用于燃氣渦輪機壓縮機的輸水系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體涉及壓縮機，并且更具體地，涉及用于燃氣渦輪機壓縮機的輸水系統(tǒng)、和燃氣渦輪機以及包括該燃氣渦輪機的聯(lián)合循環(huán)電廠。
【背景技術(shù)】
[0002]燃氣渦輪機結(jié)合發(fā)電機使用，以在多種設(shè)置下產(chǎn)生電力。然而，燃氣渦輪機在熱環(huán)境中展示出較低的功率輸出和較低的效率，在這種情況下，功率通常處于峰值需求。此夕卜，燃氣渦輪機被要求在所述燃氣渦輪機聯(lián)接到其上的電網(wǎng)中出現(xiàn)需求增加時快速增加發(fā)電。電力需求增加的發(fā)生可能由于多種原因，例如電網(wǎng)的可更新能量元件快速減少輸出。一種增大燃氣渦輪機的發(fā)電的方法是將水注入位于壓縮機的旋轉(zhuǎn)輪葉上游、或位于壓縮機的中間級中的壓縮機系統(tǒng)的入口中。壓縮機內(nèi)側(cè)的注水和蒸發(fā)對使得壓縮機冷卻氣流，這使得能夠通過較少的功來壓縮更多的質(zhì)量流，從而使得燃氣渦輪機中瞬時產(chǎn)生更多功率(例如，達到30MW)。在該操作模式中，水滴尺寸通常小于20微米，原因是更大的水滴可能在壓縮機的操作模式期間損壞輪葉。
[0003]水還可以被注入位于旋轉(zhuǎn)輪葉上游的燃氣渦輪機壓縮機的入口中，作為維護步驟的一部分，以清理壓縮機的輪葉的早期階段的積累物。水清理起到移除輪葉上的積累物的作用，從而改進壓縮機的性能。然而，關(guān)于清理的一個挑戰(zhàn)是傳統(tǒng)的水洗不能清理壓縮機輪葉的下游級。在清理模式中，大尺寸的水滴(例如大于20微米的液滴)用于清理積累物。大尺寸水滴在增加功率輸出方面效率較低，原因是其不能蒸發(fā)和冷卻壓縮機內(nèi)側(cè)的氣流。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的第一方面提供一種用于燃氣渦輪機壓縮機的輸水系統(tǒng)，該燃氣渦輪機壓縮機具有圍繞旋轉(zhuǎn)軸定位的多個輪葉級，該多個輪葉級被配置成壓縮氣流，該輸水系統(tǒng)包括:噴嘴系統(tǒng)，該噴嘴系統(tǒng)將水注入到多個輪葉級中的至少一對之間；和控制器，該控制器控制由噴嘴系統(tǒng)注入的水是以在多個輪葉級的操作模式期間增大功率輸出的第一壓力被注入、還是以在多個輪葉級的清洗模式期間清洗該多個輪葉級中的至少一些輪葉的第二較低壓力被注入。
[0005]所述控制器對控制閥和輸送水的栗的變頻驅(qū)動中的至少一個進行控制，以便控制由所述噴嘴系統(tǒng)注入的水是以第一壓力還是第二壓力被注入。
[0006]本發(fā)明的第二方面提供一種用于燃氣渦輪機的壓縮機，該壓縮機包括:多個輪葉級，該多個輪葉級圍繞旋轉(zhuǎn)軸定位，該多個輪葉級被配置成壓縮氣流；噴嘴系統(tǒng)，該噴嘴系統(tǒng)將水注入到多個輪葉級中的至少一對之間；和控制器，該控制器控制由噴嘴系統(tǒng)注入的水是以在多個輪葉級的操作模式期間增大功率輸出的第一壓力被注入、還是在多個輪葉級的清洗模式期間清洗該多個輪葉級中的至少一些輪葉的第二較低壓力被注入。
[0007]第一壓力下的水通過余熱蒸汽發(fā)生器來源于低壓蒸汽渦輪機，并且第二壓力下的水通過所述余熱蒸汽發(fā)生器來源于高壓蒸汽渦輪機。
[0008]所述壓縮機還包括潤濕系統(tǒng)，以將水注入所述多個輪葉級上游的氣流中。由所述噴嘴系統(tǒng)注入的水通過余熱蒸汽發(fā)生器來源于高壓蒸汽渦輪機，并且由所述潤濕系統(tǒng)注入的水通過栗來源于儲水器?；蛘?，由所述噴嘴系統(tǒng)注入的水通過余熱蒸汽發(fā)生器來源于高壓蒸汽渦輪機，并且由所述潤濕系統(tǒng)注入的水通過所述余熱蒸汽發(fā)生器來源于低壓蒸汽渦輪機。
[0009]每個輪葉級都包括一組旋轉(zhuǎn)輪葉和一組靜止葉片，并且所述噴嘴系統(tǒng)包括被布置在所述靜止葉片中的每一對之間的噴嘴。每個噴嘴都被布置成相比所述靜止葉片的后緣更靠近所述靜止葉片的前緣。
[0010]所述控制器對控制閥和輸送水的栗的變頻驅(qū)動中的至少一個進行控制，以便控制由所述噴嘴系統(tǒng)注入的水是以第一壓力還是第二壓力被注入。
[0011]本發(fā)明的第三方面提供一種聯(lián)合循環(huán)電廠，該聯(lián)合循環(huán)電廠包括:蒸汽渦輪機系統(tǒng)；余熱(熱回收)蒸汽發(fā)生器，該余熱蒸汽發(fā)生器可操作地聯(lián)接到蒸汽渦輪機系統(tǒng)；燃氣渦輪機，該燃氣渦輪機可操作地聯(lián)接到蒸汽渦輪機系統(tǒng)。該燃氣渦輪機包括:燃燒器；和壓縮機，該壓縮機可操作地聯(lián)接到燃氣渦輪機的燃燒器。該壓縮機包括:多個輪葉級，該多個輪葉級圍繞旋轉(zhuǎn)軸定位，該多個輪葉級被配置成壓縮氣流；噴嘴系統(tǒng)，該噴嘴系統(tǒng)將水注入到多個輪葉級中的至少一對之間；和控制器，該控制器控制由噴嘴系統(tǒng)注入的水是以在多個輪葉級的操作模式期間增大功率輸出的第一壓力被注入、還是以在多個輪葉級的清洗模式期間清洗該多個輪葉級中的至少一些輪葉的第二較低壓力被注入。
[0012]本發(fā)明的說明性方面被設(shè)計成能夠解決本說明書中所描述的問題以及/或者尚未被討論的其它問題。
【附圖說明】
[0013]通過下文結(jié)合示出了本發(fā)明的各個實施例的附圖對本發(fā)明的各個方面的詳細描述，本發(fā)明的這些以及其它的特征將變得更加易于理解，其中:
[0014]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于燃氣渦輪機壓縮機的輸水系統(tǒng)一個實施例的示意圖。
[0015]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的燃氣渦輪機壓縮機的說明性中間級的剖面圖。
[0016]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的輸水系統(tǒng)的噴嘴的詳細剖面圖。
[0017]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的用于燃氣渦輪機壓縮機的輸水系統(tǒng)的備選實施例的示意圖。
[0018]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的用于燃氣渦輪機壓縮機的輸水系統(tǒng)的另一個備選實施例的示意圖。
[0019]應(yīng)當注意，本發(fā)明的附圖不成比例。附圖旨在僅示出本發(fā)明的典型方面，并且因此不應(yīng)當被認為對本發(fā)明的范圍構(gòu)成限制。在附圖中，相似的附圖標記表示各個附圖中相似的元件。
【具體實施方式】
[0020]如上所述，本發(fā)明提供一種用于燃氣渦輪機壓縮機的輸水系統(tǒng)。該輸水系統(tǒng)以組合方式提供潮濕壓縮和水洗，盡管潮濕壓縮和水洗的要求相互沖突。
[0021]參照圖1，示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的結(jié)合了用于燃氣渦輪機壓縮機102的輸水系統(tǒng)100的實施例的聯(lián)合循環(huán)電廠90的示意圖。盡管本發(fā)明的實施例將在聯(lián)合循環(huán)電廠90的設(shè)置中進行描述，但是要強調(diào)的是，其教導內(nèi)容能夠適用于多種備選的設(shè)置，例如不具有蒸汽渦輪機系統(tǒng)的系統(tǒng)?？傮w而言，聯(lián)合循環(huán)電廠90可以包括蒸汽渦輪機系統(tǒng)108、和余熱蒸汽發(fā)生器(即熱回收蒸汽發(fā)生器，HRSG) 132，該余熱蒸汽發(fā)生器以已知的方式可操作地聯(lián)接到蒸汽渦輪機系統(tǒng)108。此外，電廠90包括可操作地聯(lián)接到蒸汽渦輪機系統(tǒng)108的燃氣渦輪機106，該燃氣渦輪機包括燃燒器104。用于提供壓縮氣流的壓縮機102可操作地聯(lián)接到燃氣渦輪機106的燃燒器104。
[0022]燃氣渦輪機壓縮機102向用于燃氣渦輪機106的燃燒器104進給氣流118。如圖所示，燃氣渦輪機106聯(lián)接到蒸汽渦輪機系統(tǒng)108。燃氣渦輪機壓縮機102包括圍繞旋轉(zhuǎn)軸112定位的多個輪葉級110。盡管已示出了特定數(shù)量(即，8個)的輪葉級110，但是應(yīng)當理解，可以提供更多或更少的級。通常，并且如將在本說明書中的其它位置處所描述的那樣，每個輪葉級110都包括一組旋轉(zhuǎn)輪葉和一組靜止葉片。旋轉(zhuǎn)軸112可以聯(lián)接壓縮機102、燃氣渦輪機106和蒸汽渦輪機系統(tǒng)108 ;然而，如果需要的話，燃氣渦輪機106和蒸汽渦輪機系統(tǒng)108可以位于不同的旋轉(zhuǎn)軸上。多個輪葉級110被配置成壓縮氣流118，以用于以已知的方式輸送到燃燒器104。燃氣渦輪機106和蒸汽渦輪機系統(tǒng)108可以聯(lián)接到發(fā)電機(多個發(fā)電機)(未示出)，以通過已知的方式由其操作發(fā)電。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的實施例，輸水系統(tǒng)100可以包括噴嘴系統(tǒng)120，以在多個輪葉級110中的至少一對之間、例如兩個相鄰的旋轉(zhuǎn)輪葉組之間的靜止葉片區(qū)域處注入水。如將在本說明書中描述的那樣，噴嘴系統(tǒng)120包括提供該功能的多個管、閥、噴嘴等。輸水系統(tǒng)100還包括控制器122，該控制器122控制由噴嘴系統(tǒng)120注入的水是以在多個輪葉級110的操作模式期間增大功率輸出的第一壓力被注入、還是以在多個輪葉級的清洗模式期間清洗多個輪葉級110中的至少一些輪葉的第二較低壓力被注入。
[0024]在圖1的實施例中，用于輸水系統(tǒng)100的水可以來源于蒸汽渦輪機系統(tǒng)108，該蒸汽渦輪機系統(tǒng)108例如可以包括低壓(LP)蒸汽渦輪機124、中壓(IP)蒸汽渦輪機126和高壓(HP)蒸汽渦輪機128。用于噴嘴系統(tǒng)120的水例如可以通過余熱蒸汽發(fā)生器132來源于HP蒸汽渦輪機128。余熱蒸汽發(fā)生器(HRSG) 132可以包括低壓回收部段134、中壓回收部段136和高壓回收部段138。通常，每個回收部段134、136、138都可以包括回收蒸汽的過熱器部分、回收蒸汽和水的蒸發(fā)器部分、和只回收水的經(jīng)濟器。用于噴嘴系統(tǒng)120的水例如可以通過HRSG 132來源于HP蒸汽渦輪機128。例如，水可以來源于HRSG 132的HP回收部段138的經(jīng)濟器?？刂破?22控制來自HP蒸汽渦輪機128的水在第一壓力下被輸送到噴嘴系統(tǒng)120、還是通過噴嘴系統(tǒng)120在第二較低壓力下被輸送?？刂破?22可以使用多種機構(gòu)來提供這種控制，例如控制位于將水輸送到噴嘴系統(tǒng)120的管道140中的閥148。在備選實施例中，栗170(圖1中以虛線示出)可以由控制器12