[发明专利]用以发电的系统和方法

说明书

技术领域

本文所公开的主题涉及燃气涡轮发动机，并且更特定而言涉及使用化学计量废气再循环的燃气涡轮发动机。

背景技术

在燃气涡轮(GT)发动机中，压缩空气和燃料混合在一起并燃烧以产生高能流体，该高能流体被引导至涡轮部段，在涡轮部段中流体与涡轮动叶相互作用以产生机械能，机械能可用于产生动力和发电。特别地，涡轮动叶可使轴(发电机联接至该轴)旋转。在发电机内，轴旋转在电联接至外部电路的线圈中感应电流。随着高能流体离开涡轮部段，它们可被重新引导至热回收蒸汽发生器(HRSG)，其中，来自该流体的热量可用来产生蒸汽以用于蒸汽轮机发动机以及进一步的动力和电力产生。

然而，随着空气与燃料燃烧，产生诸如一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)这样的排放和/或污染物，并且它们可存在于燃气涡轮发动机排放中。必须减少这些污染物来减轻燃气涡轮发动机的不利环境影响并遵守法规。但是，通常减少污染物直接关系到效率损失，其影响发电的经济价值。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种分体式热回收蒸汽发生器(HRSG)装置，其用于减少从用以发电的涡轮机系统放出的废气中的排放，该涡轮机系统包括：压缩机；燃烧器，其流体地联接至压缩机并布置在压缩机下游；以及，涡轮，其流体地联接至燃烧器并布置在燃烧器下游以接收燃烧气体，并且流体地连接至压缩机以接收冷却和泄漏流体。该装置包括：第一HRSG，其联接至涡轮并由此能接收废气的一部分以输送该废气的部分到压缩机；第二HRSG，其联接至涡轮并由此能接收废气的其余部分，其包括顺序地布置在其中的NOx催化剂和CO催化剂以便从废气移除NOx和CO；以及，空气喷射设备，其用以在NOx催化剂与CO催化剂之间喷射空气到第二HRSG内以便于CO催化剂处的CO消耗。

根据本发明的另一方面，提供了一种用以发电的系统并且其包括涡轮机。该涡轮机包括：压缩机；燃烧器，其流体地联接至压缩机并布置在压缩机下游；以及，涡轮，其流体地联接至燃烧器并布置在燃烧器下游以便接收燃烧气体，并且流体地连接至压缩机以便接收冷却和泄漏流体。该系统还包括：第一热回收蒸汽发生器(HRSG)，其联接至涡轮并由此能接收从涡轮输出的废气的一部分，第一HRSG被配置成输送该废气的部分到压缩机；第二HRSG，其联接至涡轮并由此能接收从涡轮输出的废气的其余部分，其包括顺序地布置在其中的NOx催化剂和CO催化剂以便处理接收的废气；以及，空气喷射设备，其用以在NOx催化剂与CO催化剂之间喷射空气到第二HRSG内以便于CO催化剂处的CO消耗。

根据本发明的还有另一方面，提供了一种操作用以发电的涡轮机系统的方法，并且其包括：允许在第一HRSG中接收涡轮机排气的一部分以用于输送至涡轮机的压缩机，并且在第二HRSG中接收涡轮机排气的其余部分，其中在第二HRSG中消耗GT发动机排气中的NOx和CO；感测NOx和CO消耗是否基本完全；以及，在NOx消耗不完全的情况下，调节分别在第一HRSG和第二HRSG中接收的该涡轮机排气的部分与其余部分的相对量；以及，在CO消耗不完全的情况下，调节喷射到第二HRSG内的空气量。

这些和其它优点与特征从结合附图的下述描述将变得更加显而易见。

附图说明

被认为是本发明的主题在说明书的所附权利要求中特别地指出并明确地根据权利提出要求。本发明的前述和其它特征与优点从结合附图的下述详细描述中是显而易见的，其中：

图1是带有涡轮发动机和分体式热回收蒸汽发生器(HRSG)装置的系统的示意图；

图2是用于图1的系统的控制器的示意图；

图3是用于图1的系统的排气系统的示意图；以及

图4是示出操作图1的系统的方法的流程图。

该详细描述参照附图通过示例的方式与优点和特征一起解释了本发明的实施例。

部件列表

系统                                10

燃气涡轮(GT)发动机                  20

压缩机                              21

燃烧器                              22

管道                                23，24

轴                                  25

涡轮                                26