[发明专利]经由涡轮提取和压缩机提取产生蒸汽的系统

说明书

一种动力设备，包括：涡轮的出口下游的排气导管，其从涡轮出口接收排气；第一喷射器，其具有流体地联接至涡轮提取端口的主入口和与排气导管流体连通的出口。动力设备还包括第二喷射器，其具有流体地联接至压缩机提取端口的主入口，与空气供应流体连通的吸入口，以及与第一喷射器的吸入口流体连通的出口。第一喷射器通过从压缩机提取且经由第二喷射器冷却的压缩的空气来冷却燃烧气体的流。冷却的燃烧气体在排气导管内与排气混合，以在排气导管下游提供加热的排气混合物。

技术领域

本发明大体涉及燃气涡轮动力设备(power plant)，诸如联合循环或者联合发电(cogeneration)动力设备。更具体地，本发明涉及一种使用从燃气涡轮的涡轮提取且由来自压缩机的压缩的空气冷却的燃烧气体来产生蒸汽的系统。

背景技术

燃气涡轮动力设备(诸如联合循环或者联合发电动力设备)大体包括燃气涡轮，其具有压缩机、燃烧器、涡轮、设置在涡轮下游的热回收蒸汽发生器(HRSG)，以及与HRSG流体连通的蒸汽涡轮。在运行期间，空气经由入口系统进入压缩机，并且在其朝向压缩机排放口或者至少部分地围绕燃烧器的扩散器壳体导引时被逐渐地压缩。在限定在燃烧器内的燃烧室中，压缩的空气的至少一部分与燃料混合，并且被焚烧，由此产生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引穿过涡轮，此处它们在其流动跨过固定导叶和联接至转子轴的可旋转涡轮叶片的交替的级时逐渐地膨胀。动能从燃烧气体传递到涡轮叶片，因此促使转子轴旋转。转子轴的旋转能可经由发电机而转换成电能。燃烧气体作为排气离开涡轮，且排气进入HRSG。来自排气的热能被传递到流过HRSG的一个或更多个换热器的水，由此产生过热的蒸汽。过热蒸汽然后被导引到蒸汽涡轮中，其可用于产生另外的电力，因此增强总体动力设备效率。

对于来自基于燃气涡轮的动力设备的低排放的法规要求在这些年来持续地变得更加严格。全世界的环境部门现在都要求更低的来自新的以及已有的燃气涡轮的氮氧化物(NOx)和其它污染物以及一氧化碳(CO)排放水平。

传统上，至少部分地由于排放限制，用于联合循环或者联合发电动力设备的燃气涡轮载荷与动力设备的蒸汽生产要求相联系或者由其驱动，而不一定由电网动力要求驱动。例如，为了满足动力设备蒸汽要求，同时保持可接受的排放水平，可能必须以全速满载荷条件操作燃气涡轮(即便是当电网要求或者电力的动力设备要求低时)，由此降低了总体动力设备效率。

发明内容

本发明的各方面和优点在下文中在以下描述中阐述，或者根据该描述可为显而易见的，或者可通过实践本发明而获知。

本发明的一个实施例是一种动力设备。动力设备包括设置在涡轮的出口下游的排气导管。排气导管从涡轮出口接收排气。动力设备还包括：第一喷射器，其具有流体地联接至涡轮提取端口的主入口和与排气导管流体连通的出口；以及第二喷射器，其具有流体地联接至压缩机提取端口的主入口，与空气供应流体连通的吸入口，以及与第一喷射器的吸入口流体连通的出口。第一喷射器通过从压缩机提取且经由第二喷射器冷却的压缩的空气来冷却燃烧气体的流。冷却的燃烧气体在排气导管内与排气混合，以在排气导管下游提供加热的排气混合物。

本公开内容的另一个实施例包括一种动力设备。动力设备包括燃气涡轮，其具有压缩机，压缩机下游的燃烧器，以及燃烧器下游的涡轮。压缩机包括设置在压缩机的上游端和下游端之间的压缩机提取端口。涡轮包括与第一涡轮提取端口流体连通的第一级和与第二涡轮提取端口流体连通的第二级。第一涡轮提取端口和第二涡轮提取端口提供成用于燃烧气体的流在燃烧器下游离开涡轮的提取。设置在涡轮的出口下游的排气导管从涡轮出口接收排气。动力设备还包括：第一喷射器，其具有流体地联接至第一涡轮提取端口和第二涡轮提取端口中的至少一个的主入口，以及与排气导管流体连通的出口；以及第二喷射器，其具有流体地联接至压缩机提取端口的主入口，与空气供应流体连通的吸入口，以及与第一喷射器的吸入口流体连通的出口。第一喷射器通过从压缩机提取且经由第二喷射器冷却的压缩的空气来冷却燃烧气体的流。冷却的燃烧气体在排气导管内与排气混合，以在排气导管下游提供加热的排气混合物。