以廢熱加熱蒸汽系統的補給工作流體的系統及方法

以廢熱加熱蒸汽系統的補給工作流體的系統及方法
【專利摘要】提供了一種系統，其包括發動機和聯接于發動機的換熱器。發動機包括發動機流體，以及構造成壓縮氣體的壓縮機區段、構造成使潤滑劑循環的潤滑劑路徑或構造成使冷卻劑循環的冷卻劑路徑中的至少一個。發動機流體包括氣體、潤滑劑和冷卻劑中的至少一種，并且發動機流體為來源于發動機的一個或更多個操作的熱源。換熱器構造成從發動機接收發動機流體，并且在發動機流體與工作流體之間交換熱，以產生加熱的工作流體和冷卻的發動機流體，并且換熱器構造成將加熱的工作流體輸出至蒸汽系統。
【專利說明】
以廢熱加熱蒸汽系統的補給工作流體的系統及方法
技術領域
[0001]本文中公開的主題涉及蒸汽系統，并且更具體地涉及用于蒸汽發生和余熱回收的系統及方法。
【背景技術】
[0002]蒸汽系統可包括蒸汽發生單元以生成蒸汽，其可用于多種裝備如蒸汽渦輪中，或用于設備過程使用，或兩者。蒸汽發生單元可使用來自多種源的水，其中一些是來自蒸汽循環外的補給水。令人遺憾的是，粗補給水可包括各種腐蝕物質和/或溶解氣體，其可影響蒸汽系統的壽命和性能。補給水還可在相對低溫度(例如，環境溫度)下，從而需要顯著量熱來便于清除(ridding)溶解氣體的水。此類熱典型地從自蒸汽渦輪抽取的蒸汽供應，或者從設備過程使用轉移。
[0003]發動機如燃氣渦輪發動機可生成相當大量的廢熱。例如，燃氣渦輪發動機可在排出氣體、潤滑劑、冷卻劑和/或壓縮氣體如壓縮氧化劑(例如，空氣)中生成廢熱。令人遺憾的是，與這些流體相關聯的熱的大部分被浪費(例如，排放到大氣中)，從而降低了燃氣渦輪發動機的效率。

【發明內容】

[0004]在下面概括在范圍上與最初要求權利的本發明相稱的某些實施例。這些實施例不意圖限制要求權利的本發明的范圍，而是相反地，這些實施例僅意圖提供本發明的可能形式的簡要概括。實際上，本發明可包含可與在下面提出的實施例相似或不同的各種形式。
[0005]在第一實施例中，提供了一種系統。系統包括發動機和聯接于發動機的換熱器。發動機包括構造成壓縮氣體的壓縮機區段、構造成使潤滑劑循環的潤滑劑路徑，或構造成使冷卻劑循環的冷卻劑路徑中的至少一個。發動機流體包括氣體、潤滑劑或冷卻劑中的至少一種。發動機流體為來源于發動機的一個或更多個操作的熱源。換熱器構造成從發動機接收發動機流體，并且在發動機流體與工作流體之間交換熱，以產生加熱的工作流體和冷卻的發動機流體，并且換熱器構造成將加熱的工作流體輸出至蒸汽系統。
[0006]在第二實施例中，提供了一種蒸汽系統的除氣器。除氣器構造成接收從聯接于發動機的壓縮機區段、潤滑劑路徑或冷卻劑路徑中的至少一個的換熱器輸出的加熱的工作流體。除氣器構造成從加熱的工作流體除去一種或更多種腐蝕物質和/或溶解氣體，以在蒸汽系統中的蒸汽發生之前產生除氣的加熱工作流體。
[0007]在第三實施例中，提供了一種方法。該方法包括使工作流體流過換熱器。該方法還包括在工作流體與來自發動機的壓縮機區段、潤滑劑路徑或冷卻劑路徑中的至少一個的發動機流體之間交換熱，以生成加熱的工作流體和冷卻的發動機流體。該方法還包括將加熱的工作流體從換熱器輸出至蒸汽系統，并且利用加熱的工作流體的至少一部分經由蒸汽系統產生蒸汽供應。
[0008]在第一方面，技術方案1.一種系統，包括: 發動機，其包括發動機流體，以及構造成壓縮氣體的壓縮機區段、構造成使潤滑劑循環的潤滑劑路徑，或構造成使冷卻劑循環的冷卻劑路徑中的至少一個，其中所述發動機流體包括所述氣體、所述潤滑劑或所述冷卻劑中的至少一種，并且其中所述發動機流體為來源于所述發動機的一個或更多個操作的熱源；以及
聯接于所述發動機的換熱器，其中所述換熱器構造成接收來自所述發動機的所述發動機流體，并且在所述發動機流體與工作流體之間交換熱，以產生加熱的工作流體和冷卻的發動機流體，并且所述換熱器構造成將所述加熱的工作流體輸出至蒸汽系統。
[0009]技術方案2.根據技術方案I所述的系統，其特征在于，所述系統包括所述蒸汽系統，其構造成接收來自所述換熱器的所述加熱的工作流體來作為工作流體的補給水供應源，以替換所述蒸汽系統的過程內的工作流體損失。
[0010]技術方案3.根據技術方案I所述的系統，其特征在于，所述發動機包括構造成壓縮所述氣體的至少一個壓縮機區段，并且所述發動機流體包括所述氣體。
[0011]技術方案4.根據技術方案I所述的系統，其特征在于，所述發動機包括構造成使潤滑劑循環的潤滑劑路徑，并且所述發動機流體包括所述潤滑劑，和/或構造成使冷卻劑循環的冷卻劑路徑，并且所述發動機流體包括所述冷卻劑。
[0012]技術方案5.根據技術方案I所述的系統，其特征在于，所述工作流體包括替換補給水，并且所述加熱的工作流體包括加熱的替換補給水。
[0013]技術方案6.根據技術方案I所述的系統，其特征在于，所述系統包括控制器，其構造成調節一個或更多個閥的操作以控制所述工作流體或所述加熱的工作流體穿過所述換熱器的流，或者構造成調節一個或更多個閥的操作以控制從所述換熱器輸出至所述蒸汽系統的所述加熱的工作流體的流。
[0014]技術方案7.—種系統，包括:
蒸汽系統的除氣器，其中所述除氣器構造成接收從聯接于發動機的壓縮機區段、潤滑劑路徑或冷卻劑路徑中的至少一個的換熱器輸出的加熱的工作流體，其中所述除氣器構造成從所述加熱的工作流體除去一種或更多種腐蝕物質和/或溶解氣體，以在所述蒸汽系統中的蒸汽發生之前產生除氣的加熱工作流體。
[0015]技術方案8.根據技術方案7所述的系統，其特征在于，所述系統包括聯接于所述除氣器的所述換熱器。
[0016]技術方案9.根據技術方案7所述的系統，其特征在于，所述系統包括控制器，其構造成控制所述加熱的工作流體的流和溫度，以便于所述除氣器中的所述加熱的工作流體的除氣。
[0017]技術方案10.根據技術方案7所述的系統，其特征在于，所述系統包括:
構造成接收來自所述除氣器的所述除氣的加熱工作流體的鍋爐，其中所述鍋爐基于所述除氣的加熱工作流體與來自所述發動機的排出氣體之間的換熱來生成蒸汽；以及聯接于所述鍋爐的蒸汽渦輪，其中所述蒸汽渦輪構造成以所述蒸汽驅動負載。
[0018]技術方案11.根據技術方案7所述的系統，其特征在于，所述系統包括所述發動機，其中所述發動機包括具有所述換熱器的燃氣渦輪發動機，所述換熱器聯接于所述燃氣渦輪發動機的第一壓縮機區段和第二壓縮機區段，并且所述換熱器構造成在所述第一壓縮機區段與所述第二壓縮機區段之間冷卻壓縮氣體。
[0019]技術方案12.—種方法，包括:
使工作流體流過換熱器；
在所述工作流體與來自發動機的壓縮機區段、潤滑劑路徑或冷卻劑路徑中的至少一個的發動機流體之間交換熱，以生成加熱的工作流體和冷卻的發動機流體；
將所述加熱的工作流體從所述換熱器輸出至蒸汽系統；以及利用所述加熱的工作流體的至少一部分經由所述蒸汽系統產生蒸汽供應。
[0020]技術方案13.根據技術方案12所述的方法，其特征在于，所述方法包括:
使所述加熱的工作流體從所述換熱器流至所述蒸汽系統的除氣器；
除去所述加熱的工作流體的一種或更多種腐蝕成分和/或溶解氣體，以產生除氣的加熱工作流體；以及
將所述除氣的加熱工作流體發送至構造成至少部分地基于所述除氣的加熱工作流體產生蒸汽的鍋爐。
[0021 ]技術方案14.根據技術方案12所述的方法，其特征在于，所述方法包括基于來自聯接于所述發動機、所述換熱器或所述蒸汽系統的一個或更多個傳感器的傳感器反饋，經由控制器調節從所述換熱器輸出至所述蒸汽系統的所述加熱的工作流體的流速。
[0022]技術方案15.根據技術方案12所述的方法，其特征在于，所述方法包括利用聯接于所述發動機、所述換熱器或所述蒸汽系統的一個或更多個流動控制裝置，經由控制器調整從所述換熱器輸出至所述蒸汽系統的所述加熱的工作流體的流速。
[0023]在第二方面，技術方案1.一種系統，包括:
發動機，其包括發動機流體，以及構造成壓縮氣體的壓縮機區段、構造成使潤滑劑循環的潤滑劑路徑，或構造成使冷卻劑循環的冷卻劑路徑中的至少一個，其中所述發動機流體包括所述氣體、所述潤滑劑或所述冷卻劑中的至少一種，并且其中所述發動機流體為來源于所述發動機的一個或更多個操作的熱源；以及
聯接于所述發動機的換熱器，其中所述換熱器構造成接收來自所述發動機的所述發動機流體，并且在所述發動機流體與工作流體之間交換熱，以產生加熱的工作流體和冷卻的發動機流體，并且所述換熱器構造成將所述加熱的工作流體輸出至蒸汽系統。
[0024]技術方案2.根據技術方案I所述的系統，其特征在于，所述系統包括所述蒸汽系統，其構造成接收來自所述換熱器的所述加熱的工作流體來作為工作流體的補給水供應源，以替換所述蒸汽系統的過程內的工作流體損失。
[0025]技術方案3.根據技術方案2所述的系統，其特征在于，所述蒸汽系統包括除氣器，其構造成從所述換熱器接收所述加熱的工作流體和從所述加熱的工作流體除去一種或更多種腐蝕物質和/或溶解氣體中的至少一種來產生除氣的加熱工作流體。
[0026]技術方案4.根據技術方案3所述的系統，其特征在于，所述蒸汽系統包括:
構造成接收來自所述除氣器的所述除氣的加熱工作流體來生成蒸汽的鍋爐；以及聯接于所述鍋爐的蒸汽渦輪，其中所述蒸汽渦輪構造成至少使用所述蒸汽來驅動負載。
[0027]技術方案5.根據技術方案I所述的系統，其特征在于，所述發動機包括燃氣渦輪發動機。
[0028]技術方案6.根據技術方案I所述的系統，其特征在于，所述發動機包括構造成壓縮所述氣體的至少一個壓縮機區段，并且所述發動機流體包括所述氣體。
[0029]技術方案7.根據技術方案6所述的系統，其特征在于，所述氣體包括氧化劑。
[0030]技術方案8.根據技術方案I所述的系統，其特征在于，所述發動機包括構造成使潤滑劑循環的潤滑劑路徑，并且所述發動機流體包括所述潤滑劑。
[0031]技術方案9.根據技術方案I所述的系統，其特征在于，所述發動機包括構造成使冷卻劑循環的冷卻劑路徑，并且所述發動機流體包括所述冷卻劑。
[0032]技術方案10.根據技術方案I所述的系統，其特征在于，所述工作流體包括替換補給水，并且所述加熱的工作流體包括加熱的替換補給水。
[0033]技術方案11.根據技術方案I所述的系統，其特征在于，所述系統包括控制器，其構造成調節一個或更多個閥的操作以控制所述工作流體或所述加熱的工作流體穿過所述換熱器的流。
[0034]技術方案12.根據技術方案I所述的系統，其特征在于，所述系統包括控制器，其構造成調節一個或更多個閥的操作以控制從所述換熱器輸出至所述蒸汽系統的所述加熱的工作流體的流。
[0035]技術方案13.—種系統，包括:
蒸汽系統的除氣器，其中所述除氣器構造成接收從聯接于發動機的壓縮機區段、潤滑劑路徑或冷卻劑路徑中的至少一個的換熱器輸出的加熱的工作流體，其中所述除氣器構造成從所述加熱的工作流體除去一種或更多種腐蝕物質和/或溶解氣體，以在所述蒸汽系統中的蒸汽發生之前產生除氣的加熱工作流體。
[0036]技術方案14.根據技術方案13所述的系統，其特征在于，所述系統包括聯接于所述除氣器的所述換熱器。
[0037]技術方案15.根據技術方案13所述的系統，其特征在于，所述系統包括控制器，其構造成控制所述加熱的工作流體的流和溫度，以便于所述除氣器中的所述加熱的工作流體的除氣。
[0038]技術方案16.根據技術方案13所述的系統，其特征在于，所述系統包括:
構造成接收來自所述除氣器的所述除氣的加熱工作流體的鍋爐，其中所述鍋爐基于所述除氣的加熱工作流體與來自所述發動機的排出氣體之間的換熱來生成蒸汽；以及聯接于所述鍋爐的蒸汽渦輪，其中所述蒸汽渦輪構造成以所述蒸汽驅動負載。
[0039]技術方案17.根據技術方案13所述的系統，其特征在于，所述系統包括所述發動機，其中所述發動機包括具有所述換熱器的燃氣渦輪發動機，所述換熱器聯接于所述燃氣渦輪發動機的第一壓縮機區段和第二壓縮機區段，并且所述換熱器構造成在所述第一壓縮機區段與所述第二壓縮機區段之間冷卻壓縮氣體。
[0040]技術方案18.—種方法，包括:
使工作流體流過換熱器；
在所述工作流體與來自發動機的壓縮機區段、潤滑劑路徑或冷卻劑路徑中的至少一個的發動機流體之間交換熱，以生成加熱的工作流體和冷卻的發動機流體；
將所述加熱的工作流體從所述換熱器輸出至蒸汽系統；以及利用所述加熱的工作流體的至少一部分經由所述蒸汽系統產生蒸汽供應。
[0041]技術方案19.根據技術方案18所述的方法，其特征在于，所述方法包括: 使所述加熱的工作流體從所述換熱器流至所述蒸汽系統的除氣器；
除去所述加熱的工作流體的一種或更多種腐蝕成分和/或溶解氣體，以產生除氣的加熱工作流體；以及
將所述除氣的加熱工作流體發送至構造成至少部分地基于所述除氣的加熱工作流體產生蒸汽的鍋爐。
[0042]技術方案20.根據技術方案18所述的方法，其特征在于，所述方法包括基于來自聯接于所述發動機、所述換熱器或所述蒸汽系統的一個或更多個傳感器的傳感器反饋，經由控制器調節從所述換熱器輸出至所述蒸汽系統的所述加熱的工作流體的流速。
[0043]技術方案21.根據技術方案18所述的方法，其特征在于，所述方法包括利用聯接于所述發動機、所述換熱器或所述蒸汽系統的一個或更多個流動控制裝置，經由控制器調整從所述換熱器輸出至所述蒸汽系統的所述加熱的工作流體的流速。
【附圖說明】
[0044]當參照附圖閱讀下列詳細描述時，將更好地理解本發明的這些和其它的特征、方面和優點，其中，同樣的標記在所有附圖中表示同樣的部件，其中:
圖1為示意性框圖，其示出了根據本公開的實施例的具有蒸汽循環系統、發動機和構造成利用工作流體供應的中間冷卻器的聯合循環系統；
圖2為示意性框圖，其示出了根據本公開的實施例的圖1的發動機和中間冷卻器的實施例；
圖3為示意性框圖，其示出了根據本公開的實施例的圖1的蒸汽循環系統的實施例；以及
圖4為示意性框圖，其示出了根據本公開的實施例的將加熱的工作流體輸出到圖1的蒸汽循環系統中的中間冷卻器的實施例。
【具體實施方式】
[0045]將在下面描述本申請的一個或更多個特定實施例。為了提供這些實施例的簡明描述，可不在說明書中描述實際實施的所有特征。應當認識到，在任何這種實際實施的開發中，如在任何工程或設計項目中，必須作出許多特定實施決定以實現開發者的特定目的，諸如符合系統相關且商業相關的約束，這可從一個實施變化到另一個實施。此外，應當認識至IJ，這種開發努力可為復雜且耗時的，但是對于受益于本公開的技術人員而言，仍將是設計、制作和制造的日常工作。
[0046]當介紹本申請的各種實施例的元件時，冠詞“一”、“一個”、“該”和“所述”意圖表示存在元件中的一個或更多個。用語“包括”、“包含”和“具有”意圖是包含的，并且表示可存在除了列出的元件之外的附加元件。
[0047]本公開針對聯合循環系統，其具有蒸汽循環系統、發動機和用于各種發動機流體(例如，壓縮氣體、冷卻劑或潤滑劑)的發動機換熱器(例如，中間冷卻器)。具體而言，本公開包括與換熱器(例如，中間冷卻器)集成的發動機，其中中間冷卻器的工作流體以由發動機生成的廢熱(例如，一種或更多種發動機流體)加熱。此外，加熱的工作流體由換熱器(例如，中間冷卻器)提供至蒸汽循環系統，并且由蒸汽循環系統利用以便于除氣和蒸汽發生。本公開的實施例在燃氣渦輪發動機及其中間冷卻器的背景下論述，但應當注意的是，在根據本公開的其它實施例中，具有伴隨的中間冷卻器的不同類型的發動機可與蒸汽循環系統集成。
[0048]公開的實施例可使用一個或更多個發動機換熱器(例如，中間冷卻器)來傳遞熱用于冷卻一種或更多種發動機流體(例如，壓縮機氣體、冷卻劑或潤滑劑)，同時加熱一種或更多種工作流體(例如，供給水)。盡管以下論述主要聚焦于作為示例性廢熱源的發動機的壓縮氣體(例如，壓縮氧化劑)和壓縮機區段，但如上文提到和在下面進一步詳細論述的，其它廢熱源也通過本公開構想出。本公開的本實施例包括燃氣渦輪發動機，其包括構造成壓縮氧化劑(例如，空氣)用于在燃氣渦輪發動機的燃燒器(例如，燃燒室)中使用的壓縮機。壓縮的氧化劑可由于壓縮機中的機械壓縮而加熱。然而，渦輪發動機的效率大體上通過在最終輸送至燃燒器用于燃燒之前輸送至壓縮過程的后續級之前，將壓縮的氧化劑冷卻至可控制的溫度來提高。因此，中間冷卻器可用作換熱器用于壓縮的氧化劑。壓縮的氧化劑可發送到中間冷卻器中，其中，工作流體(例如，水、補給水、冷卻劑等)通過中間冷卻器中的盤管或管發送，并且可從壓縮的氧化劑抽取熱。冷卻的壓縮氧化劑在可受控制的溫度下輸送回至壓縮機(例如，壓縮機的后續級)，并且在其輸送至渦輪發動機的燃燒器時進一步壓縮和加熱，并且加熱的工作流體可從中間冷卻器發送至蒸汽循環系統，其中，加熱的工作流體用于產生蒸汽。因此，從壓縮的氧化劑抽取的熱再循環用于在蒸汽循環系統中使用，替代排至熱沉和以其它方式浪費，即，廢熱。此外，公開的實施例還可使用來自其它發動機流體，如，發動機潤滑劑和/或發動機冷卻劑的廢熱。因此，從發動機再收回且用于蒸汽循環中以加熱作為補給水添加至蒸汽系統的工作流體的廢熱替換了典型地用于加熱蒸汽系統內的水的來自蒸汽循環的蒸汽。
[0049]現在轉到附圖，圖1為框圖，其示出了聯合循環系統I的實施例，聯合循環系統I包括發動機2、中間冷卻器3(例如，換熱器)、蒸汽循環系統4和控制器5(例如，電子或基于處理器的控制器)。發動機2可為生成熱流體的任何類型的發動機，該熱流體可冷卻來改進發動機2的效率。例如，發動機2可為燃氣渦輪發動機、內燃機或任何類型的熱機。燃氣渦輪發動機2可包括一個或更多個壓縮機或壓縮機級、一個或更多個燃燒器或燃燒器級，以及一個或更多個渦輪或渦輪級。例如，燃氣渦輪發動機2可為工業燃氣渦輪發動機或航改燃氣渦輪發動機。內燃機2可包括往復式發動機，其可包括在相應缸內往復的一個或更多個活塞(例如，缸中的I到24個活塞)。發動機2還可聯接于負載，如，發電站或工業設施中的發電機。
[0050]在所示實施例中，發動機2可聯接于中間冷卻器3(例如，換熱器)，以提高發動機2的效率。例如，中間冷卻器3可構造成通過將熱從熱流體傳遞至從工作流體供應源6發送的工作流體8來冷卻發動機2的熱流體(例如，氣體、液體或兩者)。熱流體可包括壓縮氣體(例如，壓縮的氧化劑，如，空氣、氧、富氧空氣或少氧空氣)、潤滑劑(例如，油)、冷卻劑流體或它們的任何組合。在某些實施例中，壓縮氣體可包括排出氣體再循環(EGR)氣體。然而，在一些實施例中，熱流體包括或排除排出氣體，如，通過發動機2的排氣區段輸出的排出氣體和/或EGR氣體。工作流體可包括液體、氣體或它們的組合。例如，工作流體8可包括水、水化學制品混合物、淡水、來自工業設備如發電站中的各種源的處理水，或它們的任何組合。
[0051 ]中間冷卻器3可為間接換熱器，如，管殼式換熱器、板殼式換熱器，或實現緊密接近工作流體8的流的熱流體的流，從而在熱流體與工作流體8之間交換熱的流體導管或通路的任何布置。例如，在某些實施例中，具有較高溫度的熱流體可從發動機2引導到中間冷卻器3的外殼中。此外，發送至中間冷卻器3的外殼的熱流體可與引導到中間冷卻器3的較冷的內管中的工作流體8交換熱。以該方式，熱流體可被冷卻并且再發送到發動機2中，同時工作流體8被加熱并且從中間冷卻器3輸出。在某些實施例中，加熱的工作流體9可從中間冷卻器3發送至加熱的工作流體補給供應源7。
[0052]工作流體供應源6和7可包括用于流動控制、流動分布和流體處理的多種構件。工作流體供應源6可包括儲存罐、導管、淡水源(例如，湖或河流)、設備構件(例如，提供過程流體的發電站中的裝備)、栗、閥、分配歧管、流體處理系統(例如，過濾器、固體液體分離器、氣體液體分離器和/或化學吸收器)，或它們的任何組合。同樣地，加熱的工作流體補給供應源7可包括儲存罐、導管、栗、閥、分送歧管、流體處理系統(例如，過濾器、固體液體分離器、氣體液體分離器和/或化學吸收器)，或它們的任何組合。
[0053]在某些實施例中，加熱的工作流體補給供應源7可將加熱的工作流體9(例如，加熱的水)發送至蒸汽循環系統4，其中，加熱的工作流體9由蒸汽循環系統4使用來產生蒸汽。因此，從發動機2內的熱流體抽取的熱再循環用于在蒸汽循環系統4中使用，替代排至熱沉和以其它方式浪費，即，廢熱。在蒸汽循環系統4中，加熱的工作流體9(例如，加熱的水)可有助于減少某些過程和/或裝備的熱需求，如，構造成在用于蒸汽循環系統4中之前從加熱的工作流體9除去氧和其它溶解氣體的一個或更多個除氣器。例如，在無公開實施例的情況下，在由一個或更多個除氣器除氣之前或期間，可需要熱源(例如，非廢熱如活蒸汽)來預熱水，從而降低了蒸汽循環系統4的效率。公開的實施例使用來自發動機2的廢熱(例如，來自除排出氣體之外的加熱流體的廢熱)，以有助于預熱工作流體9(例如，加熱的水)，從而以其它方式使用廢熱來提高蒸汽循環系統4的效率。
[0054]因此，在某些實施例中，發送至中間冷卻器3的工作流體供應源6可包括適合于在蒸汽產生過程期間在蒸汽循環系統4中使用的流體的類型。例如，蒸汽循環系統4可補償自然發生在具有補給水的蒸汽循環系統4內的水損失。在某些情形中，補給水提供至蒸汽循環系統4來作為替換水，其與供給水組合來繼續蒸汽循環系統4的蒸汽產生過程。在無公開實施例的情況下，補給水可在大致環境溫度下發送至蒸汽循環系統4，并且蒸汽循環系統4可在其在蒸汽產生過程內使用之前預熱(例如，以非廢熱源，如蒸汽)和/或預先調節補給水。例如，在無公開實施例的情況下，蒸汽循環系統4可消耗由系統4產生的蒸汽的一部分，以在其在蒸汽產生過程內利用之前加熱補給水。然而，利用由蒸汽循環系統4產生的蒸汽(和/或蒸汽循環系統4內的其它熱)可降低蒸汽循環系統4的總體效率。實際上，根據當前公開的實施例，可有益的是向蒸汽循環系統4提供補給水的外部源，其預熱至期望的溫度，從而通過減少對利用由蒸汽循環系統4產生的蒸汽來加熱補給水的需要而改進蒸汽循環系統4的效率。因此，本公開的實施例包括將補給水供應源(例如，工作流體供應源6)發送至中間冷卻器3，并且以從發動機2內的熱流體抽取的廢熱來加熱補給水。此外，本公開的實施例包括將加熱的補給水(例如，加熱的工作流體9)輸出至蒸汽循環系統4，其中加熱的補給水與供給水組合，并且接著由蒸汽循環系統4利用來產生蒸汽。
[0055]在某些實施例中，聯合循環系統I包括控制器5，其構造成調節和監測聯合循環系統I的操作。具體而言，控制器5可構造成監測和控制從工作流體供應源6流到中間冷卻器3中的工作流體8的一個或更多個參數(例如，流速和/或溫度)、流出中間冷卻器3和流到蒸汽循環系統4中的加熱工作流體9的一個或更多個參數(例如，流速和/或溫度)、發動機2的工作流體8與熱流體之間的在中間冷卻器3內的換熱的特征、蒸汽循環系統4的操作(例如，水和蒸汽的溫度、流速和壓力)、發動機2的操作等。例如，控制器5可基于一個或更多個閾值(如，用于各種過程和裝備(例如，除氣器)的流速、溫度、壓力或任何組合的上閾值和下閾值)監測和控制供應至蒸汽循環系統4的加熱工作流體9(例如，加熱水)的流速和溫度。以該方式，控制器5可構造成調節提供至蒸汽循環系統4的加熱工作流體9的各種特征，從而調節蒸汽循環系統4的蒸汽產生過程。同樣地，控制器5可構造成通過調節這些流體到中間冷卻器3中的流速來調節發動機2的熱流體與工作流體8之間的換熱量。
[0056]因此，如圖1中示意性所示，系統I包括分布在系統各處且聯接于控制器5的各種流動控制裝置(例如，調節閥、孔口板等)和傳感器58(例如，流動傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器等)。例如，系統I可包括聯接于工作流體供應源6、設置在工作流體供應源6中、設置在其上游或設置在其下游的一個或更多個傳感器58和閥、工作流體8的流動路徑(例如，導管)、中間冷卻器3、發動機2與中間冷卻器3之間的流動路徑(例如，導管)、中間冷卻器3與加熱工作流體補給供應源7之間的流動路徑(例如，導管)、加熱工作流體補給供應源7、蒸汽循環系統4、加熱工作流體補給供應源7與蒸汽循環系統4之間的流動路徑(例如，導管)、從加熱工作流體補給供應源7到工作流體供應源6的返回路徑(例如，導管)、從加熱的工作流體補給供應源7通向系統I外的另一目的地的輸出路徑(例如，導管)，或它們的任何組合。
[0057]例如，控制器5可監測各種傳感器反饋，并且控制閥來將某一流速和溫度的加熱工作流體9提供至蒸汽循環系統4，同時還使加熱工作流體9的一部分再循環回到工作流體供應源6中，并且/或者將加熱的工作流體的一部分排放至另一目的地。再循環和/或排放的加熱工作流體9可有助于調節由蒸汽循環系統4使用的加熱工作流體9的溫度和流速。在某些實施例中，各個所示構件可代表所示構件中的1，2，3，4，5，6，7，8，9，10個或更多個，例如，發動機2、中間冷卻器3、蒸汽循環系統4、工作流體供應源6、加熱工作流體補給供應源7或它們的任何組合。此外，在某些實施例中，所示構件中的各個可與其它所示構件中的一個或更多個一起服務或起作用。例如，發動機2、中間冷卻器3、工作流體供應源6和加熱工作流體補給供應源7可由控制器5控制，以將加熱工作流體9提供至I，2，3，4，5個或更多蒸汽循環系統4。另外通過實例，多個發動機2、多個中間冷卻器3、多個工作流體供應源6和/或多個加熱的工作流體供應源7可由控制器5控制來將加熱的工作流體9提供至蒸汽循環系統4。在一些實施例中，系統I可包括具有相同或不同工作流體如水、潤滑劑如油、冷卻液體或它們的任何組合的多個系列的工作流體供應源6、中間冷卻器3以及加熱工作流體補給供應源7。盡管公開實施例可包括任何數量和構造的所示構件，但出于以下論述中的簡單的目的，可僅提到一種工作流體(例如，水)和/或僅一組所示構件。
[0058]圖2為框圖，其示出了圖1的發動機2和中間冷卻器3的實施例。具體而言，在所示實施例中，發動機2包括聯接于中間冷卻器3的燃氣渦輪發動機10。然而，應當注意的是，在其它實施例中，發動機2可為與伴隨的中間冷卻器3集成的任何特定類型的發動機(例如，燃燒發動機、內燃機或其它熱機)。
[0059]在所示實施例中，燃氣渦輪發動機10包括具有多個壓縮機級(例如，第一壓縮機或壓縮機第一級14和第二壓縮機或壓縮機第二級15)的壓縮機區段、具有一個或更多個燃燒器16(例如，燃燒室)的燃燒器區段，以及具有多個渦輪級(例如，第一渦輪或渦輪第一級17和第二渦輪或渦輪第二級18)的渦輪區段。所示燃氣渦輪發動機10還聯接于負載20(例如，從動裝置)，如，工業設施或發電站中的發電機或機械裝置。各個燃燒器16包括一個或更多個燃料噴嘴22，其將燃料24(例如，氣態或液體燃料)如天然氣、合成氣或石油餾分發送到燃燒器16中。在某些實施例中，燃氣渦輪發動機10可包括多個燃燒器16(如，I到10個或更多)，各個具有一個或更多個燃料噴嘴22(例如，I到6個或更多)。
[0060]在所示實施例中，燃燒器16燃燒來自燃料噴嘴22的燃料與來自壓縮機區段(例如，壓縮機級14，15)的壓縮氧化劑23 (例如，空氣、氧、富氧空氣，或少氧空氣)，并且將熱加壓燃燒氣體25(例如，燃燒產物)發送至渦輪區段(例如，渦輪級17，18)。渦輪第二級18聯接于第一軸26，并且渦輪第一級17聯接于第二軸27，其中，第二軸27在所示實施例中被燃燒器16隱藏。第一軸26還聯接于壓縮機第一級14，并且第二軸27還聯接于壓縮機第二級15。在燃燒氣體25 (例如，燃燒產物)穿過渦輪的第一級17和第二級18中的渦輪葉片時，渦輪級17，18被驅動而旋轉，這分別引起軸27，26旋轉，其中，如上文所述，軸27，26聯接于壓縮機區段(例如，壓縮機級15，14)。因此，渦輪葉片從燃燒氣體25抽取功，使得渦輪級17，18分別經由軸27，26分別驅動壓縮機級15，14。
[0061]此外，燃燒氣體25作為排出氣體離開渦輪第二級18，并且進入到第三渦輪或渦輪級28中，驅動第三渦輪28的渦輪葉片。第三渦輪28經由第三軸29聯接于負載20。因此，第三渦輪28從排出氣體抽取功，以驅動負載20，并且排出氣體經由排出氣體出口 30離開發動機
10。在某些實施例中，鍋爐40可構造成從排出氣體出口30接收排出氣體，并且供應有供給水來生成蒸汽，其可發送至各種過程或功率系統(框41)。負載20(例如，從動裝置)可為可經由燃氣渦輪發動機10的旋轉輸出生成功率的任何適合的裝置，如，發電設備或外部機械負載。例如，負載20可包括發電機、過程氣體的壓縮機等。
[0062]在燃氣渦輪發動機10的實施例中，壓縮葉片包括為壓縮機級14，15的構件。壓縮機級14，15內的葉片聯接于軸27，26，使得壓縮機葉片將在軸27，26由渦輪級17，18驅動而旋轉時旋轉，如上文所述。壓縮機級14，15內的葉片的旋轉引起進入壓縮機級14，15的氧化劑23(例如，空氣)的壓縮，從而生成壓縮的氧化劑32(例如，空氣)。由于壓縮機級14，15中的氧化劑23 (例如，空氣)的機械壓縮，故壓縮的氧化劑32 (例如，空氣)大體上升高溫度(例如，相對熱)。例如，離開壓縮機第一級14的壓縮的氧化劑32(例如，空氣)大體上由于壓縮機第一級14中的機械壓縮的功而加熱。然而，燃氣渦輪發動機1的效率通過輸送冷卻的壓縮氧化劑34(例如，空氣)來在隨后的壓縮機級(例如，壓縮機第二級15)中進一步壓縮而提高，其中，輸送至壓縮機第二級15的冷卻的壓縮氧化劑34(例如，空氣)將在輸送至燃燒器16之前再次壓縮和加熱。
[0063]因此，在某些實施例中，壓縮氧化劑32(例如，空氣)可從壓縮機第一級14發送到燃氣渦輪發動機10的中間冷卻器3的殼37 (例如，冷卻室或冷卻通路)中。此外，工作流體8(例如，補給水)可從工作流體補給供應源7發送到中間冷卻器3的(多個)內管38(例如，盤管、冷卻室或冷卻通路)中。例如，工作流體8可冷卻到低于環境溫度和/或在環境溫度下(例如，大約在10°C到25°C之間)，并且通過(多根)內管38發送。在某些實施例中，工作流體8可為可由蒸汽循環系統4利用的任何類型的流體如補給水。壓縮的氧化劑32(例如，空氣)可在較高溫度下(例如，大約在500C到300°C之間)。熱在中間冷卻器3的殼37內的壓縮氧化劑32(例如，空氣)與(多根)內管38內的工作流體8之間交換。在某些實施例中，泄漏阻擋特征(例如，密封件、墊圈、緊固件等)可在(多根)內管38與殼37之間設置在中間冷卻器3內，以阻擋(多根)內管38與殼37之間的流體流。(多根)內管38和/或殼37還可構造成在某些情形中膨脹和收縮，以在較高溫流體與較低溫流體之間適當地接收和交換熱。
[0064]以該方式，工作流體8從壓縮氧化劑32(例如，空氣)抽取熱，以生成冷卻的壓縮氧化劑34 (例如，空氣)和加熱的工作流體9 ο加熱的工作流體9可在大約80 0C到500 °C之間的溫度下。在某些實施例中，加熱的工作流體9可在大約80°C到500°C，90°C到400°C，100°C到300°C，或150°C到200 °C之間的溫度下。此外，在某些實施例中，加熱的工作流體9可大于70 V，800C , 900C , 100C , IlO0C , 120°C , 130°C , 140°C , 150°C , 160°C , 170°C , 180°C ,190°C, 200°C, 225°C, 250°C , 300 °C，400°C 或500°C。冷卻的壓縮氧化劑34(例如，空氣)可在大約20 °C到300 °C、30 °C到90 V、40 V到80 °C或50 0C到70 0C之間的溫度下。冷卻的壓縮氧化劑34接著可在受控溫度下輸送至壓縮機第二級15，用于在發送至燃燒器16之前附加壓縮和加熱，并且加熱的工作流體9在比工作流體8進入中間冷卻器3時的工作流體8高的溫度下離開中間冷卻器3。在某些實施例中，加熱的工作流體9可從中間冷卻器3抽取，并且發送至加熱的工作流體補給供應源7，以便控制返回至下一壓縮級15的壓縮氧化劑34的出口溫度。在無公開實施例的情況下，加熱工作流體9可將熱沉積在熱沉中，使得加熱的工作流體9可在期望(例如，較低)溫度下輸送回至中間冷卻器3。然而，將有利的是通過將加熱的工作流體9輸出至燃氣渦輪發動機10外的一些其它系統或構件來再循環由工作流體8從壓縮氧化劑32(例如，空氣)抽取的熱，其中熱可用于執行一些其它任務或功能。例如，在某些實施例中，加熱的工作流體9可輸出至蒸汽循環系統4，其中，加熱的工作流體9可用于蒸汽產生，如關于圖3和4進一步描述的。具體而言，輸出至蒸汽循環系統4的加熱的工作流體9可為加熱的補給水，其可由蒸汽循環系統4用作預熱替換供給水源用于蒸汽產生過程，如關于圖3和4進一步描述的。
[0065]在某些實施例中，控制器5可構造成監測和控制中間冷卻器3、工作流體供應源6和工作流體8、加熱的工作流體補給供應源7和加熱的工作流體9，以及發動機2的各種特征，如關于圖4進一步描述的。具體而言，在某些實施例中，控制器5可控制一個或更多個閥來調節從工作流體供應源6穿過中間冷卻器3的工作流體8的流速和駐留時間，同時還控制一個或更多個閥來調節穿過中間冷卻器3的氧化劑(例如，32，34)的流速和駐留時間。通過控制中間冷卻器3中的流速和駐留時間，控制器5可控制熱傳遞以提供氧化劑(例如，32，34)的溫度的適當降低，以及工作流體(例如，9)的溫度的適當升高。同樣地，控制器5可控制一個或更多個閥來調節從中間冷卻器3發送至加熱工作流體補給供應源7和/或蒸汽循環系統4的加熱工作流體9的流速，如通過控制再循環至工作流體供應源6和/或排放至另一目的地的加熱工作流體9的部分。以該方式，控制器5可構造成調節由中間冷卻器3生成的加熱工作流體9的產生(例如，流速和溫度)，以及流至蒸汽循環系統4、工作流體供應源6和另一目的地的加熱工作流體9的分配(例如，分流或比例)。在某些實施例中，控制器5還可構造成監測工作流體供應源6和/或加熱工作流體補給供應源7，以保持來自中間冷卻器3的加熱工作流體9的動態和/或連續流。在某些實施例中，控制器5可調節和監測從中間冷卻器3輸出的加熱工作流體9的各種特征(例如，溫度、壓力、流速等)，并且可控制到中間冷卻器3中的各種流，以調整或保持換熱的特定期望特征，如關于圖4進一步描述的。
[0066]圖3為示意性框圖，其示出了根據本公開的實施例的圖1的蒸汽循環系統4的實施例。具體而言，蒸汽循環系統4可構造成生成蒸汽，以驅動蒸汽渦輪系統43和/或將蒸汽供應輸送至各種過程41。在所示實施例中，加熱的工作流體補給供應源7(例如，以來自發動機2的廢熱加熱)可在蒸汽產生過程期間由蒸汽循環系統4利用。具體而言，在所示實施例中，加熱的工作流體補給供應源7可為補給水的預熱源，其添加至供給水以由蒸汽循環系統4利用來替換在蒸汽循環系統4期間自然發生的水損失。具體而言，應當注意的是，加熱的工作流體補給供應源7可在由蒸汽循環系統4利用的升高溫度(例如，適用于某些構件(例如，除氣器加熱器44))下提供至蒸汽循環系統4，而不需要使用非廢熱進一步加熱，如，由蒸汽循環系統4生成且從渦輪抽取的抽取蒸汽55，基于此其可不再產生另外的功率。以該方式，蒸汽循環系統4可減少以其它方式由蒸汽循環系統4消耗，以將工作流體9和/或冷凝物51(例如，共同加熱的工作流體或供給水53)預熱到適合溫度的抽取蒸汽55的量，從而在蒸汽產生期間改進蒸汽循環系統4的效率。
[0067]在某些實施例中，蒸汽循環系統4可包括鍋爐40(例如，蒸汽發生鍋爐)，其產生和輸出蒸汽42到蒸汽渦輪系統43中，蒸汽渦輪系統43具有高壓蒸汽渦輪區段46(例如，HP蒸汽渦輪46)和/或低壓蒸汽渦輪區段48(例如，LP蒸汽渦輪48)。蒸汽渦輪系統43還包括中壓蒸汽渦輪區段(例如，MP蒸汽渦輪)。在某些實施例中，由鍋爐40輸出的蒸汽42可為高壓高溫蒸汽，其進入蒸汽渦輪系統43的HP蒸汽渦輪46。蒸汽渦輪系統43可利用蒸汽42來驅動負載50。負載50可為用于生成電功率的發電機。應當注意的是，盡管燃氣渦輪發動機10和蒸汽渦輪系統43可分別驅動單獨的負載20,50。在某些實施例中，燃氣渦輪發動機10和蒸汽渦輪系統43可串聯利用來經由單個軸驅動單個負載。
[0068]此外，在某些實施例中，在蒸汽渦輪系統43的操作期間，蒸汽渦輪系統43可生成排氣49，其可包括低壓蒸汽和/或冷凝水。例如，來自LP蒸汽渦輪48的排氣49可引導到冷凝器52中。冷凝器52可利用冷卻塔或其它類型的熱沉來交換從冷凝器52輸出的加熱水用于冷卻的水，這還有助于冷凝過程。在某些實施例中，來自冷凝器52的冷凝物51可繼而引導到鍋爐40中。在所示的實施例中，來自冷凝器52的冷凝物51在輸送到鍋爐40中之前經由熱井栗54發送到除氣器加熱器44中。除氣器加熱器44可包括托盤型除氣器、噴霧型除氣器或它們的組合。例如，除氣器加熱器44可包括封殼，其具有一個或更多個噴頭(例如，噴霧集管)、以垂直地堆疊的布置設置的多個托盤，或它們的組合。除氣器加熱器44可包括使用蒸汽53的蒸汽區段，以及使用來自加熱工作流體補給供應源7的加熱工作流體9的加熱流體區段。來自蒸汽53和/或加熱工作流體9的熱便于將冷凝物51和/或加熱工作流體9加熱至飽和溫度，從而有助于剝除流體51，9中的溶解氣體。溶解氣體接著可通過除氣器加熱器44的封殼中的出口離開。除氣器加熱器44將處理的冷凝物51和/或加熱的工作流體9發送至儲槽45，其構造成儲存處理的加熱工作流體9(例如，加熱工作流體53、加熱供給水53)的供應。
[0069]除氣器加熱器44可構造成從加熱工作流體9和冷凝物51除去各種腐蝕化合物和/或溶解氣體(例如，氧、二氧化碳等)，以生成接著發送至鍋爐40的處理的加熱工作流體53(例如，清潔或除氣的供給水)。實際上，可有益的是，除去這些腐蝕化合物和/或溶解氣體，以使加熱的工作流體53(例如，供給水)不引起鍋爐40(例如，蒸汽發生鍋爐40)內的腐蝕損壞或磨損。具體而言，加熱工作流體9可在適合于加熱工作流體9和冷凝物51的除氣的溫度下發送至除氣器加熱器44。如上文提到的，在所示實施例中，加熱工作流體9可為補給水，其經由外部源(例如，聯接于發動機2的中間冷卻器3)預熱。加熱的工作流體9可加熱至高于冷凝物51的溫度的升高溫度，使得加熱的工作流體9可便于至冷凝物51的熱傳遞。例如，加熱工作流體9可有助于將冷凝物51加熱至飽和溫度，從而有助于剝除除氣器45中的流體51，9的溶解氣體。在某些實施例中，由加熱的工作流體9提供的熱可部分地、顯著地或完全地替換作為用于加熱冷凝物51以便于除氣器45中的除氣的熱源的抽取蒸汽55的使用。例如，加熱工作流體9可替換用于除氣器45中的蒸汽55的至少百分之50，60，70，80，90，95或100。在某些實施例中，加熱工作流體9可在大約80°C到500°C之間的溫度下，使得蒸汽循環系統4不需要在冷凝物51(和加熱工作流體9)發送至除氣器加熱器44之前從環境溫度加熱(或預熱)冷凝物51 (和加熱工作流體9)。例如，加熱工作流體9的溫度可至少等于或大于大約70，80,90，100，110，120，130，140，150，160，170，180，190，200，300，400或500Γ。控制器5可調節進入和穿過除氣器加熱器44的加熱工作流體9的溫度和流速，使得對來自冷凝器52的冷凝物51和來自加熱工作流體補給供應源7的加熱工作流體9除氣需要最少熱或不需要附加熱。在某些實施例中，加熱工作流體53(例如，包括加熱的工作流體9和/或冷凝物51的除氣的工作流體)可經由供給栗56發送至鍋爐40。如上文提到的，鍋爐40可構造用于蒸汽發生。
[0070]在某些實施例中，控制器5可構造成監測和控制蒸汽循環系統4的各種特征、產生的蒸汽的量，和/或加熱的工作流體補給供應源7，如關于圖4進一步描述的。具體而言，在某些實施例中，控制器5可構造成動態地監測和/或調節蒸汽循環系統4需要的加熱工作流體9的量，并且將適合量的加熱工作流體9發送到除氣器加熱器44中。在某些實施例中，控制器5可構造成基于來自一個或更多個傳感器58 (例如，流動傳感器、溫度傳感器、水位傳感器等)的傳感器反饋將加熱工作流體9發送到蒸汽循環系統4中，一個或更多個傳感器58提供關于蒸汽循環系統4中的供給水(例如，加熱工作流體9)的需求的信息。傳感器58可設置在蒸汽循環系統4內的任何位置，如，沿流動路徑和/或在蒸汽循環系統4的構件(例如，除氣器加熱器44)內。
[0071]圖4為示出圖1的聯合循環系統I的實施例的示意性框圖。具體而言，在所示實施例中，中間冷卻器3構造成通過將熱從發動機2的熱壓縮空氣(例如，熱流體)傳遞至補給水60來加熱補給水60的供應。此外，在所示實施例中，加熱的補給水62可從中間冷卻器3發送并且發送到圖1的蒸汽循環系統中，其中加熱的補給水62可添加至蒸汽循環內的其它水流如冷凝物51，以用于蒸汽產生。實際上，如上文提到的，可有益的是，向蒸汽循環系統4提供預熱至期望溫度的加熱補給水62的外部源。例如，在所示實施例中，加熱的補給水62在適合于除氣的溫度下(例如，在大約80°C到500°C或更高之間的升高溫度下)從中間冷卻器3發送至除氣器加熱器44。因此，可不需要蒸汽循環系統4來在加熱的補給水62和/或冷凝物51發送至除氣器加熱器44之前將加熱的補給水62和/或冷凝物51從大約環境溫度(例如，大約在10°(:到25°(:之間)加熱(或預熱)。以該方式，中間冷卻器3可構造成利用來自發動機2的廢熱來將加熱的補給水62提供至蒸汽循環系統4，從而通過減少對利用由蒸汽循環系統4產生的抽取蒸汽55來預熱由系統利用的補給水的需要而改進蒸汽循環系統4的效率。
[0072]在某些實施例中，控制器5可構造成調節和/或監測聯合循環系統I的需要和/或操作。具體而言，控制器5可構造成監測補給水60到中間冷卻器3中的流(例如，流速)、加熱補給水62離開中間冷卻器3和進入蒸汽循環系統4的流(例如，流速)、補給水60與發動機2的熱流體之間的在中間冷卻器3內的換熱的特征、從燃氣渦輪發動機10發送至中間冷卻器3的壓縮氧化劑32(例如，空氣)的量、補給水60和/或加熱補給水62的溫度等。以該方式，控制器5可構造成調節提供至蒸汽循環系統4的加熱補給水62的各種特征，從而調節蒸汽循環系統4的蒸汽產生過程。例如，在某些實施例中，控制器5可構造成動態地監測和/或調節蒸汽循環系統4需要的加熱補給水62的量，并且將適合量的加熱補給水62發送到除氣器加熱器44中。應當注意的是，各種流動控制裝置64 (例如，閥、孔口板等)和/或傳感器58 (例如，流動傳感器、溫度傳感器等)可設置在系統I內，并且由控制器5利用來調節中間冷卻器3以及發送到蒸汽循環系統4中的加熱補給水62的量。
[0073]在某些實施例中，基于來自設置在系統I內的一個或更多個傳感器58的傳感器反饋，控制器可構造成動態地調整(例如，控制)補給水60、中間冷卻器3和/或加熱補給水62的一個或更多個操作參數。例如，在某些實施例中，控制器5可構造成開啟或閉合一個或更多個流動控制裝置64(例如，可調整的閥)，以調整補給水60穿過中間冷卻器3的流速。調整穿過中間冷卻器3的補給水60的流速可調整補給水60的溫度并且/或者調整發送至除氣器加熱器44的加熱補給水62的量。在某些實施例中，控制器5可構造成基于從除氣器加熱器44發送至鍋爐40的補給水的流速和/或蒸汽的產生速率，開啟或閉合一個或更多個流動控制裝置64來調整加熱補給水62到除氣器加熱器44中的流速。實際上，如果從中間冷卻器3輸出的加熱補給水62的量大于除氣器加熱器44中的加熱補給水62的需求，則控制器5可開啟或閉合設置在中間冷卻器3與除氣器加熱器44之間的一個或更多個流動控制裝置64，以將加熱補給水62發送至補給水60的供應源。以該方式，控制器5可基于系統I內的補給水60和/或加熱補給水62的需求動態地控制和/或調節補給水60和/或加熱補給水62的流(例如，流速)。應當注意的是，控制器5可構造成調節和/或監測蒸汽循環系統4和燃氣渦輪發動機10兩者，以便控制和調整補給水60、中間冷卻器3和/或加熱補給水62的操作參數(例如，流速、溫度等)O
[0074]在某些實施例中，控制器5可包括用以調節和/或監測聯合循環系統I的需求和/或操作的各種構件。例如，控制器5可包括處理器66和存儲器68。如所繪，處理器66和/或其它數據處理電路可以可操作地聯接于存儲器68，以取回和執行指令用于監測和控制系統10。例如，這些指令可編碼在儲存在存儲器68中的程序或軟件(存儲器68可為有形的非暫時性計算機可讀介質的實例)中，并且可由處理器66存取和執行以允許執行當前公開的技術。存儲器68可為大容量儲存裝置、閃速存儲器裝置、可除去的存儲器，或任何其它非暫時性計算機可讀介質。此外和/或作為備選，指令可儲存在附加的適合制品中，該附加的適合制品包括至少一個有形的非暫時性計算機可讀介質，其以類似于如上文所述的存儲器68的方式至少共同地儲存這些指令或例行程序。
[0075]本發明的技術效果包括聯合循環系統I，其包括蒸汽循環系統4、發動機2(例如，燃氣渦輪發動機10)，以及聯接于發動機2的中間冷卻器3。具體而言，中間冷卻器3可用作換熱器，其將來自發動機2的熱流體(例如，壓縮空氣、潤滑劑如油、冷卻劑或具有廢熱的其它流體)的熱傳遞至工作流體9(例如，補給水)。加熱工作流體9可發送至蒸汽循環系統4，并且可在蒸汽產生過程期間利用，替代排至熱沉和以其它方式浪費，即，廢熱。具體而言，在某些實施例中，工作流體9可為補給水60，其由蒸汽循環系統4用作用于供給水和/或發生在蒸汽循環系統4內的蒸汽損失的預熱替換水。以該方式，蒸汽循環系統4可減少以其它方式由蒸汽循環系統4消耗以將補給水預熱至適當溫度的蒸汽55的量，從而改進蒸汽產生期間的蒸汽循環系統4的總效率。此外，在某些實施例中，聯合循環系統I包括控制器5，其構造成經由一個或更多個傳感器58或流動控制裝置64監測和/或控制工作流體9(例如，補給水60)和/或加熱工作流體9(例如，加熱的補給水62)的各種操作參數(例如，流速、溫度等)ο例如，在某些實施例中，控制器5可構造成動態地監測和/或調節蒸汽循環系統4需要的加熱補給水62的量，并且將適合量的加熱補給水62發送到除氣器加熱器44中。
[0076]該書面的描述使用實例以公開本發明(包括最佳模式)，并且還使本領域技術人員能夠實踐本發明(包括制造和使用任何裝置或系統并且執行任何并入的方法)。本發明的可專利范圍由權利要求限定，并且可包括本領域技術人員想到的其它實例。如果這些其它實例具有不與權利要求的字面語言不同的結構元件，或者如果這些其它實例包括與權利要求的字面語言無顯著差別的等同結構元件，則這些其它實例意圖在權利要求的范圍內。
【主權項】
1.一種系統，包括: 發動機，其包括發動機流體，以及構造成壓縮氣體的壓縮機區段、構造成使潤滑劑循環的潤滑劑路徑，或構造成使冷卻劑循環的冷卻劑路徑中的至少一個，其中所述發動機流體包括所述氣體、所述潤滑劑或所述冷卻劑中的至少一種，并且其中所述發動機流體為來源于所述發動機的一個或更多個操作的熱源；以及 聯接于所述發動機的換熱器，其中所述換熱器構造成接收來自所述發動機的所述發動機流體，并且在所述發動機流體與工作流體之間交換熱，以產生加熱的工作流體和冷卻的發動機流體，并且所述換熱器構造成將所述加熱的工作流體輸出至蒸汽系統。2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述系統包括所述蒸汽系統，其構造成接收來自所述換熱器的所述加熱的工作流體來作為工作流體的補給水供應源，以替換所述蒸汽系統的過程內的工作流體損失。3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述發動機包括構造成壓縮所述氣體的至少一個壓縮機區段，并且所述發動機流體包括所述氣體。4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述發動機包括構造成使潤滑劑循環的潤滑劑路徑，并且所述發動機流體包括所述潤滑劑，和/或構造成使冷卻劑循環的冷卻劑路徑，并且所述發動機流體包括所述冷卻劑。5.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述工作流體包括替換補給水，并且所述加熱的工作流體包括加熱的替換補給水。6.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述系統包括控制器，其構造成調節一個或更多個閥的操作以控制所述工作流體或所述加熱的工作流體穿過所述換熱器的流，或者構造成調節一個或更多個閥的操作以控制從所述換熱器輸出至所述蒸汽系統的所述加熱的工作流體的流。7.一種系統，包括: 蒸汽系統的除氣器，其中所述除氣器構造成接收從聯接于發動機的壓縮機區段、潤滑劑路徑或冷卻劑路徑中的至少一個的換熱器輸出的加熱的工作流體，其中所述除氣器構造成從所述加熱的工作流體除去一種或更多種腐蝕物質和/或溶解氣體，以在所述蒸汽系統中的蒸汽發生之前產生除氣的加熱工作流體。8.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，所述系統包括聯接于所述除氣器的所述換熱器。9.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，所述系統包括控制器，其構造成控制所述加熱的工作流體的流和溫度，以便于所述除氣器中的所述加熱的工作流體的除氣。10.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，所述系統包括: 構造成接收來自所述除氣器的所述除氣的加熱工作流體的鍋爐，其中所述鍋爐基于所述除氣的加熱工作流體與來自所述發動機的排出氣體之間的換熱來生成蒸汽；以及 聯接于所述鍋爐的蒸汽渦輪，其中所述蒸汽渦輪構造成以所述蒸汽驅動負載。
【文檔編號】F02C6/18GK105909328SQ201610092677
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年2月19日
【發明人】R.M.沃金斯
【申請人】通用電氣公司