[發(fā)明專利]具有經(jīng)由燃燒器氣體抽取的蒸汽生成的發(fā)電設(shè)備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611160228.2
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN107023392A
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J.P.克羅辛斯基;A.I.西皮奧;S.埃卡納亞克
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C6/18
• 分類號: F02C6/18;F02C9/18;F02C7/18;F01K23/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 吳俊,譚祐祥

技術(shù)領(lǐng)域

本公開大體上涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)電設(shè)備如聯(lián)合循環(huán)或熱電聯(lián)合發(fā)電設(shè)備。更具體而言，本公開涉及構(gòu)造用于使用從燃燒器抽取的燃燒氣體生成蒸汽的發(fā)電設(shè)備。

背景技術(shù)

燃?xì)鉁u輪發(fā)電設(shè)備如聯(lián)合循環(huán)或熱電聯(lián)合發(fā)電設(shè)備大體上包括燃?xì)鉁u輪，其具有壓縮機、燃燒器、渦輪、設(shè)置在渦輪下游的余熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)，以及與HRSG流體連通的蒸汽渦輪。在操作期間，空氣經(jīng)由入口系統(tǒng)進(jìn)入壓縮機，并且在其朝至少部分地包繞燃燒器的壓縮機排放部或擴散器殼發(fā)送時逐漸地壓縮。壓縮空氣的至少一部分與燃料混合并且在限定于燃燒器內(nèi)的燃燒室內(nèi)焚燒，由此生成高溫和高壓的燃燒氣體。

燃燒氣體沿從燃燒器穿過渦輪的熱氣體路徑發(fā)送，其中它們在它們流動橫跨靜止導(dǎo)葉和聯(lián)接于轉(zhuǎn)子軸的可旋轉(zhuǎn)渦輪葉片的交替級時逐漸地膨脹。動能從燃燒氣體傳遞至渦輪葉片，因此引起轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)能可經(jīng)由發(fā)電機轉(zhuǎn)化成電能。燃燒氣體作為排出氣體離開渦輪，并且排出氣體進(jìn)入HRSG。來自排出氣體的熱能傳遞至流動穿過HRSG的一個或更多個換熱器的水，由此產(chǎn)生過熱蒸汽。過熱蒸汽接著發(fā)送到蒸汽渦輪中，該蒸汽渦輪可用于生成附加電，因此提高總體發(fā)電設(shè)備效率。

針對來自基于燃?xì)鉁u輪的發(fā)電設(shè)備的低排放的法規(guī)要求近年來繼續(xù)變得更嚴(yán)。世界各地的環(huán)保機構(gòu)現(xiàn)在要求來自新的和現(xiàn)有的燃?xì)鉁u輪兩者的甚至更低水平的氮氧化物(NOx)和其它污染物和一氧化碳(CO)的排放。

傳統(tǒng)上，至少部分地由于排放限制，用于聯(lián)合循環(huán)或熱電聯(lián)合發(fā)電設(shè)備的燃?xì)鉁u輪負(fù)載耦合于發(fā)電設(shè)備的蒸汽產(chǎn)生要求或者由其驅(qū)使，并且不一定由電網(wǎng)電力需求驅(qū)使。例如，為了滿足發(fā)電設(shè)備蒸汽需求同時保持可接受的排放水平，可必要的是在全速滿載狀態(tài)下，甚至在電網(wǎng)需求或發(fā)電設(shè)備對電的需求為低的時操作燃?xì)鉁u輪，由此降低總體發(fā)電設(shè)備效率。

發(fā)明內(nèi)容

本公開的方面和優(yōu)點在以下描述中在下面闡述，或者可從描述為明顯的，或者可通過本公開的實踐學(xué)習(xí)。

一個實施例涉及一種發(fā)電設(shè)備。發(fā)電設(shè)備包括燃?xì)鉁u輪，其具有壓縮機下游的燃燒器、設(shè)置在燃燒器下游的渦輪，以及渦輪的出口下游的排氣導(dǎo)管。燃燒器包括與燃燒器的熱氣體路徑流體連通的抽取端口。抽取端口限定燃燒氣流流出熱氣體路徑的流動路徑。排氣導(dǎo)管接收來自渦輪出口的排出氣體。冷卻劑噴射系統(tǒng)將冷卻劑在排氣導(dǎo)管上游噴射到燃燒氣流中，使得燃燒氣流與來自渦輪的排出氣體在排氣導(dǎo)管內(nèi)混和，并且在排氣導(dǎo)管內(nèi)形成排出氣體混合物。換熱器設(shè)置在排氣導(dǎo)管下游，并且接收來自排氣導(dǎo)管的排出氣體混合物。

技術(shù)方案1. 一種發(fā)電設(shè)備，其包括：

燃?xì)鉁u輪，其包括壓縮機下游的燃燒器、設(shè)置在所述燃燒器下游的渦輪，以及所述渦輪的出口下游的排氣導(dǎo)管，所述燃燒器包括與所述燃燒器的熱氣體路徑流體連通的抽取端口，所述抽取端口限定燃燒氣流在所述渦輪上游流出所述熱氣體路徑的流動路徑，其中所述排氣導(dǎo)管接收來自所述渦輪出口的排出氣體；

冷卻劑噴射系統(tǒng)，其流體地聯(lián)接在所述抽取端口與所述排氣導(dǎo)管之間，其中所述冷卻劑噴射系統(tǒng)將冷卻劑在所述排氣導(dǎo)管上游噴射到所述燃燒氣流中，并且其中所述燃燒氣流與來自所述渦輪的所述排出氣體在所述排氣導(dǎo)管內(nèi)在上游混和并且形成排出氣體混合物；以及

設(shè)置在所述排氣導(dǎo)管下游的換熱器，其中所述換熱器接收來自所述排氣導(dǎo)管的所述排出氣體混合物的至少一部分。

技術(shù)方案2. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述換熱器接收來自所述排氣導(dǎo)管的所述排出氣體混合物，并且從所述排出氣體混合物抽取熱能以產(chǎn)生蒸汽。

技術(shù)方案3. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)電設(shè)備還包括設(shè)置在所述換熱器下游的蒸汽渦輪。

技術(shù)方案4. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)電設(shè)備還包括第一氣體冷卻器，其具有流體地聯(lián)接于所述抽取端口的主入口、流體地聯(lián)接于冷卻劑供應(yīng)系統(tǒng)的副入口，以及與所述排氣導(dǎo)管流體連通的出口。

技術(shù)方案5. 根據(jù)技術(shù)方案4所述的發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述第一氣體冷卻器包括噴射器。

技術(shù)方案6. 根據(jù)技術(shù)方案4所述的發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述第一氣體冷卻器包括聯(lián)機的靜止混合器。

技術(shù)方案7. 根據(jù)技術(shù)方案4所述的發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述冷卻劑供應(yīng)系統(tǒng)包括流體地聯(lián)接于所述第一氣體冷卻器的所述副入口的周圍空氣進(jìn)氣系統(tǒng)。

技術(shù)方案8. 根據(jù)技術(shù)方案4所述的發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述冷卻劑供應(yīng)系統(tǒng)包括所述燃?xì)鉁u輪的所述壓縮機，其中所述壓縮機經(jīng)由壓縮機抽取端口流體地聯(lián)接于所述第一氣體冷卻器的所述副入口。