[发明专利]功率装置和运行方法

说明书

技术领域

本公开的主题大体涉及电功率装置的领域，并且更具体而言，涉及运行化学计量式排气再循环涡轮系统的方法。

背景技术

已知各种类型的燃气轮机系统，并且它们在功率装置中用于发电。典型地，燃气轮机系统包括用于压缩空气流的涡轮压缩机，以及涡轮燃烧器，涡轮燃烧器结合压缩空气与燃料且点燃混合物以产生排气。排气然后可通过涡轮而膨胀，从而使涡轮旋转，涡轮又可通过涡轮轴连接到涡轮发电机上，以产生功率。燃气轮机传统上在燃烧过程中使用过剩的空气，以控制涡轮温度和管理不合需要的排放。这通常导致排气流具有大量的过剩氧。

因此，存在对使用这样的燃气轮机系统的功率装置组件的需要，该燃气轮机系统可在没有带有大量的过剩氧的排气流的情况下运行。此外，该功率装置组件提供用以通过处理排气来进一步减少排放和/或回收二氧化碳流、氮流和水流的选择将是合乎需要的。

发明内容

在一个方面，提供了一种用于以恒速无负荷的方式运行功率装置的方法。利用至少一个主要空气压缩机来压缩环境空气以制造压缩环境气体流。以大于或基本等于作为具有主再循环气体流率的主再循环气体流的至少第一部分而从主涡轮压缩机输送到主涡轮燃烧器的输出压力的压力，将具有第一压缩环境气体流率的压缩环境气体流的至少第一部分从至少一个主要空气压缩机输送到主涡轮燃烧器。以大于或基本等于作为具有至少一个从再循环气体流率的从再循环气体流的至少第一部分而从至少一个从涡轮压缩机输送到至少一个从涡轮燃烧器的输出压力的压力，将具有第二压缩环境气体流率的压缩环境气体流的至少第二部分从至少一个主要空气压缩机输送到至少一个从涡轮燃烧器。以主燃料流率将主燃料流输送到主涡轮燃烧器，其中，主燃料流率、第一压缩环境气体流率和主再循环气体流率足以维持燃烧。以至少一个从燃料流率将至少一个从燃料流输送到至少一个从涡轮燃烧器，其中，至少一个从燃料流率、第二压缩环境气体流率和从再循环气体流率足以维持燃烧。在主涡轮燃烧器中混合压缩环境气体流的至少第一部分与主再循环气体流的至少第一部分以及主燃料流，以形成主可燃混合物。在至少一个从涡轮燃烧器中混合压缩环境气体流的至少第二部分与至少一个从再循环气体流的至少第一部分以及至少一个从燃料流，以形成至少一个从可燃混合物。主涡轮中的主可燃混合物燃烧以形成主再循环气体流。至少一个从涡轮中的至少一个从可燃混合物燃烧以形成至少一个从再循环气体流。使用主再循环气体流来驱动连接到主涡轮压缩机上的主涡轮，使得主涡轮和主涡轮压缩机旋转，以及产生基本等于至少旋转主涡轮压缩机所需要的功率的主涡轮功率。使用至少一个从再循环气体流来驱动连接到至少一个从涡轮压缩机上的至少一个从涡轮，使得至少一个从涡轮和至少一个从涡轮压缩机旋转，以及产生基本等于旋转至少一个从涡轮压缩机所需要的功率的至少一个从涡轮功率。通过主再循环环路来使主再循环气体流的至少一部分再循环，其中，使主再循环气体流的至少一部分从主涡轮再循环到主涡轮压缩机。通过至少一个从再循环环路来使至少一个从再循环气体流的至少一部分再循环，其中，至少一个从再循环气体流的至少一部分从至少一个从涡轮再循环到至少一个从涡轮压缩机。使主再循环气体流的至少第二部分作为具有主旁通流率的主旁通流而绕过主涡轮燃烧器，并且调节主旁通流率或在主涡轮压缩机的输出和主涡轮压缩机的输入之间排放主再循环气体流的过剩部分。使至少一个从再循环气体流的至少第二部分作为具有至少一个从旁通流率的至少一个从旁通流而绕过至少一个从涡轮燃烧器，并且调节至少一个从旁通流率，或在至少一个从涡轮压缩机的输出和至少一个从涡轮压缩机的输入之间排放至少一个从再循环气体流的过剩部分，或进行两者。