用于经由涡轮提取生成蒸汽的系统技术方案

技术编号:15703034 阅读:118 留言:0更新日期:2017-06-25 23:14
本发明专利技术涉及用于经由涡轮提取生成蒸汽的系统。具体地,一种动力设备包括涡轮,其具有多个涡轮级和与涡轮级中的一个或更多个成流体连通的提取端口。提取端口提供用于燃烧气体流流出涡轮的流动路径。排出管道设置在涡轮下游并且接收来自涡轮的排出气体。排出管道与提取端口成流体连通。冷却剂注入系统注入冷却剂到燃烧气体流中以提供冷却的燃烧气体至排出管道。冷却的燃烧气体在温度高于排出气体的温度下流动到排出管道中,从而在排出管道内提高排出气体的温度。热能的增长可用于在排出管道的下游产生蒸汽。

A system for extracting steam from a turbine

The invention relates to a system for extracting steam from a turbine. In particular, a power device includes a turbine having a plurality of turbine stages and an extraction port that is in fluid communication with one or more of the turbine stages. The extraction port provides a flow path for the combustion gas flow to flow out of the turbine. The discharge pipe is disposed downstream of the turbine and receives exhaust gas from the turbine. The discharge pipe is in fluid communication with the extraction port. The coolant injection system injects coolant into the combustion gas stream to provide cooling combustion gas to the exhaust pipe. The cooled combustion gas flows to the discharge pipe at a temperature higher than the discharge gas, thereby increasing the temperature of the exhaust gas in the discharge pipe. The growth of heat energy can be used to produce steam downstream of the discharge pipe.

【技术实现步骤摘要】
用于经由涡轮提取生成蒸汽的系统
本专利技术总体上涉及燃气涡轮动力设备,例如联合循环或联产动力设备。更具体地,本专利技术涉及从燃气涡轮的涡轮提取燃烧气体以调节蒸汽和动力设备的动力输出。
技术介绍
燃气涡轮动力设备例如联合循环或联产动力设备通常包括具有压缩机、燃烧器、涡轮的燃气涡轮,设置在涡轮下游的热回收蒸汽发生器(HRSG)以及与HRSG成流体连通的蒸汽涡轮。在操作期间,空气经由入口系统进入压缩机并且随着其朝向至少部分地围绕燃烧器的压缩机排出或扩散器壳体导送而逐渐地压缩。至少一部分的压缩空气与燃料混合并且在限定于燃烧器内的燃烧室内燃烧,从而生成高温和高压的燃烧气体。燃烧气体沿着热气体路径从燃烧器导送穿过涡轮,在其中燃烧气体随着其流动越过固定翼片和联接至转子轴的可旋转涡轮叶片的交替的级而逐渐地膨胀。动能从燃烧气体传递至涡轮叶片,从而促使转子轴旋转。转子轴的转动能可经由发电机转换成电能。燃烧气体离开涡轮作为排出气体并且该排出气体进入HRSG。来自排出气体的热能传递至流经HRSG的一个或更多个热交换器的水,从而产生过热蒸汽。过热蒸汽然后导送到可用于生成附加电力的蒸汽涡轮中,从而增强总体的动力设备效率。近年来,对于从燃气涡轮基动力设备低排放的管理要求已持续地变得更加严格。全球的环境机构现在正在要求从新型的和现有的燃气涡轮二者都排放出甚至更低水平的氮氧化物(NOx)和其它污染物以及一氧化碳(CO)。传统地,至少部分地由于排放物约束,用于联合循环或联产动力设备的燃气涡轮负载已与对于动力设备的蒸汽产生需求联系起来或者由该蒸汽产生需求而非必然地由电网电力要求推动。例如,为了满足动力设备蒸汽要求而同时保持可接受的排放物水平,可能需要在全速全负载条件下操作燃气涡轮,即使在对于电力的电网要求或动力设备要求很低时,从而降低总体的动力设备效率。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点在下文的随后描述中阐述,或者可根据该描述是显而易见的,或者可通过实施本专利技术而懂得。本专利技术的一个实施例是动力设备。动力设备包括燃烧器和设置在燃烧器下游的涡轮。涡轮包括多个涡轮级和与涡轮级中的一个或更多个成流体连通的提取端口。提取端口提供用于燃烧气体流流出涡轮的流动路径。排出管道设置在涡轮下游以便接收来自涡轮的排出气体。排出管道与提取端口成流体连通。动力设备还包括冷却剂注入系统,其注入冷却剂到燃烧气体流中以提供冷却的燃烧气体至排出管道。冷却的燃烧气体在温度高于来自涡轮的排出气体的温度下流动到排出管道中。冷却的燃烧气体和排出气体一起在排出管道内混合以在排出管道的下游提供加热的排出气体。本公开内容的另一实施例包括动力设备。动力设备包括燃气涡轮,其具有压缩机、位于压缩机下游的燃烧器以及位于燃烧器下游的涡轮。涡轮包括与第一提取端口成流体连通的第一级和与第二提取端口成流体连通的第二级。第一和第二提取端口提供为用于从燃烧器下游的涡轮提取燃烧气体流。排出管道设置在涡轮下游并且接收来自涡轮的排出气体。排出管道与第一提取端口和第二提取端口成流体连通。动力设备还包括冷却剂注入系统。冷却剂注入系统注入冷却剂到从第一和第二提取端口中至少之一流出的燃烧气体流中以提供冷却的燃烧气体至排出管道。冷却的燃烧气体在温度高于排出气体的温度下流动到排出管道中。冷却的燃烧气体和排出气体一起在排出管道内混合以产生排出气体混合物。具体地,本公开内容至少提供了下述技术方案。技术方案1.一种动力设备,包括:燃烧器;设置在所述燃烧器下游的涡轮,所述涡轮包括多个涡轮级以及与所述涡轮级中的一个或更多个成流体连通的提取端口,其中,所述提取端口提供用于燃烧气体流流出所述涡轮的流动路径;位于所述涡轮下游的排出管道,其中,所述排出管道接收来自所述涡轮的排出气体并且与所述提取端口成流体连通;以及冷却剂注入系统,其中,所述冷却剂注入系统注入冷却剂到所述燃烧气体流中以提供冷却的燃烧气体至所述排出管道,其中,所述冷却的燃烧气体在温度高于所述排出气体的温度下流动到所述排出管道中,其中,所述冷却的燃烧气体和所述排出气体一起在所述排出管道内混合以提供排出气体混合物至设置在所述排出管道下游的一个或更多个构件。技术方案2.根据技术方案1所述的动力设备,其特征在于,所述冷却剂为水。技术方案3.根据技术方案1所述的动力设备,其特征在于,所述冷却剂为蒸汽。技术方案4.根据技术方案1所述的动力设备,其特征在于,所述涡轮包括内壳体、外壳体以及与所述多个级中的至少一个涡轮级成流体连通的提取管,其中,所述提取管与所述提取端口成流体连通。技术方案5.根据技术方案1所述的动力设备,其特征在于,所述动力设备还包括设置在所述排出管道下游的热交换器,其中,所述热交换器接收来自所述排出管道的排出气体混合物以产生蒸汽。技术方案6.根据技术方案5所述的动力设备,其特征在于,所述动力设备还包括设置在所述热交换器下游的蒸汽涡轮,其中,所述热交换器提供蒸汽至所述蒸汽涡轮。技术方案7.根据技术方案5所述的动力设备,其特征在于,来自所述热交换器的蒸汽的至少一部分经引导通向在场或场外设施中的至少之一。技术方案8.根据技术方案1所述的动力设备,其特征在于,所述动力设备还包括控制器,所述控制器电性地联接至流体地连接在所述提取端口和所述排出管道之间的第一控制阀和流体地连接至所述冷却剂注入系统的第二控制阀。技术方案9.根据技术方案8所述的动力设备,其特征在于,所述动力设备还包括温度监控器,所述温度监控器电性地联接至所述控制器并且在所述排出管道上游与所述提取端口成流体连通,其中,所述控制器响应于由所述温度监控器提供至所述控制器的信号促动所述第一控制阀和所述第二控制阀中的至少之一。技术方案10.根据技术方案8所述的动力设备,其特征在于,所述动力设备还包括设置在所述排出管道下游的热交换器以及设置在所述热交换器下游的电性地联接至所述控制器的流量监控器,其中,所述控制器响应于由所述流量监控器提供至所述控制器的流量输出信号促动所述第一控制阀和所述第二控制阀中的至少之一。根据技术方案11.一种动力设备,包括:燃气涡轮,所述燃气涡轮具有压缩机、位于所述压缩机下游的燃烧器以及位于所述燃烧器下游的涡轮,所述涡轮包括与第一提取端口成流体连通的第一级和与第二提取端口成流体连通的第二级,其中,所述第一提取端口和第二提取端口提供成用于在所述燃烧器下游从所述涡轮提取燃烧气体流;位于所述涡轮下游的排出管道,其中,所述排出管道接收来自所述涡轮的排出气体并且与所述第一提取端口和所述第二提取端口成流体连通;以及冷却剂注入系统,其中,所述冷却剂注入系统注入冷却剂到从所述第一提取端口和第二提取端口中至少之一流出的燃烧气体流中以提供冷却的燃烧气体至所述排出管道,其中,所述冷却的燃烧气体在温度高于所述排出气体的温度下流动到所述排出管道中,其中,所述冷却的燃烧气体和所述排出气体一起在所述排出管道内混合以产生排出气体混合物。技术方案12.根据技术方案11所述的动力设备,其特征在于,所述冷却剂为水。技术方案13.根据技术方案11所述的动力设备,其特征在于,所述冷却剂为蒸汽。技术方案14.根据技术方案11所述的动力设备,其特征在于,所述涡轮包括内壳体、外壳体、与所述第一涡轮级和所述第一提取端口成流体连通的第一提取管以及与所述第二涡轮级和所本文档来自技高网
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用于经由涡轮提取生成蒸汽的系统

【技术保护点】
一种动力设备(10),包括:燃烧器(104);设置在所述燃烧器(104)下游的涡轮(106),所述涡轮(106)包括多个涡轮级(Sn)以及与所述涡轮级(Sn)中的一个或更多个成流体连通的提取端口(138),其中,所述提取端口(138)提供用于燃烧气体流(114)流出所述涡轮(106)的流动路径;位于所述涡轮(106)下游的排出管道(120),其中,所述排出管道(120)接收来自所述涡轮(106)的排出气体(118)并且与所述提取端口(138)成流体连通;以及冷却剂注入系统(144),其中,所述冷却剂注入系统(144)注入冷却剂(146)到所述燃烧气体(114)流中以提供冷却的燃烧气体(150)至所述排出管道(120),其中,所述冷却的燃烧气体(150)在温度高于所述排出气体(118)的温度下流动到所述排出管道(120)中,其中,所述冷却的燃烧气体(150)和所述排出气体(118)一起在所述排出管道(120)内混合以提供排出气体混合物(152)至设置在所述排出管道(120)下游的一个或更多个构件。

【技术特征摘要】
2015.12.15 US 14/9690671.一种动力设备(10),包括:燃烧器(104);设置在所述燃烧器(104)下游的涡轮(106),所述涡轮(106)包括多个涡轮级(Sn)以及与所述涡轮级(Sn)中的一个或更多个成流体连通的提取端口(138),其中,所述提取端口(138)提供用于燃烧气体流(114)流出所述涡轮(106)的流动路径;位于所述涡轮(106)下游的排出管道(120),其中,所述排出管道(120)接收来自所述涡轮(106)的排出气体(118)并且与所述提取端口(138)成流体连通;以及冷却剂注入系统(144),其中,所述冷却剂注入系统(144)注入冷却剂(146)到所述燃烧气体(114)流中以提供冷却的燃烧气体(150)至所述排出管道(120),其中,所述冷却的燃烧气体(150)在温度高于所述排出气体(118)的温度下流动到所述排出管道(120)中,其中,所述冷却的燃烧气体(150)和所述排出气体(118)一起在所述排出管道(120)内混合以提供排出气体混合物(152)至设置在所述排出管道(120)下游的一个或更多个构件。2.根据权利要求1所述的动力设备(10),其特征在于,所述冷却剂(146)为水。3.根据权利要求1所述的动力设备(10),其特征在于,所述冷却剂(146)为蒸汽(124)。4.根据权利要求1所述的动力设备(10),其特征在于,所述涡轮(106)包括内壳体(134)、外壳体(136)以及与所述多个级(Sn)中的至少一个涡轮(106)级成流体连通的提取管(140),其中,所述提取管(140)与所述提取端口(138)成流体连通。5.根据权利要求1所述的动力设备(10),其特征在于,所述动力设备还包括设置在所述排出管...

【专利技术属性】
技术研发人员:JP克罗辛斯基MA科卡AI西皮奥S埃卡纳亚克JB谢菲尔
申请(专利权)人:通用电气公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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