用于燃气涡轮的功率增大系统技术方案

本发明专利技术涉及用于燃气涡轮的功率增大系统。具体而言，用于电联接到电力网的燃气涡轮的功率增大系统以连续流动顺序包括：压缩空气供应、压缩空气储存罐和布置在压缩空气储存罐下游的膨胀涡轮。膨胀涡轮的排气出口与燃气涡轮的压缩机或入口区段中的至少一者流体连通。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体涉及具有燃气涡轮和用于向电网提供功率的发电机的发电装置。更具体而言，本专利技术涉及用于在欠频事件期间增大来自燃气涡轮的功率的功率增大系统。
技术介绍
置于电力分配网上的电力需求的大量增加将倾向于降低电网的电操作频率，导致“欠频”事件。例如，繁重或突然的电需求会导致具有50Hz的标称操作频率的特定配电网短暂地在49Hz下操作。欠频事件可从几秒持续到几分钟且一般持续时间短。在采用一个或多个用于向电网供应电力的重型工业燃气涡轮的常规发电系统中，向电网供应功率的各个涡轮的旋转速度与电网的电频率同步。当在其他参数保持相同的情况下降低燃气涡轮的旋转速度时，其功率输出相应降低。因此，在欠频事件期间，燃气涡轮将倾向于输出较低功率。电网导则(Gridcode)规定通常要求功率生成设备具有在欠频事件期间保持负载的能力。通常，响应于电力网欠频事件，燃气涡轮操作者通过提高燃气涡轮的点火温度来满足这些要求以保持发电机输出在要求内。提高点火温度在给定压力比下提高功率输出，这在燃气涡轮不接近任何操作限值(诸如最大压力比能力或最大入口导叶(IGV)位置)时合适地起作用。点火温度提高通常通过增加供应到燃烧器的燃料流实现。在所有其他参数相同的情况下，燃料流的增加导致涡轮入口处较高的压力，其继而在压缩机上施加背压。最后，加入更多流达到压缩机压力极限，其通常通过将压缩机排出空气转移到入口(入口放气加热)和/或减少燃料流(以及因此点火温度)而限制流体通过涡轮来观察。然而，该方法对于冷的环境条件和/或低Btu燃料(例如合成气)应用具有满足电网导则要求的受限能力，原因是由燃气涡轮压缩机面临的可操作性限制。一些常规功率生成燃气涡轮包括可变入口导叶(IGV)。此可变导叶通过改变压缩机的前级中的入射角(即，空气角度和压缩机叶片前缘的中线角度之间的差)提供调节压缩机气流的能力。这些可变IGV允许保持可接受的压缩机无喘振操作裕度(margin)。通常，保持无喘振操作是燃气涡轮的压缩机部件的关键操作标准。然而，并非所有燃气涡轮配备有IGV以允许采用这种技术。此外，如果在试图提高输出的同时达到最大静叶位置且面临压力比极限的话，单独这种做法可能并不足够。在这种情况下，必须采用其他做法来缓解压力极限。因此，用于在欠频事件期间提供改进的电网导则顺应性的临时增大燃气涡轮的功率的系统将是合乎需要的。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点在以下描述中阐述，或可从该描述显而易见，或可以通过实施本专利技术来学习。本专利技术的一个实施例涉及用于电联接到电力网的燃气涡轮的功率增大系统。所述系统以连续流动顺序包括：压缩空气供应、与压缩空气供应流体连通的压缩空气储存罐和布置在压缩空气储存罐下游的膨胀涡轮。膨胀涡轮的排气出口与燃气涡轮的压缩机或入口区段中的至少一者流体连通。本公开的另一个实施例涉及发电装置。该发电装置包括燃气涡轮，其具有入口区段、在入口区段下游的压缩机、在压缩机下游的燃烧区段、在燃烧区段下游的涡轮和用于向电力网供应功率的发电机。该发电装置还包括功率增大系统。功率增大系统包括压缩空气供应、在压缩空气供应下游并与其流体连通的压缩空气储存罐和布置在压缩空气储存罐下游的膨胀涡轮。膨胀涡轮的排气出口与燃气涡轮的压缩机或入口区段中的至少一者流体连通。技术方案1.一种用于电联接到电力网的燃气涡轮的功率增大系统，包括：压缩空气供应；与所述压缩空气供应流体连通的压缩空气储存罐；和布置在所述压缩空气储存罐下游的膨胀涡轮，其中所述膨胀涡轮的排气出口与所述燃气涡轮的压缩机或入口区段中的至少一者流体连通。技术方案2.根据技术方案1所述的功率增大系统，其中，所述压缩空气供应包括所述燃气涡轮的压缩机或辅助压缩机中的至少一者。技术方案3.根据技术方案1所述的功率增大系统，其中，所述膨胀涡轮的轴联接到所述燃气涡轮的转子轴。技术方案4.根据技术方案1所述的功率增大系统，其中，所述压缩空气供应包括辅助压缩机，其中所述辅助压缩机为轴流式压缩机。技术方案5.根据技术方案1所述的功率增大系统，其中，所述压缩空气供应包括辅助压缩机，所述系统还包括联接到所述压缩空气供应的电动马达。技术方案6.根据技术方案1所述的功率增大系统，其中，所述功率增大系统还包括经由轴联接到所述膨胀涡轮的发电机。技术方案7.根据技术方案6所述的功率增大系统，其中，所述发电机电联接到电力网。技术方案8.根据技术方案6所述的功率增大系统，其中，所述压缩空气供应包括辅助压缩机，所述系统还包括联接到所述压缩空气供应的电动马达，其中所述发电机电联接到所述马达。技术方案9.根据技术方案1所述的功率增大系统，其中，所述压缩空气供应包括辅助压缩机，其中所述膨胀涡轮的排气出口流体地联接到所述辅助压缩机。技术方案10.根据技术方案1所述的功率增大系统，其中，所述压缩空气供应包括辅助压缩机，所述系统还包括轴，所述轴使所述辅助压缩机机械地联接到所述膨胀涡轮。技术方案11.根据技术方案1所述的功率增大系统，其中，所述功率增大系统还包括与所述压缩空气储存罐热连通的换热器。技术方案12.一种发电装置，包括：燃气涡轮，其具有入口区段、在所述入口区段下游的压缩机、在所述压缩机下游的燃烧区段、在所述燃烧区段下游的涡轮和用于向电力网供应功率的发电机；和功率增大系统，所述功率增大系统包括：压缩空气供应；与所述压缩空气供应流体连通的压缩空气储存罐；和布置在所述压缩空气储存罐下游的膨胀涡轮，其中所述膨胀涡轮的排气出口与所述燃气涡轮的压缩机或入口区段中的至少一者流体连通。技术方案13.根据技术方案12所述的发电装置，其中，所述压缩空气供应包括所述燃气涡轮的压缩机或辅助压缩机中的至少一者。技术方案14.根据技术方案12所述的发电装置，其中，所述膨胀涡轮的轴联接到所述燃气涡轮的转子轴。技术方案15.根据技术方案12所述的发电装置，其中，所述压缩空气供应包括辅助压缩机，其中所述辅助压缩机为轴流式压缩机。技术方案16.根据技术方案12所述的发电装置，其中，所述压缩空气供应包括辅助压缩机，所述系统还包括联接到所述压缩空气供应的电动马达。技术方案17.根据技术方案12所述的发电装置，其中，所述发电装置还包括经由轴联接到所述膨胀涡轮的发电机，其中所述发电机电联接到所述电力网。技术方案18.根据技术方案12所述的发电装置，其中，所述压缩空气供应包括辅助压缩机，所述系统还包括联接到所述压缩空气供应的电动马达，其中所述发电机电联接到所述马达。技术方案19.根据技术方案12所述的发电装置，其中，所述压缩空气供应包括辅助压缩机，其中所述膨胀涡轮的排气出口流体地联接到所述辅助压缩机。技术方案20.根据技术方案12所述的发电装置，其中，所述发电装置还包括与所述压缩空气储存罐热连通的换热器。本领域普通技术人员在阅读说明书之后将更好地了解这些实施例的特点和方面及其他。附图说明本专利技术的完整和开放的公开，包括其对于本领域技术人员的最佳模式，在说明书的其余部分中更具体地描述，包括对附图的参考，在附图中：图1为包括根据本专利技术的至少一个实施例的功率增大系统的示例性燃气涡轮的功能框图；且图2为包括根据本专利技术的至少一个实施例的功率增大系统的示例性燃气涡轮的功能框图。构件清单10燃气涡轮12入口区段14工作流体16压缩机18本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电联接到电力网的燃气涡轮的功率增大系统，包括：压缩空气供应；与所述压缩空气供应流体连通的压缩空气储存罐；和布置在所述压缩空气储存罐下游的膨胀涡轮，其中所述膨胀涡轮的排气出口与所述燃气涡轮的压缩机或入口区段中的至少一者流体连通。

【技术特征摘要】
2015.07.13 US 14/7973021.一种用于电联接到电力网的燃气涡轮的功率增大系统，包括：压缩空气供应；与所述压缩空气供应流体连通的压缩空气储存罐；和布置在所述压缩空气储存罐下游的膨胀涡轮，其中所述膨胀涡轮的排气出口与所述燃气涡轮的压缩机或入口区段中的至少一者流体连通。2.根据权利要求1所述的功率增大系统，其特征在于，所述压缩空气供应包括所述燃气涡轮的压缩机或辅助压缩机中的至少一者。3.根据权利要求1所述的功率增大系统，其特征在于，所述膨胀涡轮的轴联接到所述燃气涡轮的转子轴。4.根据权利要求1所述的功率增大系统，其特征在于，所述压缩空气供应包括辅助压缩机，其中所述辅助压缩机为轴流式压缩机。5.根据权利要求1所述的功率增大系统，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：金基亨，DF兰克吕尔，唐永明，SR瓦茨，K蒙拉，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US