一种包括燃气轮机的发电容量的电力系统，其中，在峰值电力需求时间段期间，利用单独的供燃料的系统产生额外的电力。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体地涉及包括燃气轮机的发电容量的电力系统，并更具体地说涉及能量存储系统，该能量存储系统可用于在峰值电力需求时间段期间提供额外的电力，并且提供保持燃气轮机和蒸汽轮机温度高并且准备运行以从而缩短起动时间的系统。
技术介绍
目前，最低限度的能量主要通过燃气轮机以简单循环或是以联合循环配置来产生。由于负荷需求状况，基于燃气轮机的系统在高需求时间段期间循环加快(cycled up)而在低需求时间段期间循环减慢(cycled down)或关闭。这个循环典型地由电网操作者在称为主动电网控制或AGC的程序下进行驱动。不幸的是，由于代表大部分用户基数(installed base)的工业燃气轮机被主要针对基本负荷操作设计，当它们循环时，严重的代价与特定单元的维护成本相关联。例如，运行基本负荷的燃气轮机可能经历每三年或24，000小时一次的维护，成本在2至3百万美元的范围内。而对于每天强制起动和关闭的发电厂而言，一年之内将发生相同的费用。当前，这些燃气轮机发电厂能够降载到它们额定容量的大约50%。它们通过关闭压缩机的入口导引翼片来实现此，关闭入口导引翼片减小了到达燃气轮机的空气流，也降低了燃料流，这是因为在燃烧过程中需要恒定燃料空气比。保持安全的压缩机操作和排放典型地限制实际上能够实现的降载程度。在当前的燃气轮机中，通过将温暖的空气引入到燃气轮机的入口，典型地从来自于压缩机的中间级吹气提取，安全压缩机操作下限被提高。有时，这种温暖空气也被引入到入口以防止结冰。在任一种情况下，当这样做时，压缩机在过程中对空气所做的功被牺牲，以获得能够在较低流量下安全操作压缩机的益处，由此增加了降载能力。由于在排出的空气上做的功被损失，这对系统的效率具有进一步不利的影响。另外，燃烧系统也对系统施加限制。燃烧系统通常限制系统能够被降载的量，这是因为随着更少的燃料被加入，火焰温度降低，增加所产生的CO排放量。火焰温度和CO排放之间的关系与降低温度成指数关系，于是，随着燃气轮机系统越靠近极限，CO排放陡升，因此健康裕度阻止了这个极限。这个特性限制所有燃气轮机系统实现大约50%的降载能力，或者对于100MW的燃气轮机而言，能够实现的最小功率大约为50%，或50MW。随着燃气轮机质量流下降，压缩机和涡轮机效率也下降，导致机器的加热率增高。一些操作者每天面对这种情况，并结果，随着负荷需求下降，燃气轮机发电厂触碰到了它们的操作下限，并不得不关闭机器，这使他们花费极大的维护成本代价。典型的燃气轮机的另一个特性是随着周围温度升高，由于随着空气温度升高密度减小的线性影响，功率输出按比例降低。在热天里，典型地在峰值燃气轮机被要求最大限度传送功率时，功率输出能够从额定输出降低多于10%。典型的燃气轮机的另一个特性是在燃气轮机的压缩机节段内被压缩和加热的空气被引导到燃气轮机的涡轮机节段的不同部分，在那里，它们用于冷却各种部件。这种空气被典型地称为涡轮机冷却和泄漏空气(下面称为TCLA)，这是相对于燃气轮机的
中公知的术语。尽管从压缩过程被加热，TCLA空气比涡轮机温度仍显著冷，并由此可有效冷却压缩机下游的涡轮机中的那些部件。典型地，进入压缩机入口的空气的10%到15%绕过燃烧器并用于这个过程。由此，TCLA对燃气轮机系统的性能而言是明显的损害。燃气轮机的另一特性是它们通常花费20至30分钟起动，这是由于热负载的考虑，并且在联合循环发电厂处的热回收蒸汽发生器(HRSG)会花费一个小时或更多。这会是显著的问题，因为联合循环发电厂被更多地使用以平衡在几分钟之内明显波动的可再生能源间歇性。
技术实现思路
取决于特定发电厂需求，本专利技术提供若干选项，来提高燃气轮机的功率输出的上限，由此增加新的或现存的燃气轮机系统的容量和调整能力。本专利技术的一个方面涉及一种方法和系统，其允许燃气轮机系统在峰值需求时间段期间更高效地提供最大额外电力，这是因为单独供燃料的发动机被用于驱动该系统，这消除了典型地与压缩空气喷射系统相关联的显著的寄生负载。本专利技术的另一方面涉及排放再循环系统，其消除了来自单独供燃料的发动机的点排放源。本专利技术的另一方面涉及利用与排放气体再循环系统相关联的废热的效率提高。本专利技术的另一方面涉及一种供燃料的入口制冷器系统，在此，来自单独供燃料的发动机的废热增加了蒸汽轮机的功率输出，由此保持或改善联合循环发电厂的效率。本专利技术的另一方面涉及在发电厂未运转的同时功率提升系统的替代使用，在此情况下，压缩空气被强制通过燃气轮机并且来自单独的供燃料发动机的废气被强制通过热回收蒸汽发生器(HRSG)，以保持整个燃气轮机和蒸汽轮机热，这缩短了起动时间。本专利技术的另一方面涉及在发电厂不运转时的功率提升系统的替代使用，在此情况下，压缩空气被强制通过燃气轮机和HRSG，以将整个燃气轮机和蒸汽轮机保持热，这缩短了起动时间。本专利技术的另一方面涉及一种功率提升空气喷射系统，该功率提升空气喷射系统代替(displace)通常从燃气轮机的中间级或者压缩机排放增压室取得的冷却空气，在同时，来自单独供燃料的发动机的废气被用在HRSG中以产生额外功率。被替代供给的冷却空气在温度和压力方面与被代替的空气类似，或者更冷(这导致冷却空气需求的减少以及燃气轮机(GT)效率提高)。本专利技术的另一方面涉及使用相对冷的第一级喷嘴冷却空气，这导致冷却空气需求减少，这转化成提高的效率。本专利技术的另一方面涉及一种功率提升系统，该功率提升系统输送相对冷的冷却空气，并且在联合循环发电厂不运行的时间段期间，输送热得压缩空气，以保持涡轮机节段热，同时在封闭的锅炉内利用单独供燃料的发动机的废气以将蒸汽运行通过HRSG和蒸汽轮机，以使得整个联合循环(CC)发电厂的起动时间最短。本专利技术的另一方面涉及利用单独供燃料的发动机，以将热的压缩空气驱动到燃烧排放增压室内，同时利用从单独供燃料的发动机的废气可获得的过量的较低量(即，较低温度)热量来预热GT的燃料，由此提高GT的效率。本专利技术的一个实施方式涉及一种系统，该系统包括补充压缩机、至少一个压缩机、至少一个发电机、至少一个涡轮机(连接到所述至少一个发电机和至少一个压缩机的至少一个涡轮机)以及燃烧室(它是用于所述压缩机的排放歧管)。另一优选的实施方式的另一优点是利用补充的压缩热空气快速增加燃气轮机系统的功率输出的能力，所述补充压缩热空气由单独供燃料的发动机输送。优选实施方式的另一优点是来自单独供燃料的发动机的废气中的一些或全部的再循环，由此使得来自发电厂的第二排放源的排放最小或消除该排放。优选的实施方式的另一个优点是来自单独供燃料的发动机的废气中的一些或全部的再循环，由此使得与利用现有GT的排放控制系统清洁排放相关的成本最小或消除该成本。其他优选实施方式的优点是增加功率输出同时提高整个系统的效率的能力。本专利技术的实施方式的另一优点是提高功率输出以及传统制冷器系统的效率的能力。本专利技术的实施方式的另一优点是在发电厂关闭的同时将燃气轮机和蒸汽轮机部件保持温暖由此缩短所需要的起动时间的能力。本专利技术的一些实施方式的另一优点是通过减少与GT的冷却的冷却空气相关联的热量来提高集成的功率提升系统的效率的能力，所述热量否则会被浪费。本专利技术的一些实施方式的另一优点是将冷却器的冷却空气输送到外部供给的涡轮机本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种操作燃气轮机能量系统的方法，包括：(a)操作燃气轮机系统，所述燃气轮机系统包括彼此流体连接的压缩机、燃烧器壳体、燃烧器和涡轮机；(b)利用供燃料发动机驱动的补充压缩机加压周围空气，所述供燃料发动机的操作与电网无关；以及(c)将所述加压空气喷射到所述燃烧器壳体中。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特J克拉夫特，
申请(专利权)人：鲍尔法斯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。