产生蒸汽及将冷却的燃烧气体提供至二级燃气涡轮的系统技术方案

一种动力设备包括第一燃气涡轮和第二燃气涡轮。第一燃气涡轮包括与涡轮的热气体路径流体连通的涡轮提取端口，以及从涡轮出口接收排气的排气导管。动力设备还包括第一气体冷却器，其具有流体地联接至涡轮提取端口的主入口，流体地联接至冷却剂供应系统的二级入口，以及与排气导管流体连通的出口。第一气体冷却器将冷却的燃烧气体提供至排气导管，冷却的燃烧气体与排气混合，以在排气导管下游将排气混合物提供至第一换热器。第二燃气涡轮的压缩机和涡轮中的至少一个与第一气体冷却器的出口流体连通。

【技术实现步骤摘要】
产生蒸汽及将冷却的燃烧气体提供至二级燃气涡轮的系统
本技术大体涉及燃气涡轮动力设备(powerplant)，诸如联合循环或者联合发电(cogeneration)动力设备。更具体地，本技术涉及一种用于产生蒸汽以及用于将冷却的燃烧气体提供至二级燃气涡轮的系统。
技术介绍
燃气涡轮动力设备(诸如联合循环或者联合发电动力设备)大体包括燃气涡轮，其具有压缩机、燃烧器、涡轮、设置在涡轮下游的热回收蒸汽发生器(HRSG)，以及与HRSG流体连通的蒸汽涡轮。在运行期间，空气经由入口系统进入压缩机，并且在其朝向压缩机排放口或者至少部分地围绕燃烧器的扩散器壳体导引时被逐渐地压缩。在限定在燃烧器内的燃烧室中，压缩的空气的至少一部分与燃料混合，并且被焚烧，由此产生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引穿过涡轮，此处它们在其流动跨过固定导叶和联接至转子轴的可旋转涡轮叶片的交替的级时逐渐地膨胀。动能从燃烧气体传递到涡轮叶片，因此促使转子轴旋转。转子轴的旋转能可经由发电机而转换成电能。燃烧气体作为排气离开涡轮，且排气进入HRSG。来自排气的热能被传递到流过HRSG的一个或更多个换热器的水，由此产生过热的蒸汽。过热蒸汽然后被导引到蒸汽涡轮中，其可用于产生另外的电力，因此增强总体动力设备效率。对于来自基于燃气涡轮的动力设备的低排放的法规要求在这些年来持续地变得更加严格。全世界的环境部门现在都要求更低的来自新的以及已有的燃气涡轮的氮氧化物(NOx)和其它污染物以及一氧化碳(CO)排放水平。传统上，至少部分地由于排放限制，用于联合循环或者联合发电动力设备的燃气涡轮载荷与动力设备的蒸汽生产要求相联系或者由其驱动，而不一定由电网动力要求驱动。例如，为了满足动力设备蒸汽要求，同时保持可接受的排放水平，可能必须以全速满载荷条件操作燃气涡轮(即便是当电网要求或者电力的动力设备要求低时)，由此降低了总体动力设备效率。
技术实现思路
本技术的各方面和优点在下文中在以下描述中阐述，或者根据该描述可为显而易见的，或者可通过实践本技术而获知。本技术的一个实施例是动力设备。该动力设备包括第一燃气涡轮，其包括：压缩机，压缩机下游的燃烧器，设置在燃烧器下游的涡轮，以及涡轮出口下游的排气导管。该涡轮包括与涡轮的热气体路径流体连通的至少一个涡轮提取端口。排气导管从涡轮出口接收排气，且(多个)涡轮提取端口限定从热气体路径流出的燃烧气体流的流动路径。动力设备还包括第一气体冷却器，其具有流体地联接至涡轮提取端口的主入口，流体地联接至冷却剂供应系统的二级入口，以及与排气导管流体连通的出口。第一气体冷却器提供冷却的燃烧气体至排气导管，冷却的燃烧气体与排气混合来提供排气混合物至排气导管下游的第一换热器。动力设备还包括第二燃气涡轮，其包括压缩机，燃烧器以及涡轮。压缩机和涡轮中的至少一个与第一气体冷却器的出口流体连通。在审阅说明书之后，本领域普通技术人员将更好地理解这样的实施例以及其它实施例的特征和方面。附图说明本技术的完整的和能够实践的公开，包括其对本领域技术人员而言的最佳模式，在包括参照附图的说明书的其余部分中更具体地阐述，在附图中：图1是根据本技术的一个实施例的示例性的基于燃气涡轮的联合发电动力设备的示意图；图2是根据本技术的至少一个实施例的示例性燃气涡轮的一部分的简化截面侧视图；以及图3是根据本技术的一个实施例的、图1中所示的示例性的基于燃气涡轮的联合发电动力设备的示意图。零件列表10动力设备12轴向中心线–燃气涡轮100第一燃气涡轮102压缩机104燃烧器106涡轮108入口导向导叶110空气112压缩的空气114燃烧气体116轴118排气120排气导管122换热器124蒸汽126蒸汽涡轮128设施130流量监测器132流量监测器134内部涡轮壳体136外部涡轮壳体138热气体路径140提取端口142提取管道144第一气体冷却器146第一气体冷却器主入口148第一气体冷却器–二级入口150冷却剂供应系统152第一气体冷却器–出口154冷却剂156环境空气供应系统158压缩机提取端口160冷却的燃烧气体162排气混合物164第二气体冷却器166第二气体冷却器主入口168第二气体冷却器–二级入口170第二气体冷却器–出口172冷却剂喷射系统174冷却剂176冷却剂供应178混合室180控制阀182控制阀184控制阀186控制阀188控制阀190温度监测器192温度监测器194温度监测器196温度监测器198温度监测器199未使用200第二燃气涡轮202压缩机204燃烧器206涡轮208第二换热器210压缩的空气211-299未使用300控制器302数据信号-冷却的燃烧气体温度304数据信号-燃烧气体温度306数据信号-排气混合物温度308数据信号-冷却剂温度310数据信号-冷却的燃烧气体温度312数据信号-蒸汽流量数据314数据信号-蒸汽流量数据316信号318信号320信号322信号324信号326信号328信号。具体实施方式现在将对本技术的当前的实施例进行详细的参照，其一个或更多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标记来指代附图中的特征。附图和说明书中的相同或者相似的比较用来指代本技术的相同或者相似的部件。如本文所用，用语“第一”，“第二”和“第三”可以可互换地使用来使一个构件区别于另一个，并且不意图表示单独的构件的位置或者重要性。用语“上游”和“下游”指的是相对于流体路径中的流体流的相对方向。例如，“上游”指的是流体流自的方向，而“下游”指的是流体流至的方向。本文所用的术语仅仅是为了描述特定实施例的目的，并且不意图限制本技术。如本文所用，单数形式“一”，“一个”和“该”意图也包括复数形式，除非上下文清楚地作出其它表示。将进一步理解的是，在本说明书中使用时用语“包括”和/或“包含”，表示存在所述的特征，整体，步骤，操作，元件，和/或构件，但是并不排除存在或者附加了一个或更多个其它特征，整体，步骤，操作，元件，构件，和/或它们的集合。通过阐述本技术而非限制本技术的方式提供了各个实例。事实上，对本领域技术人员将显而易见的是，可在本技术中作出修改和改型而不偏离其范围或者精神。例如，作为一个实施例的一部分而示出或者描述的特征可在另一实施例上使用以实现另外的又一个实施例。因此，意图是本技术覆盖处于所附的权利要求及其等效物的范围内的这样的修改和改型。在常规的联合发电动力设备中，燃料和空气被供应至燃气涡轮。空气经过燃气涡轮的入口进入燃气涡轮中的燃烧器上游的压缩机区段中。在空气由燃烧器加热之后，加热的空气和该过程中产生的其它气体(即，燃烧气体)经过涡轮区段。来自燃气涡轮的排气的总体体积从涡轮区段传送到燃气涡轮的排气区段，并且流动至热回收蒸汽发生器(HRSG)，其经由一个或者多个换热器从排气提取热来产生蒸汽。在一些情况中，对蒸汽的要求可低于可由燃气涡轮排气所产生的蒸汽量，排气中的一些可被引导离开热回收蒸汽发生器，诸如被传送到排气器，排气器在排气被释放到大气之前过滤排气。备选地，如果与燃气涡轮排气产生的蒸汽相比，蒸汽生产要求更高，则可产生来自燃气涡轮的排气的增大，以产生期望的蒸汽。当前的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动力设备，包括：第一燃气涡轮，其包括压缩机，所述压缩机下游的燃烧器，设置在所述燃烧器下游的涡轮，以及所述涡轮的出口下游的排气导管，所述涡轮包括与所述涡轮的热气体路径流体连通的涡轮提取端口，其中，所述排气导管从涡轮出口接收排气，且其中，所述涡轮提取端口限定用于燃烧气体流从所述热气体路径流出的流动路径；第一气体冷却器，其具有流体地联接至所述涡轮提取端口的主入口，流体地联接至冷却剂供应系统的二级入口，以及与所述排气导管流体连通的出口，其中，所述第一气体冷却器将冷却的燃烧气体提供至所述排气导管，其中所述冷却的燃烧气体与所述排气混合，以将排气混合物提供至所述排气导管下游的第一换热器；以及第二燃气涡轮，其包括压缩机、燃烧器和涡轮，其中所述压缩机和所述涡轮中的至少一个与所述第一气体冷却器的所述出口流体连通。

【技术特征摘要】
2015.12.15 US 14/9691181.一种动力设备，包括：第一燃气涡轮，其包括压缩机，所述压缩机下游的燃烧器，设置在所述燃烧器下游的涡轮，以及所述涡轮的出口下游的排气导管，所述涡轮包括与所述涡轮的热气体路径流体连通的涡轮提取端口，其中，所述排气导管从涡轮出口接收排气，且其中，所述涡轮提取端口限定用于燃烧气体流从所述热气体路径流出的流动路径；第一气体冷却器，其具有流体地联接至所述涡轮提取端口的主入口，流体地联接至冷却剂供应系统的二级入口，以及与所述排气导管流体连通的出口，其中，所述第一气体冷却器将冷却的燃烧气体提供至所述排气导管，其中所述冷却的燃烧气体与所述排气混合，以将排气混合物提供至所述排气导管下游的第一换热器；以及第二燃气涡轮，其包括压缩机、燃烧器和涡轮，其中所述压缩机和所述涡轮中的至少一个与所述第一气体冷却器的所述出口流体连通。2.根据权利要求1所述的动力设备，其特征在于，还包括流体地联接在所述第一气体冷却器的所述出口与所述第二燃气涡轮之间的第二换热器。3.根据权利要求2所述的动力设备，其特征在于，所述第二换热器从所述第二燃气涡轮上游的所述冷却的燃烧气体提取热能。4.根据权利要求1所述的动力设备，其特征在于，所述第一换热器从所述排气混合物提取热能来产生蒸汽。5.根据权利要求1所述的动力设备，其特征在于，还包括设置在所述第一换热器下游的蒸汽涡轮。6.根据权利要求1所述的动力设备，其特征在于，所述第一气体冷却器包括喷射器。7.根据权利要求1所述的动力设备，其特征在于，所述第一气体冷却器包括在线中的静态混合器。8.根据权利要求1所述的动力设备，其特征在于，所述冷却剂供应系统包括流体地联接至所述第一气体冷却器的所述二级入口的环境空气进气系统。9.根据权利要求1所述的动力设备，其特征在于，所述冷却剂供应系统包括所述第一燃气涡轮的所述压缩机，其中所述压缩机经由压缩机提取端口流体地联接至所述第一气体冷却器的所述二级入口。10.根据权利要求1所述的动力设备，其特征在于，所述冷却...

【专利技术属性】
技术研发人员：JP克罗辛斯基，AI西皮奥，S埃卡纳亚克，PR费尔南德斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：新型
国别省市：美国,US