CN111868354B - 联合循环发电设备的附加发电 - Google Patents

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Abstract

发电设备系统可以包括：第一燃气涡轮机，其具有第一效率并用于产生第一排气流；第一发电机，其由第一燃气涡轮机驱动；第一热回收蒸汽发生器，用于接收第一排气流并产生第一蒸汽流；第二燃气涡轮机，其具有比第一效率低的第二效率并用于产生第二排气流；第二发电机，其由第二燃气涡轮机驱动；以及排气调节装置，其用于降低第二排气流的温度；蒸汽涡轮机，其驱动蒸汽发电机并用于接收第一蒸汽流。当来自蒸汽发电机和第一发电机的输出之和小于来自电网的电力需求时，第二燃气涡轮机可以被选择性地操作以在峰化负载情况下利用第二发电机发电。

Description

联合循环发电设备的附加发电
优先申请
本申请要求2017年11月9日提交的美国临时申请序列号62/583,695的优先权的利益，并且要求2018年2月1日提交的美国临时申请序列号62/625,113的优先权的利益，上述申请的内容通过引用全部并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及发电设备，诸如联合循环发电设备。更具体地，本公开涉及用于向联合循环发电设备提供附加功率以进行后备、峰化(peaking)和其他操作的系统和方法。
背景技术
联合循环发电设备可以采用燃气涡轮系统和蒸汽涡轮系统来产生功率。通常，燃气涡轮系统的输出用于确定蒸汽系统的容量。联合循环发电设备还可以利用双燃料能力(诸如液体燃料和天然气)进行运行，以提供运行灵活性和紧急响应。通常，正常运行是天然气，而液体燃料则保留用于无法获得天然气的通常紧急的情况。
电网系统运营商和政府机构有能力在各种可用发电设备中选择特定发电设备的运行，以随时满足电网需求。出于环境和其他原因，通常优先考虑较有效率的单元，这些单元通常与较新的发电设备相关联。这通常称为“调度”。
为了提高发电设备的正常运行时间(uptime)，或调度，并产生较经济、较有效率的发电能力，发电设备所有者通常用较新的、较有效率的模型诸如用先进的燃气涡轮发动机(AGTE)来替代较旧的燃气涡轮发动机(GTE)和随附的热回收蒸汽发生器(HRSG)。例如，先进的燃气涡轮发动机可以在较高的温度水平下运行，以较有效率地将燃料转化为用于运行发电机的机械功率。这由于降低了燃料消耗可以提供减少的排放以及经济利益。用较新的AGTE和尺寸合适的HRSG替代一个或多个较旧的GTE和HRSG的设施升级可以称为更新改造。这通常会导致较旧的GTE和HRSG被报废、出售以在其他地方使用或被回收为原材料。
在Uram的美国专利No.4,222,229、Briesch等人的美国专利No.8,061,002、Kameno等人的美国公开No.2016/0341076、以及Jonker等人的国际公开No.WO 2012/040790中描述了联合循环发电设备的示例。
发明内容
本发明的发明人已经认识到，除了其它方面，要解决的问题可以包括在维持低安装成本的同时提高现有联合循环发电设备的效率。重新为蒸汽涡轮机提供动力涉及用新的燃气涡轮发动机(GTE)和热回收蒸汽发生器(HRSG)替代现有的蒸汽产生装备，以匹配现有的蒸汽涡轮机能力。这会导致购买和安装新装备以及必须处置旧装备的高成本。此外，如果较旧的模型是双燃料的以提供操作灵活性，那么新的替代单元，在增加成本和复杂性的情况下，通常会被配置成双燃料模型。
本发明人已经认识到，通常，单个的、较新的、较大容量的AGTE单元(诸如J级GTE)具有足以替代不止一个较旧的较低容量的单元(诸如F级GTE)的能力、容量或输出。另外，本发明人已经认识到，用单个较大容量的单元替代多个较小容量的单元，在必须关断较大容量的单元以进行维修或修理的期间，可能导致损失产生的容量。
本主题可以诸如通过提供过功率概念(overpowering concepts)来帮助提供对这些和其他问题的解决方案，在该过功率概念中，可以将与先前安装的单元相比具有增加的功率、改进的排放率和热率益处(heat rate benefits)的AGTE和HRSG添加到发电设备中，同时保留来自已经安装且起作用的GTE和HRSG的后备容量值。本发明人已经认识到，与其替换掉现有的蒸汽产生单元(例如GTE和HRSG)，可以保留那些蒸汽产生单元，以在由于维护或计划外的停机而无法使用高级GTE时提供容量后备，并增加设备可用性。
本主题可以诸如通过提供峰化(peaking)概念来帮助提供对这些和其他问题的解决方案，在峰化概念中，可以将与先前安装的单元相比具有增加的功率和热率益处的AGTE和HRSG添加到发电设备中，同时使用已安装且起作用的GTE们，以使用另外的剩余的蒸汽涡轮机(ST)容量。本发明人已经提到了这种重新为现有的联合循环发电设备提供动力的概念，其通过以这些作为“OverPower(过功率)”的新颖方式将新的AGTE与现有的ST集成在一起并继续利用现有的GTE从而重新为现有的联合循环发电设备提供动力。
本发明人已经认识到，由于高级燃气涡轮机在将排气温度保持在1100°F(～593℃)至1200°F(～649℃)的范围内时输出几乎翻了一番并且提高了效率，因此F级GTE的蒸汽循环可以被有效地重新利用，以将设备的净效率从55％范围移动到61％以上。
在示例中，使发电设备运行的方法可以包括：使较高效率或较高输出的燃气涡轮发动机运行以驱动发电机产生电功率；使用热回收蒸汽发生器利用所述较高效率燃气涡轮发动机的排气产生蒸汽；用来自所述热回收蒸汽发生器的蒸汽驱动蒸汽涡轮机，其中，所述蒸汽涡轮机具有的容量大于所述热回收蒸汽发生器在由所述较高效率燃气涡轮发动机驱动时所产生的蒸汽的输出；从所述蒸汽涡轮机驱动蒸汽发电机；响应于来自所述蒸汽发电机和所述发电机的输出之和小于来自电网的电力需求，选择性地使一个或多个较低效率燃气涡轮发动机运行以驱动一个或多个发电机产生电功率，所述较低效率燃气涡轮发动机比所述较高效率燃气涡轮机效率低；以及使用一个或多个被修改的热回收蒸汽发生器来调节所述一个或多个较低效率燃气涡轮发动机的排气。
在另一示例中，发电设备系统可以包括：第一燃气涡轮机，其具有第一效率，所述第一燃气涡轮机被配置成产生第一排气流；第一发电机，其由所述第一燃气涡轮机驱动；第一热回收蒸汽发生器，其被配置成接收所述第一排气流并产生第一蒸汽流；第二燃气涡轮机，其具有比所述第一效率低的第二效率，所述第二燃气涡轮机被配置成产生第二排气流；第二发电机，其由所述第二燃气涡轮机驱动；排气调节装置，其被配置成降低所述第二排气流的温度；蒸汽涡轮机，其驱动蒸汽发电机，所述蒸汽涡轮机被配置成接收所述第一蒸汽流；以及控制器，其包括处理器和计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质在其上存储有指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行用于操作所述发电设备系统的操作，所述指令包括响应于来自所述蒸汽发电机和所述第一发电机的输出之和小于来自电网的电力需求，在峰化负载条件下操作所述第二燃气涡轮机以利用所述第二发电机发电。
在又一示例中，对在第一设施处包括第一燃气涡轮机、第一热回收蒸汽发生器和蒸汽涡轮机的发电设备进行升级的方法可以包括：在所述第一设施处安装效率比所述第一燃气涡轮机高的第二燃气涡轮机；在所述第一设施处安装第二热回收蒸汽发生器，以接收来自所述第二燃气涡轮机的排气；将所述第二热回收蒸汽发生器耦接到所述蒸汽涡轮机；以及修改所述第一热回收蒸汽发生器以调节来自所述第一燃气涡轮机的排气。
此概述旨在提供对本专利申请的主题的概述。其并不旨在提供对本发明的独有的或详尽的解释。具体实施方式被包括在此以提供关于本专利申请的进一步信息。
附图说明
图1是包括一对燃气涡轮发动机、一对热回收蒸汽发生器以及一蒸汽涡轮机的传统联合循环发电设备的示意图。
图2是本公开的联合循环发电设备的示意图，其利用图1的传统发电设备作为用于与升级的燃气涡轮发动机和热回收蒸汽发生器一起操作的遗留系统，其被配置用于OverPower操作。
图3是图2的联合循环发电设备的示意图，其中，遗留系统被修改以用于针对OverPower的峰化功率操作(peaking power operations)。
图4是被修改的遗留系统的第一实施例的示意图，其中，热回收蒸汽发生器已经用一次通过式蒸汽发生器进行了改装，并且内部部件(不包括用于OverPower的选择性催化还原单元)已经被移除。
图5是被修改的遗留系统的第二实施例的示意图，其中，热回收蒸汽发生器已经用稀释风扇进行了改装，并且内部部件(不包括用于OverPower的选择性催化还原单元)已经被移除。
图6是被修改的遗留系统的第三实施例的示意图，其中，热回收蒸汽发生器已经用稀释风扇进行了改装，并且内部部件已经被移除，并被用于OverPower的高温选择性催化还原单元替代。
图7是被修改的遗留系统的第四实施例的示意图，其中，除了用于OverPower的排气烟囱之外，热回收蒸汽发生器已经被移除或被用于OverPower的排气烟囱替代。
图8是本公开的联合循环发电设备的示意图，其利用图1的常规发电设备作为与升级的燃气涡轮发动机和热回收蒸汽发生器一起操作的遗留系统，所述升级的燃气涡轮发动机和热回收蒸汽发生器被配置成通过用于OverPower的旁路烟囱进行峰化操作。
图9是示出用于操作本公开的联合循环发电设备的控制器的部件的示意图。
在不一定按比例绘制的附图中，相似的数字可以在不同的视图中描述类似的部件。具有不同字母后缀的相似数字可以表示类似部件的不同实例。附图通常通过示例而非限制的方式示出了本文件中讨论的各种实施例。
具体实施方式
图1是包括第一燃气涡轮发动机(GTE)12A、第一发电机14A、第一热回收蒸汽发生器(HRSG)16A、第二燃气涡轮发动机12B、第二发电机14B、第二热回收蒸汽发生器16A、蒸汽系统18和冷凝器20的联合循环发电设备10的示意图。第一GTE 12A可以包括压缩机22A、燃烧器24A和涡轮机26A。第二GTE 12B可以包括压缩机22B、燃烧器24B和涡轮机26B。蒸汽系统18可以包括第一级涡轮机28、第二级涡轮机30、第三级涡轮机32和发电机34。
GTE 12A和GTE 12B中的每一者都可以被配置成通过在压缩机22A和22B中压缩空气、在燃烧器24A和24B中使压缩空气与燃料混合以产生高能气体、然后使高能气体在涡轮机26A和26B中膨胀以产生旋转轴功率来运行。涡轮机26A和26B的旋转可以使轴旋转以使压缩机22A和22B的旋转以及其中的空气压缩被传衍以维持燃烧过程。该相同的旋转轴功率可以用于使发电机轴36A和36B转动，以分别向发电机14A和14B提供输入。这样，燃烧器24A和24B中的燃料燃烧在发电机14A和14B处被转化成电力。
通过涡轮机26A和26B膨胀的气体可以被分别传递到HRSG 16A和16B，以例如产生用于蒸汽系统18的运行的蒸汽。HRSG 16A可以包括管道燃烧器38A(duct burner)、过热器40A(superheater)、蒸发器42A(evaporator)、节能器44A(economizer)和选择性催化还原(catalytic reduction)(SCR)系统46A。HRSG 16B可以包括管道燃烧器38B、过热器40B、蒸发器42B、节能器44B和选择性催化还原(SCR)系统46B。HRSG 16A和16B可以包括其他部件，诸如CO催化剂系统以及高压和低压蒸发器和节能器。来自涡轮机26A和26B的排气可以通过HRSG 16A和16B的各个部件以产生蒸汽并最终引起涡轮机28—32旋转，以例如使轴48发生旋转以向发电机34提供输入。冷凝器20可以收集来自蒸汽系统18的蒸汽，并将从那里冷凝的水返回到HRSG 16A和16B，以传衍蒸汽产生过程。蒸汽系统18和冷凝器20可以以常规的方式操作。因此，由燃烧器24A和24B的排气生成的热可以在发电机34处转化成电力。
这样，燃气涡轮发动机12A和12B可以被配置成燃烧燃料以产生排气，以使轴36A和36B旋转以产生电力，其中所述排气在被分别在排气烟囱(exhaust stack)50A和50B处被排放到大气中之前还被用于加热HRSG 16A和16B内的水和蒸汽以进一步产生电力。
提高发电设备10的效率并减少其产生的排放可以通过用相对更新的燃气涡轮发动机系统，例如J级AGTE，替代燃气涡轮发动机12A和12B来实现，该相对更新的燃气涡轮发动机系统例如在将燃料转化为旋转能量方面更有效率，从而需要较少的燃料并产生较少的排放。通常，更换GTE 12A和12B中的每一者会导致HRSG 16A和16B被更换，因为HRSG 16A和16B的容量的大小被设置成与GTE 12A和12B的容量相配。这样，升级发电设备10可能涉及更换发电设备10的大部分或全部——如果蒸汽系统18和冷凝器20也被更换的话。
在本公开中，可以在正常运行期间替代GTE 12A和12B以及HRSG 16A和16B起作用的更新的、更有效率的装备可以被添加到发电设备10，以与蒸汽系统18和冷凝器20一起使用。GTE 12A和12B以及HRSG 16A和16B可以通过使用适当的隔离阀(isolation valving)被耦接到该更新的、更有效率的装备，以用作备用或过功率(overpowering)系统，并减少安装新装备的运行影响。此外，在安装了新装备的大部分结构和装置的同时，GTE 12A和12B以及HRSG16A和16B可以继续运行。参照图2来讨论这种配置。在其他配置中，GTE 12A和12B以及HRSG 16A和16B可以被配置用于峰化操作(peaking operations)，如参考图3至图7所讨论的那样。在附加的配置中，所述更新的、更有效率的装备可以被配置成在峰化操作期间运行，而GTE 12A和12B以及HRSG 16A和16B则如常地运行，如参考图8所讨论的那样。在本公开的其他示例中，可以用具有较高输出的燃气涡轮发动机(无论是否是更新的)替代具有较低输出的燃气涡轮发动机或对该具有较低输出的燃气涡轮发动机进行补充。同样，更有效率的燃气涡轮发动机不一定比较低效率的燃气涡轮发动机更新。
图2是本公开的联合循环发电设备60的示意图，其利用图1的发电设备10作为用于与升级的燃气涡轮发动机62和热回收蒸汽发生器64一起运行的遗留系统，所述升级的燃气涡轮发动机62和热回收蒸汽发生器64被配置用于过功率操作(overpowering operation)。燃气涡轮发动机(GTE)62可以包括压缩机64、燃烧器66和涡轮机68。GTE 62可以通过轴72耦接到发电机70。图1的发电设备10的部件是相同的，其中为了清楚起见，一些编号从图2中省略。
HRSG 64可以通过出口管线74A和74B耦接到蒸汽系统18，并通过入口管线74C耦接到冷凝器20。HRSG 16A可以通过出口管线74D和74E耦接到蒸汽系统18，并通过入口管线74F耦接到冷凝器20。HRSG 16B可以通过出口管线74G和74H耦接到蒸汽系统18，并通过入口管线74I耦接到冷凝器20。
HRSG 64可以通过阀76A、76B和76C流体地耦接到蒸汽系统18和冷凝器20以及与蒸汽系统和冷凝器解除耦接。HRSG 16A可以通过阀76D、76E和76F流体地耦接到蒸汽系统18和冷凝器20以及与蒸汽系统和冷凝器解除耦接。HRSG16B可以通过阀76G、76H和76F流体地耦接到蒸汽系统18和冷凝器20以及与蒸汽系统和冷凝器解除耦接。
HRSG 64可以包括管道燃烧器78、过热器80、蒸发器82、节能器84和选择性催化还原(SCR)系统86。HRSG 64可以被配置成产生与蒸汽系统18和冷凝器20兼容的蒸汽流和流动情况。这样，GTE 62和HRSG 64的构建可以节省资金投资并且省掉新的蒸汽系统和冷凝器的构建。在示例性实施例中，如下面更详细地讨论的，蒸汽系统18和冷凝器20能够在蒸汽比GTE 62的排气所能容纳的蒸汽更多的情况下操作，这使得蒸汽系统18和冷凝器20没有被充分利用。如参考图3和图4所描述的，蒸汽系统18和冷凝器20的这种过剩容量可以通过修改HRSG 16A和16B来重新获得。
如上所述，构想的是，GTE 62可以比GTE 12A和12B相对地更有效率。在实施例中，GTE 12A和12B可以包括如本领域中已知的较旧的F级装备，而GTE 62可以包括更新的AGTE装备，诸如J级装备。在示例中，GTE 62以及GTE 12A和12B可以在大约相同的排气温度下操作，这可以便于与蒸汽系统18和冷凝器20一起的运行。
通常，现有的发电设备具有下述蒸汽系统，所述蒸汽系统的大小被设置成容纳来自现有的GTE的排气的蒸汽生产。蒸汽系统18和冷凝器20可以被配置成例如大小设置成用于在GTE 12A和12B的峰值输出的情况下运行。这样，在一个示例中，GTE 12A和12B可以各自提供150兆瓦(MW)的功率，而蒸汽系统18当其在2X1配置中与GTE 12A和12B一起运行时可以提供175MW的功率。GTE 62单独可以产生350MW，而蒸汽系统18当其在1X1配置中单独与GTE62一起运行时可提供136MW的功率。这样，在没有投资于全新的蒸汽系统和冷凝器的情况下，相对于蒸汽系统18与GTE 12A和12B一起运行，GTE 62仍可以提供11MW的净增益。然而，蒸汽系统18没有被充分利用达39MW。尽管已经将本申请描述为从2X1配置改变为1X1配置，但是可以进行其他改变，例如，诸如从3X1或4X1配置向下至1X1或2X1配置。
在第一运行模式下，发电设备60可以被配置成在GTE 12A和12B空闲且处于待机模式(例如，不运行，但是也没有被关断(shuttered)或搁置(mothballed)，从而使得可以通过适当的启动程序容易地启动运行)的情况下运行，使得GTE 62和蒸汽系统18一起运行，例如通过关闭阀74D-76H并且打开阀74A-74C。第一运行模式将延长GTE 12A和12B的工作寿命，并为GTE 62提供几乎无限期的备用冗余。
如所描述的，蒸汽系统18在这种模式下将是为被充分利用的。然而，如参考图3和图4所讨论的，可以修改发电设备10以将附加的蒸汽引入蒸汽系统18中，以利用蒸汽系统18的没有被使用的39MW的过剩容量，例如用于峰化(peaking)模式下的操作。
在第二运行模式下，阀74D-74H可以被打开，并且阀74A-74C可以被关闭，使得HRSG16A和16B连接到蒸汽系统18，并且HRSG64脱离与蒸汽系统18的连通。当GTE 62离线，例如进行维护时，可以使用第二运行模式。此外，在GTE 12A和12B具有双燃料能力的实施例中，例如天然气和液体燃料，这将允许发电设备60在引入(仅)以气体为燃料的GTE 62的情况下保持双燃料能力。这将降低GTE 62的复杂性和成本。双燃料能力通常仅在某些情况下使用，例如当天然气可能无法获得时的紧急情况，因此，如果GTE 12A和GTE 12G可以提供用于这种有限的紧急操作的液体燃料运行能力，那么对于GTE 62将不需要双燃料能力。在各种条件下，GTE 12A和12B中的仅一个可以在第二运行模式下运行。
在另一运行模式下，阀76A-76H中的所有阀可以被打开以允许GTE 62以及GTE 12A和12B的运行。在总容量被认为比效率和/或冗余更有价值的情况下，这可以被考虑。然而，为了防止GTE 12A、12B和62的全部运行潜在地压倒蒸汽系统18和位于其中的排放控制单元(例如SCR系统46A、46B和86)，应采取适当的预防措施，例如以部分负载运行一个或多个GTE以使蒸汽压力、温度和流动被维持在蒸汽系统18的运行限制内，或为冷凝器添加旁路。另外，可以应用蒸汽涡轮机升级以增加蒸汽涡轮机的入口面积以适应较高的流速。
在其他实施例中，GTE 62的排气可以在HRSG 16A和16B之间分摊，并且可以省略HRSG 64。
遗留的联合循环发电设备10的再次使用可以允许发电设备60在各种条件下继续操作。例如，发电设备60可以由于效率提高而保持以高的调度操作，并为GTE 62的计划内和计划外的停机提供后备。其他益处可以包括通过维持现有的底循环(蒸汽涡轮机)装备来降低资金成本。并且，发电设备10可以继续为许多高级GT/HRSG结构发电，但是关机可能对于电气、蒸汽、水和燃料的互连来说是合适的。如果现有的设备，例如发电设备10，被配置用于双燃料运行，则GTE 62可以被提供或构建为单燃料单元，同时继续使用现有的单元，例如GTE 12A和12B，用于紧急运行。由于相对于GTE 62来说GTE 12A和12B的工作时间非常短，因此可以通过安装低成本的棕色零件或接近寿命终止的零件来使现有单元，例如GTE 12A和12B，的维护成本最小。此外，在构建GTE 62和HRSG 64时，蒸汽涡轮机的流动路径(例如管线74A-74I)可以与GTE 62和HRSG 64的安装一起被升级，以进一步改进循环效率。例如，蒸汽涡轮机入口阀和/或固定的和旋转的部件可以被修改，以增加蒸汽涡轮机的流动面积并防止由于到涡轮机的增加的流动而导致的蒸汽供应压力的增加。这样的升级可以帮助避免用于在蒸汽循环内升级设备部件(HRSG、蒸汽管路、蒸汽涡轮机外壳等)的更大量的资金支出。
如所提及的，为了峰化操作，HRSG 16A和16B可以被修改以重新获得现有蒸汽系统18和冷凝器20的损失的容量，而不是为了后备或过功率的目的而被保持在其现有的状态。
图3是图2的联合循环发电设备60的示意图，其中，遗留的发电设备系统10被修改以用于峰化功率操作。特别地，HRSG 16A和16B可以被修改以用于GTE 12A和12B的峰化操作，而不是像被原本地配置成的那样用于后备或过功率发电。HRSG16A和16B的修改可以包括移除或改装内部部件(诸如管道燃烧器38A、过热器40A、蒸发器42A、节能器44A、SCR系统46A)和任何其他部件(诸如热交换器)，从而使得，例如，HRSG 16A和16B的主设施或壳体可以被使用，例如用做用于引导来自GTE 12A和12B的排气的管道。在一些配置中，被修改的HRSG 16A和16B可以包括向所述主壳体或设施添加新的部件。例如，图3示出了HRSG 16A和16B被修改为使得管道燃烧器38A和38B、过热器40A和40B、蒸发器42A和42B以及节能器44A和44B被移除，而SCR系统46A和46B被保留。
通常，对GTE 12A和12B以及HRSG 16A和16B的峰化操作的考虑可以包括安装一次通过式(once-through)蒸汽发生器(图4)、稀释(dilution)风扇(图5)、使用高温选择性催化还原(HTSCR)系统(图6)或超低氮氧化物(NOx)(ULN)燃烧器(图7)的NOx控制。此外，可以将GTE 12A和12B的启动马达升级为启动快速能力(SFC)以支持10分钟的启动能力，并且可以调整GTE 12A和12B内的发动机间隙(engine clearances)以进行快速启动。这样的修改可以有助于使用蒸汽系统18和冷凝器20的全部容量。在各种示例中，HRSG可以被修改为包括排气调节装置，诸如可以降低排气温度以与排放控制单元兼容的一次通过式蒸汽发生器、使温度限制不同的排放控制单元、稀释风扇、排气烟囱(exhaust stacks)，以及类似装置，其中的一些在图4至图7中进行描述。此外，图4—7被描述为如同每个现有的或先前安装的HRSG被以相同的方式修改。但是，在各种示例中，单个发电设备的现有的或先前安装的各个HRSG可以被以不同的方式修改。例如，可以以参照图4至图7描述的方式之一来修改HRSG16A，同时可以以参照图4至图7描述的方式中的一种不同的方式来修改HRSG 16B。
图4是被修改的遗留系统的第一实施例的示意图，其中，热回收蒸汽发生器16A已经用一次通过式蒸汽发生器系统110进行了改装，并且内部部件(不包括选择性催化还原系统46A)已经被移除。一次通过式蒸汽发生器系统110可以包括泵112、入口管线114、热交换部分116和出口管线118。图4示出了HRSG 16A并针对HRSG 16A进行了描述，但是HRSG 16B可以以类似的方式进行重新配置。
GTE 12A可以被配置成在峰化情况(peaking conditions)下运行，使得当电网系统正需要最多的输入时，发电机14A可以提供功率。可以对GTE 12A的排气E进行调节或处理，以防止排放不受控制地排到大气中。在示例中，HRSG 16A的现有部件可以用于调节或处理排气E。例如，HRSG 16A的主壳体102可以用作排气管道。排气E可以从主壳体102流到现有的烟囱(stack)50A，然后被排放到大气中。可以移除HRSG 16A的许多内部部件，以例如减少排气E的流动损失。此外，这些部件可以被回收利用或重复利用。例如，可以移除管道燃烧器38A、过热器40A、蒸发器42A和节能器44A以及任何其他部件(诸如热交换器)。然而，SCR系统46A可以被留下安装在壳体102内以处理排气E。
图4的HRSG 16A可以被配置成与SCR系统46A、一次通过式蒸汽发生器系统110一起运行，该SCR系统运行以处理排气E以减少排放，而一次通过式蒸汽发生器系统110被配置成降低排气E的温度以允许有效地使用SCR系统46A。原始HRSG 16A的其他部件，诸如管道燃烧器38A、过热器40A、蒸发器42A和节能器44A，可以被移除。然而，在各种实施例中，来自过热器40A、蒸发器42A或节能器44A的管子可以被适配为用于热交换部分116。排气E可以通过与热交换部分116的相互作用被冷却，并同时被用于从由泵112提供的水产生蒸汽，以增加蒸汽系统18(图3)的输出。因此，泵112可以耦接至水源(诸如冷凝器20或其他水源)。水可以被泵送通过入口管线114到达热交换部分116。水可以处于比排气E的温度低的温度。热交换部分116可以位于HRSG 16A的主壳体102内以与排气E相互作用。热交换部分116可以包括任何合适的热交换器，诸如管道系统或翅片与板系统。在附加的实施例中，热交换部分116可以包括原始HRSG 16A的被重新配置和重新设计为用作一次通过式蒸汽发生器热交换部分的现有部分。一旦水或蒸汽在热交换部分116中被加热，其就可以被引导至出口管线118并被引导至蒸汽系统18中。一次通过式蒸汽发生器系统110提供的蒸汽可以用于对由HRSG 64(图3)产生的蒸汽进行补充，以便利用蒸汽系统18的全部容量。一次通过式蒸汽发生器系统110消除了锅炉鼓和大量水的热质量(和惯性)。因此，在没有此热质量(以及对在启动流程期间为了开始产生蒸汽并将水位控制在操作限制内来说所需的时间)的情况下，一次通过式蒸汽发生器系统110可以用于支持发电设备60的快速启动操作。
图5是被修改的遗留系统的第二实施例的示意图，其中，热回收蒸汽发生器16A已经用稀释风扇系统90进行了改装，并且内部部件(不包括选择性催化还原系统46A)已经被移除。稀释风扇系统90可以包括马达92、轴94、风扇96、壳体98和管道100。图5示出了HRSG16A并针对HRSG 16A进行了描述，但是HRSG 16B可以以类似的方式进行重新配置。
GTE 12A可以被配置成在峰化情况下运行，使得当电网系统正需要最多的输入时，发电机14A可以提供功率。可以对GTE 12A的排气E进行调节或处理，以防止排放被不受控制地排到大气中。在示例中，HRSG 16A的现有部件可以用于调节或处理排气E。例如，HRSG 16A的主壳体102可以用作排气管道。排气E可以从主壳体102流到现有的烟囱50A，然后被排放到大气中。可以移除HRSG 16A的许多内部部件，以例如减少排气E的流动损失。此外，这些部件可以被回收利用或重复利用。例如，可以移除管道燃烧器38A、过热器40A、蒸发器42A和节能器44A以及任何其他部件(诸如热交换器)。然而，SCR系统46A可以被留下安装在壳体102内以处理排气E。
稀释风扇系统90可以安装到主壳体102，或者以其他方式耦接到HRSG 16A以淬冷(quench)排气E。壳体98可以围绕风扇96定位并且可以支撑轴94和马达92。马达92可以被操作以使轴94和风扇98旋转。风扇98可以包括任何合适形状的风扇叶片或翼型件(airfoil)，以使空气移动通过稀释风扇系统90。通过风扇96的运行而被吸入壳体98的空气可以被拉动通过壳体98并被推动到管道100中，以使空气进入HRSG 16A的主壳体102。
稀释风扇系统90可以通过引入稀释空气来降低排气E的温度，该稀释空气可以使排气E的温度降低到用于SCR系统46A有效操作的水平。在示例中，稀释风扇系统90可以将排气E冷却至约600°F(～316℃)，以用于SCR系统46A的正常操作。在图5的实施例中，没有与蒸汽系统18的连接或互连，并且排气E可以被稀释、冷却、由SCR系统46A处理并且被送出烟囱50A。
图6是被修改的遗留系统的第三实施例的示意图，其中，热回收蒸汽发生器16A已经用稀释风扇系统90进行了改装，并且内部部件已经被移除并被用高温选择性催化还原(HTSCR)系统120替代。在此类配置中，HTSCR入口温度应该低于大约900°F(～482℃)，以限制其中所含的催化剂组分的过热。稀释风扇系统90可以包括马达92、轴94、风扇96、壳体98和管道100。图6示出了HRSG 16A并针对HRSG 16A进行了描述，但是HRSG 16B可以以类似的方式进行重新配置。
HRSG 16A和稀释风扇系统90可以如参考图5所描述的那样进行配置。然而，在图6的实施例中，SCR系统46B被HTSCR系统120替代。HTSCR系统120可以被配置成在SCR系统46B的温度之上的温度下操作。在示例中，HTSCR系统120可以在约900°F(～482℃)的温度下操作以执行排放减少功能。因此，如果排气温度接近或超过这样的温度极限，则稀释风扇系统90可以被使用以将排气E的温度降低至与HTSCR系统120兼容的温度。具有HTSCR系统120的HRSG 16A的运行可以消除在各种实施例中对稀释风扇系统90的需求。与图5的实施例一样，可以不与蒸汽系统18(图3)连接或互连，并且排气E可以由HTSCR系统120处理并且被送出烟囱50A。
图7是被修改的遗留系统的第四实施例的示意图，其中，除烟囱50A之外，热回收蒸汽发生器16A已经被移除，或者被新的烟囱130替代。烟囱130可以被配置成从GTE 12A接收排气E。另外，燃烧器24A可以用超低NOx(ULN)燃烧器132替代。图7示出了HRSG 16A并针对HRSG 16A进行了描述，但是HRSG 16B可以以类似的方式进行重新配置。当GTE 12A正产生排气E时，ULN燃烧器132可以运行以减少排气E的排放。这样，GTE 12A可以在先前允许的排放水平内作为简单的循环发动机操作，而无需对排气E进行任何进一步的调节或处理(如使用SCR系统46A或HTSCR系统120的那样)，使得排气E可以被直接送出排气烟囱130。
在其他实施例中，ULN燃烧器可以与图4的HRSG 16A一起并入GTE 12A中，并且可以移除SCR系统46A，以便于与蒸汽系统18一起运行。
图8是本公开的联合循环发电设备140的示意图，其利用图1的传统发电设备10作为用于与升级的燃气涡轮发动机62和热回收蒸汽发生器64一起运行的遗留系统，该燃气涡轮发动机和热回收蒸汽发生器被配置为具有旁通烟囱142并用于进行峰化操作。发电设备140可以以与图2的发电设备60类似的方式操作，不同之处在于旁通烟囱142提供了附加功能。图2的发电设备60的部件是相同的，其中为了清楚起见，一些编号从图8中省略。另外，管线74C、74F和74I以及阀76C和76F被省略，但是可以被包括。
发电设备140可以被配置成或者使GTE 62与蒸汽系统18一起以联合循环的方式运行，或者使GTE 12A和12B与蒸汽系统18一起以联合循环的方式运行。例如，对于效率可能优先于容量的操作时段，GTE 62可以以联合循环的方式运行，从而导致如上所述没有被充分利用的蒸汽系统18。然而，在峰值功率时段期间，当容量可能优先于效率时，GTE 12A和12B可以以联合循环的方式运行以充分利用蒸汽系统18的容量，而GTE 62可以利用旁通烟囱142以简单循环的方式运行，并跟随在GTE 12A和12B产生的联合循环容量之上的电网需求。而且，在GTE 62的维护停机期间，GTE 12A和12B可以被附加地以联合循环的方式操作，以保持发电设备140操作。此外，对于非到达区域(non-attainment regions)，或出于对增加的工作时间的考虑，高温选择性催化还原系统(诸如HTSCR系统120)可以被用于HRSG 64和/或ULN燃烧器132可以被添加到GTE 62中。
发电设备140可以被配置成将来自GTE 62的排气流引导出烟囱142，同时禁止排气流入HRSG 64中。这样，旁通烟囱140可以包括管道、风门(dampers)、百叶窗(louvers)、致动器及类似物，如本领域中已知的那样，以控制GTE 62和HRSG 64之间的流动。发电设备140还可以在HRSG 16A、16B和64之间包括阀和管路，以允许进行喷射(sparging)以帮助加热非运行单元的HRSG。
图9是示出用于操作本申请的发电设备60和140的控制器150的部件的示意图。控制器150可以包括电路152、电源154、存储器156、处理器158、输入装置160、输出装置162和通信接口164。控制器150可以与GTE 12A和12B、GTE 62、HRSG 16A和16B以及HRSG 64通信。控制器150可以被配置成协调GTE 12A、12B和62以及HRSG 16A、16B和64以及蒸汽系统18和冷凝器20的操作。
GTE 12A、12B和GTE 62的可以各自包括发动机控制器，以控制每个燃气涡轮发动机的操作。例如，发动机控制器可以被配置成控制燃烧器24A、24B和66A中的燃烧过程，这可以更改燃气涡轮机的功率输出以影响轴36A、36B和72的速度以及排气E到HRSG 16A、16B和64的流动。为此，发动机控制器可以被配置成操作用于GTE12A、12B和62的一个或多个燃料喷射器、可变叶片和排气阀。控制器150和发动机控制器还可以包括各种计算机系统部件，所述各种计算机系统部件辅助以下项目：接收和发出电子指令；存储指令、数据和信息；与其他装置、显示装置、输入装置、输出装置及类似物通信。
类似地，HRSG 16A、16B和64可以包括由控制器150操作的控制器，或者HRSG 16A、16B和64可以由控制器150直接操作，以例如操作各种部件(诸如一次通过式蒸汽发生器系统110、稀释风扇系统90、旁通烟囱142和类似物)。
电路152可以包括允许存储器156、处理器158、输入装置160、输出装置162和通信接口164一起操作的任何合适的计算机架构，诸如微处理器、芯片及类似物。电源154可以包括用于向控制器150提供电功率的任何合适的方法，诸如AC或DC电源。存储器156可以包括任何合适的存储器装置，诸如随机访问存储器(random access memory)、只读存储器、闪速存储器(flash memory)、磁存储器和光学存储器。输入装置160可以包括用于向电路152或存储器156提供用户输入或其他输入的键盘、鼠标、指示器(pointer)、触摸屏和其他合适的装置。输出装置162可以包括显示监视器(display monitor)、观察屏(viewing screen)、触摸屏、打印机、投影仪、音频扬声器和类似物。通信接口164可以包括用于允许电路152从其他计算装置接收信息并向其他计算装置传输信息的装置，诸如调制解调器、路由器、I/O接口、总线、局域网、广域网、互联网和类似物。
电路152可以与存储装置(诸如存储器156)通信，即，从存储装置读取和写入存储装置。存储器156可以包括用于实施发电设备60和140的操作的各种计算机可读指令。因此，存储器156可以包括用于监测电网上的需求和供应到电网的功率的指令，以及用于GTE12A、12B和62以及HRSG 16A、16B和64的运行的指令。电路152可以连接到各种传感器以执行这样的功能。存储器156还可以包括可以帮助控制器150向GTE 12A、12B和62以及HRSG 16A、16B和64的控制器提供指令的信息。例如，存储器156可以包括GTE 12A、12B和62以及HRSG16A、16B和64的类型、大小(容量)、使用年限、维护历史、位置。这样，电路152可以从存储器156读取指令，以基于例如来自电力网运营商或政府机构的调度指令决定何时操作阀76A-76H并控制GTE 12A、GTE 12B和GTE 62、HRSG 16A、HRSG 16B和HRSG 64、一次通过式蒸汽发生器系统110、稀释风扇系统90等中的每一者何时可以被操作。
在本申请中讨论的系统和方法在恢复先前安装的或遗留的发电设备装备诸如燃气涡轮发动机和热回收蒸汽发生器的价值方面可能是有用的。代替简单地移除此类装备以用较新的、较有效率的装备替代，此类装备还可以被集成到较大的系统中，以与较新的、较有效率的装备一起使用。在实施例中，先前安装的或遗留的装备和较新的、较有效率的装备可以被配置成与先前安装的或遗留的蒸汽系统交替使用。这样，可以保留先前安装的遗留设备以用于紧急情况或替代燃料情况。在另一实施例中，较新的、较有效率的装备可以安装有热回收蒸汽发生器旁通烟囱，以促进较新的、较有效率的装备以简单循环或峰化操作进行操作，而先前安装的或遗留的装备以联合循环与先前安装的或遗留的蒸汽系统一起操作。在另一实施例中，先前安装的或遗留的装备可以被配置成用作峰化机器，以对较新的、较有效率的装备的输出进行补充。这样，可以修改先前安装的遗留的设备，以提供简单循环、一次通过式蒸汽循环或排放受控的操作，以对较新的、较有效率的装备的输出进行补充，并且在一些实施例中，为先前安装的或遗留的蒸汽系统提供附加的蒸汽输出。
尽管已经将本公开的实施例描述为将J级AGTE结合到利用一个或多个遗留的F级GTE的发电设备中，但是应当理解，本公开的范围不限于此，并且还可以应用于具有较大容量和/或效率的GTE的任何添加，例如，诸如将F级GTE结合到利用一个或多个遗留的E级GTE的发电设备中。
各种注释和示例
示例1可以包括或使用主题诸如操作发电设备的方法，该方法可以包括：操作较高效率或较高输出的燃气涡轮发动机以驱动发电机产生电功率；使用热回收蒸汽发生器利用较高效率燃气涡轮发动机的排气产生蒸汽；用来自热回收蒸汽发生器的蒸汽驱动蒸汽涡轮机，其中，蒸汽涡轮机具有的容量大于所述热回收蒸汽发生器在由所述较高效率燃气涡轮发动机驱动时所产生的蒸汽的输出；从蒸汽涡轮机驱动蒸汽发电机；响应于来自蒸汽发电机和发电机的输出之和小于来自电网的电力需求，选择性地操作一个或多个较低效率或功率的燃气涡轮发动机以驱动一个或多个发电机产生电功率，较低效率燃气涡轮发动机比较高效率燃气涡轮机较没效率；以及使用一个或多个被修改的热回收蒸汽发生器来调节一个或多个较低效率燃气涡轮发动机的排气。
示例2可以包括示例1的主题或者可以可选地与示例1的主题相结合，以可选地包括一个或多个被修改的热回收蒸汽发生器，该被修改的热回收蒸汽发生器可以包括先前安装的热回收蒸汽发生器壳体，至少一些先前安装的部件从该先前安装的热回收蒸汽发生器壳体中被移除。
示例3可以包括示例1或2中的一个或任何组合的主题或者可以可选地与示例1或2中的一个或任何组合的主题相结合，以可选地包括：利用一个或多个较低效率燃气涡轮发动机的排气产生蒸汽，并另外利用一个或多个热回收蒸汽发生器在被一个或多个较低效率燃气涡轮发动机驱动时所产生的蒸汽驱动蒸汽涡轮机。
示例4可以包括示例1至3中的一个或任何组合的主题或者可以与示例1至3中的一个或任何组合的主题相结合，以可选地包括：通过操作位于先前安装的热回收蒸汽发生器壳体内的一次通过式蒸汽发生器来利用一个或多个较低效率燃气涡轮发动机的排气产生蒸汽。
示例5可以包括示例1至4中的一个或任何组合的主题或者可以可选地与示例1至4中的一个或任何组合的主题相结合，以可选地包括：通过操作稀释风扇以淬冷进入一个或多个被修改的热回收蒸汽发生器内的减排系统的排气来使用一个或多个被修改的热回收蒸汽发生器调节一个或多个较低效率燃气涡轮发动机的排气。
示例6可以包括示例1至5中的一个或任何组合的主题或者可以可选地与示例1至示例5中的一个或任何组合的主题相结合，以可选地包括可以包括一个或多个被修改的热回收蒸汽发生器的先前安装的减排系统的减排系统。
示例7可以包括示例1至6中的一个或任何组合的主题或者可以可选地与示例1至6中的一个或任何组合的主题相结合，以可选地包括可以包括高温选择性催化还原系统的减排系统。
示例8可以包括示例1至7中的一个或任何组合的主题或者可以可选地与示例1至7中的一个或任何组合的主题相结合，以可选地包括：通过将排气路由通过一个或多个被修改的热回收蒸汽发生器的先前安装的烟囱来使用一个或多个被修改的热回收蒸汽发生器调节一个或多个较低效率燃气涡轮机的排气。
示例9可以包括示例1至8中的一个或任何组合的主题或者可以可选地与示例1至8中的一个或任何组合的主题相结合，以可选地包括：将一个或多个较低效率燃气涡轮发动机修改为包括超低NOx燃烧器。
示例10可以包括或使用主题诸如发电设备系统，该发电设备系统可以包括：第一燃气涡轮机，其具有第一效率或功率、被配置成产生第一排气流；第一发电机，其由第一燃气涡轮机驱动；第一热回收蒸汽发生器，其被配置成接收第一排气流并产生第一蒸汽流；第二燃气涡轮机，其具有比第一效率低的第二效率，该第二燃气涡轮机被配置成产生第二排气流；第二发电机，其由所述第二燃气涡轮机驱动；排气调节装置，其被配置成降低所述第二排气流的温度；蒸汽涡轮机，其驱动蒸汽发电机，该蒸汽涡轮机被配置成接收第一蒸汽流；以及控制器，其包括处理器和计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质在其上存储有指令，该指令在由处理器执行时使处理器执行用于操作发电设备系统的操作，该指令包括响应于来自蒸汽发电机和第一发电机的输出之和小于来自电网的电力需求，在峰化负载条件下操作第二燃气涡轮机以利用第二发电机发电。
示例11可以包括示例10的主题或者可以可选地与示例10的主题相结合，以可选地包括可以被配置成与第二燃气涡轮机协力操作的被修改的热回收蒸汽发生器，该被修改的热回收蒸汽发生器包括排气调节装置。
示例12可以包括示例10或11中的一个或任何组合的主题或者可以与示例10或11中的一个或任何组合的主题相结合，以可选地包括被修改的热回收蒸汽发生器，该被修改的热回收蒸汽发生器包括先前安装的热回收蒸汽发生器的壳体。
示例13可以包括示例10至12中的一个或任何组合的主题或者可以可选地与示例10至12中的一个或的任何组合的主题相结合，以可选地包括可以包括蒸汽发生器的排气调节装置。
示例14可以包括示例10至13中的一个或任何组合的主题或者可以可选地与示例10至13中的一个或的任何组合的主题相结合，以可选地包括蒸汽发生器，该蒸汽发生器可以包括安装在先前安装的热回收蒸汽发生器的壳体内的一次通过式蒸汽发生器回路(loop)，该一次通过式蒸汽发生器回路产生第二蒸汽流，蒸汽涡轮机接收第一蒸汽流和第二蒸汽流。
示例15可以包括示例10至14中的一个或任何组合的主题或者可以可选地与示例10至14中的一个或的任何组合的主题相结合，以可选地包括排气调节装置，该排气调节装置可以包括稀释风扇，该稀释风扇被配置成淬冷先前安装的热回收蒸汽发生器的壳体内的排气。
示例16可以包括示例10至15中的一个或任何组合的主题或者可以可选地与示例10至15中的一个或的任何组合的主题相结合，以可选地包括先前安装的热回收蒸汽发生器的壳体，该先前安装的热回收蒸汽发生器的壳体包括被修改的热回收蒸汽发生器的先前安装的减排系统。
示例17可以包括示例10至16中的一个或任何组合的主题或者可以可选地与示例10至16中的一个或的任何组合的主题相结合，以可选地包括先前安装的热回收蒸汽发生器的壳体，该先前安装的热回收蒸汽发生器的壳体包括高温选择性催化还原系统。
示例18可以包括示例10至17中的一个或任何组合的主题或者可以可选地与示例10至17中的一个或的任何组合的主题相结合，以可选地包括排气调节装置，该排气调节装置包括先前安装的被修改的热回收蒸汽发生器的烟囱。
示例19可以包括示例10至18中的一个或任何组合的主题或者可以可选地与示例10至18中的一个或的任何组合的主题相结合，以可选地包括第二燃气涡轮机，该第二燃气涡轮机被修改以包括超低NOx燃烧器。
示例20可以包括或使用主题诸如对在一设施处包括第一燃气涡轮机、第一热回收蒸汽发生器和蒸汽涡轮机的发电设备进行升级的方法，其中，该方法可以包括：在该设施处安装效率或功率比第一燃气涡轮机高的第二燃气涡轮机；在该设施处安装第二热回收蒸汽发生器，以接收来自第二燃气涡轮机的排气；将第二热回收蒸汽发生器耦接到蒸汽涡轮机；以及修改第一热回收蒸汽发生器以调节来自第一燃气涡轮机的排气。
示例21可以包括示例20的主题或者可以可选地与示例20的主题相结合，以可选地包括将被修改的第一热回收蒸汽发生器耦接到蒸汽涡轮机。
示例22可以包括示例20或21中的一个或任何组合的主题或者可以可选地与示例20或21中的一个或任何组合的主题相结合，以可选地包括通过移除第一热回收蒸汽发生器的蒸汽产生部件来修改第一热回收蒸汽发生器。
示例23可以包括示例20至22中的一个或任何组合的主题或者可以可选地与示例20至22中的一个或任何组合的主题相结合，以可选地包括：通过将第一热回收蒸汽发生器与蒸汽涡轮机解除耦接来修改第一热回收蒸汽发生器。
示例24可以包括示例20至23中的一个或任何组合的主题或者可以可选地与示例20至23中的一个或任何组合的主题相结合，以可选地包括：修改第一热回收蒸汽发生器包括留下安装第一热回收蒸汽发生器的减排系统。
实施例25可以包括示例20至24中的一个或任何组合的主题或者可以可选地与示例20至24中的一个或任何组合的主题相结合，以可选地包括：通过在第一热回收蒸汽发生器中安装高温选择性催化还原系统来修改第一热回收蒸汽发生器，该高温选择性催化还原系统能够在比第一热回收蒸汽发生器的先前安装的选择性催化还原系统能够有效地减少排气的排放的温度高的温度处有效地减少排放。
示例26可以包括示例20至25中的一个或任何组合的主题或者可以可选地与示例20至25中的一个或任何组合的主题相结合，以可选地包括：通过在第一热回收蒸汽发生器中安装一次通过式蒸汽发生器来修改第一热回收蒸汽发生器。
示例27可以包括20至26中的一个或任何组合的主题或者可以可选地与示例20至26中的一个或任何组合的主题相结合，以可选地包括：通过在第一热回收蒸汽发生器上安装稀释风扇来修改第一热回收蒸汽发生器。
示例28可以包括20至27中的一个或任何组合的主题或者可以可选地与示例20至27中的一个或任何组合的主题相结合，以可选地包括：通过移除第一热回收蒸汽发生器的部件以留下烟囱来修改第一热回收蒸汽发生器。
示例29可以包括20至28中的一个或任何组合的主题或者可以可选地与示例20至28中的一个或任何组合的主题相结合，以可选地包括：在第一燃气涡轮机中安装超低NOx燃烧器，该超低NOx燃烧器被配置成产生比所述第一燃气涡轮机的先前安装的燃烧器低的排放。
示例30可以包括或使用主题诸如操作发电设备的方法，该方法可以包括：操作较高效率或较高输出的燃气涡轮发动机以驱动发电机产生电功率；使用热回收蒸汽发生器利用较高效率燃气涡轮机的排气产生蒸汽；用来自热回收蒸汽发生器的蒸汽驱动蒸汽涡轮机，其中，蒸汽涡轮机具有的容量大于所述热回收蒸汽发生器在由所述较高效率燃气涡轮发动机驱动时所产生的蒸汽的输出；操作一个或多个较低效率或输出的燃气涡轮机，以驱动一个或多个发电机产生电功率；使用一个或多个热回收蒸汽发生器利用一个或多个较低效率燃气涡轮机的排气产生蒸汽；用来自一个或多个热回收蒸汽发生器的蒸汽驱动蒸汽涡轮机，其中，蒸汽涡轮机具有的容量大约与一个或多个热回收蒸汽发生器在由一个或多个较低效率燃气涡轮机驱动时所产生的蒸汽的输出相等，并且由一个或多个较低效率燃气涡轮机驱动的一个或多个热回收蒸汽发生器产生的蒸汽的输出比热回收蒸汽发生器在由较高效率燃气涡轮机驱动时所产生的蒸汽的输出大，交替地操作较高效率燃气涡轮机和一个或多个较低效率燃气涡轮机以驱动蒸汽涡轮机。
示例31可以包括或使用主题诸如发电设备系统，该发电设备系统可以包括：第一燃气涡轮机，其具有第一效率或输出、被配置成产生第一排气流；第一发电机，其由第一燃气涡轮机驱动；第一热回收蒸汽发生器，其被配置成接收第一排气流并产生第一蒸汽流；第二燃气涡轮机，其具有比所述第一效率低的第二效率或输出，该第二燃气涡轮机被配置成产生第二排气流；第二发电机，其由第二燃气涡轮机驱动；一次通过式蒸汽发生器，其被配置成接收第二排气流并产生第二蒸汽流；蒸汽涡轮机，其被配置成接收第一蒸汽流和第二蒸汽流；以及控制器，其包括处理器和计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质在其上存储有指令，该指令在由处理器执行时使处理器执行用于操作发电设备系统的操作，该指令包括操作阀以交替地允许第一蒸汽流或第二蒸汽流到达蒸汽涡轮机。
示例32可以包括或使用主题诸如操作发电设备的方法，该方法可以包括：操作较高效率或较高输出的燃气涡轮发动机以驱动发电机产生电功率；使用热回收蒸汽发生器利用较高效率燃气涡轮机的排气产生蒸汽；用来自热回收蒸汽发生器的蒸汽驱动蒸汽涡轮机，其中，蒸汽涡轮机具有的容量大于所述热回收蒸汽发生器在由所述较高效率燃气涡轮发动机驱动时所产生的蒸汽的输出；选择性地操作一个或多个较低效率或较低输出的燃气涡轮机，以驱动一个或多个发电机产生电功率；使用一个或多个热回收蒸汽发生器利用一个或多个较低效率燃气涡轮机的排气产生蒸汽；以及另外用来自正被一个或多个较低效率燃气涡轮发动机驱动的一个或多个热回收蒸汽发生器的蒸汽驱动蒸汽涡轮机。
示例33可以包括或使用主题诸如发电设备系统，该发电设备系统可以包括：第一燃气涡轮机，其具有第一效率或输出，该第一燃气涡轮机被配置成产生第一排气流；第一发电机，其由第一燃气涡轮机驱动；第一热回收蒸汽发生器，其被配置成接收第一排气流并产生第一蒸汽流：第二燃气涡轮机，其具有比所述第一效率低的第二效率或输出，该第二燃气涡轮机被配置成产生第二排气流；第二发电机，其由第二燃气涡轮机驱动；排气调节装置，其被配置成降低第二排气流的温度；蒸汽涡轮机，其被配置成接收第一蒸汽流；以及控制器，其包括处理器和计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质在其上存储有指令，该指令在由处理器执行时使处理器执行用于操作发电设备系统的操作，该指令包括在峰化负载条件下选择性地操作第二燃气涡轮机以利用第二发电机发电。
示例34可以包括示例33的主题或者可以可选地与示例33的主题相结合，以可选地包括排气调节装置，该排气调节装置包括安装在第二热回收蒸汽发生器的外壳内的一次通过式蒸汽发生器回路，该一次通过式蒸汽发生器回路产生第二蒸汽流，并且蒸汽涡轮机接收第一蒸汽流和第二蒸汽流。
示例35可以包括或使用主题诸如操作发电设备的方法，该方法可以包括：操作较高效率或较高输出的燃气涡轮发动机以驱动发电机产生电功率；使用热回收蒸汽发生器利用较高效率燃气涡轮机的排气产生蒸汽；用来自热回收蒸汽发生器的蒸汽驱动蒸汽涡轮机，其中，蒸汽涡轮机具有的容量大于所述热回收蒸汽发生器在由所述较高效率燃气涡轮发动机驱动时所产生的蒸汽的输出；操作一个或多个较低效率或较低输出的燃气涡轮机，以驱动一个或多个发电机产生电功率；以及使用一个或多个被修改的热回收蒸汽发生器冷却一个或多个较低效率燃气涡轮机的排气，该被修改的热回收蒸汽发生器包括以下中的一者或多者，选择性催化还原减排单元和稀释风扇。
示例36可以包括示例35的主题或者可以可选地与示例35的主题相结合，以可选地包括从其中移除了热交换设备的被修改的热回收蒸汽发生器。
示例37可以包括或使用主题诸如发电设备系统，该发电设备系统可以包括：第一燃气涡轮机，其具有第一效率或输出、被配置成产生第一排气流；第一发电机，其由第一燃气涡轮机驱动；第一热回收蒸汽发生器，其被配置成接收第一排气流并产生第一蒸汽流；第二燃气涡轮机，其具有比第一效率低的第二效率，该第二燃气涡轮机被配置成产生第二排气流；第二发电机，其由所述第二燃气涡轮机驱动；选择性催化还原减排单元，其被配置成接收第二排气流；蒸汽涡轮机，其被配置成接收第一蒸汽流；以及控制器，其包括处理器和计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质在其上存储有指令，该指令在由处理器执行时使处理器执行用于操作发电设备系统的操作，该指令在峰化负载条件下选择性地操作第二燃气涡轮机以利用第二发电机发电。
示例38可以包括或使用主题诸如操作发电设备的方法，该方法可以包括：操作较高效率或较高输出的燃气涡轮发动机以驱动发电机产生电功率；使用热回收蒸汽发生器利用较高效率燃气涡轮机的排气产生蒸汽；用来自热回收蒸汽发生器的蒸汽驱动蒸汽涡轮机，其中，蒸汽涡轮机具有的容量大于所述热回收蒸汽发生器在由所述较高效率燃气涡轮发动机驱动时所产生的蒸汽的输出；操作一个或多个较低效率或输出的燃气涡轮机，以驱动一个或多个发电机产生电功率；使用一个或多个被修改的热回收蒸汽发生器利用一个或多个较低效率燃气涡轮机的排气产生蒸汽；以及将来自一个或多个被修改的热回收蒸汽发生器的蒸汽提供给蒸汽涡轮机，以使热回收蒸汽发生器的输出与蒸汽发生器的容量之间的差距接近。
示例39可以包括或使用主题诸如发电设备系统，该发电设备系统可以包括：第一燃气涡轮机，其具有第一效率或输出、被配置成产生第一排气流；第一发电机，其由第一燃气涡轮机驱动；第一热回收蒸汽发生器，其被配置成接收第一排气流并产生第一蒸汽流；第二燃气涡轮机，其具有比所述第一效率低的第二效率或输出，该第二燃气涡轮机被配置成产生第二排气流；第二发电机，其由第二燃气涡轮机驱动；第二热回收蒸汽发生器，其被配置成接收第二排气流并产生第二蒸汽流；蒸汽涡轮机，其被配置成接收第一蒸汽流和第二蒸汽流；阀，其控制第一蒸汽流和第二蒸汽流从第一和第二热回收蒸汽发生器到蒸汽涡轮机的流动；以及控制器，其包括处理器和计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质在其上存储有指令，该指令在由处理器执行时使处理器执行用于操作发电设备系统的操作，该指令包括在峰化负载条件下选择性地操作第二燃气涡轮机以利用第二发电机发电并增加蒸汽涡轮机的输出。
示例40可以包括示例39的主题或者可以可选地与示例39的主题相结合，以可选地包括还包括在第一燃气涡轮机之前对第二燃气涡轮机进行排序操作的指令。
示例41可以包括示例39或40的主题或者可以可选地与示例39或40的主题相结合，以可选地包括第二燃气涡轮机的排序操作，该第二燃气涡轮机的排序操作被配置成将蒸汽涡轮机的温度升高到操作就绪状态。
示例42可以包括或使用主题诸如操作发电设备的方法，该方法可以包括：操作较高效率或较高输出的燃气涡轮发动机以驱动发电机产生电功率；使用热回收蒸汽发生器利用较高效率燃气涡轮机的排气产生蒸汽；用来自热回收蒸汽发生器的蒸汽驱动蒸汽涡轮机，其中，蒸汽涡轮机具有的容量大于所述热回收蒸汽发生器在由所述较高效率燃气涡轮发动机驱动时所产生的蒸汽的输出；以及选择性地操作一个或多个较低效率或较低输出的燃气涡轮机，以驱动一个或多个发电机产生电功率，该较低效率燃气涡轮机包括超低Nox燃烧器。
示例43可以包括或使用主题诸如发电设备系统，该发电设备系统可以包括：第一燃气涡轮机，其具有第一效率或输出、被配置成产生第一排气流；第一发电机，其由第一燃气涡轮机驱动；第一热回收蒸汽发生器，其被配置成接收第一排气流并产生第一蒸汽流；第二燃气涡轮机，其具有比所述第一效率低的第二效率或输出，该第二燃气涡轮机被配置成产生第二排气流，该第二燃气涡轮机包括超低Nox燃烧器；第二发电机，其由第二燃气涡轮机驱动；蒸汽涡轮机，其耦接到蒸汽发电机，该蒸汽涡轮机被配置成接收第一蒸汽流；以及控制器，其包括处理器和计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质在其上存储有指令，该指令在由处理器执行时使处理器执行用于操作发电设备系统的操作，该指令包括在比第一发电机和蒸汽发电机的输出之和大的峰化负载条件下选择性地操作第二燃气涡轮机以利用第二发电机发电。
示例44可以包括或使用主题诸如对包括第一燃气涡轮机、第一热回收蒸汽发生器和位于一设施处的蒸汽涡轮机的发电设备进行升级的方法，其中，该方法可以包括：在该设施处安装效率比第一燃气涡轮机高的第二燃气涡轮机；在该设施处安装第二热回收蒸汽发生器，以接收来自第二燃气涡轮机的排气；将第二热回收蒸汽发生器耦接到蒸汽涡轮机；以及安装阀以替代性地控制蒸汽从第一热回收蒸汽发生器和第二热回收蒸汽发生器到蒸汽涡轮机的流动。
示例45可以包括或使用主题诸如对在一设施处包括第一燃气涡轮机、第一热回收蒸汽发生器和蒸汽涡轮机的发电设备进行升级的方法，其中，该方法可以包括：在该设施处安装效率比第一燃气涡轮机高的第二燃气涡轮机；在该设施处安装第二热回收蒸汽发生器，以接收来自第二燃气涡轮机的排气；将第二热回收蒸汽发生器耦接到蒸汽涡轮机；以及修改第一热回收蒸汽发生器以调节来自第一燃气涡轮机的排气。
示例46可以包括示例45的主题或者可以可选地与示例45的主题相结合，以可选地包括：将被修改的第一热回收蒸汽发生器耦接到蒸汽涡轮机。
示例47可以包括示例45或46的主题或者可以可选地与示例45或46的主题相结合，以可选地包括：将被修改的第一热回收蒸汽发生器与蒸汽涡轮机解除耦接。
这些非限制性示例中的每一个可以独立存在，或者可以以各种置换或组合与一个或多个其他示例组合。
上面的具体实施方式包括对附图的引用，这些附图形成了具体实施方式的一部分。附图通过说明的方式示出了可以实践本发明的特定实施例。这些实施例在本文中也被称为“示例”。这些示例可以包括除了所示出或描述的那些元件之外的元件。然而，本发明人还预期了仅提供所示出或描述的那些元件的示例。此外，本发明人还预期了关于本文中所示出或描述的特定示例(或其一个或多个方面)或关于其他示例(或其一个或多个方面)使用所示出或描述的那些元件(或其一个或多个方面)的任何组合或置换的示例。
如果本文件与通过引用方式并入的任何文件之间的用法不一致，则以本文件中的用法为准。
在本文件中，术语“一”或“一个”如专利文件中常见的用于包括一个或不止一个，独立于“至少一个”或“一个或多个”的任何其他情况或用法。在本文件中，除非另有说明，否则术语“或”用于表示非排他性的或使得“A或B”包括“A但不包括B”、“B但不包括A”以及“A和B”。在本文件中，术语“包括(including)”和“其中(in which)”用作相应术语“包括(comprising)”和“其中(wherein)”的普通英语等效词。同样，在所附权利要求中，术语“包括(including)”和“包括(comprising)”是开放式的，即，包括除权利要求中在这种术语后列出的元件之外的元件的系统、装置、物品、组合物、配方或过程仍被视为落在该权利要求的范围内。此外，在所附权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标签，并且不旨在对其对象施加数字要求。
本文描述的方法示例可以至少部分地是机器或计算机实施的。一些示例可以包括编码有下述指令的计算机可读介质或机器可读介质，所述指令可操作以配置电子装置以执行如以上示例中所述的方法。这些方法的实施可以包括码，诸如微码、汇编语言码、高级语言代码等。这样的码可以包括用于执行各种方法的计算机可读指令。该码可以构成计算机程序产品的一部分。此外，在示例中，码可以诸如在执行期间或在其他时间被有形地存储在一个或多个易失性、非暂时性或非易失性有形计算机可读介质上。这些有形计算机可读介质的示例可以包括但不限于硬盘、可移动磁盘、可移动光盘(例如，压缩盘和数字视频盘)、盒式磁带、存储卡或存储棒、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等。
上面的描述旨在是说明性的，而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或多个方面)可以彼此组合使用。诸如可以由本领域的普通技术人员在回顾以上描述之后使用其他实施例。提供摘要以符合37C.F.R.§1.72(b)，以允许读者快速确定技术公开的性质。提交本文件时应理解为不会将其用于解释或限制权利要求的范围或含义。另外，在以上具体实施方式中，可以将各种特征组合在一起以简化本公开。这不应该被解释为意指未要求保护的公开特征对于任何权利要求是必不可少的。而是，发明主题可以在于少于特定公开的实施例的所有特征。因此，以下权利要求由此作为示例或实施例并入具体实施方式中，其中每个权利要求作为独立的实施例而独立存在，并且可以预期的是，这样的实施例可以以各种组合或置换彼此组合。本发明的范围应参考所附权利要求书以及这些权利要求书所赋予的等效物的全部范围来确定。

Claims (31)

1.一种操作发电设备的方法，所述方法包括：
使较高效率燃气涡轮发动机运行，以驱动发电机产生电功率；
使用热回收蒸汽发生器利用所述较高效率燃气涡轮发动机的排气产生蒸汽；
利用来自所述热回收蒸汽发生器的蒸汽驱动蒸汽涡轮机，其中，所述蒸汽涡轮机具有的容量大于所述热回收蒸汽发生器在由所述较高效率燃气涡轮发动机驱动时所产生的蒸汽的输出；
从所述蒸汽涡轮机驱动蒸汽发电机；
响应于来自所述蒸汽发电机和所述发电机的输出之和小于来自电网的电力需求，选择性地操作一个或多个较低效率燃气涡轮发动机以驱动一个或多个发电机产生电功率，所述较低效率燃气涡轮发动机的效率比所述较高效率燃气涡轮机的效率低；以及
使用一个或多个被修改的热回收蒸汽发生器来调节所述一个或多个较低效率燃气涡轮发动机的排气，
其中，热回收蒸汽发生器和改进的热回收蒸汽发生器相对于蒸汽涡轮机通过阀并联连接，
其中，上述多个热回收蒸汽发生器通过所述阀选择性地流体连接到所述蒸汽涡轮机。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个被修改的热回收蒸汽发生器包括先前安装的热回收蒸汽发生器壳体，至少一些先前安装的部件被从所述先前安装的热回收蒸汽发生器壳体中移除。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括：
利用所述一个或多个较低效率燃气涡轮发动机的排气产生蒸汽；以及
利用所述一个或多个热回收蒸汽发生器在被所述一个或多个较低效率燃气涡轮发动机驱动时所产生的蒸汽进一步驱动所述蒸汽涡轮机。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，利用所述一个或多个较低效率燃气涡轮发动机的排气产生蒸汽包括：使位于所述先前安装的热回收蒸汽发生器壳体内的一次通过式蒸汽发生器运行。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，使用一个或多个被修改的热回收蒸汽发生器来调节所述一个或多个较低效率燃气涡轮发动机的排气包括：使稀释风扇运行以淬冷进入所述一个或多个被修改的热回收蒸汽发生器内的减排系统的排气。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述减排系统包括所述一个或多个被修改的热回收蒸汽发生器的先前安装的减排系统。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述减排系统包括高温选择性催化还原系统。
8.根据权利要求2所述的方法，其中，使用一个或多个被修改的热回收蒸汽发生器来调节所述一个或多个较低效率燃气涡轮发动机的排气包括：引导所述排气通过所述一个或多个被修改的热回收蒸汽发生器的先前安装的烟囱。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：将所述一个或多个较低效率燃气涡轮发动机修改为包括超低NOx燃烧器。
10.一种发电设备系统，包括：
第一燃气涡轮机，其具有第一效率并被配置成产生第一排气流；
第一发电机，其由所述第一燃气涡轮机驱动；
第一热回收蒸汽发生器，其被配置成接收所述第一排气流并产生第一蒸汽流；
第二燃气涡轮机，其具有比所述第一效率低的第二效率并被配置成产生第二排气流；
第二发电机，其由所述第二燃气涡轮机驱动；
排气调节装置，其被配置成降低所述第二排气流的温度；
蒸汽涡轮机，其驱动蒸汽发电机，所述蒸汽涡轮机被配置成接收所述第一蒸汽流；以及
控制器，其包括：
处理器；以及
计算机可读存储介质，其上存储有指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行用于操作所述发电设备系统的操作，所述指令包括：
响应于来自所述蒸汽发电机和所述第一发电机的输出之和小于来自电网的电力需求，在峰化负载情况下使所述第二燃气涡轮机运行以利用所述第二发电机发电，
其中，第一热回收蒸汽发生器和排气调节装置相对于蒸汽涡轮机通过阀并联连接，和
其中，所述第一热回收蒸汽发生器和排气调节装置通过所述阀选择性地流体连接到所述蒸汽涡轮机。
11.根据权利要求10所述的发电设备系统，还包括被修改的热回收蒸汽发生器，所述被修改的热回收蒸汽发生器被配置成与所述第二燃气涡轮机一起运行，所述被修改的热回收蒸汽发生器包括所述排气调节装置。
12.根据权利要求11所述的发电设备系统，其中，所述被修改的热回收蒸汽发生器包括先前安装的热回收蒸汽发生器的壳体。
13.根据权利要求12所述的发电设备系统，其中，所述排气调节装置包括蒸汽发生器。
14.根据权利要求13所述的发电设备系统，其中：
所述蒸汽发生器包括安装在所述先前安装的热回收蒸汽发生器的壳体内的一次通过式蒸汽发生器回路；
所述一次通过式蒸汽发生器回路产生第二蒸汽流；并且
所述蒸汽涡轮机接收所述第一蒸汽流和所述第二蒸汽流。
15.根据权利要求12所述的发电设备系统，其中，所述排气调节装置包括稀释风扇，所述稀释风扇被配置成淬冷所述先前安装的热回收蒸汽发生器的壳体内的排气。
16.根据权利要求15所述的发电设备系统，其中，所述先前安装的热回收蒸汽发生器的壳体包括所述被修改的热回收蒸汽发生器的先前安装的减排系统。
17.根据权利要求15所述的发电设备系统，其中，所述先前安装的热回收蒸汽发生器的壳体包括高温选择性催化还原系统。
18.根据权利要求12所述的发电设备系统，其中，所述排气调节装置包括所述被修改的热回收蒸汽发生器的先前安装的烟囱。
19.根据权利要求18所述的发电设备系统，所述第二燃气涡轮机被修改为包括超低NOx燃烧器。
20.一种对发电设备进行升级的方法，该发电设备在一设施处包括第一燃气涡轮机、第一热回收蒸汽发生器和蒸汽涡轮机，所述方法包括：
在所述设施处安装效率比所述第一燃气涡轮机高的第二燃气涡轮机；
在所述设施处安装第二热回收蒸汽发生器，以接收来自所述第二燃气涡轮机的排气；
将所述第二热回收蒸汽发生器耦接到所述蒸汽涡轮机；以及
修改所述第一热回收蒸汽发生器以调节来自所述第一燃气涡轮机的排气，
其中，第一热回收蒸汽发生器和第二热回收蒸汽发生器相对于蒸汽涡轮机通过阀并联连接，其中，上述多个热回收蒸汽发生器通过所述阀选择性地流体连接到所述蒸汽涡轮机。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括：将所述被修改的第一热回收蒸汽发生器耦接到所述蒸汽涡轮机。
22.根据权利要求20所述的方法，其中，修改所述第一热回收蒸汽发生器包括：移除所述第一热回收蒸汽发生器的蒸汽产生部件。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，修改所述第一热回收蒸汽发生器包括：将所述第一热回收蒸汽发生器与所述蒸汽涡轮机解除耦接。
24.根据权利要求22所述的方法，其中，修改所述第一热回收蒸汽发生器包括：将所述第一热回收蒸汽发生器的减排系统保留为安装在位。
25.根据权利要求22所述的方法，其中，修改所述第一热回收蒸汽发生器包括：在所述第一热回收蒸汽发生器中安装高温选择性催化还原系统，所述高温选择性催化还原系统能够在比所述第一热回收蒸汽发生器的先前安装的选择性催化还原系统能够有效地减少排放物的温度高的温度处有效地减少排气的排放物。
26.根据权利要求22所述的方法，其中，修改所述第一热回收蒸汽发生器包括：在所述第一热回收蒸汽发生器中安装一次通过式蒸汽发生器。
27.根据权利要求22所述的方法，其中，修改所述第一热回收蒸汽发生器包括：在所述第一热回收蒸汽发生器上安装稀释风扇。
28.根据权利要求23所述的方法，其中，修改所述第一热回收蒸汽发生器包括：移除所述第一热回收蒸汽发生器的部件以留下烟囱。
29.根据权利要求28所述的方法，还包括：在所述第一燃气涡轮机中安装超低NOx燃烧器，所述超低NOx燃烧器被配置成产生比所述第一燃气涡轮机的先前安装的燃烧器低的排放物。
30.一种发电设备系统，包括：
第一燃气涡轮机，其具有第一效率或输出，所述第一燃气涡轮机被配置成产生第一排气流；
第一发电机，其由所述第一燃气涡轮机驱动；
第一热回收蒸汽发生器，其被配置成接收所述第一排气流并产生第一蒸汽流；
旁通烟囱，其被设置在所述第一燃气涡轮机与所述第一热回收蒸汽发生器之间；
第二燃气涡轮机，其具有比所述第一效率低的第二效率或输出，所述第二燃气涡轮机被配置成产生第二排气流；
第二发电机，其由所述第二燃气涡轮机驱动；
第二热回收蒸汽发生器，其被配置成接收所述第二排气流并产生第二蒸汽流；以及
蒸汽涡轮机，其被配置成接收所述第一蒸汽流和所述第二蒸汽流，
其中，第一热回收蒸汽发生器和第二热回收蒸汽发生器相对于蒸汽涡轮机通过阀并联连接，其中，上述多个热回收蒸汽发生器通过所述阀选择性地流体连接到所述蒸汽涡轮机。
31.根据权利要求30所述的发电设备系统，还包括：
控制器，其包括处理器以及计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质在其上存储有指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行用于操作所述发电设备系统的操作，所述指令包括：
在正常操作情况下，使所述第一燃气涡轮机、所述第一热回收蒸汽发生器和所述蒸汽涡轮机运行；以及
在峰化负载情况下，在所述旁通烟囱打开的状态下选择性地运行所述第二燃气涡轮机、所述第二热回收蒸汽发生器和所述蒸汽涡轮机和所述第一燃气涡轮机。
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