用于控制进气口中的温度的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种系统，该系统包括被配置为耦接至气体涡轮系统(10)的进气区段(14)的温度控制系统(11)。该温度控制系统(11)包括具有一个或多个加热器(28)的可变加热系统(12)，该一个或多个加热器被配置为当气流被蒸发冷却系统(13,26)冷却时加热该进气区段(14)中的该气流。该温度控制系统(11)被配置为控制该可变加热系统(12)以基于相对于温度阈值的至少一个温度测量值来改变由该一个或多个加热器(28)供应的热量。(28)供应的热量。(28)供应的热量。

【技术实现步骤摘要】
用于控制进气口中的温度的系统和方法

技术介绍

[0001]本文所公开的主题涉及气体涡轮，并且更具体地，涉及用于改变由气体涡轮的进气口接收的空气的温度的系统和方法。
[0002]气体涡轮或气体涡轮引擎可包括进气区段、压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。在操作中，进气区段接收来自周围环境的进气，并且压缩机区段压缩该进气。经压缩的空气流到燃烧区段，该燃烧区段使用该经压缩的空气来燃烧一种或多种燃料以生成热燃烧气体。该热燃烧气体驱动涡轮区段的旋转，该涡轮区段继而驱动压缩机区段以及一个或多个负载诸如发电机。
[0003]由压缩机区段从进气区段接收的空气的温度影响空气的压缩和由气体涡轮输出的功率。例如，较低温度的进气使压缩机区段能够在较低温度下向燃烧区段供应更大质量流的经压缩的空气，从而增大由气体涡轮输出的功率。然而，如果气体涡轮由于进气的温度过低而产生过多的功率，则可进行调节(例如，部分地关闭入口导向叶片)以减少气体涡轮的功率输出。较高温度的进气使得压缩机区段在较高温度下向燃烧区段供应较小质量流的经压缩的空气，从而降低由气体涡轮输出的功率。
[0004]因此，需要控制进气的温度以控制经压缩的空气的质量流和气体涡轮的功率输出。

技术实现思路

[0005]下面概述了与最初提交的权利要求的范围相当的某些实施方案。这些实施方案并非旨在限制本技术的范围，而是这些实施方案仅旨在提供本技术的可能形式的简要概述。实际上，本专利技术的系统和方法可包括可以与下面阐述的实施方案类似或不同的各种形式。
[0006]在某些实施方案中，系统包括被配置为耦接至气体涡轮系统的进气区段的温度控制系统。温度控制系统包括具有一个或多个加热器的可变加热系统，该一个或多个加热器被配置为当气流被蒸发冷却系统冷却时加热进气区段中的该气流。温度控制系统被配置为控制可变加热系统以基于相对于温度阈值的至少一个温度测量值来改变由一个或多个加热器供应的热量。
[0007]在某些实施方案中，方法包括控制温度控制系统以调节气体涡轮系统的进气区段中的气流的温度。该方法包括控制蒸发冷却系统以冷却进气区段中的气流。该方法还包括控制具有一个或多个加热器的可变加热系统以加热进气区段中的气流，其中控制可变加热系统包括基于相对于温度阈值的至少一个温度测量值来改变由一个或多个加热器供应的热量。
[0008]在某些实施方案中，系统包括被配置为耦接至气体涡轮系统的进气区段的温度控制系统。温度控制系统包括被配置为冷却进气区段中的气流的蒸发冷却系统。温度控制系统还包括具有一个或多个加热器的可变加热系统，该一个或多个加热器被配置为加热进气区段中的气流。此外，温度控制系统包括控制器，该控制器被配置为控制可变加热系统以基于相对于温度阈值的至少一个温度测量值来改变由一个或多个加热器供应的热量。
附图说明
[0009]当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本专利技术的这些和其他特征、方面和优点，附图中相同的符号在整个附图中表示相同的零件，其中：
[0010]图1是具有温度控制系统的气体涡轮系统的实施方案的框图，该温度控制系统具有蒸发冷却系统和可变加热系统；
[0011]图2是图1的气体涡轮系统的蒸发冷却系统的实施方案的图；
[0012]图3是图1的气体涡轮的可变加热系统的实施方案的图；并且
[0013]图4是使用图1至图3的温度控制系统控制气体涡轮系统的进气区段中的温度的过程的实施方案的流程图。
具体实施方式
[0014]下面将描述本专利技术的一个或多个具体实施方案。为了提供这些实施方案的简明描述，可能未在说明书中描述实际实施方式的所有特征。应当理解，在任何此类实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须作出许多特定于实施方式的决策以实现开发者的特定目标，诸如遵守系统相关和业务相关的约束，这些约束可能因实施方式而异。此外，应当理解，此类开发工作可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开的普通技术人员来说仍然是设计、制作和制造的常规任务。
[0015]当介绍本专利技术的各种示例的元件时，冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”旨在意指存在元件中的一个或多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是包含性的，并且意味着可能存在除列出元件之外的附加元件。此外，应当理解，对本公开的“一个示例”或“示例”的引用并非旨在被解释为排除也包含所列举特征的其他示例的存在。
[0016]在本专利技术的上下文中，术语“约”或“大约”旨在表示所指示的值并非是精确的，并且实际值可以不实质改变相关操作的方式不同于所指示的值。例如，本文所使用的术语“约”或“大约”旨在传达介于特定公差(例如，
±
10％、
±
5％、
±
1％和
±
0.5％)内的合适值，如本领域的技术人员将会理解的那样。
[0017]如下面详细讨论的，所公开的实施方案包括在气体涡轮的压缩机区段上游的进气区段中的温度控制系统，其中该温度控制系统包括冷却系统(例如，蒸发冷却系统)和可变加热系统(例如，一个或多个加热器)。可变加热系统被配置为在蒸发冷却系统能够连续操作时调节温度。蒸发冷却系统降低压缩机区段上游的进气的温度，从而有助于提高压缩机区段的效率。具体地讲，蒸发冷却系统可被配置为降低进气的温度，以使压缩机区段能够在较低温度下向燃烧区段供应更大质量流的经压缩的空气，从而增大由气体涡轮输出的功率。
[0018]如果进气的温度降至等于或低于一个或多个较低温度阈值的温度，则温度控制系统可选择性地使可变加热系统能够通过将进气的温度升高至高于一个或多个温度阈值的温度来抵消冷却效应。较低温度阈值可包括防结冰温度阈值。防结冰温度阈值可为有助于抑制冰形成的温度下限，例如至少高于冻结温度的温度。在一些实施方案中，可选择温度阈值以达到由气体涡轮在一定水平下输出的功率，而不必至少部分地关闭压缩机的入口导向叶片(IGV)。在一些实施方案中，可选择温度阈值以将排放水平降至低于阈值。
[0019]蒸发冷却系统可被配置为通过将进气与来自蒸发冷却介质的蒸发液体(例如，水
蒸气)混合来冷却该进气，该蒸发冷却介质包括吸收的冷却液体(例如，水)。然而，蒸发冷却系统的操作状态可为在使用时完全湿润或在未使用时完全干燥。即，在某些实施方案中，蒸发冷却系统可不具有“部分负载”操作点。在没有所公开的实施方案的情况下，蒸发冷却系统可过度冷却进气。
[0020]存在许多情况，其中气体涡轮输出受限，并且高于该输出限制的任何附加功率不能被电网接受。在这些情况下，气体涡轮操作者通常将需要关掉蒸发冷却系统和/或至少部分地关闭压缩机区段的入口导向叶片(IGV)。关掉蒸发冷却器可导致机组产生比调度的功率输出更少的功率输出，因此该操作并不总是可行的选择。虽然关闭IGV使得气体涡轮操作者将机组输出调制到不超过输出极限，但是关闭IGV会对气体涡轮的效率产生显著且不利的影响并导致更多的燃料消耗。所公开的实施方案旨在解决传统蒸发冷却系统的这些缺点。
[0021]因本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种系统，包括：温度控制系统(11)，所述温度控制系统被配置为耦接至气体涡轮系统(10)的进气区段(14)，其中所述温度控制系统(11)包括：可变加热系统(12)，所述可变加热系统具有一个或多个加热器(28)，所述一个或多个加热器被配置为当气流被蒸发冷却系统(13,26)冷却时加热所述进气区段(14)中的所述气流，其中所述温度控制系统(11)被配置为控制所述可变加热系统(12)以基于相对于温度阈值的至少一个温度测量值来改变由所述一个或多个加热器(28)供应的热量。2.一种系统，包括：温度控制系统(11)，所述温度控制系统被配置为耦接至气体涡轮系统(10)的进气区段(14)，其中所述温度控制系统(11)包括：蒸发冷却系统(13,26)，所述蒸发冷却系统被配置为冷却所述进气区段(14)中的气流；和可变加热系统(12)，所述可变加热系统具有被配置为加热所述进气区段(14)中的所述气流的一个或多个加热器(28)；和控制器，所述控制器被配置为控制所述可变加热系统(12)以基于相对于温度阈值的至少一个温度测量值来改变由所述一个或多个加热器(28)供应的热量。3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述蒸发冷却系统(13,26)包括被配置为接收并蒸发冷却液体的一个或多个蒸发冷却介质(50)。4.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述一个或多个加热器(28)串联、并联或以它们的组合设置。5.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述一个或多个加热器(28)设置在相对于所述蒸发冷却系统(13,26)的上游位置处、在相对于所述蒸发冷却系统(13,26)的下游位置处、或在共同位置处或与所述蒸发冷却系统(13,26)集成。6.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述一个或多个加热器(28)包括流体注射器(74)、电加热器(76)或热交换器(78)中的至少一者。7.根据权利要求1或2所述的系统，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：布拉德利，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：