具有形成过量空气流的压缩机和用于其的冷却流体喷射的功率生成系统技术方案

一种功率生成系统(100)包括：第一燃气涡轮系统(102)，其包括第一涡轮构件(104)、第一一体压缩机(106)和第一燃烧器(108)，对该第一燃烧器供应来自第一一体压缩机的空气和燃料，第一燃烧器布置成对第一涡轮构件供应热燃烧气体，且第一一体压缩机具有比第一燃烧器和/或第一涡轮构件的进气容量大的流动容量，从而产生过量空气流(200)。第二燃气涡轮系统(140)可包括除压缩机中的过量容量之外与第一个类似的构件。控制阀系统(202)控制从第一燃气涡轮系统(102)到第二燃气涡轮系统(140)的过量空气流的流动。冷却流体喷射器可联接到过量空气流路径，以用于将诸如水或蒸汽的冷却流体喷到过量空气流中。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请涉及共同未决的美国申请号：GE案号280346-1，申请序列号14/662760；280347-1，申请序列号14/662770；280349-1，申请序列号14/662785；280352-1，申请序列号14/662796；280353-1，申请序列号14/662800；280354-1，申请序列号14/662803；和280355-1，申请序列号14/662805，它们都是在2015年3月19日提交的。
本专利技术大体上涉及功率生成系统，更具体地，涉及包含燃气涡轮系统的功率生成系统，该燃气涡轮系统具有产生过量空气流的压缩机，和用于其的冷却流体喷射器。
技术介绍
功率生成系统通常采用可与一个或更多个蒸汽涡轮系统联接的一个或更多个燃气涡轮系统来生成功率。燃气涡轮系统可包括具有旋转轴的多级轴流压缩机。空气进入压缩机的入口，且被压缩机叶片级压缩，且然后被排到燃烧器，在此，焚烧诸如天然气的燃料以提供驱动涡轮构件的高能燃烧气流。在涡轮构件中，热气体的能量被转换成功，功中的一些可用于通过旋转轴来驱动一体压缩机，其余的可用于有用功，以通过旋转轴(例如，旋转轴的延伸部分)驱动负载，诸如发电机，以用于产生电。多个燃气涡轮系统可在功率生成系统内并联地采用。在联合循环系统中，一个或更多个蒸汽涡轮系统也可与燃气涡轮系统一起使用。在该设定中，来自燃气涡轮系统的热排气被供给到一个或更多个热回收蒸汽发生器(HRSG)，以形成蒸汽，蒸汽然后被供给具有与燃气涡轮系统分开或一体的旋转轴的蒸汽涡轮构件。在任何情况下，蒸汽的能量被转换成功，功可用于驱动负载，诸如发电机，以用于产生电。当形成功率生成系统时，其部件构造成一起工作，以提供具有期望功率输出的系统。按照需求提高功率输出和/或在复杂的环境条件下维持功率输出的能力在本行业中是持续的难题。例如，在热天，电力消耗增加，因此功率生成需求增加。热天的另一难题是在温度升高时，压缩机流量降低，这导致降低的发电机输出。提高功率输出(或维持功率输出，例如，在热天)的一个途径是对功率生成系统添加可增大去往燃气涡轮系统燃烧器的空气流的构件。增大空气流的一个途径是添加补充压缩机以对燃气涡轮燃烧器进行供给。然而，该特殊的途径通常要求用于补充压缩机的单独的电源，这是效率差的。增大空气流的另一途径是升级压缩机。目前，已改进压缩机，使得它们的流动容量比它们之前的压缩机高。这些新的更高容量的压缩机通常被制造以适应新的类似地构造的燃烧器，或者能够应付增大的容量的较旧燃烧器。升级较旧燃气涡轮系统以使用更新、更高容量的压缩机的难题在于：目前没有能够在不升级系统的其他昂贵部件的情况下，采用具有不能够应付增大的容量的系统的更高容量压缩机的机制。时常被要求与压缩机升级同时地升级的其他部件包括但不限于燃烧器、燃气涡轮构件、发电机、变压器、开关装置、HRSG、蒸汽涡轮构件、蒸汽涡轮控制阀等。因此，即使压缩机升级在理论上可能是可取的，但是升级其他部件的附加成本导致升级由于额外的费用而是不可取的。
技术实现思路
本公开的第一方面提供一种功率生成系统，包括：第一燃气涡轮系统，其包括第一涡轮构件、第一一体压缩机和第一燃烧器，对该第一燃烧器供应来自第一一体压缩机的空气和燃料，第一燃烧器布置成对第一涡轮构件供应热燃烧气体，且第一一体压缩机具有比第一燃烧器和第一涡轮构件中的至少一者的进气容量大的流动容量，从而形成过量空气流；第二燃气涡轮系统，其包括第二涡轮构件、第二压缩机和第二燃烧器，对该第二燃烧器供应来自第二压缩机的空气和燃料，第二燃烧器布置成对第二涡轮构件供应热燃烧气体；控制阀系统，其控制沿过量空气流路径从第一燃气涡轮系统到第二燃气涡轮系统的过量空气流的流动；和冷却流体喷射器，其联接到过量空气流路径，以用于将冷却流体喷入过量空气流中。本公开的第二方面提供一种功率生成系统，包括：第一燃气涡轮系统，其包括第一涡轮构件、第一一体压缩机和第一燃烧器，对该第一燃烧器供应来自第一一体压缩机的空气和燃料，第一燃烧器布置成对第一涡轮构件供应热燃烧气体，且第一一体压缩机具有比第一燃烧器和第一涡轮构件中的至少一者的进气容量大的流动容量，从而形成过量空气流；第二燃气涡轮系统，其包括第二涡轮构件、第二压缩机、和第二燃烧器，对该第二燃烧器供应来自第二压缩机的空气和燃料，第二燃烧器布置成对第二涡轮构件供应热燃烧气体；控制阀系统，其控制沿着过量空气流路径到以下中的至少一个的过量空气流的流动：第二压缩机的排出口、第二燃烧器和第二涡轮构件的涡轮喷嘴冷却入口；和冷却流体喷射器，其联接到过量空气流路径，以用于将冷却流体喷入过量空气流中，其中，控制阀系统包括：第一控制阀，其控制去往第二压缩机的排出口的过量空气流的第一部分；第二控制阀，其控制去往第二燃烧器的过量空气流的第二部分；和第三控制阀，其控制去往第二涡轮构件的涡轮喷嘴冷却入口的过量空气流的流动的第三部分，且其中，第一涡轮系统和第二涡轮系统中的各个的排气被供应至至少一个蒸汽发生器，以用于对蒸汽涡轮系统供能。本公开的第三方面提供一种方法，其包括：从第一燃气涡轮系统的第一一体压缩机提取过量空气流，该第一燃气涡轮系统包括第一涡轮构件、第一一体压缩机和第一燃烧器，对该第一燃烧器供应来自第一一体压缩机的空气和燃料，第一一体压缩机具有比第一燃烧器和第一涡轮构件中的至少一者的进气容量大的流动容量；将过量空气流引导到第二燃气涡轮系统，该第二燃气涡轮系统包括第二涡轮构件、第二压缩机、和第二燃烧器，对该第二燃烧器供应来自第二压缩机的空气和燃料，第二燃烧器布置成对第二涡轮构件供应热燃烧气体；和将冷却流体喷到过量空气流路径中。技术方案1：一种功率生成系统100，包括：第一燃气涡轮系统102，其包括第一涡轮构件104、第一一体压缩机106和第一燃烧器108，对所述第一燃烧器108供应来自所述第一一体压缩机106的空气和燃料，所述第一燃烧器108布置成对所述第一涡轮构件104供应热燃烧气体，且所述第一一体压缩机106具有比所述第一燃烧器108和所述第一涡轮构件104中的至少一者的进气容量大的流动容量，从而形成过量空气流200；第二燃气涡轮系统140，其包括第二涡轮构件144、第二压缩机146和第二燃烧器148，对所述第二燃烧器148供应来自所述第二压缩机146的空气和燃料，所述第二燃烧器148布置成对所述第二涡轮构件144供应热燃烧气体；控制阀系统202，其控制沿过量空气流200路径从所述第一燃气涡轮系统102到所述第二燃气涡轮系统140的所述过量空气流200的流动；和冷却流体喷射器，其联接到所述过量空气流200路径，以用于将冷却流体喷到所述过量空气流200中。技术方案2：根据技术方案1所述的功率生成系统100，其中，所述过量空气流200被供应至所述第二压缩机146的排出口。技术方案3：根据技术方案1所述的功率生成系统100，其中，所述过量空气流200被供应至所述第二燃烧器148。技术方案4：根据技术方案1所述的功率生成系统100，其中，所述过量空气流200被供应至所述第二涡轮构件144的涡轮喷嘴冷却入口158。技术方案5：根据技术方案1所述的功率生成系统100，其中，所述控制阀系统202控制去往以下中的至少一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率生成系统(100)，包括：第一燃气涡轮系统(102)，其包括第一涡轮构件(104)、第一一体压缩机(106)和第一燃烧器(108)，对所述第一燃烧器(108)供应来自所述第一一体压缩机(106)的空气和燃料，所述第一燃烧器(108)布置成对所述第一涡轮构件(104)供应热燃烧气体，且所述第一一体压缩机(106)具有比所述第一燃烧器(108)和所述第一涡轮构件(104)中的至少一者的进气容量大的流动容量，从而形成过量空气流(200)；第二燃气涡轮系统(140)，其包括第二涡轮构件(144)、第二压缩机(146)和第二燃烧器(148)，对所述第二燃烧器(148)供应来自所述第二压缩机(146)的空气和燃料，所述第二燃烧器(148)布置成对所述第二涡轮构件(144)供应热燃烧气体；控制阀系统(202)，其控制沿过量空气流(200)路径从所述第一燃气涡轮系统(102)到所述第二燃气涡轮系统(140)的所述过量空气流(200)的流动；和冷却流体喷射器，其联接到所述过量空气流(200)路径，以用于将冷却流体喷到所述过量空气流(200)中。

【技术特征摘要】
2015.03.19 US 14/6627801.一种功率生成系统(100)，包括：第一燃气涡轮系统(102)，其包括第一涡轮构件(104)、第一一体压缩机(106)和第一燃烧器(108)，对所述第一燃烧器(108)供应来自所述第一一体压缩机(106)的空气和燃料，所述第一燃烧器(108)布置成对所述第一涡轮构件(104)供应热燃烧气体，且所述第一一体压缩机(106)具有比所述第一燃烧器(108)和所述第一涡轮构件(104)中的至少一者的进气容量大的流动容量，从而形成过量空气流(200)；第二燃气涡轮系统(140)，其包括第二涡轮构件(144)、第二压缩机(146)和第二燃烧器(148)，对所述第二燃烧器(148)供应来自所述第二压缩机(146)的空气和燃料，所述第二燃烧器(148)布置成对所述第二涡轮构件(144)供应热燃烧气体；控制阀系统(202)，其控制沿过量空气流(200)路径从所述第一燃气涡轮系统(102)到所述第二燃气涡轮系统(140)的所述过量空气流(200)的流动；和冷却流体喷射器，其联接到所述过量空气流(200)路径，以用于将冷却流体喷到所述过量空气流(200)中。2.根据权利要求1所述的功率生成系统(100)，其中，所述过量空气流(200)被供应至所述第二压缩机(146)的排出口。3.根据权利要求1所述的功率生成系统(100)，其中，所述过量空气流(200)被供应至所述第二燃烧器(148)。4.根据权利要求1所述的功率生成系统(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·埃卡纳亚克，D·J·戴维斯，G·V·马泰，J·E·梅斯特罗尼，A·I·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