本公開內(nèi)容大體涉及燃?xì)鉁u輪動(dòng)力設(shè)備(power plant)，諸如聯(lián)合循環(huán)或者聯(lián)合發(fā)電(cogeneration)動(dòng)力設(shè)備。更具體地，本公開內(nèi)容涉及一種構(gòu)造成用于產(chǎn)生蒸汽以及用于提供熱能來支持一個(gè)或更多個(gè)二級(jí)操作(secondary operation)的動(dòng)力設(shè)備。

背景技術(shù)：

燃?xì)鉁u輪動(dòng)力設(shè)備(諸如聯(lián)合循環(huán)或者聯(lián)合發(fā)電動(dòng)力設(shè)備)大體包括燃?xì)鉁u輪，其具有壓縮機(jī)、燃燒器、渦輪、設(shè)置在渦輪下游的熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)，以及與HRSG流體連通的蒸汽渦輪。在運(yùn)行期間，空氣經(jīng)由入口系統(tǒng)進(jìn)入壓縮機(jī)，并且在其朝向壓縮機(jī)排放口或者至少部分地圍繞燃燒器的擴(kuò)散器殼體導(dǎo)引時(shí)被逐漸地壓縮。在限定在燃燒器內(nèi)的燃燒室中，壓縮的空氣的至少一部分與燃料混合，并且被焚燒，由此產(chǎn)生高溫和高壓的燃燒氣體。

燃燒氣體沿著熱氣體路徑從燃燒器導(dǎo)引穿過渦輪，此處它們?cè)谄淞鲃?dòng)跨過固定導(dǎo)葉和聯(lián)接至轉(zhuǎn)子軸的可旋轉(zhuǎn)渦輪葉片的交替的級(jí)時(shí)逐漸地膨脹。動(dòng)能從燃燒氣體傳遞到渦輪葉片，因此促使轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)能可經(jīng)由發(fā)電機(jī)而轉(zhuǎn)換成電能。燃燒氣體作為排氣離開渦輪，且排氣進(jìn)入HRSG。來自排氣的熱能被傳遞到流過HRSG的一個(gè)或更多個(gè)換熱器的水，由此產(chǎn)生過熱的蒸汽。過熱蒸汽然后被導(dǎo)引到蒸汽渦輪中，其可用于產(chǎn)生另外的電力，因此增強(qiáng)總體動(dòng)力設(shè)備效率。動(dòng)力設(shè)備還可包括一個(gè)或更多個(gè)熱驅(qū)動(dòng)的二級(jí)操作，其在動(dòng)力設(shè)備設(shè)施的操作時(shí)發(fā)生，和/或?qū)?dòng)力設(shè)備設(shè)施的操作是必要的。例如，二級(jí)操作可包括油提取，提供加熱來用于現(xiàn)場建造物和/或提供熱量來用于化學(xué)過程。因此，可能需要熱能的源來驅(qū)動(dòng)和支持這些操作。

對(duì)于來自基于燃?xì)鉁u輪的動(dòng)力設(shè)備的低排放的法規(guī)要求在這些年來持續(xù)地變得更加嚴(yán)格。全世界的環(huán)境部門現(xiàn)在都要求更低的來自新的以及已有的燃?xì)鉁u輪的氮氧化物(NOx)和其它污染物以及一氧化碳(CO)排放水平。

傳統(tǒng)上，至少部分地由于排放限制，用于聯(lián)合循環(huán)或者聯(lián)合發(fā)電動(dòng)力設(shè)備的燃?xì)鉁u輪載荷與動(dòng)力設(shè)備的蒸汽生產(chǎn)要求相聯(lián)系或者由其驅(qū)動(dòng)，而不一定由電網(wǎng)動(dòng)力要求驅(qū)動(dòng)。例如，為了滿足動(dòng)力設(shè)備蒸汽要求，同時(shí)保持可接受的排放水平，可能必須以全速滿載荷條件操作燃?xì)鉁u輪(即便是當(dāng)電網(wǎng)要求或者電力的動(dòng)力設(shè)備要求低時(shí))，由此降低了總體動(dòng)力設(shè)備效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開內(nèi)容的各方面和優(yōu)點(diǎn)在下文中在以下描述中闡述，或者根據(jù)該描述可為顯而易見的，或者可通過實(shí)踐本公開內(nèi)容而獲知。

一個(gè)實(shí)施例針對(duì)一種動(dòng)力設(shè)備。該動(dòng)力設(shè)備包括燃?xì)鉁u輪，其具有：壓縮機(jī)，壓縮機(jī)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。該渦輪包括與渦輪的熱氣體路徑流體連通的渦輪提取端口。排氣導(dǎo)管從渦輪出口接收排氣，且渦輪提取端口限定用于燃燒氣體的流從熱氣體路徑流出的流動(dòng)路徑。動(dòng)力設(shè)備還包括第一氣體冷卻器，其具有流體地聯(lián)接至渦輪提取端口的主入口，流體地聯(lián)接至冷卻劑供應(yīng)系統(tǒng)的二級(jí)入口，以及與排氣導(dǎo)管流體連通的出口。第一氣體冷卻器提供冷卻的燃燒氣體至排氣導(dǎo)管，其中冷卻的燃燒氣體與排氣混合來提供排氣混合物至設(shè)置在排氣導(dǎo)管下游的換熱器。動(dòng)力設(shè)備還包括氣體分配歧管，其設(shè)置在第一氣體冷卻器的出口的下游。氣體分配歧管將燃燒氣體的一部分或冷卻的燃燒的一部分分配至氣體分配歧管下游的動(dòng)力設(shè)備的一個(gè)或更多個(gè)二級(jí)操作。

在審閱說明書之后，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將更好地理解這樣的實(shí)施例以及其它實(shí)施例的特征和方面。

附圖說明

完整的和能夠?qū)嵺`的公開內(nèi)容，包括其對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言的最佳模式，在包括參照附圖的說明書的其余部分中更具體地闡述，在附圖中：

圖1是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施例的示例性的基于燃?xì)鉁u輪的聯(lián)合發(fā)電動(dòng)力設(shè)備的示意圖；

圖2是根據(jù)本公開內(nèi)容的至少一個(gè)實(shí)施例的示例性燃?xì)鉁u輪的一部分的簡化截面?zhèn)纫晥D；以及

圖3是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施例的、圖1中所示的示例性的基于燃?xì)鉁u輪的聯(lián)合發(fā)電動(dòng)力設(shè)備的示意圖。

零件列表

10 動(dòng)力設(shè)備

12 軸向中心線–燃?xì)鉁u輪

100 第一燃?xì)鉁u輪

102 壓縮機(jī)

104 燃燒器

106 渦輪

108 入口導(dǎo)向?qū)~

110 空氣

112 壓縮的空氣

114 燃燒氣體

116 軸

118 排氣

120 排氣導(dǎo)管

122 換熱器

124 蒸汽

126 蒸汽渦輪

128 設(shè)施

130 流量監(jiān)測(cè)器

132 流量監(jiān)測(cè)器

134 內(nèi)部渦輪殼體

136 外部渦輪殼體

138 熱氣體路徑

140 提取端口

142 提取管道

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–二級(jí)入口

150 冷卻劑供應(yīng)系統(tǒng)

152 第一氣體冷卻器–出口

154 冷卻劑

156 環(huán)境空氣供應(yīng)系統(tǒng)

158 壓縮機(jī)提取端口

160 冷卻的燃燒氣體

162 排氣混合物

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–二級(jí)入口

170 第二氣體冷卻器–出口

172 燃料加熱器

172 冷卻劑噴射系統(tǒng)

174 冷卻劑

176 冷卻劑供應(yīng)

178 混合室

180 提取線

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

197-199 未使用

200 控制器

202 數(shù)據(jù)信號(hào)-冷卻的燃燒氣體溫度

204 數(shù)據(jù)信號(hào)-燃燒氣體溫度

206 數(shù)據(jù)信號(hào)-排氣混合物溫度

208 數(shù)據(jù)信號(hào)-冷卻劑溫度

210 數(shù)據(jù)信號(hào)-冷卻的燃燒氣體溫度

212 數(shù)據(jù)信號(hào)-蒸汽流量數(shù)據(jù)

214 數(shù)據(jù)信號(hào)-蒸汽流量數(shù)據(jù)

216 信號(hào)

218 信號(hào)

220 信號(hào)

222 信號(hào)

224 信號(hào)

226 信號(hào)

228 信號(hào)

229-299 未使用

300 溫度監(jiān)測(cè)器

302 溫度監(jiān)測(cè)器

304 溫度監(jiān)測(cè)器

306 溫度監(jiān)測(cè)器

308 溫度監(jiān)測(cè)器

309-399 未使用。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將對(duì)本公開內(nèi)容的當(dāng)前的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的參照，其一個(gè)或更多個(gè)示例在附圖中示出。詳細(xì)描述使用數(shù)字和字母標(biāo)記來指代附圖中的特征。附圖和說明書中的相同或者相似的比較用來指代本公開內(nèi)容內(nèi)的相同或者相似的部件。如本文所用，用語“第一”，“第二”和“第三”可以可互換地使用來使一個(gè)構(gòu)件區(qū)別于另一個(gè)，并且不意圖表示單獨(dú)的構(gòu)件的位置或者重要性。用語“上游”和“下游”指的是相對(duì)于流體路徑中的流體流的相對(duì)方向。例如，“上游”指的是流體流自的方向，而“下游”指的是流體流至的方向。

本文所用的術(shù)語僅僅是為了描述特定實(shí)施例的目的，并且不意圖是限制性的。如本文所用，單數(shù)形式“一”，“一個(gè)”和“該”意圖也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地作出其它表示。將進(jìn)一步理解的是，在本說明書中使用時(shí)用語“包括”和/或“包含”，表示存在所述的特征，整體，步驟，操作，元件，和/或構(gòu)件，但是并不排除存在或者附加了一個(gè)或更多個(gè)其它特征，整體，步驟，操作，元件，構(gòu)件，和/或它們的集合。

通過闡述本公開內(nèi)容而非限制本公開內(nèi)容的方式提供了各個(gè)實(shí)例。事實(shí)上，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，可在本公開內(nèi)容中作出修改和改型而不偏離其范圍或者精神。例如，作為一個(gè)實(shí)施例的一部分而示出或者描述的特征可在另一實(shí)施例上使用以實(shí)現(xiàn)另外的又一個(gè)實(shí)施例。因此，意圖是本公開內(nèi)容覆蓋處于所附的權(quán)利要求及其等效物的范圍內(nèi)的這樣的修改和改型。

在常規(guī)的聯(lián)合發(fā)電動(dòng)力設(shè)備中，燃料和空氣被供應(yīng)至燃?xì)鉁u輪。空氣經(jīng)過燃?xì)鉁u輪的入口進(jìn)入燃?xì)鉁u輪中的燃燒器上游的壓縮機(jī)區(qū)段中。在空氣由燃燒器加熱之后，加熱的空氣和該過程中產(chǎn)生的其它氣體(即，燃燒氣體)經(jīng)過渦輪區(qū)段。來自燃?xì)鉁u輪的排氣的總體體積從渦輪區(qū)段傳送到燃?xì)鉁u輪的排氣區(qū)段，并且流動(dòng)至熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)，其經(jīng)由一個(gè)或者多個(gè)換熱器從排氣提取熱來產(chǎn)生蒸汽。

在一些情況中，對(duì)蒸汽的要求可低于可由燃?xì)鉁u輪排氣所產(chǎn)生的蒸汽量，排氣中的一些可被引導(dǎo)離開熱回收蒸汽發(fā)生器，諸如被傳送到排氣器，排氣器在排氣被釋放到大氣之前過濾排氣。備選地，如果與燃?xì)鉁u輪排氣產(chǎn)生的蒸汽相比，蒸汽生產(chǎn)要求更高，則可產(chǎn)生來自燃?xì)鉁u輪的排氣的增大，以產(chǎn)生期望的蒸汽。

當(dāng)前的實(shí)施例提供了一種系統(tǒng)來使直接從燃?xì)鉁u輪的渦輪提取的熱的燃燒氣體在與從渦輪的出口流出的排氣混合之前進(jìn)行冷卻或者降溫，且用于將冷卻的燃燒氣體和/或來自渦輪的燃燒氣體的流提供至用于在動(dòng)力設(shè)備二級(jí)操作中使用的氣體分配歧管。雖然燃燒氣體經(jīng)由氣體冷卻器來冷卻，但冷卻的燃燒氣體仍然比流自渦輪的排氣顯著更熱。結(jié)果，來自冷卻的燃燒氣體的熱能會(huì)升高換熱器/鍋爐和/或熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)上游的排氣的溫度，由此提高來自燃?xì)鉁u輪的蒸汽生產(chǎn)。另外，冷卻的燃燒氣體和/或燃燒氣體可用于將熱能提供至動(dòng)力設(shè)備處的各種二級(jí)操作，諸如以用于加熱建造物、提取油和/或用于化學(xué)過程。

蒸汽可通過管道送至蒸汽渦輪，用于熱生產(chǎn)和/或用于其它工業(yè)過程。該系統(tǒng)可用于聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)中，使得聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)可生產(chǎn)更大量的蒸汽而不會(huì)產(chǎn)生動(dòng)力的成比例的增大。該實(shí)施例系統(tǒng)因此提供了輸入到聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)中的燃料的高效的使用，且避免了浪費(fèi)性地生產(chǎn)燃?xì)鉁u輪的不期望的動(dòng)力。

本文提供的實(shí)施例提供了優(yōu)于現(xiàn)有的聯(lián)合發(fā)電或者聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力設(shè)備的多種技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。例如，本文所提供的系統(tǒng)可包括將蒸汽生產(chǎn)調(diào)整于期望水平、同時(shí)維持熱量以及其它操作效率的能力；提供更高溫的氣體來在燃?xì)鉁u輪下游生產(chǎn)更多蒸汽的能力；在燃?xì)鉁u輪上以更低的動(dòng)力輸出運(yùn)行并且產(chǎn)生更多蒸汽的能力；最小化浪費(fèi)性的產(chǎn)物(即，在燃?xì)鉁u輪中生產(chǎn)不必要的動(dòng)力)的能力；利用燃燒氣體和/或冷卻的燃燒氣體的一部分來將熱能提供至二級(jí)過程的能力；以及以更成本有效地以及高效的性能運(yùn)行聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的能力。

現(xiàn)在參照附圖，其中在所有圖中，相同的數(shù)字表示相同的元件，圖1提供了具有蒸汽生產(chǎn)能力的示例性燃?xì)鉁u輪動(dòng)力設(shè)備10的功能框圖。動(dòng)力設(shè)備10包括可結(jié)合本公開內(nèi)容的各種實(shí)施例的燃?xì)鉁u輪100。燃?xì)鉁u輪100大體以串行流順序包括壓縮機(jī)102，具有一個(gè)或更多個(gè)燃燒器104的燃燒區(qū)段以及渦輪106。燃?xì)鉁u輪100還可包括設(shè)置在壓縮機(jī)108的入口或者上游端處的入口導(dǎo)向?qū)~108。在運(yùn)行中，空氣110流動(dòng)跨過入口導(dǎo)向?qū)~108且流入壓縮機(jī)102中。壓縮機(jī)102為空氣110賦予動(dòng)能，以生產(chǎn)壓縮的空氣，如由箭頭112示意性地指示的。

壓縮的空氣112與來自燃料供應(yīng)系統(tǒng)的燃料(諸如天然氣)混合，以在(多個(gè))燃燒器104內(nèi)形成可燃的混合物?？扇嫉幕旌衔锉环贌a(chǎn)具有高溫、高壓和高速的燃燒氣體，如由箭頭114示意性地指示的。燃燒氣體114流過渦輪106的各種渦輪級(jí)S1，S2，S3，Sn來做功。

渦輪106可具有兩個(gè)或更多個(gè)級(jí)，例如，低壓區(qū)段和高壓區(qū)段。在一個(gè)實(shí)施例中，渦輪106可為包括低壓區(qū)段和高壓區(qū)段的兩軸渦輪。在特定的構(gòu)造中，渦輪106可具有4個(gè)或更多個(gè)級(jí)。渦輪106可連接至軸116，使得渦輪106的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)102來生產(chǎn)壓縮的空氣112。備選地或者另外地，軸116可將渦輪106連接至發(fā)電機(jī)(未顯示)，以用于生產(chǎn)電力。燃燒氣體114在其流過渦輪106并且作為排氣118經(jīng)由排氣導(dǎo)管120離開渦輪106時(shí)損失熱能和動(dòng)能，排氣導(dǎo)管120可操作地聯(lián)接至渦輪106的下游端。

排氣導(dǎo)管120可經(jīng)由各種管道，導(dǎo)管，閥等等而流體地聯(lián)接至第一換熱器或者鍋爐122。換熱器122可為獨(dú)立的構(gòu)件或者可為熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)的構(gòu)件。在各種實(shí)施例中，換熱器122用于從排氣118提取熱能來生產(chǎn)蒸汽124。在特定的實(shí)施例中，蒸汽124之后可經(jīng)由各種管道、閥、導(dǎo)管等等被導(dǎo)引至蒸汽渦輪126以生產(chǎn)另外的動(dòng)力或者電力。蒸汽124的至少一部分可從換熱器122通過管道送至現(xiàn)場的或者現(xiàn)場外的設(shè)施128，其將蒸汽分配至使用者和/或使用蒸汽來用于諸如熱生產(chǎn)或者其它工業(yè)操作或過程的二級(jí)操作。在一個(gè)實(shí)施例中，蒸汽124可通過管道傳送至蒸汽渦輪126的下游，且進(jìn)一步用于諸如熱生產(chǎn)的各種二級(jí)操作或者其它二級(jí)操作。

來自換熱器122的蒸汽流率或者輸出可經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)流量監(jiān)測(cè)器來監(jiān)測(cè)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，流量監(jiān)測(cè)器130可設(shè)置于換熱器122的下游。在一個(gè)實(shí)施例中，流量監(jiān)測(cè)器132可設(shè)置在蒸汽渦輪126的下游。

圖2提供了包括壓縮機(jī)102、燃燒器104、渦輪106和排氣導(dǎo)管120的一部分的示例性燃?xì)鉁u輪100的一部分的簡化截面?zhèn)纫晥D，其可結(jié)合本公開內(nèi)容的各種實(shí)施例。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖2中所示，渦輪106包括內(nèi)部渦輪殼體134和外部渦輪殼體136。內(nèi)部和外部渦輪殼體134，136繞著燃?xì)鉁u輪100的軸向中心線12沿周向延伸。內(nèi)部渦輪殼體134和/或外部渦輪殼體136至少部分地包繞形成渦輪106的各種級(jí)S1，S2，S3，Sn的定子導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)子葉片的相繼的排。

渦輪殼體134，136通常是密封的，僅有兩個(gè)開口：渦輪106上游處的燃燒氣體入口，和渦輪106下游端處的排氣或者渦輪出口。渦輪106的下游端可操作地連接至排氣導(dǎo)管120。常規(guī)地，燃燒氣體114的整體體積經(jīng)過內(nèi)部和外部渦輪殼體134，136內(nèi)的由渦輪106的各種級(jí)限定的熱氣體路徑138，進(jìn)入排氣導(dǎo)管120，且排氣118的至少一部分可被引導(dǎo)離開排氣導(dǎo)管120而至換熱器122。

在運(yùn)行期間，如果確定了蒸汽生產(chǎn)的要求高于燃?xì)鉁u輪100生產(chǎn)的動(dòng)力的要求，則燃燒氣體114的一部分可經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)對(duì)應(yīng)的渦輪提取端口140從渦輪級(jí)S1，S2，S3，Sn中的一個(gè)或更多個(gè)提取，如圖2中所示。顯示了四個(gè)渦輪提取端口140(a-d)以便于圖示。然而，渦輪106可包括任意數(shù)量的渦輪提取端口140。例如，渦輪106可包括一個(gè)渦輪提取端口140，兩個(gè)渦輪提取端口140，三個(gè)渦輪提取端口140或者四個(gè)或更多個(gè)渦輪提取端口140。各個(gè)渦輪提取端口140流體地聯(lián)接至渦輪級(jí)S1，S2，S3，Sn中的一個(gè)或更多個(gè)和/或與渦輪級(jí)S1，S2，S3，Sn中的一個(gè)或更多個(gè)流體連通。各個(gè)渦輪提取端口140提供流動(dòng)路徑，以用于燃燒氣體114的流從燃燒器104下游但是排氣導(dǎo)管120上游的點(diǎn)自渦輪106流出。

如圖2中所示，渦輪提取端口140(a-d)中的一個(gè)或更多個(gè)可經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)提取管道142與渦輪級(jí)S1，S2，S3或者Sn中的一個(gè)或更多個(gè)流體連通。(多個(gè))提取管道142和渦輪提取端口140提供燃燒氣體114從熱氣體路徑138、穿過內(nèi)部和/或外部渦輪殼體134，136、并且離開渦輪106的流體連通，以便獲得比從渦輪106出口流入排氣導(dǎo)管120的排氣118溫度更高的燃燒氣體114的一部分。

如圖2中所示，渦輪106中的級(jí)是連續(xù)的，使得燃燒氣體114從S1至最后一級(jí)Sn流過這些級(jí)。渦輪級(jí)S1是第一級(jí)，并且接收直接來自于燃燒器104的熱燃燒氣體114。燃燒氣體114的溫度關(guān)于各個(gè)連續(xù)的級(jí)而降低。例如，S1渦輪級(jí)處的燃燒氣體114具有比在隨后的渦輪級(jí)S2，S3，Sn等處更高的溫度。排氣118處于比渦輪106內(nèi)的燃燒氣體114更低的溫度，且因此具有較少的熱能。

圖3提供了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施例的、如圖1中所示的具有蒸汽生產(chǎn)能力的示例性燃?xì)鉁u輪動(dòng)力設(shè)備10的功能框圖。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖1、2和3中所示，動(dòng)力設(shè)備10包括第一氣體冷卻器144。第一氣體冷卻器144包括流體地聯(lián)接至一個(gè)或更多個(gè)渦輪提取端口140中的一個(gè)或更多個(gè)的主入口146，經(jīng)由各種管道、導(dǎo)管、閥等等而流體地聯(lián)接至冷卻劑供應(yīng)系統(tǒng)150的二級(jí)入口148，以及經(jīng)由各種管道、導(dǎo)管、閥等等與排氣導(dǎo)管120流體連通的出口152。在一個(gè)實(shí)施例中，第一氣體冷卻器144包括噴射器。

在一個(gè)實(shí)施例中，第一氣體冷卻器144包括靜態(tài)混合器。靜態(tài)混合器大體包括串列地堆疊在外部殼體或者管道內(nèi)且與主入口146和二級(jí)入口148以及與出口152流體連通的單獨(dú)的混合元件。各個(gè)混合元件可相對(duì)于相鄰的混合元件定向來使流過靜態(tài)混合器的兩種或更多種流體均勻。

冷卻劑供應(yīng)系統(tǒng)150將冷卻劑154提供至第一氣體冷卻器144的二級(jí)入口148。在特定的實(shí)施例中，如圖1和3中所示，冷卻劑供應(yīng)系統(tǒng)150包括環(huán)境空氣供應(yīng)系統(tǒng)156，以用于收集和/或調(diào)節(jié)第一氣體冷卻器144的二級(jí)入口148上游的環(huán)境空氣。在如圖2和3中所示的特定實(shí)施例中，冷卻劑供應(yīng)系統(tǒng)150包括燃?xì)鉁u輪100的壓縮機(jī)102。壓縮機(jī)102可經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)壓縮機(jī)提取端口158(圖2和3)以及經(jīng)由各種管道、導(dǎo)管、閥等等而流體地聯(lián)接至第一氣體冷卻器144的二級(jí)入口148。

(多個(gè))壓縮機(jī)提取端口158提供流動(dòng)路徑，以用于壓縮的空氣112的一部分在壓縮機(jī)102的上游或者入口與限定在燃燒器102的上游或者緊接的上游的壓縮機(jī)102出口之間的點(diǎn)處流出壓縮機(jī)102。因?yàn)閴嚎s的空氣112從入口到出口壓力和溫度增大，(多個(gè))壓縮機(jī)提取端口158可沿著壓縮機(jī)102在各種點(diǎn)處軸向地間隔開，以捕獲處于期望溫度和壓力的壓縮的空氣112的一部分。

在運(yùn)行中，來自一個(gè)或更多個(gè)渦輪提取端口140的提取的燃燒氣體114用作流過第一氣體冷卻器144的原動(dòng)流體。來自環(huán)境空氣供應(yīng)156的環(huán)境空氣或者從壓縮機(jī)提取端口148提取的壓縮的空氣112的一部分流入第一氣體冷卻器144的二級(jí)入口148，并且冷卻排氣導(dǎo)管120的上游的燃燒氣體114的流，且還可增大從第一氣體冷卻器144進(jìn)入排氣導(dǎo)管120的質(zhì)量流。冷卻的燃燒氣體160從第一氣體冷卻器144的出口152流出，并且以比排氣118更高的溫度導(dǎo)引到排氣導(dǎo)管120中。冷卻的燃燒氣體160與排氣導(dǎo)管120內(nèi)的排氣118混合或融合，以提供被加熱的排氣混合物162至設(shè)置在排氣導(dǎo)管120下游的換熱器122。來自冷卻的燃燒氣體160的熱能提高排氣118的溫度，由此增大動(dòng)力設(shè)備10的蒸汽生產(chǎn)能力。

在特定實(shí)施例中，如圖3中所示，冷卻劑供應(yīng)系統(tǒng)150可包括設(shè)置在(多個(gè))壓縮機(jī)提取端口158下游和第一氣體冷卻器144的二級(jí)入口148上游的第二氣體冷卻器164。第二氣體冷卻器164可經(jīng)由各種管道、導(dǎo)管、閥等等而流體地聯(lián)接至(多個(gè))壓縮機(jī)提取端口158，且聯(lián)接至第一氣體冷卻器144的二級(jí)入口148。第二氣體冷卻器164包括流體地聯(lián)接至(多個(gè))壓縮機(jī)提取端口158的主入口166，與環(huán)境空氣供應(yīng)系統(tǒng)156流體連通的二級(jí)入口168，以及與第一氣體冷卻器144的二級(jí)入口148流體連通的出口170。

在運(yùn)行中，來自(多個(gè))壓縮機(jī)提取端口158的壓縮的空氣112用作穿過第二氣體冷卻器164的原動(dòng)流體。從環(huán)境空氣供應(yīng)系統(tǒng)156進(jìn)入第二氣體冷卻器164的二級(jí)入口168的空氣冷卻第一氣體冷卻器144的二級(jí)入口148上游的壓縮的空氣112流，由此增強(qiáng)流過其中的燃燒氣體114的冷卻。流入第二氣體冷卻器164的空氣也可增大從(多個(gè))壓縮機(jī)提取端口148進(jìn)入第一氣體冷卻器144的空氣質(zhì)量流。

在特定實(shí)施例中，如圖1，2和3中所示，動(dòng)力設(shè)備10還可包括設(shè)置在第一氣體冷卻器144的出口152下游以及排氣導(dǎo)管120上游的冷卻劑噴射系統(tǒng)172。冷卻劑噴射系統(tǒng)172可包括噴淋噴嘴，噴淋塔，洗滌器或者構(gòu)造成將冷卻劑174從冷卻劑供應(yīng)176噴射至從第一氣體冷卻器144的出口152流出的冷卻的燃燒氣體160的流的其它各種構(gòu)件(未顯示)，由此進(jìn)一步冷卻排氣導(dǎo)管120上游的冷卻的燃燒氣體160。

在特定實(shí)施例中，如圖1-3中所示，冷卻劑噴射系統(tǒng)172可包括流體地聯(lián)接至第一氣體冷卻器144的出口152且位于第一氣體冷卻器144的出口152下游和/或(多個(gè))渦輪提取端口140下游的混合室178?；旌鲜?78可經(jīng)由各種管道、導(dǎo)管、閥等等而流體地聯(lián)接至排氣導(dǎo)管120?；旌鲜?78可構(gòu)造成融合來自第一氣體冷卻器144出口152的冷卻的燃燒氣體160的流以及來自排氣導(dǎo)管120上游的冷卻劑供應(yīng)176的冷卻劑174。這樣，冷卻劑174可用于進(jìn)一步降低或者控制換熱器122、和/或排氣導(dǎo)管120上游的冷卻的燃燒氣體160的溫度。冷卻劑174可為可與燃燒氣體160混合以用于其預(yù)期目的的任何液體或者氣體。在一個(gè)實(shí)施例中，冷卻劑174是水。在一個(gè)實(shí)施例中，冷卻劑174包括蒸汽。

在如圖1，2和3中所示的各種實(shí)施例中，第一氣體冷卻器144的 (多個(gè))渦輪提取端口148和/或出口152經(jīng)由提取線180流體地聯(lián)接至氣體分配歧管182，以用于分配至動(dòng)力設(shè)備10的一個(gè)或更多個(gè)二級(jí)操作。例如，二級(jí)操作可包括油提取、局部加熱和/或設(shè)備加熱。氣體分配歧管182可包括整體結(jié)合在其中的換熱器184，和/或可在氣體分配歧管182下游經(jīng)由各種管道，聯(lián)接件，和/或?qū)Ч芏黧w地聯(lián)接至換熱器186。在特定實(shí)施例中，氣體分配歧管182可與冷卻劑噴射系統(tǒng)172流體連通且在冷卻劑噴射系統(tǒng)172下游，以便在燃燒氣體分配歧管上游進(jìn)一步調(diào)節(jié)或冷卻來自渦輪106的燃燒氣體114和/或來自第一氣體冷卻器144的冷卻的燃燒氣體160的至少一部分。

在運(yùn)行中，氣體分配歧管182可從渦輪106接收燃燒氣體114的至少一部分和/或從第一氣體冷卻器144接收冷卻的燃燒氣體160的至少一部分。在特定實(shí)施例中，熱能可經(jīng)由任意一個(gè)或兩者換熱器184，186來加至燃燒氣體114和/或冷卻的燃燒氣體160或從燃燒氣體114和/或冷卻的燃燒氣體160移除，以便適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)用于二級(jí)操作的燃燒氣體114和/或冷卻的燃燒氣體160。

共同參照?qǐng)D1，2和3，可使用控制器200來確定期望蒸汽生產(chǎn)能力和/或調(diào)節(jié)到氣體分配歧管182的冷卻的燃燒氣體160的流，這通過產(chǎn)生和/或發(fā)送合適的控制信號(hào)至流體地聯(lián)接到渦輪提取端口140中的一個(gè)或更多個(gè)的各種控制閥188，冷卻劑供應(yīng)系統(tǒng)150的一個(gè)或更多個(gè)控制閥190，192，和/或到氣體分配歧管182上游的一個(gè)或更多個(gè)控制閥194，和/或冷卻劑噴射系統(tǒng)172的一個(gè)或更多個(gè)控制閥196來實(shí)現(xiàn)。

控制器200可為基于微處理器的處理器，其包括非瞬態(tài)存儲(chǔ)器，并且具有計(jì)算算法的能力。控制器200可結(jié)合GE公司的、諸如由紐約斯科內(nèi)科塔迪的GE工業(yè)&動(dòng)力系統(tǒng)出版的Rowen，W.I.的“SPEEDTRONIC?MarkV燃?xì)鉁u輪控制系統(tǒng)”，GE-3658D，所描述的SPEEDTRONIC?燃?xì)鉁u輪控制系統(tǒng)。該控制器200還可結(jié)合具有使用傳感器輸入和來自人類操作者的指令執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的程序來控制燃?xì)鉁u輪操作的(多個(gè))處理器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

在特定的實(shí)施例中，控制器200被編程為確定產(chǎn)生期望量的蒸汽流所需要的排氣的期望溫度，調(diào)節(jié)穿過(多個(gè))閥188的燃燒氣體流，穿過(多個(gè))閥190，192的空氣或冷卻劑流，經(jīng)由閥194至氣體分配歧管182的燃燒氣體或冷卻的燃燒氣體流，和/或經(jīng)由控制閥196來自冷卻劑噴射系統(tǒng)172的冷卻劑流，以便實(shí)現(xiàn)傳送到換熱器122的排氣混合物162的期望溫度，以及實(shí)現(xiàn)通向氣體分配歧管182的冷卻的燃燒氣體160和/或燃燒氣體114的期望流率和/或溫度。

在運(yùn)行中，如圖1、2、3中共同所示，控制器200可接收一個(gè)或更多個(gè)輸入數(shù)據(jù)信號(hào)，諸如來自設(shè)置在第一氣體冷卻器144的出口152下游的溫度監(jiān)測(cè)器300，302(圖1-3)的冷卻的燃燒氣體溫度或燃燒氣體溫度202，204，來自設(shè)置在排氣導(dǎo)管120下游和/或換熱器122上游的溫度監(jiān)測(cè)器304(圖1-3)的排氣混合物溫度206，來自設(shè)置在第二氣體冷卻器164的出口170下游和/或壓縮機(jī)提取端口158下游的溫度監(jiān)測(cè)器306(圖3)的冷卻劑溫度208，和/或來自設(shè)置在氣體分配歧管182處或者下游的溫度監(jiān)測(cè)器308(圖1-3)的燃燒氣體溫度210。

控制器200還可接收來自流量監(jiān)測(cè)器132的蒸汽流量數(shù)據(jù)212和/或來自流量監(jiān)測(cè)器130的蒸汽流量數(shù)據(jù)214。響應(yīng)于一個(gè)或更多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)202，204，206，208，210，212，214，控制器200可促動(dòng)(多個(gè))閥188，190，192，194，196中的一個(gè)或更多個(gè)來控制來自渦輪級(jí)S1-Sn的燃燒氣體流，進(jìn)入第一氣體冷卻器144二級(jí)入口148的空氣或冷卻劑流率，至燃料加熱器172的冷卻的燃燒氣體流率和/或自冷卻劑噴射系統(tǒng)172的冷卻劑流率中的一個(gè)或更多個(gè)，以產(chǎn)生排氣混合物162的期望溫度，和/或以產(chǎn)生流至氣體分配歧管182的冷卻的燃燒氣體160和/或燃燒氣體114的期望溫度和/或流率。

來自蒸汽渦輪126的蒸汽流輸出可經(jīng)由控制器200使用流量監(jiān)測(cè)器132來監(jiān)測(cè)。至二級(jí)操作的蒸汽流輸出可經(jīng)由控制器200使用流量監(jiān)測(cè)器130來監(jiān)測(cè)。控制器200可促動(dòng)(多個(gè))閥188，190，192，194，196中的一個(gè)或更多個(gè)，以控制來自渦輪級(jí)S1-Sn的燃燒氣體流，進(jìn)入第一氣體冷卻器144二級(jí)入口148的空氣或冷卻劑流率，至燃料加熱器172的冷卻的燃燒氣體流率和/或自冷卻劑噴射系統(tǒng)172的冷卻劑流率中的一個(gè)或更多個(gè)，以至少部分地基于流量監(jiān)測(cè)器130，132中的至少一個(gè)測(cè)量的流量輸出而產(chǎn)生排氣混合物162的期望溫度和/或來自換熱器122的期望蒸汽輸出。

可分析由控制器200接收的數(shù)據(jù)信號(hào)，諸如燃燒氣體溫度，冷卻的燃燒氣體溫度，排氣溫度，混合的排氣溫度，蒸汽流率，來與蒸汽流的預(yù)定的期望量和/或用于在氣體分配歧管182處或下游使用的預(yù)定的溫度進(jìn)行比較。控制器200可使用接收的數(shù)據(jù)信號(hào)來確定排氣溫度的增大。計(jì)算包括確定所需要的蒸汽的量，以及期望的動(dòng)力的量，以及確定生產(chǎn)期望的量的蒸汽所需要的和/或用于支持二級(jí)操作的燃燒氣體的溫度和量。

在確定換熱器122生產(chǎn)期望的蒸汽量和/或?qū)⑷剂?74加熱至期望溫度所需要的燃燒氣體114的期望溫度和量之后，控制器200可產(chǎn)生一個(gè)或更多個(gè)信號(hào)216，218，220，222(圖1和3)，并且將這些信號(hào)發(fā)送至合適的(多個(gè))閥188的接收器，以在合適的渦輪級(jí)S1，S2，S3，Sn處穿過渦輪殼體134，136提取燃燒氣體114?？刂破?00可將信號(hào)224，226發(fā)送至閥190，192中的任意一個(gè)或者兩者的接收器，以控制流入第一氣體冷卻器144的二級(jí)入口148的冷卻劑154的流率。

控制器200還可將信號(hào)228發(fā)送至閥194，以調(diào)整從第一氣體冷卻器144的出口152至氣體分配歧管182的燃燒氣體114和/或冷卻的燃燒氣體160的流?？刂破?00和/或本文所提供的系統(tǒng)或者多個(gè)系統(tǒng)可自動(dòng)地融合排氣118與冷卻的燃燒氣體160的流，使得排氣混合物溫度高于標(biāo)稱排氣溫度，但是低于換熱器122或者HRSG的熱極限，同時(shí)將燃燒氣體的流和/或冷卻的燃燒氣體的流提供至氣體分配歧管182來支持動(dòng)力設(shè)備10的二級(jí)過程或操作。

雖然本文已經(jīng)顯示和描述了具體的實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，經(jīng)計(jì)算可實(shí)現(xiàn)同樣目的的任何布置都可替換所示的具體的實(shí)施例，且本實(shí)用新型在其它環(huán)境中具有其它應(yīng)用。本申請(qǐng)意圖覆蓋本實(shí)用新型的任何改編或者改型。所附的權(quán)利要求絕不意圖將本實(shí)用新型的范圍限制于本文所述的具體實(shí)施例。