本发明专利技术涉及用于改变燃气轮机的效率的系统和方法，更具体地，本发明专利技术的一个实施例采用一种应用和过程的形式，其结合外部热源（１４０）以提高进入到燃气轮机（１５０）的压缩机部分（１５５）的气流的温度。本发明专利技术的一个实施例可执行可不要求运行进气加热系统（１２５）的防冰操作。本发明专利技术的一个实施例可执行可允许将进口导流叶片角度保持几乎恒定的防冰操作。本发明专利技术的一个实施例通过延迟进气加热系统运行以及延迟关闭进口导流叶片而可以提升以部分负载运行的燃气轮机（１５０）的输出和效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃气轮机上热控制系统的运行，并且更具体地涉及一种使用位于燃气轮机外部上的热源的防冰系统。
技术介绍
燃气轮机(包括航改型燃气轮机)的操作员寻求来自机械装置的最大输出和效 率。这典型地发生在以基本负载运行时。在基本负载运行期间，燃烧来自压縮机部分的大 部分压縮空气，并完全打开进口导流叶片(IGV)，允许压縮机从周围环境吸入最大空气量。 为了从现有的燃气轮机产生额外功率，通常使用进口空调系统。通过降低进入燃 气轮机的压縮机部分的气流的温度，空调系统增加了气流密度。这增加了进入压縮机的气 流的质量流率，导致升高的燃气轮机的效率和输出功率。空调系统可以具有例如位于燃气 轮机的进口系统内的冷却器系统的形式，但并不限于这种形式。 然而，燃气轮机的基本负载运行或来自燃气轮机的最大输出尽管是操作员所期望 的，但并不总是切实可行的。在能源市场(电网等)中可能不需要在基本负载下产生的所 有能量。这里，燃气轮机必须或者被关机，或者以部分负载运行，此处产生比最大能量少的 能量。在某些能源市场中，部分负载运行典型地发生于傍晚或者夜间期间，此时电力需求一 般会下降。 —些燃气轮机在寒冷、潮湿的周围环境中运行。这些环境会允许在进口系统内以 及在压縮机部分的部件上形成冰，这对于燃气轮机可能是有害的。防冰系统被用来防止或 者去除该结冰。这些系统可以具有进气加热系统(IBH， inlet bleed heat system)的功 能，该IBH系统将热的压縮机排放空气再循环至进口系统，提高了进口气流的温度。此外， 防冰系统典型地调节IGV以减少进入压縮机部分的空气量。在防冰操作期间，燃气轮机的 功率和效率显著地降低。 由于上述原因，对于不显著地影响燃气轮机的输出和效率的防冰系统存在着需 求。该系统应当结合外部热源以提高进入压縮机部分的气流的温度。该系统应当与先前存 在的空调系统结合以提高气流温度。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例，一种用于改变以部分负载运行的燃气轮机(150)的效率的 系统，该系统包括构造成用来接受气流的进口系统(100)，该进口系统(100)包括进气加 热(IBH)系统(125)和空调系统(115)，该空调系统(115)构造成用来调节该进口空气的 温度，其中气流以第一温度进入该空调系统(115)并以第二温度离开该空调系统(115);包 括压縮机部分(155)的燃气轮机(150)，其中该压縮机部分(155)包括进口导流叶片(IGV) 系统，并且其中该压縮机部分(155)接受来自该进口系统(100)的气流；以及定位到该燃气 轮机(150)上并与该空调系统(115)结合的热源(140)，其中该热源提高气流的温度。附图说明图1是示意图，示出了用于提高根据本专利技术的第一'实施例的燃气轮机的效率的系统的--个示例。图2是图表，示出了在防冰操作中使用的典型的进气加热图。图3是示出了本专利技术一个实施例的益处的图表。图4是示意图，示出了用于提高根据本专利技术的第二.实施例的燃气轮机的效率的系统的--个示例。部件列表ioo进口系统105防风雨罩107漂浮物清除器/凝聚过滤器衬垫iio进口过滤器壳115空气预热系统120过渡件125进气加热130进口导管140热源150燃气轮机155压縮机部分160轴165燃烧系统170燃料175涡轮部分180发电机190轮机控制系统200进气加热图205x轴270第一 y轴275第二 y轴220发电机输出225进口空气温度300比较图305x轴310第一y轴315第二y轴320第一发电机输出325第二发电机输出330第一进口空气温度335第二进口空气温度 340第一热耗(heat-rate) 345第二热耗 405阀 410温度元件 415热电偶 420余热蒸汽发生器(HRSG) 425蒸汽轮机 430发电机 435冷凝器具体实施例方式优选实施例的以下详细描述参考附图，这些附图示出了本专利技术的特定实施例。具 有不同结构和操作的其它实施例不脱离本专利技术的范围。 本文中可能仅为了读者的方便而使用某些用语，并且这些用语不被认为是对本发 明的范围的限制。例如，上、下、左、右、前、后、顶部、底部、水平、垂直、 上游、下游、前、后等的措辞仅描述显示在附图中的构造。当然，本专利技术的一个实施 例的一个或多个元件可以以任何方向定向，并且因而除非另外特别声明，否则用语应当理 解为包括这些变体。 可以将本专利技术应用到多种燃气轮机上，包括但不限于航改型的轮机等。本专利技术的 一个实施例采用结合外部热源以提高进入燃气轮机的压縮机部分的气流温度的应用和过 程的形式。本专利技术的一个实施例可以执行可不要求运行IBH系统的防冰操作。本专利技术的一 个实施例可以执行允许IGV角度保持几乎恒定的防冰操作。通过延迟IBH运行以及延迟关 闭IGV，本专利技术的一个实施例可以提高以部分负载运行的燃气轮机的输出和效率。 现在参考附图，其中贯穿若干视图不同的标号代表相似的元件，图1是示意图，示 出了用于提高根据本专利技术的一个实施例的燃气轮机150的效率的系统的示例。图1示出了 包括进口系统100的部位；结合了燃气轮机150 ;以及轮机控制系统190。 进口系统100引导由压縮机部分155吸入的气流(由指向进口系统100的箭头代 表)。可以直接或者间接地从燃气轮机150在其中运行的环境中得到该气流。最初，气流 在防风雨罩105的周围流动，这可防止诸如雨、雪等的天气要素(weather element)进入压 縮机部分155。然后，气流可以流经进口过滤器壳110 ;这通常会去除来自气流的外来物体 以及碎屑。接下来，气流可以穿过空调系统115。接下来，气流可以穿过过渡件120和进口 导管130 ;在进入压縮机部分155之前，这些部件可以调整气流的速度和压力。气流还可以 流经IBH系统125。当运行时，IBH系统125通过将一部分压縮机排放空气再循环经过IBH 的交换器等而提高气流温度。 进口系统IOO通常与燃气轮机150结合；该燃气轮机150包括可包含IGV系统 185的压縮机部分155、燃烧系统165以及涡轮部分175。气流一般离开进口系统100并进 入压縮机部分155，气流被压縮且随后被排放到燃烧系统165，在此燃烧诸如天然气的燃料 170以提供驱动涡轮部分175的高能燃烧气体。在涡轮部分175中，将热气体的能量转换成 为功，一些功被用于通过轴160来驱动压縮机部分155，且剩余部分可用作驱动诸如发电机180的负载的有用功。 轮机控制系统190通常控制燃气轮机150和进口系统100的部件的运行。轮机控 制系统190可接受关于气流的周围条件的运行数据。运行数据可用于安排IBH系统125的 运行。 例如但不限于，如果周围温度在大约40华氏度以下，并且如果气流温度在气流露 点温度的大约10华氏度以内，则轮机控制系统190可以启动IBH系统125。这里，轮机控制 系统190可以采用闭环控制方案以将气流温度维持在露点之上大约10华氏度以防止凝结， 凝结会在大约32华氏度以下在表面上形成冰。如图2和图3中所示，采用IBH系统125的 防冰操作可显著地影响燃气轮机150的输出和效率。 图2是图表200，该图表200示出了典型的进气加热图，该加热图可由轮机控制 系统19本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于改变以部分负载运行的燃气轮机（１５０）的效率的系统，所述系统包括： 构造成用来接受气流的进口系统（１００），所述进口系统（１００）包括：进气加热系统（１２５）和空调系统（１１５），所述空调系统（１１５）构造成用来调节进口空气的温度；其中所述气流以第一温度进入所述空调系统（１１５），并以第二温度离开所述空调系统（１１５）； 包括压缩机部分（１５５）的燃气轮机（１５０），其中所述压缩机部分（１５５）包括进口导流叶片系统，并且其中所述压缩机部分（１５５）接受来自所述进口系统（１００）的所述气流；以及 定位到所述燃气轮机（１５０）上并与所述空调系统（１１５）结合的热源（１４０）；其中所述热源提高气流的温度。
【技术特征摘要】
US 2008-10-24 12/257731一种用于改变以部分负载运行的燃气轮机(150)的效率的系统，所述系统包括构造成用来接受气流的进口系统(100)，所述进口系统(100)包括进气加热系统(125)和空调系统(115)，所述空调系统(115)构造成用来调节进口空气的温度；其中所述气流以第一温度进入所述空调系统(115)，并以第二温度离开所述空调系统(115)；包括压缩机部分(155)的燃气轮机(150)，其中所述压缩机部分(155)包括进口导流叶片系统，并且其中所述压缩机部分(155)接受来自所述进口系统(100)的所述气流；以及定位到所述燃气轮机(150)上并与所述空调系统(115)结合的热源(140)；其中所述热源提高气流的温度。2. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，当所述燃气轮机(150)以部分负载运行时， 所述空调系统(115)减少调节所述进口导流叶片系统。3. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，当所述燃气轮机(150)以部分负载运行时， 所述空调系统(115)减少使用所述进气加热系统(125)以加热所述气流。4. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气流的第一温度包括周围温度。5. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述热源(140)包括下列热源中的至少一 种余热蒸汽发生器、锅炉、发动机、冷凝器、动力装置部件、太阳能源、地热能源、燃料电池 /化学反应...
【专利技术属性】
技术研发人员：P费赫尔，A莫塔克夫，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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