專利名稱：用強制循環(huán)蒸汽鍋爐作為燃氣輪機散熱器的組合發(fā)電設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種包含燃氣輪機和汽輪機的組合式發(fā)電設備，其中帶有余熱的燃氣輪機的廢氣經由流入某個余熱鍋爐的工作劑傳送至汽輪機，所述余熱鍋爐主要由一個燃料節(jié)省器、一個汽化器和一個過熱器構成，并且其中至少包括一個強制循環(huán)蒸汽發(fā)生器式的冷卻氣體散熱器，其流水側與余熱鍋爐的燃料節(jié)省器相連通。
現(xiàn)代發(fā)電站和較高功率等級的燃氣輪機運行中會產生很高的蒸汽入口溫度，它不利于燃燒室的冷卻及轉子和葉片的冷卻。為此一般在壓縮機出口上將高度壓縮的空氣以較低的壓力梯度抽出。由于當今通用的預混合燃燒需用相當高比率的壓縮空氣，一方面為實現(xiàn)冷卻只保留最少量的冷卻氣體，而另一方面，由于被壓縮的這些冷卻用空氣溫度已經很高，所以最好經過一定的前期冷卻。已知的冷卻方式是采用水噴射(氣體冷卻)；然而如果利用這種方法，冷卻氣體的高質量的熱只有一部分被利用，在目前的發(fā)電設備的情況下，這種高質量的熱能可達20MW。于是人們采用回冷式強迫循環(huán)蒸汽鍋爐作為冷卻器，尤其是當帶有余熱蒸汽發(fā)生器的組合式燃燒氣體-汽輪機系統(tǒng)中的燃氣輪機工作時，進行強制冷卻。
EP-A-709561介紹了本文開頭所述的這樣一種在燃氣-蒸汽汽輪機系統(tǒng)中通過強制循環(huán)蒸汽鍋爐對高度壓縮的氣體進行冷卻的方法。其中從燃料節(jié)省器的鍋爐供水量中或逆流或順流取出部分水流，經過進一步預熱，在冷卻器中蒸發(fā)和過熱，返回到余熱鍋爐的高壓過熱器內。這個鍋爐是帶有轉筒的循環(huán)鍋爐。為了避免汽輪機發(fā)生濕氣擊穿或水破壞現(xiàn)象，當冷卻器受潮后，將受熱的水或蒸汽引入一個泄放箱中，直到該冷卻器干燥，或冷卻器出口持久地滿足一定條件為止，例如幾個開氏度的過熱的熱蒸汽或濕度較低的水蒸汽，這種已有方法除了水損耗大外，還需要不斷的監(jiān)控和調整。
本發(fā)明的目的在于，提供一種本文開頭所述的組合式發(fā)電設備，它的燃氣輪機-冷卻氣體散熱器和余熱鍋爐相互間的系統(tǒng)特性的偏差能夠得到很好的控制。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的。
-余熱鍋爐是強制循環(huán)蒸汽鍋爐，在汽化器和過熱器之間的蒸汽側裝有一個分離瓶，-冷卻氣體散熱器的蒸汽側與所述分離瓶相連接。
在一個混合式系統(tǒng)中采用上述設備的優(yōu)越之處在于過程中產生的高質量的熱能可全部得到保持。從余熱鍋爐和從燃氣輪機-冷卻氣體散熱器得到的不同的蒸汽參數(shù)在分離瓶內以最簡單的方式共同作用，無需將它們分別引入單獨的容器中。當存在多個并行連接的冷卻器的情況下，上述優(yōu)點則更突出，因為這些冷卻器的氣體側工作在不同的壓力等級上，并且蒸發(fā)溫度也不同。
附圖
中表示本發(fā)明的組合式燃氣 蒸汽發(fā)電設備。圖中僅繪出了有助于理解本發(fā)明的主要的部件。工作劑的流動方向在圖中用箭頭表示。
在唯一的燃氣輪機系統(tǒng)的示意圖中，管路1表示被吸入壓縮機2中的新鮮空氣在壓縮機內達到工作壓力。這些壓縮氣體在一個例如由天然氣燃燒的燃燒室3內被加熱至過熱，并且產生的燃燒氣體將在一個燃氣輪機4內膨脹。所獲得的能量送到發(fā)電機5及壓縮機2。燃氣輪機的熱廢氣經由管道6供給一個余熱蒸汽發(fā)生器設備7，釋放熱能后經管道8和一個圖中未示出的煙囪排到大氣中。
在水蒸汽循環(huán)部分，多腔室汽輪機9、10和11與燃氣輪機4同軸安裝。在低壓汽輪機11內膨脹的工作蒸汽在冷凝器13內被冷疑。冷凝液靠冷凝液泵14直接向蒸汽發(fā)生器7輸送。值得一提的是，這個設備一般沒有抽氣加熱的低壓燃料節(jié)省器、貯水容器和高壓燃料節(jié)省器。
余熱蒸汽發(fā)生器設備7采用立式鍋爐形式，并且就現(xiàn)在這種情況工作在一種雙壓蒸汽過程中。當然也可采用一種臥式鍋爐實現(xiàn)同樣效果。
這個低壓系統(tǒng)是一種帶有轉筒的旋轉鍋爐，屬于強制性循環(huán)系統(tǒng)。在該鍋爐的煙道內裝有一個低壓燃料節(jié)省器15，其內引入冷凝液，還裝有一個低壓汽化器16和低壓過熱器19。低壓汽化器通過一個循環(huán)泵18與轉筒17相連通。過熱的蒸汽通過一個低壓蒸汽管道28過渡到中壓汽輪機10的對應壓力等級。
高壓系統(tǒng)是一種強制循環(huán)系統(tǒng)，因此既具有低于臨界值的參數(shù)，也具有高于臨界值的參數(shù)。在鍋爐的煙道內主要安裝有高壓燃料節(jié)省器21、高壓汽化器22和高壓過熱器23。高壓燃料節(jié)省器21中接收從低壓轉筒17經過高壓供給泵20饋給的工作介質。以此方式可省略常規(guī)方案中的給水箱。過熱的蒸汽經由新鮮的蒸汽管道24送入汽輪機的高壓部分9內。
分離瓶25用于相分離，它與高壓汽化器22的出口相連通。這個分離瓶的上端與高壓過熱器23連通，其下端連拉一根清垢管道29。
在汽輪機的高壓部分9內局部膨脹的蒸汽在過渡到中壓汽輪機10之前被中間過熱處理。這個中間過熱例如采用熱交換器27實現(xiàn)，熱交換器安裝在蒸汽發(fā)生器的煙道內，位于高壓過熱器23之上。
通過調節(jié)在循環(huán)系統(tǒng)和壓力循環(huán)系統(tǒng)中的壓力和物質流量，能夠在這種蒸汽發(fā)生器中提供更寬的混合覆蓋過程。
每當達到沸騰溫度時，在鍋爐內開始產生蒸汽。在低壓系統(tǒng)中的第一蒸汽可以由來自分離瓶的再循環(huán)高壓飽和水(圖中未示出)經過膨脹產生。
這個分離瓶的作用是使高壓過熱器始終保持干燥，并且在鍋爐出口提供預先過熱的蒸汽。一旦在高壓汽化器中達到了穩(wěn)定運行所要求的壓力，則產生的新鮮蒸汽可以用于啟動汽輪機以滑動壓強工作。
為實現(xiàn)冷卻，可從一個中間位置和從壓縮機2的出口分支出氣體管道30、31，并分別連接至一個對應的冷卻器32、33。在那里被冷卻的空氣經排氣接管經由冷卻管道39、40流向不同的消耗器。這種分流式冷卻器的有水側經水管37與余熱蒸汽發(fā)生器7的高壓燃料節(jié)省器21相連通。為了防止在供水線路中出現(xiàn)雙相流，應在高壓燃料節(jié)省器21上這樣選擇分接頭，使任何時刻都控制冷卻器的入口處于過冷的條件下。顯然，兩個圖示的冷卻器可實現(xiàn)分離的水供給。
冷卻器32、33采用典型的強迫循環(huán)蒸汽發(fā)生器方式，包括燃料節(jié)省器34，汽化器35和過熱器36。冷卻器立式安裝，因此汽化器35是由下向上實現(xiàn)汽化的，有利于實現(xiàn)貯水的再循環(huán)，而且易于實現(xiàn)簡單的水狀態(tài)調節(jié)和供水量調節(jié)。
在兩個冷卻器中產生的蒸汽共同經由一蒸汽管道38送入余熱鍋爐的分離瓶25中，蒸汽在分離瓶中按確定的壓力比分配給有關的設備部分。在最高壓力時，不必擔心沿汽輪機方向發(fā)生水擊穿現(xiàn)象。顯然，上述蒸汽也可經分立的蒸汽管道送入余熱鍋爐的分離瓶25中。
冷卻器相互并行連接到余熱鍋爐，它們具有同樣的系統(tǒng)性能。由此在所有設備部分具有同樣的水化學特性。值得一提的事實是在啟動該設備時，不必要通過頂蓋排出蒸汽或在放水箱中加入熱水。
參考符號表1管路2壓縮機3燃燒室4燃氣輪機5發(fā)電機6管道7余熱蒸汽發(fā)生器設備8管道9高壓汽輪機10中壓汽輪機11低壓汽輪機13冷凝器14冷凝液泵15低壓燃料節(jié)省器16低壓汽化器17低壓轉筒18循環(huán)泵19低壓過熱器20供給泵21高壓燃料節(jié)省器22高壓汽化器23高壓過熱器24新鮮的蒸汽管道25分離瓶27熱交換器28低壓蒸汽管道29清垢管道30、31氣體管32、33冷卻器
34燃料節(jié)省器35污化器36過熱器37水管38蒸汽管道39、40冷卻管道
權利要求
1.一種帶有燃氣輪機(4)和汽輪機(9-11)的組合式發(fā)電設備，其中帶有余熱的燃氣輪機的廢氣經由流入余熱鍋爐(7)的工作劑傳送至汽輪機內，其中-余熱鍋爐主要由一個燃料節(jié)省器(21)、一個汽化器(22)和一個過熱器(23)構成，-其中至少包括一個強制循環(huán)蒸汽發(fā)生器式的冷卻氣體散熱器(32，33)，其液態(tài)側與余熱鍋爐(7)的燃料節(jié)省器(21)相連通，其特征在于-余熱鍋爐是一種強制循環(huán)蒸汽發(fā)生器，在其蒸汽側，具有一個安裝在汽化器(22)和過熱器(23)之間的分離瓶(25)，-所述冷卻空氣散熱器(32，33)的蒸汽側與分離瓶(25)相連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的設備，其特征在于，多個冷卻氣體散熱器(32，33)的液態(tài)側和蒸汽側以不同的壓力等級并行連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的設備，其特征在于，冷卻氣體散熱器(32，33)立式安裝，并且主要由一個燃料節(jié)省器(34)、一個汽化器(35)和一個過熱器(36)構成，其中汽化現(xiàn)象是由下向上實現(xiàn)的。
全文摘要
在一種包括燃氣輪機(4)和汽輪機(9—11)的組合式發(fā)電設備中,帶有余熱的燃氣輪機的廢氣經由一個余熱鍋爐(7)中流動的工作介質送入汽輪機中。這個余熱鍋爐主要由一個燃料節(jié)省器(21)、一個汽化器(22)和一個過熱器(23)構成。采用強制循環(huán)蒸汽發(fā)生器式的冷卻氣體散熱器(32,33)的液態(tài)側與余熱鍋爐(7)的燃料節(jié)省器(21)相連通。
文檔編號F01K23/10GK1182170SQ9712158
公開日1998年5月20日 申請日期1997年10月31日 優(yōu)先權日1996年11月4日
發(fā)明者E·利布比格 申請人:亞瑞亞·勃朗勃威力有限公司