专利名称：用于使压缩机放出排气膨胀的方法
技术领域：
本文公开的主题涉及燃气轮机，具体地说，涉及用于从燃气轮机的压缩机放出的 压缩排气中回收能量的改进的方法。
背景技术：
燃气轮机系统可从压缩机中排出空气，以控制各种构件的运行状态和健康状况 (例如无失速状态)。然而，从燃气轮机中放出压缩机放气会降低净效率，因为使压缩机内 的空气的压力升高所消耗的能量没有由燃烧器和涡轮机回收。从压缩机排出的空气(即 “排气”)的量可由环境状态和燃气轮机输出决定。例如，对于较低的燃气轮机负载和较低 的环境温度，空气排放会增加。再例如，当燃烧具有低能量值(例如以英国热量单位(BTU) 度量的)的燃料时，空气排放会增加。在这些低BTU燃料燃气轮机应用中，燃料流率可能比 天然气燃料应用中的流率高得多，可能会在压缩机上引起额外的背压。因此，从压缩机流排 出的空气可能会降低此背压，且改进压缩机的失速裕量。
发明内容
在一个实施例中，提供了 一种用于从来自燃气轮机的压缩机的压缩空气回收能量 的方法。该方法包括将来自燃气轮机的压缩机的排气引导到冷却单元中。排气是来自压缩 机的压缩空气，排气不被引导到燃气轮机的燃烧室中。方法还包括冷却冷却单元内的排气。 方法进一步包括在涡轮膨胀机内使经冷却的排气膨胀，以产生功率。在另一个实施例中，提供了一种燃气轮机功率产生系统。该系统包括燃气轮机，该 燃气轮机包括压缩机、燃烧室和涡轮机构件。系统还包括构造成接收和冷却来自压缩机的 排气的冷却单元。排气是来自压缩机的压缩空气，且排气不被引导到燃烧室中。系统进一 步包括构造成接收和膨胀经冷却的排气来产生功率的涡轮膨胀机。在又一个实施例中，提供了一种排气和能量回收系统。该系统包括构造成接收和 冷却来自压缩机的排气的冷却单元。系统还包括构造成接收和膨胀经冷却的排气来产生功 率的涡轮膨胀机。
当参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得 更好理解，其中相同标号表示相同部件，其中图1是具有燃气轮机、蒸汽轮机和热回收蒸汽发生(HRSG)系统的联合循环发电系 统的实施例的示意性流图；图2是联接到图1的联合循环发电系统的燃气轮机和HRSG上的排气和能量回收 系统的示例性实施例的示意性流图；图3是联接到图1的联合循环发电系统的燃气轮机和HRSG上的排气和能量回收 系统的示例性实施例的示意性流图，其使用涡轮膨胀机来回收排气中的能量；图4是使用涡轮膨胀机和相关联的预冷单元两者的、联接到图1的联合循环发电 系统的燃气轮机和HRSG上的排气和能量回收系统的示例性实施例的示意性流图；图5是使用图4的涡轮膨胀机和相关联的预冷单元的、联接到图1的联合循环发 电系统的燃气轮机和HRSG上的排气和能量回收系统的示例性实施例的示意性流图，其中 将来自高压锅炉给水泵的锅炉给水用作冷却流体；以及图6是用于从来自图1的联合循环发电系统的燃气轮机的压缩机的排气回收能量的方法的实施例的流程图。
具体实施例方式下面将对本发明的一个或多个具体实施例进行描述。为了提供对这些实施例的简 明描述，可能不会在说明书中描述实际实现的所有特征。应当理解，在任何工程或设计项目 中的任何这种实际实现的开发中，必须作出许多实现所特有的决定，以实现开发人员的特 定目标，例如符合与系统有关和商业有关的限制，这是随着实现的改变而变化的。而且，应 当理解，这种开发工作可能是复杂和耗时的，尽管如此，对本领域普通技术人员来说，得到 本公开的益处的开发工作是设计、生产和制造的例行任务。当介绍本发明的各实施例的元件时，冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”的意思
是存在一个或多个元件。用语“包括”、“包含”和“具有”是包括性的，其意思是除了列出的 元件之外可能存在另外的元件。在某些实施例中，本文所描述的系统和方法包括从自燃气轮机的压缩机放出的排 气中回收能量。从燃气轮机的压缩机中放出压缩空气可帮助防止压缩机失速。但是，仅通过 将压缩空气排到大气中，不能回收压缩机压缩空气所消耗的能量。因此，在某些实施例中， 可将排气引导到其它过程中，可在该过程中回收排气内的能量。例如，可将排气引导到涡轮 膨胀机中，排气可在涡轮膨胀机内膨胀，从而产生功率。所产生的功率又可用于驱动各种负 载，例如发电机。另外，来自压缩机的排气的特征在于既高压又高温。因此，在涡轮膨胀机内被膨胀 之前，可在预冷单元内使排气冷却。具体地说，在预冷单元内，热可从排气传递到冷却流体， 例如锅炉给水。由于可在涡轮膨胀机内膨胀之前使排气的温度降低，所以涡轮膨胀机的大 小可设置成处理较低的温度，从而使得涡轮膨胀机的成本降低，因为对于其它的原因，耐高 温的材料不是必需的。另外，除了在涡轮膨胀机中重获排气中的能量之外，也可在其它过程 中重获从排气传递到冷却流体中的热。图1是具有燃气轮机、蒸汽轮机和热回收蒸汽发生(HRSG)系统的联合循环发电 系统10的实施例的示意性流图。系统10可包括具有排气和能量回收系统13的燃气轮机 12，将在下面进行详细论述。燃气轮机12构造成驱动第一负载14。第一负载14例如可为 用于产生电功率的发电机。燃气轮机12可包括涡轮机16、燃烧器或燃烧室18，以及压缩机 20。排气和能量回收系统13可从压缩机20中排气，以控制燃气轮机12的运行状态和健康 状况，同时还从来自压缩机20的排气的高压、高温或流动中回收能量。系统10还可包括用于驱动第二负载24的蒸汽轮机22。第二负载24也可为用于 产生电功率的发电机。但是，第一负载14和第二负载24两者均可为能够由燃气轮机12和 蒸汽轮机22驱动的其它类型的负载。另外，虽然燃气轮机12和蒸汽轮机22可驱动单独的 负载14和24，如所示实施例所显示，但是也可串接地使用燃气轮机12和蒸汽轮机22，以通 过单个轴驱动单个负载。在所示实施例中，蒸汽轮机22可包括一个低压段26 (LP ST)，一个 中压段28 (IP ST)，以及一个高压段30 (HP ST)。但是，蒸汽轮机22以及燃气轮机12的具 体构造可为实现特有的，且可包括段的任何组合。系统10还可包括多级HRSG 32。在所示实施例中的HRSG32的构件是HRSG 32的 简化描述，且不意图为限制性的。相反，所示的HRSG 32显示为传达这种HRSG系统的一般 运行。来自燃气轮机12的经加热的废气34可传输到HRSG 32中，且用于加热蒸汽，用于为 蒸汽轮机22供以功率。可将来自蒸汽轮机22的低压段26的废气引导到冷凝器36中。又可借助于冷凝泵38将来自冷凝器36的冷凝物引导到HRSG 32的低压段中。然后冷凝物可流过低压节约器40 (LPEC0N)，低压节约器40例如是构造成用气体 加热给水的装置，可用来加热冷凝物。可将来自低压节约器40的冷凝物引导到低压蒸发器 42(LPEVAP)中，或者向中压节约器44(IPEC0N)引导该冷凝物。来自低压蒸发器42的蒸汽 可返回到蒸汽轮机22的低压段26。应当注意，将在下面详细地描述，来自排气和能量回收 系统13的经加热的流体可用于在低压蒸发器42内产生蒸汽。同样，可将来自中压节约器44的冷凝物引导到中压蒸发器46(IPEVAP)中，或者向 高压节约器48(HPEC0N)引导该冷凝物。另外，可将来自中压节约器44的水输送到燃料气体 加热器(未示出)，在燃料气体加热器中，可使用水来加热燃料气体，以便在燃气轮机12的 燃烧室18中使用。可将来自中压蒸发器46的蒸汽输送到蒸汽轮机22的中压段28。再次， 应当注意，将在下面更加详细地描述，来自排气和能量回收系统13的经加热的流体可用于 在中压蒸发器46内产生蒸汽。最后，可将来自高压节约器48的冷凝物引导到高压蒸发器50(HPEVAP)中。可将 离开高压蒸发器50的蒸汽引导到初级高压过热器52和最终高压过热器54中，在初级高压 过热器52和最终高压过热器54中使蒸汽过热，且最终将蒸汽输送到蒸汽轮机22的高压段 30。再次，应当注意，将在下面更加详细地描述，来自排气和能量回收系统13的经加热的流 体可用于在高压蒸发器50内产生蒸汽。又可将来自蒸汽轮机22的高压段30的废气引导 到蒸汽轮机22的中压段28中，且可将来自蒸汽轮机22的中压段28的废气引导到蒸汽轮 机22的低压段26中。还应当注意，节约器、蒸发器和蒸汽轮机22之间的连接可根据不同 的实现而改变，因为所示实施例仅是可采用本实施例的独特的方面的HRSG系统的一般运 行的说明。级间调温器56可位于初级高压过热器52和最终高压过热器54之间。级间调温 器56可允许对来自最终高压过热器54的蒸汽的排放温度进行更稳定可靠的控制。具体 地，级间调温器56可构造成在离开最终高压过热器54的蒸汽的排放温度超过预定值的时 候，通过将较冷的给水喷雾注入最终高压过热器54的上游的过热蒸汽中，来控制离开最终 高压过热器54的蒸汽的温度。另外，可将来自蒸汽轮机22的高压段30的废气引导到初级再热器58和次级再热 器60中，在初级再热器58和次级再热器60中，废气可在被弓丨导到蒸汽轮机22的中压段28 中之前再加热。初级再热器58和次级再热器60还可与级间调温器62相关联，以控制来自 再热器的排放蒸汽温度。具体地，级间调温器62可构造成在离开次级再热器60的蒸汽的 排放温度超过预定值的时候，通过将较冷的给水喷雾注入次级再热器60的上游的过热蒸 汽中，来控制离开次级再热器60的蒸汽的温度。在诸如系统10的联合循环系统中，热废气可从燃气轮机12流出，通过HRSG 32， 可用于产生高压、高温蒸汽。然后，由HRSG32产生的蒸汽可通过蒸汽轮机22，以产生功率。 另外，所产生的蒸汽也可供应给可使用过热蒸汽的任何其它过程。燃气轮机12产生循环通 常被称为“顶循环”，而蒸汽轮机22产生循环通常被称为“底循环”。通过结合这两个循环， 如图1所示，联合循环发电系统10可在这两个循环中产生更高的效率。特别地，来自顶循 环的废热可被捕获，并用于产生在底循环中使用的蒸汽。因此，联合循环发电系统10的顶循环的主要构件是燃气轮机12。图2是联接到图1的联合循环发电系统10的燃气轮机12和HRSG 32的排气和能量回收系统13的示例 性实施例的示意性流图。如图2所示，燃气轮机12的压缩机20可接收和压缩空气64。压 缩机20可将压缩空气引导到燃气轮机12的燃烧室18中。燃料源66可与从压缩机20接 收到的压缩空气混合，并在燃烧室18内燃烧。然后可将来自燃烧室18的热气体引导到燃 气轮机12的涡轮机16中。热气体的压力/流动驱动涡轮机16中的叶片，以使轴旋转，从 而驱动负载14。在某些应用中，燃气轮机12压力比可达到压缩机20的限值。例如，在低BTU燃料 用作燃烧室18中的燃料源的应用中，或者在特征为较低的环境温度的位置上，压缩机20压 力比(即离开压缩机20的空气压力与进入压缩机20的空气压力的比)可变得低于涡轮机 16压力比(即离开涡轮机16的热气体压力与进入涡轮机16的热气体压力的比)。为了提 供压缩机20压力比保护(即防止压缩机20失速)，可通过排气和能量回收系统13排出从 压缩机20中放出的空气。从压缩机20排出的空气的量可为环境状态和燃气轮机12输出的函数。更具体地， 对于较低的环境温度和较低的燃气轮机12负载，排气量可能增加。另外，如上所述，在使用 低BTU燃料源66的燃气轮机12应用中，燃料源66的流率大体上远远高于做比较的天然气 燃料应用。这主要是由于为了获得可比的加热必须使用更多的低BTU燃料。因此，就会对 压缩机20施加额外的背压。在这些应用中，从压缩机20放出的空气也可被排出，以降低背 压，且改善压缩机20的失速裕量(即用于防止失速的设计误差的裕量)。然而，排出从压缩机20放出的压缩空气可能会降低联合循环发电系统10的净效 率，因为使压缩机20内的空气64的压力升高所消耗的能量没有由燃气轮机12的燃烧室18 和涡轮机16回收。然而，被引入从压缩机20放出的排气68中的能量不必被浪费。相反， 使用排气和能量回收系统13的各实施例，可重获排气68中的能量。用于重获排气68中的能量的一种技术可为将排气68引入来自燃气轮机12的涡 轮机16的经加热的废气34的流中。排气68的流例如可由排放控制阀70控制。另外，可 使用联合循环发电系统10的一个或多个控制器71来控制排放控制阀70以及本文所述的 其它阀和设备的操作，以确保从压缩机20中排出足够量的压缩空气。特别地，控制器71可 将压缩机20的运行参数以及燃气轮机12的其它构件的运行参数考虑在内，以确定要从压 缩机20中排出多少压缩空气。例如，控制器71可将压缩机20的压力比、涡轮机16的压力 比等考虑在内。通过使排气68与来自燃气轮机12的经加热的废气34结合，可在HRSG 32内重获 排气68中的能量。具体地，通过高压节约器48、高压蒸发器50、初级高压过热器52 (PHPSH)、 最终高压过热器54(FHPSH)以及HRSG 32的其它热传递构件，可使用排气68内的能量(例 如热)来帮助产生在蒸汽轮机22中使用的蒸汽，如以上参看图1更详细地描述的。因此， 这种技术相对于仅仅是将排气68排入大气中具有优点，因为可使用排气68的热和质量流 来回收联合循环发电系统10的底循环中的额外能量。然而，可实现用于回收排气68中的能量的甚至更有效率的技术。例如，图3是联 接到图1的联合循环发电系统10的燃气轮机12和HRSG 32的排气和能量回收系统13的 示例性实施例的示意性流图，其使用涡轮膨胀机72来回收排气68中的能量。在所示实施 例中，来自压缩机20的排气68不是被引导到来自燃气轮机12的涡轮机16的经加热的废气34的流中，而是可被引导到涡轮膨胀机72中。涡轮膨胀机72例如可为涡轮机，高压气 体可通过该涡轮机被膨胀来做功。但是，涡轮膨胀机72也可为能够回收排气68的压力的 任何合适的设备。在涡轮膨胀机72内，排气68可在涡轮膨胀机72内膨胀，以产生单独的 功率源，其可用于驱动附加的负载74 (例如，附加的发电机)。通过直接捕获存储在排气68 内的能量，能量回收子过程的效率可保持相对较高。然而，由于来自压缩机20的排气68的特征在于相对高的温度和压力，所使用的实 际的涡轮膨胀机可相应地设置大小，以容许较高的温度。因此，在某些应用中，涡轮膨胀机 72就会有点庞大和昂贵。因此，在将排气68引导到涡轮膨胀机72之前降低排气68的温度 将是有利的。通过这么做，涡轮膨胀机72的大小可设置成处理较低的温度，从而与图3所 示的实施例中不冷却排气68的情况相比将不那么笨重和昂贵。特别地，在该实施例中，可 以不采用用于涡轮膨胀机72的昂贵的耐高温材料的方式来选择涡轮膨胀机72。图4是使用了涡轮膨胀机72和相关联的预冷单元76两者的、联接到图1的联合循 环发电系统10的燃气轮机12和HRSG 32的排气和能量回收系统13的示例性实施例的示意 性流图。在此实施例中，来自压缩机20的排气68可在涡轮膨胀机72内膨胀之前由预冷单 元76冷却。特别地，冷却流体78可由预冷单元76使用，以在排气68被引导到涡轮膨胀机 72之前帮助降低排气68的温度。更具体地，排气68内的热可传递到预冷单元76内的冷却 流体78中。预冷单元76可包括能够将热从排气68传递到冷却流体78的任何合适的热传 递构件。例如，预冷单元76可为简单的热交换装置，例如翅片和管热交换器(fin-and-tube heat exchanger)，或者，可为更加复杂的热交换单元。另外，由预冷单元76使用来冷却排 气68的冷却流体78可为能够从排气68中提取热的任何合适的液体或气体，例如锅炉给 水。另外，应当注意，可以使用制冷循环，将制冷剂用作冷却流体78。从预冷单元76中放出的经加热的流体80又可由联合循环发电系统10内或外部 的其它过程使用。例如，经加热的流体80可被引导到HRSG 32的构件中，在此处，经加热的 流体80可用来帮助回收额外能量，例如通过HRSG 32中的蒸汽发生。另外，应当注意，也可 在排气68从涡轮膨胀机72中放出之后从排气68回收热。例如，放出的排气68可与来自 燃气轮机12的涡轮机16的经加热的废气34结合，以在HRSG 32中使用。从自预冷单元76放出的经加热的流体80中重获能量的概念，如图4所示，可延伸 到其它实施例。例如，图5是联接到图1的联合循环发电系统10的燃气轮机12和HRSG 32 的排气和能量回收系统13的示例性实施例的示意性流图。如图所示，排气和能量回收系统 13使用图4的涡轮膨胀机72和相关联的预冷单元76，其中来自高压锅炉给水泵84的锅炉 给水82用作冷却流体78。可以以别的方式使用高压锅炉给水泵84，例如将锅炉给水82供 应给HRSG 32的高压节约器48。特别地，锅炉给水82可由高压节约器48加热，并可作为冷 凝物输送到高压蒸发器50。在高压蒸发器50内，可从冷凝物中产生高压蒸汽。随后高压蒸 汽可被引导到HRSG 32的其它构件之中的初级高压过热器52和最终高压过热器54中，用 于在联合循环发电系统10的蒸汽轮机22的高压段30内进行过热和最终使用。但是，在图5所示的实施例中，也可将锅炉给水82的一部分引导到预冷单元76 中。进入预冷单元76中的锅炉给水82的流例如可由流控制阀86控制。特别地，流控制阀 86可构造成控制在HRSG32的预冷单元76和高压节约器48之间的锅炉给水82的流。引 导到预冷单元76中的锅炉给水82可用作冷却流体78，冷却流体78可从预冷单元76内的排气68提取热。例如可通过将从预冷单元76中放出的经加热的流体80作为冷凝物引导 到HRSG 32的高压蒸发器50中来重获传递到流体80中的热。如同来自高压节约器48的 冷凝物一样，引导到高压蒸发器50中的经加热的流体80也可转化成蒸汽，以在联合循环发 电系统10的蒸汽轮机22的高压段30内最终使用。因此，可在联合循环发电系统10的底 循环内再次回收额外的能量。进入高压蒸发器50的经加热的流体80的流可由压力控制阀88控制。另外，由于 经加热的流体80(例如来自锅炉给水泵84的经加热的锅炉给水82) —般将处于比高压蒸 发器50鼓中的压力更高的压力下，预冷单元76的下游的压力控制阀88也可用来在将经加 热的流体80输送到高压蒸发器50鼓之前控制经加热的流体80的压力。应当注意，虽然已经在使用HRSG 32的高压构件和相关联的设备(例如高压锅炉 给水泵84、高压节约器48、高压蒸发器50等)的上下文中介绍了本文所述的某些实施例， 但实际上可使用HRSG 32的任何构件和相关联的设备。例如，在预冷单元76内使用的锅炉 给水82可从中压锅炉给水泵供应。不管在任何特定应用中使用的特定设备，可证明下面的 用于从来自燃气轮机12的压缩机20的排气68回收能量的方法是有益的。图6是用于从来自图1的联合循环发电系统10的燃气轮机12的压缩机20的排 气68回收能量的方法90的实施例的流程图。方法90可为计算机实现的方法，其可执行为 存储在一台或多台计算机内的机器可读介质上的计算机代码。在步骤92中，可将来自压缩 机20的排气68引导到预冷单元76中。如上所述，来自压缩机20的排气68的流可由排放 控制阀70和控制器71控制。排气68是来自压缩机20的压缩空气，其不被引导到燃气轮 机12的燃烧室18中。换句话说，在当前上下文中，任何来自压缩机20的没有被引导到燃 烧室18中的压缩空气将被引导到预冷单元76中。但是，在实际操作中，来自压缩机20的 一定量的压缩空气可以既不引导到燃烧室18也不引导到预冷单元76中。例如，在联合循 环发电系统10内或外部的其它过程可使用来自压缩机20的压缩空气。但是，在当前上下 文中，排气68表示出于如上所述的保护压缩机20不遭受脉动、失速和阻塞情况的目的而没 有被引导到燃气轮机12的燃烧室18中的压缩空气的量。在步骤94中，可在预冷单元76内使排气68冷却。在预冷单元76内使排气68冷 却可包括将热从排气68传递到由预冷单元76接收的冷却流体78中。如上所述，所使用的 预冷单元76的特定构件和冷却流体78可根据不同的应用而改变。但是，在某些实施例中， 所使用的冷却流体78可为来自高压锅炉给水泵84的锅炉给水82。锅炉给水82可由预冷 单元76接收，其中来自排气68的热可传递到锅炉给水82中。如上所述，还可回收传递到 所得的经加热的流体80中的热。例如，在锅炉给水82用作冷却流体78的实施例中，经加 热的流体80 (即经加热的锅炉给水82)可被引导到HRSG 32的高压蒸发器50的鼓中。在 高压蒸发器50内，经加热的流体80可转化成蒸汽，其最终可在联合循环发电系统10的底 循环中使用。在步骤96中，经冷却的排气68可在涡轮膨胀机72内膨胀，从而产生功率。特别 地，经冷却的排气68可用来驱动涡轮膨胀机72的叶片，从而导致适于驱动任何合适的负载 74的旋转。例如，可使用所产生的功率来驱动发电机，以产生附加的电功率。本发明的技术效果包括从联合循环发电系统10的燃气轮机12的压缩机20中排 出压缩空气。排气68可在涡轮膨胀机72内膨胀，从而产生功率，该功率可驱动各种负载74，例如发电机。通过使排气68在涡轮膨胀机72内膨胀来产生功率，可重获在压缩机20内压 缩排气68所消耗的能量。另外，在涡轮膨胀机72内膨胀之前，排气68可在预冷单元76内被冷却。通过降 低排气68的温度，涡轮膨胀机72的大小可设置成处理较低的温度，从而降低涡轮膨胀机72 的成本。更具体地，由于可不需要用于涡轮膨胀机72的昂贵的耐高温材料，因此可使用不 那么昂贵的标准成品涡轮膨胀机72。除了降低成本之外，这些较低温的涡轮膨胀机可以使 更多的卖主出售它们，更快的周转时间等。此外，还可重获传递到预冷单元76内的冷却流体78 (例如锅炉给水82)中的热。 例如，如上所述，从预冷单元76放出的经加热的流体80可被引导到HRSG 32中，在HRSG 32 中，来自经加热的流体80的热可用来产生在联合循环发电系统10的底循环中使用的蒸汽。 将锅炉给水82用作预冷单元76内的冷却流体78的优点可为，相同的锅炉表面积可产生更 多的蒸汽，或者在保持相同的蒸汽循环功率的同时可降低锅炉表面积。应当注意，虽然已经在联合循环发电系统10的上下文中大体介绍了本文所述的 实施例，但是本文所述的技术不限于联合循环发电系统。事实上，也可从来自简单的燃气轮 机的压缩机的排气中重获能量。例如，本文介绍的预冷单元76和涡轮膨胀机72可分别冷 却和膨胀从简单的燃气轮机的压缩机中排出的压缩空气，其方式与从本文介绍的联合循环 燃气轮机12的压缩机20中排出的压缩空气相同。此外，不一定需要在联合循环发电系统 10的HRSG 32内回收从预冷单元76放出的经加热的流体80中的热。事实上，可在诸如独 立的锅炉系统的各种其它过程中重获这种热。本书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，且还使本领域技术人员能够 实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及执行任何结合的方法。本发明的可授予 专利权的范围由权利要求书限定，且可包括本领域技术人员能够想到的其它实例。如果这 种其它实例具有不异于权利要求书的字面语言的结构元素，或者如果这种其它实例包括具 有与权利要求书的字面语言无实质性差异的等效结构元素，则这种其它实例处于权利要求 书的范围之内。
权利要求
一种用于从来自燃气轮机(12)的压缩机(20)的压缩空气回收能量的方法，所述方法包括将来自燃气轮机(12)的压缩机(20)的排气(68)引导到冷却单元(76)中，其中，所述排气(68)是来自所述压缩机(20)的压缩空气，所述排气(68)不被引导到所述燃气轮机(12)的燃烧室(18)中；在所述冷却单元(76)内冷却所述排气(68)；以及在涡轮膨胀机(72)内使所述冷却的排气(68)膨胀，以产生功率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括将热从所述排气(68)传递到所述冷却单元(76)内的冷却流体(78，82)；将来自所述冷却单元(76)的所述经加热的冷却流体(80)引导到热回收蒸汽发生系统 (32)的底循环中；通过在涡轮膨胀机(72)内使所述压缩空气的经冷却的第二部分膨胀来产生功率；以及使用由所述涡轮膨胀机(72)产生的功率来驱动发电机(74)。
3.一种燃气轮机功率产生系统，包括包括压缩机(20)、燃烧室(18)和涡轮机构件(16)的燃气轮机(12)；构造成接收和冷却来自所述压缩机(20)的排气(68)的冷却单元(76)，其中，所述排气 (68)是来自所述压缩机(20)的压缩空气，并且所述排气(68)不被引导到所述燃烧室(18) 中；以及构造成接收和膨胀所述经冷却的排气(68)以产生功率的涡轮膨胀机(72)。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统包括构造成由所述涡轮膨胀机 (72)产生的功率驱动的发电机(74)。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统包括构造成控制至所述冷却单 元(76)和涡轮膨胀机(72)的排气(68)的流的控制器(71)和排气阀(70)。
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述冷却单元(76)构造成接收冷却流体 (78，82)，且将热从所述排气(68)传递到所述冷却流体(78，82)中。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述冷却单元(76)构造成接收来自锅炉 给水泵(84)的锅炉给水(82)，且将热从所述排气(68)传递到所述锅炉给水(82)中。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统包括构造成控制所述冷却单元 (76)和热回收蒸汽发生系统(32)的构件(48)之间的所述锅炉给水(82)的流的流控制阀 (86)。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述冷却单元(76)构造成将所述经加热 的锅炉给水(80)引导到所述热回收蒸汽发生系统(32)的蒸发器(50)的鼓中。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统包括构造成控制来自所述冷却 单元(76)的所述经加热的锅炉给水(80)的压力和流的压力控制阀(88)。
全文摘要
本发明提供一种用于从来自燃气轮机(12)的压缩机(20)的排气(68)回收能量的方法。该方法包括将来自燃气轮机(12)的压缩机(20)的排气(68)引导到冷却单元(76)中。排气(68)是来自压缩机(20)的压缩空气，并且排气(68)不被引导到燃气轮机(12)的燃烧室(18)中。方法还包括冷却冷却单元(76)内的排气(68)。方法进一步包括在涡轮膨胀机(72)内使经冷却的排气(68)膨胀，以产生功率。
文档编号F01D15/10GK101865033SQ20101000383
公开日2010年10月20日 申请日期2010年1月5日 优先权日2009年1月5日
发明者B·萨特, D·W·小鲍尔, J·拉纳辛赫, R·P·埃卢里帕蒂 申请人:通用电气公司