專(zhuān)利名稱：用于操作聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)施的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及發(fā)電系統(tǒng)，更具體地說(shuō)，涉及包括大型可變速處理設(shè)備的聯(lián)合循
環(huán)發(fā)電設(shè)施。
背景技術(shù)：
—些已知的整體氣化聯(lián)合循環(huán)(integrated gasification combinedcycle :IGCC)發(fā)電設(shè)施使用空氣分離單元以產(chǎn)生用于氣化處理的氧化劑流。通常，空氣分離單元需要相對(duì)恒定的流和壓力的壓縮空氣源。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)通常用于在必要的流和壓力下提供壓縮空氣。然而，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)是一件使用相當(dāng)大的電力的昂貴設(shè)備。此外，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)可被視為IGCC發(fā)電設(shè)施上的寄生負(fù)載，導(dǎo)致總效率的下降。
用于空氣處理單元的另一空氣源是與IGCC發(fā)電設(shè)施相關(guān)聯(lián)的燃?xì)鉁u輪的壓縮機(jī)。然而，由壓縮機(jī)提供的空氣處于可變的壓力下并基于燃?xì)鉁u輪上的負(fù)載而流動(dòng)。
出于上述原因，需要一種向空氣處理單元提供相對(duì)恒定的流和壓力的壓縮空氣源的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)和方法不應(yīng)是IGCC發(fā)電設(shè)施上的寄生負(fù)載。該系統(tǒng)和方法應(yīng)提供燃?xì)鉁u輪的負(fù)載范圍內(nèi)的相對(duì)恒定的壓力和可調(diào)節(jié)的流的壓縮空氣源。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)施(10)系統(tǒng)包括燃?xì)鉁u輪(20)，包括壓縮機(jī)(28)、燃燒室以及驅(qū)動(dòng)地聯(lián)接到壓縮機(jī)(28)上的渦輪段；來(lái)自壓縮機(jī)(28)的放氣源，與可變導(dǎo)向葉片增壓器(208)的入口流體連通地聯(lián)接；以及空氣分離單元(14)，與可變導(dǎo)向葉片增壓器(208)的出口流體連通地聯(lián)接，可變導(dǎo)向葉片增壓器(208)與可調(diào)速增壓器渦輪(220) —體地結(jié)合，其中，可調(diào)速增壓器渦輪(220)驅(qū)動(dòng)可變導(dǎo)向葉片增壓器(208)，以從壓縮機(jī)(28)吸取空氣。


當(dāng)參照附圖并閱讀以下詳細(xì)說(shuō)明時(shí)，將更好地理解本發(fā)明的這些以及其它特征、
方面和優(yōu)點(diǎn)，其中，在所有附圖中相似的標(biāo)號(hào)表示相似的元件。 圖1是顯示了一種已知的整體氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。 圖2是顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、圖1中所示的系統(tǒng)的一部分的示意圖。 圖3是顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、控制IGCC系統(tǒng)的一部分的方法的流程圖。 圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于操作聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)施的示范性系統(tǒng)的方框圖。 部件列表 10 IGCC發(fā)電設(shè)施 12主空氣壓縮機(jī)
14 空氣分離單元 16 氣化器 18合成氣冷卻器 20燃?xì)鉁u輪 22 蒸汽渦輪 24燃?xì)鉁u輪壓縮機(jī) 26燃?xì)鉁u輪燃燒器 28 壓縮機(jī) 30 燃料源 32凈化裝置 34 發(fā)電機(jī) 35 起動(dòng)器 36熱回收蒸汽發(fā)生器 37 電力系統(tǒng)總線 38 發(fā)電機(jī) 40 泵 42 電路斷路器 44 電力變壓器 46 斷開(kāi)開(kāi)關(guān) 48起動(dòng)器控制器 202第一流動(dòng)路徑 204中間冷卻器 206第二流動(dòng)路徑 208可變導(dǎo)向葉片增壓器 220可調(diào)速增壓器渦輪 222第一蒸汽路徑 224第二蒸汽路徑 226停止閥 228控制閥 230增壓器電動(dòng)機(jī) 232處理器 300示范性方法 302燃?xì)鉁u輪產(chǎn)生排氣 304 HRSG產(chǎn)生蒸汽 306蒸汽渦輪運(yùn)行 308從HRSG吸取蒸汽，以用于增壓器的蒸汽渦輪 310從蒸汽渦輪吸取蒸汽，以用于增壓器的蒸汽渦輪 312來(lái)自增壓器的蒸汽渦輪的能量驅(qū)動(dòng)可變導(dǎo)向葉片增壓器
具體實(shí)施例方式
以下的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述參照了附圖，這些附圖顯示了本發(fā)明的特定實(shí)施 例。具有不同結(jié)構(gòu)和操作的其它實(shí)施例并沒(méi)有脫離本發(fā)明的范圍。 某些術(shù)語(yǔ)在本文中僅用于方便讀者，而不是限制本發(fā)明的范圍。例如，諸如"上"、 "下"、"左"、"右"、"前"、"后"、"頂"、"底"、"水平"、"垂直"、"上游"、"下游"、"前面"、"后面"
等的詞語(yǔ)僅描述了圖中所示的配置。實(shí)際上，本發(fā)明的實(shí)施例的元件或多個(gè)元件可沿任何 方向定向，因此，應(yīng)該將術(shù)語(yǔ)理解為包含這種變化，除非另外特別說(shuō)明。 在本文中使用時(shí)，以單數(shù)形式說(shuō)明且前置有"一"或"一個(gè)"的元件或步驟應(yīng)該被 理解為不排除多個(gè)元件或步驟，除非明確地說(shuō)明了這種除外情形。此外，對(duì)本發(fā)明的"一個(gè)
實(shí)施例"的引用不旨在排除結(jié)合所說(shuō)明的特征的其它實(shí)施例的存在。 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例可提供一種可變速增壓器，其通過(guò)中間冷卻器而從燃?xì)鉁u輪 的壓縮機(jī)接收空氣，從而在相對(duì)較恒定的壓力下向空氣處理單元供應(yīng)空氣。本發(fā)明的一個(gè) 實(shí)施例可提供一種可調(diào)速的增壓渦輪以激勵(lì)可變速增壓器；該可變速增壓器在相對(duì)較恒定 的壓力下向空氣處理單元提供空氣。 現(xiàn)在參看附圖，其中，在若干視圖中各種數(shù)字代表相似的元件，圖1是一種已知的 整體氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電系統(tǒng)10的示意圖。IGCC發(fā)電設(shè)施IO通常包括主空氣壓縮 機(jī)12、流通地聯(lián)接到壓縮機(jī)12上的空氣分離單元(ASU)14、流通地聯(lián)接到ASU 14上的氣化 器16、流通地聯(lián)接到氣化器16上的合成氣冷卻器18、流通地聯(lián)接到合成氣冷卻器18上的 燃?xì)鉁u輪20以及流通地聯(lián)接到合成氣冷卻器18上的蒸汽渦輪22。在一些IGCC發(fā)電系統(tǒng) 10中，氣化器16和合成氣冷卻器18可能組合到單個(gè)一體的容器中。 在運(yùn)行中，壓縮機(jī)12壓縮環(huán)境空氣，該空氣隨后被引導(dǎo)至ASU 14中。在一些IGCC 發(fā)電系統(tǒng)10中，還可將來(lái)自燃?xì)鉁u輪壓縮機(jī)24的壓縮空氣引導(dǎo)至ASU 14中。備選地，將 來(lái)自燃?xì)鉁u輪壓縮機(jī)24的壓縮空氣供應(yīng)至ASU 14，而不是將來(lái)自壓縮機(jī)12的壓縮空氣供 應(yīng)至ASU 14。這里，ASU 14可使用壓縮空氣，以產(chǎn)生由氣化器16使用的氧氣。更具體地 說(shuō)，ASU 14將壓縮空氣分離成單獨(dú)的氧氣流(02)和有時(shí)被稱為"處理氣體"的氣體副產(chǎn)物。 02流被引導(dǎo)至氣化器16中，用于產(chǎn)生部分燃燒的氣體，這里被稱為"合成氣"，用于由燃?xì)鉁u 輪20將其用作燃料，如以下進(jìn)一步所述。 由ASU 14產(chǎn)生的處理氣體包括氮?dú)?，并在這里將被稱為"氮處理氣體"(NPG) 。 NPG 還可包括其它氣體，例如但不限于氧氣和/或氬氣。例如，NPG可包括大約95 %至大約100 % 之間的氮?dú)?。在一些IGCC發(fā)電系統(tǒng)10中，至少其中一些NPG流從ASU 14排放至大氣中。 其中一些NPG流被注入到燃?xì)鉁u輪燃燒器26內(nèi)的燃燒區(qū)(未顯示)中，以促進(jìn)控制發(fā)動(dòng)機(jī) 20的排放。這可促進(jìn)降低燃燒溫度并減少來(lái)自燃?xì)鉁u輪20的一氧化二氮的排放。在一些 IGCC發(fā)電系統(tǒng)10中，壓縮機(jī)28可用于在注入到燃?xì)鉁u輪燃燒器26的燃燒區(qū)之前壓縮NPG 流。 在一些IGCC發(fā)電系統(tǒng)10中，氣化器16將從燃料源30供應(yīng)的燃料、從ASU 14供 應(yīng)的02、蒸汽和/或石灰石的混合物轉(zhuǎn)化成合成氣的輸出，以用于由燃?xì)鉁u輪20將其用作 燃料。雖然氣化器16可使用任何燃料，但是氣化器16的一個(gè)實(shí)施例可使用煤、石油焦、渣 油、油乳液、柏油砂和/或其它類(lèi)似的燃料。此外，在一些IGCC發(fā)電系統(tǒng)10中，氣化器16 產(chǎn)生的合成氣包括二氧化碳。氣化器16可包括固定床氣化器、流化床氣化器和/或完全流
5化的氣化器的形式。 在一些IGCC發(fā)電系統(tǒng)10中，氣化器16所產(chǎn)生的合成氣被引導(dǎo)至合成氣冷卻器18 中，以促進(jìn)冷卻合成氣，如以下更詳細(xì)地所述。冷卻的合成氣從合成氣冷卻器18被引導(dǎo)至 凈化裝置32中，該凈化裝置用于在出于燃燒目的而將合成氣引導(dǎo)至燃?xì)鉁u輪燃燒器26中 之前凈化合成氣。在凈化期間可將二氧化碳(C02)從合成氣分離，并可將其排放至大氣中。 燃?xì)鉁u輪20驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)34，該發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)(未顯示)供應(yīng)電力。來(lái)自燃?xì)鉁u輪20的排 氣被引導(dǎo)至熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)36中，該熱回收蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)蒸汽渦輪 22的蒸汽。由蒸汽渦輪22產(chǎn)生的功率可驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)38，該發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)提供電力。在一 些IGCC發(fā)電系統(tǒng)10中，來(lái)自HRSG 36的蒸汽被供應(yīng)至氣化器16，以用于產(chǎn)生合成氣。
當(dāng)起動(dòng)燃?xì)鉁u輪20時(shí)，諸如負(fù)載換向逆變器(LCI)或靜態(tài)頻率變換器(SFC)的起 動(dòng)器35可通過(guò)電路斷路器42和電力變壓器44而從電力系統(tǒng)總線37接收交流電力。起動(dòng) 器35將交流電力整流成直流電力，然后將直流電力逆變成具有可變交流頻率的交流電力 以通過(guò)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)46而向發(fā)電機(jī)34供應(yīng)。將發(fā)電機(jī)34作為同步電動(dòng)機(jī)而操作，從而提供用 于起動(dòng)燃?xì)鉁u輪20所必需的扭矩控制。當(dāng)燃?xì)鉁u輪20達(dá)到自給時(shí)，速度斷開(kāi)開(kāi)關(guān)46斷開(kāi)， 以將起動(dòng)器35與發(fā)電機(jī)34隔離。電路斷路器42也斷開(kāi)，以切斷來(lái)自電力系統(tǒng)總線37的 電力。起動(dòng)器控制器48接收各種傳感信號(hào)和指令信號(hào)，并用于調(diào)整發(fā)電機(jī)34的運(yùn)行，使其 在燃?xì)鉁u輪20的起動(dòng)期間起到電動(dòng)機(jī)的作用。起動(dòng)器35提供了發(fā)電機(jī)34的可調(diào)整的速 度操作和軟起動(dòng)。通常，軟起動(dòng)減少了發(fā)電機(jī)34和燃?xì)鉁u輪20上的機(jī)械應(yīng)力，并促進(jìn)了消 除交流電力系統(tǒng)37上的起動(dòng)電涌。輸出變壓器允許起動(dòng)器35與任何電壓機(jī)器一起操作。
此外，在一些IGCC發(fā)電系統(tǒng)10中，泵40可將沸水從HRSG 36供應(yīng)至合成氣冷卻 器18，以促進(jìn)冷卻從氣化器16引導(dǎo)的合成氣。沸水可被引導(dǎo)穿過(guò)合成氣冷卻器18，在該合 成氣冷卻器中，水被轉(zhuǎn)化成蒸汽。來(lái)自合成氣冷卻器18的蒸汽接著返回至HRSG 36，以在氣 化器16、合成氣冷卻器18和/或蒸汽渦輪22中使用。 圖2是顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、圖1中所示的系統(tǒng)的一部分的示意圖。在 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)中間冷卻器204和可變導(dǎo)向葉片增壓器208可將來(lái)自燃?xì)鉁u 輪壓縮機(jī)24的壓縮空氣供應(yīng)至ASU 14。這里，可引導(dǎo)高溫壓縮空氣從燃?xì)鉁u輪壓縮機(jī)24 穿過(guò)中間冷卻器204的第一流動(dòng)路徑202。冷卻流體的流可流過(guò)第二流動(dòng)路徑206而穿過(guò) 中間冷卻器204。 ASU 14可使用壓縮空氣，以產(chǎn)生氣化器16所使用的氧氣。更具體地說(shuō)， ASU 14可將壓縮空氣分離成單獨(dú)的氧氣流(02)和有時(shí)被稱為"處理氣體"的氣體副產(chǎn)物。 為了促進(jìn)提高系統(tǒng)10的總效率，可從燃?xì)鉁u輪壓縮機(jī)24放出供應(yīng)至ASU 14的壓縮空氣， 然后使用可變導(dǎo)向葉片增壓器208而將其保持在相對(duì)比較恒定的壓力下。可變導(dǎo)向葉片增 壓器208可包括軸向增壓器、離心增壓器及其組合中的至少一個(gè)。 在使用中，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例可將壓縮空氣從燃?xì)鉁u輪壓縮機(jī)24供應(yīng)至燃燒 器26和ASU 14中。從燃?xì)鉁u輪壓縮機(jī)24排出的壓縮機(jī)放氣流的壓力是可變的，與發(fā)電機(jī) 34上的負(fù)載相關(guān)。通過(guò)使用可調(diào)速增壓器渦輪220調(diào)制可變導(dǎo)向葉片增壓器208的速度， 使得可變導(dǎo)向葉片增壓器208可調(diào)整ASU 14的入口壓力，從而代替將可變壓力的壓縮機(jī)放 氣流直接引導(dǎo)至ASU 14。可變導(dǎo)向葉片增壓器208還可通過(guò)使用一組可變導(dǎo)向葉片而調(diào)節(jié) 通向ASU 14的氣流，使得在燃?xì)鉁u輪20的運(yùn)行負(fù)載的寬范圍內(nèi)，向ASU 14供應(yīng)的氣流處 于大致恒定的壓力下。
為了調(diào)整被引導(dǎo)至ASU 14的氣流的壓力，可變導(dǎo)向葉片增壓器208可在可變速 度下旋轉(zhuǎn)，以保持大致恒定的出口壓力。為了調(diào)制從燃?xì)鉁u輪壓縮機(jī)24流向ASU 14的壓 縮空氣的氣流，可變導(dǎo)向葉片增壓器208可定位導(dǎo)向葉片，以適應(yīng)由于旋轉(zhuǎn)速度變化和ASU 14的各種氣流要求而引起的流量波動(dòng)。可變導(dǎo)向葉片增壓器208的操作允許由于燃?xì)鉁u輪 20上的負(fù)載的變化而引起的壓縮機(jī)放氣流和/或壓力的寬范圍，同時(shí)保持大致恒定的出口 空氣壓力，并在ASU 14的入口保持需要的氣流量。 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可調(diào)速增壓器渦輪220可以向可變導(dǎo)向葉片增壓器 208提供動(dòng)力?？烧{(diào)速增壓器渦輪220可包括蒸汽渦輪20、蒸汽泵或其組合?？烧{(diào)速增壓 器渦輪220可以以容許可調(diào)速增壓器渦輪220向可變導(dǎo)向葉片增壓器208提供動(dòng)力的方式 而與可變導(dǎo)向葉片增壓器208 —體地結(jié)合。例如但不局限于可調(diào)速增壓器渦輪220可機(jī)械 地聯(lián)接到可變導(dǎo)向葉片增壓器208上。這里，可調(diào)速增壓器渦輪220的速度可確定可變導(dǎo) 向葉片增壓器208的速度。 備選地，可調(diào)速增壓器渦輪220可與增壓器電動(dòng)機(jī)230聯(lián)接。這里，可調(diào)速增壓器 渦輪220的運(yùn)行可激勵(lì)增壓器電動(dòng)機(jī)230，該增壓器電動(dòng)機(jī)可電聯(lián)接到可變導(dǎo)向葉片增壓 器208上。這里，增壓器電動(dòng)機(jī)230可向可變導(dǎo)向葉片增壓器208提供動(dòng)力。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可調(diào)速增壓器渦輪220可通過(guò)第一蒸汽路徑222而接 收來(lái)自HRSG 36的蒸汽。這里，蒸汽可從HRSG 36上的出口位置移動(dòng)，穿過(guò)停止閥226和控 制閥228，并穿過(guò)可調(diào)速增壓器渦輪220上的入口位置。在本發(fā)明的第一備選實(shí)施例中，可 調(diào)速增壓器渦輪220可通過(guò)第二蒸汽路徑224而接收來(lái)自蒸汽渦輪22的蒸汽。這里，蒸汽 可從蒸汽渦輪22上的出口位置移動(dòng)，穿過(guò)停止閥226和控制閥228，并穿過(guò)可調(diào)速增壓器渦 輪220上的入口位置。在本發(fā)明的第三實(shí)施例中，第一和第二蒸汽路徑222、224均可向可 調(diào)速增壓器渦輪220供應(yīng)蒸汽。 應(yīng)該領(lǐng)會(huì)，本發(fā)明可體現(xiàn)為一種方法、系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采 取整體硬件的實(shí)施例、整體軟件的實(shí)施例(包括固件、常駐軟件、微代碼等)或所有在本文 中被通稱為"電路"、"模塊"或"系統(tǒng)"的將軟件和硬件方面組合的實(shí)施例的形式。此外，本 發(fā)明可采取計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式，該計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)具有 收錄在介質(zhì)中的計(jì)算機(jī)可用程序代碼。在本文中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)"軟件"和"固件"可互換，并包 括儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的用于由處理器執(zhí)行的任何計(jì)算機(jī)程序，包括RAM存儲(chǔ)器、ROM存儲(chǔ)器、 EPROM存儲(chǔ)器、EEPROM存儲(chǔ)器、非易失性RAM(NVRAM)存儲(chǔ)器。上述存儲(chǔ)器類(lèi)型只是示范性 的，因而不是限制可用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序的存儲(chǔ)器類(lèi)型。 可以利用任何合適的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可用或計(jì)算機(jī)可讀的介質(zhì)可以是， 例如但并不限于電子、磁性、光學(xué)、電磁、紅外或半導(dǎo)體系統(tǒng)、裝置、設(shè)備或傳播介質(zhì)。計(jì)算機(jī) 可讀介質(zhì)的更特定的示例(非窮舉性列表)將包括具有一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線的電連接、便攜 式計(jì)算機(jī)軟盤(pán)、硬盤(pán)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、可擦寫(xiě)可編程只讀存貯器 (EPROM或閃存)、光纖、便攜式光盤(pán)只讀存儲(chǔ)器(CD-ROM)、光存儲(chǔ)裝置、諸如支持國(guó)際互聯(lián) 網(wǎng)或企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)的傳輸介質(zhì)、或磁存儲(chǔ)裝置。注意，計(jì)算機(jī)可用或計(jì)算機(jī)可讀的介質(zhì)甚 至可以是打印有程序的紙張或另一合適介質(zhì)，因?yàn)檫@些程序可通過(guò)例如紙張或其它介質(zhì)的 光學(xué)掃描而被電子地捕獲，然后進(jìn)行編譯、解析或以合適的方式另外進(jìn)行處理，必要時(shí)，然 后可存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中。在本文件的上下文中，計(jì)算機(jī)可用或計(jì)算機(jī)可讀的介質(zhì)可以是可包含、存儲(chǔ)、傳送、傳播或傳輸程序，以由指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備使用或與之結(jié)合使 用的任何介質(zhì)。 在本文中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)"處理器"指中央處理單元、微處理器、微控制器、精簡(jiǎn)指令 集電路(RISC)、專(zhuān)用集成電路(ASIC)、邏輯電路和任何能夠執(zhí)行本文所述的功能的其它電 路或處理器。 用于執(zhí)行本發(fā)明的操作的計(jì)算機(jī)程序代碼可以用諸如》^7、5!^11^壓或[++等 的面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)。然而，用于執(zhí)行本發(fā)明的操作的計(jì)算機(jī)程序代碼還可以用 諸如"C"編程語(yǔ)言的傳統(tǒng)的程序化編程語(yǔ)言或類(lèi)似語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)。程序代碼可完全地在用戶 計(jì)算機(jī)上執(zhí)行，部分地在用戶計(jì)算機(jī)上執(zhí)行，作為獨(dú)立的軟件包，部分地在用戶計(jì)算機(jī)上且 部分地在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)執(zhí)行，或完全地在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上執(zhí)行。在后者的情況中，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)可 通過(guò)局域網(wǎng)(LAN)或廣域網(wǎng)(WAN)而連接到用戶計(jì)算機(jī)上，或者連接到外部計(jì)算機(jī)上(例 如，通過(guò)國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)，使用國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)供應(yīng)商)。 以下參照根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法、裝置(系統(tǒng))和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖 和/或方框圖來(lái)描述本發(fā)明。應(yīng)該懂得，流程圖和/或方框圖的各方框以及流程圖和/或 方框圖中的方框的組合可由計(jì)算機(jī)程序指令來(lái)實(shí)施。可將這些計(jì)算機(jī)程序指令提供至通用 計(jì)算機(jī)、專(zhuān)用計(jì)算機(jī)或其它可編程的數(shù)據(jù)處理裝置的處理器，以產(chǎn)生一種機(jī)器，使得通過(guò)計(jì) 算機(jī)或其它可編程的數(shù)據(jù)處理裝置的處理器而執(zhí)行的指令可產(chǎn)生用于實(shí)施流程圖和/或 方框圖的方框中所規(guī)定的功能/作用的手段。 這些計(jì)算機(jī)程序指令還可存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中，該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器可指 示計(jì)算機(jī)或其它可編程的數(shù)據(jù)處理裝置以一種特殊的方式起作用，使得存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀 存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生一件產(chǎn)品，包括實(shí)施流程圖和/或方框圖的方框中所規(guī)定的功能/作 用的指令手段。計(jì)算機(jī)程序指令還可被裝載到計(jì)算機(jī)或其它可編程的數(shù)據(jù)處理裝置上，以 引起將在計(jì)算機(jī)或其它可編程裝置上進(jìn)行的一系列操作步驟，以產(chǎn)生一種計(jì)算機(jī)實(shí)施的過(guò) 程，使得在計(jì)算機(jī)或其它可編程裝置上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)施流程圖和/或方框圖的方 框中所規(guī)定的功能/作用的步驟。 本發(fā)明可包括控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)具有用于控制與本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例一體地 結(jié)合的IGCC發(fā)電設(shè)施10的運(yùn)行的技術(shù)效果。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的控制系統(tǒng)可配置成自 動(dòng)地和/或連續(xù)地監(jiān)視IGCC發(fā)電設(shè)施10，以確定可調(diào)速增壓器渦輪220是否應(yīng)該允許。
備選地，控制系統(tǒng)可配置成需要用戶的動(dòng)作，以啟動(dòng)可調(diào)速增壓器渦輪220的運(yùn) 行。本發(fā)明的控制系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例可作為獨(dú)立的系統(tǒng)而起作用。備選地，控制系統(tǒng)可作 為模塊等而一體地結(jié)合在諸如渦輪控制系統(tǒng)或設(shè)施控制系統(tǒng)的更大的系統(tǒng)內(nèi)。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的流程，顯示了控制IGCC發(fā)電設(shè)施10的一部分 的方法的一個(gè)示例。 在步驟302中，方法300可確定燃?xì)鉁u輪20是否產(chǎn)生排氣。這里，在啟動(dòng)可變導(dǎo) 向葉片增壓器208的運(yùn)行之前，方法300可包括該要求以作為許可等。
在步驟304中，方法300可確定HRSG 36是否產(chǎn)生蒸汽。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例 中，可能需要HRSG 36產(chǎn)生足夠的蒸汽，以用于可調(diào)速增壓器渦輪220的運(yùn)行以及IGCC發(fā) 電設(shè)施10上的蒸汽的其它用途。 在步驟306中，方法300可確定蒸汽渦輪22是否在運(yùn)行。這里，操作員可確定是否可獲得足夠的能量以用于可調(diào)速增壓器渦輪220的運(yùn)行。 在步驟308中，方法300可確定是否從HRSG 36吸取蒸汽，以供可調(diào)速增壓器渦輪 220使用。這里，操作員可確認(rèn)IGCC發(fā)電設(shè)施10具有足夠的蒸汽，且具備所需特性，可用于 可調(diào)速增壓器渦輪220的運(yùn)行。如果可獲得足夠的蒸汽，那么，方法300可繼續(xù)至步驟312， 否則該方法300可返回至步驟304。 在步驟310中，方法300可確定是否從蒸汽渦輪22吸取蒸汽，以供可調(diào)速增壓器 渦輪220使用。這里，操作員可確認(rèn)IGCC發(fā)電設(shè)施10具有足夠的蒸汽，且具備所需特性， 可用于可調(diào)速增壓器渦輪220的運(yùn)行。如果可獲得足夠的蒸汽，那么，方法300可繼續(xù)至步 驟312，否則該方法300可返回至步驟304。 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例可容許確定如何分配從HRSG 36和蒸汽渦輪22吸取蒸汽的 靈活性。這可容許操作員具備在HRSG 36和蒸汽渦輪22之間選擇最經(jīng)濟(jì)的分開(kāi)吸取的能 力和/或操作感。 在步驟312中，如上所述，來(lái)自可調(diào)速增壓器渦輪220的能量可驅(qū)動(dòng)可變導(dǎo)向葉片 增壓器208。這里，處理器232可協(xié)調(diào)可調(diào)速增壓器渦輪220、可變導(dǎo)向葉片增壓器208以 及ASU 14的運(yùn)行。這里的目標(biāo)可滿足ASU 14以及IGCC發(fā)電設(shè)施10上的其它構(gòu)件的運(yùn)行 要求。 圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于控制聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)施的示范性系統(tǒng)400 的方框圖。方法300的要素在系統(tǒng)400中具體化并由系統(tǒng)400執(zhí)行。系統(tǒng)400可包括一個(gè) 或多個(gè)用戶或客戶通信裝置402或類(lèi)似的系統(tǒng)或裝置(圖4中顯示了兩個(gè))。各個(gè)通信裝 置402可以是例如但并不限于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、個(gè)人數(shù)字助理、便攜式電話或任何能夠發(fā)送和 接收電子訊息的裝置。 通信裝置402可包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器404或本地文件系統(tǒng)。系統(tǒng)存儲(chǔ)器404可包括例 如但并不限于只讀存儲(chǔ)器(ROM)和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)。 ROM可包括基本輸入/輸出系 統(tǒng)(BIOS) 。 BIOS可包含有助于在通信裝置402的元件或構(gòu)件之間傳遞信息的基本程序。系 統(tǒng)存儲(chǔ)器404可包含操作系統(tǒng)406來(lái)控制整個(gè)通信裝置402的運(yùn)行。系統(tǒng)存儲(chǔ)器404還可 包括瀏覽器408或網(wǎng)絡(luò)瀏覽器。系統(tǒng)存儲(chǔ)器404還可包括用于控制聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)施的數(shù) 據(jù)結(jié)構(gòu)410或計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼，其可類(lèi)似于或包括圖3中的方法300的要素。
系統(tǒng)存儲(chǔ)器404還可包括模板高速緩沖存儲(chǔ)器412，其可結(jié)合圖4中的方法400而 用于控制聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)施。 通信裝置402還可包括處理器或處理單元414，以控制通信裝置402的其它構(gòu)件的
運(yùn)行。操作系統(tǒng)406、瀏覽器408和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)410可運(yùn)行在處理單元414上。處理單元414
可通過(guò)系統(tǒng)總線416而聯(lián)接到通信裝置404的存儲(chǔ)器系統(tǒng)402以及其它構(gòu)件上。 通信裝置402還可包括多個(gè)輸入裝置(I/O)、輸出裝置或組合輸入/輸出裝置
418。各輸入/輸出裝置418可通過(guò)輸入/輸出接口 (圖4中未顯示)而聯(lián)接到系統(tǒng)總線
416上。輸入和輸出裝置或組合I/O裝置418允許用戶操作并與通信裝置402交互，并控制
瀏覽器408和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)410的運(yùn)行，以訪問(wèn)、操作和控制軟件，從而利用聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)施。
I/O裝置418可包括鍵盤(pán)和計(jì)算機(jī)點(diǎn)擊裝置等，以執(zhí)行本文中所討論的操作。 I/O裝置418還可包括例如但不限于磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、光學(xué)的、機(jī)械的、磁的或紅外線
的輸入/輸出裝置、調(diào)制解調(diào)器等。1/0裝置418可用于訪問(wèn)存儲(chǔ)介質(zhì)420。介質(zhì)420可包含、存儲(chǔ)、傳送或傳輸計(jì)算機(jī)可讀或計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的指令或其它信息，以由例如通信裝置 402的系統(tǒng)使用或與之結(jié)合使用。 通信裝置402還可包括或連接到例如顯示器或監(jiān)視器422的其它裝置上。監(jiān)視器 422可允許用戶與通信裝置402交互。 通信裝置402還可包括硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器424 。硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器424可通過(guò)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器接口 (圖4中未顯示)而聯(lián)接到系統(tǒng)總線416上。硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器424可形成本地文件系統(tǒng)或系統(tǒng) 存儲(chǔ)器404的一部分。程序、軟件以及數(shù)據(jù)可在系統(tǒng)存儲(chǔ)器404和硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器424之間進(jìn) 行傳遞和交換，以用于通信裝置402的運(yùn)行。 通信裝置402可與至少一個(gè)單元控制器426通信，并可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)428而訪問(wèn)其它 服務(wù)器或類(lèi)似于通信裝置402的其它通信裝置。系統(tǒng)總線416可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口 430而聯(lián)接 到網(wǎng)絡(luò)428上。網(wǎng)絡(luò)接口 430可以是用于聯(lián)接到網(wǎng)絡(luò)428上的調(diào)制解調(diào)器、以太網(wǎng)卡、路由 器、網(wǎng)關(guān)等。這種聯(lián)接可以是有線或無(wú)線的連接。網(wǎng)絡(luò)428可以是國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)、私網(wǎng)、企業(yè) 內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)等。 至少一個(gè)單元控制器426還可包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器432，該系統(tǒng)存儲(chǔ)器可包括文件系 統(tǒng)、R0M、 RAM等。系統(tǒng)存儲(chǔ)器432可包括與通信裝置402中的操作系統(tǒng)406類(lèi)似的操作系 統(tǒng)434。系統(tǒng)存儲(chǔ)器432還可包括用于控制聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)施的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)436。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 436可包括與參照用于控制聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)施的方法300而描述的操作類(lèi)似的操作。服務(wù) 器系統(tǒng)存儲(chǔ)器432還可包括其它文件438、應(yīng)用程序、模塊等。 至少一個(gè)單元控制器426還可包括處理器442或處理單元，以控制至少一個(gè)單元 控制器426中的其它裝置的運(yùn)行。至少一個(gè)單元控制器426還可包括I/0裝置444。 I/O 裝置444可類(lèi)似于通信裝置402的I/O裝置418。至少一個(gè)單元控制器426還可包括其它 裝置446，例如監(jiān)視器等，以與I/O裝置444 一起向至少一個(gè)單元控制器426提供接口 。至 少一個(gè)單元控制器426還可包括硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器448。系統(tǒng)總線450可將至少一個(gè)單元控制器 426的不同構(gòu)件連接起來(lái)。網(wǎng)絡(luò)接口 452可通過(guò)系統(tǒng)總線450而將至少一個(gè)單元控制器426 聯(lián)接到網(wǎng)絡(luò)428上。 圖中的流程圖和步驟圖顯示了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施例的系統(tǒng)、方法以及計(jì)算機(jī)程 序產(chǎn)品的可能的實(shí)施的架構(gòu)、功能以及運(yùn)行。在這方面，流程圖或步驟圖中的各步驟可代表 一個(gè)模塊、片段、或部分代碼，其包含一個(gè)或多個(gè)用于實(shí)施特定邏輯功能的可執(zhí)行指令。還 應(yīng)該注意，在一些備選的實(shí)例中，步驟中所提及的功能可能不按照?qǐng)D中所標(biāo)出的順序而發(fā) 生。例如，連續(xù)顯示的兩個(gè)步驟實(shí)際上可能是大致同時(shí)執(zhí)行的，或者這些步驟有時(shí)可能是按 相反順序而執(zhí)行的，這取決于所涉及的功能。還應(yīng)該注意，步驟圖和/或流程圖中的各步驟 以及步驟圖和/或流程圖中的步驟組合可由執(zhí)行特定功能或作用的專(zhuān)用的基于硬件的系 統(tǒng)或?qū)Ｓ玫挠布陀?jì)算機(jī)指令的組合來(lái)執(zhí)行。 本文中所使用的術(shù)語(yǔ)僅出于描述具體實(shí)施例的目的，并不旨在限制本發(fā)明。在本 文中使用時(shí)，單數(shù)形式"一"、"一個(gè)"和"該"旨在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文明確地指出。 還應(yīng)該懂得，當(dāng)在本說(shuō)明書(shū)中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)"包括"是指所述的特征、整體、步驟、操作、元件 和/或構(gòu)件的存在，并不排除一個(gè)或多個(gè)其它的特征、整體、步驟、操作、元件、構(gòu)件和/或其 群組的存在和增加。 雖然本文中已經(jīng)顯示和描述了特定實(shí)施例，但是應(yīng)該懂得，計(jì)劃獲得相同目的的
10任何布置均可替代所顯示的特定實(shí)施例，并且本發(fā)明在其它環(huán)境中也具有其它應(yīng)用。本申 請(qǐng)旨在覆蓋本發(fā)明的任何修改或變型。所附權(quán)利要求決不旨在將本發(fā)明的范圍限制在本文 中所述的特定實(shí)施例。
權(quán)利要求
一種聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)施(10)系統(tǒng)，包括燃?xì)鉁u輪(20)，包括壓縮機(jī)(28)、燃燒室以及驅(qū)動(dòng)地聯(lián)接到所述壓縮機(jī)(28)上的渦輪段；來(lái)自所述壓縮機(jī)(28)的放氣源，與可變導(dǎo)向葉片增壓器(208)的入口流體連通地聯(lián)接；以及空氣分離單元(14)，與所述可變導(dǎo)向葉片增壓器(208)的出口流體連通地聯(lián)接，所述可變導(dǎo)向葉片增壓器(208)與可調(diào)速增壓器渦輪(220)一體地結(jié)合，其中，所述可調(diào)速增壓器渦輪(220)驅(qū)動(dòng)所述可變導(dǎo)向葉片增壓器(208)，以從所述壓縮機(jī)(28)吸取空氣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括與所述燃?xì)鉁u輪(20)保持流體連通的熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG) (36);其中，所述HRSG(36)的入口接收來(lái)自所述渦輪段的排氣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括與所述HRSG(36)保持流體連通的蒸汽渦輪(22)，其中，所述蒸汽渦輪(22)接收來(lái)自所述HRSG(36)的蒸汽。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述可調(diào)速增壓器渦輪(220)與所述HRSG(36)保持流體連通，并且，所述可調(diào)速增壓器渦輪(220)接收來(lái)自所述HRSG(36)的蒸汽，該蒸汽容許所述可調(diào)速增壓器渦輪(220)運(yùn)行。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述可調(diào)速增壓器渦輪(220)與所述蒸汽渦輪(22)保持流體連通，并且，所述可調(diào)速增壓器渦輪(220)接收來(lái)自所述蒸汽渦輪(22)的蒸汽，該蒸汽容許所述可調(diào)速增壓器渦輪(220)運(yùn)行。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述可調(diào)速增壓器渦輪(220)與所述HRSG(36)和所述蒸汽渦輪(22)保持流體連通，其中，所述可調(diào)速增壓器渦輪(220)接收來(lái)自所述HRSG(36)和所述蒸汽渦輪(22)的蒸汽以用于運(yùn)行。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括聯(lián)接到所述可調(diào)速增壓器渦輪(220)上的電動(dòng)機(jī)(230)，其中，所述可調(diào)速增壓器渦輪(220)激勵(lì)所述電動(dòng)機(jī)(230)，該電動(dòng)機(jī)激勵(lì)所述可變導(dǎo)向葉片增壓器(208)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述可變導(dǎo)向葉片增壓器(208)包括至少一排可變導(dǎo)向葉片，并配置成調(diào)制穿過(guò)所述可變導(dǎo)向葉片增壓器(208)的流。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述可調(diào)速增壓器渦輪(220)驅(qū)動(dòng)地聯(lián)接到所述可變導(dǎo)向葉片增壓器(208)上，其中，所述可變導(dǎo)向葉片增壓器(208)配置成使用所述可調(diào)速增壓器渦輪(220)而在大致恒定的壓力下將壓縮空氣流運(yùn)送至所述空氣分離單元(14)，從而控制所述可變導(dǎo)向葉片增壓器(208)的旋轉(zhuǎn)速度。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述可調(diào)速增壓器渦輪(220)和所述可變導(dǎo)向葉片增壓器(208)與IGCC發(fā)電設(shè)施(10) —體地結(jié)合。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于操作聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)施的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例可提供一種可變速增壓器(208)，其通過(guò)中間冷卻器(204)而從燃?xì)鉁u輪(20)的壓縮機(jī)(28)接收空氣，從而在相對(duì)恒定的壓力下向空氣處理單元(14)供應(yīng)空氣。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例可提供一種可調(diào)速增壓器渦輪(220)，以激勵(lì)可變速增壓器(208)；這在相對(duì)恒定的壓力下向空氣處理單元(14)供應(yīng)空氣。
文檔編號(hào)F02C9/16GK101761390SQ200910215139
公開(kāi)日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者P·于 申請(qǐng)人:通用電氣公司