具有燃料调节系统的简单循环燃气涡轮机械系统技术方案

本发明专利技术关于一种具有燃料调节系统的简单循环燃气涡轮机械系统，包括压缩机部分和具有出口的涡轮机部分。至少一个燃烧器流体连接到压缩机部分和涡轮机部分。排气部件具有流体连接到涡轮机部分的出口的进口、第一出口和第二出口。燃料调节系统包括热交换部件，热交换部件具有第一回路和第二回路，第一回路具有排气进口和排气出口，排气进口流体连接到排气部件的第二出口，第二回路具有流体连接到燃料源的进口和流体连接到至少一个燃烧器的出口。受调节流体导管流体连接在燃烧器组件和排气部件的第一出口中的一个与受调节流体源之间。

【技术实现步骤摘要】
具有燃料调节系统的简单循环燃气涡轮机械系统
本专利技术所公开的主题涉及简单循环燃气涡轮机系统的领域，更具体地涉及包括燃料调节系统的简单循环燃气涡轮机系统。
技术介绍
燃气涡轮机械包括通过公共压缩机/涡轮机轴和燃烧器组件连接到涡轮机部分的压缩机部分。进气流朝着压缩机部分通过进气口。在压缩机部分中，进气流朝着燃烧器组件通过若干连续级被压缩。在燃烧器组件中，压缩的气流与燃料混合以形成可燃烧混合物。可燃烧混合物在燃烧器组件中燃烧以形成热气体。热气体被引导通过过渡部件到达涡轮机部分。热气体通过涡轮机部分膨胀，作用在安装在轮上的涡轮机叶片上，以产生输出的功，以例如对发电机、泵提供动力或向车辆提供动力。
技术实现思路
根据本专利技术示例性实施例的一个方面，一种简单循环燃气涡轮机械，包括：压缩机部分和可操作地连接到压缩机部分的涡轮机部分。涡轮机部分包括出口。燃烧器组件包括流体连接到压缩机部分和涡轮机部分的至少一个燃烧器。排气部件包括流体连接到涡轮机部分的出口的进口、第一出口和第二出口。燃料调节系统包括热交换部件，热交换部件包括第一回路和第二回路，第一回路具有排气进口和排气出口，排气进口流体连接到排气部件的第二出口，第二回路具有流体连接到燃料源的进口和流体连接到至少一个燃烧器的出口。第一回路与第二回路是热交换关系。受调节流体导管流体连接在燃烧器组件和排气部件的第一出口中的一个与受调节流体源之间。根据本专利技术示例性实施例的另一方面，一种调节用于简单循环燃气涡轮机械的燃料的方法包括：将排气从简单循环燃气涡轮机械的涡轮机部分输送到排气部件的进口；将排气的一部分在进口下游从排气部件输送到热交换部件的第一回路的排气进口中；将燃料输送通过热交换部件的第二回路；引导排气的一部分围绕第二回路以呈热交换关系；传输排气的一部分通过热交换部件的排气出口；将燃料从第二回路引导至流体连接到涡轮机部分的燃烧器；和将受调节流体输送至燃烧器组件和排气进口中的一个。从结合附图所进行的下列描述，这些和其他优点和特征将变得更加明显。附图说明在说明书的结尾处的权利要求书中具体指出并明确地要求保护作为本专利技术的主题。从结合附图所进行的下列详细描述，本专利技术的前述和其他特征和优点将很明显，其中：图1是根据示例性实施例的另一方面包括燃料调节系统的简单循环燃气涡轮机械的示意图；和图2是根据示例性实施例的另一方面包括燃料调节系统的简单循环燃气涡轮机械的示意图。详细的描述通过参考附图进行举例来说明本专利技术的实施例以及优点和特征。具体实施方式在图1中的2处大体上指出根据示例性实施例的简单循环燃气涡轮机械。涡轮机械2包括通过燃烧器组件8可操作地联接到涡轮机部分6的压缩机部分4。燃烧器组件8包括一个或多个燃烧器10。涡轮机械2还通过公共压缩机/涡轮机轴12机械联接到涡轮机部分6。发电机15机械联接到压缩机部分4。当然，应当理解发电机15的具体连接可以改变并且可以包括到涡轮机部分6的连接。在操作中，空气进入压缩机部分4并且通过若干连续压缩机级被压缩而形成压缩空气。压缩空气的一部分通过燃烧器组件8与燃料混合形成可燃烧混合物。压缩空气的另一部分进入涡轮机部分6中以进行冷却。可燃烧混合物在燃烧器10中燃烧，生成燃烧产物，燃烧产物通过过渡部件（未示出）流动到涡轮机部分6。燃烧产物通过出口18以排气形式离开涡轮机部分6。涡轮机部分6的出口18流体连接到显示为排气管122形式的排气部件120。排气管122从第一端124通过中间部分127延伸到第二端125。第一进口130被设置为接近第一端124，第二进口131被设置为接近第二端125。第一进口130和第二进口131的具体位置可以改变。排气管122还包括布置在第一进口130下游和第二进口131上游的第一出口133。第二出口134设置在第二进口131下游的第二端125处。第二出口134排气到环境。为减少排气中的污染物（例如NOx）、提供动力增值和以热回收形式增强效率，涡轮机械2联接到燃料调节系统140。燃料调节系统140包括热交换部件142，热交换部件142具有冷凝部段143、第一回路146、第二回路148和第三回路150，冷凝部段143设置有冷凝出口元件144。第一回路146包括流体连接到排气管122上的第一出口133的排气进口153。进入第一回路146的排气通过排气进口153并且通过排气流动通道157流动到排气出口155。排气通过由气流调节器（damper）159控制的排气进口导管158。气流调节器159在不需要燃料调节时切断到热交换部件142的流动。第二回路148包括燃料进口164和燃料出口166。进入燃料进口164的燃料通过布置成与流过排气流动通道157的排气成热交换关系的曲折流动区168。燃料进口164通过燃料导管172流体连接到燃料源170。第三回路150包括冷凝物进口180、冷凝物出口182和曲折流动区185。冷凝物从冷凝部段143经过受调节流体或冷凝物导管188。冷凝物导管188从第一端部段190通过中间部段193延伸到第二端部段191。泵195和冷凝物调节系统196流体连接到冷凝物导管188。根据示例性实施例的方面，冷凝物调节系统196可以采取去离子器形式。受调节冷凝物流过冷凝物进口180并沿着曲折流动区185流动，与通过排气流动通道157的排气成热交换关系。冷凝物从冷凝物出口182到达燃烧器10。更具体地，经加热的冷凝物通过出口导管198到达喷嘴199。喷嘴199可以采取减温器（attemporator）、喷射器（eductor）或排出器形式，例如在200处所示。在喷嘴199中，经加热的冷凝物与通过燃料导管172的经加热燃料混合，并且被引入到燃烧器10中。以受调节冷凝物形式引入受调节的流体，控制流过热交换部件142的排气的排气温度。更具体地，燃料调节系统140降低排气温度以防止排气引起可燃烧混合物达到自燃温度。应当理解，尽管描述为从冷凝部段143通过，受调节流体可以通过流体连接在受调节流体源202和出口导管198之间的受调节流体导管201。此外，应当理解除了向燃烧器组件8提供受调节流体之外，受调节流体还可以被提供至压缩机部分4和/或涡轮机部分6。进一步根据示例性实施例，排气出口155通过排气出口导管206流体连接到排气管122的第二进口131。从排气出口155通过的排气的一部分被通入到流体连接在排气出口导管206和排气进口153之间的调节支路209中。鼓风机或风扇211在调节支路209上游连接到排气出口导管206。气流调节器213在调节支路209下游被设置在排气出口导管206中。附加气流调节器214被设置在调节支路209中。气流调节器213和214选择性地设置成引导从排气出口155通过的更冷排气的一部分返回到从排气管122通过的更热排气中，并进入排气进口153中。更冷排气和更热排气混合，以沿着排气流动通道157实现期望的排气温度。气流调节器213和气流调节器214的具体开口程度可以改变。此外，第一沃泊计217和第二沃泊计219布置在燃料进口164和燃烧器10处，以监测燃料的燃烧能。现在将参考图2，其中类似的附图标记在各个示图中表示相应的部件。涡轮机部分6的出口18流体连接到显示为排气管242形式的排气部件240。排气管242从第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种简单循环燃气涡轮机械，包括：压缩机部分；涡轮机部分，所述涡轮机部分可操作地连接到所述压缩机部分，所述涡轮机部分包括出口；燃烧器组件，所述燃烧器组件包括流体连接到所述压缩机部分和所述涡轮机部分的至少一个燃烧器；排气部件，所述排气部件具有：流体连接到所述涡轮机部分的出口的进口；第一出口；和第二出口；以及燃料调节系统，所述燃料调节系统具有热交换部件，所述热交换部件包括第一回路和第二回路，所述第一回路具有排气进口和排气出口，所述排气进口流体连接到所述排气部件的所述第二出口，所述第二回路具有流体连接到燃料源的进口和流体连接到所述至少一个燃烧器的出口，所述第一回路与所述第二回路是热交换关系；和受调节流体导管，所述受调节流体导管流体连接在所述燃烧器组件和所述排气部件的第一出口中的一个与受调节流体源之间。

【技术特征摘要】
2013.04.09 US 13/8593881.一种简单循环燃气涡轮机械，包括：压缩机部分；涡轮机部分，所述涡轮机部分可操作地连接到所述压缩机部分，所述涡轮机部分包括出口；燃烧器组件，所述燃烧器组件包括流体连接到所述压缩机部分和所述涡轮机部分的至少一个燃烧器；排气部件，所述排气部件具有：流体连接到所述涡轮机部分的出口的进口、第一出口和第二出口，所述第二出口界定排放到环境的排放口；燃料调节系统，所述燃料调节系统具有热交换部件，所述热交换部件包括第一回路、第二回路和第三回路，所述第一回路具有排气进口和排气出口，所述排气进口流体连接到所述排气部件的所述第一出口，所述第二回路具有流体连接到燃料源的进口和流体连接到所述至少一个燃烧器的出口，所述第三回路包括流体连接到所述第一回路的冷凝物进口和流体连接到所述燃烧器组件的冷凝物出口，所述第一回路与所述第二回路和所述第三回路是热交换关系，其中进入所述第一回路的所述排气进口的排气在流过所述第二回路之前流过所述第三回路；和受调节流体导管，所述受调节流体导管流体连接在所述燃烧器组件和与受调节流体源之间。2.根据权利要求1所述的简单循环燃气涡轮机械，其特征在于，所述热交换部件包括在所述第二出口的上游和所述第一出口的下游流体连接到所述排气部件的出口。3.根据权利要求1所述的简单循环燃气涡轮机械，其特征在于，所述简单循环燃气涡轮机械还包括选择性地流体连接在所述热交换部件的所述出口和所述排气进口之间的调节支路。4.根据权利要求1所述的简单循环燃气涡轮机械，其特征在于，所述受调节流体导管包括流体连接在所述燃烧器和所述排气部件的第一出口中的一个与所述热交换部件之间的冷凝物导管。5.根据权利要求4所述的简单循环燃气涡轮机械，其特征在于，所述冷凝物导管通过减温器、喷射器和排出器中的一个流体连接到至少一个燃烧器。6.根据权利要求4所述的简单循环燃气涡轮机械，其特征在于，所述冷凝物导管在所述排气进口处流体连接到所述第一回路。7.根据权利要求4所述的简单循环燃气涡轮机械，其特征在于，所述冷凝物导管通过减温器、喷射器和排出器中的一个流体...

【专利技术属性】
技术研发人员：KF伦多，AC乔世，DF兰克吕尔，DW小鲍尔，MB史密斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US