化学计量的排气再循环燃气涡轮系统中氧化剂压缩的系统和方法技术方案

系统，其包括燃气涡轮系统，该燃气涡轮系统具有涡轮燃烧室；涡轮，其由来自涡轮燃烧室的燃烧产物驱动；和排气压缩机，其由涡轮驱动。该排气压缩机配置为压缩和供应排气至涡轮燃烧室。该燃气涡轮系统也具有排气再循环(EGR)系统。该EGR系统配置为沿着排气再循环路径将排气从涡轮再循环至排气压缩机。该系统进一步包括具有一个或多个氧化剂压缩机的主要氧化剂压缩系统。该一个或多个氧化剂与排气压缩机分离，并且该一个或多个氧化剂压缩机配置为供应由涡轮燃烧室在生成燃烧产物中利用的所有压缩的氧化剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】化学计量的排气再循环燃气涡轮系统中氧化剂压缩的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求以下专利申请的优先权和权益：2013年10月29日提交的、名称为“SYSTEMANDMETHODFOROXIDANTCOMPRESSIONINASTOICHIOMETRICEXHAUSTGASRECIRCULATIONGASTURBINESYSTEM”的美国非临时专利申请号14/066,579；2012年12月28日提交的、名称为“SYSTEMANDMETHODFOROXIDANTCOMPRESSIONINASTOICHIOMETRICEXHAUSTGASRECIRCULATIONGASTURBINESYSTEM”的美国临时专利申请号61/747,192；2012年11月2日提交的、名称为“SYSTEMANDMETHODFORDIFFUSIONCOMBUSTIONINASTOICHIOMETRICEXHAUSTGASRECIRCULATIONGASTURBINESYSTEM”的美国临时专利申请号61/722,118；2012年11月2日提交的、名称为“SYSTEMANDMETHODFORDIFFUSIONCOMBUSTIONWITHFUEL-DILUENTMIXINGINASTOICHIOMETRICEXHAUSTGASRECIRCULATIONGASTURBINESYSTEM”的美国临时专利申请号61/722,115；2012年11月2日提交的、名称为“SYSTEMANDMETHODFORDIFFUSIONCOMBUSTIONWITHOXIDANT-DILUENTMIXINGINASTOICHIOMETRICEXHAUSTGASRECIRCULATIONGASTURBINESYSTEM”的美国临时专利申请号61/722,114；和2012年11月2日提交的、名称为“SYSTEMANDMETHODFORLOADCONTROLWITHDIFFUSIONCOMBUSTIONINASTOICHIOMETRICEXHAUSTGASRECIRCULATIONGASTURBINESYSTEM”的美国临时专利申请号61/722,111，其全部在此以其全部为了所有目的通过引用并入。
技术介绍
本文公开的主题涉及燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机在许多应用中使用，比如发电、飞行器和各种机械装置。燃气涡轮发动机通常在燃烧室部分中利用氧化剂(例如，空气)燃烧燃料以生成热的燃烧产物，其然后驱动涡轮部分的一个或多个涡轮阶段。依次地，涡轮部分驱动压缩机部分的一个或多个压缩机阶段，从而压缩氧化剂，以便连同燃料一起引入燃烧室部分。再一次，燃料和氧化剂在燃烧室部分中混合，并且然后燃烧以产生热的燃烧产物。燃气涡轮发动机通常包括压缩氧化剂以及一种或多种稀释气体的压缩机。不幸地，以这种方式控制氧化剂和稀释气体进入燃烧室部分的流量可影响各种排气排放和能量需要。此外，燃气涡轮发动机通常消耗大量的作为氧化剂的空气，和输出相当数量的排气进入大气。换句话说，排气通常作为燃气涡轮操作的副产物被浪费。简述与原始要求保护的专利技术在范围上相当的某些实施方式在下面概括。这些实施方式不意图限制所要求保护的专利技术的范围，而是这些实施方式仅意图提供专利技术的可能形式的简单概述。实际上，本专利技术可包括许多可能与下面提出的实施方式相似或不同的形式。在第一实施方式中，系统包括燃气涡轮系统，其包括涡轮燃烧室；由来自涡轮燃烧室的燃烧产物驱动的涡轮；和由该涡轮驱动的排气压缩机，其中该排气压缩机配置为压缩和供应排气至涡轮燃烧室；和排气再循环(EGR)系统，其中该EGR系统配置为使该排气沿着从涡轮至排气压缩机的排气再循环路径再循环。该系统也包括配置为将压缩的氧化剂供应至燃气涡轮系统的主要氧化剂压缩系统，并且该主要氧化剂压缩系统包括：第一氧化剂压缩机；和第一变速箱，其配置为能够使第一氧化剂压缩机以不同于燃气涡轮系统的第一操作速度的第一速度操作。在第二实施方式中，系统包括燃气涡轮系统，其具有：涡轮燃烧室；由来自涡轮燃烧室的燃烧产物驱动的涡轮；和由该涡轮驱动的排气压缩机，其中该排气压缩机配置为压缩和供应排气至涡轮燃烧室。该燃气涡轮系统也包括排气再循环(EGR)系统，其中该EGR系统配置为使该排气沿着从涡轮至排气压缩机的排气再循环路径再循环。该系统也包括配置为将压缩的氧化剂供应至燃气涡轮系统的主要氧化剂压缩系统，并且该主要氧化剂压缩系统具有第一氧化剂压缩机；和第二氧化剂压缩机，其中该第一和第二氧化剂压缩机由燃气涡轮系统驱动。在第三实施方式中，系统包括燃气涡轮系统，其具有：涡轮燃烧室；由来自涡轮燃烧室的燃烧产物驱动的涡轮；和由该涡轮驱动的排气压缩机，其中该排气压缩机配置为压缩和供应排气至涡轮燃烧室；和排气再循环(EGR)系统，其中该EGR系统配置为使该排气沿着从涡轮至排气压缩机的排气再循环路径再循环。该系统也包括配置为将压缩的氧化剂供应至燃气涡轮系统的主要氧化剂压缩系统，并且该主要氧化剂压缩系统包括一个或多个氧化剂压缩机；连接至燃气涡轮系统的热回收蒸汽发生器(HRSG)，其中该HRSG配置为通过将热从排气转移至给水生成蒸汽，并且EGR系统的排气再循环路径延伸通过HRSG；和沿着燃气涡轮系统的轴线布置的并且至少部分由来自HRSG的蒸汽驱动的蒸汽涡轮，其中该蒸汽涡轮配置为将冷凝物作为给水的至少部分返回至HRSG。在第四实施方式中，系统包括：燃气涡轮系统，其具有：涡轮燃烧室；由来自涡轮燃烧室的燃烧产物驱动的涡轮；和由该涡轮驱动的排气压缩机，其中该排气压缩机配置为压缩和供应排气至涡轮燃烧室；和排气再循环(EGR)系统，其中该EGR系统配置为使该排气沿着从涡轮至排气压缩机的排气再循环路径再循环。该系统还包括包含一个或多个氧化剂压缩机的主要氧化剂压缩系统，其中该一个或多个氧化剂压缩机与排气压缩机分离，并且该一个或多个氧化剂压缩机配置为供应由涡轮燃烧室在生成燃烧产物中利用的所有压缩的氧化剂。附图简述当参考附图一起阅读下面的具体实施方式时，将更好的理解本专利技术的这些和其它特征、方面和优势，其中所有附图中相同的数字代表相同的部分，其中：图1是具有连接至烃产生系统的基于涡轮的服务系统的系统的实施方式的图；图2是图1的系统的实施方式的图，其进一步图解了控制系统和联合的循环系统；图3是图1和2的系统的实施方式的图，其进一步图解了燃气涡轮发动机、排气供应系统和排气处理系统的细节；图4是用于操作图1-3的系统的方法的实施方式的流程图；图5是图3的氧化剂压缩系统的实施方式的图，该压缩系统具有间接由SEGRGT系统通过发电机驱动的主要氧化剂压缩机。图6是图3的氧化剂压缩系统的实施方式的图，该压缩系统具有直接由SEGRGT系统驱动的主要氧化剂压缩机，并且该主要氧化剂压缩机驱动发电机；图7是图3的氧化剂压缩系统的实施方式的图，该压缩系统具有间接由SEGRGT系统通过发电机和变速箱驱动的主要氧化剂压缩机。图8是图3的氧化剂压缩系统的实施方式的图，该压缩系统具有分离成由SEGRGT系统通过发电机驱动的低压和高压压缩机的氧化剂压缩；图9是图3的氧化剂压缩系统的实施方式的图，该压缩系统具有分离成由SEGRGT系统通过发电机驱动的低压和高压压缩机的氧化剂压缩本文档来自技高网...

【技术保护点】
系统，其包括：燃气涡轮系统，其包括：涡轮燃烧室；涡轮，其由来自所述涡轮燃烧室的燃烧产物驱动；和排气压缩机，其由所述涡轮驱动，其中所述排气压缩机配置为压缩和供应排气至所述涡轮燃烧室；和排气再循环(EGR)系统，其中所述EGR系统配置为沿着排气再循环路径将排气从所述涡轮再循环至所述排气压缩机；主要氧化剂压缩系统，其配置为供应压缩的氧化剂至所述燃气涡轮系统，并且所述主要氧化剂压缩系统包括：第一氧化剂压缩机；和第一变速箱，其配置为使得所述第一氧化剂压缩机在不同于所述燃气涡轮系统的第一操作速度的第一速度下操作。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.11.02 US 61/722,118;2012.11.02 US 61/722,115;1.一种化学计量的排气再循环燃气涡轮系统中氧化剂压缩的系统，其包括：燃气涡轮系统，其包括：涡轮燃烧室；涡轮，其由来自所述涡轮燃烧室的燃烧产物驱动；和排气压缩机，其由所述涡轮驱动，其中所述排气压缩机配置为压缩和供应排气至所述涡轮燃烧室；和排气再循环(EGR)系统，其中所述EGR系统配置为沿着排气再循环路径将排气从所述涡轮再循环至所述排气压缩机；主要氧化剂压缩系统，其配置为供应压缩的氧化剂至所述燃气涡轮系统，并且所述主要氧化剂压缩系统包括：第一氧化剂压缩机，其与所述排气压缩机分离并且配置为单独地压缩来自所述排气的氧化剂；和第一变速箱，其布置在所述第一氧化剂压缩机和所述燃气涡轮系统之间，并且与其机械地串联连接，其中所述第一变速箱配置为使得所述第一氧化剂压缩机在独立于所述燃气涡轮系统的第一操作速度的第一速度下操作。2.权利要求1所述的系统，其中所述第一变速箱包括并行轴变速箱，所述并行轴变速箱具有大致彼此并行的输入轴和输出轴，所述输入轴与所述燃气涡轮系统的轴线成一直线，并且所述输出轴驱动地连接至所述第一氧化剂压缩机，或者其中所述第一变速箱包括行星式变速箱，所述行星式变速箱具有彼此和与所述燃气涡轮系统的轴线成一直线的输入轴和输出轴，并且所述输出轴驱动地连接至所述第一氧化剂压缩机。3.权利要求1所述的系统，其中所述主要氧化剂压缩系统至少部分地由所述燃气涡轮系统驱动，并且所述主要氧化剂压缩系统包括多个压缩阶段，所述多个压缩阶段包括所述第一氧化剂压缩机和第二氧化剂压缩机，其中所述第一氧化剂压缩机由所述燃气涡轮系统通过所述第一变速箱驱动。4.权利要求3所述的系统，包括：连接至所述燃气涡轮系统的轴的发电机，其中所述第一氧化剂压缩机通过所述第一变速箱连接至所述发电机；连接至所述第二氧化剂压缩机的驱动，其中所述驱动包括蒸汽涡轮或电动机；和连接所述第二氧化剂压缩机和所述驱动的第二变速箱，其中所述第二变速箱配置为使得所述第二氧化剂压缩机在不同于所述驱动的第二操作速度的第二速度下操作。5.权利要求3所述的系统，其中所述第二氧化剂压缩机沿着所述燃气涡轮系统的轴线布置并且连接至发电机的输入轴，并且所述第一氧化剂压缩机通过所述第一变速箱连接至所述发电机的输出轴。6.权利要求3所述的系统，其包括沿着所述燃气涡轮系统的轴线布置的发电机，其中所述第二氧化剂压缩机连接至所述发电机并连接至所述第一变速箱的输入轴，并且所述第一氧化剂压缩机通过所述第一变速箱连接至所述第二氧化剂压缩机。7.权利要求3所述的系统，其包括沿着所述第一氧化剂压缩机和所述第二氧化剂压缩机之间的氧化剂流动路径布置的级...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·A·亨廷顿，F·F·米特瑞克，L·K·斯塔尔切尔，S·K·达安卡，D·M·奥戴，S·D·德雷珀，C·M·汉森，T·登曼，J·A·韦斯特，
申请(专利权)人：通用电气公司，埃克森美孚上游研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US