專利名稱：一種提高聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及ー種用于控制蒸汽溫度的系統(tǒng)，更具體地涉及ー種用于控制聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中蒸汽溫度的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通常，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)包括燃?xì)廨啓C(jī)，蒸汽渦輪，蒸汽循環(huán)，和多壓カ聯(lián)合循環(huán)余熱回收蒸汽鍋爐(HRSG)。從HRSG供給蒸汽渦輪的蒸汽必須進(jìn)行溫度控制以保持蒸汽溫 度不超過HRSG、互連的蒸汽管道和蒸汽渦輪所容許的溫度。一種用于控制和限制蒸汽溫度的方法包括向位于末端再熱器和過熱器上游的傳統(tǒng)噴水減溫器中噴射水霧。水源通常是位于至少ー個(gè)布置在HRSG中的節(jié)熱器上游的高壓給水泵。雖然噴水減溫器有效地控制和限制了蒸汽溫度，但是噴水減溫器所使用的水可能含有對燃?xì)?蒸汽渦輪造成損壞的污染物。由于減溫器噴射水蒸發(fā)的潛熱需要，蒸汽噴水減溫器也導(dǎo)致了聯(lián)合循環(huán)性能和效率的顯著降低，其實(shí)際上來自高能量消耗。因此，期望聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)控制/限制蒸汽溫度，而不會(huì)導(dǎo)致由于使用高能耗以供給與噴水減溫器相關(guān)蒸發(fā)潛熱而產(chǎn)生的性能降低。

發(fā)明內(nèi)容
公開了ー種用于控制蒸汽溫度的系統(tǒng)，包括具有再熱器通路的蒸汽通路、至少ー個(gè)再熱器稀釋區(qū)域、至少ー個(gè)再熱器稀釋管道和至少ー個(gè)布置在至少ー個(gè)再熱器稀釋區(qū)域上游的再熱器供給區(qū)域，其中至少ー個(gè)再熱器供給區(qū)域和至少ー個(gè)再熱器稀釋區(qū)域通過再熱器通路和至少ー個(gè)再熱器稀釋管道相連。還公開了ー種用于控制蒸汽溫度的包括蒸汽通路的系統(tǒng)，該蒸汽通路包括至少ー個(gè)稀釋區(qū)域和至少ー個(gè)供給區(qū)域，至少ー個(gè)冷卻區(qū)域，和至少ー個(gè)連接至少ー個(gè)稀釋區(qū)域和至少ー個(gè)供給區(qū)域的冷卻螺旋管，其中至少ー個(gè)冷卻螺旋管至少部分布置在至少ー個(gè)冷卻區(qū)域中。另外公開了ー種用于控制蒸汽溫度的方法，其包括降低蒸汽通路的至少ー個(gè)再熱器稀釋區(qū)域內(nèi)的再加熱蒸汽溫度，蒸汽來自于該蒸汽通路的至少ー個(gè)供給區(qū)域，其中至少一個(gè)再熱器供給區(qū)域布置在稀釋區(qū)域的上游。進(jìn)ー步公開了ー種用于控制蒸汽溫度的方法，其包括降低蒸汽通路的至少ー個(gè)稀釋區(qū)域中的蒸汽溫度，蒸汽來自于至少ー個(gè)冷卻螺旋管，其中至少ー個(gè)冷卻螺旋管至少部分布置在至少ー個(gè)冷卻區(qū)域中。


本發(fā)明的前述和其他特征和優(yōu)點(diǎn)可從結(jié)合附圖的實(shí)施方式的下述詳細(xì)描述中更全面地理解，在幾個(gè)附圖中相同的元件用相同的附圖標(biāo)記來表示。圖I是ー種用于控制蒸汽溫度而不調(diào)節(jié)水溫或降低性能的系統(tǒng)的流程框圖，其中該系統(tǒng)根據(jù)第一實(shí)施例；
圖2是ー種用于控制蒸汽溫度而不調(diào)節(jié)水溫或降低性能的系統(tǒng)的流程框圖，其中該系統(tǒng)根據(jù)第二實(shí)施例；
圖3是表示用于控制蒸汽溫度而沒有與調(diào)節(jié)水溫有關(guān)的蒸汽潛熱的第一方法的方框
圖4是表示用于控制蒸汽溫度而沒有與調(diào)節(jié)水溫有關(guān)的蒸汽潛熱的第二方法的方框圖?！?br> 部件列表
100用于控制蒸汽溫度的系統(tǒng)
102燃?xì)廨啓C(jī)
104蒸汽渦輪
106壓縮器
108燃燒區(qū)域
110渦輪
112高壓區(qū)域
114中壓區(qū)域
116低壓區(qū)域
118冷凝器
120發(fā)電機(jī)
122 軸
124余熱回收蒸汽鍋爐(HRSG)
128冷凝管 128b蒸汽管道 128c蒸汽管道 129低壓(LP)區(qū)域 131中壓(IP)區(qū)域 132節(jié)熱器 133高壓區(qū)域
138LP蒸發(fā)器
139IP蒸發(fā)器
140HP蒸發(fā)器
141再熱器供給區(qū)域 142過熱器 144 HP過熱器通路 146 HP過熱器區(qū)域
148HP過熱器區(qū)域149HP過熱器區(qū)域150再熱器通路152再熱器區(qū)域154再熱器區(qū)域155再熱器稀釋區(qū)域156排氣管道158冷凝泵160泵
164過熱器供給區(qū)域
166過熱器稀釋區(qū)域
176過熱器稀釋管道
177過熱器稀釋閥
178再熱器稀釋管道
179再熱器稀釋閥
200用于控制蒸汽溫度的系統(tǒng)
202燃?xì)廨啓C(jī)
204蒸汽渦輪
206壓縮器
208燃燒區(qū)域
210渦輪
212高壓區(qū)域
214中壓區(qū)域
216低壓區(qū)域
218冷凝器
220發(fā)電機(jī)
222軸
224余熱回收蒸汽鍋爐(HRSG)
228冷凝管
228a低壓管道
228b蒸汽管道
228c蒸汽管道
229低壓(LP)區(qū)域
231中壓(IP)區(qū)域
232節(jié)熱器
233高壓(HP)區(qū)域
238LP蒸發(fā)器
239IP蒸發(fā)器
240HP蒸發(fā)器
241HP冷卻圓筒242LP過熱器
243IP過熱器
244HP過熱器通路 245過熱器
246HP過熱器區(qū)域
248HP過熱器區(qū)域
249HP過熱器區(qū)域 250再熱器通路 252再熱器區(qū)域 254再熱器區(qū)域 256排氣管道
258冷凝泵 260泵
264過熱器供給區(qū)域 266過熱器稀釋區(qū)域 271再熱器供給區(qū)域 272再熱器稀釋區(qū)域 276過熱器冷卻螺旋管 277過熱器螺旋管閥 278再熱器冷卻螺旋管 279再熱器螺旋管閥 280冷卻腔 281液體
282過熱器螺旋管入口 284過熱器螺旋管出口 286再熱器螺旋管入口 288再熱器螺旋管出口 300用于控制蒸汽溫度的方法
302運(yùn)行框
400用于控制蒸汽溫度的方法 402運(yùn)行框。
具體實(shí)施例方式參見圖1，圖示了用于控制蒸汽溫度的系統(tǒng)100的第一實(shí)施例，且包括燃?xì)廨啓C(jī)102，蒸汽渦輪104。燃?xì)廨啓C(jī)102包括壓縮器106，燃燒區(qū)域108，和渦輪110。蒸汽渦輪104可以包括至少ー個(gè)高壓區(qū)域112，至少ー個(gè)中壓區(qū)域114，和至少ー個(gè)低壓區(qū)域116，其中至少ー個(gè)低壓區(qū)域116可以排氣到冷凝器118中。蒸汽渦輪104還驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)120 (或其他負(fù)載)。燃?xì)廨啓C(jī)102和蒸汽渦輪104通過驅(qū)動(dòng)單ー發(fā)電機(jī)120的單ー軸122按前后順序連接，雖然其中每個(gè)能夠可選擇地驅(qū)動(dòng)獨(dú)立的負(fù)載。
燃?xì)廨啓C(jī)102和蒸汽渦輪104另外還與多壓カ余熱回收蒸汽鍋爐124(HRSG)連接，多壓カ余熱回收蒸汽鍋爐包括高壓(HP)區(qū)域133、中壓(IP)區(qū)域131，和低壓(LP)區(qū)域129。HRSG 124還包括輸送蒸汽和水的蒸汽通路。蒸汽通路太大且過于太復(fù)雜，無法在圖中以単獨(dú)結(jié)構(gòu)表示，從而將在下文中進(jìn)行命名和標(biāo)注。HRSG 124通過排氣管道156與燃?xì)廨啓C(jī)102連接，其將熱氣輸送到HRSG 124中，并通過蒸汽通路與蒸汽渦輪104連接。蒸汽通路包括至少ー個(gè)節(jié)熱器(圖中在132處通過HRSG)、至少ー個(gè)蒸發(fā)器(圖示為HP蒸發(fā)器140，和IP蒸發(fā)器139，和LP蒸發(fā)器138)，至少ー個(gè)過熱器142，和一個(gè)再熱器通路150。將進(jìn)行詳細(xì)討論的至少ー個(gè)過熱器142是高壓(關(guān)于它在HRSG 124中的位置并在下文中命名為HP)過熱器通路144，雖然可以利用単獨(dú)的過熱器區(qū)域(ー個(gè)通路)來控制蒸汽溫度，但圖示中包括第一 HP過熱器區(qū)域146，第二 HP過熱器區(qū)域148，和第三HP過熱器區(qū)域149。第一 HP過熱器區(qū)域146，第二 HP過熱器148區(qū)域，和第三HP過熱器區(qū)域149在HP過熱器通路144中按允許蒸汽向下游從第一 HP過熱器區(qū)域146，通過第二 HP過熱器區(qū)域148流入到第三HP過熱器區(qū)域149的方式彼此連接。
HP過熱器144還包括至少ー個(gè)過熱器供給區(qū)域，圖示并參照如下文的過熱器供給區(qū)域164，和至少ー個(gè)過熱器稀釋區(qū)域，圖示并參照如下文的過熱器稀釋區(qū)域166。過熱器稀釋區(qū)域166布置在過熱器供給區(qū)域164的下游(相對于蒸汽流動(dòng)方向)，并與所述過熱器供給區(qū)域164通過至少一個(gè)過熱器稀釋管道，圖示并參照下文的過熱器稀釋管道176和HP過熱器通路144(或第二 HP過熱器區(qū)域148，如圖所示)相連。通過過熱器稀釋管道176的連接允許用來自過熱器供給區(qū)域164的冷卻器蒸汽稀釋來自第二 HP過熱器區(qū)域148的下游蒸汽(相對于蒸汽流)。如上所述，蒸汽通路包括再熱器通路150。再熱器通路150表示為包括第一再熱器區(qū)域152和一第二再熱器區(qū)域154，雖然可以利用単獨(dú)的再熱器區(qū)域(ー個(gè)通路)在再熱器通路150中控制蒸汽溫度。第一再熱器區(qū)域152和第二再熱器區(qū)域154按ー種允許蒸汽從第一再熱器區(qū)域152向下游流到第二再熱器區(qū)域154的方式布置在再熱器通路150中。沿著蒸汽通路還布置有至少ー個(gè)再熱器稀釋區(qū)域，圖示并參照如下文的再熱器稀釋區(qū)域155，和至少ー個(gè)再熱器供給區(qū)域，圖示并參照如下文的再熱器供給區(qū)域141。再熱器供給區(qū)域141布置在再熱器稀釋區(qū)域155的上游(相對于蒸汽流過蒸汽管道的方向)，其中再熱器供給區(qū)域141和再熱器稀釋區(qū)域155通過再熱器通路150 (或第一再熱器區(qū)域152，如圖中所示)相連，至少ー個(gè)再熱器稀釋管道也一祥，圖示并參照如下文的再熱器稀釋管道178。再熱器稀釋管道178允許蒸汽旁通過第一再熱器區(qū)域152并在再熱器稀釋區(qū)域155中用來自于再熱器供給區(qū)域141的冷卻器蒸汽稀釋再加熱蒸汽。應(yīng)該注意到，雖然圖示中再熱器稀釋區(qū)域155在多通道/區(qū)域再熱器通路內(nèi)，但是其也可以布置在單通道/區(qū)域再熱器通路的下游，其中稀釋管道旁通過再熱器通路。還應(yīng)該注意到，至少ー個(gè)蒸汽流控制裝置與所述再熱器通路150和所述HP過熱器通路144相連，其中至少ー個(gè)蒸汽流控制裝置可以是，但不限于至少ー個(gè)控制閥，圖示為至少一個(gè)過熱器稀釋閥177和至少ー個(gè)再熱器稀釋閥179。前面已經(jīng)介紹了系統(tǒng)100的元件(除圖示的一些蒸汽通路區(qū)域和泵之外)的介紹，現(xiàn)在將討論這些元件相互作用的方式。利用冷凝泵158通過至少一個(gè)冷凝管128(蒸汽通路的一部分)將冷凝水從冷凝器118輸入到HRSG124的LP區(qū)域129中。冷凝水隨后穿過至少一個(gè)節(jié)熱器132和LP蒸發(fā)器138，在過熱和通過至少一個(gè)低壓管道128a (蒸汽通路的區(qū)域)返回到蒸汽渦輪104的至少ー個(gè)低壓區(qū)域116中以前。利用泵160，給水還進(jìn)入HRSG124的LP區(qū)域129中，其中給水通過至少一個(gè)節(jié)熱器并進(jìn)入IP蒸發(fā)器139和HP蒸發(fā)器140。從而HP蒸發(fā)器140再生所需的排出能量，以提供將給水轉(zhuǎn)化為HP蒸汽的潛熱。排出HP蒸發(fā)器140的蒸汽通過蒸汽管道128b (蒸汽通路的區(qū)域)輸送到HP過熱器通路144中。同樣，IP蒸發(fā)器139也再生所需的排出能量，以提供將水轉(zhuǎn)化為IP蒸汽的潛熱，其中蒸汽通過至少ー個(gè)蒸汽管道128c (蒸汽通路的區(qū)域)，且可能是再熱器供給區(qū)域141，從IP蒸發(fā)器139輸送到再熱器通路150中。通過HP蒸發(fā)器140的蒸汽進(jìn)入HP過熱器通路144，并通過第一 HP過熱器部分146進(jìn)入過熱器供給區(qū)域164中。在至少ー個(gè)過熱器稀釋閥177的作用下，來自于過熱器供給區(qū)域164中的至少部分蒸汽可以通過第二 HP過熱器148和過熱器稀釋管道176中的至少·ー個(gè)。已經(jīng)進(jìn)入第二 HP過熱器148的蒸汽被加熱，并且最后進(jìn)入過熱器供給區(qū)域164中。然而，進(jìn)入過熱器稀釋管道176 (在至少ー個(gè)過熱器稀釋閥177的控制下)的蒸汽也從過熱器供給區(qū)域164進(jìn)入到過熱器稀釋區(qū)域166中，且在第二 HP過熱器148中不被加熱的情況下也如此。來自于過熱器稀釋管道176的蒸汽不需要利用噴水減溫就能稀釋和冷卻已經(jīng)經(jīng)過第二 HP過熱器區(qū)域148并在其中被加熱的蒸汽。消除噴水減溫進(jìn)ー步消除了與供給用于消耗熱能高于水的飽和溫度的完全水霧噴射的蒸發(fā)作用的潛熱有關(guān)的運(yùn)行損害。這提高了循環(huán)效率。還應(yīng)該考慮到，如上簡述，為達(dá)到理想的稀釋僅需要一個(gè)過熱器通路。過熱器稀釋管道可以從通路/區(qū)域HP過熱器通路的任意上游供給區(qū)域輸送稀釋蒸汽到布置在過熱器出口的任意下游(或緊挨著)稀釋區(qū)域以稀釋過熱蒸汽。然而通常采用多個(gè)區(qū)域，(如圖所示)以提高操作性能和價(jià)值?，F(xiàn)在參見再熱器通路150，來自于蒸汽渦輪104和IP蒸發(fā)器139之一的蒸汽如圖所示進(jìn)入再熱器供給區(qū)域141，(雖然再熱器供給區(qū)域可以布置在再熱器稀釋區(qū)域155的任意上游位置)。來自于再熱器供給區(qū)域141，至少部分蒸汽在至少ー個(gè)再熱器稀釋閥179的控制下進(jìn)入第一再熱器區(qū)域152和再熱器稀釋管道178中的至少ー個(gè)。進(jìn)入第一再熱器區(qū)域152的蒸汽被加熱并且進(jìn)入再熱器稀釋區(qū)域155，且最終進(jìn)入第二再熱器區(qū)域154，其中第一再熱器區(qū)域152作為連接再熱器供給區(qū)域141和再熱器稀釋區(qū)域155的再熱器通路150的一部分。然而，進(jìn)入再熱器稀釋管道178 (在至少ー個(gè)再熱器稀釋閥179的控制下)中的蒸汽也從再熱器供給區(qū)域141中進(jìn)入再熱器稀釋區(qū)域155中，且在第一再熱器區(qū)域152中不被加熱的情況下也這樣。這些來自于至少ー個(gè)再熱器稀釋管道178的冷卻器蒸汽稀釋，從而冷卻/控制那些經(jīng)過并在第一再熱器區(qū)域152中被加熱的蒸汽，防止蒸汽在再熱器通路150中超過HRSG124、蒸汽渦輪104，和/或不使用噴水降溫的蒸汽通路的額定溫度。消除噴水降溫進(jìn)ー步消除了與供給用于消耗熱能高于水的飽和溫度的完全水霧噴射的蒸發(fā)潛熱有關(guān)的性能降低，提高了聯(lián)合循環(huán)效率。與過熱器一祥，應(yīng)該考慮到，為達(dá)到理想稀釋僅需要一個(gè)再熱器通路。應(yīng)該考慮到，系統(tǒng)100可以用于涉及蒸汽溫度控制例如但不僅限于聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)和直接火焰加熱蒸汽循環(huán)的應(yīng)用中。參見圖2，圖示了用于控制蒸汽溫度的系統(tǒng)200的第二實(shí)施方式，和包括燃?xì)廨啓C(jī)202，蒸汽渦輪204。燃?xì)廨啓C(jī)202包括壓縮器206，燃燒區(qū)域208，和渦輪210。蒸汽渦輪204可能包括至少ー個(gè)高壓區(qū)域212，至少ー個(gè)中壓區(qū)域214，和至少ー個(gè)低壓區(qū)域216，其中至少ー個(gè)低壓區(qū)域216可能排氣到冷凝器218中。蒸汽渦輪204也驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)220 (或其他負(fù)載)。燃?xì)廨啓C(jī)202和蒸汽渦輪204通過驅(qū)動(dòng)單ー發(fā)電機(jī)220的單ー軸222按前后順序連接，雖然其中每個(gè)可選擇地驅(qū)動(dòng)獨(dú)立的負(fù)載。燃?xì)廨啓C(jī)202和蒸汽渦輪204另外還與多壓カ余熱回收蒸汽鍋爐224(HRSG)連接，多壓カ余熱回收蒸汽鍋爐包括高壓(HP)區(qū)域233、中壓(IP)區(qū)域231，和低壓(LP)區(qū)域229。HRSG 224還包括輸送蒸汽和水的蒸汽通路。蒸汽通路太大和過于復(fù)雜，從而無法在圖解中表示成単獨(dú)結(jié)構(gòu)，且這些將在下文中進(jìn)行命名和標(biāo)注。HRSG 224通過廢氣管道256與燃?xì)廨啓C(jī)202連接，其將熱氣輸送到HRSG 224中，并通過蒸汽通路與蒸汽渦輪204連接。蒸汽通路包括至少ー個(gè)過熱器245。將進(jìn)行詳細(xì)討論的至少ー個(gè)過熱器245是高壓(關(guān)于它在HRSG224中的位置并在下文中命名為HP)過熱器通路244，雖然可以利用ー個(gè)単獨(dú)的(ー個(gè)通路)過熱器區(qū)域來控制蒸汽溫度，但圖示中包括第一HP過熱器區(qū)域246，第ニ HP過熱器區(qū)域248，和第三HP過熱器區(qū)域249。第一 HP過熱器區(qū)域246，第二 HP過熱器 區(qū)域248，和第三HP過熱器區(qū)域249在HP過熱器244中按允許蒸汽從第一 HP過熱器區(qū)域246，通過第二 HP過熱器區(qū)域248向下游流入到第三HP過熱器區(qū)域249的方式彼此連接。HRSG224的LP區(qū)域229和IP區(qū)域231可選擇性地包括LP過熱器242和IP過熱器243。蒸汽通路還包括再熱器通路250，圖示為包括第一再熱器區(qū)域252和第二再熱器區(qū)域254，雖然可以利用単獨(dú)的(ー個(gè)通路)再熱器區(qū)域來控制蒸汽溫度。第一再熱器區(qū)域252和第二再熱器區(qū)域254按允許來自第一再熱器區(qū)域252的蒸汽向下游流入到第二再熱器區(qū)域254中的方式在再熱器通路250中相互連接。蒸汽通路進(jìn)ー步還包括至少ー個(gè)稀釋區(qū)域和至少ー個(gè)供給區(qū)域，其中至少ー個(gè)稀釋區(qū)域圖示成過熱器稀釋區(qū)域266和再熱器稀釋區(qū)域272，而至少一個(gè)供給區(qū)域圖示成過熱器供給區(qū)域264和再熱器供給區(qū)域271。至少ー個(gè)稀釋區(qū)域和至少ー個(gè)供給區(qū)域通過至少ー個(gè)冷卻螺旋管連接，其中至少ー個(gè)冷卻螺旋管圖示成一個(gè)過熱器冷卻螺旋管276和一個(gè)再熱器冷卻螺旋管278。至少ー個(gè)冷卻螺旋管至少部分布置在至少ー個(gè)冷卻區(qū)域中，這樣通過至少ー個(gè)冷卻圓筒至少形成ー個(gè)冷卻腔，在后面將對其進(jìn)行更詳細(xì)的描述。再參照蒸汽通路，其也包括至少ー個(gè)節(jié)熱器(圖示中表示為232)和至少ー個(gè)蒸發(fā)器。至少ー個(gè)蒸發(fā)器可以包括LP蒸發(fā)器238、IP蒸發(fā)器239，和HP蒸發(fā)器240，其中LP蒸發(fā)器238、IP蒸發(fā)器239，和HP蒸發(fā)器240中的至少ー個(gè)包括至少ー個(gè)冷卻圓筒，上面簡要提及，和在圖2中圖示為包括在HP蒸發(fā)器240中的HP冷卻圓筒241。HP冷卻圓筒241形成冷卻腔280，也在以上提及，其容納ー種液體281。HP冷卻圓筒241也形成過熱器螺旋管入口 282，過熱器螺旋管出口 284，再熱器螺旋管入口 286，再熱器螺旋管出口 288。過熱器螺旋管入口 282和過熱器螺旋管出口 284布置成允許過熱器冷卻螺旋管276能進(jìn)入和退出冷卻腔280。同樣，再熱器螺旋管入口 286和再熱器出口 288布置成允許再熱器冷卻螺旋管278能進(jìn)入和退出冷卻腔280。過熱器冷卻螺旋管276和再熱器冷卻螺旋管278區(qū)域(至少彼此的一部分)被容納在冷卻腔280中，被淹沒在所容納的液體281 (水)中以提高螺旋管中蒸汽的冷卻過程的效果。再回去參照蒸汽通路，應(yīng)該考慮到，這里包括至少ー個(gè)沿蒸汽通路布置的蒸汽流動(dòng)控制設(shè)備，其中至少ー個(gè)蒸汽流動(dòng)控制設(shè)備可能是諸如至少ー個(gè)閥的設(shè)備，圖示為至少一個(gè)過熱器螺旋管閥277和至少ー個(gè)再熱器螺旋管閥279。結(jié)合對系統(tǒng)200的元件的介紹(除圖示的一些蒸汽通路區(qū)域和泵之外)，現(xiàn)在將討論這些元件相互作用的方式。利用冷凝泵258通過至少一個(gè)冷凝管228(蒸汽通路的一部分)將冷凝水從冷凝器218輸入到HRSG224的LP區(qū)域229中。冷凝水隨后穿過至少ー個(gè)節(jié)熱器232和LP蒸發(fā)器238，在過熱之前，通過至少一個(gè)低壓管道228a (蒸汽通路的部分)返回到蒸汽渦輪204的至少ー個(gè)低壓區(qū)域216中。利用泵260，給水進(jìn)入HRSG224的LP區(qū)域229中，其中給水通過至少一個(gè)節(jié)熱器232進(jìn)入IP蒸發(fā)器239和HP蒸發(fā)器240。從而HP蒸發(fā)器240再生所需的排出能量，以提供將給水轉(zhuǎn)化為HP蒸汽的潛熱。排出HP蒸發(fā)器240的蒸汽通過蒸汽管道228b (蒸汽通路的區(qū)域)輸送到HP過熱器通路244中。同樣，IP蒸發(fā)器239再生所需的排出能量，以提供將給水轉(zhuǎn)化為IP蒸汽的潛熱，其中蒸汽通過至少ー個(gè)蒸汽管道228c (蒸汽通路的區(qū)域)，從 IP蒸發(fā)器239輸送到再熱器通路250中。來自于HP蒸發(fā)器240的蒸汽進(jìn)入HP過熱器通路244，并通過第一 HP過熱器區(qū)域246和第二 HP過熱器區(qū)域248。來自于第二 HP過熱器區(qū)域248，至少部分蒸汽在至少ー個(gè)過熱器螺旋管閥277的作用下進(jìn)入至少ー個(gè)第三HP過熱器區(qū)域249和過熱器冷卻螺旋管276中。如果蒸汽的任何部分都通過過熱器冷卻螺旋管276，則其從過熱器供給區(qū)域264排出第二 HP過熱器區(qū)域248。進(jìn)入至少ー個(gè)過熱器冷卻線圈276的蒸汽穿過至少ー個(gè)過熱器冷卻螺旋管276，包括容納在HP冷卻圓筒241的冷卻腔280中的部分，其中冷卻腔280中的液體281在至少一個(gè)過熱器冷卻螺旋管276中冷卻蒸汽。從而至少ー個(gè)過熱器螺旋管閥277可以允許來自于至少一個(gè)過熱器冷卻螺旋管276中的已被冷卻的蒸汽進(jìn)入至少ー個(gè)過熱器稀釋區(qū)域266中，其中來自于至少ー個(gè)過熱器冷卻螺旋管276中的已被冷卻的蒸汽可以稀釋和冷卻/控制從第二 HP過熱器248進(jìn)入第三HP過熱器249中的蒸汽溫度，而不需要使用噴水降溫。消除噴水降溫進(jìn)ー步消除了與供給用于消耗熱能高于水的飽和溫度的完全水霧噴射的蒸發(fā)作用潛熱有關(guān)的性能降低，提高了聯(lián)合循環(huán)效率。無論稀釋與否，進(jìn)入第三HP過熱器249中的蒸汽均穿過第三HP過熱器249，并通常從第三HP過熱器249和HP過熱器通路244中排出?，F(xiàn)在參照再熱器通路250，來自于蒸汽渦輪204和IP過熱器243中至少ー個(gè)的蒸汽進(jìn)入再熱器通路250中，并穿過第一再熱器區(qū)域252。在至少ー個(gè)再熱器螺旋管閥279的作用下，來自于第一再熱器區(qū)域252的蒸汽至少一部分通過第二再熱器區(qū)域254和再熱器冷卻螺旋管278中的至少ー個(gè)。如果蒸汽的任何部分進(jìn)入至少ー個(gè)再熱器冷卻螺旋管278，則來自于再熱器供給區(qū)域271的蒸汽同樣從第一再熱器區(qū)域252排出。進(jìn)入再熱器冷卻線圈278的蒸汽穿過再熱器冷卻螺旋管278，包括容納在HP冷卻圓筒241的冷卻腔280中的部分，其中冷卻腔280中的液體281冷卻再熱器冷卻螺旋管278中的蒸汽。從而至少ー個(gè)再熱器螺旋管閥279允許來自于再熱器冷卻螺旋管278的已被冷卻的蒸汽進(jìn)入至少ー個(gè)再熱器稀釋區(qū)域272中，其中來自于再熱器冷卻螺旋管278的已被冷卻的蒸汽可以稀釋和冷卻/控制已經(jīng)通過和在第一再熱器區(qū)域252中已經(jīng)被加熱的蒸汽，防止在再熱器通路250中蒸汽超過HRSG224、IP蒸汽渦輪204，和/或蒸汽通路所容許的溫度，而不使用噴水降溫。消除噴水降溫進(jìn)ー步消除了與供給用于消耗熱能高于水的飽和溫度的完全水霧噴射的蒸發(fā)作用潛熱有關(guān)的性能降低，提高了聯(lián)合循環(huán)效率。不管是否稀釋，進(jìn)入第二 HP過熱器248中的蒸汽均穿過第二再熱器區(qū)域254，并從第二再熱器區(qū)域254和再熱器通路250中排出。應(yīng)該考慮到，如上簡要提及，為獲得過熱器和再熱器通路中的蒸汽的理想稀釋，僅需要一個(gè)過熱器和再熱器通路。這可以通過在過熱器通路和再熱器通路出口的下游(或附近)分別布置稀釋區(qū)域而獲得。然而，典型地應(yīng)用多個(gè)區(qū)域，(如圖所示)，以提高可操作性和價(jià)值。另外，雖然過熱器和再熱器的供給區(qū)域264和271圖示在過熱器和再熱器各自稀釋區(qū)域266和272的上游，但是對系統(tǒng)200，這種定位不是必須的。比如，供給區(qū)域可以容納比相應(yīng)稀釋區(qū)域中的蒸汽更熱的過熱或再加熱蒸汽，因?yàn)樵摳鼰岬恼羝麑⒃诘竭_(dá)相應(yīng)稀釋區(qū)域前，在冷卻螺旋管中冷卻。參照圖3，圖示了ー種用于控制蒸汽溫度的方法300，包括利用來自于 蒸汽通路的至少ー個(gè)再熱器供給區(qū)域141的蒸汽調(diào)節(jié)蒸汽通路的至少ー個(gè)再熱器稀釋區(qū)域155中的再加熱蒸汽，如運(yùn)行框302所示，其中至少ー個(gè)再熱器供給區(qū)域141布置在稀釋區(qū)域155的上游(相對于蒸汽流動(dòng)方向)。調(diào)溫作用通過ー個(gè)再熱器稀釋管道178產(chǎn)生，其沿著再熱器通路150，將至少一個(gè)再熱器供給區(qū)域141與至少ー個(gè)再熱器稀釋區(qū)域155連接在一起。參照圖4，一種圖示了用于控制蒸汽溫度的方法400，包括用來自于至少ー個(gè)冷卻螺旋管的蒸汽調(diào)節(jié)蒸汽通路228的至少ー個(gè)稀釋區(qū)域中的蒸汽，如運(yùn)行框402所示，其中至少ー個(gè)冷卻螺旋管至少部分布置在至少ー個(gè)冷卻區(qū)域中。方法400還包括通過至少ー個(gè)冷卻螺旋管將至少一個(gè)稀釋區(qū)域和至少ー個(gè)供給區(qū)域連接在一起。該方法可以被應(yīng)用于再熱器通路250和/或過熱器通路，如HP過熱器通路244。雖然參照一個(gè)示范性的實(shí)施方式描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解到關(guān)于部件的變換和替換都不超出本發(fā)明的范圍。另外，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)為適應(yīng)ー特殊的狀況或物質(zhì)可以進(jìn)行多種改進(jìn)，都不超出本發(fā)明的范圍。因此，重要的是本發(fā)明不局限于作為用于實(shí)施本發(fā)明最佳模式的特殊實(shí)施方式所公開的內(nèi)容，但是本發(fā)明將包括落入權(quán)利要求保護(hù)范圍內(nèi)的全部實(shí)施方式。而且，除非特別說明，第一、第二等術(shù)語的使用并不意味任何順序和重要性，而是用于將ー個(gè)部件與另ー個(gè)部件進(jìn)行區(qū)分。
權(quán)利要求
1.一種用于控制余熱回收蒸汽鍋爐的蒸汽出口溫度的系統(tǒng)，該余熱回收蒸汽鍋爐包括: 具有再熱器通路(150)的蒸汽通路； 至少一個(gè)再熱器稀釋區(qū)域(155)； 至少一個(gè)再熱器稀釋管道(178);及 布置在所述至少一個(gè)再熱器稀釋區(qū)域(155)的所述蒸汽通路上游的至少一個(gè)再熱器供給區(qū)域(141)，其中，所述至少一個(gè)再熱器供給區(qū)域(141)和所述至少一個(gè)再熱器稀釋區(qū)域(155)通過所述再熱器通路(150)和所述至少一個(gè)再熱器稀釋管道(178)中的每一個(gè)直接流體連通。
2.如權(quán)利要求I所述的用于控制余熱回收蒸汽鍋爐的蒸汽出口溫度的系統(tǒng)，其特征在于，還包括與所述再熱器通路(150)和所述至少一個(gè)再熱器稀釋管道(178)中的至少一個(gè)相連的至少一個(gè)蒸汽流控制設(shè)備(179)。
3.如權(quán)利要求2所述的用于控制余熱回收蒸汽鍋爐的蒸汽出口溫度的系統(tǒng)，其特征在于，至少一個(gè)蒸汽流控制設(shè)備(179)包括至少一個(gè)閥。
4.一種用于控制余熱回收蒸汽鍋爐的蒸汽出口溫度的系統(tǒng)，所述余熱回收蒸汽鍋爐包括 蒸汽通路，包括至少一個(gè)稀釋區(qū)域(266，272)和至少一個(gè)供給區(qū)域(264，271)； 至少一個(gè)冷卻區(qū)域(241);及 至少一個(gè)冷卻管道(276，278)，其中，所述至少一個(gè)稀釋區(qū)域與所述至少一個(gè)供給區(qū)域通過所述蒸汽通路和所述至少一個(gè)冷卻管道中的每一個(gè)直接流體連通，且所述至少一個(gè)冷卻管道至少部分布置在所述至少一個(gè)冷卻區(qū)域中。
5.如權(quán)利要求4所述的用于控制余熱回收蒸汽鍋爐的蒸汽出口溫度的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)冷卻區(qū)域是形成冷卻腔(280)的至少一個(gè)冷卻圓筒(241)。
6.如權(quán)利要求4所述的用于控制余熱回收蒸汽鍋爐的蒸汽出口溫度的系統(tǒng)，其特征在于，還包括沿所述蒸汽通路布置的至少一個(gè)蒸汽流控制設(shè)備(277，279)。
7.如權(quán)利要求6所述的用于控制余熱回收蒸汽鍋爐的蒸汽出口溫度的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)蒸汽流控制設(shè)備包括至少一個(gè)閥(277，279)。
8.如權(quán)利要求4所述的用于控制余熱回收蒸汽鍋爐的蒸汽出口溫度的系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸汽通路包括高壓過熱器通路(245)、過熱器稀釋區(qū)域(266)和過熱器冷卻管道(276)。
9.如權(quán)利要求4所述的用于控制余熱回收蒸汽鍋爐的蒸汽出口溫度的系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸汽通路包括再熱器通路(250)、再熱器稀釋區(qū)域(272)和再熱器冷卻管道(278)。
10.如權(quán)利要求5所述的用于控制余熱回收蒸汽鍋爐的蒸汽出口溫度的系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻腔(280)容納液體(281)，所述至少一個(gè)冷卻管道(276，278)至少部分地浸沒在所述液體中。
全文摘要
本申請涉及一種提高聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率的系統(tǒng)。其中，一種用于控制蒸汽溫度的系統(tǒng)(100)包括具有再熱器通路(150)的蒸汽通路，至少一個(gè)再熱器稀釋區(qū)域(155)，至少一個(gè)再熱器稀釋管道(178)，和布置在至少一個(gè)再熱器稀釋區(qū)域(155)上游的至少一個(gè)再熱器供給區(qū)域(141)，其中至少一個(gè)再熱器供給區(qū)域(141)和至少一個(gè)再熱器稀釋區(qū)域(155)通過該再熱器通路(150)和至少一個(gè)再熱器稀釋管道(178)相連。
文檔編號(hào)F22G5/00GK102840575SQ20121034044
公開日2012年12月26日 申請日期2006年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月12日
發(fā)明者R.W.史密斯, B.D.加迪納, S.C.谷倫 申請人:通用電氣公司