[发明专利]功率设备和操作方法

说明书

技术领域

本公开的主题大体上涉及功率设备领域，并且更具体而言涉及操作化学计量排气再循环涡轮系统的方法。

背景技术

各种类型的燃气涡轮系统是已知的，并且在功率设备中用于发电。通常，燃气涡轮系统包括用于压缩空气流的涡轮压缩机和将压缩空气与燃料混合并点燃混合物以产生排气的涡轮燃烧器。排气可然后通过涡轮膨胀，从而导致涡轮旋转(涡轮又可经由涡轮轴连接到涡轮发电机)用于发电。燃气涡轮通常在燃烧过程中使用过量的空气来控制涡轮温度和管理不期望的排放物。这往往导致具有大量多余氧气的排气流。

因此，存在对这样一种功率设备系统(arrangement)的需要，其使用可在没有具有大量多余氧气的排气流的情况下操作的燃气涡轮系统。此外，将希望这种功率设备系统提供一种选择，以通过处理排气而进一步减少排放和/或回收二氧化碳、氮气和水的流。

发明内容

在一个方面，提供了一种功率设备系统。该功率设备系统包括用于将环境空气压缩成压缩的环境气体的至少一个主空气压缩机和至少一个燃气涡轮组件。燃气涡轮组件包括涡轮燃烧器，其流体连接到至少一个主空气压缩机，用于将压缩的环境气体与再循环低氧含量气体流的至少第一部分和燃料流混合以形成可燃混合物，并且用于燃烧可燃混合物和形成再循环的低氧含量流。燃气涡轮组件还包括连接到涡轮燃烧器和涡轮轴的涡轮。涡轮被布置成由来自涡轮燃烧器的再循环低氧含量气体流驱动。该组件还包括涡轮压缩机，该涡轮压缩机流体连接到涡轮燃烧器，并且连接到涡轮轴且被布置成由涡轮轴驱动。该组件还包括用于将再循环低氧含量气体流从涡轮再循环到涡轮压缩机的再循环回路。最后，该组件包括集成入口抽气热管道，该管道用于将至少一个燃气涡轮组件流体连接到至少一个主空气压缩机的输入，用于将再循环低氧含量气体流的至少第二部分从至少一个燃气涡轮组件输送到至少一个主空气压缩机的输入。

在另一方面，提供了一种用于操作功率设备的方法。该方法包括：用至少一个主空气压缩机压缩环境空气以形成压缩的环境气体流；将压缩的环境气体流输送到至少一个燃气涡轮组件的涡轮燃烧器；以及将压缩的环境气体流与再循环低氧含量气体流的至少第一部分和燃料流混合以形成可燃混合物并在涡轮燃烧器中燃烧该混合物以产生再循环低氧含量气体流。该方法还包括使用再循环低氧含量气体流驱动涡轮，其中涡轮连接到涡轮轴。流体连接到涡轮燃烧器的涡轮压缩机由涡轮轴的旋转来驱动。该方法还包括使用再循环回路将再循环低氧含量气体流从涡轮再循环到涡轮压缩机。另外，该方法包括使用集成入口抽气热管道将再循环低氧含量气体流的至少第二部分从至少一个燃气涡轮组件抽出到至少一个主空气压缩机的输入，其中入口抽气热管道将至少一个燃气涡轮组件流体连接到至少一个主空气压缩机的输入。

另外的方面将在随后的描述中部分地阐述，并且将从该描述部分地显而易见，或者可通过实践下文描述的方面来了解。下文描述的优点将依靠在所附权利要求中特别指出的元件和组合来实现和获得。应当理解，前述一般描述和下面的详细描述仅仅是示例性和说明性的，而不是限制性的。

附图说明

当参照附图阅读下面的详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在附图中，构件未必按比例绘出，并且其中在全部附图中对应的附图标记指示对应的构件，其中：

图1是根据本发明的实施例的示例性功率设备系统10的示意图。

图2是根据本发明的实施例的另一个示例性功率设备系统100的示意图。

部件列表

10     示例性功率设备系统

12     主空气压缩机

14     可变抽气阀

16     列间阀

18     次要可变抽气阀

19     列间管道

20     涡轮发电机

22     涡轮轴

24     增压压缩机

25     空气流量阀

26     压缩的环境气体流的第一部分

27     燃料流阀

28     燃料流

30     涡轮压缩机

31     第二流体通道

32     涡轮燃烧器

34     涡轮

36     热回收蒸汽发生器

38     挡风门

40     再循环气体流冷却器

41     涡轮压缩机输出流

42     鼓风机