CN106884721B - 用于经由涡轮提取生成蒸汽的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于经由涡轮提取生成蒸汽的系统。具体地，一种动力设备包括涡轮，其具有多个涡轮级和与涡轮级中的一个或更多个成流体连通的提取端口。提取端口提供用于燃烧气体流流出涡轮的流动路径。排出管道设置在涡轮下游并且接收来自涡轮的排出气体。排出管道与提取端口成流体连通。冷却剂注入系统注入冷却剂到燃烧气体流中以提供冷却的燃烧气体至排出管道。冷却的燃烧气体在温度高于排出气体的温度下流动到排出管道中，从而在排出管道内提高排出气体的温度。热能的增长可用于在排出管道的下游产生蒸汽。

Description

用于经由涡轮提取生成蒸汽的系统
技术领域
本发明总体上涉及燃气涡轮动力设备，例如联合循环或联产动力设备。更具体地，本发明涉及从燃气涡轮的涡轮提取燃烧气体以调节蒸汽和动力设备的动力输出。
背景技术
燃气涡轮动力设备例如联合循环或联产动力设备通常包括具有压缩机、燃烧器、涡轮的燃气涡轮，设置在涡轮下游的热回收蒸汽发生器（HRSG）以及与HRSG成流体连通的蒸汽涡轮。在操作期间，空气经由入口系统进入压缩机并且随着其朝向至少部分地围绕燃烧器的压缩机排出或扩散器壳体导送而逐渐地压缩。至少一部分的压缩空气与燃料混合并且在限定于燃烧器内的燃烧室内燃烧，从而生成高温和高压的燃烧气体。
燃烧气体沿着热气体路径从燃烧器导送穿过涡轮，在其中燃烧气体随着其流动越过固定翼片和联接至转子轴的可旋转涡轮叶片的交替的级而逐渐地膨胀。动能从燃烧气体传递至涡轮叶片，从而促使转子轴旋转。转子轴的转动能可经由发电机转换成电能。燃烧气体离开涡轮作为排出气体并且该排出气体进入HRSG。来自排出气体的热能传递至流经HRSG的一个或更多个热交换器的水，从而产生过热蒸汽。过热蒸汽然后导送到可用于生成附加电力的蒸汽涡轮中，从而增强总体的动力设备效率。
近年来，对于从燃气涡轮基动力设备低排放的管理要求已持续地变得更加严格。全球的环境机构现在正在要求从新型的和现有的燃气涡轮二者都排放出甚至更低水平的氮氧化物（NOx）和其它污染物以及一氧化碳（CO）。
传统地，至少部分地由于排放物约束，用于联合循环或联产动力设备的燃气涡轮负载已与对于动力设备的蒸汽产生需求联系起来或者由该蒸汽产生需求而非必然地由电网电力要求推动。例如，为了满足动力设备蒸汽要求而同时保持可接受的排放物水平，可能需要在全速全负载条件下操作燃气涡轮，即使在对于电力的电网要求或动力设备要求很低时，从而降低总体的动力设备效率。
发明内容
本发明的方面和优点在下文的随后描述中阐述，或者可根据该描述是显而易见的，或者可通过实施本发明而懂得。
本发明的一个实施例是动力设备。动力设备包括燃烧器和设置在燃烧器下游的涡轮。涡轮包括多个涡轮级和与涡轮级中的一个或更多个成流体连通的提取端口。提取端口提供用于燃烧气体流流出涡轮的流动路径。排出管道设置在涡轮下游以便接收来自涡轮的排出气体。排出管道与提取端口成流体连通。动力设备还包括冷却剂注入系统，其注入冷却剂到燃烧气体流中以提供冷却的燃烧气体至排出管道。冷却的燃烧气体在温度高于来自涡轮的排出气体的温度下流动到排出管道中。冷却的燃烧气体和排出气体一起在排出管道内混合以在排出管道的下游提供加热的排出气体。
本公开内容的另一实施例包括动力设备。动力设备包括燃气涡轮，其具有压缩机、位于压缩机下游的燃烧器以及位于燃烧器下游的涡轮。涡轮包括与第一提取端口成流体连通的第一级和与第二提取端口成流体连通的第二级。第一和第二提取端口提供为用于从燃烧器下游的涡轮提取燃烧气体流。排出管道设置在涡轮下游并且接收来自涡轮的排出气体。排出管道与第一提取端口和第二提取端口成流体连通。动力设备还包括冷却剂注入系统。冷却剂注入系统注入冷却剂到从第一和第二提取端口中至少之一流出的燃烧气体流中以提供冷却的燃烧气体至排出管道。冷却的燃烧气体在温度高于排出气体的温度下流动到排出管道中。冷却的燃烧气体和排出气体一起在排出管道内混合以产生排出气体混合物。
具体地，本公开内容至少提供了下述技术方案。
技术方案1.一种动力设备，包括：
燃烧器；
设置在所述燃烧器下游的涡轮，所述涡轮包括多个涡轮级以及与所述涡轮级中的一个或更多个成流体连通的提取端口，其中，所述提取端口提供用于燃烧气体流流出所述涡轮的流动路径；
位于所述涡轮下游的排出管道，其中，所述排出管道接收来自所述涡轮的排出气体并且与所述提取端口成流体连通；以及
冷却剂注入系统，其中，所述冷却剂注入系统注入冷却剂到所述燃烧气体流中以提供冷却的燃烧气体至所述排出管道，其中，所述冷却的燃烧气体在温度高于所述排出气体的温度下流动到所述排出管道中，其中，所述冷却的燃烧气体和所述排出气体一起在所述排出管道内混合以提供排出气体混合物至设置在所述排出管道下游的一个或更多个构件。
技术方案2.根据技术方案1所述的动力设备，其特征在于，所述冷却剂为水。
技术方案3.根据技术方案1所述的动力设备，其特征在于，所述冷却剂为蒸汽。
技术方案4.根据技术方案1所述的动力设备，其特征在于，所述涡轮包括内壳体、外壳体以及与所述多个级中的至少一个涡轮级成流体连通的提取管，其中，所述提取管与所述提取端口成流体连通。
技术方案5.根据技术方案1所述的动力设备，其特征在于，所述动力设备还包括设置在所述排出管道下游的热交换器，其中，所述热交换器接收来自所述排出管道的排出气体混合物以产生蒸汽。
技术方案6.根据技术方案5所述的动力设备，其特征在于，所述动力设备还包括设置在所述热交换器下游的蒸汽涡轮，其中，所述热交换器提供蒸汽至所述蒸汽涡轮。
技术方案7.根据技术方案5所述的动力设备，其特征在于，来自所述热交换器的蒸汽的至少一部分经引导通向在场或场外设施中的至少之一。
技术方案8.根据技术方案1所述的动力设备，其特征在于，所述动力设备还包括控制器，所述控制器电性地联接至流体地连接在所述提取端口和所述排出管道之间的第一控制阀和流体地连接至所述冷却剂注入系统的第二控制阀。
技术方案9.根据技术方案8所述的动力设备，其特征在于，所述动力设备还包括温度监控器，所述温度监控器电性地联接至所述控制器并且在所述排出管道上游与所述提取端口成流体连通，其中，所述控制器响应于由所述温度监控器提供至所述控制器的信号促动所述第一控制阀和所述第二控制阀中的至少之一。
技术方案10.根据技术方案8所述的动力设备，其特征在于，所述动力设备还包括设置在所述排出管道下游的热交换器以及设置在所述热交换器下游的电性地联接至所述控制器的流量监控器，其中，所述控制器响应于由所述流量监控器提供至所述控制器的流量输出信号促动所述第一控制阀和所述第二控制阀中的至少之一。
根据技术方案11.一种动力设备，包括：
燃气涡轮，所述燃气涡轮具有压缩机、位于所述压缩机下游的燃烧器以及位于所述燃烧器下游的涡轮，所述涡轮包括与第一提取端口成流体连通的第一级和与第二提取端口成流体连通的第二级，其中，所述第一提取端口和第二提取端口提供成用于在所述燃烧器下游从所述涡轮提取燃烧气体流；
位于所述涡轮下游的排出管道，其中，所述排出管道接收来自所述涡轮的排出气体并且与所述第一提取端口和所述第二提取端口成流体连通；以及
冷却剂注入系统，其中，所述冷却剂注入系统注入冷却剂到从所述第一提取端口和第二提取端口中至少之一流出的燃烧气体流中以提供冷却的燃烧气体至所述排出管道，其中，所述冷却的燃烧气体在温度高于所述排出气体的温度下流动到所述排出管道中，其中，所述冷却的燃烧气体和所述排出气体一起在所述排出管道内混合以产生排出气体混合物。
技术方案12.根据技术方案11所述的动力设备，其特征在于，所述冷却剂为水。
技术方案13.根据技术方案11所述的动力设备，其特征在于，所述冷却剂为蒸汽。
技术方案14.根据技术方案11所述的动力设备，其特征在于，所述涡轮包括内壳体、外壳体、与所述第一涡轮级和所述第一提取端口成流体连通的第一提取管以及与所述第二涡轮级和所述第二提取端口成流体连通的第二提取管。
技术方案15.根据技术方案11所述的动力设备，其特征在于，所述动力设备还包括设置在所述排出管道下游的热交换器，其中，所述热交换器接收来自所述排出管道的排出气体混合物并且产生蒸汽。
技术方案16.根据技术方案15所述的动力设备，其特征在于，所述动力设备还包括设置在所述热交换器下游的蒸汽涡轮，其中，所述热交换器提供所述蒸汽的至少一部分至所述蒸汽涡轮。
技术方案17.根据技术方案15所述的动力设备，其特征在于，来自所述热交换器的蒸汽的至少一部分经引导通向在场设施和场外设施中的至少之一。
技术方案18.根据技术方案11所述的动力设备，其特征在于，所述动力设备还包括控制器，所述控制器电性地联接至流体地连接在所述第一提取端口和所述排出管道之间的第一控制阀、流体地连接在所述第二提取端口和所述排出管道之间的第二控制阀以及流体地连接至所述冷却剂注入系统的第三控制阀。
技术方案19.根据技术方案18所述的动力设备，其特征在于，所述动力设备还包括温度监控器，所述温度监控器电性地联接至所述控制器并且在所述排出管道上游与所述第一提取端口和所述第二提取端口中的至少之一成流体连通，其中，所述控制器响应于由所述温度监控器提供至所述控制器的信号促动所述第一控制阀、所述第二控制阀和所述第三控制阀中的至少之一。
技术方案20.根据技术方案18所述的动力设备，其特征在于，所述动力设备还包括设置在所述排出管道下游的热交换器和设置在所述热交换器下游的电性地联接至所述控制器的流量监控器，其中，所述控制器响应于由所述流量监控器提供至所述控制器的流量输出信号促动所述第一控制阀、所述第二控制阀和所述第三控制阀中的至少之一。
技术方案21.根据技术方案11所述的动力设备，其特征在于，所述动力设备还包括设置在所述排出管道下游的热交换器，其中，所述热交换器接收来自所述排出管道的排出气体混合物并且产生蒸汽，其中，蒸汽涡轮设置在所述热交换器下游，并且其中，所述热交换器提供所述蒸汽的至少一部分至所述蒸汽涡轮。
阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地认识到此类实施例的特征和方面，等等。
附图说明
对于本领域技术人员而言全面和能够实现的公开内容（包括其最佳方式）在说明书的以下部分（包括参看附图）更为具体地阐述，其中：
图1为在本发明的范围内的示例性燃气涡轮基联产动力设备的示意图；以及
图2为根据本发明的至少一个实施例的示例性燃气涡轮的一部分的简化的截面侧视图。
具体实施方式
现在将详细地参照本发明的当前实施例，其一个或更多实例在附图中例示。详细描述使用数字和字母标记来指代图中的特征。图和描述中的相同或类似标记用来指代本发明的相同或类似部分。如文中所用，用语“第一”、“第二”和“第三”可互换地使用以区分一个构件与另一构件而非意图表示各个构件的位置或重要性。用语“上游”和“下游”是指关于流体通路中的流体流的相对方向。例如，“上游”是指流体自其流动的方向，而“下游”是指流体向其流动的方向。
文中所用术语仅是为了描述具体实施例而非意图限制本发明。如文中所用，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在还包括复数的形式，但上下文清楚地另有所指除外。将进一步理解的是，用语“包括”和/或“包含”当用于本说明书中时指定存在所声称的特征、整数、步骤、操作、元件和/或构件，但并不排除存在或添加一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、构件，和/或它们的组合。
每个实例均通过解释本发明来提供而非对本发明的限制。事实上，本领域技术人员将清楚的是在本发明中可作出修正和变型而不脱离其范围或实质。例如，作为一个实施例的一部分显示或描述的特征可用于另一实施例上以产生又一实施例。因此，本发明意图涵盖落入所附权利要求及其等同方案内的此类修正和变型。
在常规的联产动力设备中，燃料和空气供给至燃气涡轮。空气传送通过燃气涡轮的入口进入燃气涡轮中燃烧器上游的压缩机区段中。在空气由燃烧器加热后，加热的空气和在该过程中产生的其它气体（也即，燃烧气体）传送经过涡轮区段。来自燃气涡轮的整个体积的排出气体从涡轮区段传送至燃气涡轮的排出区段，并且流动至热回收蒸汽发生器（HRSG），其经由一个或更多个热交换器从排出气体提取热或热能以产生蒸汽。
在某些情况下，对于蒸汽的需求可能低于可由燃气涡轮排气产生的蒸汽量，一些排出气体可引导远离热回收蒸汽发生器，例如传输至在排出气体释放到大气中之前对其过滤的排气管（stack）。备选地，如果蒸汽生产相比于由燃气涡轮排气所生成的蒸汽处于更高需求中，则可增加来自燃气涡轮的排出气体以生成所需的蒸汽。
本实施例提供一种系统用以冷却或调节热燃烧气体，该燃烧气体在与从涡轮的出口流出的排出气体混合之前从燃气涡轮的涡轮直接地提取。尽管燃烧气体经由冷却剂来冷却，但冷却的燃烧气体相比于从涡轮流出的排出气体仍显著更热。结果，热能的增长可用于增强对于涡轮下游的蒸汽涡轮的蒸汽生产，用于产热和/或用于其它工业过程。该系统可用于联产系统中，使得联产系统可生产更高数量的蒸汽而不产生成比例增加的动力。实施例系统因此提供了一种对输入到联产系统中的燃料的有效使用，并且避免了由燃气涡轮浪费地产生不需要的动力。
文中所提供的实施例相比于现有的联产或联合循环动力设备提供了各种技术优点。例如，文中所提供的系统可包括用以将蒸汽生产调整到期望水平而同时保持热和其它操作有效性的能力；用以提供更高温度气体在燃气涡轮下游产生更多蒸汽的能力；用以在燃气涡轮上以较低动力输出操作并且生成更多蒸汽的能力；用以最小化浪费的产物（也即，在燃气涡轮中产生不必要的动力）的能力；以及用以在更高成本效率和有效产量下操作联产系统的能力。
现在参看附图，其中贯穿各图同样的标号表示相同元件，图1提供具有蒸汽生产性能的示例性燃气涡轮动力设备10的功能方框图。动力设备10包括可结合本发明的各种实施例的燃气涡轮100。燃气涡轮100以串行流动次序大体上包括压缩机102、一个或更多个燃烧器104，以及涡轮106。燃气涡轮100还可包括设置在压缩机102的入口处的入口导向翼片108。在操作中，空气110流动越过入口导向翼片108并进入压缩机102中。压缩机102施加动能至空气110以产生如由箭头示意性表示的压缩空气112。
压缩空气112与来自燃料供给系统的燃料例如天然气相混合以形成（多个）燃烧器104内的可燃混合物。可燃混合物燃烧以产生如由箭头示意性表示的燃烧气体114，其具有高的温度、压力和速度。燃烧气体114流经涡轮106的各个涡轮级S1、S2、S3、Sn以做功。涡轮106可具有两个或更多个级，例如低压区段和高压区段。在另一实施例中，涡轮106可为包括低压区段和高压区段的两轴涡轮。涡轮106可具有4个或更多个级。涡轮106可连接至轴116，以便涡轮106的旋转驱动压缩机102来产生压缩空气112。备选地或此外，轴116可将涡轮106连接至用于发电的发电机（未示出）。燃烧气体114随着其流经涡轮106并经由排出管道120离开涡轮106作为排出气体118而损失热和动能。
排出管道120可经由各种管、管道、阀等而流体地联接至热交换器122。热交换器122可为独立构件或者可为热回收蒸汽发生器（HRSG）的构件。在各种实施例中，热交换器122用于从排出气体118提取热能以产生蒸汽124。蒸汽124可然后经由各种管、阀、导管等导送至蒸汽涡轮126以产生附加的动力或电力。蒸汽124的至少一部分可通过管道从热交换器122输送至在场或场外设施128，其将蒸汽分配至使用者或利用蒸汽用于辅助操作例如产热或者其它的工业操作或处理。在一个实施例中，蒸汽124可通过管道从蒸汽涡轮126的下游输送并且进一步地用于各种辅助操作例如产热或其它辅助操作。来自热交换器122的蒸汽流率或输出可经由一个或更多个流量监控器来监控。例如，在一个实施例中，流量监控器132可提供在热交换器122的下游。在一个实施例中，流量监控器130可设置在蒸汽涡轮126的下游。
图2提供了如可结合本发明的各种实施例的示例性燃气涡轮100的一部分的简化的截面侧视图，该燃气涡轮包括燃烧器104、涡轮106和排出管道120的一部分。在一个实施例中，如图2中所示，涡轮106包括内涡轮壳体134和外涡轮壳体136。内和外涡轮壳体134、136围绕燃气涡轮100的轴向中心线12环向地延伸。内涡轮壳体134至少部分地包围涡轮106的各个级S1、S2、S3、Sn。涡轮壳体134、136通常是密封的，具有仅两个开口：位于涡轮106的上游处的燃烧气体入口，以及位于涡轮106的下游端处的操作地连接至排出管道120的排出气体出口。通常，整个体积的燃烧气体114在内和外涡轮壳体134、136内传送穿过涡轮106，进入排出管道120中并且至少一部分的排出气体118可引导至热交换器122和/或HRSG。
在各种实施例中，如果确定对于蒸汽生产的需求高于对于由燃气涡轮100产生的动力需求，可经由一个或更多个对应的提取端口138从涡轮级S1、S2、S3、Sn中的一个或更多个提取燃烧气体114的一部分。为例示目的示出了四个提取端口138（a-d）。然而，涡轮106可包括任何数目的提取端口138。例如，涡轮106可包括两个提取端口138、三个提取端口138或者四个或更多个提取端口138。每个提取端口138均流体地联接至涡轮级S1、S2、S3、Sn中的一个或更多个。每个提取端口138均提供用于燃烧气体114流的流动路径以从燃烧器104下游但在排出管道120上游的部位流出涡轮106。
如图2中所示，提取端口138（a-d）中的一个或更多个可经由一个或更多个提取管140而与涡轮级S1、S2、S3或Sn中的一个或更多个成流体连通。提取管140和提取端口138提供为用于燃烧气体114穿过内和或外涡轮壳体134、136并离开涡轮106的流体连通以获得相比于流经排出管道120的排出气体118处于更高温度的气体。
如图2中所示，涡轮106中的级为连续的，使得燃烧气体114流经从S1至最末级Sn的级。燃烧气体114的温度通过每个相继的级而下降。例如，在S1级处的燃烧气体相比于在后续的级S2、S3、Sn等处具有更高的温度。涡轮级S1为第一级并且接收直接地来自燃烧器104的热燃烧气体114。排出气体118相比于涡轮106内的燃烧气体114处于较低温度并且因此具有较少的热能。
在具体实施例中，如图1和图2中所示，混合室142可流体地联接至（多个）提取端口138并且定位在其下游。混合室142可经由各种管、导管、阀等流体地联接至排出管道120。混合室142可构造成接收来自（多个）提取端口138的燃烧气体114流并且传送燃烧气体114到热交换器122上游的排出管道120上。此外或备选地，混合室142可经由各种管、导管、阀等直接地、流体地联接至热交换器122和/或HRSG。
在各种实施例中，如图1和图2所示，提取端口138中的一个或更多个与冷却剂注入系统144成流体连通。在具体实施例中，提取端口138中的一个或更多个经由混合室142而与冷却剂注入系统144和排出管道120成流体连通。冷却剂注入系统144可包括喷雾喷嘴、喷雾塔、洗涤器或用于将来自冷却剂供给源148的冷却剂146注入到从提取端口138中的一个或更多个流出的燃烧气体114流中的其它各种构件（未示出）。
在具体实施例中，冷却剂146和燃烧气体114在混合室142中于排出管道120上游混合。这样，冷却剂146可用于降低或控制热交换器122和/或排出管道120上游的燃烧气体114的温度，从而提供冷却的燃烧气体150至排出管道120。冷却剂146可以是为了其预定目的而可与燃烧气体150混合的任何液体或气体。例如，在一个实施例中，冷却剂146为水。在一个实施例中，冷却剂146包括蒸汽。
相比于从涡轮106流出的排出气体118处于更高温度的冷却燃烧气体150可在排出管道120内和/或排出管道120下游与相对更冷的排出气体118混合以提供排出气体混合物152的热增强（更热）流至热交换器122，从而增强蒸汽生产性能，尤其是在较低涡轮负载操作条件下，以及用以满足热交换器122、排出管道120和/或HRSG构件的特定热设计公差。
重新参看图1，在具体的实施例中，控制器200可用于确定期望的蒸汽生产性能和用于生成和/或发送适当的控制信号至涡轮级S1-Sn中至少之一的各种控制阀154和/或至冷却剂注入系统144的一个或更多个控制阀156。控制器200可为基于微处理器的处理器，其包括永久存储器并且具有用以计算算法的性能。控制器200可结合通用电气公司的SPEEDTRONICTM燃气涡轮控制系统，例如在由GE工业&动力系统（Schenectady, N.Y.）出版的GE-3658D的“SPEEDTRONICTM Mark V Gas Turbine Control System”（Rowen, W.I.）中所述。控制器200还可结合具有（多个）处理器的计算机系统，该处理器执行储存在存储器中的程序以使用传感器输入和来自操作人员的指令来控制燃气涡轮的操作。
控制器200编程为用以确定生成期望数量的蒸汽流所需的排出气体混合物152的期望温度，以及用以调节穿过（多个）阀154的燃烧气体流和/或穿过（多个）阀156的冷却剂注入系统流来获得正在输送至热交换器122的排出气体混合物152流的期望温度。
控制器200可接收输入数据信号，例如来自与提取端口138中的一个或更多个成流体连通并且设置在混合室142的上游或下游的温度监控器158的燃烧气体温度202，来自流量监控器130的蒸汽流数据204和/或来自流量监控器132的蒸汽流数据206。控制器200可接收输入数据信号，例如来自设置在排出管道120下游并且在热交换器122上游的温度监控器160的排出气体混合物温度203。控制器200可促动（多个）阀154和/或（多个）阀156来控制从涡轮级S1-Sn的排出气体提取和/或冷却剂流率以产生期望温度的排出气体混合物152来流动至热交换器122。来自蒸汽涡轮126的流量输出可使用流量监控器130来监控。对于次级操作的流量输出可使用流量监控器132来监控。控制器200可促动（多个）阀154和/或（多个）阀156来控制来自涡轮级S1-Sn的燃烧气体提取流和/或通向混合室142的冷却剂流以至少部分地基于由流量监控器130、132中的至少之一所测得的流量输出来产生通向蒸汽涡轮126的期望温度的蒸汽和/或蒸汽流率。
由控制器200所接收的数据信号，例如燃烧气体温度、排出气体温度、排出气体混合物温度以及蒸汽流率，可经分析以与蒸汽流的预定期望量相比较。控制器200可使用所接收的数据信号来确定排出气体混合物温度的升高是否将是期望的。计算包括确定所需蒸汽的量和期望的动力大小，以及确定用以产生期望的蒸汽量所需的燃烧气体的温度和数量。
在确定对于热交换器122用以产生期望蒸汽量所需的排出气体混合物152的期望温度和数量后，控制器200可生成和发送信号212、214、216、218至适当的阀154的接收器以在适当的涡轮级S1、S2、S3、Sn提取燃烧气体114穿过涡轮壳体134、136。此外，控制器200可发送信号220至阀156的接收器来调节冷却剂146流以期望数量进入混合室142中和/或进入来自提取端口138的燃烧气体114流以将提取的燃烧气体114冷却至期望温度。文中所提供的系统或多个系统自动地混和排出气体118与冷却的燃烧气体150流，以便排出气体混合物温度高于标称排出气体温度但低于热交换器122或HRSG的热限界（或热极限）。
尽管已在文中例示和描述了特定实施例，但应认识到的是，意图实现相同目的的任何布置都可取代所示的特定实施例并且本发明在其它环境中具有其它应用。本申请意图涵盖本发明的任何改装或变型。以下权利要求绝非意图将本发明的范围限制于文中所述的特定实施例。
零件清单列表
10　动力设备 12　轴向中心线-燃气涡轮 100　燃气涡轮 102　压缩机104　燃烧器 106　涡轮 108　入口导向翼片 110　空气 112　压缩空气 114　燃烧气体 116　轴 118　排出气体 120　排出管道 122　热交换器 124　蒸汽 126蒸汽涡轮 128　设施 130　流量监控器 132　流量监控器 134　内涡轮壳体 136外涡轮壳体 138　提取端口 140　提取管 142　混合室 144　冷却剂注入系统 146冷却剂 148　冷却剂供给源 150　冷却的燃烧气体 152　排出气体混合物 154　控制阀-提取端口 156　控制阀-冷却剂系统 158　温度监控器。

Claims (15)

1.一种动力设备（10），包括：
燃烧器（104）；
设置在所述燃烧器（104）下游的涡轮（106），所述涡轮（106）包括多个涡轮级以及与所述涡轮级中的一个或更多个成流体连通的提取端口（138），其中，所述提取端口（138）提供用于燃烧气体流流出所述涡轮（106）的流动路径；
位于所述涡轮（106）下游的排出管道（120），其中，所述排出管道（120）接收来自所述涡轮（106）的排出气体（118）并且与所述提取端口（138）成流体连通；以及
冷却剂注入系统（144），其中，所述冷却剂注入系统（144）注入冷却剂（146）到所述燃烧气体流中以提供冷却的燃烧气体（150）至所述排出管道（120），其中，所述冷却的燃烧气体（150）在温度高于所述排出气体（118）的温度下流动到所述排出管道（120）中，其中，所述冷却的燃烧气体（150）和所述排出气体（118）一起在所述排出管道（120）内混合以提供排出气体混合物（152）至设置在所述排出管道（120）下游的一个或更多个构件。
2.根据权利要求1所述的动力设备（10），其特征在于，所述冷却剂（146）为水。
3.根据权利要求1所述的动力设备（10），其特征在于，所述冷却剂（146）为蒸汽（124）。
4.根据权利要求1所述的动力设备（10），其特征在于，所述涡轮（106）包括内涡轮壳体（134）、外涡轮壳体（136）以及与所述多个涡轮级中的至少一个涡轮级成流体连通的提取管（140），其中，所述提取管（140）与所述提取端口（138）成流体连通。
5.根据权利要求1所述的动力设备（10），其特征在于，所述动力设备还包括设置在所述排出管道（120）下游的热交换器（122），其中，所述热交换器（122）接收来自所述排出管道（120）的排出气体混合物（152）以产生蒸汽（124）。
6.根据权利要求5所述的动力设备（10），其特征在于，所述动力设备还包括设置在所述热交换器（122）下游的蒸汽涡轮（126），其中，所述热交换器（122）提供蒸汽（124）至所述蒸汽涡轮（126）。
7.根据权利要求5所述的动力设备（10），其特征在于，来自所述热交换器（122）的蒸汽（124）的至少一部分经引导通向在场设施和场外设施中的至少之一。
8.根据权利要求1所述的动力设备（10），其特征在于，所述动力设备还包括控制器（200），所述控制器电性地联接至流体地连接在所述提取端口（138）和所述排出管道（120）之间的第一控制阀（154）和流体地连接至所述冷却剂注入系统（144）的第二控制阀（156）。
9.根据权利要求8所述的动力设备（10），其特征在于，所述动力设备还包括温度监控器（158），所述温度监控器电性地联接至所述控制器（200）并且在所述排出管道（120）上游与所述提取端口（138）成流体连通，其中，所述控制器（200）响应于由所述温度监控器（158）提供至所述控制器（200）的信号促动所述第一控制阀（154）和所述第二控制阀（156）中的至少之一。
10.根据权利要求8所述的动力设备（10），其特征在于，所述动力设备还包括设置在所述排出管道（120）下游的热交换器（122）以及设置在所述热交换器（122）下游的电性地联接至所述控制器（200）的流量监控器（130，132），其中，所述控制器（200）响应于由所述流量监控器（130，132）提供至所述控制器（200）的流量输出信号促动所述第一控制阀（154）和所述第二控制阀（156）中的至少之一。
11.一种动力设备（10），包括：
燃气涡轮，所述燃气涡轮具有压缩机（102）、位于所述压缩机（102）下游的燃烧器（104）以及位于所述燃烧器（104）下游的涡轮（106），所述涡轮（106）包括与第一提取端口成流体连通的第一涡轮级（S1）和与第二提取端口成流体连通的第二涡轮级（S2），其中，所述第一提取端口和第二提取端口提供成用于在所述燃烧器（104）下游从所述涡轮（106）提取燃烧气体流；
位于所述涡轮（106）下游的排出管道（120），其中，所述排出管道（120）接收来自所述涡轮（106）的排出气体（118）并且与所述第一提取端口和所述第二提取端口成流体连通；以及
冷却剂注入系统（144），其中，所述冷却剂注入系统（144）注入冷却剂（146）到从所述第一提取端口和第二提取端口中至少之一流出的燃烧气体流中以提供冷却的燃烧气体（150）至所述排出管道（120），其中，所述冷却的燃烧气体（150）在温度高于所述排出气体（118）的温度下流动到所述排出管道（120）中，其中，所述冷却的燃烧气体（150）和所述排出气体（118）一起在所述排出管道（120）内混合以产生排出气体混合物（152）。
12.根据权利要求11所述的动力设备（10），其特征在于，所述冷却剂（146）为水。
13.根据权利要求11所述的动力设备（10），其特征在于，所述冷却剂（146）为蒸汽（124）。
14.根据权利要求11所述的动力设备（10），其特征在于，所述涡轮（106）包括内涡轮壳体（134）、外涡轮壳体（136）、与所述第一涡轮级（S1）和所述第一提取端口成流体连通的第一提取管以及与所述第二涡轮级（S2）和所述第二提取端口成流体连通的第二提取管。
15.根据权利要求11所述的动力设备（10），其特征在于，所述动力设备还包括设置在所述排出管道（120）下游的热交换器（122），其中，所述热交换器（122）接收来自所述排出管道（120）的排出气体混合物（152）并且产生蒸汽（124），其中，蒸汽涡轮（126）设置在所述热交换器（122）下游，并且其中，所述热交换器（122）提供所述蒸汽（124）的至少一部分至所述蒸汽涡轮（126）。
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