[发明专利]延长燃气涡轮热气体通路部分的寿命的系统及方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请涉及分别转让给本申请的受让人General Electric公司的在John Anthony Conchieri、Robert Thomas Thatcher和Andrew Mitchell Rodwell名下共同提交的名称为GAS TURBINE COMPRESSOR INLET PRESSURIZATION AND FLOW CONTROL SYSTEM的申请序列第13/485,216号和在Sanji Ekanayake和Alston I. Scipio名下共同提交的名称为GAS TURBINE COMPRESSOR INLET PRESSURIZATION HAVING A TORQUE CONVERTER SYSTEM的申请序列第13/485,273号。

技术领域

本文公开的主题涉及联合循环电力系统，并且更具体地涉及具有空气流旁通路的增压联合循环系统。

背景技术

联合循环电力系统和废热发电设备使用燃气涡轮来发电。这些燃气涡轮通常生成高温排出气体，排出气体传送到产生蒸汽的热回收蒸汽发生器(HRSG)。蒸汽可用于驱动蒸汽涡轮来生成更多功率，且/或提供蒸汽来在其它过程中使用。

最高效率下的操作电力系统对于任何发电设备都是高度优先的。包括负载状态、设备退化和环境条件的因素可引起发电单元在低于最佳的状态下操作。增压(引起入口压力超过环境压力)涡轮系统作为增加燃气涡轮容量的一种方式是已知的。增压涡轮系统通常包括位于燃气涡轮入口处的变速增压风扇，其由源自将排出废热转变成蒸汽的蒸汽能驱动。增压风扇用于增加进入燃气涡轮中的空气质量流速，以便燃气涡轮轴的马力可增大。

对于发电设备的操作者的额外高度优先为维护成本和可获得性。维护成本的一个构成为设备寿命。存在影响设备寿命的许多因素，其中为使用的燃料类型、基本负载下的操作小时数、峰值负载下的操作小时数，以及进入压缩机空气流中的水蒸汽注射。这些因素影响热气体通路部分的寿命。涡轮中增加的温度可对沿热气体通路和其它地方定位的构件的寿命具有影响。通常，基本负载以上的操作将减少热气体通路构件的寿命，而基本负载以下的操作将延长构件的寿命。在一些情况下，操作者可能期望牺牲效率来延长热气体通路部分的寿命，以便降低维护成本。然而，常规联合循环系统不提供热气体通路部分的寿命的足够的控制水平。

发明内容

根据一个示例性的非限制性实施例，本发明涉及一种用于延长涡轮系统的热气体通路部分的寿命的方法。该方法包括以下步骤：确定期望负载；确定针对期望负载的额定点火温度；以及确定针对期望负载的增压点火温度。该方法还包括以下步骤：确定待提供至涡轮系统中的压缩机的空气的第一质量流量来实现针对期望负载的增压点火温度；提供空气流；以及将空气的第一质量流量传送到压缩机中。

在另一个实施例中，本发明涉及一种用于延长涡轮系统中的热气体通路部分的寿命的方法。该方法包括以下步骤：确定期望负载；确定效率协调；以及确定期望的维护因数。该方法还包括以下步骤：确定实现针对期望负载的期望维护因数所需的增压量。该方法包括确定待提供给压缩机的空气的第一质量流量来实现增压量；以及确定待提供给热回收蒸汽发生器的空气的第二质量流量。该方法还包括以下步骤：提供空气流；将空气的第一质量流量传送至压缩机；以及将空气的第二质量流量传送至热回收蒸汽发生器。

在另一个实施例中，本发明涉及一种用于使具有燃气涡轮和热回收蒸汽发生器的联合循环系统提升(ramp up)的方法。该方法包括以下步骤：确定期望负载；确定当前负载；以及确定期望负载是否大于当前负载。该方法还包括以下步骤：确定增量负载增加；以及确定针对当前负载加上增量负载增加的期望的点火温度。该方法还包括以下步骤：计算通向燃气涡轮的第一增压质量流来实现针对当前负载加上增量负载增加的期望点火温度；将负载增加至当前负载加上增量负载增加；以及向燃气涡轮提供第一增压质量流。

一种用于延长涡轮系统中的热气体通路部分的寿命的方法，方法包括：

确定期望负载；

确定针对期望负载的额定点火温度；

确定针对期望负载的增压点火温度；

确定待提供至涡轮系统中的压缩机的空气的第一质量流量来实现针对期望负载的增压点火温度；

提供空气流；以及

将空气的第一质量流量传送至压缩机中。

优选地，提供空气流包括利用风扇提供空气流。

优选地，方法还包括：

确定期望的热回收蒸汽发生器入口温度；