[發明專利]用于控制來自燃氣渦輪機的氧排放物的系統和方法

無效

• 申請號: 201210564203.4
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103174518A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: D.D.斯努克;J.C.因泰爾
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C3/34
• 分類號: F02C3/34;F02C9/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;譚祐祥

技術領域

本發明總體涉及用于對來自燃氣渦輪機的氧排放物進行控制的系統和方法。

背景技術

一個或多個燃氣渦輪機通?？梢耘c熱回收系統組合，以產生具有較低排放的更高效的發電系統。典型的燃氣渦輪機包括位于前部的壓縮機、圍繞中部沿周向布置的一個或多個燃燒器、以及位于后部的渦輪。壓縮機將動能施加給工作流體(例如，空氣)，以使工作流體處于高能狀態。壓縮工作流體離開壓縮機并且流向燃燒器，在燃燒器處，壓縮工作流體與燃料混合并且點燃，以產生具有高溫和高壓的燃燒氣體。燃燒氣體流向渦輪，在渦輪處，燃燒氣體膨脹從而做功。例如，渦輪中燃燒氣體的膨脹可以使連接至發電機的軸旋轉，以產生電力。

熱回收系統可以定位在渦輪的下游，以從離開渦輪的排放氣體提取額外的熱或功。熱回收系統例如可以包括蒸汽發生器、汽輪機、以及冷凝器。離開渦輪的排放氣體可以流過蒸汽發生器以產生蒸汽，并且蒸汽可以流過汽輪機，在汽輪機處，蒸汽膨脹從而做功。冷凝器可以將離開汽輪機的蒸汽冷凝成冷凝液(condensate)，冷凝液接著可以回到蒸汽發生器，并且重復循環。

在一些聯合循環機組中，離開蒸汽發生器的排放氣體可以再循環回到燃燒器，以提供燃燒室中的近化學計量條件(near-stoichiometricconditions)。具體而言，經過再循環的排放氣體的含氧量可以比環境空氣、或離開壓縮機的壓縮工作流體的含氧量低大約50％、75％、或90％。盡管在提高機組的總體效率方面是有效的、同時還能夠減少不期望的排放物，但是使排放氣體再循環通過燃燒器增加了燃燒器設計的復雜性。此外，經過再循環的排放氣體的低含氧量可能產生燃燒器中的火焰不穩定、以及/或者燃燒的過早熄滅(prematurely?quench)。因此，改進的用于使排放氣體再循環以對來自燃氣渦輪機的氧排放物進行控制的系統和方法將是有用的。

發明內容

本發明的各個方面以及優點將會在下文的描述中進行闡述，或者是通過描述可以顯而易見的，或者是可以通過實施本發明而學到。

本發明的一個實施例是一種用于對來自燃氣渦輪機的氧排放量進行控制的系統。該系統包括：燃燒器，燃燒器產生燃燒氣體；位于燃燒器下游的增壓室，增壓室從燃燒器接收燃燒氣體；以及位于增壓室下游的渦輪，渦輪從增壓室接收燃燒氣體、并且產生排氣。位于渦輪下游的壓縮機接收排氣，并且產生壓縮排氣。位于壓縮機下游的壓縮排氣增壓室提供與燃燒器和增壓室的流體連通。

所述系統進一步包括用于對通過所述壓縮排氣增壓室的壓縮排氣流進行調整的裝置。所述裝置根據壓力或溫度對通過所述壓縮排氣增壓室的壓縮排氣流進行調整；或者，所述裝置根據所述燃燒器或所述渦輪中的至少一個的功率水平對通過所述壓縮排氣增壓室的壓縮排氣流進行調整。由所述壓縮機產生的壓縮排氣所具有的含氧量比環境空氣的含氧量低至少大約50％；或者，由所述壓縮機產生的壓縮排氣所具有的含氧量比環境空氣的含氧量低至少大約75％。所述系統進一步包括位于所述渦輪與所述壓縮機之間的換熱器，其中所述換熱器從所述渦輪接收排氣。所述壓縮機與所述渦輪共軸。

本發明的另一個實施例是一種用于對來自燃氣渦輪機的氧排放物進行控制的系統。該系統包括：第一壓縮機，第一壓縮機產生壓縮工作流體；位于第一壓縮機下游的多個燃燒器，多個燃燒器從第一壓縮機接收壓縮工作流體、并且產生燃燒氣體；位于燃燒器下游的環形增壓室，環形增壓室從燃燒器接收燃燒氣體；以及位于環形增壓室下游的渦輪，渦輪從環形增壓室接收燃燒氣體、并且產生排氣。位于渦輪下游的第二壓縮機接收排氣，并且產生壓縮排氣。位于第二壓縮機下游的壓縮排氣增壓室從第二壓縮機接收壓縮排氣，并且向燃燒器、及向環形增壓室提供壓縮排氣流。

所述系統進一步包括用于對通過所述壓縮排氣增壓室的壓縮排氣流進行調整的裝置。所述裝置根據壓力或溫度對通過所述壓縮排氣增壓室的壓縮排氣流進行調整；或者，所述裝置根據所述第一壓縮機、所述燃燒器或所述渦輪中的至少一個的功率水平對通過所述壓縮排氣增壓室的壓縮排氣流進行調整。由所述第二壓縮機產生的壓縮排氣所具有的含氧量比壓縮工作流體的含氧量低至少大約50％；或者，由所述第二壓縮機產生的壓縮排氣所具有的含氧量比壓縮工作流體的含氧量低至少大約75％。所述系統進一步包括位于所述渦輪與所述第二壓縮機之間的換熱器，其中所述換熱器從所述渦輪接收排氣。所述第二壓縮機與所述第一壓縮機或所述渦輪中的至少一個共軸。