用于加热联合循环燃气涡轮中的燃料的系统和方法技术方案

一种用于加热联合循环燃气涡轮中的燃料的系统，所述联合循环燃气涡轮具有涡轮出口和位于所述涡轮出口下游的热交换器，所述系统包括：a.?位于所述涡轮出口下游的燃料热交换器，其中所述燃料热交换器具有排气入口、排气出口、燃料入口和燃料出口；b.?第一排气气室，其具有位于所述涡轮出口与所述热交换器之间的第一排气入口连接部、以及位于所述排气入口上游的第一排气出口连接部；以及c.?第二排气气室，其具有位于所述热交换器的至少一部分下游的第二排气入口连接部、以及位于所述排气入口上游的第二排气出口连接部。

【技术实现步骤摘要】
用于加热联合循环燃气涡轮中的燃料的系统
本专利技术总体上涉及用于加热联合循环燃气涡轮中的燃料的系统。
技术介绍
燃气涡轮广泛用于工业和商业运营中。典型的燃气涡轮包括入口区段、压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。入口区段清洁并调节工作流体(例如，空气)并将工作流体供应至压缩机区段。压缩机区段升高工作流体的压力并将压缩工作流体供应至燃烧区段。燃烧区段将燃料与压缩工作流体混合，并点燃该混合物以产生具有高温和高压的燃烧气体。供应至燃烧区段的燃料可以是液体燃料、气态燃料或液体和气态燃料的组合。燃烧气体流至涡轮区段，在此它们膨胀而做功。例如，燃烧气体在涡轮区段中的膨胀可使连接到发电机的轴旋转而产生电力。作为排气离开涡轮区段的燃烧气体通常具有可在排出至环境之前被提取以进一步提高燃气涡轮的总效率的大量余热。在联合循环燃气涡轮中，排气区段可包括热回收蒸汽发生器或其它热交换器，以从排气提取另外的热能，从而产生可继而用于产生动力的蒸汽。此外，流经排气区段的排气可转向至燃料热交换器以加热供应至燃烧区段的燃料，从而提高燃烧效率并减少不希望的氮氧化物(NOx)排放。排气的温度可根据联合循环燃气涡轮的各种操作状态而变化。例如，在燃气涡轮的初始起动期间，排气的温度可能不会足够高以将热供应至燃料热交换器和热回收蒸汽发生器两者。备选地，在正常燃气涡轮操作期间，热回收蒸汽发生器可能需要隔离以免暴露于排气，例如，以支持对热回收蒸汽发生器进行安排或非计划的维护或修理。因此，用于在宽范围的操作状态上使用排气加热燃料的系统和方法将是有用的。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点在以下说明中阐述，或可从说明变得显而易见，或可通过实施本专利技术来获知。本专利技术的一个实施例是一种用于加热联合循环燃气涡轮中的燃料的系统，该联合循环燃气涡轮具有涡轮出口和位于涡轮出口下游的热交换器。该系统包括位于涡轮出口下游的燃料热交换器，并且该燃料热交换器具有排气入口、排气出口、燃料入口和燃料出口。第一排气气室具有位于涡轮出口与热交换器之间的第一排气入口连接部、以及位于排气入口上游的第一排气出口连接部。第二排气气室具有位于热交换器的至少一部分下游的第二排气入口连接部、以及位于排气入口上游的第二排气出口连接部。本专利技术的另一实施例是一种用于加热联合循环燃气涡轮中的燃料的系统，该联合循环燃气涡轮具有涡轮出口和位于涡轮出口下游的热交换器。该系统包括位于涡轮出口下游的燃料热交换器，并且该燃料热交换器具有排气入口和排气出口。该系统还包括用于控制通往热交换器的排气流的装置。第二排气气室具有位于热交换器的至少一部分下游的第二排气入口连接部、以及位于排气入口上游的第二排气出口连接部。在又一实施例中，一种用于加热燃气涡轮中的燃料的系统包括压缩机、位于压缩机下游的燃烧器、位于燃烧器下游的涡轮和位于涡轮下游的热交换器。燃料热交换器位于涡轮下游并具有排气入口和排气出口。第一排气气室具有位于涡轮与热交换器之间的第一排气入口连接部、以及位于排气入口上游的第一排气出口连接部。第二排气气室具有位于热交换器的至少一部分下游的第二排气入口连接部、以及位于排气入口上游的第二排气出口连接部。根据本专利技术的一方面，提供了一种用于加热联合循环燃气涡轮中的燃料的系统，联合循环燃气涡轮具有涡轮出口和位于涡轮出口下游的热交换器，该系统包括：a.位于涡轮出口下游的燃料热交换器，其中燃料热交换器具有排气入口、排气出口、燃料入口和燃料出口；b.第一排气气室，其具有位于涡轮出口与热交换器之间的第一排气入口连接部、以及位于排气入口上游的第一排气出口连接部；以及c.第二排气气室，其具有位于热交换器的至少一部分下游的第二排气入口连接部、以及位于排气入口上游的第二排气出口连接部。优选地，该系统还包括用于控制通过第一和第二排气气室的排气流的装置。优选地，该系统还包括用于控制通往热交换器的排气流的装置。优选地，该系统还包括排气再循环气室，其具有位于排气出口下游的再循环入口连接部、以及位于排气入口上游的再循环出口连接部。优选地，该系统还包括用于控制从排气出口到排气再循环气室内的再循环排气流的装置。优选地，第一排气出口连接部、第二排气出口连接部和再循环出口连接部在混合气室处与混合气室中的栅板相交。优选地，该系统还包括第三排气气室，其提供排气出口与热交换器的至少一部分下游之间的流体连通。优选地，该系统还包括燃料旁通气室，其具有位于通向燃料热交换器的燃料入口上游的燃料旁通入口、以及位于来自燃料热交换器的燃料出口下游的燃料旁通出口。优选地，该系统还包括用于控制进入燃料旁通气室内的旁通燃料流的装置。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于加热联合循环燃气涡轮中的燃料的系统，联合循环燃气涡轮具有涡轮出口和位于涡轮出口下游的热交换器，该系统包括：a.位于涡轮出口下游的燃料热交换器，其中燃料热交换器具有排气入口和排气出口；b.用于控制通往热交换器的排气流的装置；以及c.第二排气气室，其具有位于热交换器的至少一部分下游的第二排气入口连接部、以及位于排气入口上游的第二排气出口连接部。优选地，该系统还包括第一排气气室，其具有位于热交换器上游的第一排气入口连接部、以及位于排气入口上游的第一排气出口连接部。优选地，该系统还包括用于控制通过第一和第二排气气室的排气流的装置。优选地，第一排气出口连接部和第二排气出口连接部在混合气室处与混合气室中的栅板相交。优选地，该系统还包括排气再循环气室，其具有位于排气出口下游的再循环入口连接部、以及位于排气入口上游的再循环出口连接部。优选地，该系统还包括用于控制从排气出口到排气再循环气室内的再循环排气流的装置。优选地，该系统还包括第三排气气室，其提供排气出口与热交换器的至少一部分下游之间的流体连通。根据本专利技术的又一方面，提供了一种用于加热燃气涡轮中的燃料的系统，包括：a.压缩机；b.位于压缩机下游的燃烧器；c.位于燃烧器下游的涡轮；d.位于涡轮下游的热交换器；e.位于涡轮下游的燃料热交换器，其中燃料热交换器具有排气入口和排气出口；f.第一排气气室，其具有位于涡轮与热交换器之间的第一排气入口连接部、以及位于排气入口上游的第一排气出口连接部；以及g.第二排气气室，其具有位于热交换器的至少一部分下游的第二排气入口连接部、以及位于排气入口上游的第二排气出口连接部。优选地，该系统还包括用于控制通过第一和第二排气气室的排气流的装置。优选地，该系统还包括用于控制通往热交换器的排气流的装置。优选地，该系统还包括排气再循环气室，其具有位于排气出口下游的再循环入口连接部、以及位于排气入口上游的再循环出口连接部。通过阅读本说明书，本领域普通技术人员将更好地理解此类实施例的特征和方面及其它。附图说明在说明书的剩余部分中，包括对附图的参考，更特定地阐述了本专利技术的完整且能够实现的公开内容，包括其对本领域技术人员而言的最佳模式，在附图中：图1是根据本专利技术的实施例的用于在起动期间加热燃料的系统的框图；以及图2是在正常操作期间的图1中所示的系统的框图。附图标记：10系统12燃气涡轮14入口区段16工作流体18压缩机20压缩工作流体22燃烧器24燃料26燃烧气体28涡轮30轴32发电机34排气36涡轮出口38排气器40再生热交换器42高压蒸汽发生器44中压蒸汽发生器46低压蒸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于加热联合循环燃气涡轮中的燃料的系统，所述联合循环燃气涡轮具有涡轮出口和位于所述涡轮出口下游的热交换器，所述系统包括：a.?位于所述涡轮出口下游的燃料热交换器，其中所述燃料热交换器具有排气入口、排气出口、燃料入口和燃料出口；b.?第一排气气室，其具有位于所述涡轮出口与所述热交换器之间的第一排气入口连接部、以及位于所述排气入口上游的第一排气出口连接部；以及c.?第二排气气室，其具有位于所述热交换器的至少一部分下游的第二排气入口连接部、以及位于所述排气入口上游的第二排气出口连接部。

【技术特征摘要】
2012.10.15 US 13/651,8361.一种用于加热联合循环燃气涡轮中的燃料的系统，所述联合循环燃气涡轮具有涡轮出口和位于所述涡轮出口下游且与其连通的热回收蒸汽发生器，所述系统包括：a.位于所述涡轮出口下游的燃料热交换器，其中所述燃料热交换器具有排气入口、排气出口、燃料入口和燃料出口；b.第一排气气室，其与所述涡轮出口连通且具有位于所述涡轮出口与所述热回收蒸汽发生器之间的第一排气入口连接部、以及位于所述排气入口上游的第一排气出口连接部；c.第二排气气室，其与所述热回收蒸汽发生器连通且具有位于所述热回收蒸汽发生器的至少一部分下游的第二排气入口连接部、以及位于所述排气入口上游的第二排气出口连接部；以及d.混合气室，其与所述第一排气气室、第二排气气室和燃料热交换器流体连通；其中，排气流的第一部分被从所述涡轮出口经由所述第一排气气室直接引导到所述混合气室，所述排气流的第二部分被从所述热回收蒸汽发生器经由所述第二排气气室直接引导到所述混合气室，所述排气流的第一部分和所述排气流的第二部分在所述混合气室中形成混合排气流且被直接引导到所述燃料热交换器；以及其中，离开所述燃料热交换器的所述混合排气流中的至少一部分直接流入所述混合气室。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用于控制通过所述第一排气气室和第二排气气室的排气流的装置。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用于控制通往所述热回收蒸汽发生器的排气流的装置。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括排气再循环气室，其具有位于所述排气出口下游的再循环入口连接部、以及位于所述排气入口上游的再循环出口连接部。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用于控制从所述排气出口到所述排气再循环气室内的再循环排气流的装置。6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一排气出口连接部、所述第二排气出口连接部和所述再循环出口连接部在所述混合气室处与所述混合气室中的栅板相交。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第三排气气室，其提供所述排气出口与所述热回收蒸汽发生器的至少一部分下游之间的流体连通。8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括燃料旁通气室，其具有位于通向所述燃料热交换器的所述燃料入口上游的燃料旁通入口、以及位于来自所述燃料热交换器的所述燃料出口下游的燃料旁通出口。9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用于控制进入所述燃料旁通气室内的旁通燃料流的装置。10.一种用于加热联合循环燃气涡轮中的燃料的系统，所述联合循环燃气涡轮具有燃烧器、涡轮出口和位于所述涡轮出口下游且与其连通的热回收蒸汽发生器，所述系统包括：a.位于所述涡轮出口下游的燃料热交换器，其中所述燃料热交换器具有排气入口和排气出口：b.用于控制通往所述热回收蒸汽发生器的排气流的装置；c.第一排气气室，其与所述涡轮出口连通且具有位于所述热回收蒸汽发生器上游的第一排气入口连接部、以及位于所述排气入口上游的第一排气出口连接部；以及d.第二排气气室，其与所述热回收蒸汽发生器...

【专利技术属性】
技术研发人员：DW小鲍尔，KF伦多，DM埃里克森，DF兰克吕尔，唐永明，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：