[發明專利]用于使壓縮機放出排氣膨脹的方法

無效

• 申請號: 201010003835.4
• 申請日: 2010-01-05
• 公開（公告）號: CN101865033A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: R·P·埃盧里帕蒂;D·W·小鮑爾;B·薩特;J·拉納辛赫
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C6/18
• 分類號: F02C6/18;F02C7/14;F01D15/10;F02C9/00;F01K11/02;F22B1/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;譚祐祥

技術領域

本文公開的主題涉及燃氣輪機，具體地說，涉及用于從燃氣輪機的壓縮機放出的壓縮排氣中回收能量的改進的方法。

背景技術

燃氣輪機系統可從壓縮機中排出空氣，以控制各種構件的運行狀態和健康狀況(例如無失速狀態)。然而，從燃氣輪機中放出壓縮機放氣會降低凈效率，因為使壓縮機內的空氣的壓力升高所消耗的能量沒有由燃燒器和渦輪機回收。從壓縮機排出的空氣(即“排氣”)的量可由環境狀態和燃氣輪機輸出決定。例如，對于較低的燃氣輪機負載和較低的環境溫度，空氣排放會增加。再例如，當燃燒具有低能量值(例如以英國熱量單位(BTU)度量的)的燃料時，空氣排放會增加。在這些低BTU燃料燃氣輪機應用中，燃料流率可能比天然氣燃料應用中的流率高得多，可能會在壓縮機上引起額外的背壓。因此，從壓縮機流排出的空氣可能會降低此背壓，且改進壓縮機的失速裕量。

發明內容

在一個實施例中，提供了一種用于從來自燃氣輪機的壓縮機的壓縮空氣回收能量的方法。該方法包括將來自燃氣輪機的壓縮機的排氣引導到冷卻單元中。排氣是來自壓縮機的壓縮空氣，排氣不被引導到燃氣輪機的燃燒室中。方法還包括冷卻冷卻單元內的排氣。方法進一步包括在渦輪膨脹機內使經冷卻的排氣膨脹，以產生功率。

在另一個實施例中，提供了一種燃氣輪機功率產生系統。該系統包括燃氣輪機，該燃氣輪機包括壓縮機、燃燒室和渦輪機構件。系統還包括構造成接收和冷卻來自壓縮機的排氣的冷卻單元。排氣是來自壓縮機的壓縮空氣，且排氣不被引導到燃燒室中。系統進一步包括構造成接收和膨脹經冷卻的排氣來產生功率的渦輪膨脹機。

在又一個實施例中，提供了一種排氣和能量回收系統。該系統包括構造成接收和冷卻來自壓縮機的排氣的冷卻單元。系統還包括構造成接收和膨脹經冷卻的排氣來產生功率的渦輪膨脹機。

附圖說明

當參照附圖閱讀以下詳細描述時，本發明的這些和其它特征、方面和優點將變得更好理解，其中相同標號表示相同部件，其中：

圖1是具有燃氣輪機、蒸汽輪機和熱回收蒸汽發生(HRSG)系統的聯合循環發電系統的實施例的示意性流圖；

圖2是聯接到圖1的聯合循環發電系統的燃氣輪機和HRSG上的排氣和能量回收系統的示例性實施例的示意性流圖；

圖3是聯接到圖1的聯合循環發電系統的燃氣輪機和HRSG上的排氣和能量回收系統的示例性實施例的示意性流圖，其使用渦輪膨脹機來回收排氣中的能量；

圖4是使用渦輪膨脹機和相關聯的預冷單元兩者的、聯接到圖1的聯合循環發電系統的燃氣輪機和HRSG上的排氣和能量回收系統的示例性實施例的示意性流圖；

圖5是使用圖4的渦輪膨脹機和相關聯的預冷單元的、聯接到圖1的聯合循環發電系統的燃氣輪機和HRSG上的排氣和能量回收系統的示例性實施例的示意性流圖，其中將來自高壓鍋爐給水泵的鍋爐給水用作冷卻流體；以及

圖6是用于從來自圖1的聯合循環發電系統的燃氣輪機的壓縮機的排氣回收能量的方法的實施例的流程圖。

具體實施方式

下面將對本發明的一個或多個具體實施例進行描述。為了提供對這些實施例的簡明描述，可能不會在說明書中描述實際實現的所有特征。應當理解，在任何工程或設計項目中的任何這種實際實現的開發中，必須作出許多實現所特有的決定，以實現開發人員的特定目標，例如符合與系統有關和商業有關的限制，這是隨著實現的改變而變化的。而且，應當理解，這種開發工作可能是復雜和耗時的，盡管如此，對本領域普通技術人員來說，得到本公開的益處的開發工作是設計、生產和制造的例行任務。

當介紹本發明的各實施例的元件時，冠詞“一個”、“一種”、“該”和“所述”的意思是存在一個或多個元件。用語“包括”、“包含”和“具有”是包括性的，其意思是除了列出的元件之外可能存在另外的元件。

在某些實施例中，本文所描述的系統和方法包括從自燃氣輪機的壓縮機放出的排氣中回收能量。從燃氣輪機的壓縮機中放出壓縮空氣可幫助防止壓縮機失速。但是，僅通過將壓縮空氣排到大氣中，不能回收壓縮機壓縮空氣所消耗的能量。因此，在某些實施例中，可將排氣引導到其它過程中，可在該過程中回收排氣內的能量。例如，可將排氣引導到渦輪膨脹機中，排氣可在渦輪膨脹機內膨脹，從而產生功率。所產生的功率又可用于驅動各種負載，例如發電機。