经由涡轮提取和压缩机提取产生蒸汽的系统技术方案

一种动力设备包括从涡轮出口的出口接收排气的排气导管和具有流体地联接至压缩机提取端口的主入口的喷射器。喷射器经由压缩机提取端口接收来自压缩机的压缩的空气的流。动力设备还包括静态混合器，其具有流体地联接至涡轮提取端口的主入口，流体地联接至喷射器的出口的二级入口，以及与排气导管流体连通的出口。燃烧气体的流经由涡轮提取端口从涡轮的热气体路径流出且进入静态混合器的入口。静态混合器从喷射器接收冷却的压缩的空气的流来冷却排气导管上游的燃烧气体的流。冷却的燃烧气体在排气导管内与排气混合，以将加热的排气混合物提供至换热器。

【技术实现步骤摘要】
经由涡轮提取和压缩机提取产生蒸汽的系统
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，本技术涉及一种使用从燃气涡轮的涡轮提取且由来自压缩机的压缩的空气冷却的燃烧气体来产生蒸汽的系统。
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一种动力设备。动力设备包括用于从涡轮出口接收排气的设置在涡轮的出口下游的排气导管和具有流体地联接至压缩机提取端口的主入口的喷射器。喷射器经由压缩机提取端口接收来自压缩机的压缩的空气的流。动力设备还包括静态混合器，其具有流体地联接至涡轮提取端口的主入口，流体地联接至喷射器的出口的二级入口，以及与排气导管流体连通的出口。燃烧气体的流经由涡轮提取端口从涡轮的热气体路径流出且进入静态混合器的入口。静态混合器从喷射器接收冷却的压缩的空气的流来冷却排气导管上游的燃烧气体的流。冷却的燃烧气体在排气导管内与排气混合，以将加热的排气混合物提供至排气导管下游的换热器。本公开内容的另一个实施例包括一种动力设备。动力设备包括燃气涡轮，其具有压缩机，压缩机下游的燃烧器，以及燃烧器下游的涡轮。压缩机包括设置在压缩机的上游端和下游端之间的压缩机提取端口。涡轮包括与第一涡轮提取端口流体连通的第一级和与第二涡轮提取端口流体连通的第二级。第一涡轮提取端口和第二涡轮提取端口提供用于燃烧气体的流在燃烧器下游离开涡轮的提取。排气导管设置在涡轮的出口下游且从涡轮出口接收排气。动力设备还包括具有流体地联接至压缩机提取端口的主入口的喷射器和具有流体地联接至第一涡轮提取端口和第二涡轮提取端口的主入口的静态混合器。静态混合器还包括流体地联接至喷射器的出口的二级入口和与排气导管流体连通的出口。静态混合器从喷射器接收冷却的压缩的空气的流来冷却排气导管上游的燃烧气体的流。冷却的燃烧气体在排气导管内与排气混合，以将加热的排气混合物提供至换热器。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137热气体路径138提取端口140提取管道142静态混合器144静态混合器主入口146静态混合器–二级入口148压缩机提取端口150静态混合器–出口152压缩的空气154喷射器156喷射–主入口158喷射器–吸入口160空气供应162喷射器–出口164空气166冷却的燃烧气体168排气混合物170冷却剂喷射系统172冷却剂174冷却剂供应176混合室178控制阀–涡轮提取180控制阀–压缩机提取182控制阀–冷却剂喷射系统184控制阀–喷射器186温度监测器188温度监测器190温度监测器。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本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动力设备，包括：涡轮的出口下游的排气导管，其中所述排气导管从涡轮出口接收排气；喷射器，其具有流体地联接至压缩机提取端口的主入口，其中所述喷射器经由所述压缩机提取端口接收来自压缩机的压缩的空气的流；以及静态混合器，其具有流体地联接至涡轮提取端口的主入口，流体地联接至所述喷射器的出口的二级入口，且还包括与所述排气导管流体连通的出口，其中燃烧气体的流经由所述涡轮提取端口从所述涡轮的热气体路径流出且进入所述静态混合器的入口；其中所述静态混合器从所述喷射器接收冷却的压缩的空气的流来冷却所述排气导管上游的所述燃烧气体的流，其中冷却的燃烧气体在所述排气导管内与所述排气混合，以将加热的排气混合物提供至换热器。

【技术特征摘要】
2015.12.15 US 14/9691571.一种动力设备，包括：涡轮的出口下游的排气导管，其中所述排气导管从涡轮出口接收排气；喷射器，其具有流体地联接至压缩机提取端口的主入口，其中所述喷射器经由所述压缩机提取端口接收来自压缩机的压缩的空气的流；以及静态混合器，其具有流体地联接至涡轮提取端口的主入口，流体地联接至所述喷射器的出口的二级入口，且还包括与所述排气导管流体连通的出口，其中燃烧气体的流经由所述涡轮提取端口从所述涡轮的热气体路径流出且进入所述静态混合器的入口；其中所述静态混合器从所述喷射器接收冷却的压缩的空气的流来冷却所述排气导管上游的所述燃烧气体的流，其中冷却的燃烧气体在所述排气导管内与所述排气混合，以将加热的排气混合物提供至换热器。2.根据权利要求1所述的动力设备，其特征在于，所述换热器从所述排气混合物提取热能来产生蒸汽。3.根据权利要求1所述的动力设备，其特征在于，还包括设置在所述换热器下游的蒸汽涡轮。4.根据权利要求1所述的动力设备，其特征在于，所述喷射器包括与空气供应流体连通的吸入口。5.根据权利要求1所述的动力设备，其特征在于，还包括设置在静态混合器出口下游以及所述排气导管上游的冷却剂喷射系统，其中，所述冷却剂喷射系统将冷却剂喷射到从所述静态混合器出口流出的所述冷却的燃烧气体的流中。6.根据权利要求5所述的动力设备，其特征在于，所述冷却剂是水。7.根据权利要求5所述的动力设备，其特征在于，所述冷却剂是蒸汽。8.根据权利要求1所述的动力设备，其特征在于，还包括控制器，其电子地联接至第一控制阀和第二控制阀，所述第一控制阀流体地连接在所述涡轮提取端口与静态混合器入口之间，所述第二控制阀设置在所述静态混合器的所述二级入口的上游。9.根据权利要求8所述的动力设备，其特征在于，还包括温度监测器，其电子地联接至所述控制器，且在所述排气导管上游与所述涡轮提取端口热连通，其中，响应于由所述温度监测器提供给所述控制器的数据信号，所述控制器促动所述第一控制阀和所述第二控制阀中的至少一个，促动所述第一控制阀来增大或者减小来自所述涡轮的所述燃烧气体的流，促动所述第二控制阀来增大或者减小穿过所述静态混合器的所述二级入口的质量流。10.根据权利要求8所述的动力设备，其特征在于，还包括设置在所述换热器下游且电子地联接至所述控制器的蒸汽流量监测器，其中，响应于由所述蒸汽流量监测器提供给所述控制器的流输出信号，所述控制器促动所述第一控制阀和所述第二控制阀中的至少一个。11.一种动力设备，包括：燃气涡轮，其具有压缩机，所述压缩机下游的燃烧器，以及所述燃烧器下游的涡轮，所述压缩机...

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