用于减小包括燃气涡轮机的发电厂中的启动排放的系统的制作方法

文档序号:18870787发布日期:2019-10-14 19:30阅读:205来源:国知局
用于减小包括燃气涡轮机的发电厂中的启动排放的系统的制作方法

本申请是pct国际专利申请,其要求以下共同未决的美国申请的优先权,所有这些申请均全文通过引用方式并入本文:2017年2月21日提交的题目为“systemsforreducingstartupemissionsinpowerplantincludinggasturbine(用于减小包括燃气涡轮机的发电厂中的启动排放的系统)”的美国申请no.15/437703;2017年2月21日提交的题目为“systemsforreducingstartupemissionsinpowerplantincludinggasturbine(用于减小包括燃气涡轮机的发电厂中的启动排放的系统)”的美国申请no.15/437771;2017年2月21日提交的题目为“systemsforreducingstartupemissionsinpowerplantincludinggasturbine(用于减小包括燃气涡轮机的发电厂中的启动排放的系统)”的美国申请no.15/437780;2017年2月21日提交的题目为“systemsforreducingstartupemissionsinpowerplantincludinggasturbine(用于减小包括燃气涡轮机的发电厂中的启动排放的系统)”的美国申请no.15/437785;以及2017年2月21日提交的题目为“systemsforreducingstartupemissionsinpowerplantincludinggasturbine(用于减小包括燃气涡轮机的发电厂中的启动排放的系统)”的美国申请no.15/437794。



背景技术:

本公开整体涉及发电厂,并且更具体地讲,涉及用于减小包括燃气涡轮机的发电厂中的启动排放的系统。

燃气涡轮机系统广泛用于发电。联合循环发电厂采用燃气涡轮机系统和蒸汽涡轮机系统来发电。随着燃气涡轮机系统和联合循环发电厂的发展,使用这些系统的发电厂对它们的操作要求越来越高。具体地,已经要求发电厂在更大的负载范围内保持操作,同时还要符合环境法规。与燃气涡轮机系统操作相关的一个挑战是在低负载操作期间(诸如在系统的启动期间)符合环境法规,例如二氧化氮(nox)限制和/或一氧化碳(co)限制。例如,一些环境法规要求nox排放在启动排放期间低至19千克/小时,这对于较大的燃气涡轮机系统而言越来越困难。在燃气涡轮机系统的启动期间,许多操作特性产生高nox和co排放。例如,在联合循环发电厂中,燃气涡轮机系统排气可以在启动(约5%至20%负载)时为约370℃以允许热回收蒸汽发生器(hrsg)预热(传统的热应力减轻),蒸汽涡轮机系统启动的蒸汽温度匹配的配合,蒸汽涡轮机系统启动(hp涡轮机部分)的再热压力减小以及燃气涡轮机系统燃料加热。

在正常的较高负载操作期间,来自燃气涡轮机系统的排放通常由两个排放控制系统控制。第一,选择性催化还原(scr)系统通过致使排气与还原剂(例如,无水氨、氨水或尿素)反应来将nox转换为氮气、水和二氧化碳(co2)。第二,排气可以穿过co催化剂系统以移除co。然而,在联合循环发电厂的低负载状况期间,例如,scr系统和co催化剂系统不起作用,因为它们没有达到期望的操作温度,这是因为它们定位在能够产生所需热量的任何热交换器(例如,hrsg内的过热器或高压(hp)鼓)之后。例如,在启动时,传统排放控制系统可能需要超过30分钟才能达到足够的操作温度以开始减小nox和co排放。在这种情况下,排气在没有排放控制的情况下从hrsg排出到大气。在此初始阶段,发电厂可能继续发出nox和co排放,这些排放根据政府颁发的启动许可限制和每年的总吨数计数。该问题最终会对电厂的可操作性施加限制,诸如限制一年内的启动次数和总操作小时数。为了解决co排放,附加的co催化剂已经定位在过热器的上游,但这种结构在满负载操作期间对发电厂进行了进一步限制。在另一种方法中,燃气涡轮机系统的负载从启动快速升高到排放较低的点(称为“快速响应”)。然而,这种方法向发电厂增加了更多的设备和复杂的控制系统。



技术实现要素:

本公开的第一方面提供了一种用于包括燃气涡轮机的发电厂的排放减小系统,该系统包括:排放过滤器;和回缩系统,该回缩系统可操作地联接到燃气涡轮机的排气通道,该排气通道限定来自燃气涡轮机的排气的排气路径,回缩系统选择性地使排放过滤器在排气路径内的第一位置与排气路径外的第二位置之间移动。

本公开的第二方面提供了一种减少包括燃气涡轮机的发电厂的排放的方法,该方法包括:提供可操作地联接到回缩系统的排放过滤器,该回缩系统可操作地联接到燃气涡轮机的排气通道,该排气通道限定来自燃气涡轮机的排气的排气路径;以及响应于来自燃气涡轮机的排气的排放状况,使用回缩系统来选择性地使排放过滤器在排气路径内的第一位置与排气路径外的第二位置之间移动。

本公开的第三方面提供了一种用于包括燃气涡轮机的发电厂的排放减小系统,该系统包括:包括第一面板和第二面板的排放过滤器,每个面板包括在其中具有过滤介质的开放结构框架,排气穿过过滤介质以移除燃气涡轮机的排气的排气组分;以及可操作地联接到燃气涡轮机的排气通道的回缩系统,该排气通道限定来自燃气涡轮机的排气的排气路径,回缩系统选择性使第一面板和第二面板中的每一个在排气通道内的排气路径内的第一位置与排气路径外的第二位置之间横向移动。

本公开的第四方面提供了一种用于包括燃气涡轮机的发电厂的排放减小系统,该系统包括:包括在其中具有过滤介质的开放结构框架的排放过滤器,排气穿过过滤介质以移除燃气涡轮机的排气的排气组分;以及可操作地联接到燃气涡轮机的排气通道的回缩系统,该排气通道限定来自燃气涡轮机的排气的排气路径,回缩系统选择性地使排放过滤器通过排气通道的上壁中的开口在排气通道内的排气路径内的第一位置与排气路径外的第二位置之间垂直移动。

本公开的第五方面提供了一种用于包括燃气涡轮机的发电厂的排放减小系统,该系统包括:一氧化碳(co)催化剂过滤器,排气穿过该一氧化碳(co)催化剂过滤器以便从燃气涡轮机的排气移除一氧化碳,co催化剂过滤器定位在热回收蒸汽发生器(hrsg)的上游,该热回收蒸汽发生器可操作地联接到燃气涡轮机的排气通道以用于为蒸汽涡轮机生成蒸汽;以及可操作地联接到燃气涡轮机的排气通道的回缩系统,该排气通道限定来自燃气涡轮机的排气的排气路径,回缩系统选择性使co催化剂过滤器在排气通道内的排气路径内的第一位置与排气路径外的第二位置之间移动。

本公开的第六方面提供一种用于包括燃气涡轮机的发电厂的排放过滤器,该排放过滤器包括:一系列可枢转联接的面板,每个面板包括在其中具有过滤介质的开放结构框架,排气穿过过滤介质以移除燃气涡轮机的排气的排气组分。

本公开的第七方面提供了一种用于包括燃气涡轮机的发电厂的排放减小系统,该系统包括:包括一系列可枢转联接的面板的排放过滤器,每个面板包括其中具有排气穿过的过滤介质的开放结构框架,以及从相应面板的相对端延伸的一对相对轴承;以及可操作地联接到燃气涡轮机的排气通道的回缩系统,该排气通道限定来自燃气涡轮机的排气的排气路径,回缩系统选择性地使排放过滤器在排气路径内的第一位置与排气路径外的第二位置之间移动。

本公开的示例性方面被设计成解决本文描述的问题和/或未讨论的其他问题。

附图说明

从结合描绘本公开的各种实施方案的附图的对本公开的各个方面的以下详细描述,将更容易理解本公开的这些和其他特征,其中:

图1示出了示例性常规联合循环发电厂的示意图。

图2示出了示例性常规燃气涡轮机系统的横截面视图。

图3示出了根据本公开的实施方案的排放减小系统的一部分的横截面视图。

图4示出了根据本公开的实施方案的排放减小系统的一部分的横截面视图。

图5示出了根据本公开的实施方案的排放过滤器和回缩系统的透视图。

图6示出了根据本公开的另一个实施方案的排放过滤器和回缩系统的透视图。

图7示出了根据本公开的实施方案的排放减小系统的一部分的横截面视图。

图8示出了根据本公开的另一个实施方案的排放减小系统的一部分的横截面视图。

图9示出了根据本公开的实施方案的排放减小系统的一部分的横截面视图。

图10示出了根据本公开的实施方案的排放减小系统的一部分的横截面视图。

图11示出了根据本公开的实施方案的排放减小系统的一部分的示例性透视图。

图12示出了根据本公开的实施方案的排放减小系统的一部分的示例性透视图。

图13示出了根据本公开的实施方案的排放减小系统的一部分的示例性透视图。

图14示出了根据本公开的实施方案的回缩系统的透视图。

图15示出了根据本公开的实施方案的排放减小系统的一部分的横截面视图。

图16示出了根据本公开的实施方案的排放减小系统的一部分的横截面视图。

图17示出了根据本公开的实施方案的回缩系统的横截面视图。

图18示出了根据本公开的另一个实施方案的回缩系统的横截面视图。

图19示出了根据本公开的实施方案的排放减小系统的一部分的横截面视图。

图20示出了根据本公开的另一个实施方案的排放减小系统的一部分的横截面视图。

应当注意,本公开的附图未按比例绘制。附图旨在仅描绘本公开的典型方面,并且因此不应当被视为限制本公开的范围。在附图中,相同的编号表示附图之间的相同元件。

具体实施方式

作为初始事项,为了清楚地描述当前公开,当引用和描述联合循环发电厂、燃气涡轮机系统和/或热回收蒸汽发生器内的相关机器部件时,将有必要选择某些术语。在这样做时,如果可能的话,通用的行业术语将以与其接受含义一致的方式进行使用和采用。除非另有说明,否则应当对此类术语给出与本申请的上下文和所附权利要求书的范围一致的广义解释。本领域的普通技术人员将理解,通常可以使用若干不同或重叠的术语来引用特定部件。本文中可描述为单个部分的物体可以包括多个部件并且在另一个上下文中被引用为由多个部件组成。可替代地,本文中可描述为包括多个部件的物体可在别处称为单个部分。

此外,本文中可能会定期使用若干描述性术语,并且在本节开始时定义这些术语应当证明是有帮助的。除非另有说明,否则这些术语及其定义如下。如本文所用,“下游”和“上游”是指示相对于流体流动的方向的术语,诸如通过涡轮发动机的工作流体,或者例如通过热回收蒸汽发生器的排气流。术语“下游”对应于流体流动方向,并且术语“上游”是指与流动相反的方向。在没有任何进一步的特殊性的情况下,术语“前”和“后”是指方向,其中“前”是指发动机的前端或压缩机端,并且“后”是指发动机的后端或涡轮机端或排气路径的hrsg端。术语“轴向”是指平行于轴线的移动或位置。

本发明提供了排放减小系统和过滤器,其允许恰好在燃气涡轮机排气出口的下游或hrsg的上游临时定位排放过滤器,在被提供时,用于在低负载或启动状况下减小排放,并且一旦排气状况改变(例如,由于操作移动到较高负载)就从排气路径移除排放过滤器。出于描述的目的,将相对于联合循环发电厂描述排放减小系统和过滤器的实施方案。显而易见的是,本公开的教导也适用于任何燃烧系统,诸如燃气涡轮机系统。

转到图1,示出了示例性常规联合循环发电厂10的部分的示意图。在本示例中,发电系统是具有两个发电机的单轴系统,但是本领域技术人员将容易理解,本公开的教导适用于任何种类的联合循环发电厂。联合循环发电厂10可以包括可操作地连接到发电机14的燃气涡轮机系统12,以及可操作地联接到另一个发电机18的蒸汽涡轮机系统16。发电机14和燃气涡轮机系统12可以通过轴20机械地联接,该轴可以在燃气涡轮机系统12的驱动轴(未示出)与发电机14之间传递能量。在图1中还示出了,热回收蒸汽发生器(hrsg)22可操作地连接到燃气涡轮机系统12和蒸汽涡轮机系统16。hrsg22可以经由常规导管(编号省略)流体连接到燃气涡轮机系统12和蒸汽涡轮机系统16。应当理解,发电机14、18和轴20可以具有本领域已知的任何尺寸或类型,并且可以取决于其应用或其连接到的系统而不同。发电机和轴的共同编号是为了清楚起见,并且不一定表明这些发电机或轴是相同的。

如图2的横截面视图所示,常规燃气涡轮机系统12可以包括压缩机30和燃烧器32。燃烧器32包括燃烧区域34和燃料喷嘴组件36。燃气涡轮机系统12还包括联接到共同压缩机/涡轮机轴20的燃气涡轮机38。在一个实施方案中,燃气涡轮机系统12是ms7001fb发动机(有时称为9fb发动机),其可购自南卡罗来纳州格林维尔的通用电气公司(generalelectriccompany、greenville、s.c.)。本公开不限于任一个特定的燃气涡轮机系统并且可以与其他发动机一起植入。在操作中,空气进入压缩机30的入口,被压缩并且然后排放到燃烧器32,其中根据本公开的实施方案加热的燃料,诸如气体(例如,天然气)或流体(例如,油),被燃烧以提供驱动燃气涡轮机38的高能燃烧气体。在燃气涡轮机38中,热气体的能量转换成功,一些功用于通过旋转轴20驱动压缩机30,其中其余部分可用于经由轴20驱动诸如发电机14的负载以产生电力的有用功。

返回图1,离开燃气涡轮机系统12的排气(虚线)中的能量被转换成附加的有用功。排气进入hrsg22(热交换器),其中以锅炉的方式将水转换为蒸汽。在hrsg22内,可以提供过热器24以便在蒸汽涡轮机系统16(例如,其高压(hp)涡轮机)之前使用排气和/或另一个热源来使蒸汽过热。蒸汽涡轮机系统16可以包括一个或多个蒸汽涡轮机,例如,高压(hp)涡轮机、中压(ip)涡轮机和低压(lp)涡轮机,其各自联接到轴20。每个蒸汽涡轮机包括机械联接到轴20的多个旋转叶片(未示出)。在操作中,来自hrsg22的各个部分的蒸汽进入至少一个蒸汽涡轮机的入口,并且被引导以在其叶片上施加力致使轴20旋转。如将理解的,来自上游涡轮机的蒸汽可以稍后在下游涡轮机中采用。由hrsg22如此产生的蒸汽驱动蒸汽涡轮机系统16的至少一部分,其中将附加功提取到驱动轴20,并且诸如第二发电机18的附加负载继而产生附加的电力。常规发电厂控制系统26可以控制上述部件。

如上所述,随着联合循环发电厂的发展,整体系统对它们的操作要求越来越高。具体地,已经要求联合循环发电厂在更大的负载范围内保持操作,同时还要符合环境法规,这在低负载操作期间(诸如在系统启动期间)符合环境法规,例如在二氧化氮(nox)限制和/或一氧化碳(co)限制的方面产生了与燃气涡轮机系统操作相关的挑战。具体地,在燃气涡轮机系统的启动期间,许多操作特性产生相对高的nox和co排放。在一个示例中,燃气涡轮机系统排气在启动(约5%至20%负载)时可以处于约370℃以便允许hrsg预热(传统的热应力减轻)、蒸汽温度与蒸汽涡轮机系统启动的理想情况的配合、蒸汽涡轮机系统启动(hp涡轮机部分)的再热压力减小以及燃气涡轮机系统燃料加热。

在正常的较高负载操作期间,通常通过两个排放控制系统在燃气涡轮机系统中控制排放。第一,如图1的现有技术系统所示,排气可以穿过hrsg22内的co催化剂系统40以移除co。第二,hrsg22内的选择性催化还原(scr)系统42通过致使排气(虚线)与还原剂(例如,无水氨、氨水或尿素)反应来将nox转换为氮气和水。系统40和42可以散布在hrsg22的各种热传递管道组中。在低负载状况下,scr系统42和co催化剂系统40不起作用,因为它们没有达到期望的操作温度,例如,因为它们位于过热器24(图1)或hp鼓(未示出)之后。例如,在启动时,传统系统40、42可能需要超过30分钟才能达到足够的操作温度以开始减小nox和co排放。在这种情况下,排气可以在没有排放控制的情况下从hrsg22(虚线)排出到大气。在此初始阶段,发电厂10可能继续发出nox和co排放,这些排放根据启动许可限制和每年的总吨数限制计数。

本公开的实施方案提供了排放减小系统和方法,其采用紧接在燃气涡轮机系统之后和任何hrsg上游的排放过滤器。排放减小系统使用回缩系统,以用于选择性地从排气路径内的第一位置和排气路径外部的第二位置移动排放过滤器。因此,排放过滤器可以在启动或其他低负载状况期间在hrsg上游的第一位置采用,在hrsg处达到足够的温度以使用排放过滤器,并且可以在较高负载期间回缩至排气路径外,在较高负载下温度过高并且在较高负载期间使用排放过滤器可能导致不期望的排气流量限制。本公开的教导将被描述为应用于联合循环发电厂,但可单独应用于燃气涡轮机系统。

图3示出了根据一个实施方案的联合循环发电厂110的一部分的横截面视图,该部分包括可操作地联接到hrsg122的燃气涡轮机系统112。燃气涡轮机系统112可以包括任何基于燃烧的涡轮机系统,如本文所述。燃气涡轮机系统112可还包括在其涡轮116下游的常规管道燃烧器114,其燃烧离开涡轮116的排气118中的任何残余燃料。如所理解的,排气118包括各种燃烧排气排放,诸如二氧化碳、一氧化碳(co)、氮氧化物(nox)等。排气118穿过排气通道120,该排气通道可操作地联接到燃气涡轮机116并且被配置为将排气118引导到燃气涡轮机116的下游,例如,引导到hrsg122。排气通道120可以是hrsg122的整体部分,或者可以是在上游但可操作地联接到hrsg122的单独通道。在任何情况下,排气通道120限定排气118必须穿过的排气路径。

如所理解的,hrsg122可操作地联接到燃气涡轮机116的排气通道120以用于为蒸汽涡轮机124(在图3中以虚线示例性地示出)生成蒸汽。hrsg122可以包括任何现在已知或以后开发的蒸汽发生热交换器。如本领域所理解的,hrsg122可以包括多组加热管150,水和/或蒸汽穿过这些加热管以形成蒸汽或另外加热蒸汽。例如,hrsg122可以包括用作hrsg的常规部件的多组管150,诸如但不限于:用于任何数量的蒸汽涡轮机级(即hp、ip和/或lp)的过热器、节能装置和再加热部分。可也相对于hrsg122提供任何常规的蒸汽或锅炉鼓(未示出)。根据需要,hrsg122可还包括任何必要的管线或阀门(未示出)以递送水/蒸汽。hrsg122可还包括旁路系统、阀和减温器以在快速响应模式下操作。

hrsg122可还包括第一组热交换管150a下游的常规一氧化碳(co)催化剂过滤器152。co催化剂过滤器152可以包括任何现在已知的或以后开发的co催化材料,其能够以常规方式进行co到二氧化碳(co2)或其他毒性较小的污染物的期望催化转换。hrsg122可还包括常规选择性催化还原(scr)系统154。如本领域所理解的,scr系统154通过致使排气与还原剂(例如,无水氨、氨水或尿素)反应来将nox转换为氮气、水和二氧化碳。scr系统154可以包括常规scr过滤器160和过滤器160上游的scr还原剂喷射器162(例如,氨喷射网格(aig))。scr过滤器160可以包括例如基于金属氧化物或沸石的多孔催化剂(例如,v205/tio2)。hrsg122可还具有组合的scr-co催化剂代替两种单独的催化剂。scr还原剂喷射器162可以包括能够用还原剂涂覆scr过滤器160的任何现在已知或以后开发的喷射器系统,诸如喷嘴阵列、喷雾器等。scr还原剂喷射器162可以联接到任何形式的还原剂递送系统164,该还原剂递送系统包括例如还原剂储存器166、还原剂泵168、控制阀170、蒸发器172、加热器174和用于递送空气流以便在其中夹带还原剂的空气压缩机176。可以采用任何现在已知的或以后开发的发电厂控制器180来控制前述部件。

图3还示出了根据本公开的一个实施方案的用于发电厂110的排放减小系统200(下文中称为“er系统200”)。er系统200包括排放过滤器202和回缩系统204。如本文所用,“排放过滤器”表示任何形式的排气毒素移除或减小系统的全部或部分。如将描述的,排放过滤器可以移除不同形式的毒素并且呈现各种结构形式。

如图3所示,在一个实施方案中,排放过滤器202采用scr系统210的scr过滤器206的形式,其尺寸被设置用于排气通道120内的第一位置212。更具体地,排放过滤器202可以包括用于scr的任何现在已知或以后开发的过滤介质。例如,scr过滤器206可以包括基于金属氧化物或沸石的多孔催化剂(例如,v205/tio2)。如所指示的,第一位置212在hrsg122的上游,并且排放过滤器202(scr过滤器206)跨越排气通道120并且因此跨越排气路径。由于与hrsg122相比恰好在燃气涡轮机116下游的排气通道120的尺寸,排放过滤器202可以小于hrsg122中的常规scr过滤器160。在该实施方案中,scr系统210可还包括scr还原剂喷射器220,该scr还原剂喷射器可以包括能够用还原剂涂覆scr过滤器216的任何现在已知或以后开发的喷射器系统,诸如喷嘴阵列、喷雾器等。如所指示的,scr还原剂喷射器220在排气通道的第一位置212的上游。在一个实施方案中,scr还原剂喷射器220可以永久地安装在排气通道120内,例如,它包括能够承受燃气涡轮机116的较高负载温度的金属管线和喷嘴。scr还原剂喷射器220可以联接到任何形式的还原剂递送系统。在所示的示例中,scr还原剂喷射器220被设置为还原剂递送系统164的附加物。在这种情况下,scr还原剂喷射器220例如经由阀222和导管(未标号)可操作地联接到还原剂递送系统164。如所解释的,还原剂递送系统164包括还原剂储存器166、还原剂泵168、控制阀170、蒸发器172、加热器174和用于递送空气流以便在其中夹带还原剂的空气压缩机176。在替代性实施方案中,scr还原剂喷射器220可以联接到与系统164类似地构造的其自身的独立和较小的还原剂递送系统,而不联接到hrsg122中的部件。在任何情况下,如本文将进一步描述的,控制器180可以例如经由硬件和/或软件修改来进行修改以控制将还原剂递送到喷射器220的阀222。在操作中,还原剂被喷射到scr过滤器206上,并且排气118穿过scr过滤器。当排气118穿过时,nox与还原剂反应并且将nox还原为氮气、水和二氧化碳,其然后可以在er系统200下游以常规方式排放到大气中或以其他方式用于热回收。

er系统200可还包括在排放过滤器202之前的流量分配器224以适当地分配排气流并且避免排气流旁路,这可能是在启动或低负载状况期间的问题,因为进入er系统200的流量约为设计流量的5%至20%并且排气速度曲线可能不均匀。流量分配器224可以包括穿孔盘或某种其他设计以适当(例如,均匀地)分配流量。为清楚起见,仅相对于图3示出这种流动分配器224,但其可也为本文所述的任何er系统布置的一部分。

在图4所示的另一个实施方案中,排放过滤器202可以采用一氧化碳(co)催化剂过滤器238的形式,排气118穿过该一氧化碳(co)催化剂过滤器以从燃气涡轮机116的排气118中移除一氧化碳(co)。如图所示,co催化剂过滤器238定位在hrsg122的上游,该hrsg可操作地联接到燃气涡轮机116的排气通道120以用于为蒸汽涡轮机生成蒸汽。co催化剂过滤器152可以包括任何现在已知的或以后开发的co催化材料,其能够以常规方式进行co到二氧化碳(co2)或其他毒性较小的污染物的期望催化转换。在一个示例中,co催化剂过滤器238可以包括以蜂窝结构布置的陶瓷整料(例如,fecral),其涂覆有:载体涂料,包括例如氧化铝,二氧化钛,二氧化硅和/或二氧化硅与氧化铝等;二氧化铈或氧化铈-氧化锆;以及催化剂,诸如但不限于铂、钯、铑、铈、铁、锰和/或镍。co催化剂过滤器238可以是二元或三元转换器。在操作中,排气118穿过co催化剂过滤器238,其中一氧化碳以常规方式转换为二氧化碳。排气118然后可以在er系统200下游以常规方式排放到大气中或以其他方式用于热回收。

在图3所示的另一个实施方案中,排放过滤器202可以采用组合scr/co催化剂过滤器242的形式。在该实施方案中,排放过滤器202包括scr过滤层和co催化剂过滤层两者,并且可用于移除nox和co两者。如将在本文所述(图9),在其他实施方案中,scr系统210和co催化剂过滤器238都可以设置在hrsg122上游。

继续图3和图4,回缩系统204可操作地联接到燃气涡轮机116的排气通道120,并且可操作以选择性地使排放过滤器202在排气路径内的第一位置212与排气路径外的第二位置230之间移动。以此方式,如将在本文中更详细地描述,er系统200可以暂时将排放过滤器202恰好定位在燃气涡轮机116的排气出口下游和/或hrsg122上游,以便在低负载或启动状况下减少排放,并且一旦操作移动到较高负载和/或当排气温度超过排放过滤器202的设计温度时(例如,示例性scr催化剂的温度范围可以是176℃至398℃(即350°f至750°f),其中一些scr材料能够使用高达480℃(即,大约900°f)并且在极端情况下高达537℃(即-1000°f)),移除排放过滤器202。如将描述的,第二位置230可以在排气通道120内或排气通道120外部,但在任一情况下,在排气路径外部。

排放过滤器202和回缩系统204可以采用多种不同的形式。

在图3的实施方案中,并且如图5至图8更好地示出,排放过滤器202可以包括一系列可枢转地联接的面板240a至240e。可能以这种方式采用任何数量的面板240,例如2、3、4…10等。在该实施方案中,排放过滤器202可以类似于可垂直回缩的车库门。如图5至图6最佳所示,在一个实施方案中,每个面板240a至240e可以包括其中具有过滤介质252(图5)的开放结构框架250(图6),排气118穿过该过滤介质。开放结构框架250可以具有针对所附接的特定燃气涡轮机116以及待移除的特定毒素而期望的任何形状或尺寸。过滤介质252可以包括适于待移除的毒素类型的任何过滤材料,例如,一氧化碳(co)催化剂过滤器和/或scr过滤器。每个面板240a至240e可以具有任何必需的厚度以用于由其进行的期望排放减小。在一个示例中,每个面板240a至240e具有小于0.6米的厚度。在图5所示的一个实施方案中,每个面板240a至240e通过铰链254可枢转地联接到至少一个相邻面板。铰链254可以采用能够承受排气通道120内的环境状况并且在结构上可枢转地支撑板240a至240e的任何铰链的形式。可以在成对的面板240a至240e之间采用任何需要数量的铰链254,例如1、2、3等。在其他实施方案中,可以采用用于可枢转地联接面板240a至240e的其他机构,包括但不限于:各长度的环形材料256(图6),诸如金属缆线、链条等;以及从一个面板延伸并且安放在相邻面板中的弧形构件(未示出)。开放结构框架250可以由能够提供结构支撑并且承受排气通道120内的环境状况的任何材料制成,例如,高耐热性金属或金属合金。如仅图6所示,每个开放结构框架250可以包括可移动闭合件258,该可移动闭合件选择性地闭合通向框架250的内部的进入开口260并且允许接近进入开口。可移动闭合件258可以采取任何种类的可移动闭合件的形式,诸如但不限于:枢转门(如图所示)、滑动门和螺栓连接盖。每个过滤介质252可以是可替换的,并且可以通过进入开口260来替换。应当注意,在图6中,排放过滤器202以弯曲的扩展布置示出,以示出其部件的尺寸和形状。在操作中,如图7至图8所示,面板240a至240e可以垂直堆叠以便形成过滤壁,排气118必须穿过该过滤壁以在排气通道120中向下游移动。

还如图6所示,柔性网片262可以覆盖面板240a至240c的外部的至少一部分以保护其中的过滤介质252。柔性网片262可以是排气可穿过但将保护过滤介质252的任何形式的网片,例如柔性金属筛、锁子甲等。柔性网片262必须还能够承受排气通道120内的环境状况。柔性网片262可以共同地或单独地覆盖面板260a至240c,并且优选地为可替换的。

在图5、图7和图8所示的一个实施方案中,每个面板240a至240e可以具有从相应面板的相对端延伸的一对相对轴承268。在这种情况下,回缩系统204可以包括一对轴承轨道260a、260b,其被配置为接收面板240a至240e的一对相对轴承的选定相对端的轴承268。也就是说,轴承268被配置为与轨道系统260a、260b配合,该轨道系统继而引导排放过滤器202的定位。如图7和图8所示,一对轴承轨道260a、260b各自包括第一部分263,该第一部分响应于轴承268处于第一部分263中而将排放过滤器202定位在排气通道120中的第一位置212处。另外,一对轴承轨道260a、260b各自包括第二部分264,该第二部分响应于轴承268处于第二部分264中而将排放过滤器202定位在第二位置230处。而且,一对轴承轨道260a、260b各自包括联接第一部分263和第二部分264的过渡部分266。以此方式,当轴承268沿轨道260a、260b移动时,排放过滤器202可以从第一位置212移动到第二位置230。轴承轨道260a、260b可以采用能够接收和/或保持轴承268的任何形式,例如l形、u形、具有倒圆端的u形等。

致动器270被配置为使排放过滤器202沿着一对轴承轨道260a、260b移动。致动器270可以包括能够使排放过滤器202沿着轨道260a、260b移动的任何形式的机动系统。在一个示例中,致动器270可以包括通过传动连杆274(例如,链条、缆线等)联接到排放过滤器202的最上面板240d的电动、液压或气动马达272。传动连杆274可以采用各种形式,诸如但不限于:卷绕到与马达372联接的卷轴上/下的一定长度的材料、围绕一对齿轮定位的链条带、联接到马达272并且联接到排放过滤器202的链条。沿一个方向启动马达272将排放过滤器202从第一位置212移动到第二位置230,并且沿相反方向启动马达272将排放过滤器202从第二位置230移动到第一位置212。在图7和图8中,致动器270的马达272可以在过滤器壳体290内(图7)或排气通道120和过滤器壳体290外部(图8)。当在过滤器壳体290外部时,任何形式的传动装置291(图8)(例如,驱动轴、齿轮箱、驱动链等)可以根据需要延伸到壳体290中。上述回缩系统204可能以多种方式改变,包括但不限于:更多或更少的轨道、不同的传动装置、不同的致动器马达等。如将进一步描述的,致动器270由控制器180控制。

在图7所示的一个实施方案中,第二位置230在排气通道120的外部。在这种情况下,排气通道120可以包括开口280,该开口被配置为允许排放过滤器202移动穿过其中到达排气通道120的外部。开口280可以例如设置在排气通道120的壁282内。在所示的示例中,壁282包括排气通道120的上壁,但其可以是排气通道120的任何壁。开口280可以被配置为能够在控制器180的控制下通过自动闭合件284(例如,枢转门、可滑动门等)来选择性地打开或闭合。此外,开口280可以被配置为允许轨道260a、260b穿过其中。当开口280打开时,排放过滤器202可以穿过其中,并且当其闭合时,排放过滤器202不能穿过其中并且排气通道120对于环境是闭合的。可以提供任何形式的大气壳体286以便在开口280打开时从外部环境封闭排气通道120。

一些排放过滤器202(例如,scr过滤器)不应当暴露于大气或使它们暴露于可能不利地影响其运行能力的物质(例如,灰尘、高湿度或低湿度和/或其他大气状况)的环境。为此,如图7所示,排放过滤器壳体290可以设置在排气通道120的外部。在这种情况下,在第二位置230中,排放过滤器202定位在排放过滤器壳体290内。排放过滤器壳体290可以包括能够防止排放过滤器202暴露于不期望的状况(例如,灰尘、水分等)的任何形式的隔室。排放过滤器壳体290可以是例如硬质表面盒,例如塑料或金属;柔性隔室,例如袋。当被示为抵靠排气通道120的壁282定位时,壳体290可以与排气通道120间隔开。

在图8所示的另一个实施方案中,第二位置230在排气通道120的内部,但在排气路径的外部。在这种情况下,轨道260a、260b在排气路径外部但仍在排气通道120内的位置处提供第二位置230。尽管在排气通道120的内部,但一些排放过滤器202不应当暴露于排气118的较高负载状况(例如,较高的温度等)。为此,如图8所示,排放过滤器壳体292可以设置在排气通道120的内部。在图8中的第二位置230中,排放过滤器202定位在排气通道120内部的排放过滤器壳体292内。排放过滤器壳体292可以包括能够防止排放过滤器202暴露于排气通道120内的不期望状况(例如,高温)的任何形式的隔室。排放过滤器壳体292可以是例如硬质表面盒,例如金属。当被示为抵靠排气通道120的壁282定位时,壳体292可以与排气通道120的任何壁间隔开。为了在较高负载状况期间保护排放过滤器202,排放过滤器壳体292可以包括可闭合开口294,该可闭合开口被配置为在其打开时允许排放过滤器202移动穿过其中。开口294可以被配置为能够在控制器180的控制下通过自动闭合件297(例如,枢转门、可滑动门等)来选择性地打开或闭合。此外,开口294可以被配置为允许轨道260a、260b穿过其中。当开口294打开时,排放过滤器202可以穿过其中,并且当其闭合时,排放过滤器202不能穿过其中,并且当位于壳体292内部时,该排放过滤器被保护而不受排气通道120内的状况的影响。在该实施方案中,致动器270的马达272可以在排气通道120和过滤器壳体292内,或如图所示,在其中或外部。当在排气通道120外部时,任何形式的传动装置291(例如,驱动轴、齿轮箱、驱动链等)可以根据需要延伸到壳体292中。

参考图6和图9,在另一个实施方案中,回缩系统204a可以包括如先前所述的实施方案中的致动器270,但不是提供轨道系统260a、260b,而是提供了能够将排放过滤器202引导到第二位置230的斜坡296。斜坡296可以被形成为也用作壳体298的单个平面元件。斜坡296和致动器270可以在排气通道120的外部。可选择性打开的开口299可以设置在排气通道120中,以允许排放过滤器202在第一位置212与第二位置230(以虚线)之间选择性移动。斜坡296包括弯曲部分301,该弯曲部分允许以堆叠方式将排放过滤器202的面板240a至240e下降到第一位置212。可以应用确保排放过滤器202的正确定位和移动所需的任何形式的引导元件(未示出)。

图9还示出了任选实施方案,其中排放过滤器202包括scr系统210,该scr系统包括scr过滤器206和scr过滤器206上游的一氧化碳(co)催化剂过滤器238。scr过滤器206和co催化剂过滤器238都在hrsg122的上游。scr过滤器206和co催化剂过滤器238都可以被可回缩地安装到其自身的相应回缩系统204a、204b。回缩系统204b可以采用本文所述的任何形式。在所示的示例中,回缩系统204b类似于图8中的回缩系统204,位于排气通道120内部。

参见图10至图14,在另一个实施方案中,用于包括燃气涡轮机116的发电厂110的er系统200可以包括排放过滤器302,该排放过滤器包括第一面板340和第二面板342。面板340、342可以各自包括用于scr系统210的scr过滤器(如图10所示)、co催化剂过滤器(如图6)或scr和co过滤器的组合。在该实施方案中,面板340、342从排气通道120的一侧滑动而不是如在图3至图9中的那样在垂直定向的轨道上滑动。每个面板340、342可以与面板240a至240e(图6)类似地构造,并且可以包括在其中具有过滤介质252的开放结构框架250,排气118穿过该过滤介质以移除燃气涡轮机116的排气的排气组分。与可枢转联接的面板240a至240e相比,每个面板340、342横向移动到适当位置,并且其尺寸被设定成覆盖排气通道120的横截面的大部分。如图11所示,每个面板340、342可以占据例如排气通道120的横截面区域的50%,但在任何情况下共同覆盖横截面区域以便与排气路径交叉。每个面板340、342可以具有提供期望的排放减小所需的任何厚度(沿排气路径),例如,厚度小于0.6m。

回缩系统304可操作地联接到燃气涡轮机116的排气通道120以移动面板340、342。在该实施方案中,回缩系统304可以例如在控制器180的控制下选择性地使第一面板340和第二面板342中的每一个在排气通道120内的排气路径内的第一位置212与排气路径外的第二位置230之间横向移动。回缩系统304可以包括能够以自动方式使面板340、342在第一位置212与第二位置230之间横向移动的各种种类的结构。在图11至图13所示的一个实施方案中,回缩系统304可以包括被配置为引导面板340、342的移动的第一轴承轨道350和第二轴承轨道352。第一轴承轨道350从排气通道120内横向延伸通过排气通道120中的第一侧开口356,并且被配置(例如,被设置尺寸和形状)成接收第一面板340以允许面板在其中横向移动。如图14所示,第一侧开口356被配置(例如,被设置尺寸和形状)成允许第一面板340移动穿过其中。类似地,如图11至图13所示,第二轴承轨道352从排气通道120内横向延伸通过排气通道120中的第二侧开口358,并且被配置为接收第二面板342以允许面板在其中横向移动。第二侧开口358(图11)被配置为允许第二面板移动穿过其中,类似于图14中的开口356。

如图14中最佳所示,对于轴承轨道350,在所示的实施方案中,每个轴承轨道350(以及图11至图13中的352)可以包括一对垂直间隔开的轨道元件360、362(仅在图14中),其横向延伸到排气通道120中以允许相应面板(例如,340)沿其在第一位置212(图11)与第二位置230之间移动。从排气通道120的一侧延伸的每个轨道元件360、362可以与其从排气通道120的另一侧延伸的对应轨道元件(针对图11至图13中的352)成一整体,因此每个上轨道元件360和下轨道元件362是一件。然而,它们可也是四个单独的轨道元件。在所示的示例中,轨道元件360、362包括u形元件,但可以提供能够横向引导相应面板的任何元件。在所示的示例中,每个面板340、342可以包括一个或多个轴承364,以用于接合相应的轴承轨道350、352,并且更具体地,接合相应的轨道元件360、362,以允许面板在轨道元件360、362的引导下横向移动。在一个示例中,如图14所示,轴承364可以包括用于与每个轨道元件360、362滚动接合的多个轮366(如大型滑动玻璃门)。可也提供用于允许移动的其他轴承机构,诸如滑轨或滚动轨道。在另一个实施方案中,轴承364可以仅设置在相应面板的顶部或底部上。例如,轴承364可以包括接合上轨道元件360上的水平轨道的滑动或滚柱轴承,其中没有为下轨道元件提供承载轴承,或者可以在下轨道元件362上设置非承载轴承以仅用于引导(如玻璃淋浴门或滑动式悬挂壁橱门)。

er系统200可还包括致动器370,该致动器被配置为使第一面板340和第二面板342中的每一个在排气通道120内的排气路径内的第一位置212与排气通道的横向外部的第二位置230之间移动。致动器370可以采用各种形式。在图14中最佳示出的一个实施方案中,致动器370可以包括通向马达372的连杆368,其迫使面板340、342沿轨道元件360和/或362移动,例如诸如可通过马达372移动并且联接到面板340或342的链环。存在能够提供这类移动的多种致动器,所有这些致动器均被认为在本公开的范围内。在图14所示的一个实施方案中,致动器370类似于车库门致动器,例如,在控制器180的控制下的马达和被配置为沿着轨道元件360、362移动面板340、342的链条;或者具有与面板340、342上的小齿轮啮合(参见图18至图19)的旋转齿轮的马达;等。根据需要,可以采用多于一个的马达,例如,在排气通道120的每一侧上有一个马达。

如图14中最佳所示,侧开口356(和图11至图13中的侧开口358)可以包括用于其的闭合件376。闭合件376可以包括任何形式的自动闭合元件(例如,滑动闭合件、枢转门等),其可由控制器180控制并且当排放过滤器302未被使用时能够从外部密封排气通道120。

如图14所示,在一个任选的实施方案中,er系统200可还包括被配置为在第二位置230接收第一面板340的第一面板壳体380。如图所示,第一面板壳体380联接到排气通道120并且覆盖第一侧开口356。如图12所示,第二面板壳体382被配置为在第二位置230接收第二面板342。第二面板壳体382联接到排气通道120并且覆盖第二侧开口358(图11)。每个壳体380、382可以包括用于闭合其中开口的闭合件,相应面板通过该开口进入壳体。在图14中的示例中,闭合件376可以提供闭合排气通道120的侧开口356、358(图11)以及闭合壳体380、382的双重目的。可替代地,每个壳体380、382可以包括其自身的专用自动闭合件。

参见图13和图14,er系统200可还包括联接到第一面板340的第一枢轴元件390以及联接到第二面板342的第二枢轴元件392,例如,在面板340、342和相应轴承364之间。每个枢轴元件390、392可以允许相应面板从第二位置230枢转到邻近排气通道120的外侧394的存储位置232。轨道元件360、362可以包括切口377或用于允许相应面板枢转移动到远离轨道元件360、362的存储位置232的其他机构。以此方式,每个面板340、342可以横向移出排气通道120并且移出邻近排气通道120的路径,从而降低er系统200的占有面积的尺寸。可以提供任何形式的机动化以便为枢转提供动力。在图14所示的一个实施方案中,面板壳体380、382(图12)可以被配置为接收相应的面板340、342并且可随其移动到存储位置232。在这种情况下,可以省略用于面板340、342的枢轴元件390,并且每个壳体380、382可以包括枢轴元件396,从而允许其中的壳体和面板共同枢转到存储位置232。

参照图15至图18,示出了根据另一个实施方案的用于包括燃气涡轮机116的发电厂110的er系统200。在该实施方案中,排放过滤器402包括在结构上类似于面板240a至240e(图6至图8)和面板340、342(图14)的单个面板,但其尺寸被设定成横跨排气通道120的横截面区域延伸以便覆盖所有排气路径。在所示的示例中,排放过滤器402选择性地在第一位置212与第二位置230之间垂直移动。如图17所示,与先前实施方案一样,排放过滤器402可以包括其中具有过滤介质252的开放结构框架250,排气118穿过该过滤介质以移除燃气涡轮机的排气的排气组分。如在先前所述的实施方案中,排放过滤器402可以包括用于scr系统210的scr过滤器(如图15所示)、co催化剂过滤器(如图6)或scr和co过滤器的组合。

回缩系统404可操作地联接到燃气涡轮机116的排气通道120。在该实施方案中,回缩系统404选择性地使排放过滤器402通过排气通道120的上壁458中的开口456在排气通道内的排气路径内的第一位置212与排气路径外的第二位置230之间垂直移动。如图16中最佳所示,开口456可以包括用于其的闭合件476。闭合件476可以包括任何形式的自动闭合元件(例如,滑动闭合件、枢转门等),其可由控制器180控制并且当排放过滤器402未被使用时能够从外部密封排气通道120。

回缩系统404可以采用多种形式。在一个示例中,如图16和图17所示,回缩系统404类似于图14所示的回缩系统,不同之处在于其垂直设置并且垂直移动而不是水平移动排放过滤器402。此处,回缩系统404可以包括从排气通道120内垂直延伸通过排气通道120中的开口456(在上壁458中)的第一轴承轨道450。轴承轨道450被配置(例如,被设置尺寸和形状)成引导排放过滤器402的第一侧460通过开口456。类似地,回缩系统404可以包括第二轴承轨道452,其从排气通道120内垂直延伸通过排气通道中的开口456并且被配置为引导排放过滤器402的第二侧462通过开口456。在所示的示例中,轴承轨道450、452包括u形元件,但可提供能够横向引导排放过滤器402的任何元件。在所示的示例中,排放过滤器402可能在其上不包括任何轴承,但如相对于面板340、342(图14)所述,排放过滤器402可以在必要时包括一个或多个轴承以用于接合相应的轴承轨道450、452,从而用于垂直引导的移动。可以提供任何用于允许移动的任何轴承机构,诸如:辊/轮、滑轨或滚动轨道。

根据图15至图17的实施方案的er系统200可还包括致动器470,该致动器被配置为使排放过滤器402在排气通道120内的排气路径内的第一位置212与排气通道的垂直外部的第二位置230之间移动。致动器470可以采用各种形式。在图16至图17中最佳示出的一个实施方案中,致动器470可以包括通向马达472的连杆468,其迫使排放过滤器402沿轴承轨道450、452的移动,例如诸如可通过马达472移动并且联接到面板340或342的链环。存在能够提供这类移动的多种致动器,所有这些致动器均被认为在本公开的范围内。在图17所示的一个实施方案中,致动器470类似于车库门致动器,例如,在控制器180的控制下的马达和被配置为沿着轴承轨道450、452移动排放过滤器402的链条。在图18和图19所示的另一个实施方案中,致动器470可以包括具有旋转齿轮480的马达478,该旋转齿轮与排放过滤器404的一侧或两侧上的小齿轮482啮合以升高和降低排放过滤器。这类齿条和小齿轮致动器可也应用于侧进入实施方案,诸如图14所示。

如图16至图19所示,根据该实施方案的er系统200可还包括联接到排放过滤器402的枢轴元件490。如图16和图19中最佳所示,枢轴元件490允许排放过滤器402从第二位置230枢转到存储位置232,其中排放过滤器402邻近排气通道120的上外侧492定位。排放过滤器402的枢转可以由排气通道120外部的联接到枢轴元件490的马达494控制。

如图15所示,可还提供被配置为在第二位置230接收排放过滤器402并且可移动至存储位置232的过滤器壳体500。如在先前实施方案中,过滤器壳体500可以包括用于闭合其中开口的闭合件502,排放过滤器402通过该开口进入过滤器壳体。

图20示出了类似于图15至图19中的那些的替代性实施方案。然而,在该实施方案中,排放过滤器402在第一位置212仅延伸穿过排气路径的一部分(例如,30%至70%)。也就是说,排放过滤器402不覆盖排气通道120的整个横截面区域。在该实施方案中,挡板510可以选择性地在挡板延伸穿过未被排放过滤器402覆盖的排气路径的剩余部分的操作位置512与在排气路径外部的回缩位置514之间移动。在该实施方案中,可以采用较小的排放过滤器402,并且挡板510可以用于控制排气路径以迫使排气118通过排放过滤器402。在回缩位置中,挡板510基本上在排气路径外以便不对穿过排气通道120的排气118提供阻力。在一个特定示例中,排放过滤器402可以包括在第一位置212仅延伸穿过排气路径的一部分的co催化剂过滤器,并且挡板510可选择性地在挡板延伸穿过未被co催化剂过滤器覆盖的排气路径的剩余部分的操作位置512与在排气路径外部的回缩位置514之间移动。挡板510可以可枢转地安装或可滑动地安装,并且可以包括用于控制其移动的任何适当机构,例如液压油缸、马达等。回缩系统404类似于相对于图15至图19所述的操作。

控制器180可操作地联接到回缩系统204、304、404,并且被配置为响应于来自燃气涡轮机116的排气118的排放状况而指示回缩系统204、304、404使排放过滤器202、302、402在第一位置212与第二位置230之间移动。控制器180可以移动排放过滤器,而不考虑本文所采用的实施方案,例如,面板240a至240e(图7至图8)、面板340、342(图10至图14)或单面板排放过滤器402(图15至图20)。控制器180可以是较大发电厂控制系统(未示出)的一部分,或者可以是与较大发电厂控制系统协作的独立实体。在任何情况下,控制器180经由硬件和/或软件来控制本文所述的任何回缩系统,并且控制操作er系统200所必需的任何辅助设备,诸如但不限于将还原剂递送到喷射器220的所采用的任何scr系统210的控制阀222(例如,图3)。在一个实施方案中,选择在其处可采用排放过滤器202、302、402的第一位置212以提供最佳的可能排放过滤,以便在预期的工厂低负载状况下、在排放状况下减小毒素。虽然不限于启动或低负载状况,但在诸如一氧化碳(co)或二氧化氮的某些毒素很高,但常规排放过滤设备(即hrsg122中的热交换管线下游的那些)不运行的此类负载状况期间,er系统200是尤其有利的。低负载状况可以包括例如小于燃气涡轮机116或组合循环发电厂10的满负载的15%的负载。为此,第一位置212可以被选择为足够接近涡轮机116,使得排放状况足以确保排放过滤器202、302、402在期望负载期间的操作。

排放状况可以包括任何数量的排气状况或其组合。例如,可能需要某个排气温度以使某些排放过滤器(例如,scr过滤器206)操作。此外,根据本公开的实施方案的er系统200的操作可能不是期望的,除非某些排气组分(例如,co2、co或nox等)水平很高。为此,er系统200可以包括可操作以感测一个或多个排放状况(诸如排气118的排气温度和至少一个排气组分水平中的至少一者)的任何数量的排放状况传感器300。虽然示出了某些排放传感器300,但应强调的是,可也在必要时提供其他排放传感器。排放状况可以是由特定传感器300测量的原始数据,或者可以是内插数据,诸如每小时排放到大气中的排放组分量,这基于由特定传感器300测量的排气118内的排放组分水平和排气速率流量、涡轮机负载或指示排气流量的其他参数。此类内插是由控制器180作出的众所周知的确定,并且可能以任何现在已知的或以后开发的方式进行。er系统200可还包括现在已知或以后开发的任何其他必要传感器,诸如但不限于用于确定排放过滤器202、302、402的闭合件或挡板位置的位置传感器。

在操作中,根据一个实施方案,控制器180可以响应于排气118的排气温度在预定温度范围内(即,如通过适当温度传感器(传感器300)测量)而指示回缩系统204、304、404将排放过滤器202、302、402移动到第一位置212。在一个实施方案中,预定温度范围可以在398℃与537℃之间(即,750华氏度至1000华氏度);然而,该范围可能基于许多因素(诸如涡轮机116的尺寸、需要减少的预期排放组分等)而变化。另外,控制器180可以响应于排气温度在预定温度范围之外(例如,高于398℃)而指示回缩系统204、304、404将排放过滤器202、302、402移动到排气路径外的第二位置230。

在另一个实施方案中,控制器180可以响应于至少一个排气组分水平超过相应的排气组分限制而指示回缩系统204、304、404将排放过滤器202、302、402移动到第一位置212。例如,排气组分可以是具有大于2.0份/一百万份的水平的co,如通过测量co含量的传感器300测量的,以及/或者可以是排放到大气的具有等于大于19千克/小时的水平的nox,如通过测量nox含量的传感器300测量的。另外,控制器180可以响应于至少一个排气组分水平未超过相应的排气组分限制而指示回缩系统204、304、404将排放过滤器202、302、402移动到第二位置230。一旦负载和其他状况指示er系统200的操作性不再必要或可能(例如,排气温度已达到大于398℃),回缩系统204、304、404可以将排放过滤器202、302、402回缩到第二位置230。此处,常规排放减小系统(诸如hrsg122中的co催化剂过滤器152和/或scr系统154)是可操作的。

应当理解,排放过滤器202、302、402可能以任何数量的方式配置以提供本文的功能。处于操作状态的每个过滤器202、302、402可以延伸至例如30米,并且具有小于约0.6米的厚度。

上述附图示出了根据本公开的若干实施方案的一些相关处理。应当指出,在一些替代性实施方式/实施方案中,所描述的动作可以按所指出的顺序发生,或者例如可以实际上同时执行或以相反顺序执行,这取决于所涉及的动作。而且,本领域的普通技术人员将认识到可添加描述该处理的附加步骤。

还应当理解,上述描述旨在为示例性的而非限制性的。因此,在阅读以上描述时,许多其他实施方案对本领域的普通技术人员将是显而易见的。因此,本发明主题的范围应当参考所附权利要求书以及此类权利要求书对其有权利的等同物的全部范围来确定。

例如,在一个或多个实施方案中,提供了用于包括燃气涡轮机(116)的发电厂的排放减小系统(200)。系统(200)包括:排放过滤器(202、302、402);以及可操作地联接到燃气涡轮机(116)的排气通道(120)的回缩系统,排气通道(120)限定来自燃气涡轮机(116)的排气(118)的排气路径,回缩系统选择性地使排放过滤器(202、302、402)在排气路径内的第一位置(212)与排气路径外的第二位置(230)之间移动。

在一些此类实施方案中,发电厂可还包括热回收蒸汽发生器(hrsg)(122),该热回收蒸汽发生器可操作地联接到燃气涡轮机(116)的排气通道(120)以用于为蒸汽涡轮机(124)生成蒸汽,并且其中第一位置(212)在hrsg(122)的上游。

在一些此类实施方案中,排放减小系统(200)可还包括可操作地联接到回缩系统的控制器,该控制器被配置为响应于来自燃气涡轮机(116)的排气(118)的排放状况而指示回缩系统使排放过滤器(202、302、402)在第一位置(212)与第二位置(230)之间移动。排放状况可以包括以下中的至少一个:排气(118)的排气温度和至少一个排气组分水平。

在一些此类实施方案中,控制器响应于排气(118)的排气温度在预定温度范围内而指示回缩系统将排放过滤器(202、302、402)移动到第一位置(212),并且响应于排气温度在预定温度范围之外而指示回缩系统将排放过滤器(202、302、402)移动到第二位置(230),在一些实施方案中,所述预定温度范围是398℃至537℃。而在其他实施方案中,控制器响应于至少一个排气组分水平超过相应的排气组分限制而指示回缩系统将排放过滤器(202、302、402)移动到第一位置(212),并且响应于至少一个排气组分水平未超过相应的排气组分限制而指示回缩系统将排放过滤器(202、302、402)移动到第二位置(230)。

在排放减小系统(200)的至少一个实施方案中,排放过滤器(202、302、402)可以包括一氧化碳(co)催化剂过滤器(238)。可替代地,排放过滤器(202、302、402)可以包括选择性催化还原(scr)过滤器(206、216),并且可还包括在排气通道(120)的第一位置(212)上游的scr还原剂喷射器(220);并且可还包括scr过滤器(206、216)下游和热回收蒸汽发生器(hrsg)(122)上游的一氧化碳(co)催化剂过滤器(238),该热回收蒸汽发生器可操作地联接到燃气涡轮机(116)的排气通道(120)以用于为蒸汽涡轮机(124)生成蒸汽。并且在排放减小系统(200)的一些此类实施方案中,排放过滤器(202、302、402)可以包括一系列可枢转联接的面板(340、342、240),每个面板(340、342、240)包括其中具有排气(118)穿过的过滤介质(252)的开放结构框架(250),以及从相应面板(340、342、240)的相对端延伸的一对相对轴承(268、364)。

在排放减小系统(200)的一些此类实施方案中,回缩系统包括:一对轴承轨道(350、352、450、452、260a、260b),其被配置为接收排放过滤器(202、302、402)的一对相对轴承(268、364)的选定相对端的轴承(268、364),一对轴承轨道(350、352、450、452、260a、260b)各自包括:第一部分(263),该第一部分被布置成响应于轴承(268、364)处于第一部分(263)中而将排放过滤器(202、302、402)定位在排气通道(120)中的第一位置(212)处;第二部分(264、266),该第二部分被布置成响应于轴承(268、364)处于第二部分(264、266)中而将排放过滤器(202、302、402)定位在第二位置(230)处;和过渡部分(266),该过渡部分联接第一部分(263)和第二部分(264、266);以及致动器(270、370、470),该致动器被配置为沿着一对轴承轨道(350、352、450、452、260a、260b)移动排放过滤器(202、302、402)。

在一些此类实施方案中,排放减小系统(200)可还包括排气通道(120)内的排放过滤器壳体(290、292),其中第二位置(230)将排放过滤器(202、302、402)定位在排放过滤器壳体(290、292)内。

在排放减小系统(200)的一些此类实施方案中,排气通道(120)包括开口(280、456),该开口被配置为允许排放过滤器(202、302、402)移动穿过其中到排气通道(120)的外部,并且系统(200)可还包括排气通道(120)外部的排放过滤器壳体(290、292),其中第二位置(230)将排放过滤器(202、302、402)定位在排放过滤器壳体(290、292)内。

在一些此类实施方案中,排放减小系统(200)可还包括在排放过滤器(202、302、402)上游的排气流量分配器(224)。

在另一个相关实施方案中,提出了一种减小包括燃气涡轮机的发电厂的排放的方法。该方法包括:提供可操作地联接到回缩系统的排放过滤器,该回缩系统可操作地联接到燃气涡轮机的排气通道,该排气通道限定来自燃气涡轮机的排气的排气路径;以及响应于来自燃气涡轮机的排气的排放状况,使用回缩系统来选择性地使排放过滤器在排气路径内的第一位置与排气路径外的第二位置之间移动。

在该方法的至少一个实施方案中,发电厂还包括热回收蒸汽发生器(hrsg),该热回收蒸汽发生器可操作地联接到燃气涡轮机的排气通道以用于为蒸汽涡轮机生成蒸汽,并且其中第一位置在hrsg的上游。

在该方法的至少一个实施方案中,排放状况包括以下中的至少一个:排气的排气温度和至少一个排气组分水平。

在该方法的至少一个实施方案中,选择性移动包括响应于排气的排气温度在预定温度范围内而将排放过滤器移动到第一位置,并且响应于排气温度在预定温度范围之外而将排放过滤器移动到第二位置。可替代地,选择性移动可以包括响应于至少一个排气组分水平超过相应的排气组分限制而将排放过滤器移动到第一位置,并且响应于至少一个排气组分水平未超过相应的排气组分限制而将排放过滤器移动到第二位置。

在一个或多个附加的实施方案中,提供了用于包括燃气涡轮机(116)的发电厂的排放减小系统(200)。该系统包括:包括第一面板(340、342、240)和第二面板(340、342、240)的排放过滤器(202、302、402),每个面板(340、342、240)包括在其中具有过滤介质(252)的开放结构框架(250),排气(118)穿过该过滤介质以移除燃气涡轮机(116)的排气(118)的排气组分;以及可操作地联接到燃气涡轮机(116)的排气通道(120)的回缩系统(204、304、404、204a、204b),排气通道(120)限定来自燃气涡轮机(116)的排气(118)的排气路径,回缩系统(204、304、404、204a、204b)选择性使第一面板和第二面板(340、342、240)中的每一个在排气通道(120)内的排气路径内的第一位置(212)与排气路径外的第二位置(230)之间横向移动。

在排放减小系统(200)的一些此类实施方案中,回缩系统(204、304、404、204a、204b)包括:第一轴承轨道(350、352、450、452、260a、260b),该第一轴承轨道从排气通道(120)内横向延伸通过排气通道(120)中的第一侧开口(356),第一轴承轨道(350、352、450、452、260a、260b)被配置为接收第一面板(340、342、240)并且第一侧开口(356)被配置为允许第一面板(340、342、240)移动穿过其中;第二轴承轨道(350、352、450、452、260a、260b),该第二轴承轨道从排气通道(120)内横向延伸通过排气通道(120)中的第二侧开口(358),第二轴承轨道(350、352、450、452、260a、260b)被配置为接收第二面板(340、342、240)并且第二侧开口(358)被配置为允许第二面板(340、342、240)移动穿过其中;和致动器(270、370、470),该致动器被配置为使第一面板和第二面板(340、342、240)中的每一个在排气通道(120)内的排气路径内的第一位置(212)与排气通道(120)的横向外部的第二位置(230)之间移动。

在一些此类实施方案中,每个面板(340、342、240)包括用于接合相应轴承轨道(350、352、450、452、260a、260b)的轴承(268、364)。

在一些此类实施方案中,排放减小系统(200)还包括用于第一侧开口和第二侧开口(356、358)中的每一个的闭合件(284、297、376、476、502)。

在一些此类实施方案中,排放减小系统(200)还包括:被配置为在第二位置(230)接收第一面板(340、342、240)的第一面板壳体(380、382),第一面板壳体(380、382)联接到排气通道(120)并且覆盖第一侧开口(356);以及被配置为在第二位置(230)接收第二面板(340、342、240)的第二面板壳体(380、382),第二面板壳体(380、382)联接到排气通道(120)并且覆盖第二侧开口(358)。

在一些此类实施方案中,每个壳体(298)包括用于闭合其中的开口的闭合件(284、297、376、476、502),相应的面板(340、342、240)通过该开口进入壳体(198)。

在一些此类实施方案中,排放减小系统(200)还包括联接到第一面板(340、342、240)的第一枢轴元件(390、392、396、490)和联接到第二面板(340、342、240)的第二枢轴元件(390、392、396、490),每个枢轴元件(390、392、396、490)允许相应面板(340、342、240)从第二位置(230)枢转到邻近排气通道(120)的外侧(394、492)的存储位置(232)。排放减小系统(200)可还包括:第一面板壳体(380、382),该第一面板壳体被配置为在第二位置(230)接收第一面板(340、342、240)并且可移动到存储位置(232);和第二面板壳体(380、382),该第二面板壳体被配置为在第二位置(230)接收第二面板(340、342、240)并且可移动到存储位置(232)。

在排放减小系统(200)的一些此类实施方案中,发电厂还包括热回收蒸汽发生器(hrsg)(122),该热回收蒸汽发生器可操作地联接到燃气涡轮机(116)的排气通道(120)以用于为蒸汽涡轮机(124)生成蒸汽,并且其中第一位置(212)在hrsg(122)的上游。

在一些此类实施方案中,排放减小系统(200)还包括控制器,该控制器可操作地联接到回缩系统(204、304、404、204a、204b)并且被配置为响应于来自燃气涡轮机(116)的排气(118)的排放状况,指示回缩系统(204、304、404、204a、204b)使排放过滤器(202、302、402)的第一面板和第二面板(340、342、240)在第一位置(212)与第二位置(230)之间移动。排放状况可以包括以下中的至少一个:排气(118)的排气温度和至少一个排气组分水平。

在一些此类实施方案中,控制器响应于排气(118)的排气温度在预定温度范围内而指示回缩系统(204、304、404、204a、204b)将排放过滤器(202、302、402)的第一面板和第二面板(340、342、240)移动到第一位置(212),并且响应于排气温度在预定温度范围之外而指示回缩系统(204、304、404、204a、204b)将排放过滤器(202、302、402)移动到第二位置(230)。在至少一个实施方案中,预定温度范围在398℃与537℃之间。

在排放减小系统(200)的至少一个实施方案中,控制器响应于至少一个排气组分水平超过相应排气组分限制而指示回缩系统(204、304、404、204a、204b)将排放过滤器(202、302、402)的第一面板和第二面板(340、342、240)移动到第一位置(212),并且响应于至少一个排气组分水平未超过相应的排气组分限制而指示回缩系统(204、304、404、204a、204b)将排放过滤器(202、302、402)移动到第二位置(230)。

在排放减小系统(200)的至少一个实施方案中,排放过滤器(202、302、402)可以包括一氧化碳(co)催化剂过滤器(238)。

在排放减小系统(200)的至少一个实施方案中,排放过滤器可以包括选择性催化还原(scr)过滤器,并且还包括在排气通道的第一位置中的scr过滤器上游的scr还原剂喷射器。并且在一些此类实施方案中,排放减小系统(200)可还包括scr过滤器下游的一氧化碳(co)催化剂过滤器。

在一个或多个附加的实施方案中,提供了用于包括燃气涡轮机(116)的发电厂的排放减小系统(200)。系统(200)包括:排放过滤器(202、302、402),该排放过滤器包括在其中具有过滤介质(252)的开放结构框架(250),排气(118)穿过该过滤介质以移除燃气涡轮机(116)的排气(118)的排气组分;和回缩系统(204、304、404、204a、204b),该回缩系统可操作地联接到燃气涡轮机(116)的排气通道(120),排气通道(120)限定来自燃气涡轮机(116)的排气(118)的排气路径,回缩系统(204、304、404、204a、204b)选择性地使排放过滤器(202、302、402)通过排气通道(120)的上壁(458)中的开口(280、456)在排气通道(120)内的排气路径内的第一位置(212)与排气路径外的第二位置(230)之间垂直移动。

在一些此类实施方案中,回缩系统(204、304、404、204a、204b)包括:第一轴承轨道(350、352、450、452、260a、260b),该第一轴承轨道从排气通道(120)内垂直延伸通过排气通道(120)中的开口(280、456)并且被配置为引导排放过滤器(202、302、402)的第一侧(460)通过开口(280、456);第二轴承轨道(350、352、450、452、260a、260b),该第二轴承轨道从排气通道(120)内垂直延伸通过排气通道(120)中的开口(280、456)并且被配置为引导排放过滤器(202、302、402)的第二侧(462)通过开口(280、456);和致动器(270、370、470),该致动器被配置为使排放过滤器(202、302、402)在排气通道(120)内的排气路径内的第一位置(212)与排气通道(120)的垂直外部的第二位置(230)之间移动。

在一些此类实施方案中,排放减小系统(200)还包括联接到排放过滤器(202、302、402)的枢轴元件(390、392、396、490),枢轴元件(390、392、396、490)允许排放过滤器(202、302、402)从第二位置(230)枢转到存储位置(232),其中排放过滤器(202、302、402)邻近排气通道(120)的上部外侧(394、492)定位。

在一些此类实施方案中,排放减小系统(200)可以包括被配置为在第二位置(230)接收排放过滤器(202、302、402)并且可移动到存储位置(232)的过滤器壳体(500)。并且在一些此类实施方案中,过滤器壳体(500)可以包括用于闭合其中开口(280、456)的闭合件,排放过滤器(202、302、402)通过该开口进入过滤器壳体(500)。

在所述排放减小系统(200)的至少一个实施方案中,排放过滤器(202、302、402)可以在第一位置(212)仅延伸穿过排气路径的一部分,并且还包括挡板(510),该挡板可选择性地在挡板(510)延伸穿过未被排放过滤器(202、302、402)覆盖的排气路径的剩余部分的操作位置(512)与在排气路径外部的回缩位置(514)之间移动。

在排放减小系统(200)的一些此类实施方案中,发电厂还包括热回收蒸汽发生器(hrsg)(122),该热回收蒸汽发生器可操作地联接到燃气涡轮机(116)的排气通道(120)以用于为蒸汽涡轮机(124)生成蒸汽,并且其中第一位置(212)在hrsg(22、122)的上游。

在一些此类实施方案中,排放减小系统(200)可还包括控制器,该控制器可操作地联接到回缩系统(204、304、404、204a、204b)并且被配置为响应于来自燃气涡轮机(116)的排气(118)的排放状况而指示回缩系统(204、304、404、204a、204b)使排放过滤器(202、302、402)在第一位置(212)与第二位置(230)之间移动。在至少一个实施方案中,排放状况包括以下中的至少一个:排气(118)的排气温度和至少一个排气组分水平。

在排放减小系统(200)的一些此类实施方案中,控制器响应于排气(118)的排气温度在预定温度范围内而指示回缩系统(204、304、404、204a、204b)将排放过滤器(202、302、402)移动到第一位置(212),并且响应于排气温度在预定温度范围之外而指示回缩系统(204、304、404、204a、204b)将排放过滤器(202、302、402)移动到第二位置(230),在至少一个实施方案中,该预定温度范围在398℃与537℃之间。

在一些此类实施方案中,控制器响应于至少一个排气组分水平超过相应的排气组分限制而指示回缩系统(204、304、404、204a、204b)将排放过滤器(202、302、402)移动到第一位置(212),并且响应于至少一个排气组分水平未超过相应的排气组分限制而指示回缩系统(204、304、404、204a、204b)将排放过滤器(202、302、402)移动到第二位置(230)。

在排放减小系统(200)的至少一个实施方案中,排放过滤器(202、302、402)包括一氧化碳(co)催化剂过滤器(238)。可替代地,排放过滤器(202、302、402)可以包括选择性催化还原(scr)过滤器,并且还包括在排气通道(120)的第一位置(212)的scr过滤器(206、216)上游的scr还原剂喷射器(220)。

并且在一些此类实施方案中,排放减小系统(200)还包括scr过滤器(206、216)下游的一氧化碳(co)催化剂过滤器(238)。

在至少一个其他附加实施方案中,提供了用于包括燃气涡轮机(116)的发电厂的排放减小系统(200)。该系统包括:一氧化碳(co)催化剂过滤器(238),排气穿过该一氧化碳(co)催化剂过滤器以便从燃气涡轮机(116)的排气(118)移除一氧化碳,co催化剂过滤器(238)定位在热回收蒸汽发生器(hrsg)(122)的上游,该热回收蒸汽发生器可操作地联接到燃气涡轮机(116)的排气通道(120)以用于为蒸汽涡轮机(124)生成蒸汽;和回缩系统(204、304、404、204a、204b),该回缩系统可操作地联接到燃气涡轮机(116)的排气通道(120),排气通道(120)限定来自燃气涡轮机(116)的排气(118)的排气路径,回缩系统(204、304、404、204a、204b)选择性使co催化剂过滤器(238)在排气通道(120)内的排气路径内的第一位置(212)与排气路径外的第二位置(230)之间移动。

在排放减小系统(200)的一些此类实施方案中,回缩系统(204、304、404、204a、204b)包括:第一轴承轨道(350、352、450、452、260a、260b),该第一轴承轨道从排气通道(120)内垂直延伸通过排气通道(120)中的开口(280、456)并且被配置为引导co催化剂过滤器(238)的第一侧(460)通过开口(280、456);第二轴承轨道(350、352、450、452、260a、260b),该第二轴承轨道从排气通道(120)内垂直延伸通过排气通道(120)中的开口(280、456)并且被配置为引导co催化剂过滤器(238)的第二侧(462)通过开口(280、456);和致动器(270、370、470),该致动器被配置为使co催化剂过滤器(238)在排气通道(120)内的排气路径内的第一位置(212)与排气通道(120)的垂直外部的第二位置(230)之间移动。

在一些此类实施方案中,排放减小系统(200)还包括联接到co催化剂过滤器(238)的枢轴元件(390、392、396、490),枢轴元件(390、392、396、490)允许co催化剂过滤器(238)从第二位置(230)枢转到邻近排气通道(120)的上外侧(394、492)的存储位置(232)。

在排放减小系统(200)的一些此类实施方案中,第二位置(230)在排气通道(120)内。

在排放减小系统(200)的一些此类实施方案中,co催化剂过滤器(238)在第一位置(212)仅延伸穿过排气路径的一部分,并且还包括挡板(510),该挡板可选择性地在挡板(510)延伸穿过未被co催化剂过滤器(238)覆盖的排气路径的剩余部分的操作位置(512)与在排气路径外部的回缩位置(514)之间移动。

在一些此类实施方案中,排放减小系统(200)还包括控制器,该控制器可操作地联接到回缩系统(204、304、404、204a、204b)并且被配置为响应于来自燃气涡轮机(116)的排气(118)的排放状况而指示回缩系统(204、304、404、204a、204b)使co催化剂过滤器(238)在第一位置(212)与第二位置(230)之间移动。在至少一个实施方案中,排放状况包括以下中的至少一个:排气(118)的排气温度和排气(118)的一氧化碳(co)水平。

在至少一个其他实施方案中,控制器可以响应于排气(118)的排气温度在预定温度范围内而指示回缩系统(204、304、404、204a、204b)将co催化剂过滤器(238)移动到第一位置(212),并且响应于排气温度在预定温度范围之外而指示回缩系统(204、304、404、204a、204b)将co催化剂过滤器(238)移动到第二位置(230)。可替代地,控制器可以响应于co水平超过一氧化碳(co)限制而指示回缩系统(204、304、404、204a、204b)将co催化剂过滤器(238)移动到第一位置(212),并且响应于co水平未超过co限制而指示回缩系统(204、304、404、204a、204b)将co催化剂过滤器(238)移动到第二位置(230)。

在排放减小系统(200)的至少一个实施方案中,预定温度范围在398℃与537℃之间。而且,任何或所有实施方案中的排气路径可以没有位于hrsg上游的其他排放过滤器(202、302、402)。

本文使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的并且不旨在限制本公开。如本文所使用,单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式,除非上下文另有明确说明。将进一步理解,当在本说明书中使用时,术语“包括”和/或“包含”指定存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件,但不排除存在或者添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组。“任选的”或“任选地”意指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生,并且该描述包括事件发生的实例和事件不发生的实例。

如在整个说明书和权利要求书中使用的,近似语言可以用于修改可以允许变化的任何定量表示,而不会导致与其相关的基本功能的变化。因此,由一个或多个术语(诸如“约”、“大约”和“基本上”)修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下,近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度。这里和整个说明书和权利要求书中,范围限制可以组合和/或互换,此类范围被识别并且包括其中包含的所有子范围,除非上下文或语言另有说明。应用于范围的特定值的“大约”适用于两个值,除非另外依赖于测量值的仪器的精度,否则可以指示所述值的+/-10%。

以下权利要求书中的所有装置或步骤加功能元件的对应结构、材料、动作和等同物旨在包括用于结合具体要求保护的其他要求保护的元件执行功能的任何结构、材料或动作。已经出于说明和描述的目的给出了对本公开的描述,但其并不旨在穷举或将本公开限制于所公开的形式。在不脱离本公开的范围和实质的情况下,许多修改和变化对于本领域普通技术人员将是显而易见的。选择和描述了实施方案以便最好地解释本公开的原理和实际应用,并且使得本领域的其他技术人员能够理解具有适合于预期的特定用途的各种修改的本公开的各种实施方案。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1