CN102808696A - 用于从燃气涡轮发动机抽出空气的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于从燃气涡轮发动机抽出空气的系统和方法。公开的实施例涉及系统(10)和方法(120)，其允许空气从多个燃气涡轮发动机(22，24，26)中被抽出并供给至下游过程(18)，甚至在燃气涡轮发动机(22，24，26)中的一个或更多在部分负载条件下运行的情形下。例如，在一实施例中，方法(120)包括监测表示集管(14)的集管压力或从一个或更多燃气涡轮发动机(22，24，26)到集管(14)的抽出空气流的压力或者两者的信号，以及维持从燃气涡轮发动机(22，24，26)到集管(14)的大致连续的抽出空气流。当燃气涡轮发动机(22，24，26)处于对称和不对称负载条件下时，大致连续的流被维持。

Description

用于从燃气涡轮发动机抽出空气的系统和方法
技术领域
本文中公开的主题涉及从燃气涡轮发动机抽出空气，并且更加具体地涉及调节来自燃气涡轮发动机的组合的抽出的空气的压力。
背景技术
燃气涡轮发动机包括压缩机、燃烧器和涡轮。压缩机通常提供压缩空气，以与燃烧器中的燃料混合，并且燃料空气混合物燃烧而产生热气，以驱动涡轮。在某些应用中，外部设备可以使用从燃气涡轮发动机的压缩机抽出的空气。不幸的是，空气的压力可能基于燃气涡轮发动机的各种运行条件而变化。例如，如果燃气涡轮发动机在部分负载条件下运行，那么对于上述的外部设备而言，空气的压力可能是不足的。因此，当在部分负载条件下运行时，现有的系统不使用从燃气涡轮发动机抽出的空气。
发明内容
下面概括了在范围上与原始主张的发明相称的某些实施例。这些实施例并不意图限制权利要求的范围，而是，这些实施例仅仅意图提供当前方法的可能形式的简要概括。实际上，本公开可以涵盖可能类似于或不同于下面阐述的实施例的各种形式。
在一个实施例中，提供了一种系统，该系统包括抽出空气集管，其配置成接收来自第一燃气涡轮发动机的第一压缩机的第一抽出空气流和来自第二燃气涡轮发动机的第二压缩机的第二抽出空气流。该系统还包括抽出空气控制器，其配置成在对称负载条件下和不对称负载条件下维持流到抽出空气集管的第一和第二抽出空气流。对称负载条件表示第一和第二燃气涡轮发动机上的大致相等的负载，并且不对称负载条件表示第一和第二燃气涡轮发动机上的明显不同的负载。
在另一实施例中，提供了一种方法，其包括利用抽出空气控制器来监测表示来自第一燃气涡轮发动机的第一抽出空气流的第一信号和表示来自第二燃气涡轮发动机的第二抽出空气流的第二信号，或表示抽出空气集管的集管压力的第三信号，或者组合。该方法还包括在对称负载条件下和不对称负载条件下维持流到抽出空气集管的第一和第二抽出空气流。对称负载条件表示第一和第二燃气涡轮发动机上的大致相等的负载，并且不对称负载条件表示第一和第二燃气涡轮发动机上的明显不同的负载。
在又一实施例中，提供一种系统，其包括非暂时性的机器可读介质。该介质包括具有一个或更多计算机可执行程序的代码。程序包括利用抽出空气控制器来监测表示来自第一燃气涡轮发动机的第一抽出空气流的第一信号和表示来自第二燃气涡轮发动机的第二抽出空气流的第二信号，或表示抽出空气集管的集管压力的第三信号，或者其任意组合。程序还包括在对称负载条件下和不对称负载条件下维持流到抽出空气集管的第一和第二抽出空气流。对称负载条件表示第一和第二燃气涡轮发动机上的大致相等的负载，并且不对称负载条件表示第一和第二燃气涡轮发动机上的明显不同的负载。
附图说明
当参照附图阅读下列详细的描述时，本发明的这些和其他的特征、方面及优点将变得更好理解，在附图中，相似的符号始终在图中表示相似的部分，其中：
图1是配置成从多个燃气涡轮发动机抽出空气并将抽出的空气提供给下游过程的系统的一个实施例的图解说明；
图2是配置成从多个燃气涡轮发动机抽出空气并将抽出的空气提供给下游过程的系统的另一实施例的图解说明；
图3是显示了用于从多个燃气涡轮发动机抽出空气并以大致恒定的压力将抽出的空气提供给下游过程的方法的实施例的过程流程图；以及
图4是显示了具有图1或图2的系统的整体气化联合循环(IGCC)工厂的实施例的框图。
构件列表：
10    系统
12    燃气涡轮发动机
14    集管(header)
18    工厂构件
20    控制器
22    第一燃气涡轮发动机
24    第二燃气涡轮发动机
26    第三燃气涡轮发动机
28    吸入空气
30    相应的压缩机
32    相应的压缩机
34    相应的压缩机
36    压缩空气
38    压缩空气
40    压缩空气
42    燃烧室
44    燃烧室
46    燃烧室
48    产生相应的燃烧气体
50    产生相应的燃烧气体
52    产生相应的燃烧气体
54    可以驱动涡轮
56    可以驱动涡轮
58    可以驱动涡轮
60    相应的抽出线路
62    相应的抽出线路
64    相应的抽出线路
66    相应的压力变换器
68    相应的压力变换器
70    相应的压力变换器
72    相应的流量控制阀
74    相应的流量控制阀
76    相应的流量控制阀
78    通信线路
80    控制线路
73    致动器
75    致动器
77    致动器
82    相应的单向阀(check valve)
84    相应的单向阀
86    相应的单向阀
88    压力变换器
90    通信线路
92    流量控制阀
94    流动路径
96    通信线路
93    致动器
100   压力变换器
102   下游部分
104    通信线路
106    通信线路
110    压力调节器
112    通信线路
114    致动器
116    流量控制阀
118    额外的流动路径
119    通信线路
120    方法
122    监测来自多个燃气涡轮和集管的压力
124    至少一个GT在部分负载下运行？
126    将P集管调整至等于或低于最低的Pgt的水平
128    针对各个GT调整流量控制阀以解释(account for)新的P集管
130    继续监测P集管和Pgt并在适当时将抽出空气送至过程
150    IGCC工厂
152    气化器
154    燃料源
156    产生的合成气
158    气体处理单元
160    处理的合成气
162    燃料集管
164    相应的燃料流
166    空气分离单元
168    负载
170    各种热回收系统
172    氧气流
174    N2流
176    N2集管
178    相应的N2流
180    相应的N2流
具体实施方式
下面将描述本发明的一个或更多具体的实施例。在提供这些实施例的简明描述的努力中，实际实施的所有特征可能未在说明书中描述。应当意识到，在任何这种实际实施的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出众多的具体实施的决定，以实现开发者的具体目标，例如符合系统相关的及业务相关的约束，其可能从一个实施变化到另一个。此外，应当意识到，这一开发努力可能是复杂且耗时的，不过对于受益于该公开的普通技术人员而言，却将是设计、制作及制造的例行任务。
当引入本发明的各种实施例的要素时，冠词“一”、“一个”、“该”及“所述”意图表示有一个或更多该要素。术语“包括”、“包含”及“具有”意图是包容的并表示可能有除了所列的要素之外的额外要素。
在一些系统中，多个燃气涡轮发动机可以在对称负载条件下运行，其由各个燃气涡轮发动机上的大致相等的负载表示。然而，在一些情形下，多个发动机的运行条件可能变为不对称的负载条件，其中系统内的一个或更多燃气涡轮发动机降为部分负载条件。这一下降可能防止处于适于用在一些下游过程中的压力的空气的抽出，例如在空气分离单元(ASU)中。不幸的是，针对减轻这种事件的很多过程可能涉及通过切断来自在部分负载(即，非设计的)条件下运行的燃气涡轮发动机的抽出流而停止供至下游过程的抽出供给。当前实施例通过提供甚至在一个或更多燃气涡轮发动机在不对称负载条件下运行的情形下允许空气从多个燃气涡轮发动机中被抽出并供给至下游过程的系统和方法，来克服现有的方法和系统的这些及其他的缺点。作为示例，不对称负载条件可以包括一个或更多燃气涡轮发动机在部分负载下运行或者当一个或更多燃气涡轮发动机在退化条件下运行时的情形。退化条件可能是燃气涡轮发动机在全负载或基本负载下运行的运行条件，但是其抽出空气压力对于下游过程是不足的。
作为示例实施例，多个燃气涡轮发动机的下游的集管可以结合从各个涡轮抽出的空气，导致了本文中称为“P集管”的集管压力，并且可以向下游过程提供结合的空气。在从多个燃气涡轮发动机抽出的空气的压力波动的实施例中，P集管也波动。当燃气涡轮发动机中的至少一个降到部分负载运行条件或处于退化条件时，P集管可以被调节至大致等于多个燃气涡轮发动机的最低的空气抽出压力或者比其少预定量的压力。例如，如本文中讨论的，调整集管压力可以包括调整集管上游的一个或更多流动压力、调整集管下游的一个或更多流动压力、调整集管处的压力(例如，使用直接位于集管上或附接至集管的一个或更多阀)或者其任意组合的行为。在一个实施例中，预定量可以表示燃气涡轮发动机和集管之间的输送压力损失。通过以这种方式调节集管的压力，各个燃气涡轮可能有助于供至下游过程的整体抽出空气供给。这样的过程可以包括空气分离、各种压缩机、热交换器、气体输出等。
要牢记的是，本文中描述的燃气涡轮发动机可以与工厂或任何能量产生系统的各种特征结合起来使用，各种特征例如为各种气化单元、燃料源、空气净化源等。图1和图2是配置成调节来自多个燃气涡轮发动机的空气的抽出的系统的图解说明。图3是运行这样的系统的方法的实施例的过程流程图，并且图4是可以利用本文中描述的空气抽出控制系统和方法的工厂系统的实施例的框图。
移至图1，系统10显示为具有多个燃气涡轮发动机12，其配置成将抽出空气输出至设置在各个发动机12的下游的集管14。集管14通常结合抽出的空气，其可以被送至设置在集管14的下游的工厂构件18。作为示例，工厂构件18可以包括如上提到的ASU、发电机、压缩机或者可以利用处于大致恒定的压力的空气的任何系统。系统10还包括控制器20，其可以是分布式控制系统(DCS)、专用计算机、通用计算机等。如所显示的，控制器20连接至配置成监测及\或控制抽出空气的流动的各种构件。此外，这些构件可以包括使得控制器20能够处理各种监测操作的结果的特征，例如处理器，以及储存及执行用于控制系统10的运行的一个或更多程序的特征，例如存储器。
多个燃气涡轮发动机12可以包括至少两个例如2、3、4或更多的燃气涡轮发动机12。在所示的实施例中，系统10包括三个燃气涡轮发动机，第一燃气涡轮发动机22，第二燃气涡轮发动机24以及第三燃气涡轮发动机26。燃气涡轮发动机22、24、26中的每一个包括配置成吸入空气28的相应的入口，该空气可以是从另一供给源提供的大气或空气。燃气涡轮发动机22、24、26还包括相应的压缩机30、32、34，其配置成收集并压缩吸入空气28以产生相应的压缩空气36、38、40的流。各个压缩机30、32、34可以是单级压缩机或者带有2至20压缩级的多级压缩机。压缩空气流36、38、40中的每一个被压缩至的压力可能各自取决于许多因素，例如针对燃气涡轮发动机22、24、26中的每一个的截然不同的运行参数，以及由各个燃气涡轮发动机驱动的负载。压缩空气36，38，40，在压缩之后，然后可以提供给相应的燃烧器或燃烧室42、44、46，在此，至少一部分压缩空气与燃料(例如，合成的气体(合成气)、替代天然气、液体燃料)反应而产生相应的燃烧气体48、50、52。在这个过程中产生的热的燃烧气体48、50、52可以驱动涡轮54、56、58。各个涡轮54、56、58可以是单级涡轮或者带有2至20涡轮级的多级涡轮。涡轮54、56、58可以用于驱动共同的负载或相应的负载而发电等。
在运行期间，燃烧室42、44、46中的每一个利用燃料、压缩空气30、32、34以及其他添加剂(例如，稀释气体)的预定混合物，其中，各自以一定比例存在。在一些情形下，燃气涡轮发动机22、24、26可以压缩比适于用在针对特定的操作或负载的发动机中更多的空气，例如用于与相应的燃烧室42、44、46中的燃料混合以及用于冷却各种涡轮和/或工厂构件。在一些实施例中，这种过量的空气可以沿着相应的抽出线路60、62、64以本文中称为PGT1、PGT2及PGT3的相应的压力被抽出。控制器20可以监测燃气涡轮发动机22、24、26的各种运行参数，以确定可能适合于各个燃气涡轮发动机22、24、26的抽出的空气的水平。
控制器20可以利用相应的压力变换器66、68、70(例如，压力监测器、压力计)来监测通过抽出线路60、62、64中的每一个的抽出的空气的流量和/或PGT1、PGT2及PGT3。此外，控制器20可以可操作地连接至沿着抽出线路60、62、64中的每一个设置的相应的流量控制阀72、74、76，这允许控制器20分别控制PGT1、PGT2及PGT3，并且在一些实施例中，P集管。例如，控制器20可以通过监测由至少一个通信线路78连接至控制器20的压力变换器66、68、70中的每一个来监测抽出的空气的压力。响应于所监测的压力以及在一些实施例中诸如P集管和/或适于用在下游过程中的预定压力的其他输出，控制器20可以沿着控制线路80将控制信号发送至流量控制阀72、74、76中的一个或更多，以调整它们的相应的位置。具体而言，在所示的实施例中，控制器20可以将信号发送至相应的驱动器或致动器73、75、77，其移动流量控制阀72、74、76而调整它们的位置。以这种方式调整通过抽出线路60、62、64的抽出的空气的流量可能是控制器20调整P集管以及在一些实施例中供至下游过程(即，工厂构件18)的抽出空气供给的压力的一种方式，该压力在本文中称为“P供给”。
从抽出线路60、62、64中的每一个流到集管14的抽出空气可能以不同的流动速率和流动压力流动，如上所述。因此，抽出线路60、62、64中的每一个可以包括设置在流量控制阀72、74、76的下游但在集管14的上游的相应的单向阀82、84、86。通常，单向阀82、84、86配置成当PGT1、PGT2或PGT3中的任何一个比其他更低时防止抽出线路60、62、64中的回流情形。例如，在PGT1大于PGT2的实施例中，单向阀84可以阻止流过抽出线路60的抽出空气流入抽出线路62中。虽然单向阀82、84、86可以阻止这种不期望的流动，但是在P集管仅是来自抽出线路60、62、64中的每一个的压力的组合的实施例中，具有比P集管的更低的抽出空气压力的来自任何燃气涡轮发动机的抽出空气可能不具有通过其相应的抽出线路并到达集管14的抽出空气的正向流动。如上所述，集管14可以结合相应的抽出空气流而形成具有大致等于P集管的压力的结合的抽出空气流。
根据当前实施例，控制器20可以大致连续地监测PGT1、PGT2及PGT3和/或P集管，并且，当有必要时，调整P集管而维持来自所有燃气涡轮发动机22、24、26的抽出空气的大致连续的流动。例如，在所示的实施例中，控制器20由通信线路90通信地连接至集管14和集管14的压力变换器88。控制器20可以在变换器88监测P集管，并且，当PGT1、PGT2或PGT3中的任何一个或更多下降或具有低于P集管的基础压力时(即，一个或更多燃气涡轮发动机的不对称负载条件或退化条件的指示)，可以将P集管减小到大致等于具有抽出空气的最低压力的燃气涡轮或比其低预定量例如低大约1％、5％、10％、15％、20％、25％或30％的压力。如上所述，预定量可以表示具有最低抽出空气压力的燃气涡轮发动机和集管14之间的输送压力损失，例如以提供大致持续的正向空气流动。作为示例，控制器20可以将控制信号发送到集管14，这导致集管14释放一定量的抽出空气，其继而可降低P集管。在其他实施例中，在下述实施例中可以流体地联接至集管14的压缩机16可以包括多个入口导向叶片，可以调整导向叶片而调整P集管。在关于图2进一步详细地讨论的仍然其他实施例中，控制器20可以连接到配置成调整P集管的压力调节器。另外或作为备选，如上所述，可以调整流量控制阀72、74、76中的一个或更多而调整P集管。
响应于减小P集管，控制器20还可以将控制信号发送至流量控制阀72、74、76中的一个或更多，使得PGT1、PGT2或PGT3减小而防止过量的抽出空气的释放。作为示例，在PGT1和PGT3比PGT2更大的上述情形中，P集管可以由控制器20减小至预定量，例如比PGT2低大约1％、5％、10％、15％、20％、25％或30％。实际上，控制器20还配置成：在燃气涡轮发动机22、24、26在大致相等的负载下运行的对称负载条件和燃气涡轮发动机22、24、26在明显不同的负载下运行的不对称负载条件之间的过渡期间及之后，通过减小P集管而维持抽出空气从燃气涡轮发动机22、24、26中的每一个流至集管14。响应于以该量减小P集管，在一些实施例中，控制器20可以调整流量控制阀72和76而分别将PGT1和PGT3减小到大致等于PGT2和/或新的调整的P集管的压力。在某些实施例中，在抽出空气集管14处结合的抽出空气可以以本文中称为“P过程”的期望的压力用在工厂构件的过程中。
在所示的实施例中，系统10包括沿着流动路径94设置的流量控制阀92，该流动路径将集管14联接到工厂构件18。控制器20由通信线路96可操作地连接至流量控制阀92，并且可以将控制信号发送至致动器93，其移动流量控制阀92而打开、关闭或以其他方式调整抽出空气从集管14到工厂构件18的流量。在这一实施例中，可以操作流量控制阀92而打开、关闭、增加或减少通过流动路径94的流量，从而调整P集管。
在所示的实施例中，系统10还包括沿着流动路径94的下游部分102设置的压力变换器100，以在递送到工厂构件18之前确定P供给的压力。然而，在其他实施例中，这种监测可以使用设置在系统10中的其他地方的其他特征或其他变换器来完成。压力变换器100可以利用通信线路104将表示P供给的信号发送至控制器20，并且，如果合适的话，控制器20可以对系统10的各种构件做出调整，以相应地调整P供给。此外，在一些实施例中，控制器20可以由通信线路106通信地联接至工厂构件18，以确定对于P过程的波动或其他调整。
如上所述，在一些实施例中，系统10可以包括位于集管14外部的各种特征，用于控制、调节或以其他方式影响P集管。具有这一特征(更加具体地，压力调节器110)的系统10的实施例显示在图2中。在所示的实施例中，压力调节器110设置在集管14的下游，但在工厂构件18的上游。然而，在一些实施例中，压力调节器110可以与集管14一体或直接附接至该集管，例如以至少部分地调整P集管。作为示例，控制器20可以沿着通信线路112将一个或更多控制信号发送至流量控制阀116的致动器114。沿着额外的流动路径118设置的流量控制阀116配置成响应于控制信号而打开或以其他方式增加抽出空气到额外的流动路径118的流量。大致同步地，控制器20可以将控制信号发送至流量控制阀92的致动器93，以停止或以其他方式减小沿着流动路径94的下游部分102的流量。额外的流动路径118流体地连接集管14与压力调节器110，以及压力调节器110与工厂构件18。因此，额外的流动路径118可以被认为是从流动路径94分岔并与流动路径94重新汇合的备选的或分岔的流动路径。在不使用或仅仅部分使用压力调节器110的实施例中，控制器20可以将控制信号发送至流量控制阀92的致动器93，以启动或以其他方式增加沿着流动路径94的流量，同时关闭阀116以停止或以其他方式减少沿着额外的流动路径118的流量。
压力调节器110可以包括一个或更多压力调节阀，并且可以是单级或多级压力调节器。作为示例，压力调节器110可以包括能够调整通过压力调节器110的抽出空气的流量的一个或更多隔膜阀、V型球阀、扼流阀等。因此，在一个实施例中，压力调节器110可以打开一个或更多隔膜阀，以允许进入流动路径94中的抽出空气的增加的流量，当在全负载和/或部分负载下运行时，这减少了P集管并能够实现来自燃气涡轮发动机22、24、26(图1)中的每一个的抽出空气的大致恒定的流量。
另外或作为备选，压力调节器110可以包括具有多个入口导向叶片的压缩机。在这样的实施例中，控制器20可以将信号发送至压缩机，以调整入口导向叶片的位置，从而影响通过流动路径94的抽出空气的流量。例如，在一个实施例中，当导向叶片调整它们的位置而允许通过压力调节器110的压缩机的更多流量时，通过流动路径94的抽出空气的流量可能增加，这减小了P集管。相反，当导向叶片调整为限制通过压力调节器110的压缩机的流量时，通过流动路径94的抽出空气的流量可能减少，这增加了P集管。因此，当发动机的任何一个或组合在全负载和/或部分负载下运行时，压缩机的入口导向叶片可以调整P集管，以允许来自燃气涡轮发动机22、24、26(图1)中的每一个的大致连续的流动。
作为具有压力调节器110的系统10的运行的一个示例，如上面关于图1所述的，控制器20可以监测PGT1、PGT2、PGT3、P集管、P供给、P过程等的任何一个或组合。在燃气涡轮发动机22、24、26中的每一个在全负载或设计条件下运行的实施例中，P集管可能足以用在工厂构件18中。作为示例，P集管可以具有等于P过程和集管14与工厂构件18之间的输送损失之和的压力。在这一实施例中，可能不需要由控制器20进行调整。然而，在PGT1、PGT2或PGT3中的任何一个表示燃气涡轮发动机中的任何一个的部分负载条件的实施例中，控制器20可以沿着通信线路119将一个或更多控制信号发送至压力调节器110，以导致P集管减小。例如，控制器20可以发送导致压力调节器110以与P集管的期望的减少相关的量调整(例如，打开)一个或更多压力调节阀的控制信号。
离开压力调节器110后，抽出空气然后可以进入流动路径94，并且然后可以直接提供给工厂构件18。例如，在P集管对于P过程足够的实施例中，抽出空气可以沿着流动路径94直接从压力调节器110流动到工厂构件18。在其他实施例中，例如当控制器20确定燃气涡轮发动机22、24、26处于不对称运行条件时，可以调整P集管而提供来自所有燃气涡轮发动机22、24、26的抽出空气的大致连续的流动。因此，在一个实施例中，P集管可以由压力调节器110减小。在这一实施例中，结果的抽出空气在提供给工厂构件18之前可以被进一步处理(例如，压力提高)。实际上，在一些实施例中，如上所述，压力调节器110的压缩机的入口导向叶片可以调整P集管。在P集管的调整之后，系统10的运行可能类似于上面关于图1描述的，控制器20执行监测，并且，当探测到部分负载条件时，执行合适的压力调整操作。
因此，在运行期间，控制器20可以执行一个或更多监测和控制程序，以维持来自所有运行的燃气涡轮发动机的大致连续的抽出空气流。控制器20可以执行为基于计算机的程序的这一方法120的实施例显示为图3中的过程流程图。例如，控制器20可以访问或以其他方式接收有形的、非暂时性的机器可读介质或媒介，例如光存储装置、磁存储装置、固态存储装置等，其具有带有处于方法120的形式的计算机可执行程序的代码。因此，存储介质或媒介，例如上面提到的那些，可以以计算机可执行程序的形式存储方法120，该程序可以由控制器20执行。控制器20可以访问代码并执行作为程序的方法120的行为。
最初，例如当燃气涡轮发动机成为联机或者供参考处于执行方法120的开始时，控制器20可以从上面关于图1提到的多个压力变换器接收压力数据，并且监测针对压力波动或变化的数据(框122)。在执行由框122表示的行为时，控制器20可以接收压力数据并将该压力数据与一个或更多预定量相比，例如针对从各个压力变换器接收的各组数据的预定压力值。作为示例，控制器20可以针对各个燃气涡轮发动机监测在本文中称为“PGT，”和P集管的抽出空气压力。在这些测量的任何一个或组合表明为部分负载条件(即，不对称负载条件)的实施例中，控制器20可以继续对系统10做出调整。因此，控制器20执行查询，以确定是否至少一个燃气涡轮发动机(GT)在部分负载下运行(查询124)。
在压力数据表明为部分负载条件的实施例中，控制器20然后可以将控制信号发送至系统10的各种特征，以将P集管调整到等于最低的PGT或比其低某一量的水平(框126)。例如，如上面关于图1和图2的讨论所述的，可以在集管14处由压力调节器110(例如，使用压缩机入口导向叶片)或由流量控制阀72、74、76、94或其任何组合来调节P集管。为了解释新的P集管，控制器20可以将控制信号发送至沿着各个燃气涡轮发动机的抽出线路设置的流量控制阀，以调整它们的位置(框128)。作为示例，在全负载或设计条件下运行的燃气涡轮发动机的流量控制阀可以部分关闭，减少了通过它们相应的导管流动到集管14的抽出空气的压力。一旦完成由框128表示的行为，集管14就处于比来自所有燃气涡轮发动机的抽出空气的最低压力低大约1％和30％之间的压力。例如，P集管可以比来自所有燃气涡轮发动机的抽出空气的最低压力低大约1％、5％、10％、20％或25％。控制器20可以继续监测P集管和PGT，并且可以在适当时将抽出空气送到下游过程(框130)。例如，因为P集管可能低于P过程，所以可以执行其他行为，以在提供给下游过程18之前使抽出空气流达到对于P过程合适的压力，例如压缩或增压。在其他实施例中，P集管可能是足够高的，使得不需要压缩或增压。
如果查询124表明没有燃气涡轮发动机在部分负载下运行，那么控制器20的实施例可以执行由框130表示的操作，而不对抽出空气的流量做出调整。例如，在P集管在PGT上浮动(即，由PGT和燃气涡轮发动机与抽出空气集管之间的压力降决定)的一个实施例中，P集管可能处于比P过程更高的预定量。如上所述，PGT、P集管和P过程之间的压力差可以解释燃气涡轮发动机22、24、26和集管14以及集管14和工厂构件18之间的输送压力损失。因此，在燃气涡轮发动机在全负载下运行的实施例中，通过维持从燃气涡轮发动机22、24、26到工厂构件18的大致连续的压力降，可以由控制器20维持大致连续的抽出空气流。
上面关于图1和图2描述的系统10，以及由上面关于图3描述的系统10的控制器执行的控制程序，可以作为能源产生工厂或其他合成气产生工厂的一部分被实施。这一工厂的实施例，具体而言整体气化联合循环(IGCC)工厂150，以图解的方式显示在图4中。IGCC工厂150可以包括用于产生气态燃料的特征，例如气化器152。气化器152可以接收诸如煤的燃料源154，并且在其他反应物之间使煤与水和氧气反应而产生所产生的合成气156的流。在一般意义上，合成气流156可以包括合成气的成分：一氧化碳(CO)和氢气(H2)，以及诸如甲烷(CH4)，酸性气体、水等的其他气态成分。
如上面关于系统10的运行所述的，燃气涡轮发动机22、24、26可以燃烧压缩空气和合成气的混合物。然而，在一些实施例中，可能期望从产生自气化反应的其他成分中分离合成气成分，以增加燃烧效率、增加碳捕获、捕获有用的副产物等。因此，产生的合成气156可以被送到气体处理单元(GPU)158用于处理。例如，气体处理单元158可以包括酸性气体去除(AGR)单元、碳捕获单元或其组合。通过GPU158处的处理，处理的合成气160的流可以被送到燃气涡轮系统10。
具体而言，处理的合成气160的流可以提供给燃料集管162，其可以将处理的合成气160的流分离成将在例如第一和第二燃气涡轮发动机22、24中燃烧的相应的燃料流164、166。如上所述可以包括两个或更多这样的燃气涡轮发动机的燃气涡轮机系统10可以用于通过燃烧合成气和压缩空气来驱动一个或更多负载168。具体而言，从燃烧过程产生的热的燃烧气体用于驱动图1所示的涡轮54、56、58。继而，由涡轮54、56、58产生的旋转动力可以驱动负载168，例如发电机。另外，涡轮54、56、58的出口处的热废气可以用在各种热回收系统170中，例如在一个或更多热回收蒸汽发生(HRSG)单元中。如上所述，压缩机30、32、34可以吸入并压缩比燃气涡轮发动机22、24、26所需要的更多的空气。再者，如上所述，过量的压缩空气的至少一部分可以被抽出并沿着抽出空气路径60、62被送到抽出空气集管14，其可以结合抽出空气而产生结合的抽出空气流。
如果合适的话，抽出空气流穿过且/或沿着压力调节器110传递，并且沿着流动路径94被送到空气分离单元(ASU)166。如上所述，ASU166可以使用压力大致恒定的抽出空气，以从压缩空气分离出氧气(O2)流172和氮气流(N2)174。如所显示的，流172作为反应气体被提供给气化器152。另外，N2流174可以作为稀释剂被提供给燃气涡轮系统10。更具体而言，N2流174可以被送到N2集管176，其可以将N2流174分离成被送至第一和第二燃气涡轮发动机22、24的相应的N2流178、180。
该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且也使得本领域的任何技术人员能够实践本发明，包括做出和使用任何装置或系统以及执行任何合并的方法。本发明的可专利性范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例具有与权利要求的字面语言没有差异的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言有非实质性差异的等同结构要素，那么这样的其它示例意图落在权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种系统(10)，包括：
抽出空气集管(14)，其配置成接收来自第一燃气涡轮发动机(22)的第一压缩机(30)的第一抽出空气流和来自第二燃气涡轮发动机(24)的第二压缩机(32)的第二抽出空气流；以及
抽出空气控制器(20)，其配置成在对称负载条件下和不对称负载条件下维持流到所述抽出空气集管(14)的所述第一和第二抽出空气流，其中，所述对称负载条件表示所述第一(22)和第二(24)燃气涡轮发动机上的大致相等的负载，并且所述不对称负载条件表示所述第一(22)和第二(24)燃气涡轮发动机上的明显不同的负载。
2.根据权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述抽出空气控制器(20)配置成在对称压力条件下和不对称压力条件下维持流到所述抽出空气集管(14)的所述第一和第二抽出空气流。
3.根据权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述抽出空气控制器(20)配置成在所述第一(22)和第二(24)燃气涡轮发动机中的至少一个的退化条件下维持流到所述抽出空气集管(14)的所述第一和第二抽出空气流。
4.根据权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述抽出空气控制器(20)配置成在所述对称负载条件和所述不对称负载条件之间的过渡期间及之后维持流到所述抽出空气集管(14)的所述第一和第二抽出空气流。
5.根据权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述对称负载条件表示相应的所述第一(22)和第二(24)燃气涡轮发动机上的第一和第二全负载条件，并且所述不对称负载条件表示所述第一燃气涡轮发动机(22)上的部分负载条件和所述第二燃气涡轮发动机上的第二全负载条件。
6.根据权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述抽出空气控制器(20)配置成控制所述抽出空气集管(14)的集管压力。
7.根据权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述抽出空气控制器(20)配置成如果所述第二抽出空气流具有比所述第一抽出空气流更小的压力则减小所述第一抽出空气流。
8.根据权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述抽出空气控制器(20)配置成如果所述第二抽出空气流具有比所述第一抽出空气流更小的压力则减小所述抽出空气集管(14)的集管压力。
9.根据权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述抽出空气控制器(20)配置成维持所述抽出空气集管(14)的集管压力至少小于或等于所述第一和第二抽出空气流的最低压力。
10.根据权利要求9所述的系统(10)，其特征在于，包括设置在所述抽出空气集管(14)的下游的压力调节器(110)，其中，所述压力调节器(110)配置成响应于来自所述抽出空气控制器(20)的控制信号而维持所述集管压力。
11.根据权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，包括所述第一燃气涡轮发动机(22)、所述第二燃气涡轮发动机(24)以及联接至所述抽出空气集管(14)的空气分离单元(ASU)(166)。
12.一种方法(120)，包括：
利用抽出空气控制器(20)，监测表示来自第一燃气涡轮发动机(22)的第一抽出空气流的第一信号和表示来自第二燃气涡轮发动机(24)的第二抽出空气流的第二信号，或表示抽出空气集管(14)的集管压力的第三信号，或者组合；以及
在对称负载条件下和不对称负载条件下维持流到所述抽出空气集管(14)的所述第一和第二抽出空气流，其中，所述对称负载条件表示所述第一(22)和第二(24)燃气涡轮发动机上的大致相等的负载，并且所述不对称负载条件表示所述第一(22)和第二(24)燃气涡轮发动机上的明显不同的负载。
13.根据权利要求12所述的方法(120)，其特征在于，维持流到所述抽出空气集管(14)的所述第一和第二抽出空气流包括如果所述第一信号、所述第二信号或所述第三信号或者组合表明为不对称负载条件则调整所述集管压力。
14.根据权利要求13所述的方法(120)，其特征在于，调整所述集管压力包括将所述集管压力减小到大致等于或低于所述第一和第二抽出空气流的所述最低压力的压力。
15.根据权利要求14所述的方法(120)，其特征在于，调整所述集管压力包括调整沿着第一导管(60)设置的第一流量控制阀(72)的位置，调整沿着第二导管(62)设置的第二流量控制阀(74)的位置，或调整所述集管(14)的集管阀，或者其任意组合，所述第一导管将所述第一燃气涡轮发动机(22)与所述抽出空气集管(14)流体地联接，所述第二导管将所述第二燃气涡轮发动机(24)与所述抽出空气集管(14)流体地联接。
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