本公開大體上涉及燃氣渦輪發(fā)電設備如聯(lián)合循環(huán)或熱電聯(lián)合發(fā)電設備。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)電設備。

背景技術(shù)：

燃氣渦輪發(fā)電設備如聯(lián)合循環(huán)或熱電聯(lián)合發(fā)電設備大體上包括燃氣渦輪，其具有壓縮機、燃燒器、渦輪、設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)電設備效率。

針對來自基于燃氣渦輪的發(fā)電設備的低排放的法規(guī)要求近年來繼續(xù)變得更嚴。世界各地的環(huán)保機構(gòu)現(xiàn)在要求來自新的和現(xiàn)有的燃氣渦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)電設備的燃氣渦輪負載耦合于發(fā)電設備的蒸汽產(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)電設備對電的需求為低的時操作燃氣渦輪，由此降低總體發(fā)電設備效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

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習。

一個實施例涉及一種發(fā)電設備。發(fā)電設備包括燃氣渦輪，其具有壓縮機下游的燃燒器、設置在燃燒器下游的渦輪，以及渦輪的出口下游的排氣導管。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管內(nèi)混和，并且在排氣導管內(nèi)形成排出氣體混合物。換熱器設置在排氣導管下游，并且接收來自排氣導管的排出氣體混合物。

技術(shù)方案1.一種發(fā)電設備，其包括：

燃氣渦輪，其包括壓縮機下游的燃燒器、設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管內(nèi)在上游混和并且形成排出氣體混合物；以及

設置在所述排氣導管下游的換熱器，其中所述換熱器接收來自所述排氣導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)電設備，其特征在于，所述換熱器接收來自所述排氣導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)電設備，其特征在于，所述發(fā)電設備還包括設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)電設備，其特征在于，所述發(fā)電設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)接于冷卻劑供應系統(tǒng)的副入口，以及與所述排氣導管流體連通的出口。

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)電設備，其特征在于，所述冷卻劑供應系統(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)電設備，其特征在于，所述冷卻劑供應系統(tǒng)包括所述燃氣渦輪的所述壓縮機，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。

技術(shù)方案9.根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)電設備，其特征在于，所述發(fā)電設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)接于冷卻劑供應系統(tǒng)的副入口，以及與所述排氣導管流體連通的出口，并且其中所述冷卻劑供應系統(tǒng)包括第二氣體冷卻器，其具有流體地聯(lián)接于所述壓縮機的主入口、流體地聯(lián)接于周圍空氣進氣系統(tǒng)的副入口，以及與所述第一氣體冷卻器的所述副入口流體連通的出口。

技術(shù)方案10.根據(jù)技術(shù)方案9所述的發(fā)電設備，其特征在于，所述第二氣體冷卻器包括噴射器。

技術(shù)方案11.根據(jù)技術(shù)方案9所述的發(fā)電設備，其特征在于，所述第二氣體冷卻器包括聯(lián)機的靜止混合器。

技術(shù)方案12.根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)電設備，其特征在于，所述燃燒器包括外殼和與所述熱氣體路徑流體連通的抽取管，其中所述抽取管與所述抽取端口流體連通。

技術(shù)方案13.根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)電設備，其特征在于，所述冷卻劑噴射系統(tǒng)包括流體地聯(lián)接于所述抽取端口和所述抽氣導管并且在所述抽取端口下游和所述排氣導管上游的混合室。

技術(shù)方案14.根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)電設備，其特征在于，來自所述冷卻劑噴射系統(tǒng)的所述冷卻劑包括水。

技術(shù)方案15.根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)電設備，其特征在于，來自所述冷卻劑噴射系統(tǒng)的所述冷卻劑包括蒸汽。

技術(shù)方案16.根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)電設備，其特征在于，所述發(fā)電設備還包括電子地聯(lián)接于流體地連接在所述抽取端口與所述排氣導管之間的控制閥的控制器，其中所述控制器至少部分地基于由電子地聯(lián)接于所述控制器并且設置在所述抽取端口與所述排氣導管之間的溫度監(jiān)測器提供的溫度數(shù)據(jù)信號來生成引起所述控制閥促動的信號。

技術(shù)方案17.根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)電設備，其特征在于，所述發(fā)電設備還包括電子地聯(lián)接于控制閥的控制器，所述控制閥流體地聯(lián)接在所述冷卻劑噴射系統(tǒng)的冷卻劑供應源與所述冷卻劑噴射系統(tǒng)的混合室之間，其中所述控制器至少部分地基于由電子地聯(lián)接于所述控制器并且設置在所述混合室與所述排氣導管之間的溫度監(jiān)測器提供的溫度數(shù)據(jù)信號來生成引起所述控制閥促動的信號。

技術(shù)方案18.根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)電設備，其特征在于，所述發(fā)電設備還包括電子地聯(lián)接于流體地連接在所述抽取端口與所述排氣導管之間的控制閥的控制器，其中所述控制器至少部分地基于由設置在所述換熱器下游的蒸汽流監(jiān)測器提供的蒸汽輸出數(shù)據(jù)信號來生成引起所述控制閥促動的信號。

本領域技術(shù)人員將在審閱說明書時更好地認識到此類實施例及其它實施例的特征和方面。

附圖說明

包括針對本領域技術(shù)人員的其最佳模式的完整且開放的公開在包括參照附圖的說明書的其余部分中更詳細闡述，在該附圖中：

圖1為根據(jù)本公開的一個實施例的示例性的基于燃氣渦輪的熱電聯(lián)合發(fā)電設備的示意圖；

圖2為根據(jù)本公開的至少一個實施例的示例性燃氣渦輪的一部分的簡化截面?zhèn)纫晥D；

圖3為根據(jù)本公開的一個實施例的如圖1中所示的示例性的基于燃氣渦輪的熱電聯(lián)合發(fā)電設備的示意圖；以及

圖4為根據(jù)本公開的一個實施例的如圖1中所示的示例性的基于燃氣渦輪的熱電聯(lián)合發(fā)電設備的示意圖。

部件列表

10發(fā)電設備

12軸向中心線-燃氣渦輪

100第一燃氣渦輪

102壓縮機

104燃燒器

106渦輪

108入口導葉

110空氣

112壓縮空氣

114燃燒氣體

116軸

118排出氣體

120排氣導管

122換熱器

124蒸汽

126蒸汽渦輪

128設施

130流監(jiān)測器

132流監(jiān)測器

134內(nèi)渦輪殼

136外渦輪殼

138熱氣體路徑

140抽取端口

142抽取管

144第一氣體冷卻器

146第一氣體冷卻器主入口

148第一氣體冷卻器-副入口

150冷卻劑供應系統(tǒng)

152第一氣體冷卻器-出口

154冷卻劑

156周圍空氣供應系統(tǒng)

158壓縮機抽取端口

160冷卻的燃燒氣體

162排出氣體混合物

164第二氣體冷卻器

166第二氣體冷卻器主入口

168第二氣體冷卻器-副入口

170第二氣體冷卻器-出口

172冷卻劑噴射系統(tǒng)

174冷卻劑

176冷卻劑供應源

178混合室

180抽取管線

182氣體分配歧管

184換熱器

186換熱器

188控制閥

190控制閥

192控制閥

194控制閥

196控制閥

200控制器

202數(shù)據(jù)信號-冷卻的燃燒氣體溫度

204數(shù)據(jù)信號-燃燒氣體溫度

206數(shù)據(jù)信號-排出氣體混合物溫度

208數(shù)據(jù)信號-冷卻劑溫度

210數(shù)據(jù)信號-冷卻的燃燒氣體溫度

212數(shù)據(jù)信號-蒸汽流數(shù)據(jù)

214數(shù)據(jù)信號-蒸汽流數(shù)據(jù)

216信號

218信號

220信號

222信號

224信號

226信號

222信號

224信號

226信號

228信號

300溫度監(jiān)測器

302溫度監(jiān)測器

304溫度監(jiān)測器

306溫度監(jiān)測器

308溫度監(jiān)測器。

具體實施方式

現(xiàn)在將詳細參照本公開的本實施例，其一個或更多個實例在附圖中示出。詳細描述使用了數(shù)字和字母標號來表示附圖中的特征。附圖和描述中相似或類似的標號用于表示本公開內(nèi)的相似或類似的部分。如本文中使用的，用語"第一"、"第二"和"第三"可以可互換地使用，以將一個構(gòu)件與另一個區(qū)分開，并且不旨在表示獨立構(gòu)件的位置或重要性。用語"上游"和"下游"是指相對于流體通道中的流體流的相對方向。例如，"上游"是指流體流自的方向，而"下游"是指流體流至的方向。

本文中使用的用語出于僅描述特定實施例的目的，并且不旨在限制。如本文中使用的，單數(shù)形式"一"、"一個"和"該"旨在也包括復數(shù)形式，除非上下文另外清楚地指示。還將理解的是，用語"包括(comprises)"和/或"包含(comprising)"在用于本說明書中時表示敘述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或構(gòu)件的存在，但并未排除存在或添加一個或更多個其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、構(gòu)件和/或它們的組。

各個實例經(jīng)由闡釋本公開提供，而不限制本公開。實際上，對本領域技術(shù)人員而言將顯而易見的是，可在本公開中作出改型和變型，而不脫離其范圍或精神。例如，示為或描述為一個實施例的部分的特征可用于另一個實施例上以產(chǎn)生又一個實施例。因此，意圖是，本公開覆蓋歸入所附權(quán)利要求和它們的等同物的范圍內(nèi)的此類改型和變型。

在常規(guī)熱電聯(lián)合發(fā)電設備中，燃料和空氣供應至燃氣渦輪?？諝獯┻^燃氣渦輪的入口到燃氣渦輪中的燃燒器上游的壓縮機區(qū)段中。在空氣由燃燒器加熱之后，在過程中產(chǎn)生的加熱的空氣和其它氣體(即，燃燒氣體)穿過渦輪區(qū)段。來自燃氣渦輪的全部量的排出氣體從渦輪區(qū)段經(jīng)過至燃氣渦輪的排氣區(qū)段，并且流動至余熱回收蒸汽發(fā)生器(hrsg)，其經(jīng)由一個或更多個換熱器從排出氣體抽取熱來產(chǎn)生蒸汽。

在某些情況中，對蒸汽的需求可低于可由燃氣渦輪排氣生成的蒸汽的量，排出氣體中的一些可引導遠離余熱回收蒸汽發(fā)生器，如，傳輸至排氣煙囪，其在釋放到大氣中之前過濾排出氣體。作為備選，如果蒸汽產(chǎn)生需求高于由燃氣渦輪排氣生成的蒸汽，則來自燃氣渦輪的排出氣體的增加可產(chǎn)生來生成期望的蒸汽。

本實施例提供系統(tǒng)，其在與從渦輪的出口流動的排出氣體混合之前冷卻直接從燃氣渦輪的燃燒器抽取的燃燒氣體。盡管燃燒氣體經(jīng)由氣體冷卻器冷卻，但冷卻的燃燒氣體仍比從渦輪流動的排出氣體顯著更熱。結(jié)果，來自冷卻的燃燒氣體的熱能在換熱器/鍋爐和/或余熱回收蒸汽發(fā)生器(hrsg)上游升高排出氣體的溫度，由此提高由燃氣渦輪的蒸汽產(chǎn)生。

蒸汽可用管輸送至蒸汽渦輪，用于熱產(chǎn)生和/或用于其它工業(yè)過程。系統(tǒng)可用于熱電聯(lián)合系統(tǒng)中，使得熱電聯(lián)合系統(tǒng)可產(chǎn)生較高量的蒸汽，而不產(chǎn)生功率的成比例增加。實施例系統(tǒng)因此提供到熱電聯(lián)合系統(tǒng)中的燃料輸入的有效使用，并且避免由燃氣渦輪的非期望的功率的浪費產(chǎn)生。

本文中提供的實施例提供優(yōu)于現(xiàn)有的熱電聯(lián)合或聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設備的各種技術(shù)優(yōu)點。例如，本文中提供的系統(tǒng)可包括將蒸汽產(chǎn)生調(diào)制在期望的水平處同時保持熱和其它操作效率的能力；提供較高溫度的氣體來產(chǎn)生燃氣渦輪下游的更多蒸汽的能力；在關于燃氣渦輪的較低功率輸出下操作并且生成更多蒸汽的能力；最小化浪費的產(chǎn)物(即，產(chǎn)生燃氣渦輪中的不必要的功率)的能力；以及以更成本有效且高效的容量操作熱電聯(lián)合系統(tǒng)的能力。

現(xiàn)在參照附圖，其中同樣的標記遍及附圖指示相同的元件，圖1提供了具有蒸汽產(chǎn)生能力的示例性燃氣渦輪發(fā)電設備10的功能框圖或流程圖。發(fā)電設備10包括燃氣渦輪100，其可并入本公開的各種實施例。燃氣渦輪100大體上包括按串流順序的壓縮機102、具有一個或更多個燃燒器104的燃燒區(qū)段，以及渦輪106。燃氣渦輪100還可包括設置在壓縮機108的入口或上游端處的入口導葉108。在操作中，空氣110流動橫跨入口導葉108并且流入壓縮機102中。壓縮機102將動能給予空氣110來產(chǎn)生如由箭頭112示意性指示的壓縮空氣。

壓縮空氣112與來自燃料供應系統(tǒng)的燃料如天然氣混合，以形成(多個)燃燒器104內(nèi)的可燃混合物。可燃混合物焚燒來產(chǎn)生具有高溫、高壓和高速的如由箭頭114示意性指示的燃燒氣體。燃燒氣體114流動穿過渦輪106的各種渦輪級，因此引起軸116旋轉(zhuǎn)并且產(chǎn)生功。

渦輪106可具有兩個或更多個級，例如，低壓區(qū)段和高壓區(qū)段。在一個實施例中，渦輪106可為兩軸渦輪，其包括低壓區(qū)段和高壓區(qū)段。在特定構(gòu)造中，渦輪106可具有4個或更多個級。渦輪106可連接于軸116，以使渦輪106的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動壓縮機102產(chǎn)生壓縮空氣112。作為備選或此外，軸116可將渦輪106連接于發(fā)電機(未示出)用于產(chǎn)生電。燃燒氣體114在其流動穿過渦輪106時失去熱能和動能，并且作為排出氣體118經(jīng)由排氣導管120離開渦輪106，排氣導管120可操作地聯(lián)接于渦輪106的下游端。

排氣導管120可經(jīng)由各種管、導管、閥等流體地聯(lián)接于換熱器或鍋爐122。換熱器122可為獨立的構(gòu)件，或者可為余熱回收蒸汽發(fā)生器(hrsg)的構(gòu)件。在各種實施例中，換熱器122用于從排出氣體118抽取熱能來產(chǎn)生蒸汽124。在特定實施例中，蒸汽124可接著經(jīng)由各種管、閥管道等發(fā)送至蒸汽渦輪126，以產(chǎn)生附加的功率或電。

蒸汽124的至少一部分可從換熱器122用管輸送至現(xiàn)場或場外的設施128，其將蒸汽分送至用戶，并且/或者使用蒸汽用于二次操作，如，熱產(chǎn)生或其它工業(yè)操作或過程。在一個實施例中，蒸汽124可用管輸送至蒸汽渦輪126下游，并且進一步用于各種二次操作，如，熱產(chǎn)生或其它二次操作。來自換熱器122的蒸汽流速或輸出可經(jīng)由一個或更多個流監(jiān)測器來監(jiān)測。例如，在一個實施例中，流監(jiān)測器130可提供在換熱器122下游。在一個實施例中，流監(jiān)測器132可設置在蒸汽渦輪126下游。

圖2提供了如可并入本公開的各種實施例的示例性燃氣渦輪100的一部分的簡化截面?zhèn)纫晥D，該部分包括燃燒器104的一部分、渦輪106和排氣導管120。在如圖2中所示的一個實施例中，渦輪106包括至少部分地包圍燃燒器104的外殼134。燃燒器104包括一個或更多個導管或襯套136，其至少部分地限定外殼134內(nèi)的熱氣體路徑138。渦輪106的下游端可操作地聯(lián)接于排氣導管120。常規(guī)地，全部量的燃燒氣體114穿過熱氣體路徑138到渦輪中，并且經(jīng)由排氣導管120離開渦輪。

在操作期間，如果確定對蒸汽產(chǎn)生的需求高于對由燃氣渦輪100產(chǎn)生的功率的需求，則燃燒氣體114的一部分可經(jīng)由與由一個或更多個導管136限定的熱氣體路徑138流體連通的一個或更多個抽取端口140從燃燒器104抽取。為了圖示，示出了兩個抽取端口140(a),140(b)。然而，燃燒器104可包括沿外殼和/或燃燒器104相對于中心線12定位在相同或不同軸向位置處的任何數(shù)量的抽取端口140。各個抽取端口140提供流動路徑，用于燃燒氣流114在渦輪106的第一級噴嘴142的入口上游的點或位置流出燃燒器104。

如圖2中所示，燃燒器抽取端口140(a),140(b)中的一個或更多個可經(jīng)由一個或更多個抽取管144(a),144(b)與熱氣體路徑138流體連通。(多個)抽取管144和燃燒器抽取端口140提供從熱氣體路徑138穿過外殼134且離開燃燒器104的燃燒氣體114的流體連通，以獲得在高于從渦輪106的出口流入排氣導管120中的排出氣體118的溫度下的燃燒氣體114的一部分。

圖3和4提供了根據(jù)本公開的各種實施例的具有蒸汽產(chǎn)生能力的如圖1中所示的示例性燃氣渦輪發(fā)電設備10的功能框圖。在如圖1,2,3和4中所示的特定實施例中，發(fā)電設備10還可包括設置在(多個)抽取端口140下游和排氣導管120上游的冷卻劑噴射系統(tǒng)148。冷卻劑噴射系統(tǒng)148可包括噴霧噴嘴、噴霧塔、洗滌器，或構(gòu)造成將冷卻劑150從冷卻劑供應源152噴射到從(多個)抽取端口140流入排氣導管120中的燃燒氣流114中的其它各種構(gòu)件(未示出)。

在如圖1-4中所示的特定實施例中，冷卻劑噴射系統(tǒng)148包括流體地聯(lián)接于(多個)抽取端口140并且定位在其下游的混合室154?；旌鲜?54可經(jīng)由各種管、管道、閥等流體地聯(lián)接于排氣導管120?；旌鲜?54可構(gòu)造成在排氣導管120上游使冷卻劑150與燃燒氣流114混和。以該方式，冷卻劑150可用于降低或控制換熱器122和/或排氣導管120上游的燃燒氣體114的溫度。在一個實施例中，冷卻劑150為水。在一個實施例中，冷卻劑150包括蒸汽。

在操作中，來自(多個)抽取端口140和/或冷卻劑噴射系統(tǒng)148的燃燒氣體114在排氣導管120內(nèi)與排出氣體118混和，以將加熱的排出氣體混合物156提供至設置在排氣導管120下游的換熱器122。來自燃燒氣體114的熱能升高排出氣體118的溫度，由此提高發(fā)電設備10的蒸汽產(chǎn)生能力。

在一個實施例中，如圖3和4中所示，發(fā)電設備10包括第一氣體冷卻器158。第一氣體冷卻器158包括流體地聯(lián)接于一個或更多個抽取端口140中的一個或更多個的主入口160、經(jīng)由各種管、管道、閥等來流體地聯(lián)接于冷卻劑供應系統(tǒng)164的副入口162，以及經(jīng)由各種管、管道、閥等與排氣導管120流體連通的出口166。在一個實施例中，第一氣體冷卻器158包括噴射器。在一個實施例中，第一氣體冷卻器158包括靜止混合器。靜止混合器大體上包括在外殼或管內(nèi)串聯(lián)堆疊并且與主入口160和副入口162且與出口166流體連通的獨立混合元件。各個混合元件可關于相鄰的混合元件定向成使流動穿過靜止混合器的兩種或更多種流體均勻。

冷卻劑供應系統(tǒng)164將冷卻劑168提供至第一氣體冷卻器158的副入口162。在如圖1和3中所示的特定實施例中，冷卻劑供應系統(tǒng)164包括周圍空氣供應系統(tǒng)170，用于收集和/或調(diào)節(jié)第一氣體冷卻器158的副入口162上游的周圍空氣。

在如圖4中所示的特定實施例中，冷卻劑供應系統(tǒng)164包括燃氣渦輪100的壓縮機102。壓縮機102可經(jīng)由一個或更多個壓縮機抽取端口172和經(jīng)由各種管、管道、閥等流體地聯(lián)接于第一氣體冷卻器158的副入口162。

(多個)壓縮機抽取端口172提供流動路徑，用于壓縮空氣112的一部分在壓縮機102的上游或入口與限定在燃燒器102上游或緊接上游的壓縮機102的出口之間的點處流出壓縮機102。由于壓縮空氣112從入口到出口提高壓力和溫度，故(多個)壓縮機抽取端口172可在各種點處沿壓縮機102軸向地間隔，以捕獲期望溫度和壓力下的壓縮空氣112的一部分。以該方式，壓縮空氣112可補充冷卻劑168或者替代冷卻劑168流動。

在操作中，從一個或更多個抽取端口140抽取的燃燒氣體114用作流動穿過第一氣體冷卻器158的原動流體。來自周圍空氣供應源170的空氣或從(多個)壓縮機抽取端口172抽取的壓縮空氣112的一部分流入第一氣體冷卻器158的副入口162中，并且在排氣導管120上游冷卻燃燒氣流114，并且還可增大從第一氣體冷卻器158到排氣導管120中的質(zhì)量流。在于高于排出氣體118的溫度下進入排氣導管120之前，燃燒氣流114接著可穿過混合室154和/或另外與來自冷卻劑噴射系統(tǒng)148的冷卻劑150混和。來自燃燒氣體114的熱能升高排出氣體118的溫度，由此提高發(fā)電設備10的總體蒸汽產(chǎn)生能力。

在如圖4中所示的特定實施例中，冷卻劑供應系統(tǒng)164可包括設置在(多個)壓縮機抽取端口172下游和第一氣體冷卻器158的副入口162上游的第二氣體冷卻器174。第二氣體冷卻器174可經(jīng)由各種管、管道、閥等流體地聯(lián)接于(多個)壓縮機抽取端口172和第一氣體冷卻器158的副入口162。第二氣體冷卻器174包括流體地聯(lián)接于(多個)壓縮機抽取端口172的主入口176、與周圍空氣供應系統(tǒng)170流體連通的副入口178，以及與第一氣體冷卻器158的副入口162流體連通的出口180。

在操作中，來自(多個)壓縮機抽取端口172的壓縮空氣112充當穿過第二氣體冷卻器174的原動流體。從周圍空氣供應系統(tǒng)170進入第二氣體冷卻器174的副入口178的空氣在第一氣體冷卻器158的副入口162上游冷卻壓縮空氣流112，由此增強流動穿過其的燃燒氣體114的冷卻。流入第二氣體冷卻器174中的空氣還可增大從(多個)壓縮機抽取端口172到第一氣體冷卻器158中的空氣質(zhì)量流。

共同參照圖1,2,3和4，控制器200可用于通過生成和/或發(fā)送適當?shù)目刂菩盘栔亮黧w地聯(lián)接于燃燒器104的抽取端口140中的一個或更多個的各種控制閥184、冷卻劑噴射系統(tǒng)172的一個或更多個控制閥186和/或冷卻劑供應系統(tǒng)164的一個或更多個控制閥188,190,192來確定期望的蒸汽產(chǎn)生能力和/或調(diào)節(jié)燃燒氣體114至排氣導管120的流。

控制器200可為基于微處理器的處理器，其包括非暫時性存儲器，并且具有計算算法的能力。控制器200可并入generalelectric的speedtronic?燃氣渦輪控制系統(tǒng)，如由geindustrial&powersystems(schenectady,n.y)公布的rowen,w.i.的"speedtronic?markvgasturbinecontrolsystem"ge-3658d中描述的?？刂破?00還可并入具有(多個)處理器的計算機系統(tǒng)，該(多個)處理器執(zhí)行儲存在存儲器中的程序，以使用傳感器輸入和來自人類操作者的指令控制燃氣渦輪的操作。

在特定實施例中，控制器200編程成確定生成期望量的蒸汽流所需的排出氣體混合物156的期望溫度，通過(多個)閥184調(diào)節(jié)燃燒氣流，經(jīng)由控制閥186調(diào)節(jié)來自冷卻劑噴射系統(tǒng)148的冷卻劑流，通過(多個)閥188,190,192調(diào)節(jié)空氣或冷卻劑流，以便實現(xiàn)發(fā)送至換熱器122的排出氣體混合物156的期望溫度。

在操作中，如圖1,2,3和4共同所示，控制器200可接收一個或更多個輸入數(shù)據(jù)信號，如，來自設置在(多個)抽取端口140下游的溫度監(jiān)測器300,302的燃燒氣體溫度202,204、來自設置在排氣導管120下游和/或換熱器122上游的溫度監(jiān)測器304(圖1-3)的排出氣體混合物溫度206、來自設置在第二氣體冷卻器174的出口180下游和/或周圍空氣供應系統(tǒng)170和/或壓縮機抽取端口172下游的溫度監(jiān)測器306(圖3)的冷卻劑溫度208。

控制器200還可接收來自流監(jiān)測器132的蒸汽流數(shù)據(jù)210和/或來自流監(jiān)測器130的蒸汽流數(shù)據(jù)212。響應于一個或更多個數(shù)據(jù)信號202,204,206,208,210,212，控制器200可促動(多個)閥184,186,188,190,192中的一個或更多個，以控制來自燃燒器104的燃燒氣流、來自冷卻劑噴射系統(tǒng)172的冷卻劑流速、到第一氣體冷卻器158的副入口162中的空氣或冷卻劑流速中的一種或更多種，以產(chǎn)生排出氣體混合物156的期望溫度。

來自蒸汽渦輪126的蒸汽流輸出可使用流監(jiān)測器132經(jīng)由控制器200監(jiān)測。至二次操作的蒸汽流輸出可使用流監(jiān)測器130經(jīng)由控制器200監(jiān)測。響應于蒸汽流輸出信號210,212，控制器200可促動(多個)閥184,186,188,190,192中的一個或更多個，以控制來自燃燒器104的燃燒氣流、來自冷卻劑噴射系統(tǒng)172的冷卻劑流速、到第一氣體冷卻器158的副入口162中的空氣或冷卻劑流速中的一種或更多種，以產(chǎn)生排出氣體混合物156的期望溫度。

由控制器200接收的數(shù)據(jù)信號，如燃燒氣體溫度、冷卻的燃燒氣體溫度、排出氣體溫度、混合排出氣體溫度和蒸汽流速，可經(jīng)分析來與預定的期望量蒸汽流相比較?？刂破?00可使用接收的數(shù)據(jù)信號202,204,206,208,210,212中的一個或更多個來確定是否需要排出氣體溫度的升高。計算包括確定所需的蒸汽量和期望的功率量，以及確定產(chǎn)生期望的蒸汽量和/或支持二次操作所需的燃燒氣體的溫度和量。

如圖1,3和4中共同所示，在確定換熱器122產(chǎn)生期望的蒸汽量所需的燃燒氣體114的期望溫度和量之后，控制器200可生成和發(fā)送信號214至控制閥184的接收器，以從熱氣體路徑138穿過外殼134抽取期望量的燃燒氣體114。控制器200可將信號216發(fā)送至控制閥186的接收器來控制從冷卻劑噴射系統(tǒng)148流動的冷卻劑150的流速?？刂破?00可將信號218,220,222中的一個或更多個發(fā)送至控制閥188,190,192中的一個或更多個的(多個)接收器，以控制壓縮空氣112、冷卻劑168和/或從周圍空氣供應源170流動的空氣的流速?？刂破?00和/或本文中提供的系統(tǒng)或多個系統(tǒng)可使排出氣體118與燃燒氣流114自動地混和，以使排出氣體混合物156的溫度高于標稱排出氣體溫度，但低于排氣導管120、換熱器122或hrsg的熱極限。

盡管本文中示出和描述了特定實施例，但應當認識到的是，計算成實現(xiàn)相同目的的任何布置可替換所示的特定實施例，并且本公開在其它環(huán)境中具有其它應用。本申請旨在覆蓋本公開的任何改變或變型。以下權(quán)利要求絕不旨在將本公開的范圍限于本文中所述的特定實施例。