(NOx)和其它污染物以及一氧化碳(CO)排放水平。传统上，至少部分地由于排放限制，用于联合循环或者联合发电动力设备的燃气涡轮载荷与动力设备的蒸汽生产要求相联系或者由其驱动，而不一定由电网动力要求驱动。例如，为了满足动力设备蒸汽要求，同时保持可接受的排放水平，可能必须以全速满载荷条件操作燃气涡轮(即便是当电网要求或者电力的动力设备要求低时)，由此降低了总体动力设备效率。
技术实现思路
本专利技术的各方面和优点在下文中在以下描述中阐述，或者根据该描述可为显而易见的，或者可通过实践本专利技术而获知。本专利技术的一个实施例是一种动力设备。动力设备包括设置在燃烧器下游的涡轮。涡轮包括与涡轮的热气体流动路径流体连通的涡轮提取端口。涡轮提取端口提供用于燃烧气体的流流出涡轮的流动路径。排气导管设置在涡轮的出口下游，且从涡轮出口接收排气。动力设备还包括具有流体地联接至涡轮提取端口的主入口的喷射器。喷射器包括流体地联接至压缩机提取端口的第二入口和与排气导管流体连通的出口。喷射器经由从压缩机提取的压缩的空气在排气导管上游冷却燃烧气体的流。然而，冷却的燃烧气体处于比排气高的温度。冷却的燃烧气体在排气导管内与排气混合，以将加热的排气混合物提供至设置于所述排气导管下游的换热器。本公开内容的另一个实施例包括一种动力设备。动力设备包括燃气涡轮，其具有压缩机，压缩机下游的燃烧器，以及燃烧器下游的涡轮。压缩机包括设置在压缩机的上游端和下游端之间的压缩机提取端口。涡轮包括与第一涡轮提取端口流体连通的第一级和与第二涡轮提取端口流体连通的第二级。第一涡轮提取端口和第二涡轮提取端口提供成用于燃烧气体的流在燃烧器下游离开涡轮的提取。排气导管设置在涡轮的出口下游，且从涡轮接收排气。动力设备还包括喷射器。喷射器包括流体地联接至第一涡轮提取端口和第二涡轮提取端口中的至少一个的主入口，流体地联接至压缩机提取端口的第二入口，以及排气导管上游的出口。喷射器经由从压缩机提取的压缩的空气在排气导管上游冷却燃烧气体的流。然而，冷却的燃烧气体处于比排气高的温度。冷却的燃烧气体在排气导管内与排气混合，以将加热的排气混合物提供至设置于排气导管下游的换热器。本专利技术的第一技术方案中提供了一种动力设备，包括：压缩机，所述压缩机下游的燃烧器，以及设置在所述燃烧器下游的涡轮，所述压缩机包括设置在所述压缩机的上游端和下游端之间的压缩机提取端口，所述涡轮包括与所述涡轮的热气体流动路径流体连通的涡轮提取端口，其中所述涡轮提取端口提供用于燃烧气体的流流出所述涡轮的流动路径；所述涡轮的出口下游的排气导管，其中所述排气导管从涡轮出口接收排气；以及喷射器，其具有流体地联接至所述涡轮提取端口的主入口，流体地联接至所述压缩机提取端口的第二入口，以及与所述排气导管流体连通的出口；其中所述喷射器经由从所述压缩机提取的压缩的空气在所述排气导管上游冷却所述燃烧气体的流，其中冷却的燃烧气体处于比所述排气高的温度，且其中所述冷却的燃烧气体在所述排气导管内与所述排气混合，以将加热的排气混合物提供至设置于所述排气导管下游的换热器。本专利技术的第二技术方案是在第一技术方案中，所述换热器从所述排气混合物提取热能来产生蒸汽。本专利技术的第三技术方案是在第一技术方案中，还包括设置在所述换热器下游的蒸汽涡轮。本专利技术的第四技术方案是在第一技术方案中，所述涡轮包括内部壳体，外部壳体以及与所述涡轮的至少一个涡轮级流体连通的提取管道，其中，所述提取管道与所述涡轮提取端口流体连通。本专利技术的第五技术方案是在第一技术方案中，还包括设置在喷射器出口下游以及所述排气导管上游的冷却剂喷射系统，其中，所述冷却剂喷射系统将冷却剂喷射到从所述喷射器出口流出的所述冷却的燃烧气体的流中。本专利技术的第六技术方案是在第五技术方案中，所述冷却剂是水。本专利技术的第七技术方案是在第五技术方案中，所述冷却剂是蒸汽。本专利技术的第八技术方案是在第一技术方案中，还包括控制器，其电子地联接至第一控制阀和第二控制阀，所述第一控制阀流体地连接在所述涡轮提取端口与喷射器入口之间，所述第二控制阀设置在所述喷射器的所述第二入口的上游。本专利技术的第九技术方案是在第八技术方案中，还包括温度监测器，其电子地联接至所述控制器，且在所述排气导管上游与所述涡轮提取端口热连通，其中，响应于由所述温度监测器提供给所述控制器的数据信号，所述控制器促动所述第一控制阀和所述第二控制阀中的至少一个，促动所述第一控制阀来增大或者减小来自所述涡轮的所述燃烧气体的流，促动所述第二控制阀来增大或者减小穿过所述喷射器的所述第二入口的质量流。本专利技术的第十技术方案是在第八技术方案中，还包括设置在所述换热器下游且电子地联接至所述控制器的蒸汽流量监测器，其中，响应于由所述蒸汽流量监测器提供给所述控制器的流输出信号，所述控制器促动所述第一控制阀和所述第二控制阀中的至少一个。本专利技术的第十一技术方案提供了一种动力设备，包括：燃气涡轮，其具有压缩机，所述压缩机下游的燃烧器，以及所述燃烧器下游的涡轮，所述压缩机包括设置在所述压缩机的上游端和下游端之间的压缩机提取端口，所述涡轮包括与第一涡轮提取端口流体连通的第一级和与第二涡轮提取端口流体连通的第二级，其中所述第一涡轮提取端口和所述第二涡轮提取端口提供成用于燃烧气体的流在所述燃烧器下游离开所述涡轮的提取；所述涡轮的出口下游的排气导管，其中所述排气导管从所述涡轮接收排气；以及喷射器，其具有流体地联接至所述第一涡轮提取端口和所述第二涡轮提取端口中的至少一个的主入口，流体地联接至所述压缩机提取端口的第二入口，以及流体地联接至所述排气导管的出口；其中所述喷射器经由从所述压缩机提取的压缩的空气在所述排气导管上游冷却所述燃烧气体的流，其中冷却的燃烧气体处于比所述排气高的温度，且其中所述冷却的燃烧气体在所述排气导管内与所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动力设备，包括：压缩机，所述压缩机下游的燃烧器，以及设置在所述燃烧器下游的涡轮，所述压缩机包括设置在所述压缩机的上游端和下游端之间的压缩机提取端口，所述涡轮包括与所述涡轮的热气体流动路径流体连通的涡轮提取端口，其中所述涡轮提取端口提供用于燃烧气体的流流出所述涡轮的流动路径；所述涡轮的出口下游的排气导管，其中所述排气导管从涡轮出口接收排气；以及喷射器，其具有流体地联接至所述涡轮提取端口的主入口，流体地联接至所述压缩机提取端口的第二入口，以及与所述排气导管流体连通的出口；其中所述喷射器经由从所述压缩机提取的压缩的空气在所述排气导管上游冷却所述燃烧气体的流，其中冷却的燃烧气体处于比所述排气高的温度，且其中所述冷却的燃烧气体在所述排气导管内与所述排气混合，以将加热的排气混合物提供至设置于所述排气导管下游的换热器。

【技术特征摘要】
2015.12.15 US 14/9690981.一种动力设备，包括：压缩机，所述压缩机下游的燃烧器，以及设置在所述燃烧器下游的涡轮，所述压缩机包括设置在所述压缩机的上游端和下游端之间的压缩机提取端口，所述涡轮包括与所述涡轮的热气体流动路径流体连通的涡轮提取端口，其中所述涡轮提取端口提供用于燃烧气体的流流出所述涡轮的流动路径；所述涡轮的出口下游的排气导管，其中所述排气导管从涡轮出口接收排气；以及喷射器，其具有流体地联接至所述涡轮提取端口的主入口，流体地联接至所述压缩机提取端口的第二入口，以及与所述排气导管流体连通的出口；其中所述喷射器经由从所述压缩机提取的压缩的空气在所述排气导管上游冷却所述燃烧气体的流，其中冷却的燃烧气体处于比所述排气高的温度，且其中所述冷却的燃烧气体在所述排气导管内与所述排气混合，以将加热的排气混合物提供至设置于所述排气导管下游的换热器。2.根据权利要求1所述的动力设备，其特征在于，所述换热器从所述排气混合物提取热能来产生蒸汽。3.根据权利要求1所述的动力设备，其特征在于，还包括设置在所述换热器下游的蒸汽涡轮。4.根据权利要求1所述的动力设备，其特征在于，所述涡轮包括内部壳体，外部壳体以及与所述涡轮的至少一个涡轮级流体连通的提取管道，其中，所述提取管道与所述涡轮提取端口流体...

【专利技术属性】
技术研发人员：JP克罗辛斯基，MA科卡，S埃卡纳亚克，AI西皮奥，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US