[发明专利]用于经由涡轮提取生成蒸汽的系统

说明书

本发明涉及用于经由涡轮提取生成蒸汽的系统。具体地，一种动力设备包括涡轮，其具有多个涡轮级和与涡轮级中的一个或更多个成流体连通的提取端口。提取端口提供用于燃烧气体流流出涡轮的流动路径。排出管道设置在涡轮下游并且接收来自涡轮的排出气体。排出管道与提取端口成流体连通。冷却剂注入系统注入冷却剂到燃烧气体流中以提供冷却的燃烧气体至排出管道。冷却的燃烧气体在温度高于排出气体的温度下流动到排出管道中，从而在排出管道内提高排出气体的温度。热能的增长可用于在排出管道的下游产生蒸汽。

技术领域

本发明总体上涉及燃气涡轮动力设备，例如联合循环或联产动力设备。更具体地，本发明涉及从燃气涡轮的涡轮提取燃烧气体以调节蒸汽和动力设备的动力输出。

背景技术

燃气涡轮动力设备例如联合循环或联产动力设备通常包括具有压缩机、燃烧器、涡轮的燃气涡轮，设置在涡轮下游的热回收蒸汽发生器（HRSG）以及与HRSG成流体连通的蒸汽涡轮。在操作期间，空气经由入口系统进入压缩机并且随着其朝向至少部分地围绕燃烧器的压缩机排出或扩散器壳体导送而逐渐地压缩。至少一部分的压缩空气与燃料混合并且在限定于燃烧器内的燃烧室内燃烧，从而生成高温和高压的燃烧气体。

燃烧气体沿着热气体路径从燃烧器导送穿过涡轮，在其中燃烧气体随着其流动越过固定翼片和联接至转子轴的可旋转涡轮叶片的交替的级而逐渐地膨胀。动能从燃烧气体传递至涡轮叶片，从而促使转子轴旋转。转子轴的转动能可经由发电机转换成电能。燃烧气体离开涡轮作为排出气体并且该排出气体进入HRSG。来自排出气体的热能传递至流经HRSG的一个或更多个热交换器的水，从而产生过热蒸汽。过热蒸汽然后导送到可用于生成附加电力的蒸汽涡轮中，从而增强总体的动力设备效率。

近年来，对于从燃气涡轮基动力设备低排放的管理要求已持续地变得更加严格。全球的环境机构现在正在要求从新型的和现有的燃气涡轮二者都排放出甚至更低水平的氮氧化物（NOx）和其它污染物以及一氧化碳（CO）。

传统地，至少部分地由于排放物约束，用于联合循环或联产动力设备的燃气涡轮负载已与对于动力设备的蒸汽产生需求联系起来或者由该蒸汽产生需求而非必然地由电网电力要求推动。例如，为了满足动力设备蒸汽要求而同时保持可接受的排放物水平，可能需要在全速全负载条件下操作燃气涡轮，即使在对于电力的电网要求或动力设备要求很低时，从而降低总体的动力设备效率。

发明内容

本发明的方面和优点在下文的随后描述中阐述，或者可根据该描述是显而易见的，或者可通过实施本发明而懂得。

本发明的一个实施例是动力设备。动力设备包括燃烧器和设置在燃烧器下游的涡轮。涡轮包括多个涡轮级和与涡轮级中的一个或更多个成流体连通的提取端口。提取端口提供用于燃烧气体流流出涡轮的流动路径。排出管道设置在涡轮下游以便接收来自涡轮的排出气体。排出管道与提取端口成流体连通。动力设备还包括冷却剂注入系统，其注入冷却剂到燃烧气体流中以提供冷却的燃烧气体至排出管道。冷却的燃烧气体在温度高于来自涡轮的排出气体的温度下流动到排出管道中。冷却的燃烧气体和排出气体一起在排出管道内混合以在排出管道的下游提供加热的排出气体。

本公开内容的另一实施例包括动力设备。动力设备包括燃气涡轮，其具有压缩机、位于压缩机下游的燃烧器以及位于燃烧器下游的涡轮。涡轮包括与第一提取端口成流体连通的第一级和与第二提取端口成流体连通的第二级。第一和第二提取端口提供为用于从燃烧器下游的涡轮提取燃烧气体流。排出管道设置在涡轮下游并且接收来自涡轮的排出气体。排出管道与第一提取端口和第二提取端口成流体连通。动力设备还包括冷却剂注入系统。冷却剂注入系统注入冷却剂到从第一和第二提取端口中至少之一流出的燃烧气体流中以提供冷却的燃烧气体至排出管道。冷却的燃烧气体在温度高于排出气体的温度下流动到排出管道中。冷却的燃烧气体和排出气体一起在排出管道内混合以产生排出气体混合物。

具体地，本公开内容至少提供了下述技术方案。

技术方案1.一种动力设备，包括：