用于燃气涡轮机压缩机的输水系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明大体涉及压缩机，并且更具体地，涉及用于燃气涡轮机压缩机的输水系统、和燃气涡轮机以及包括该燃气涡轮机的联合循环电厂。
【背景技术】
[0002]燃气涡轮机结合发电机使用，以在多种设置下产生电力。然而，燃气涡轮机在热环境中展示出较低的功率输出和较低的效率，在这种情况下，功率通常处于峰值需求。此夕卜，燃气涡轮机被要求在所述燃气涡轮机联接到其上的电网中出现需求增加时快速增加发电。电力需求增加的发生可能由于多种原因，例如电网的可更新能量元件快速减少输出。一种增大燃气涡轮机的发电的方法是将水注入位于压缩机的旋转轮叶上游、或位于压缩机的中间级中的压缩机系统的入口中。压缩机内侧的注水和蒸发对使得压缩机冷却气流，这使得能够通过较少的功来压缩更多的质量流，从而使得燃气涡轮机中瞬时产生更多功率(例如，达到30MW)。在该操作模式中，水滴尺寸通常小于20微米，原因是更大的水滴可能在压缩机的操作模式期间损坏轮叶。
[0003]水还可以被注入位于旋转轮叶上游的燃气涡轮机压缩机的入口中，作为维护步骤的一部分，以清理压缩机的轮叶的早期阶段的积累物。水清理起到移除轮叶上的积累物的作用，从而改进压缩机的性能。然而，关于清理的一个挑战是传统的水洗不能清理压缩机轮叶的下游级。在清理模式中，大尺寸的水滴(例如大于20微米的液滴)用于清理积累物。大尺寸水滴在增加功率输出方面效率较低，原因是其不能蒸发和冷却压缩机内侧的气流。
【发明内容】
[0004]本发明的第一方面提供一种用于燃气涡轮机压缩机的输水系统，该燃气涡轮机压缩机具有围绕旋转轴定位的多个轮叶级，该多个轮叶级被配置成压缩气流，该输水系统包括:喷嘴系统，该喷嘴系统将水注入到多个轮叶级中的至少一对之间；和控制器，该控制器控制由喷嘴系统注入的水是以在多个轮叶级的操作模式期间增大功率输出的第一压力被注入、还是以在多个轮叶级的清洗模式期间清洗该多个轮叶级中的至少一些轮叶的第二较低压力被注入。
[0005]所述控制器对控制阀和输送水的栗的变频驱动中的至少一个进行控制，以便控制由所述喷嘴系统注入的水是以第一压力还是第二压力被注入。
[0006]本发明的第二方面提供一种用于燃气涡轮机的压缩机，该压缩机包括:多个轮叶级，该多个轮叶级围绕旋转轴定位，该多个轮叶级被配置成压缩气流；喷嘴系统，该喷嘴系统将水注入到多个轮叶级中的至少一对之间；和控制器，该控制器控制由喷嘴系统注入的水是以在多个轮叶级的操作模式期间增大功率输出的第一压力被注入、还是在多个轮叶级的清洗模式期间清洗该多个轮叶级中的至少一些轮叶的第二较低压力被注入。
[0007]第一压力下的水通过余热蒸汽发生器来源于低压蒸汽涡轮机，并且第二压力下的水通过所述余热蒸汽发生器来源于高压蒸汽涡轮机。
[0008]所述压缩机还包括润湿系统，以将水注入所述多个轮叶级上游的气流中。由所述喷嘴系统注入的水通过余热蒸汽发生器来源于高压蒸汽涡轮机，并且由所述润湿系统注入的水通过栗来源于储水器。或者，由所述喷嘴系统注入的水通过余热蒸汽发生器来源于高压蒸汽涡轮机，并且由所述润湿系统注入的水通过所述余热蒸汽发生器来源于低压蒸汽涡轮机。
[0009]每个轮叶级都包括一组旋转轮叶和一组静止叶片，并且所述喷嘴系统包括被布置在所述静止叶片中的每一对之间的喷嘴。每个喷嘴都被布置成相比所述静止叶片的后缘更靠近所述静止叶片的前缘。
[0010]所述控制器对控制阀和输送水的栗的变频驱动中的至少一个进行控制，以便控制由所述喷嘴系统注入的水是以第一压力还是第二压力被注入。
[0011]本发明的第三方面提供一种联合循环电厂，该联合循环电厂包括:蒸汽涡轮机系统；余热(热回收)蒸汽发生器，该余热蒸汽发生器可操作地联接到蒸汽涡轮机系统；燃气涡轮机，该燃气涡轮机可操作地联接到蒸汽涡轮机系统。该燃气涡轮机包括:燃烧器；和压缩机，该压缩机可操作地联接到燃气涡轮机的燃烧器。该压缩机包括:多个轮叶级，该多个轮叶级围绕旋转轴定位，该多个轮叶级被配置成压缩气流；喷嘴系统，该喷嘴系统将水注入到多个轮叶级中的至少一对之间；和控制器，该控制器控制由喷嘴系统注入的水是以在多个轮叶级的操作模式期间增大功率输出的第一压力被注入、还是以在多个轮叶级的清洗模式期间清洗该多个轮叶级中的至少一些轮叶的第二较低压力被注入。
[0012]本发明的说明性方面被设计成能够解决本说明书中所描述的问题以及/或者尚未被讨论的其它问题。
【附图说明】
[0013]通过下文结合示出了本发明的各个实施例的附图对本发明的各个方面的详细描述，本发明的这些以及其它的特征将变得更加易于理解，其中:
[0014]图1示出了根据本发明的用于燃气涡轮机压缩机的输水系统一个实施例的示意图。
[0015]图2示出了根据本发明的实施例的燃气涡轮机压缩机的说明性中间级的剖面图。
[0016]图3示出了根据本发明的实施例的输水系统的喷嘴的详细剖面图。
[0017]图4示出了根据本发明的用于燃气涡轮机压缩机的输水系统的备选实施例的示意图。
[0018]图5示出了根据本发明的用于燃气涡轮机压缩机的输水系统的另一个备选实施例的示意图。
[0019]应当注意，本发明的附图不成比例。附图旨在仅示出本发明的典型方面，并且因此不应当被认为对本发明的范围构成限制。在附图中，相似的附图标记表示各个附图中相似的元件。
【具体实施方式】
[0020]如上所述，本发明提供一种用于燃气涡轮机压缩机的输水系统。该输水系统以组合方式提供潮湿压缩和水洗，尽管潮湿压缩和水洗的要求相互冲突。
[0021]参照图1，示出了根据本发明的实施例的结合了用于燃气涡轮机压缩机102的输水系统100的实施例的联合循环电厂90的示意图。尽管本发明的实施例将在联合循环电厂90的设置中进行描述，但是要强调的是，其教导内容能够适用于多种备选的设置，例如不具有蒸汽涡轮机系统的系统。总体而言，联合循环电厂90可以包括蒸汽涡轮机系统108、和余热蒸汽发生器(即热回收蒸汽发生器，HRSG) 132，该余热蒸汽发生器以已知的方式可操作地联接到蒸汽涡轮机系统108。此外，电厂90包括可操作地联接到蒸汽涡轮机系统108的燃气涡轮机106，该燃气涡轮机包括燃烧器104。用于提供压缩气流的压缩机102可操作地联接到燃气涡轮机106的燃烧器104。
[0022]燃气涡轮机压缩机102向用于燃气涡轮机106的燃烧器104进给气流118。如图所示，燃气涡轮机106联接到蒸汽涡轮机系统108。燃气涡轮机压缩机102包括围绕旋转轴112定位的多个轮叶级110。尽管已示出了特定数量(即，8个)的轮叶级110，但是应当理解，可以提供更多或更少的级。通常，并且如将在本说明书中的其它位置处所描述的那样，每个轮叶级110都包括一组旋转轮叶和一组静止叶片。旋转轴112可以联接压缩机102、燃气涡轮机106和蒸汽涡轮机系统108 ;然而，如果需要的话，燃气涡轮机106和蒸汽涡轮机系统108可以位于不同的旋转轴上。多个轮叶级110被配置成压缩气流118，以用于以已知的方式输送到燃烧器104。燃气涡轮机106和蒸汽涡轮机系统108可以联接到发电机(多个发电机)(未示出)，以通过已知的方式由其操作发电。
[0023]根据本发明的实施例，输水系统100可以包括喷嘴系统120，以在多个轮叶级110中的至少一对之间、例如两个相邻的旋转轮叶组之间的静止叶片区域处注入水。如将在本说明书中描述的那样，喷嘴系统120包括提供该功能的多个管、阀、喷嘴等。输水系统100还包括控制器122，该控制器122控制由喷嘴系统120注入的水是以在多个轮叶级110的操作模式期间增大功率输出的第一压力被注入、还是以在多个轮叶级的清洗模式期间清洗多个轮叶级110中的至少一些轮叶的第二较低压力被注入。
[0024]在图1的实施例中，用于输水系统100的水可以来源于蒸汽涡轮机系统108，该蒸汽涡轮机系统108例如可以包括低压(LP)蒸汽涡轮机124、中压(IP)蒸汽涡轮机126和高压(HP)蒸汽涡轮机128。用于喷嘴系统120的水例如可以通过余热蒸汽发生器132来源于HP蒸汽涡轮机128。余热蒸汽发生器(HRSG) 132可以包括低压回收部段134、中压回收部段136和高压回收部段138。通常，每个回收部段134、136、138都可以包括回收蒸汽的过热器部分、回收蒸汽和水的蒸发器部分、和只回收水的经济器。用于喷嘴系统120的水例如可以通过HRSG 132来源于HP蒸汽涡轮机128。例如，水可以来源于HRSG 132的HP回收部段138的经济器。控制器122控制来自HP蒸汽涡轮机128的水在第一压力下被输送到喷嘴系统120、还是通过喷嘴系统120在第二较低压力下被输送。控制器122可以使用多种机构来提供这种控制，例如控制位于将水输送到喷嘴系统120的管道140中的阀148。在备选实施例中，栗170(图1中以虚线示出)可以由控制器12