发电系统排气冷却技术方案

本发明专利技术涉及发电系统排气冷却。具体而言，一种根据实施例的用于燃气涡轮系统(12)的气流系统包括：燃气涡轮系统(12)的压缩机构件(18)；用于附接至燃气涡轮系统(12)的可旋转的轴(24)的气流生成系统，气流生成系统和压缩机构件(18)通过进气区段(16)吸入过量的空气流(72)；用于接收由燃气涡轮系统(12)产生的排出气流(32)的混合区域(33)；抽气系统(70)，其用于：抽取由气流生成系统和压缩机构件(18)生成的过量的空气流(72)的至少一部分以提供旁通空气；以及将旁通空气转移到混合区域(33)中以降低排出气流(32)的温度；以及用于处理降低温度的排出气流(32)的排气处理系统(14)。

【技术实现步骤摘要】

本公开内容大体上涉及发电系统，并且更具体地涉及用于冷却发电系统的排出气体的系统及方法。
技术介绍
来自发电系统(例如，简单循环燃气涡轮发电系统)的排出气体通常必须满足针对释放到大气中的排出气体的成分的严格规定要求。通常在燃气涡轮发电系统的排出气体中发现且受制于法规的成分的一种是氮氧化物(即，NOx)，其例如包括一氧化氮和二氧化氮。为了从排出气流除去NOx，通常使用诸如选择性催化还原(SCR)的技术。在SCR过程中，氨(NH3)等与NOx反应且产生氮(N2)和水(H2O)。SCR过程的有效性部分地取决于处理的排出气体的温度。来自燃气涡轮发电系统的排出气体的温度通常高于大约1100℉。然而，SCR催化器需要在低于大约900℉下操作以在合理催化器寿命内保持有效性。为此，来自简单循环燃气涡轮发电系统的排出气体通常在SCR之前冷却。大型外部风机系统用于通过使冷却气体(诸如环境空气)与排出气体混合来将燃气涡轮发电系统的排出气体温度降低到低于900℉。由于外部风机系统故障引起的催化器破坏的可能性，故通常使用冗余的外部风机系统。这些外部风机系统包括许多构件，诸如风机、马达、过滤器、进气结构和大型导管，其昂贵、庞大，且增加了燃气涡轮发电系统的操作成本。另外，外部风机系统和燃气涡轮发电系统的操作并未固有地结合，因此增加由于燃气涡轮操作的各种模式期间的过高温度引起的SCR催化器破坏的概率。为了防止过高温度(例如，如果(多个)外部风机系统故障或不可充分地冷却排出气体)引起的SCR催化器破坏，燃气涡轮可能需要关闭，直到可纠正温度问题。
技术实现思路
本公开内容的第一方面提供了一种用于燃气涡轮系统的气流控制系统，包括：燃气涡轮系统的压缩机构件；用于附接至燃气涡轮系统的可旋转的轴的气流生成系统，气流生成系统和压缩机构件通过进气区段吸入过量的空气流；用于接收由燃气涡轮系统产生的排出气流的混合区域；以及抽气系统，其用于抽取由气流生成系统和压缩机构件生成的过量的空气流的至少一部分以提供旁通空气，且用于将旁通空气转移到混合区域中以降低排出气流的温度。本公开内容的第二方面提供了一种涡轮机系统，包括：燃气涡轮系统，其包括压缩机构件、燃烧器构件和涡轮构件，其中燃气涡轮系统的压缩机构件包括至少一个尺寸过大的压缩机级；由涡轮构件驱动的轴；联接至燃气涡轮系统上游的轴的风扇，风扇和压缩机构件的至少一个尺寸过大的压缩机级通过进气区段吸入过量的空气流；用于接收由燃气涡轮系统产生的排出气流的混合区域；抽气系统，其用于：抽取由风扇和压缩机构件的至少一个尺寸过大的压缩机级生成的过量的空气流的至少一部分以提供旁通空气；以及将旁通空气转移到混合区域中以降低排出气流的温度；以及用于处理降低温度的排出气流的排气处理系统。本公开内容的第三方面提供了一种发电系统，包括：燃气涡轮系统，其包括压缩机构件、燃烧器构件和涡轮构件，其中燃气涡轮系统的压缩机构件包括至少一个尺寸过大的压缩机级；由涡轮构件驱动的轴；联接至轴的用于发电的发电机；联接至燃气涡轮系统上游的轴的风扇，风扇和压缩机构件的至少一个尺寸过大的压缩机级通过进气区段吸入过量的空气流；用于接收由燃气涡轮系统产生的排出气流的混合区域；抽气系统，其用于：抽取由风扇和压缩机构件的至少一个尺寸过大的压缩机级生成的过量的空气流的至少一部分以提供旁通空气；以及将旁通空气转移到混合区域中以降低排出气流的温度；以及用于处理降低温度的排出气流的排气处理系统。本专利技术的第一技术方案提供了一种用于燃气涡轮系统的气流控制系统，包括：燃气涡轮系统的压缩机构件；用于附接至所述燃气涡轮系统的可旋转的轴的气流生成系统，所述气流生成系统和所述压缩机构件通过进气区段吸入过量的空气流；用于接收由所述燃气涡轮系统产生的排出气流的混合区域；以及抽气系统，其用于抽取由所述气流生成系统和所述压缩机构件生成的所述过量的空气流的至少一部分以提供旁通空气，且用于将所述旁通空气转移到所述混合区域中以降低所述排出气流的温度。本专利技术的第二技术方案是在第一技术方案中，由所述气流生成系统和所述压缩机构件生成的所述过量的空气流比所述燃气涡轮系统的燃烧器构件和涡轮构件中的至少一者的流率能力大大约10%到大约40%。本专利技术的第三技术方案是在第一技术方案中，所述燃气涡轮系统的所述压缩机构件包括至少一个尺寸过大的压缩机级。本专利技术的第四技术方案是在第一技术方案中，所述气流生成系统包括风扇。本专利技术的第五技术方案是在第一技术方案中，所述抽气系统包括旁通导管，其用于将所述燃气涡轮系统周围的所述旁通空气转移到所述混合区域中以降低所述排出气流的温度。本专利技术的第六技术方案是在第一技术方案中，所述抽气系统包括包绕所述燃气涡轮系统且形成空气通路的封壳，所述旁通空气通过所述空气通路且在所述燃气涡轮系统周围流入所述混合区域中以降低所述排出气流的温度。本专利技术的第七技术方案是在第六技术方案中，还包括流引导系统，其用于将所述旁通空气朝所述混合区域中的所述排出气流引导且引导到该排出气流中，其中所述流引导系统包括所述封壳和/或至少一个出口导叶的向内弯曲的端部分。本专利技术的第八技术方案是在第一技术方案中，所述抽气系统构造成将所述过量的空气流的一部分转移到所述压缩机构件以增压所述燃气涡轮系统。本专利技术的第九技术方案是在第一技术方案中，还包括用于处理降低温度的排出气流的选择性催化还原(SCR)系统。本专利技术的第十技术方案提供了一种涡轮机系统，包括：燃气涡轮系统，其包括压缩机构件、燃烧器构件和涡轮构件，其中所述燃气涡轮系统的所述压缩机构件包括至少一个尺寸过大的压缩机级；由所述涡轮构件驱动的轴；联接至所述燃气涡轮系统上游的所述轴的风扇，所述风扇和所述压缩机构件的所述至少一个尺寸过大的压缩机级通过进气区段吸入过量的空气流；用于接收由所述燃气涡轮系统产生的排出气流的混合区域；抽气系统，其用于：抽取由所述风扇和所述压缩机构件的所述至少一个尺寸过大的压缩机级生成的所述过量的空气流的至少一部分以提供旁通空气，以及将所述旁通空气转移到所述混合区域中以降低所述排出气流的温度；以及用于处理降低温度的排出气流的排气处理系统。本专利技术的第十一技术方案是在第十技术方案中，由所述风扇和所述压缩机构件的所述至少一个尺寸过大的压缩机级生成的所述过量的空气流比所述燃气涡轮系统的所述燃烧器构件和所述涡轮构件中的至少一者的流率能力大大约10%到大约40%。本专利技术的第十二技术方案是在第十技术方案中，所述抽气系统包括旁通导管，其用于将所述燃气涡轮系统周围的所述旁通空气转移到所述混合区域中以降低所述排出气流的温度。本专利技术的第十三技术方案是在第十技术方案中，所述抽气系统包括包绕所述燃气涡轮系统且形成空气通路的封壳，所述旁通空气通过所述空气通路且在所述燃气涡轮系统周围流入所述混合区域中以降低所述排出气流的温度。本专利技术的第十四技术方案是在第十三技术方案中，还包括流引导系统，其用于将所述旁通空气朝所述混合区域中的所述排出气流引导且引导到该排出气流中，其中所述流引导系统包括所述封壳和/或至少一个出口导叶的向内弯曲的端部分。本专利技术的第十五技术方案是在第十技术方案中，所述抽气系统构造成将所述过量的空气流的一部分转移到所述压缩机构件以增压所述燃气涡轮系统。本专利技术的第十六技术方案是在第十本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃气涡轮系统(12)的气流控制系统，包括：燃气涡轮系统(12)的压缩机构件(18)；用于附接至所述燃气涡轮系统(12)的可旋转的轴(24)的气流生成系统，所述气流生成系统和所述压缩机构件(18)通过进气区段(16)吸入过量的空气流(72)；用于接收由所述燃气涡轮系统(12)产生的排出气流(32)的混合区域(33)；以及抽气系统(70)，其用于抽取由所述气流生成系统和所述压缩机构件(18)生成的所述过量的空气流(72)的至少一部分以提供旁通空气，且用于将所述旁通空气转移到所述混合区域(33)中以降低所述排出气流(32)的温度。

【技术特征摘要】
2015.06.29 US 14/7530771.一种用于燃气涡轮系统(12)的气流控制系统，包括：燃气涡轮系统(12)的压缩机构件(18)；用于附接至所述燃气涡轮系统(12)的可旋转的轴(24)的气流生成系统，所述气流生成系统和所述压缩机构件(18)通过进气区段(16)吸入过量的空气流(72)；用于接收由所述燃气涡轮系统(12)产生的排出气流(32)的混合区域(33)；以及抽气系统(70)，其用于抽取由所述气流生成系统和所述压缩机构件(18)生成的所述过量的空气流(72)的至少一部分以提供旁通空气，且用于将所述旁通空气转移到所述混合区域(33)中以降低所述排出气流(32)的温度。2.根据权利要求1所述的气流控制系统，其特征在于，由所述气流生成系统和所述压缩机构件(18)生成的所述过量的空气流(72)比所述燃气涡轮系统(12)的燃烧器构件(20)和涡轮构件(22)中的至少一者的流率能力大大约10%到大约40%。3.根据权利要求1所述的气流控制系统，其特征在于，所述燃气涡轮系统(12)的所述压缩机构件(18)包括至少一个尺寸过大的压缩机级(58)。4.根据权利要求1所述的气流控制系统，其特征在于，所述气流生成系统包括风扇(56)。5.根据权利要求1所述的气流控制系统，其特征在于，所述抽气系统(70)包括旁通导管(76)，其用于将所述燃气涡轮系统(12)周围的所述旁通空气转移到所述混合区域(33)中以降低所述排出气流(32)的温度。6.根据权利要求1所述的气流控制系统，其特征在于，所述抽气系统(70)包括包绕所述燃气涡轮系统(12)且形成空气通路(113)的封壳，所述旁通空气通过所述空气通路(113)且在所述燃气...

【专利技术属性】
技术研发人员：RJ里德，LB小戴维斯，PP库尔卡尼，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US