发电系统排气冷却的制作方法

本申请涉及全部于2015年6月29日提交的共同未决美国申请号：GE案号280650-1(申请序列号14/753064), 280685-1(申请序列号14/753066), 280687-1(申请序列号14/753072), 280688-1(申请序列号14/753073), 280692-1(申请序列号14/753074), 280707-1(申请序列号14/753077), 280714-1(申请序列号14/753080), 280731-1(申请序列号14/753088), 280815-1(申请序列号14/753093), 281003-1(申请序列号14/753102), 281004-1(申请序列号14/753107), 281005-1(申请序列号14/753097)和281007-1(申请序列号14/753105)。

技术领域

本公开内容大体上涉及发电系统，并且更具体地涉及用于冷却发电系统的排出气体的系统及方法。

背景技术：

来自发电系统(例如，简单循环燃气涡轮发电系统)的排出气体通常必须满足针对释放到大气中的排出气体的成分的严格规定要求。通常在燃气涡轮发电系统的排出气体中发现且受制于法规的成分的一种是氮氧化物(即，NO_x)，其例如包括一氧化氮和二氧化氮。为了从排出气流除去NO_x，通常使用诸如选择性催化还原(SCR)的技术。在SCR过程中，氨(NH₃)等与NO_x反应且产生氮(N₂)和水(H₂O)。

SCR过程的有效性部分地取决于处理的排出气体的温度。来自燃气涡轮发电系统的排出气体的温度通常高于大约1100℉。然而，SCR催化器需要在低于大约900℉下操作以在合理催化器寿命内保持有效性。为此，来自简单循环燃气涡轮发电系统的排出气体通常在SCR之前冷却。

大型外部风机系统用于通过使冷却气体(诸如环境空气)与排出气体混合来将燃气涡轮发电系统的排出气体温度降低到低于900℉。由于外部风机系统故障引起的催化器破坏的可能性，故通常使用冗余的外部风机系统。这些外部风机系统包括许多构件，诸如风机、马达、过滤器、进气结构和大型导管，其昂贵、庞大，且增加了燃气涡轮发电系统的操作成本。另外，外部风机系统和燃气涡轮发电系统的操作并未固有地结合，因此增加由于燃气涡轮操作的各种模式期间的过高温度引起的SCR催化器破坏的概率。为了防止过高温度(例如，如果(多个)外部风机系统故障或不可充分地冷却排出气体)引起的SCR催化器破坏，燃气涡轮可能需要关闭，直到可纠正温度问题。

能源生产商可由于联合循环(CC)发电系统的固有的高效率和安装的成本优势而使用它。CC发电系统典型地包括燃气涡轮、余热蒸汽发生器(HRSG)、以及蒸汽涡轮。余热蒸汽发生器使用来自燃气涡轮的热排气来生成蒸汽，其驱动蒸汽涡轮。燃气涡轮和蒸汽涡轮的组合获得比它们单独地可能的效率更高的效率。

在CC发电系统中重要的考虑因素是满足每天不同时间中改变的的电网需求的操作灵活性。该问题在诸如太阳能和风能的间歇能量结合到电网中时变得更加重要。为此，由化石燃料供能的CC发电系统必须能够按需增加/减少功率输出，以适应这样的间歇能量源。

来自CC发电系统的非稳态排放(例如，在启动期间)大体上由监管当局来精密地详查。在启动期间，采用选择性催化还原(SCR)和一氧化碳(CO)催化器的排放控制装置是未激活的。为了避免蒸汽涡轮中的热应力，燃气涡轮必须保持在较低的负载以将HRSG入口温度控制在大约700℉。由于排放在降低的燃气涡轮负载下更高且排放控制装置尚未激活，在启动期间的排放能够比稳态操作下的排放高一个量级。而且，对于相当大的时间量，在较低的负载下操作燃气涡轮也减少了在至关紧要的启动时段提供至电网的电力。

技术实现要素：

本公开内容的第一方面提供了一种用于燃气涡轮系统的气流控制系统，包括：用于附接至燃气涡轮系统的可旋转的扩展器轴(expander shaft)的气流生成系统，其在燃气涡轮系统的下游，用于通过进气区段吸入环境空气的流；用于接收由燃气涡轮系统产生的排出气流的混合区域；以及流引导系统，其用于将由气流生成系统吸入的环境空气的流引导至混合区域以降低排出气流的温度。

本公开内容的第二方面提供了一种涡轮机系统，包括：燃气涡轮系统，其包括压缩机构件、燃烧器构件和涡轮构件；联接至燃气涡轮系统的扩展器轴的风扇，该风扇在燃气涡轮系统的下游，用于通过进气区段吸入环境空气的流，其中风扇包括用于将由燃气涡轮系统生成的排出气流传递至混合区域的内径向级，以及用于通过进气区段吸入环境空气的流的外径向级；用于接收由燃气涡轮系统产生的排出气流的混合区域；以及流引导系统，其用于将由气流生成系统吸入的环境空气的流引导至混合区域以降低排出气流的温度。

本公开内容的第三方面提供了一种发电系统，包括：燃气涡轮系统，其包括压缩机构件、燃烧器构件和涡轮构件；由涡轮构件驱动的轴；联接至轴的用于发电的发电机；联接至燃气涡轮系统的扩展器轴的风扇，该风扇在燃气涡轮系统的下游，用于通过进气区段吸入环境空气的流，其中风扇包括用于将由燃气涡轮系统产生的排出气流传递至混合区域的内径向级，以及用于通过进气区段吸入环境空气的流的外径向级；用于接收由燃气涡轮系统产生的排出气流的混合区域；以及流引导系统，其用于将由气流生成系统吸入的环境空气的流引导至混合区域以降低排出气流的温度。

本发明的第一技术方案提供了一种用于燃气涡轮系统(12)的气流控制系统，包括：用于附接至燃气涡轮系统(12)的可旋转的扩展器轴(124)的气流生成系统，其在所述燃气涡轮系统(12)的下游，用于通过进气区段(16,116)吸入环境空气的流；用于接收由所述燃气涡轮系统(12)产生的排出气流(32)的混合区域(36)；以及流引导系统(60)，其用于将由所述气流生成系统吸入的所述环境空气的流引导至所述混合区域(36)以降低所述排出气流(32)的温度。

本发明的第二技术方案是在第一技术方案中，所述气流生成系统包括风扇(56)。

本发明的第三技术方案是在第二技术方案中，所述风扇(56)包括：内径向级(56A)，其用于将由所述燃气涡轮系统(12)产生的所述排出气流(32)传递至所述混合区域(36)；以及外径向级(56B)，其用于通过所述进气区段(16,116)吸入所述环境空气的流。

本发明的第四技术方案是在第三技术方案中，还包括在所述风扇(56)上的移动的密封件，其用于防止所述排出气流(32)进入所述进气区段(16,116)。

本发明的第五技术方案是在第三技术方案中，还包括入口导叶(72)系统，其用于控制通过所述进气区段(16,116)至所述风扇(56)的所述外径向级(56B)的空气的流。

本发明的第六技术方案是在第三技术方案中，所述流引导系统(60)构造成将由所述风扇(56)的所述外径向级(56B)吸入的所述环境空气朝所述排出气流(32)成角度引导且引导到该排出气流(32)中。

本发明的第七技术方案是在第六技术方案中，所述流引导系统(60)包括导叶(64)系统。

本发明的第八技术方案是在第一技术方案中，还包括用于处理降低温度的排出气流(32)的选择性催化还原(SCR)系统。

本发明的第九技术方案是在第一技术方案中，还包括用于处理降低温度的排出气流(32)的余热蒸汽(134)发生器(HRSG)系统。

本发明的第十技术方案是在第一技术方案中，所述进气区段(16,116)联接至所述燃气涡轮系统(12)的进气区段(16,116)。

本发明的第十一技术方案提供了一种涡轮机系统，包括：燃气涡轮系统(12)，其包括压缩机构件(18)、燃烧器构件(20)、以及涡轮构件(22)；联接至所述燃气涡轮系统(12)的扩展器轴(124)的风扇(56)，该风扇(56)在所述燃气涡轮系统(12)的下游，用于通过进气区段(16,116)吸入环境空气的流，其中所述风扇(56)包括用于将由所述燃气涡轮系统(12)产生的排出气流(32)传递至混合区域(36)的内径向级(56A)，以及用于通过所述进气区段(16,116)吸入所述环境空气的流的外径向级(56B)；用于接收由所述燃气涡轮系统(12)产生的排出气流(32)的混合区域(36)；以及流引导系统(60)，其用于将由气流生成系统吸入的所述环境空气的流引导至所述混合区域(36)以降低所述排出气流(32)的温度。

本发明的第十二技术方案是在第十一技术方案中，还包括在所述风扇(56)上的移动的密封件，其用于防止所述排出气流(32)进入所述进气区段(16,116)。

本发明的第十三技术方案是在第十一技术方案中，还包括入口导叶(72)系统，其用于控制通过所述进气区段(16,116)至所述风扇(56)的所述外径向级(56B)的空气的流。

本发明的第十四技术方案是在第十一技术方案中，所述流引导系统(60)构造成将由所述风扇(56)的所述外径向级(56B)吸入的所述环境空气朝所述排出气流(32)成角度引导且引导到该排出气流(32)中。

本发明的第十五技术方案是在第十四技术方案中，所述流引导系统(60)包括导叶(64)系统。

本公开内容的示范性方面设计成解决本文所述的问题和/或未论述的其它问题。

附图说明

本公开内容的这些及其它特征将从连同附图的本公开内容的各种方面的以下详细描述中更容易理解，附图绘出了本公开内容的各种实施例。

图1示出了根据实施例的简单循环燃气涡轮发电系统的示意图。

图2绘出了根据实施例的图1的简单循环燃气涡轮发电系统的一部分的放大视图。

图3示出了根据实施例的联合循环(CC)发电系统的示意图。

图4是描绘了根据实施例的在CC发电系统中典型的启动过程期间的各种操作状况的说明性图表。

图5是根据另一实施例的简单循环燃气涡轮发电系统的示意图。

将注意本公开内容的附图不按比例。附图意在仅绘出本公开内容的典型方面，且因此不应认作限制本公开内容的范围。在附图中，相似的标号表示附图之间的相似元件。

零件列表

10 燃气涡轮发电系统

12 燃气涡轮系统

14 排气处理系统

16 进气区段

18 压缩机构件

20 燃烧器构件

22 涡轮构件

24 轴

26 箭头

28 发电机

30 下游端

32 排出气流

34 下游方向

36 混合区域

37 CO催化器

38 SCR催化器

40 氨蒸发系统

42 氨喷射栅极

44 排气器

46 罐

48 风机系统

50 加热器

52 氨汽化器

54 泵系统

56 风扇

56A 内径向级

56B 外径向级

58 移动的高温密封件

60 流引导系统

62 箭头

64 导叶

66 促动器

68 辅助混合系统

70 入口导叶组件

72 入口导叶

74 促动器

80 矩形

100 气流控制器

102 数据

110 CC发电系统

116 进气区段

124 扩展器轴

126 箭头

130 HRSG系统

132 热交换器

134 蒸汽

136 蒸汽涡轮系统

138 轴

140 发电机

142 导管焚烧器系统

144 燃料

146 燃烧室。

具体实施方式

如上文所述，本公开内容大体上涉及发电系统，并且更具体地涉及用于冷却发电系统的排出气体的系统及方法。

图1是包括燃气涡轮系统12和排气处理系统14的涡轮机系统(例如，简单循环燃气涡轮发电系统10)的框图。燃气涡轮系统12可燃烧液体或气体燃料，诸如天然气和/或富氢合成气，以生成热燃烧气体来驱动燃气涡轮系统12。

燃气涡轮系统12包括进气区段16、压缩机区段18、燃烧器构件20和涡轮构件22。涡轮构件22经由轴24传动地联接到压缩机构件18。在操作中，空气(例如，环境空气)通过进气区段16(由箭头26指出)进入燃气涡轮系统12，且在压缩机构件18中加压。压缩机构件18包括至少一个级，其包括联接到轴24的多个压缩机叶片。轴24的旋转引起压缩机叶片的对应旋转，从而经由进气区段16使空气吸入压缩机构件18中且在进入压缩机构件20之前压缩空气。

燃烧器构件20可包括一个或更多个燃烧器。在实施例中，多个燃烧器在围绕轴24的大体上圆形或环形构造中在多个周向位置处设置在燃烧器构件20中。当压缩空气离开压缩机构件18且进入燃烧器构件20时，压缩空气与燃料混合以用于在(多个)燃烧器内燃烧。例如，(多个)燃烧器可包括一个或更多个燃料喷嘴，其构造成以用于燃烧、排放控制、燃料消耗、功率输出等的适当比例将燃料－空气混合物喷射到(多个)燃烧器中。燃料－空气混合物的燃烧生成热加压排出气体，其然后可用于驱动涡轮构件22内的一个或更多个涡轮级(各自具有多个涡轮叶片)。

在操作中，流入且穿过涡轮构件22的燃烧气体相对于涡轮叶片流动且在其间流动，从而驱动涡轮叶片且因此轴24旋转。在涡轮构件22中，燃烧气体的能量转换成功，其中一些用于通过旋转轴24驱动压缩机构件18，其中可用于有用功的其余部分驱动负载，诸如但不限于用于产生电力的发电机28和/或另一个涡轮。扩展器轴124可联接至轴24(或可包括轴24的延伸的部分)。扩展器轴124沿下游方向34延伸超过涡轮构件22的下游端30。扩展器轴124可以以与轴24相同的转速来旋转，或可构造(例如，具有适当的传动装置)成以与轴24不同的转速来旋转。

流过涡轮构件22的燃烧气体离开涡轮构件22的下游端30作为排出气流32。排出气流32可继续沿下游方向34朝排气处理系统14流动。涡轮构件22的下游端30可经由混合区域36流体地联接到排气处理系统14的CO除去系统(例如，包括CO催化器37)和SCR系统(例如，包括SCR催化器38)。如上文所论述，由于燃烧过程，故排除气流32可包括某些副产物，诸如氮氧化物(NO_x)、硫氧化物(SO_x)、碳氧化物(CO_x)和未燃的烃。由于某些法规要求，排气处理系统14可用于在大气释放之前减小或显著最小化此副产物的浓度。

用于除去或减少排出气流32中的NO_x的量的一种技术通过使用选择性催化还原(SCR)过程。例如，用于从排出气流32除去NO_x的SCR过程中，氨(NH₃)或其它适合的还原剂可喷射到排出气流32中。氨与NO_x反应以产生氮(N₂)和水(H₂O)。

如图1中所示，氨蒸发器系统40和氨喷射栅极42可用于将氨溶液(例如，储存在罐46中)汽化和喷射到SCR催化器38上游的排出气流32中。例如，氨喷射栅极42可包括具有开口/喷嘴的管的网络以用于将汽化的氨喷射到排出气流32中。如认识到的那样，排出气流32中的NO_x和氨在它们穿过SCR催化器38时反应以产生氮(N₂)和水(H₂O)，因此从排出气流32除去NO_x。所得的排放物可通过燃气涡轮系统12的排气器44释放到大气中。

例如，氨蒸发器系统40可进一步包括风机系统48、一个或更多个加热器50(例如，电热器)和氨汽化器52，以用于提供汽化的氨，其经由氨喷射栅极42喷射到排出气流32中。氨可使用泵系统54从罐46泵送至氨汽化器52。风机系统48可包括冗余的风机，同时泵系统54可包括冗余的泵，以在独立风机/泵故障的情况下确保氨蒸发器系统40的继续操作。

SCR过程的有效性部分地取决于处理的排出气流32的温度。由燃气涡轮系统12生成的排出气流32的温度通常高于大约1100℉。然而，SCR催化器38通常需要在低于大约900℉的温度下操作。

根据实施例，可提供包括例如风扇56的气流生成系统。如图1中所示，风扇56可联接到燃气涡轮系统12的涡轮构件22的下游的扩展器轴124。风扇56构造成提供通过进气区段116吸入的冷却空气(例如，环境空气)(用箭头126指出)，其可用于将排出气流32的温度降低至适用于结合SCR催化器38来使用的水平。风扇56可固定地安装(例如，螺接、焊接等)至燃气涡轮系统12的扩展器轴124。为此，风扇56构造成以与扩展器轴124相同的转速来旋转。

风扇56可包括多个径向级。例如，如图1和2中所描绘的，风扇56可包括内径向级56A和外径向级56B。风扇56的内径向级56A构造成将由燃气涡轮系统12生成的排出气流32传递到混合区域36中，而没有或有极小的压力增加。然而，风扇56的外径向级56B构造成通过进气区段116吸入环境空气(箭头126)，以将排出气流32冷却至适用于结合SCR催化器38来使用的水平。在实施例中，排出气流32在混合区域36中通过由风扇56的外径向级56B吸入的环境空气从大约1100℉冷却至低于大约900℉。移动的高温密封件58可设置在风扇56上(例如，在风扇56的内径向级56A上)以防止热排出气流32泄漏到进气区段116中的环境空气中且与其混合。

流引导系统60可提供成将由风扇56的外径向级56B吸入的环境空气朝排出气流32成角度引导且引导到(箭头62)该排出气流32中，以增强混合。例如，此流引导系统60可包括出口导叶、定子、喷嘴或用于将旁通空气流选择性地引导到混合区域36中的任何其它适合的系统。

图2中示出了示范性流引导系统60。在该示例中，流引导系统60包括多个导叶64。各个导叶64可由促动器66选择性地控制(例如，旋转)。促动器66在图2中示意性地示出，但可使用任何已知的促动器。例如，促动器66可包括机电马达，或任何其它类型的适合促动器。促动器66可响应于来自气流控制器100的命令独立地和/或共同地受控以选择性地改变导叶64的定位。即，导叶64可通过促动器66围绕枢转轴线选择性地旋转。在实施例中，各个导叶64可独立于任意其它的导叶64来独立地枢转。在其它的实施例中，成组的导叶64可独立于其它组的导叶64来独立地枢转(即，以两个或更多个组枢转，使得组中的每个导叶64一起旋转相同量)。导叶64中的每一个的位置信息(例如，通过机电传感器等感测)可提供至气流控制器100。气流控制器100可调整导叶64中的一个或更多个的旋转角来改变环境空气到混合区域36的定向流。

辅助混合系统68(图1)可定位在混合区域36内以加强混合过程。例如，辅助混合系统68可包括静态混合器、挡板和/或类似的。

如图2中所示，包括多个入口导叶72的入口导叶组件70可用于控制经由进气区段116可用来风扇56的环境空气的量。各个入口导叶72可由独立促动器74选择性地控制(例如，旋转)。促动器74在图2中示意性地示出，但可使用任何已知促动器。例如，促动器74可包括机电马达，或任何其它类型的适合促动器。

促动器74可响应于来自气流控制器100的命令独立地且/或共同地控制，以选择性地改变入口导叶72的定位。即，入口导叶72可通过促动器74围绕枢转轴线选择性地旋转。在实施例中，各个入口导叶72可独立于任何其它入口导叶72独立地枢转。在其它实施例中，成组的入口导叶72可独立于其它组的入口导叶72枢转(即，以两个或更多个组枢转，使得组中的每个入口导叶72一起旋转相同量)。各个入口导叶72的位置信息(例如，通过机电传感器等感测)可提供至气流控制器100。

气流控制器100(图1)可用于调节通过使用的进气区段116由风扇56的外径向级56B吸入的环境空气的量，以便在变化的操作状态下保持SCR催化器38处的适合的温度。即，由风扇56的外径向级56B吸入且引导到混合区域36中的环境空气的量可在排出气流32的温度变化时变化(例如，通过在气流控制器100的控制下调整入口导叶组件70)，以便调节SCR催化器38处的温度。

气流控制器100可接收与燃气涡轮发电系统10的操作相关联的数据102。例如，此数据可包括排出气流32在其进入混合区域36时的温度，在混合/冷却在混合区域36中发生之后的SCR催化器38处的排出气流32的温度，由燃气涡轮系统12的压缩机构件18吸入进气区段16中的空气的温度，由风扇56的外径向级56吸入进气区段116中的空气的温度，以及在燃气涡轮发电系统10内的各种位置处获得的其它温度数据。数据102还可包括空气流和压力数据，例如在进气区段16、116内、入口导叶72处、风扇56处、压缩机构件18的入口处、涡轮构件22的下游端30处以及燃气涡轮发电系统10内的各种其它位置处获得。负载数据、燃料消耗数据和与燃气涡轮系统12的操作相关联的其它信息也可提供至气流控制器100。气流控制器100还可接收与导叶64、入口导叶72等相关联的位置信息。本领域的技术人员将容易清楚可如何获得此数据(例如，使用适合的传感器、反馈数据等)，且本文中将不会提供关于获得此数据的进一步细节。

基于接收到的数据102，气流控制器100配置成按需要改变吸入混合区域36中的环境空气量以将SCR催化器38处的温度保持在适当水平。例如，这可通过改变由风扇56的外径向级56B吸入混合区域36中的环境空气流(该流例如可通过调整入口导叶72和导叶64中的一个或更多个的位置和/或通过增大扩展器轴124的转速来控制)来实现。

气流控制器100可包括计算机系统，其具有至少一个处理器，处理器执行程序代码，该程序代码配置成使用例如数据102和/或来自操作人员的指令来控制流入混合区域36中的环境空气的流。由气流控制器100生成的命令可用于控制燃气涡轮发电系统10中的各种构件(例如，诸如促动器66、74、和/或类似的)的操作。例如，由气流控制器100生成的命令可用于控制促动器66和74的操作以分别控制导叶64和入口导叶72的旋转位置。由气流控制器100生成的命令还可用于触发燃气涡轮发电系统10中的其它控制设置。

图3中描绘了示例性涡轮机系统(例如，联合循环(CC)发电系统110)的框图。根据实施例，类似于图1中所示(也见图2)和上面描述的包封在矩形80内的那些的构件可用于CC发电系统110中，以降低进入余热蒸汽发生器(HRSG系统130)的排出气流32的温度。

HRSG系统130大体上包括热交换器132，其将热从燃气涡轮系统12的排出气流32回收以产生蒸汽134。蒸汽134可用于驱动一个或更多个蒸汽涡轮系统136。各个蒸汽涡轮系统136可经由轴138联接至一个或更多个用于产生电力的发电机140。燃气涡轮系统12和蒸汽涡轮系统136的组合比单独燃气涡轮系统12或蒸汽涡轮系统136大体上更高效地产生电力。由HRSG系统130生成的蒸汽134还可用在其它过程中，诸如局部加热或其它过程加热。在实施例中，HRSG系统130还可包括导管焚烧器系统142，其构造成在燃烧室146中焚烧燃料144(例如，天然气)，以便增加在HRSG系统130中生成的蒸汽134的量和/或温度。

气流控制器100(图3)可用于调节通过进气区段116由风扇56的外径向级56B吸入的环境空气的量，以便在变化的操作状态下保持HRSG系统130处的排出气流32的适合的温度。即，由风扇56的外径向级56B吸入且引导到混合区域36中的环境空气的量可在排出气流32的温度变化时变化(例如，在气流控制器100的控制下)，以便调节HRSG系统130处的温度。在实施例中，由燃气涡轮系统12生成的排出气流32的温度在混合区域36中从大约1100℉冷却至大约600℉-1000℉。

气流控制器100可接收与CC发电系统110的操作相关联的数据102。例如，此数据可包括排出气流32在其进入混合区域36时的温度，在混合/冷却在混合区域36中发生之后的HRSG系统130处的排出气流32的温度，由风扇56的外径向级56B吸入进气区段116中的空气的温度，以及在CC发电系统110内的各种位置处获得的其它温度数据。数据102还可包括空气流和压力数据，例如在进气区段16、116内、入口导叶72处、风扇56处、压缩机构件18的入口处、涡轮构件22的下游端30处以及燃气涡轮发电系统10内的各种其它位置处获得。负载数据、燃料消耗数据和与燃气涡轮系统12的操作相关联的其它信息也可提供至气流控制器100。气流控制器100还可接收与导叶64、入口导叶72等相关联的位置信息。本领域的技术人员将容易清楚可如何获得此数据(例如，使用适合的传感器、反馈数据等)，且本文中将不会提供关于获得此数据的进一步细节。

基于接收到的数据102，气流控制器100配置成按需要改变吸入混合区域36中的环境空气量以将 HRSG系统130处的温度保持在适当水平(例如，从大约1100℉至大约600℉-1000℉)。例如，这可通过改变由风扇56的外径向级56B吸入混合区域36中的环境空气流(该流例如可通过调整入口导叶72和导叶64中的一个或更多个的位置和/或通过增大扩展器轴124的转速来控制)来实现。

气流控制器100可包括计算机系统，其具有至少一个处理器，处理器执行程序代码，该程序代码配置成使用例如数据102和/或来自操作人员的指令来控制流入混合区域36中的环境空气的流。由气流控制器100生成的命令可用于控制CC发电系统110中的各种构件(例如，诸如促动器66、74、和/或类似的)的操作。例如，由气流控制器100生成的命令可用于控制促动器66和74的操作以分别控制导叶64和入口导叶72的旋转位置。由气流控制器100生成的命令还可用于触发CC发电系统110中的其它控制设置。

现在将参照图3和4来提供CC发电系统110的启动操作和正常稳态操作的示例。

启动操作

在常规的CC发电系统中的启动过程期间，燃气涡轮需要停留在降低的负载(例如，相比于最低排放符合负载(MECL))，其导致更高的NO_x和CO排放。完成这个例如以将进入蒸汽涡轮的蒸汽的温度保持至大约700℉，以避免蒸汽涡轮中的热应力。该较低的负载在图4中用点“A”指出。

与此相反，根据实施例，在包括用于将冷却环境空气引导到燃气涡轮系统12的排出气流32中的旋转风扇56的CC发电系统110中，燃气涡轮系统12可停留在较高的负载(在图4中用点“B”指出)，带有较高的排出温度。在较高的排出温度处，排出气流32中的NO_x和CO排放较低。燃气涡轮系统12的排出气流32的温度可使用利用风扇56提供的环境空气来控制，以在HRSG系统130处提供大约700℉的入口温度。这导致较低的NO_x和CO排放，且还有助于增加启动期间燃气涡轮系统12的功率输出。比较图4中的点A和点B，例如，能够容易地看出燃气涡轮系统12能够在与常规的燃气涡轮系统(点A)相比更高的温度和更高的负载下操作(点B)，同时仍然在HRSG系统130处提供大约700℉的入口温度。

正常操作

在正常操作期间，由风扇56提供的且混合到燃气涡轮系统12的排出气流32中的环境空气增加到HRSG系统130的流且降低流的温度。这允许了在导管焚烧器系统142增加的灼烧，而不到达HRSG系统130的管温度限制(例如，大约1600℉)。这还允许了来自CC发电系统110的至底循环的增加的功率输出。在实施例中，例如，CC发电系统110的功率输出相比于常规的CC发电系统(即，没有风扇56)的功率输出能够增加10至15%。

在实施例中，可调节若干参数以控制CC发电系统110的功率输出，包括：

1) 风扇56的旋转状况；

2) 提供至混合区域36以冷却排出气流32的环境空气的量；

3) 导管焚烧器系统142的灼烧的量(例如，以在环境空气已经喷射到排出气流32之后将排出气流的温度移动至目标水平)；以及

4) 燃气涡轮系统12的过烧或欠烧的量(以在至顶循环中提供尽可能多的能量)。

许多的优点可通过公开的CC发电系统110提供。例如，高导管焚烧器灼烧是可能的，而不到达HRSG管温度限制，导致更高的至底循环功率输出。另外，燃气涡轮系统12可在启动期间在更高的负载点运行。这导致了较低的排放和具有比蒸汽涡轮系统136所需的更高的温度的排出气流32。更进一步，可做出快速调整(例如，使用入口导叶72和/或导叶64)以补偿环境空气温度中的变化。

包括风扇56的气流生成系统替代常规大型外部风机系统和/或其它常规冷却结构的使用提供了许多优点。例如，消除了对冗余外部风机系统和相关联的构件(例如，风机、马达和相关联的进气结构、过滤器、导管等)的需要。这减少了燃气涡轮发电系统10和CC发电系统110的制造和操作成本以及总体覆盖区。

风扇56的使用提供更可靠且有效的燃气涡轮发电系统10和CC发电系统110。例如，由于用于混合区域36中的环境空气由燃气涡轮系统12的扩展器轴124驱动，故不再需要大型的外部风机系统。

燃气涡轮发电系统10和CC发电系统110的功率需求减小，因为风扇56联接到燃气涡轮系统12的扩展器轴124且由其驱动。该构造消除对于通常用于常规外部风机冷却系统中的较大风机马达的需要。

图5是根据另一实施例的简单循环燃气涡轮发电系统10的示意图。在该实施例中，进气区段116流体地联接至进气区段16。入口导叶组件70可用于控制由风扇56通过进气区段116吸入的冷却空气(例如，环境空气)的量。

在各种实施例中，描述为"联接"到彼此的构件可沿一个或更多个对接部接合。在一些实施例中，这些对接部可包括不同构件之间的接合，且在其它实施例中，这些对接部可包括牢固且/或整体结合形成的互连。即，在一些情况中，"联接"到彼此的构件可同时形成为限定单个连续部件。然而，在其它实施例中，这些联接的构件可形成为单独的部件，且随后可通过已知的过程(例如，紧固、超声波焊接、粘结)接合。

当元件或层称为在另一元件"上"、与另一元件"接合"、"连接"或"联接"时，其可直接在另一元件上，与另一元件直接接合、连接或联接，或可存在介入的元件。相比之下，当元件称为"直接在另一个元件上"、"直接地与其接合"、"直接地连接到其上"或"直接地联接到其上"时，可能没有介入的元件或层存在。用于描述元件之间的关系的其它词语应当以类似的方式阐释(例如，"之间"对"直接在之间"、"相邻"对"直接相邻"等)。如本文使用的用语"和/或"包括一个或更多个相关联的所列项目的任何和所有组合。

本文所使用的用语用于仅描述特定实施例的目地，且不意在限制本公开内容。如本文使用的单数形式"一个"、"一种"和"该"意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另外指出。还将理解的是，用语"包括"和/或"包含"在用于此说明书中时表示指出的特征、整体、步骤、操作、元件和/或构件的存在，但并未排除存在或添加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、构件和/或其组。

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