专利名称：动力装置和操作方法
动力装置和操作方法
背景技术：
本公开的主题内容一般涉及电力装置领域，并且更具体地涉及操作化学计量废气再循环涡轮系统的方法。各种类型的燃气涡轮系统是已知的，且在发电厂中用于发电。通常情况下，燃气涡轮系统包括用于压缩气流的涡轮压缩机和涡轮燃烧室，其使压缩空气与燃料结合并点燃该混合物以产生废气。废气然后可通过涡轮膨胀，从而使涡轮旋转，其进而可经由涡轮轴被连接到涡轮发电机，用于发电。燃气涡轮传统上在燃烧过程中使用过量的空气来控制涡轮温度及管理不需要的排放物。这通常导致产生带有大量的过量氧气的废气流。因此，存在对使用燃气润轮系统的动力装置布置(power plant arrangement)的需求，所述燃气涡轮系统可在没有带有大量的过量氧气的废气流情况下运行。此外，对于动力装置布置来说提供这样的选择将是合乎需要的，所述选择通过废气处理进一步减少排放物和/或回收二氧化碳、氮和水流。
发明内容
一方面，提供了一种用于减少从动力装置生产电力的方法。大气被至少一个主空气压缩机压缩成为压缩大气流。压缩大气流的至少第一部分被以第一压缩大气流速输送到涡轮燃烧室，其流体连接到至少一个主空气压缩机上。具有第一燃料流流速的燃料流被输送到涡轮燃烧室，用于与压缩大气流的至少第一部分和与废气流的至少第一部分混合以形成可燃混合物。可燃混合物在涡轮燃烧室内以基本化学计量燃烧，形成驱动通过涡轮轴连接到涡轮压缩机上的涡轮的废气流，且在第一负载下操作动力装置。废气流的至少第一部分利用再循环回路从涡轮到涡轮压缩机再循环。废气流的至少第二部分被输送到排气路径。燃料流流速被减少到低于第一燃料流流速的第二燃料流流速。第一压缩大气流速率也被减少到低于第一压缩大气流速率的第二压缩大气流速率，其中基本化学计量燃烧被维持以及动力装置在低于第一负载的第二负载下操作。燃料流速率进一步减少到低于第二燃料流流速的第三燃料流流速，其中实现于稀薄燃烧且动力装置在低于第二负载的第三负载下操作。其它方面将在下面的说明书中部分阐述，并且从说明书中将部分地显而易见的，或者可以通过下面描述的方面的实践学到。下面描述的优点将通过所附的权利要求中特别指出的要素和组合而被实现和获得。应该理解的是，前面的概要描述和下面的详细描述仅仅是示例性的和解释性的，并不是限制性的。
本发明的这些和其它的特征、方面以及优点将变得更好理解，当参考附图阅读下面的详细描述时，其中部件不一定是按比例的，并且其中对应的参考数字在整个附图中表示对应的部分图I图解说明了根据本发明的一个实施方案的一个示例性动力装置布置10。
图2图解说明了根据本发明的一个实施方案的一个示例性动力装置布置100，其中排气路径39的一系列的尾气催化剂被以简化形式示出。图3图解说明了根据本发明的一个实施方案的另一示例性动力装置布置200。图4图解说明了根据本发明的一个实施方案的一个示例性动力装置布置300，其中排气路径39和从属排气路径79的两个系列的尾气催化剂被以简化形式示出。图5图解说明描绘了基于动力装置负载的NOj^P CO排放物的浓度。图5所示的一条额外的线描绘了燃料与空气的理论当量比，并说明基于动力装置的负载该当量比如何改变。
具体实施例方式在以下的描述中，给出了许多具体细节以提供对实施方案的透彻理解。实施方案可在不需要一个或多个具体细节的情况下或用其它方法、部件、材料等实施。在其它的情况 中，公知的结构、材料或操作没有被详细示出或描述，以避免遮蔽实施方案的方面。在整个本说明书中对“ 一个实施方案”，“实施方案”或“多个实施方案”的提及意味着与实施方案关联描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施方案中。因此，短语“在一个实施方案中”或“在实施方案中”在整个说明书中的各个地方的出现不一定都指的是同一实施方案。此外，特定的特征、结构或特性可以任何合适的方式被组合在一个或多个实施方案中。发电行业最近的需求需要燃气涡轮布置的发展，所述布置可被配置成消耗在空气工作流体中几乎所有的氧气以产生基本不含氧气的废气流。这样的废气流可被更容易地适用于使用NOx催化剂的排放物的减少。此外，由于低氧气浓度，这样的废气流可更好地被适用于燃烧后的碳捕获解决方案。此外，基本不含氧气的废气流可被更容易地适用于提高的油回收应用。来自燃气涡轮的基本无氧的废气流可通过在燃烧系统中化学计量燃烧而完成。即，含氧气的新鲜空气的供应可与燃料流相匹配，使得燃烧过程基本化学计量地操作。甲烷和氧气的化学计量燃烧反应如下所示CH4+202 — C02+2H20化学计量燃烧可能导致对于在燃气涡轮发动机中使用的材料和冷却技术来说过于高的气体温度。为了减少这些高温，燃气涡轮排气产物的一部分可以再循环回至燃烧系统以稀释燃烧温度。理想地，该稀释气体也应该基本不含氧气，以便不引入额外的氧气进入系统，从而减少化学计量燃烧的优点。使用化学计量燃烧和再循环废气的燃气涡轮应用被称为为化学计量废气再循环(SEGR)。SEGR系统可使用直接送入燃烧过程的高压空气的供给以提供氧气用于燃烧。该空气可由辅助压缩机供给。实际上，辅助压缩机提供SEGR燃气涡轮所需的压力和流速的空气的能力，将不会在系统所经历的负载和环境温度的所有工作范围内相匹配。辅助压缩机可允许压缩机偶尔提供比燃气涡轮所需要的更多的空气。此外，辅助压缩机可被设计成带有始终提供比燃气涡轮需要的更多的空气的能力。在某些情况下，排放某些被辅助压缩机压缩的空气到大气中可能是必要的。如下详细讨论的，本发明的实施方案可以用于通过使用SEGR循环使燃气涡轮动力装置系统中的排放物最少化，所述SEGR循环可能使动力生产的基本化学计量燃烧反应成为可能。SEGR燃气涡轮可被配置以提供低氧含量的废气。该低氧含量的废气可与NOx还原催化剂一起用于提供废气流，其也可能是没有NOx污染物的。如下详细讨论的，包含一系列尾气催化剂的排气路径39可被用于在降低的负载下控制排放物下降到接近于零。在一些特定的实施方案中，本发明技术包括使用SEGR循环以提供低氧含量的二氧化碳和氮气流，其可用于提高的油回收应用。动力装置布置现在转到附图，首先参看图1，一个示例性动力装置布置10被示出。该示例性动力装置布置10包括主空气压缩机12用于将大气压缩成压缩大气流26的至少第一部分。在一些实施方案中，流入涡轮燃烧室32的压缩大气流26的至少第一部分，可被空气喷射阀调·节从而以压缩大气流速率输送压缩大气流26的至少第一部分。涡轮燃烧室32可被配置成接收来自主空气压缩机12的压缩大气流26的至少第一部分、来自涡轮压缩机30的废气流50的至少第一部分以及燃料流28，以形成可燃混合物并燃烧可燃混合物以产生废气流50。燃料流28可通过气体控制阀被调节至输送第一燃料流流速。此外，动力装置布置10可包括位于涡轮燃烧室32下游的涡轮34。涡轮34可被配置为使废气膨胀以通过涡轮轴22驱动诸如涡轮发电机20等外部负载以产生电力。在图示的实施方案中，至少一个主空气压缩机12和涡轮压缩机30可经由涡轮轴22被涡轮34所产生的动力驱动。可燃混合物可基本化学计量燃烧，从而形成废气流50，以及驱动通过涡轮轴22连接到涡轮压缩机30的涡轮34。在这些条件下，动力装置可在第一负载下操作。如此处所用的，术语“基本化学计量燃烧”意指燃烧反应涉及在燃烧系统中燃料和氧气的基本化学计量燃烧。也就是说，燃烧反应后的氧含量可低于约5% (体积)，低于约2% (体积)，或低于约1% (体积)。如此处所用的，术语“第一负载”代表可由连接到动力装置的涡轮发电机20产生的最高电力负载或最大量的电能。在一些实施方案中，第一负载可为约100%的负载。如图I所示，在一些实施方案中，涡轮轴22可以是“冷端驱动”配置，意味着涡轮轴22可在涡轮组件的压缩机端连接到发电机20上。在其它实施方案中，涡轮轴22可以是“热端驱动”配置，意味着涡轮轴22可在涡轮组件的涡轮端处连接到发电机20。如此处所用的，术语“燃气涡轮组件”指的是除了主空气压缩机12以外的动力装置布置的所有列出的部件。对于包括多个主空气压缩机的动力装置布置来说，术语“燃气涡轮组件”指的是除了多个主空气压缩机之外的动力装置布置的所有列出的部件。在一些实施方案中，涡轮输出35可输送废气流50到再循环回路52上或到排气路径39上，或两者。在一些实施方案中，废气流50可以约2 I的比例，约3 2的比例，或约I : I的比例被输送到再循环回路52以及排气路径39上。再循环回路52将涡轮34流体连接到涡轮压缩机30上。排气路径39可以被流体连接到涡轮34和排气口 38上，并且可用于使用一系列的尾气催化剂净化废气，然后将其排到大气。在一些实施方案中，废气流50可通过再循环回路52从涡轮34被导向到热回收蒸汽发电机36上用于产生蒸汽。蒸汽涡轮可被配置成使用热回收蒸汽发电机36的蒸汽产生额外电力，并且蒸汽涡轮可被连接到蒸汽发电机上。在一些实施方案中，蒸汽涡轮可被布置为连接到涡轮轴22上。废气流50然后可被导向回到再循环回路52中，再到再循环气流冷却器40。在其它实施方案中，再循环回路52可不包含热回收蒸汽发电机36，且废气流50可改为在从涡轮34离开时被直接引入到再循环气流冷却器40。在一些实施方案中，再循环回路52可不包括再循环气流冷却器40。再循环气流冷却器40可在涡轮34下游任何位置并入到再循环回路52中。再循环气流冷却器40可被配置为降低废气流50的温度到对于通过再循环回路52下游输送进入涡轮压缩机30合适的温度。在一些实施方案中，合适温度可低于约66°C，低于约49°C，或低于约45 °C。在实施方案中，燃气涡轮组件还可以包括二次流路径31，其可从涡轮压缩机30输送作为二次流的至少一部分的废气流50到涡轮34。二次流可用于冷却和密封涡轮34，包括但不限于涡轮34的单个部件，如涡轮护罩、涡轮喷嘴、涡轮叶片尖端、涡轮轴承支承壳体等。在冷却和密封涡轮34以及任何单个涡轮部件后，二次流可被导向进入靠近涡轮34的 输出的再循环回路52。在一些实施方案中，示例性动力装置布置10可包括气流提取流44用于从燃气涡轮组件提取至少一部分的废气流50，并输送至少一部分废气流50到气体分离系统46中并产生提取流48。在一些实施方案中，气流提取流44可与涡轮压缩机30的输出流体连通。在其它实施方案中，气流提取流44可以附着在再循环回路52的任何点。在一些实施方案中，气体分离系统46可以是碳捕获和封存系统(CCS)。在一些实施方案中，增压压缩机24可掺入主空气压缩机12的下游并与之流体连接，并且掺入涡轮燃烧室32的上游且与之流体连接。增压压缩机24可进一步压缩被压缩大气流26的至少第一部分，然后将其输送到涡轮燃烧室32。在其它实施方案中，鼓风机可被流体地连接到再循环气流冷却器40的上游或下游的再循环回路52。涡轮鼓风机可被配置成增加废气流50的压力，然后将废气流50通过再循环回路52输送进入涡轮压缩机30。在一些实施方案中，主空气压缩机12可进一步包括可调节的入口导流叶片，以控制进入主空气压缩机12的气流。在一些实施方案中，涡轮压缩机30可以进一步包括可调节的入口导流叶片，以控制进入涡轮压缩机30的气流。在实施方案中，废气流50的至少一部分可被输送到排气路径39。废气流50的该至少一部分可通过排气路径39导向，排气路径39位于热回收蒸汽发电机36内。该尾气催化剂系列可位于排气路径39内且可位于涡轮34的下游和排气口 38的上游。排气路径39可进一步包括第一一氧化碳催化剂23、N0X催化剂25、空气喷射点27以及第二一氧化碳催化剂29。可以使用任何合适的市售的一氧化碳催化剂和NOjJt化剂。在“被净化”的废气流50通过排气口 38排放到大气之前，废气流50可通过排气路径39被导向到第一一氧化碳催化剂23、NOx催化剂25以及第二一氧化碳催化剂29。空气喷射点27可供给额外的氧气到第二一氧化碳催化剂29，以便废气流50中有足够的氧气从而使用第二一氧化碳催化剂29产生二氧化碳。在一些实施方案中，空气喷射点27可以使用主空气压缩机12供给的空气。在其它实施方案中，空气喷射点27可以使用另一来源供给的空气，所述来源包括但不限于压缩空气气缸。该尾气催化剂系列可被配置为净化废气流50，当其离开涡轮34并被排放到大气时。如此处所用的，术语“净化”意指废气流50中的一氧化碳和NOx的浓度可相对于继从涡轮34中排放之后的废气流50中的一氧化碳和NOx浓度而言降低。在一些实施方案中，被净化的废气流50可以具有低于约IOppm,低于约5ppm,或低于约Ippm的一氧化碳含量。在一些实施方案中，被净化的废气可具有低于约IOppm,低于约5ppm,或低于约Ippm的
NOx含量。图2图解说明了一个示例性的动力装置布置100，其描述了包含在图I所示的热回收蒸汽发电机36内的排气路径39。在该实施方案中，来自涡轮34的废气流50可作为废气流50的至少一部分被输送到排气路径39。废气流50的该至少一部分可流经第一一氧化碳催化剂23然后可流经NOx催化剂25。在离开NOx催化剂25后，在废气流50的该至少一部分进入第二一氧化碳催化剂29之前，废气流50的该至少一部分可与空气在空气喷射点27 混合。最后，该被净化的废气流50的至少一部分可通过排气口 38离开排气路径39。如此处所用的，术语“从属的”与术语“次要的”、“辅助性的”、或“额外的”同义。在下面的实施方案中，术语“从属的”指的是两个燃气涡轮组件中的第二个，但也可意指与主燃气涡轮组件一起运作的任何额外的燃气涡轮组件，如下面实施方案中的第二燃气涡轮组件。此外，术语“主系列(master train) ”与主燃气涡轮组件同义，而术语“从属系列”与从属燃气涡轮组件同义。如图3所示，在一些实施方案中，主空气压缩机12可以输送压缩大气到从属涡轮燃烧室72,其可通过互联导管(inter-train conduit) 8被流体地连接到主空气压缩机12上。流经互联导管8的压缩大气流可产生压缩大气流66的至少第二部分。在一些实施方案中，压缩大气流66的至少第二部分向从属涡轮燃烧室72的流动，可通过从属空气喷射阀调节至以从属压缩大气流速率输送压缩大气流66的至少第二部分。从属涡轮燃烧室72可被配置成接收来自主空气压缩机12的该压缩大气流66的至少第二部分、来自从属涡轮压缩机70的从属废气流90以及从属燃料流68，以形成从属可燃混合物，并燃烧该从属可燃混合物以产生从属废气流90。在一些实施方案中，从属燃料流68可通过从属气体控制阀调节，以调节从属燃料流速率。此外，示例性的动力装置布置200可包括位于从属涡轮燃烧室72下游的从属涡轮74。从属涡轮74可被配置为使从属废气流90膨胀，并可通过从属涡轮轴62驱动外部负载如从属涡轮发电机60，从而产生电力。从属可燃混合物可被基本化学计量燃烧，从而形成废气流50，并通过涡轮轴22驱动连接到涡轮压缩机30上的涡轮34。在这些条件下，动力装置可在第一从属负载下操作。如此处所用的，术语“基本化学计量燃烧”意指燃烧反应涉及从属燃烧系统中燃料和氧气的基本化学计量燃烧。也就是说，从属燃烧反应后的氧含量可低于约5% (体积)，低于约2 % (体积)，或低于约I % (体积)。如此处所用的，术语“第一从属负载”代表可被连接到动力装置的从属涡轮发电机60产生的最高的电力负载或最大量的电能。在一些实施方案中，第一从属负载可为约100%的负载。如图3所示，在一些实施方案中，从属涡轮轴62可为“冷端驱动”配置，意味着从属涡轮轴62可在涡轮组件的压缩机端连接到从属发电机60上。在其它实施方案中，从属涡轮轴62可以是“热端驱动”配置，意味着从属涡轮轴62可在涡轮组件的涡轮端处连接到从属发电机60上。在实施方案中，从属涡轮输出75可以输送废气流90到从属再循环回路92，或到从属排气路径79，或两者。在一些实施方案中，从属废气流90可以约2 I的比例、约3 2的比例或约I : I的比例被输送到从属再循环回路92以及从属排气路径79上。从属再循环回路92可将从属涡轮74流体地连接到从属涡轮压缩机70上。从属排气路径79可流体地连接到从属涡轮74和从属排气口 78上，并且可用于使用一系列的从属尾气催化剂净化从属废气流90，然后将其排到大气。在一些实施方案中，从属废气流90可以通过从属再循环回路92从从属涡轮74被导向到从属热回收蒸汽发电机76上用于产生蒸汽。从属蒸汽涡轮还可以被配置为使用从属热回收蒸汽发电机76的蒸汽产生额外电力，并且从属蒸汽涡轮可被连接到从属蒸汽发电机上。从属废气流90然后可被导向回到从属再循环回路92中，再到从属再循环气流冷却器80。在其它实施方案中，从属再循环回路92可能不包含从属热回收蒸汽发电机76，且从属废气流90可改为在离开从属涡轮74时被直接引入到从属再循环气流冷却器80。在其它实施方案中，从属再循环回路92可不包括从属再循环气流冷却器80。 从属再循环气流冷却器80可在从属涡轮74下游的任何位置并入到从属再循环回路92中。该从属再循环气流冷却器80可被配置为降低从属废气流90的温度到对于通过从属再循环回路92下游输送进入从属涡轮压缩机70合适的温度。在一些实施方案中，合适温度可低于约66 °C，低于约49 °C，或低于约45 °C。在一些实施方案中，燃气涡轮组件还可以包括从属二次流路径71，其可从从属涡轮压缩机70输送作为从属二次流的至少一部分的从属废气流90到从属涡轮74。从属二次流可用于冷却和密封从属为轮74，包括从属涡轮74的单个部件,如涡轮护罩、涡轮喷嘴、涡轮叶片尖端、涡轮轴承支承壳体等。在冷却和密封从属涡轮74以及任何单个涡轮部件后，从属二次流可被导向进入靠近从属涡轮74的输出的从属再循环回路92。在一些实施方案中，动力装置布置200的从属燃气涡轮组件可包括从属气流提取流84，用于从从属燃气涡轮组件提取至少一部分的从属废气流90，并输送该至少一部分从属废气流90到从属气体分离系统86中以产生从属提取流88。在一些实施方案中，从属再循环气流提取流84可与从属涡轮压缩机70的输出流体连通。在其它实施方案中，从属再循环气流提取流84可以附着在从属再循环回路92的任何点。在一些实施方案中，从属气体分离系统86可以是从属碳捕获和封存系统(CCS)。在一些实施方案中，从属增压压缩机64可掺入到主空气压缩机12的下游并与之流体连接，并且掺入到从属涡轮燃烧室72的上游并与之流体连接。从属增压压缩机64可进一步压缩被压缩大气流66的至少第二部分，然后将其输送到从属涡轮燃烧室72。在其它实施方案中，从属鼓风机可被流体地连接到从属再循环气流冷却器80的上游或下游的从属再循环回路92。从属鼓风机可被配置成增加从属废气流90的压力，然后将从属废气流90通过从属再循环回路92输送进入从属涡轮压缩机70。在一些实施方案中，从属涡轮压缩机70还可以包括可调节的入口导流叶片以控制进入从属涡轮压缩机70的空气流。在一些实施方案中，至少一部分的从属废气流90可输送到从属排气路径79。如图4所述，该从属尾气催化剂系列可位于从属排气路径79，其被包含在从属热回收蒸汽发电机76内。从属排气路径79还可以包括第一从属一氧化碳催化剂63、从属NOx催化剂65、从属空气喷射点67以及第二从属一氧化碳催化剂69。可以使用任何合适的市售的一氧化碳催化剂和NOjJS化剂。在通过从属排气口 78将从属废气排放到大气之前，从属废气流90可通过从属排气路径79被导向到第一从属一氧化碳催化剂63、从属NOx催化剂65以及第二从属一氧化碳催化剂69。从属空气喷射点67可供给额外的氧气到第二从属一氧化碳催化剂69，以便从属废气流90中可存在足够的氧气以利用第二从属一氧化碳催化剂69产生二氧化碳。在一些实施方案中，从属空气喷射点67可以使用主空气压缩机12供给的空气。在其它实施方案中，从属空气喷射点67可以使用另一来源供给的空气，所述来源包括但不限于一个压缩空气气缸。该从属尾气催化剂系列可被配置为净化从属废气流90，当其离开从属涡轮74并被排放到大气中时。在一些实施方案中，被净化的从属废气流90可具有低 于约IOppm,低于约5ppm,或低于约Ippm的一氧化碳含量。在一些实施方案中，被净化的从属废气流90可具有低于约IOppm,低于约5ppm,或低于约Ippm的NOx含量。在一些实施方案中,动力装置布置包括一个燃气涡轮组件。在其它实施方案中,动力装置布置包括由互联导管8流体连接的两个或更多个燃气涡轮组件。如此处所用的，术语“互联导管”可以指两个或更多个燃气涡轮组件与一个或多个主空气压缩机之间的流体连接。在其它实施方案中，动力装置布置包括三个或更多个燃气涡轮组件以及一个或多个额外的主空气压缩机，其中该额外的主空气压缩机彼此之间呈流体连接并且与燃气涡轮组件呈流体连接。在其它实施方案中，动力装置布置被配置用于基本化学计量燃烧。在其它实施方案中，动力装置布置被配置用于基本零排放物动力生产。在一些实施方案中，燃料流28和/或从属燃料流68可包括有机气体，包括但不限于甲烷、丙烷和/或丁烷。在其它实施方案中，燃料流28和/或从属燃料流68可包括有机液体，包括但不限于甲醇和/或乙醇。在其它实施方案中，燃料流28和/或从属燃料流68可包括从固体含碳材料如煤获得的燃料源。减少电力输出的方法现在转向图5，在基本负载(100%负载)，动力装置的燃气涡轮可以燃料与氧的当量比为约I. O或在基本化学计量反应条件下操作。燃料和氧的混合物可用一定量的再循环废气流50稀释，以降低涡轮燃烧室32内的火焰温度。在涡轮燃烧室的火焰区存在的再循环废气流50的量可以是涡轮燃烧室32几何形状和整体系统压力平衡的函数。在一些实施方案中，涡轮燃烧室32火焰区的空气量可通过调节主空气压缩机12而控制，以及由控制系统控制。在一些实施方案中，涡轮燃烧室32火焰区的燃料量可通过使用气体控制阀调节燃料流28而控制。由于燃气涡轮上的负载被减少到低于基本负载，被引入到涡轮燃烧室32的燃料和空气量被减少，而再循环废气流50的量以较慢的速度变化。这可导致相对于在涡轮燃烧室32中存在的氧气量增加再循环废气流50的量。随着再循环废气流50的相对量增加，燃烧过程可能变得不稳定，可存在燃烧过程可能不再化学计量地进行的点。这可在约50%的负载时发生，如图5所示。在约50%的负载，当燃烧过程可能不再是化学计量时，燃料量可进一步减少，而空气量可以较慢的速率减少，导致氧过量，从而产生稀薄但稳定的燃烧反应。在稀薄燃烧中，产生的CO量可迅速减少，而NOx量可更慢地降低，因此，NOx催化剂可能不再有效地还原NOx。如图5所示，这可导致，在约20%负载和约50%负载之间的操作区域，其中产生和排放的NOx的量对于法规要求来说可能太高，因此导致其中动力装置不能合规地运作的区域。由于燃料流减少，且在稀薄燃烧中温度降低，NOx的形成可能进一步减少到发动机可能再次排放物达标而不需要NOx催化剂运作的位置。如图5所描绘的，该区域可处于低于约20%的负载。在这个水平附近，CO的形成高，但CO氧化催化剂可能仍然运行且消耗CO，从而保持可接受的排放物水平。由于燃料流被进一步减少，动力装置的燃气涡轮可达到全速无负载操作，如图5所示(约0%负载)。在全速无负载操作中，保持排放物达标是可能的，由于CO催化剂的有效性和低燃烧温度所致，其中产生少量的NOx排放物。最后，可通过从电网脱开动力装置并进一步降低燃气涡轮的速度到“待机”工作点，来进一步减少燃料流。再参照图1，在操作中以及在一个实施方案中，提供了一种用于减少动力装置布置 10的电力输出的方法，其中将大气用主空气压缩机12压缩，以形成压缩的大气流。压缩的大气流26的至少第一部分可被输送到燃气涡轮组件。该压缩的大气流26的至少第一部分可被直接输送到涡轮燃烧室32，具有第一压缩大气流速。然后该压缩的大气流26的至少第一部分可与具有燃料流速率的燃料流28，以及废气流50的至少第一部分混合，以形成可燃混合物。可燃混合物可在涡轮燃烧室32中燃烧产生废气流50。从属可燃混合物可基本化学计量燃烧，从而形成废气流50并驱动经由涡轮轴22连接到涡轮压缩机30上的涡轮34。在这些条件下，动力装置可以在第一从属负载下操作。如此处所用的，术语“基本化学计量燃烧”意指燃烧反应涉及燃烧系统中燃料和氧气的基本化学计量燃烧。也就是说，燃烧反应后的氧含量可低于约5% (体积)，低于约2%(体积)，或低于约1% (体积)。如此处所用的，术语“第一负载”代表可由连接到动力装置的涡轮发电机20产生的最高的电力负载或最大量的电能。在一些实施方案中，第一负载可为约100%的负载。在本实施方案中，涡轮34可使用废气流50驱动，从而使涡轮34旋转。如此处所用的，术语“使用废气流驱动”意指废气流50在离开涡轮燃烧室32和进入涡轮34时膨胀，从而使涡轮34旋转。在本实施方案中，涡轮34的旋转可导致涡轮轴22以及涡轮压缩机30旋转。涡轮轴22可在涡轮发电机20中旋转，涡轮轴22的这种旋转可导致涡轮发电机20发电。在一些实施方案中，涡轮压缩机30可被流体地连接到涡轮燃烧室32。如图I所示，在一些实施方案中，涡轮轴22可以是“冷端驱动”配置，意味着涡轮轴22可在涡轮组件的压缩机端连接到涡轮发电机20。在其它实施方案中，涡轮轴22可以是“热端驱动”配置，意味着涡轮轴22可在涡轮组件的涡轮端连接到涡轮发电机20上。在一些实施方案中，涡轮输出35可以输送废气流50的至少第一部分到再循环回路52上，并输送废气流50的至少第二部分到排气路径39上。在一些实施方案中，废气流50可以约2 I的比例，约3 2的比例，或约I : I的比例输送到再循环回路52和排气路径39上。再循环回路52将涡轮34与涡轮压缩机30流体连接。排气路径39流体地连接到涡轮34和排气口 38上，并且可用于在废气流50离开涡轮34排到大气之前使用一系列的尾气催化剂净化废气流50。然后可以降低进入涡轮燃烧室32的燃料流流速到低于第一燃料流流速的第二燃料流流速。此外，也可以降低进入涡轮燃烧室32的压缩大气流速率到低于第一压缩大气流速率的第二压缩大气流速率。在这些条件下，保持基本化学计量燃烧，并且动力装置可以在低于第一负载的第二负载下工作。在一些实施方案中，第二负载可以是约90 %的最大负载，约80%的最大负载，约70%的最大负载，约60%的最大负载，或约50%的最大负载。随后，进入涡轮燃烧室32的燃料流流速可被降低到低于第二燃料流流速的第三燃料流流速。在这些条件下，实现稀薄燃烧，意味着不再有化学计量燃烧，因为在燃烧室中有相对于燃料量的过量空气。在一些实施方案中，动力装置因此可以在低于第二负载的第三负载下工作。在一些实施方案中，第三负载可低于约50%的最大负载，低于约40%的最大负载，低于约30%的最大负载，或低于约20%的最大负载。在一些实施方案中，燃料流速率可进一步被降低到低于第三燃料流流速的第四燃料流流速。在这些条件下，维持稀薄燃烧且动力装置在全速无负载下工作。如此处所用的，术语“无负载”意味着动力装置在约0%的最大负载下工作。在一些实施方案中,动力装置可与电网断开以实现无负载工作。在一些实施方案中，燃料流流速可以进一步被降低到低于第四燃料流流速的第五燃料流流速。在这些条件下，维持稀薄燃烧且动力装置在低于全速的速度和无负载下操作。·在这类情况下，动力装置维持在合适的温度，使得迅速恢复到负载操作是可能的。如此处所用的，“迅速恢复到负载操作”意味着动力装置可以比动力装置在大气温度下所保持的速度更快的速度加速到负载操作。在一些实施方案中，燃气涡轮组件还可以包括二次流路径31，其将废气流50的至少第三部分作为二次流从涡轮压缩机30输送到涡轮34。二次流可用于冷却和密封涡轮34，包括涡轮34的单个部件，如涡轮护罩、涡轮喷嘴、涡轮叶片尖端、涡轮轴承支承壳体等。在冷却和密封涡轮34以及任何单个涡轮部件后，二次流可被导向进入靠近涡轮34的输出的再循环回路52。在一些实施方案中，在使用再循环气流冷却器40输送到涡轮压缩机30之前，废气流50可被冷却到合适的温度。再循环气流冷却器40可在涡轮34下游任何地方掺入到再循环回路52。在一些实施方案中，合适的温度可低于约66°C，低于约49 °C，或低于约45 °C。在一些实施方案中，废气流50可以从涡轮燃烧室32通过再循环回路52被导向到热回收蒸汽发电机36用于产生蒸汽。蒸汽涡轮可被配置成使用热回收蒸汽发电机36的蒸汽产生额外的电力，并且蒸汽涡轮可以被连接到蒸汽发电机上。在一些实施方案中，蒸汽涡轮可以被布置为连接到涡轮轴22上。废气流50然后可被导向回到再循环回路52中，再到再循环气流冷却器40。在其它实施方案中，再循环回路52可不包含热回收蒸汽发电机36，且废气流50可改为在离开涡轮34时被直接引入到再循环气流冷却器40。在一些实施方案中，再循环回路52可不包括再循环气流冷却器40。在一些实施方案中，动力装置布置10可包括气流提取流44用于从燃气涡轮组件提取至少一部分的废气流50，并输送该至少一部分废气流50到气体分离系统46中并产生提取流48。在一些实施方案中，气流提取流44可与涡轮压缩机30的输出呈流体连通。在其它实施方案中，气流提取流44可以附着在再循环回路52的任何点。在一些实施方案中，气体分离系统46可以是碳捕获和封存系统(CCS)。在一些实施方案中，该压缩大气流26的至少第一部分可通过增压压缩机24进一步压缩。增压压缩机24可掺入到主空气压缩机12的下游并与之流体连接，并且掺入到涡轮燃烧室32的上游且与之流体连接。在其它实施方案中，鼓风机可被流体地连接到再循环气流冷却器40下游的再循环回路52。鼓风机可被配置成增加废气流50的压力，然后将废气流50通过再循环回路52输送进入涡轮压缩机30。在一些实施方案中，主空气压缩机12可进一步包括可调节的入口导流叶片以控制进入主空气压缩机12的空气流。在一些实施方案中，涡轮压缩机30可进一步包括可调节的入口导流叶片以控制进入涡轮压缩机30的空气流。在一些实施方案中，废气流50的至少第二部分可被输送到位于热回收蒸汽发电机36内的排气路径39。该尾气催化剂系列位于排气路径39内，且位于涡轮34的下游和排气口 38的上游。排气路径39可进一步包括第一一氧化碳催化剂23、NOx催化剂25、空气喷射点27以及第二一氧化碳催化剂29。可以使用任何合适的市售的一氧化碳催化剂和 NOx催化剂。废气流50通过排气路径39被导向到第一一氧化碳催化剂23、NOx催化剂25以及到第二一氧化碳催化剂29，然后废气流50通过排气口 38排放到大气中。空气喷射点27供给额外的氧气到第二一氧化碳催化剂29，以便足够的氧气存在于废气流50中以使用第二一氧化碳催化剂29产生一氧化碳。在一些实施方案中，空气喷射点27可以使用主空气压缩机12供给的空气。在其它实施方案中，空气喷射点27可以使用另一来源供给的空气，所述来源包括但不限于压缩空气气缸。该尾气催化剂系列被配置为当废气流50离开涡轮34并被排放到大气中时净化废气流50。在一些实施方案中，被净化的废气流50可具有低于约lOppm，低于约5ppm，或低于约Ippm的一氧化碳含量。在一些实施方案中，被净化的废气流50可具有低于约IOppm,低于约5ppm,或低于约Ippm的NOx含量。如图3所示，提供了一种用于减少动力装置布置200的电力输出的方法。用于减少主系列的电力输出的方法已经在上文中描述。现在描述用于减少从属系列的电力输出的方法，其中大气使用主空气压缩机12压缩，以形成压缩的大气流。压缩的大气流66的至少第二部分可被输送到从属系列。该压缩的大气流66的至少第二部分可直接输送到从属涡轮燃烧室72，具有第三压缩的大气流速率。该压缩的大气流66的至少第二部分然后可与具有从属燃料流流速的从属燃料流68，以及从属废气流90的至少第一部分混合，以形成从属可燃混合物。从属可燃混合物可在从属涡轮燃烧室72中燃烧，以产生从属废气流90。从属可燃混合物可基本化学计量燃烧，从而形成从属废气流90并驱动通过从属涡轮轴62连接到从属涡轮压缩机70上的从属涡轮74。在这些条件下，从属系列可以在第一从属负载下操作。如此处所用的，术语“基本化学计量燃烧”意指从属燃烧反应涉及从属燃烧系统中燃料和氧气的基本化学计量燃烧。也就是说，从属燃烧反应后的氧含量可低于约5% (体积)，低于约2% (体积)，或低于约1% (体积)。如此处所用的，术语“第一从属负载”代表可由被连接到从属系列上的从属涡轮发电机60产生的最高的电力负载或最大量的电能。在一些实施方案中，第一从属负载可能是约100%的负载。在本实施方案中，从属涡轮74可使用从属废气流90驱动,从而使从属涡轮74旋转。如此处所用的，术语“使用从属废气流驱动”意指从属废气流90在从从属涡轮燃烧室72离开和进入从属涡轮74时膨胀，从而使从属涡轮74旋转。在本实施方案中，从属涡轮74的旋转可导致从属涡轮轴62以及从属涡轮压缩机70旋转。从属涡轮轴62可在从属涡轮发电机60中旋转，从属涡轮轴62的这种旋转可导致从属涡轮发电机60发电。在这个实施方案中，从属涡轮压缩机70可被流体地连接到从属涡轮燃烧室72。如图3所示，在一些实施方案中，从属涡轮轴62可能是“冷端驱动”配置，意味着从属涡轮轴 62可在从属涡轮组件的压缩机端连接到从属涡轮发电机60上。在其它实施方案中，从属涡轮轴62可以是“热端驱动”配置，意味着从属涡轮轴62可在从属涡轮组件的涡轮端处连接到从属涡轮发电机60上。在一些实施方案中，从属润轮输出75可输送从属废气流90的至少第一部分到从属再循环回路92，以及输送从属废气流90的至少第二部分到从属排气路径79。在一些实施方案中，从属废气流90可以约2 I的比例，约3 2的比例，或约I : I的比例被输送到从属再循环回路92和从属排气路径79上。从属再循环回路92将从属涡轮74与从属涡轮压缩机70流体连接。从属排气路径79流体地连接到从属涡轮74和从属排气口 78上，并且可用于在从属废气流90离开从属涡轮74排放到大气中之前，使用一系列的从属尾气催化剂净化从属废气流90。然后，可以降低进入到从属涡轮燃烧室72的从属燃料流流速到低于第一从属燃料流流速的第二从属燃料流流速。此外，进入到从属涡轮燃烧室72的从属压缩大气流速率也可以降低到低于第三压缩大气流速率的第四压缩大气流速率。在这些条件下，维持基本化学计量燃烧且从属系列可以在低于第一从属负载的第二从属负载下工作。在一些实施方案中，第二从属负载可能是约90%的最大负载，约80%的最大负载，约70%的最大负载，约60%的最大负载，或约50%的最大负载。随后，进入从属涡轮燃烧室72的从属燃料流流速可被降低到低于第二从属燃料流流速的第三从属燃料流流速。在这些条件下，实现稀薄燃烧，意味着不再有化学计量燃烧，因为在从属燃烧室中有相对于燃料量的过量空气。在一些实施方案中，从属系列因此可以在低于第二从属负载的第三从属负载下工作。在一些实施方案中，第三从属负载可以为大约低于约50%的最大负载,低于约40%的最大负载,低于约30%的最大负载,或低于约20%的最大负载。在一些实施方案中，从属燃料流流速还可以被降低到低于第三从属燃料流流速的第四从属燃料流流速。在这些条件下，稀薄燃烧被保持并且从属系列在全速无负载下操作。如此处所用的，术语“无负载”意指从属系列在约0%的最大负载下操作。在一些实施方案中，从属系列可从电网断开以达到无负载操作。在一些实施方案中，从属燃料流流速还可以被降低到低于第四从属燃料流流速的第五从属燃料流流速。在这些条件下，稀薄燃烧被保持，从属系列在低于全速的速度和无负载下操作。在这些情况下，从属系列维持在合适的温度，使得迅速恢复到负载操作是可能的。如此处所用的，“迅速恢复到负载操作”意味着，从属系列可被以比从属系列在大气温度下所保持的速度更快的速度加速到负载操作。在一些实施方案中，从属系列还包括从属二次流路径71，其将从属废气流90的至少第三部分作为从属二次流从从属涡轮压缩机70输送到从属涡轮74上。从属二次流可用于冷却和密封从属涡轮74，包括从属涡轮74的单个部件，如涡轮护罩、涡轮喷嘴、涡轮叶片尖端、涡轮轴承支承壳体等。在冷却和密封从属涡轮74以及任何单个涡轮部件后，从属二次流可被导向进入靠近从属涡轮74的输出的从属再循环回路92。在一些实施方案中，从属废气流90可在输送到从属润轮压缩机70之前使用从属再循环气流冷却器80冷却到合适的温度。该从属再循环气流冷却器80可在从属涡轮74下游任何地方掺入从属再循环回路92中。在一些实施方案中，合适的温度可低于约66°C,低于约49 °C，或低于约45 °C。在一些实施方案中，从属废气流90可以从从属涡轮燃烧室72通过从属再循环回路92被导向到从属热回收蒸汽发电机76用于蒸汽的产生。从属蒸汽涡轮可被配置为使用从属热回收蒸汽发电机76的蒸汽产生额外的电力，并且从属蒸汽涡轮可被连接到从属蒸汽发电机。在一些实施方案中，从属蒸汽涡轮可被布置为连接到从属涡轮轴62上。从属废气流90然后可被导向回到从属再循环回路92，再到从属再循环气流冷却器80。在其它实施方案中，从属再循环回路92可不包含从属热回收蒸汽发电机76，以及从属废气流90可改为在从从属涡轮74离开时被直接引入到从属再循环气流冷却器80。在一些实施方案中，从 属再循环回路92可不包括从属再循环气流冷却器80。在一些实施方案中，动力装置布置200可包括从属气流提取流84，用于从从属系列中提取至少一部分的从属废气流90，并输送该至少一部分从属废气流90到从属气体分离系统86中以产生从属提取流88。在一些实施方案中，从属气流提取流84可与从属涡轮压缩机70的输出呈流体连通。在其它实施方案中，从属气流提取流84可以附着在从属再循环回路92的任何点。在一些实施方案中，从属气体分离系统86可以是碳捕获和封存系统(CCS)。在一些实施方案中，该压缩大气流66的至少第二部分可进一步被从属增压压缩机64压缩。从属增压压缩机64可掺入到主空气压缩机12的下游并与之流体连接，并且掺入到从属涡轮燃烧室72的上游且与之流体连接。在其它实施方案中，从属鼓风机可被流体地连接到从属再循环气流冷却器80的上游或下游的从属再循环回路92。从属鼓风机可被配置成增加从属废气流90的压力，然后通过从属再循环回路92将从属废气流90输送进入从属涡轮压缩机70。在一些实施方案中，从属涡轮压缩机70可进一步包括可调节的入口导流叶片，以控制进入从属涡轮压缩机7的空气流。在一些其它实施方案中，从属废气流90的至少第二部分可被输送到位于从属热回收蒸汽发电机76内的从属排气路径79。该从属尾气催化剂系列位于从属排气路径79内且位于从属涡轮74的下游和从属排气口 78的上游。从属排气路径79还包括第一从属一氧化碳催化剂63、从属NOx催化剂65、从属空气喷射点67以及第二从属一氧化碳催化剂69。可以使用任何合适的市售的一氧化碳催化剂和NOjJt化剂。在从属废气流90通过从属排气口 78排放到大气之前，从属废气流90通过从属排气路径79被导向到第一从属一氧化碳催化剂63、从属NOx催化剂65以及第二从属一氧化碳催化剂69。从属空气喷射点67供给额外的氧气到第二从属一氧化碳催化剂69，以便从属废气流90中有足够的氧气以使用第二从属一氧化碳催化剂69产生一氧化碳。在一些实施方案中，从属空气喷射点67可使用主空气压缩机12供给的空气。在其它实施方案中，从属空气喷射点67可使用另一来源供给的空气，所述来源包括但不限于压缩空气气缸。该从属尾气催化剂系列可被配置为净化从属废气流90，当其离开从属涡轮74并被排放到大气中时。在一些实施方案中，被净化的从属废气流90可具有低于约IOppm,低于约5ppm,或低于约Ippm的一氧化碳含量。在一些实施方案中，被净化的从属废气流90可具有低于约IOppm,低于约5ppm,或低于约Ippm的NOx含量。如图3所示，在一些实施方案中，从属涡轮轴62可能是“冷端驱动”配置，意味着从属涡轮轴62可在涡轮组件的压缩机端连接到从属涡轮发电机60上。在其它实施方案中，从属涡轮轴62可以是“热端驱动”配置，意味着从属涡轮轴62可在涡轮组件的涡轮端处连接到从属涡轮发电机60上。如图4所描绘的，该从属尾气催化剂系列可以位于从属排气路径79内且可位于从属涡轮74的下游和从属排气口 78的上游。从属排气路径还可包括第一从属一氧化碳催化·剂63、从属NOx催化剂65、从属空气喷射点67以及第二从属一氧化碳催化剂69。可以使用任何合适的市售的一氧化碳催化剂和NOjJt化剂。在从属废气通过从属排气口 78排放到大气之前，从属调节(turndown)废气流77可通过从属调节路径79被导向到第一从属一氧化碳催化剂63、从属NOx催化剂65以及第二从属一氧化碳催化剂69。从属空气喷射点67可供给额外的氧气到第二从属一氧化碳催化剂69，以便从属废气流90中有足够的氧气从而使用第二从属一氧化碳催化剂69产生一氧化碳。在一些实施方案中，从属空气喷射点67可以使用主空气压缩机12供给的空气。在其它实施方案中，从属空气喷射点67可以使用另一来源供给的空气，所述来源包括但不限于压缩空气气缸。该从属尾气催化剂系列可被配置为净化从属废气流90，当其离开从属涡轮74并被排放到大气中时。在一些实施方案中，该方法包括操作动力装置布置，其包括一个燃气涡轮组件。在其它实施方案中，该方法包括操作动力装置布置，其包括通过互联导管8流体连接的两个或更多个燃气涡轮组件。在其它实施方案中，该方法包括操作动力装置布置，其包括三个或更多个燃气涡轮组件以及一个或多个额外的主空气压缩机，其中额外的主空气压缩机彼此之间呈流体连接并且与燃气涡轮组件呈流体连接。在其它实施方案中，该方法包括操作动力装置布置，其针对基本化学计量燃烧进行配置。在其它实施方案中，该方法包括操作动力装置布置，其针对基本零排放物动力生产进行配置。其它配置和操作方法由美国专利申请提供，所述申请包括Daniel Snook、Lisaffichmann>Sam Draper、Noemie Dion Ouellet和 Scott Rittenhouse 的“动力装置和操作方法(Power Plant and Method of Operation) ”(2011 年8 月 25 日提交)，DanielSnook、Lisa Wichmann>Sam Draper、Noemie Dion Ouellet 和 Scott Rittenhouse 的“动力装置和操作方法” (2011 年 8 月 25 日提交)，Daniel Snook、Lisa Wichmann> Sam Draper、NoemieDion Ouellet 和 Scott Rittenhouse 的“动力装置启动方法(Power Plant Start-UpMethod) ” (2011 年 8 月 25 日提交),Daniel Snook、LisaWichmann、Sam Draper 和 NoemieDion Ouellet 的“动力装置和控制方法(PowerPlant and Control Method) ”(2011 年 8月25日提交)，Predrag Popovic的“动力装置和操作方法”(2011年8月25日提交)，SamDraper和Kenneth Kohl的“动力装置和操作方法” (2011年8月25日提交)，Sam Draper的“动力装置和操作方法” (2011年8月25日提交)，Daniel Snook、Lisa Wichmann> SamDraper 和 Noemie Dion Ouellet 的“动力装置和使用方法(Power Plant and Method ofUse) ” (2011年8月25日提交)，Lisa Wichmann的“动力装置和操作方法”(2011年8月25日提交)，以及Karl Dean Minto的“动力装置和控制方法”(2011年8月25日提交)，其公开内容在此纳入参考。应该显而易见的是，上述仅涉及本发明的优选实施方案，在本文中可作出许多变化和修改而不会背离由随附权利要求及其等同内容所限定的本发明的精神和范围。部件列表
8j互联导管 10 示例性动力装置布置 12 主空气压缩机 20 涡轮发电机 22~涡轮轴
23第氧化碳催化剂
24增压压缩机 25~ NOx催化剂
26压缩大气流的第一部分
27空气喷射点
28燃料流
29第二一氧化碳催化剂
30涡轮压缩机
31二次流路径 32~涡轮燃烧室 34~^
35涡轮输出
36热回收蒸汽发电机
38排气口
39排气路径
权利要求
1.一种用于降低动力装置的电力生产的方法，包括以下步骤 采用至少一个主空气压缩机(12)将大气压缩成压缩大气流； 以第一压缩大气流速率输送压缩大气流(26)的至少第一部分到涡轮燃烧室(32)，其流体连接到所述至少一个主空气压缩机(12)； 输送具有第一燃料流流速的燃料流(28)到涡轮燃烧室(32)用于与所述压缩大气流(26)的至少第一部分以及废气流(50)的至少第一部分混合，以形成可燃混合物； 在涡轮燃烧室(32)内基本化学计量燃烧所述可燃混合物，由此形成废气流(50)，并驱动通过涡轮轴(22)连接到涡轮压缩机(30)的涡轮(34)并在第一负载下操作动力装置；使用再循环回路(52)从涡轮(34)到涡轮压缩机(30)再循环废气流(50)的至少第一部分； 输送废气流(50)的至少第二部分到排气路径(39)； 降低燃料流流速到低于第一燃料流流速的第二燃料流流速，并降低压缩大气流速率到低于第一压缩大气流速率的第二压缩大气流速率，其中基本化学计量燃烧被维持且动力装置在低于第一负载的第二负载下操作；以及 降低燃料流流速到低于第二燃料流流速的第三燃料流流速，其中实现稀薄燃烧并且动力装置在低于第二负载的第三负载下操作。
2.根据权利要求I所述的方法，还包括通过二次流路径(31)输送二次流，其中二次流路径(31)从涡轮压缩机(30)到涡轮(34)输送废气流(50)的至少第三部分用于冷却和密封涡轮(34)，其后进入再循环回路(52)。
3.根据权利要求I所述的方法，排气路径(39)包括第一一氧化碳催化剂(23)、NOjJt化剂(25)、空气喷射口(27)以及第二一氧化碳催化剂(29)。
4.根据权利要求I所述的方法，还包括降低燃料流流速到低于第三燃料流流速的第四燃料流流速，其中稀薄燃烧被维持且动力装置在无负载下操作。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括降低燃料流流速到低于第四燃料流流速的第五燃料流流速，其中稀薄燃烧被维持且动力装置维持在对迅速恢复到负载操作合适的温度。
6.根据权利要求I所述的方法，还包括降低从属动力装置的电力生产，包括以下步骤 以第三压缩大气流速率输送压缩大气流￠6)的至少第二部分到从属涡轮燃烧室(72)，其经由互联导管(8)流体连接到所述至少一个主空气压缩机(12)； 输送具有第一从属燃料流流速的从属燃料流(68)到从属涡轮燃烧室(72)，用于与所述压缩大气流￠6)的至少第二部分和从属废气流(90)的至少第一部分混合，以形成从属可燃混合物； 在从属涡轮燃烧室(72)内基本化学计量燃烧所述从属可燃混合物，从而形成从属废气流(90)并驱动通过从属涡轮轴(62)连接到从属涡轮压缩机(70)的从属涡轮(74)，并且在第一从属负载下操作从属动力装置； 使用从属再循环回路(92)从从属涡轮(74)到从属涡轮压缩机(70)再循环从属废气流(90)的至少第一部分； 输送从属废气流(90)的至少第二部分到从属排气路径(79)； 降低从属燃料流流速到低于第一从属燃料流流速的第二从属燃料流流速，并降低第三压缩大气流速率到低于第三压缩大气流速率的第四压缩大气流速率，其中实现基本化学计量燃烧且从属动力装置在低于第一从属负载的第二从属负载下操作； 降低从属燃料流流速到低于第二从属燃料流流速的第三从属燃料流流速，其中稀薄燃烧被维持，从属动力装置在低于第二从属负载的第三从属负载下操作。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括通过从属二次流路径(71)输送从属二次流，其中从属二次流路径(71)从从属涡轮压缩机(70)到从属涡轮(74)输送从属废气流(90)的至少第三部分用于冷却和密封从属涡轮(74)，其后进入从属再循环回路(92)。
8.根据权利要求6所述的方法，从属排气路径(79)包括第一从属一氧化碳催化剂(63)、从属NOx催化剂(65)、从属空气喷射口 ￠7)以及第二从属一氧化碳催化剂(69)。
9.根据权利要求6所述的方法，还包括降低从属燃料流流速到低于第三从属燃料流流速的第四从属燃料流流速，其中稀薄燃烧被维持且从属动力装置在无负载下操作。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括降低从属燃料流流速到低于第四从属燃料流流速的第五从属燃料流流速，其中稀薄燃烧被维持且从属动力装置维持在对迅速恢复到负载操作合适的温度。
全文摘要
本发明涉及动力装置和操作方法。主空气压缩机(12)以压缩大气流速率输送压缩大气流(26)到涡轮燃烧室(32)。具有一定流速的燃料流(28)被输送到涡轮燃烧室(32)并与压缩大气流(26)以及废气流(50)混合，并基本化学计量燃烧以形成废气流(50)并驱动涡轮(34)，从而在第一负载下操作。废气流(50)的一部分从涡轮(34)再循环到涡轮压缩机(30)，并且一部分输送到排气路径(39)。燃料流流速和压缩大气流速率被降低，基本化学计量燃烧被维持，从而在第二负载下操作。燃料流流速被进一步降低，实现稀薄燃烧，从而在第三负载下操作。
文档编号F02C3/34GK102953819SQ20121041012
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月24日 优先权日2011年8月25日
发明者S·D·德拉珀 申请人:通用电气公司