例性燃气发动机满轮，其具有被配 置成提供小容量Q2的组合的成组NGV，W便使要求的气体发生器表观容量Q1被维持在在足 W匹配或满足固定热负载电厂的第一热负载要求118的具有低再热出口溫度T2的指定值。 数据条目120代表具有中等热电联产热负载的另一示例性燃气发动机满轮，其具有被配置 成提供中等容量〇2的组合的成组NGV，W便使要求的气体发生器表观容量Q1被维持在在足 W匹配或满足固定热负载电厂的第二热负载要求122的具有中等再热出口溫度T2的与情 况116相同的指定值。数据条目124代表具有高热电联产热负载的又一示例性燃气发动机 满轮，其具有被配置成提供高容量Q2的组合的成组NGV，W便使要求的气体发生器表观容量 Qi被维持在在足W匹配或满足固定热负载电厂的第=热负载要求126的具有高再热出口溫 度T2的与情况116相同的指定值。另外，连续条128代表具有被配置成调节情况116与情 况124之间的真实容量Q2的可变面积喷嘴导向翼片的一个示例性燃气满轮发动机，W便响 应于变化的再热出口溫度T2的组合，使气体发生器表观容量Q1维持在恒定的指定值，其中 变化的再热出口溫度T2响应于要求的热电联产电厂排放热要求而从低再热出口溫度118 至高再热溫度126变化。该可变容量将与自身与再热燃料流量相互关联的再热出口溫度成 比例地调节，W符合上面的方程式3。
[0034] 参见图4,双轴气体发生器402与再热燃烧器406连通，再热燃烧器406进而与动 力满轮404或低压力满轮连通。气体发生器402包括高压力压气机450、高压力满轮452和 连接在高压力压气机450与高压力满轮452之间的第一轴454。气体发生器402可W进一 步包括中间压力压气机456、中间压力满轮458和连接在中间压力压气机456与中间压力满 轮458之间的第二轴460。此外，低压力满轮404可W布置在中间压力满轮458的下游并且 被附接至外部负载462。第一、第二轴454、460彼此分离。
[0035] 低压力满轮或动力满轮404可W具有几个不同组的部件，例如喷嘴导向翼片，并 且各组可W在动力满轮入口 408处产生不同的真实容量Q2。由于表观动力满轮容量与真实 动力满轮容量的比率取决于再热燃烧器406中的期望的溫度升高量，所W当气体发生器出 口 414处的容量Qi保持恒定时，被配置成提供较大容量的一组动力满轮部件将允许较高再 热溫度T2。因此，当需要高的溫度时，可W提供用于联产发电站的较高排放溫度。
[0036] 参见图5,=轴燃气满轮发动机500具有低压力满轮504并且与具有低压力满轮 404的图4的双轴燃气满轮发动机400基本类似。然而，燃气满轮发动机500进一步包括低 压力压气机550,并且低压力满轮504通过第=轴564被附接至低压力压气机550。低压力 满轮被进一步附接至外部负载562。外部负载562的示例可W包括发电机、气体压缩机或制 冷装置。低压力满轮504可W具有几个不同组的满轮部件、例如喷嘴导向翼片，并且各组可 W在动力满轮入口 508处产生不同的真实容量。由于表观满轮容量与真实满轮容量的比率 取决于再热模块中的溫度升高量，所W较大容量组将允许较高再热溫度T2并因此允许用于 需要高溫度的联产发电站的较高排放溫度。
[0037] 应该理解的是，前述方法和装置可W被修改W使一些部件和步骤去除，或者可W 使附加的部件和步骤添加上，所有运些都被认为是在本公开的精神内。尽管已经参照具体 实施例详细描述了本公开，但应该理解的是，可W在不脱离如权利要求中所阐述的本公开 的范围的情况下对运些实施例做出各种修改和改变。说明书和附图应被视为说明性的思想 而不是仅限制性的思想。
【主权项】
1. 一种燃气祸轮发动机，包括： 气体发生器； 在所述气体发生器的下游的再热燃烧器；和 在所述再热燃烧器的下游并且具有多个喷嘴导向翼片的动力涡轮； 其中所述再热燃烧器被配置成增加燃料流量以便增加所述再热燃烧器的温度并与要 求的排放温度匹配； 其中所述喷嘴导向翼片被配置成使动力涡轮入口处的真实容量与所述要求的排放温 度成比例地增加； 其中响应于使所述温度和所述真实容量相对于彼此成比例地增加、在所述再热燃烧器 的上游的气体发生器出口处的恒定表观容量保持恒定。2. 根据权利要求1所述的气体涡轮发动机，其中所述再热燃烧器和所述动力涡轮的一 组部件被配置成提供所述动力涡轮的在所述气体发生器的出口处的表观容量。3. 根据权利要求2所述的气体涡轮发动机，其中所述喷嘴导向翼片被配置成提供所述 动力涡轮入口处的真实容量，所述真实容量进而在当所述表观容量保持恒定时确定排气的 温度。4. 根据权利要求1所述的气体涡轮发动机，其中所述气体发生器是与所述再热燃烧器 连通的双轴气体发生器，所述再热燃烧器进而与所述动力涡轮连通。5. 根据权利要求4所述的气体涡轮发动机，其中所述双轴气体发生器包括： 高压力压气机； 高压力涡轮； 连接在所述高压力压气机与所述高压力涡轮之间的第一轴； 中间压力压气机； 中间压力涡轮； 连接在所述中间压力压气机与所述中间压力涡轮之间的第二轴；和 在所述中间压力涡轮的下游并且被附接至外部负载的低压力涡轮； 其中所述第一轴和所述第二轴彼此分离。6. 根据权利要求1所述的气体涡轮发动机，其中所述气体发生器是与所述再热燃烧器 连通的三轴气体发生器，所述再热燃烧器进而与所述动力涡轮连通。7. 根据权利要求6所述的气体涡轮发动机，其中所述三轴气体发生器包括： 高压力压气机； 高压力涡轮； 连接在所述高压力压气机与所述高压力涡轮之间的第一轴； 中间压力压气机； 中间压力涡轮； 连接在所述中间压力压气机与所述中间压力涡轮之间的第二轴； 低压力压气机； 被附接至外部负载的低压力涡轮；和 连接在所述低压力压气机与低压力涡轮之间的第三轴； 其中所述第一轴、第二轴和第三轴未彼此附接。8. 根据权利要求7所述的气体涡轮发动机，其中所述外部负载是发电机、气体压缩机 和制冷装置中的一个。9. 根据权利要求1所述的气体涡轮发动机，其中所述再热燃烧器具有从气体发生器出 口跨越至动力涡轮入口的可忽略不计的压降。10. 根据权利要求1所述的气体涡轮发动机，其中所述多个喷嘴导向翼片被配置成提 供在较高真实容量与较低真实容量之间的范围内的在动力涡轮入口处的真实容量，所述较 高真实容量和所述较低真实容量限定了用于与热电联产发电站所需求的热负载相关联的 最佳容量的一对最外边界。11. 一种燃气祸轮发动机，包括： 气体发生器； 布置在所述气体发生器的下游的再热燃烧器；和 在所述再热燃烧器的下游的动力涡轮； 其中所述再热燃烧器被配置成增加燃料流量以便增加所述再热燃烧器的温度并与要 求的排放温度匹配； 其中所述动力涡轮具有被配置成与用于热电联产电厂的热负载匹配的多个喷嘴导向 翼片； 其中所述多个喷嘴导向翼片是被配置成被调节并提供与所述再热燃烧器的所述增加 的温度对应的在动力涡轮入口处的多个真实容量的多个可变面积喷嘴导向翼片，以便与用 于热电联产电厂的可变热负载匹配并维持在所述再热燃烧器的上游的气体发生器出口处 的恒定的表观容量。12. 根据权利要求11所述的燃气涡轮发动机，其中所述再热燃烧器和所述动力涡轮的 一组部件被配置成提供所述动力涡轮的在所述气体发生器的出口处的表观容量。13. 根据权利要求12所述的燃气涡轮发动机，其中所述喷嘴导向翼片被配置成提供在 所述动力涡轮入口处的真实容量，所述真实容量进而在所述表观容量保持恒定时确定排气 的温度。14. 根据权利要求11所述的燃气涡轮发动机，其中所述气体发生器是双轴气体发生器 和三轴气体发生器中的一个。15. -种与用于热电联产电厂的热负载需求匹配的方法，所述方法包括： 增加燃料流量至再热燃烧器以便增加所述再热燃烧器的温度并与要求的排放温度匹 配； 使在所述再热燃烧器的下游的动力涡轮入口处的真实容量与所述再热燃烧器的所述 增加的温度成比例地增加；和 响应于使所述真实容量和所述温度相对于彼此成比例地增加，维持在所述再热燃烧器 的上游的气体发生器出口处的恒定的表观容量。16. 根据权利要求15所述的方法，其中将至少两组喷嘴导向翼片组合成提供用于热电 联产发电站的最佳容量的配置。17. 根据权利要求15所述的方法，进一步包括调节一组可变面积喷嘴导向翼片。18. 根据权利要求17所述的方法，进一步包括打开所述组可变面积喷嘴导向翼片以增 加所述动力涡轮入口处的真实容量。
【专利摘要】燃气涡轮发动机的一个示例可以包括气体发生器、布置在气体发生器的下游的再热燃烧器和布置在再热燃烧器的下游且包括多个喷嘴导向翼片的动力涡轮。再热燃烧器被配置成增加燃料流量以便增加再热燃烧器的温度并与要求的排放温度匹配。喷嘴导向翼片被配置成使动力涡轮入口处的真实容量与要求的排放温度成比例地增加。响应于使温度和真实容量相对于彼此成比例地增加，在再热燃烧器的上游的气体发生器出口处的恒定表观容量保持恒定。
【IPC分类】F02C6/18, F02C6/00, F02C3/10, F02C9/48
【公开号】CN105121809
【申请号】CN201380075660
【发明人】J-F·莱贝尔, C·卡森
【申请人】工业涡轮（英国）有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2013年12月23日
【公告号】CA2903323A1, US20140250903, WO2014137456A1