用于控制来自燃气涡轮机的氧排放物的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种用于控制来自燃气涡轮机的氧排放物的系统和方法。该系统包括燃烧器、位于燃烧器下游的增压室、以及位于增压室下游的涡轮，涡轮产生排气。位于涡轮下游的压缩机接收排气、并且产生压缩排气。位于压缩机下游的压缩排气增压室提供与燃烧器和增压室的流体连通。该方法包括使排气从涡轮流出、以及增大排气的压力以产生压缩排气。该方法进一步包括使第一部分压缩排气流向燃烧器的进口并且使第二部分压缩排气流向位于涡轮与燃烧器之间的增压室。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及用于对来自燃气涡轮机的氧排放物进行控制的系统和方法。
技术介绍
一个或多个燃气涡轮机通常可以与热回收系统组合，以产生具有较低排放的更高效的发电系统。典型的燃气涡轮机包括位于前部的压缩机、围绕中部沿周向布置的一个或多个燃烧器、以及位于后部的涡轮。压缩机将动能施加给工作流体(例如，空气)，以使工作流体处于高能状态。压缩工作流体离开压缩机并且流向燃烧器，在燃烧器处，压缩工作流体与燃料混合并且点燃，以产生具有高温和高压的燃烧气体。燃烧气体流向涡轮，在涡轮处，燃烧气体膨胀从而做功。例如，涡轮中燃烧气体的膨胀可以使连接至发电机的轴旋转，以产生电力。热回收系统可以定位在涡轮的下游，以从离开涡轮的排放气体提取额外的热或功。热回收系统例如可以包括蒸汽发生器、汽轮机、以及冷凝器。离开涡轮的排放气体可以流过蒸汽发生器以产生蒸汽，并且蒸汽可以流过汽轮机，在汽轮机处，蒸汽膨胀从而做功。冷凝器可以将离开汽轮机的蒸汽冷凝成冷凝液(condensate)，冷凝液接着可以回到蒸汽发生器，并且重复循环。在一些联合循环机组中，离开蒸汽发生器的排放气体可以再循环回到燃烧器，以提供燃烧室中的近化学计量条件(near-stoichiometricconditions)。具体而言，经过再循环的排放气体的含氧量可以比环境空气、或离开压缩机的压缩工作流体的含氧量低大约50%、75%、或90%。尽管在提高机组的总体效率方面是有效的、同时还能够减少不期望的排放物，但是使排放气体再循环通过燃烧器增加了燃烧器设计的复杂性。此外，经过再循环的排放气体的低含氧量可能产生燃烧器中的火焰不稳定、以及/或者燃烧的过早熄灭(prematurely quench)。因此,改进的用于使排放气体再循环以对来自燃气润轮机的氧排放物进行控制的系统和方法将是有用的。
技术实现思路
本专利技术的各个方面以及优点将会在下文的描述中进行阐述，或者是通过描述可以显而易见的，或者是可以通过实施本专利技术而学到。本专利技术的一个实施例是一种用于对来自燃气涡轮机的氧排放量进行控制的系统。该系统包括:燃烧器，燃烧器产生燃烧气体；位于燃烧器下游的增压室，增压室从燃烧器接收燃烧气体；以及位于增压室下游的涡轮，涡轮从增压室接收燃烧气体、并且产生排气。位于涡轮下游的压缩机接收排气，并且产生压缩排气。位于压缩机下游的压缩排气增压室提供与燃烧器和增压室的流体连通。所述系统进一步包括用于对通过所述压缩排气增压室的压缩排气流进行调整的装置。所述装置根据压力或温度对通过所述压缩排气增压室的压缩排气流进行调整；或者，所述装置根据所述燃烧器或所述涡轮中的至少一个的功率水平对通过所述压缩排气增压室的压缩排气流进行调整。由所述压缩机产生的压缩排气所具有的含氧量比环境空气的含氧量低至少大约50% ;或者，由所述压缩机产生的压缩排气所具有的含氧量比环境空气的含氧量低至少大约75%。所述系统进一步包括位于所述涡轮与所述压缩机之间的换热器，其中所述换热器从所述涡轮接收排气。所述压缩机与所述涡轮共轴。本专利技术的另一个实施例是一种用于对来自燃气涡轮机的氧排放物进行控制的系统。该系统包括:第一压缩机，第一压缩机产生压缩工作流体；位于第一压缩机下游的多个燃烧器，多个燃烧器从第一压缩机接收压缩工作流体、并且产生燃烧气体；位于燃烧器下游的环形增压室，环形增压室从燃烧器接收燃烧气体；以及位于环形增压室下游的涡轮，涡轮从环形增压室接收燃烧气体、并且产生排气。位于涡轮下游的第二压缩机接收排气，并且产生压缩排气。位于第二压缩机下游的压缩排气增压室从第二压缩机接收压缩排气，并且向燃烧器、及向环形增压室提供压缩排气流。所述系统进一步包括用于对通过所述压缩排气增压室的压缩排气流进行调整的装置。所述装置根据压力或温度对通过所述压缩排气增压室的压缩排气流进行调整；或者，所述装置根据所述第一压缩机、所述燃烧器或所述涡轮中的至少一个的功率水平对通过所述压缩排气增压室的压缩排气流进行调整。由所述第二压缩机产生的压缩排气所具有的含氧量比压缩工作流体的含氧量低至少大约50% ;或者，由所述第二压缩机产生的压缩排气所具有的含氧量比压缩工作流体的含氧量低至少大约75%。所述系统进一步包括位于所述涡轮与所述第二压缩机之间的换热器，其中所述换热器从所述涡轮接收排气。所述第二压缩机与所述第一压缩机或所述涡轮中的至少一个共轴。本专利技术还可以包括一种用于对来自燃气涡轮机的氧排放物进行控制的方法。该方法包括使排气从涡轮流出、以及增大排气的压力以产生压缩排气。该方法进一步包括使第一部分压缩排气流向燃烧器的进口，并且使第二部分压缩排气流向位于涡轮与燃烧器之间的增压室。所述方法进一步包括对从所述涡轮流出的排气进行除热。所述方法进一步包括根据压力或温度对第一部分压缩排气或第二部分压缩排气中的至少一个部分的压缩排气流进行调整。所述方法进一步包括根据所述燃烧器或所述涡轮的功率水平对第一部分压缩排气或第二部分压缩排气中的至少一个部分的压缩排气流进行调整。通过阅览说明书，本领域普通技术人员将更好地领会这些实施例以及其它实施例的特征和方面。附图说明参照附图，说明书的其余部分更具体地阐述了本专利技术的完整和可能公开，包括对本领域技术人员而言的本专利技术的最佳模式，在附图中:图1是根据本专利技术的一个实施例的示例性联合循环机组的简化方框图；图2是根据本专利技术的一个实施例的示例性燃气涡轮机的一部分的侧横截面图；以及图3是沿线A-A截取的图2中所示的燃气涡轮机的下游轴向横截面图。具体实施方式现在将详细地参照本专利技术的实施例，其中的一个或多个示例示于附图中。详细的描述使用数字和字母标号来表示附图中的特征。附图和描述中类似或相似的标号用于表示本专利技术的类似或相似的部分。如本说明书中所使用的，术语“第一”、“第二”、和“第三”可以互换使用，以区分一个部件与另一个部件，并且不期望用于表示单独部件的位置或重要性。每一个示例都以对专利技术进行解释的方式给出，并不对本专利技术构成限制。实际上，对于本领域技术人员而言显而易见的是，能够在不偏离本专利技术的范围或者精神的前提下对本专利技术进行改型和变型。例如，作为一个实施例的一部分示出或者进行描述的特征能够用于另一个实施例，从而产生又一个实施例。因此，期望的是，本专利技术覆盖落入所附权利要求及其等同形式的范围内的这种改型和变型。本专利技术的各种实施例包括一种用于使排放气体再循环以对来自燃气涡轮机的氧排放物进行控制的系统和方法。在本专利技术的特定实施例中，压缩机向燃气涡轮机中的一个或多个燃烧器供给压缩工作流体，并且一部分经过再循环的排放气体被供给至一个或多个燃烧器的头部端，以在近化学计量条件下与燃料和压缩工作流体组合。经过再循环的排放气体的其余部分可以被供给至位于一个或多个燃烧器与涡轮之间的增压室。使经过再循环的排放气体在头部端与增压室之间分配，能够简化头部端设计中的复杂性、减少燃烧器中的火焰不稳定、并且/或者防止过早火焰熄灭，同时还对燃气涡轮机的氧排放物进行控制。图1提供了根据本专利技术的一个实施例的示例性联合循环机组的简化方框图。众所周知，联合循环机组10通常包括燃气涡轮机12，燃气涡轮机12连接至热回收系统14。例如，如图1中所示，燃气涡轮机12包括第一压缩机16、位于第一压缩机16下游的至少一个燃烧器18、以及位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对来自燃气涡轮机的氧排放物进行控制的系统，所述系统包括：a.燃烧器，其中所述燃烧器产生燃烧气体；b.增压室，所述增压室位于所述燃烧器的下游，其中所述增压室从所述燃烧器接收燃烧气体；c.涡轮，所述涡轮位于所述增压室的下游，其中所述涡轮从所述增压室接收燃烧气体、并且产生排气；d.压缩机，所述压缩机位于所述涡轮的下游，其中所述压缩机接收排气、并且产生压缩排气；以及e.压缩排气增压室，所述压缩排气增压室位于所述压缩机的下游，其中所述压缩排气增压室提供与所述燃烧器和所述增压室的流体连通。

【技术特征摘要】
2011.12.22 US 13/334,8791.一种用于对来自燃气涡轮机的氧排放物进行控制的系统，所述系统包括: a.燃烧器，其中所述燃烧器产生燃烧气体； b.增压室，所述增压室位于所述燃烧器的下游，其中所述增压室从所述燃烧器接收燃烧气体； c.涡轮，所述涡轮位于所述增压室的下游，其中所述涡轮从所述增压室接收燃烧气体、并且产生排气； d.压缩机，所述压缩机位于所述涡轮的下游，其中所述压缩机接收排气、并且产生压缩排气；以及 e.压缩排气增压室，所述压缩排气增压室位于所述压缩机的下游，其中所述压缩排气增压室提供与所述燃烧器和所述增压室的流体连通。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括用于对通过所述压缩排气增压室的压缩排气流进行调整的装置。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述装置根据压力或温度对通过所述压缩排气增压室的压缩排气流进行调整。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述装置根据所述燃烧器或所述涡轮中的至少一个的功率水平对通过所述压缩排气增压室的压缩排气流进行调整。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，由所述压缩机产生的压缩排气所具有的含氧量比环境空气的含氧量低至少大约50%。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，由所述压缩机产生的压缩排气所具有的含氧量比环境空气的含氧量低至少大约75%。7.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于，所述系统进一步包括位于所述涡轮与所述压缩机之间的换热器，其中所述换热器从所述涡轮接收排气。8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述压缩机与所述涡轮共轴。9.一种用于对来自燃气涡轮机的氧排放物进行控制的系统，所述系统包括: a.第一压缩机，其中所述第一压缩机产生压缩工作流体； b.多个燃烧器，所述多个燃烧器位于所述第一压缩机的下游，其中所述燃烧器从所述第一压缩机接收压缩工作流体、并且产生燃烧气体； c.环形增压室，所述环形增压室位于所述燃烧器的下游，其中所述环形增压室从所述燃烧器接收燃烧气体； d.涡轮，所述涡轮位于所述环形增压室的下游，其中所述涡轮从所述环形增压室接收燃烧气体、并...

【专利技术属性】
技术研发人员：DD斯努克，JC因泰尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：