CN206592211U - 具有蒸汽产生和燃料加热能力的动力设备 - Google Patents

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Abstract

一种动力设备，包括：燃气涡轮，其包括与涡轮的热气体路径流体连通的涡轮提取端口；以及排气导管，其从涡轮出口接收排气。动力设备还包括第一气体冷却器，其具有流体地联接至涡轮提取端口的主入口，流体地联接至冷却剂供应系统的二级入口，以及与排气导管流体连通的出口。第一气体冷却器将冷却的燃烧气体提供至排气导管，冷却的燃烧气体与排气混合，以在排气导管下游将排气混合物提供至换热器。动力设备还包括与第一气体冷却器的出口流体连通的燃料加热器。

Description

具有蒸汽产生和燃料加热能力的动力设备
技术领域
本公开内容大体涉及燃气涡轮动力设备(power plant)，诸如联合循环或者联合发电(cogeneration)动力设备。更具体地，本公开内容涉及一种构造成用于产生蒸汽以及用于将热能提供至燃料加热器的动力设备。
背景技术
燃气涡轮动力设备(诸如联合循环或者联合发电动力设备)大体包括燃气涡轮，其具有压缩机、燃烧器、涡轮、设置在涡轮下游的热回收蒸汽发生器(HRSG)，以及与HRSG流体连通的蒸汽涡轮。在运行期间，空气经由入口系统进入压缩机，并且在其朝向压缩机排放口或者至少部分地围绕燃烧器的扩散器壳体导引时被逐渐地压缩。在限定在燃烧器内的燃烧室中，压缩的空气的至少一部分与燃料混合，并且被焚烧，由此产生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引穿过涡轮，此处它们在其流动跨过固定导叶和联接至转子轴的可旋转涡轮叶片的交替的级时逐渐地膨胀。动能从燃烧气体传递到涡轮叶片，因此促使转子轴旋转。转子轴的旋转能可经由发电机而转换成电能。燃烧气体作为排气离开涡轮，且排气进入HRSG。来自排气的热能被传递到流过HRSG的一个或更多个换热器的水，由此产生过热的蒸汽。过热蒸汽然后被导引到蒸汽涡轮中，其可用于产生另外的电力，因此增强总体动力设备效率。
对于来自基于燃气涡轮的动力设备的低排放的法规要求在这些年来持续地变得更加严格。全世界的环境部门现在都要求更低的来自新的以及已有的燃气涡轮的氮氧化物(NOx)和其它污染物以及一氧化碳(CO)排放水平。对于控制排放的一个方式可包括在燃烧器的上游预加热燃料。
传统上，至少部分地由于排放限制，用于联合循环或者联合发电动力设备的燃气涡轮载荷与动力设备的蒸汽生产要求相联系或者由其驱动，而不一定由电网动力要求驱动。例如，为了满足动力设备蒸汽要求，同时保持可接受的排放水平，可能必须以全速满载荷条件操作燃气涡轮(即便是当电网要求或者电力的动力设备要求低时)，由此降低了总体动力设备效率。
实用新型内容
本公开内容的各方面和优点在下文中在以下描述中阐述，或者根据该描述可为显而易见的，或者可通过实践本公开内容而获知。
一个实施例针对一种动力设备。该动力设备包括燃气涡轮，其具有：压缩机，压缩机下游的燃烧器，设置在燃烧器下游的涡轮，以及涡轮的出口下游的排气导管。该涡轮包括与涡轮的热气体路径流体连通的涡轮提取端口。排气导管从涡轮出口接收排气，且涡轮提取端口限定用于燃烧气体的流从热气体路径流出的流动路径。动力设备还包括第一气体冷却器，其具有流体地联接至涡轮提取端口的主入口，流体地联接至冷却剂供应系统的二级入口，以及与排气导管流体连通的出口。第一气体冷却器提供冷却的燃烧气体至排气导管，其中冷却的燃烧气体与排气混合来提供排气混合物至设置在排气导管下游的换热器。动力设备还包括设置在第一气体冷却器的出口下游的燃料加热器。燃料加热器在燃烧器上游接收燃烧气体的一部分或冷却的燃烧气体的一部分，且加热燃料。
在审阅说明书之后，本领域普通技术人员将更好地理解这样的实施例以及其它实施例的特征和方面。
附图说明
完整的和能够实践的公开内容，包括其对本领域技术人员而言的最佳模式，在包括参照附图的说明书的其余部分中更具体地阐述，在附图中：
图1是根据本公开内容的一个实施例的示例性的基于燃气涡轮的联合发电动力设备的示意图；
图2是根据本公开内容的至少一个实施例的示例性燃气涡轮的一部分的简化截面侧视图；以及
图3是根据本公开内容的一个实施例的、图1中所示的示例性的基于燃气涡轮的联合发电动力设备的示意图。
零件列表
10 动力设备
12 轴向中心线–燃气涡轮
100 第一燃气涡轮
102 压缩机
104 燃烧器
106 涡轮
108 入口导向导叶
110 空气
112 压缩的空气
114 燃烧气体
116 轴
118 排气
120 排气导管
122 换热器
124 蒸汽
126 蒸汽涡轮
128 设施
130 流量监测器
132 流量监测器
134 内部涡轮壳体
136 外部涡轮壳体
138 热气体路径
140 提取端口
142 提取管道
144 第一气体冷却器
146 第一气体冷却器主入口
148 第一气体冷却器–二级入口
150 冷却剂供应系统
152 第一气体冷却器–出口
154 冷却剂
156 环境空气供应系统
158 压缩机提取端口
160 冷却的燃烧气体
162 排气混合物
164 第二气体冷却器
166 第二气体冷却器主入口
168 第二气体冷却器–二级入口
170 第二气体冷却器–出口
172 燃料加热器
174 燃料
176 燃料供应
178 加热的燃料
180 冷却剂喷射系统
182 冷却剂
184 冷却剂供应
186 混合室
188 控制阀
190 控制阀
192 控制阀
194 控制阀
196 控制阀
197-199 未使用
200 控制器
202 数据信号-冷却的燃烧气体温度
204 数据信号-燃烧气体温度
206 数据信号-排气混合物温度
208 数据信号-冷却剂温度
210 数据信号-冷却的燃烧气体温度
212 数据信号-蒸汽流量数据
214 数据信号-蒸汽流量数据
216 信号
218 信号
220 信号
222 信号
224 信号
226 信号
228 信号
229-299 未使用
300 温度监测器
302 温度监测器
304 温度监测器
306 温度监测器
308 温度监测器
309-399 未使用。
具体实施方式
现在将对本公开内容的当前的实施例进行详细的参照，其一个或更多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标记来指代附图中的特征。附图和说明书中的相同或者相似的比较用来指代本公开内容内的相同或者相似的部件。如本文所用，用语“第一”，“第二”和“第三”可以可互换地使用来使一个构件区别于另一个，并且不意图表示单独的构件的位置或者重要性。用语“上游”和“下游”指的是相对于流体路径中的流体流的相对方向。例如，“上游”指的是流体流自的方向，而“下游”指的是流体流至的方向。
本文所用的术语仅仅是为了描述特定实施例的目的，并且不意图是限制性的。如本文所用，单数形式“一”，“一个”和“该”意图也包括复数形式，除非上下文清楚地作出其它表示。将进一步理解的是，在本说明书中使用时用语“包括”和/或“包含”，表示存在所述的特征，整体，步骤，操作，元件，和/或构件，但是并不排除存在或者附加了一个或更多个其它特征，整体，步骤，操作，元件，构件，和/或它们的集合。
通过阐述本公开内容而非限制本公开内容的方式提供了各个实例。事实上，对本领域技术人员将显而易见的是，可在本公开内容中作出修改和改型而不偏离其范围或者精神。例如，作为一个实施例的一部分而示出或者描述的特征可在另一实施例上使用以实现另外的又一个实施例。因此，意图是本公开内容覆盖处于所附的权利要求及其等效物的范围内的这样的修改和改型。
在常规的联合发电动力设备中，燃料和空气被供应至燃气涡轮。空气经过燃气涡轮的入口进入燃气涡轮中的燃烧器上游的压缩机区段中。在空气由燃烧器加热之后，加热的空气和该过程中产生的其它气体(即，燃烧气体)经过涡轮区段。来自燃气涡轮的排气的总体体积从涡轮区段传送到燃气涡轮的排气区段，并且流动至热回收蒸汽发生器(HRSG)，其经由一个或者多个换热器从排气提取热来产生蒸汽。
在一些情况中，对蒸汽的要求可低于可由燃气涡轮排气所产生的蒸汽量，排气中的一些可被引导离开热回收蒸汽发生器，诸如被传送到排气器，排气器在排气被释放到大气之前过滤排气。备选地，如果与燃气涡轮排气产生的蒸汽相比，蒸汽生产要求更高，则可产生来自燃气涡轮的排气的增大，以产生期望的蒸汽。
当前的实施例提供了一种系统来使直接从燃气涡轮的涡轮提取的热的燃烧气体在与从涡轮的出口流出的排气混合之前进行冷却或者降温，且用于提供冷却的燃烧气体流至燃料加热器。虽然燃烧气体经由气体冷却器来冷却，但冷却的燃烧气体仍然比流自涡轮的排气显著更热。结果，来自冷却的燃烧气体的热能会升高换热器/锅炉和/或热回收蒸汽发生器(HRSG)上游的排气的温度，由此提高来自燃气涡轮的蒸汽生产。另外，冷却的燃烧气体可用于预加热提供至燃烧器或至一些其它燃料焚烧设备的燃料。
蒸汽可通过管道送至蒸汽涡轮，用于热生产和/或用于其它工业过程。该系统可用于联合发电系统中，使得联合发电系统可生产更大量的蒸汽而不会产生动力的成比例的增大。该实施例系统因此提供了输入到联合发电系统中的燃料的高效的使用，且避免了浪费性地生产燃气涡轮的不期望的动力。
本文提供的实施例提供了优于现有的联合发电或者联合循环动力设备的多种技术优点。例如，本文所提供的系统可包括将蒸汽生产调整于期望水平、同时维持热量以及其它操作效率的能力；提供更高温的气体来在燃气涡轮下游生产更多蒸汽的能力；在燃气涡轮上以更低的动力输出运行并且产生更多蒸汽的能力；最小化浪费性的产物(即，在燃气涡轮中生产不必要的动力)的能力；在燃烧器或焚烧器上游预加热燃料的能力；以及以更成本有效地以及高效的性能运行联合发电系统的能力。
现在参照附图，其中在所有图中，相同的数字表示相同的元件，图1提供了具有蒸汽生产能力的示例性燃气涡轮动力设备10的功能框图。动力设备10包括可结合本公开内容的各种实施例的第一燃气涡轮100。第一燃气涡轮100大体以串行流顺序包括压缩机102，具有一个或更多个燃烧器104的燃烧区段以及涡轮106。第一燃气涡轮100还可包括设置在压缩机108的入口或者上游端处的入口导向导叶108。在运行中，空气110流动跨过入口导向导叶108且流入压缩机102中。压缩机102为空气110赋予动能，以生产压缩的空气，如由箭头112示意性地指示的。
压缩的空气112与来自燃料供应系统的燃料(诸如天然气)混合，以在(多个)燃烧器104内形成可燃的混合物。可燃的混合物被焚烧而生产具有高温、高压和高速的燃烧气体，如由箭头114示意性地指示的。燃烧气体114流过涡轮106的各种涡轮级S1，S2，S3，Sn来做功。
涡轮106可具有两个或更多个级，例如，低压区段和高压区段。在一个实施例中，涡轮106可为包括低压区段和高压区段的两轴涡轮。在特定的构造中，涡轮106可具有4个或更多个级。涡轮106可连接至轴116，使得涡轮106的旋转驱动压缩机102来生产压缩的空气112。备选地或者另外地，轴116可将涡轮106连接至发电机(未显示)，以用于生产电力。燃烧气体114在其流过涡轮106并且作为排气118经由排气导管120离开涡轮106时损失热能和动能，排气导管120可操作地联接至涡轮106的下游端。
排气导管120可经由各种管道，导管，阀等等而流体地联接至第一换热器或者锅炉122。换热器122可为独立的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，换热器122用于从排气118提取热能来生产蒸汽124。在特定的实施例中，蒸汽124之后可经由各种管道、阀、导管等等被导引至蒸汽涡轮126以生产另外的动力或者电力。蒸汽124的至少一部分可从换热器122通过管道送至现场的或者现场外的设施128，其将蒸汽分配至使用者和/或使用蒸汽来用于诸如热生产或者其它工业操作或过程的二级操作。在一个实施例中，蒸汽124可通过管道传送至蒸汽涡轮126的下游，且进一步用于诸如热生产的各种二级操作或者其它二级操作。
来自换热器122的蒸汽流率或者输出可经由一个或更多个流量监测器来监测。例如，在一个实施例中，流量监测器130可设置于换热器122的下游。在一个实施例中，流量监测器132可设置在蒸汽涡轮126的下游。
图2提供了包括压缩机102、燃烧器104、涡轮106和排气导管120的一部分的示例性第一燃气涡轮100的一部分的简化截面侧视图，其可结合本公开内容的各种实施例。在一个实施例中，如图2中所示，涡轮106包括内部涡轮壳体134和外部涡轮壳体136。内部和外部涡轮壳体134，136绕着第一燃气涡轮100的轴向中心线12沿周向延伸。内部涡轮壳体134和/或外部涡轮壳体136至少部分地包绕形成涡轮106的各种级S1，S2，S3，Sn的定子导叶和转子叶片的相继的排。
涡轮壳体134，136通常是密封的，仅有两个开口：涡轮106上游处的燃烧气体入口，和涡轮106下游端处的排气或者涡轮出口。涡轮106的下游端可操作地连接至排气导管120。常规地，燃烧气体114的整体体积经过内部和外部涡轮壳体134，136内的由涡轮106的各种级限定的热气体路径138，进入排气导管120，且排气118的至少一部分可被引导离开排气导管120而至换热器122。
在运行期间，如果确定了蒸汽生产的要求高于第一燃气涡轮100生产的动力的要求，则燃烧气体114的一部分可经由一个或更多个对应的涡轮提取端口140从涡轮级S1，S2，S3，Sn中的一个或更多个提取，如图2中所示。显示了四个涡轮提取端口140(a-d)以便于图示。然而，涡轮106可包括任意数量的涡轮提取端口140。例如，涡轮106可包括一个涡轮提取端口140，两个涡轮提取端口140，三个涡轮提取端口140或者四个或更多个涡轮提取端口140。各个涡轮提取端口140流体地联接至涡轮级S1，S2，S3，Sn中的一个或更多个和/或与涡轮级S1，S2，S3，Sn中的一个或更多个流体连通。各个涡轮提取端口140提供流动路径，以用于燃烧气体114的流从燃烧器104下游但是排气导管120上游的点自涡轮106流出。
如图2中所示，涡轮提取端口140(a-d)中的一个或更多个可经由一个或更多个提取管道142与涡轮级S1，S2，S3或者Sn中的一个或更多个流体连通。(多个)提取管道142和涡轮提取端口140提供燃烧气体114从热气体路径138、穿过内部和/或外部涡轮壳体134，136、并且离开涡轮106的流体连通，以便获得比从涡轮106出口流入排气导管120的排气118温度更高的燃烧气体114的一部分。
如图2中所示，涡轮106中的级是连续的，使得燃烧气体114从S1至最后一级Sn流过这些级。涡轮级S1是第一级，并且接收直接来自于燃烧器104的热燃烧气体114。燃烧气体114的温度关于各个连续的级而降低。例如，S1涡轮级处的燃烧气体114具有比在随后的涡轮级S2，S3，Sn等处更高的温度。排气118处于比涡轮106内的燃烧气体114更低的温度，且因此具有较少的热能。
图3提供了根据本公开内容的一个实施例的、如图1中所示的具有蒸汽生产能力的示例性燃气涡轮动力设备10的功能框图。在一个实施例中，如图1、2和3中所示，动力设备10包括第一气体冷却器144。第一气体冷却器144包括流体地联接至一个或更多个涡轮提取端口140中的一个或更多个的主入口146，经由各种管道、导管、阀等等而流体地联接至冷却剂供应系统150的二级入口148，以及经由各种管道、导管、阀等等与排气导管120流体连通的出口152。在一个实施例中，第一气体冷却器144包括喷射器。
在一个实施例中，第一气体冷却器144包括静态混合器。静态混合器大体包括串列地堆叠在外部壳体或者管道内且与主入口146和二级入口148以及与出口152流体连通的单独的混合元件。各个混合元件可相对于相邻的混合元件定向来使流过静态混合器的两种或更多种流体均匀。
冷却剂供应系统150将冷却剂154提供至第一气体冷却器144的二级入口148。在特定的实施例中，如图1和3中所示，冷却剂供应系统150包括环境空气供应系统156，以用于收集和/或调节第一气体冷却器144的二级入口148上游的环境空气。在如图2和3中所示的特定实施例中，冷却剂供应系统150包括第一燃气涡轮100的压缩机102。压缩机102可经由一个或更多个压缩机提取端口158以及经由各种管道、导管、阀等等而流体地联接至第一气体冷却器144的二级入口148。
(多个)压缩机提取端口158提供流动路径，以用于压缩的空气112的一部分在压缩机102的上游或者入口与限定在燃烧器102的上游或者紧接的上游的压缩机102出口之间的点处流出压缩机102。因为压缩的空气112从入口到出口压力和温度增大，(多个)压缩机提取端口158可沿着压缩机102在各种点处轴向地间隔开，以捕获处于期望温度和压力的压缩的空气112的一部分。
在运行中，来自一个或更多个涡轮提取端口140的提取的燃烧气体114用作流过第一气体冷却器144的原动流体。来自环境空气供应156的环境空气或者从压缩机提取端口148提取的压缩的空气112的一部分流入第一气体冷却器144的二级入口148，并且冷却排气导管120的上游的燃烧气体114的流，且还可增大从第一气体冷却器144进入排气导管120的质量流。冷却的燃烧气体160从第一气体冷却器144的出口152流出，并且以比排气118更高的温度导引到排气导管120中。冷却的燃烧气体160与排气导管120内的排气118混合或融合，以提供被加热的排气混合物162至设置在排气导管120下游的换热器122。来自冷却的燃烧气体160的热能提高排气118的温度，由此增大动力设备10的蒸汽生产能力。
在特定实施例中，如图3中所示，冷却剂供应系统150可包括设置在(多个)压缩机提取端口158下游和第一气体冷却器144的二级入口148上游的第二气体冷却器164。第二气体冷却器164可经由各种管道、导管、阀等等而流体地联接至(多个)压缩机提取端口158，且联接至第一气体冷却器144的二级入口148。第二气体冷却器164包括流体地联接至(多个)压缩机提取端口158的主入口166，与环境空气供应系统156流体连通的二级入口168，以及与第一气体冷却器144的二级入口148流体连通的出口170。
在运行中，来自(多个)压缩机提取端口158的压缩的空气112用作穿过第二气体冷却器164的原动流体。从环境空气供应系统156进入第二气体冷却器164的二级入口168的空气冷却第一气体冷却器144的二级入口148上游的压缩的空气112流，由此增强流过其中的燃烧气体114的冷却。流入第二气体冷却器164的空气也可增大从(多个)压缩机提取端口148进入第一气体冷却器144的空气质量流。
在如图1-3中所示的各种实施例中，动力设备10包括经由各种管道、导管、阀等等而流体地联接至涡轮106的(多个)提取端口140且在其下游的燃料加热器172。在特定实施例中，燃料加热器172经由各种管道、导管、阀等等而流体地联接至第一气体冷却器144的出口152且在其下游。在运行中，燃料加热器172接收燃烧气体114的至少一部分和/或来自第一气体冷却器144的冷却的燃烧气体160的至少一部分。来自燃料供应176的燃料174经过燃料加热器172，且热能从燃烧气体114和/或冷却的燃烧气体160传递到燃料174，由此在燃料加热器172下游提供加热的燃料178。加热的燃料178然后可被导引至燃烧器104。加热的燃料178可减少排放和/或改善总体燃烧器效率。
在特定实施例中，如图2和3中所示，动力设备10还可包括设置在第一气体冷却器144的出口152下游以及排气导管120上游的冷却剂喷射系统180。冷却剂喷射系统180可包括喷淋喷嘴，喷淋塔，洗涤器或者构造成将冷却剂182从冷却剂供应184喷射至从第一气体冷却器144的出口152流出的冷却的燃烧气体160的流的其它各种构件(未显示)，由此进一步冷却排气导管120上游的冷却的燃烧气体160。在特定实施例中，冷却剂喷射系统180可设置在燃料加热器172的上游，以便进一步冷却流至其的冷却的燃烧气体160和/或燃烧气体114。
在特定实施例中，如图1-3中所示，冷却剂喷射系统180可包括流体地联接至第一气体冷却器144的出口152且位于第一气体冷却器144的出口152下游和/或(多个)涡轮提取端口140下游的混合室186。混合室186可经由各种管道、导管、阀等等而流体地联接至排气导管120。混合室186可构造成融合来自第一气体冷却器144出口152的冷却的燃烧气体160的流以及来自排气导管120上游的冷却剂供应184的冷却剂182。这样，冷却剂182可用于进一步降低或者控制换热器122、排气导管120和/或燃料加热器172上游的冷却的燃烧气体160的温度。冷却剂182可为可与燃烧气体160混合以用于其预期目的的任何液体或者气体。在一个实施例中，冷却剂182是水。在一个实施例中，冷却剂182包括蒸汽。
参照图1和3，可使用控制器200来确定期望蒸汽生产能力和/或调节到燃料加热器172的冷却的燃烧气体160的流，这通过产生和/或发送合适的控制信号至流体地联接到涡轮提取端口140中的一个或更多个的各种控制阀188，冷却剂供应系统150的一个或更多个控制阀190，192，和/或到流体地联接在第一气体冷却器144的出口152与燃料加热器172之间的燃料加热器172上游的一个或更多个控制阀194，和/或冷却剂喷射系统180的一个或更多个控制阀196来实现。
控制器200可为基于微处理器的处理器，其包括非瞬态存储器，并且具有计算算法的能力。控制器200可结合GE公司的、诸如由纽约斯科内科塔迪的GE工业&动力系统出版的Rowen，W.I.的“SPEEDTRONIC™MarkV燃气涡轮控制系统”，GE-3658D，所描述的SPEEDTRONIC™燃气涡轮控制系统。该控制器200还可结合具有使用传感器输入和来自人类操作者的指令执行存储在存储器中的程序来控制燃气涡轮操作的(多个)处理器的计算机系统。
在特定的实施例中，控制器200被编程为确定产生期望量的蒸汽流所需要的排气的期望温度，调节穿过(多个)阀188的燃烧气体流，穿过(多个)阀190，192的空气或冷却剂流，经由阀194至燃料加热器172的冷却的燃烧气体流，和/或经由控制阀196来自冷却剂喷射系统180的冷却剂流，以便实现传送到换热器122的排气混合物162的期望温度，以及实现通向燃料加热器172的冷却的燃烧气体160和/或燃烧气体114的期望流率和/或温度。
在运行中，如图1、2、3中共同所示，控制器200可接收一个或更多个输入数据信号，诸如来自设置在第一气体冷却器144的出口152下游的温度监测器300，302(图1-3)的冷却的燃烧气体温度或燃烧气体温度202，204，来自设置在排气导管120下游和/或换热器122上游的温度监测器304(图1-3)的排气混合物温度206，来自设置在第二气体冷却器164的出口170下游和/或压缩机提取端口158下游的温度监测器306(图3)的冷却剂温度208，和/或来自设置在燃料加热器172处或者下游的温度监测器308(图1-3)的加热的燃料温度210。
控制器200还可接收来自流量监测器132的蒸汽流量数据212和/或来自流量监测器130的蒸汽流量数据214。响应于一个或更多个数据信号202，204，206，208，210，212，214，控制器200可促动(多个)阀188，190，192，194，196中的一个或更多个来控制来自涡轮级S1-Sn的燃烧气体流，进入第一气体冷却器144二级入口148的空气或冷却剂流率，至燃料加热器172的冷却的燃烧气体流率和/或自冷却剂喷射系统180的冷却剂流率中的一个或更多个，以产生排气混合物162的期望温度，和/或以产生流至燃料加热器172的冷却的燃烧气体160和/或燃烧气体114的期望温度和/或流率。
来自蒸汽涡轮126的蒸汽流输出可经由控制器200使用流量监测器132来监测。至二级操作的蒸汽流输出可经由控制器200使用流量监测器130来监测。控制器200可促动(多个)阀188，190，192，194，196中的一个或更多个，以控制来自涡轮级S1-Sn的燃烧气体流，进入第一气体冷却器144二级入口148的空气或冷却剂流率，至燃料加热器172的冷却的燃烧气体流率和/或自冷却剂喷射系统180的冷却剂流率中的一个或更多个，以至少部分地基于流量监测器130，132中的至少一个测量的流量输出而产生排气混合物162的期望温度和/或来自换热器122的期望蒸汽输出。
可分析由控制器200接收的数据信号，诸如燃烧气体温度，冷却的燃烧气体温度，排气温度，混合的排气温度，蒸汽流率和/或加热的燃料温度，来与蒸汽流的预定的期望量和/或预定的期望的加热的燃料温度进行比较。控制器200可使用接收的数据信号来确定排气温度的增大和/或加热的燃料温度的增大或降低是否将是期望的。计算包括确定所需要的蒸汽的量，以及期望的动力的量，以及确定生产期望的量的蒸汽所需要的和/或用于将燃料174加热至期望温度的燃烧气体的温度和量。
在确定换热器122生产期望的蒸汽量和/或将燃料174加热至期望温度所需要的燃烧气体114的期望温度和量之后，控制器200可产生一个或更多个信号216，218，220，222(图1和3)，并且将这些信号发送至合适的(多个)阀188的接收器，以在合适的涡轮级S1，S2，S3，Sn处穿过涡轮壳体134，136提取燃烧气体114。控制器200可将信号224，226发送至阀190，192中的任意一个或者两者的接收器，以控制流入第一气体冷却器144的二级入口148的冷却剂154的流率。
控制器200还可将信号228发送至阀194，以调整从第一气体冷却器144的出口152至燃料加热器172的燃烧气体114和/或冷却的燃烧气体160的流。控制器200和/或本文所提供的系统或者多个系统自动地融合排气118与冷却的燃烧气体160的流，使得排气混合物温度高于标称排气温度，但是低于换热器122或者HRSG的热极限，同时将燃烧气体的流和/或冷却的燃烧气体的流提供至燃料加热器172。
虽然本文已经显示和描述了具体的实施例，但应当认识到，经计算可实现同样目的的任何布置都可替换所示的具体的实施例，且本实用新型在其它环境中具有其它应用。本申请意图覆盖本实用新型的任何改编或者改型。所附的权利要求绝不意图将本实用新型的范围限制于本文所述的具体实施例。

Claims (18)

1.一种动力设备，包括：
燃气涡轮，其包括压缩机，所述压缩机下游的燃烧器，设置在所述燃烧器下游的涡轮，以及所述涡轮的出口下游的排气导管，所述涡轮包括与所述涡轮的热气体路径流体连通的涡轮提取端口，其中，所述排气导管从涡轮出口接收排气，且其中，所述涡轮提取端口限定用于燃烧气体的流从所述热气体路径流出的流动路径；
第一气体冷却器，其具有流体地联接至所述涡轮提取端口的主入口，流体地联接至冷却剂供应系统的二级入口，以及与所述排气导管流体连通的出口，其中，所述第一气体冷却器将冷却的燃烧气体提供至所述排气导管，其中所述冷却的燃烧气体与所述排气混合，以将排气混合物提供至设置于所述排气导管下游的换热器；以及
燃料加热器，其设置在所述第一气体冷却器的所述出口的下游，其中所述燃料加热器在所述燃烧器上游接收所述燃烧气体的一部分或所述冷却的燃烧气体的一部分，且加热燃料。
2.根据权利要求1所述的动力设备，其特征在于，所述换热器从所述排气混合物提取热能来产生蒸汽。
3.根据权利要求1所述的动力设备，其特征在于，还包括设置在第一换热器下游的蒸汽涡轮。
4.根据权利要求1所述的动力设备，其特征在于，所述第一气体冷却器包括喷射器。
5.根据权利要求1所述的动力设备，其特征在于，所述第一气体冷却器包括在线中的静态混合器。
6.根据权利要求1所述的动力设备，其特征在于，所述冷却剂供应系统包括流体地联接至所述第一气体冷却器的所述二级入口的环境空气进气系统。
7.根据权利要求1所述的动力设备，其特征在于，所述冷却剂供应系统包括所述燃气涡轮的所述压缩机，其中所述压缩机经由压缩机提取端口流体地联接至所述第一气体冷却器的所述二级入口。
8.根据权利要求1所述的动力设备，其特征在于，所述冷却剂供应系统包括第二气体冷却器，其具有流体地联接至所述压缩机的主入口，流体地联接至环境空气进气系统的二级入口，以及与所述第一气体冷却器的所述二级入口流体连通的出口。
9.根据权利要求8所述的动力设备，其特征在于，所述第二气体冷却器包括喷射器。
10.根据权利要求8所述的动力设备，其特征在于，所述第二气体冷却器包括在线中的静态混合器。
11.根据权利要求1所述的动力设备，其特征在于，所述涡轮包括内部壳体，外部壳体以及与所述涡轮的至少一个涡轮级流体连通的提取管道，其中，所述提取管道与所述涡轮提取端口流体连通。
12.根据权利要求1所述的动力设备，其特征在于，还包括设置在第一气体冷却器出口下游以及所述排气导管上游的冷却剂喷射系统，其中，所述冷却剂喷射系统将冷却剂喷射到从所述第一气体冷却器出口流出的所述冷却的燃烧气体的流中。
13.根据权利要求12所述的动力设备，其特征在于，所述冷却剂是水。
14.根据权利要求12所述的动力设备，其特征在于，所述冷却剂是蒸汽。
15.根据权利要求1所述的动力设备，其特征在于，还包括控制器，其电子地联接至流体地连接在所述第一气体冷却器的所述出口和所述燃料加热器之间的控制阀，且电子地联接至设置在所述燃料加热器下游的温度监测器，其中所述控制器至少部分地基于由所述温度监测器提供至所述控制器的温度数据信号而产生促使所述控制阀促动的信号。
16.根据权利要求1所述的动力设备，其特征在于，还包括控制器，其电子地联接至第一控制阀和第二控制阀，所述第一控制阀流体地连接在所述涡轮提取端口与第一气体冷却器主入口之间，所述第二控制阀设置在所述第一气体冷却器的所述二级入口的上游。
17.根据权利要求16所述的动力设备，其特征在于，还包括温度监测器，其电子地联接至所述控制器，且在所述排气导管上游与所述涡轮提取端口热连通，其中，响应于由所述温度监测器提供的温度数据信号，所述控制器促动所述第一控制阀和所述第二控制阀中的至少一个，促动所述第一控制阀来增大或者减小来自所述涡轮的所述燃烧气体的流，促动所述第二控制阀来增大或者减小穿过所述第一气体冷却器的所述二级入口的质量流。
18.根据权利要求16所述的动力设备，其特征在于，还包括设置在第一换热器下游且电子地联接至所述控制器的蒸汽流量监测器，其中，响应于由所述蒸汽流量监测器提供给所述控制器的流输出信号，所述控制器促动所述第一控制阀和所述第二控制阀中的至少一个。
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