本公開內(nèi)容涉及聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備(CCPP)，并且更具體地涉及用于預(yù)熱將給送到CCPP中的熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)中的流體介質(zhì)的預(yù)熱系統(tǒng)。

相關(guān)技術(shù)的簡要描述

聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備(CCPP)大體上需要流體介質(zhì)的預(yù)熱來給熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)提供達(dá)到或高于HRSG處所需的固定最低溫度。流體介質(zhì)的預(yù)熱減少HRSG中的蒸汽生成中涉及的不可逆性且改善CCPP的熱動態(tài)效率。在預(yù)熱流體介質(zhì)的各種其它優(yōu)點(diǎn)中，此類預(yù)熱還有助于避免由HRSG內(nèi)部中的外管表面上的煙道氣體冷凝引起的腐蝕。流體介質(zhì)的此類預(yù)熱可在具有或沒有給水加熱系統(tǒng)的情況下實(shí)現(xiàn)。

對于未配備給水加熱系統(tǒng)的CCPP，預(yù)熱一般通過從HRSG的冷端處的專用HRSG盤管中的節(jié)約器獲取的流體介質(zhì)再循環(huán)的再循環(huán)實(shí)現(xiàn)。提到的現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)想的原理在于大體上在給水箱中控制進(jìn)入HRSG中的低壓節(jié)約器的流體介質(zhì)的固定溫度。

各種配置可實(shí)現(xiàn)此流體介質(zhì)加熱原理，諸如序列號為6427636B1的美國專利(US‘636)中所述的一種。所述設(shè)備配置基于并入流體介質(zhì)加熱布置中的各種控制元件(如US‘636的圖3中所示(這里在圖4再現(xiàn)為現(xiàn)有技術(shù)))，諸如并入給送線路與入口線路(10)之間的第一控制元件；在旁通線路(11)上并入其間的第二控制元件；以及布置在再循環(huán)線路(12)上的第三控制元件。US‘636還包括具有額外的控制元件的若干其它過程變型。此類各種控制元件對流進(jìn)行節(jié)流來調(diào)整再循環(huán)質(zhì)量流，且因此調(diào)整到流體介質(zhì)的熱輸入以保持所需的溫度。

然而，使用此類各種控制單元和此類調(diào)節(jié)的再循環(huán)可不斷影響CCPP的效率。此類各種控制單元和再循環(huán)必須針對最大CCPP效率仔細(xì)優(yōu)化。

概述

本發(fā)明限定在所附獨(dú)立權(quán)利要求中，現(xiàn)在將對其進(jìn)行參照。本發(fā)明的有利特征在從屬權(quán)利要求中闡述。

本公開內(nèi)容描述了一種改善的流體介質(zhì)預(yù)熱系統(tǒng)，其將在以下簡化的概述中呈現(xiàn)以提供本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)方面的基本理解，這些方面意在克服所述缺陷，但包括其所有優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)提供一些額外的優(yōu)點(diǎn)。該概述不是本公開內(nèi)容的廣泛綜述。期望的是既不確定本公開內(nèi)容的重要或關(guān)鍵元件，也不刻劃本公開內(nèi)容的范圍。相反，該概述的唯一目的在于以簡化形式提出本公開內(nèi)容的一些構(gòu)想、其方面和優(yōu)點(diǎn)作為下文提出的更詳細(xì)描述的前序部分。

本公開內(nèi)容的目的在于描述一種改善的流體介質(zhì)預(yù)熱系統(tǒng)，其可允許利用減少的控制單元預(yù)熱流體介質(zhì)且提高聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備(CCPP)的效率。此改善的預(yù)熱系統(tǒng)可同樣能夠防止HRSG內(nèi)部中的外管表面上的煙道氣體冷凝引起的腐蝕。此外，本公開內(nèi)容的目的在于描述一種改善的預(yù)熱系統(tǒng)，其可以以有效且經(jīng)濟(jì)的方式方便使用。本公開內(nèi)容的各種其它方面和特征將從以下詳細(xì)描述和權(quán)利要求中清楚。

在一方面，上述和其它目的可通過用于預(yù)熱將給送到熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)中的流體介質(zhì)的改善的預(yù)熱系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。預(yù)熱系統(tǒng)包括給送線路和再循環(huán)線路。給送線路適于將流體介質(zhì)給送到HRSG的低壓節(jié)約器(LPE)。給送線路適于聯(lián)接到LPE的入口，且LPE的出口允許流體介質(zhì)從其流到HRSG中。再循環(huán)線路適于連接在LPE的出口與入口之間，且布置成與LPE并行以使流體再循環(huán)至LPE。

在本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施例中，流體介質(zhì)保持高于或處于最低設(shè)置溫度，該溫度在設(shè)計(jì)期間基于煙道氣體中的硫/水含量來限定。在此實(shí)施例中，預(yù)熱系統(tǒng)可包括配置至給送線路和再循環(huán)線路的溫度控制回路，以發(fā)送信號來基于LPE的入口處的流體介質(zhì)的溫度促動和解除促動流體介質(zhì)的再循環(huán)，以便保持進(jìn)入LPE的流體介質(zhì)的最低設(shè)置溫度。

在本公開內(nèi)容的另一個(gè)實(shí)施例中，替代設(shè)計(jì)期間限定最低設(shè)置溫度，如以上實(shí)施例中那樣，流體介質(zhì)在操作期間保持在一定溫度，由HRSG所需的所需最低溫度或高于設(shè)置的溫度。按照該實(shí)施例，測量元件回路(諸如連續(xù)排放監(jiān)測系統(tǒng)(CEMS)回路)或任何其它測量裝置(諸如專用水/酸露點(diǎn)測量裝置)配置至HRSG，以允許基于HRSG的參數(shù)計(jì)算所需最低設(shè)置溫度，流體介質(zhì)需要保持在此溫度下以用于在HRSG中再循環(huán)。

預(yù)熱系統(tǒng)的兩個(gè)實(shí)施例可以可選地包括旁通線路，其配備有從給送線路延伸至LPE的出口的控制閥元件。此外，在本公開內(nèi)容的這兩個(gè)實(shí)施例中，預(yù)熱系統(tǒng)還可包括控制布置，其配置在再循環(huán)線路中以允許流體介質(zhì)經(jīng)由再循環(huán)線路的再循環(huán)。

在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，預(yù)熱系統(tǒng)包括熱轉(zhuǎn)移配置，其配置成增大蒸發(fā)器中的蒸汽的操作壓力來使熱轉(zhuǎn)移至LPE或至給送線路以增大流體介質(zhì)中的熱增益。

此改善的預(yù)熱系統(tǒng)可允許利用減少的控制單元來預(yù)熱流體介質(zhì)且提高聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備(CCPP)的效率。此改善的預(yù)熱系統(tǒng)可同樣能夠防止HRSG內(nèi)部中的外管表面上的煙道氣體冷凝引起的腐蝕。此外，此改善的預(yù)熱系統(tǒng)可以以有效且經(jīng)濟(jì)的方式方便使用。

結(jié)合本公開內(nèi)容的其它方面，連同使本公開內(nèi)容特征化的新穎性的各種特征的這些方面在本公開內(nèi)容中指出。為了本公開內(nèi)容、其操作優(yōu)點(diǎn)和其使用的更好理解，將參照附圖和描述的主題，其中說明了本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施例。

附圖的簡要描述

本公開內(nèi)容的優(yōu)點(diǎn)和特征將連同附圖參照以下詳細(xì)描述和權(quán)利要求更好理解，其中相似的元件由相似的標(biāo)號表示，且在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第一示例性實(shí)施例的預(yù)熱系統(tǒng)的示例性線路圖；

圖2示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第二示例性實(shí)施例的預(yù)熱系統(tǒng)的示例性線路圖；

圖3示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第三示例性實(shí)施例的預(yù)熱系統(tǒng)的示例性線路圖；以及

圖4示出了如6427636B1中已知的現(xiàn)有技術(shù)知識。

相似的參考標(biāo)號表示貫穿附圖的若干視圖的描述的相似部分。

本公開內(nèi)容的詳細(xì)描述

為了本公開內(nèi)容的透徹理解，將結(jié)合上述附圖參照以下詳細(xì)描述(包括所附權(quán)利要求)。在以下描述中，出于解釋的目的，闡述了多個(gè)特定細(xì)節(jié)以便提供本公開內(nèi)容的透徹理解。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚的是，本公開內(nèi)容可在沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。在其它情況中，僅以框圖形式示出了結(jié)構(gòu)和設(shè)備，以便避免使本公開內(nèi)容模糊。此說明書中提到的"一個(gè)實(shí)施例"、"實(shí)施例"、"另一個(gè)實(shí)施例"、"各種實(shí)施例"意思是結(jié)合實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特點(diǎn)包括在本公開內(nèi)容的至少一個(gè)實(shí)施例中。短語"在一個(gè)實(shí)施例中"在說明書中的各個(gè)位置中的出現(xiàn)不一定全部指相同的實(shí)施例，也不是與其它實(shí)施例相互排斥的單獨(dú)或備選實(shí)施例。此外，描述了各種特征，其可由一些實(shí)施例展現(xiàn)而不由其它展現(xiàn)。類似地，描述了各種要求，其可為一些實(shí)施例的要求，但不是其它實(shí)施例的要求。

盡管以下描述包含出于說明目的的一些細(xì)節(jié)，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，這些細(xì)節(jié)的許多變型和/或改型在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)。類似地，盡管本公開內(nèi)容的許多特征依據(jù)彼此或連同彼此描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，這些特征中的許多可獨(dú)立于其它特征提供。因此，本公開內(nèi)容的該描述闡述成沒有本公開內(nèi)容的任何普遍性損失，且也不對本公開內(nèi)容施加限制。本文中的用語"一個(gè)"和"一種"不表示數(shù)量限制，而是表示至少一個(gè)提到的項(xiàng)目的存在。

現(xiàn)在參看圖1至圖3，示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的各種示例性實(shí)施例的預(yù)熱系統(tǒng)100的各種示例。由于預(yù)熱系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)和布置及其相對于熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)200的布置為了提高聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備(CCPP)的效率，各種相關(guān)聯(lián)的元件可為本領(lǐng)域的技術(shù)人員公知的，出于獲得本公開內(nèi)容的理解的目的，認(rèn)為不需要在本文中引用其所有結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)和解釋。相反，認(rèn)為足夠的是僅指出如圖1至圖3中所示的預(yù)熱系統(tǒng)100，僅示出了對于本公開內(nèi)容的各種實(shí)施例的描述相關(guān)的那些構(gòu)件。

如圖1中所示，根據(jù)本公開內(nèi)容的第一方面，用于預(yù)熱將給送到HRSG 200的流體介質(zhì)的預(yù)熱系統(tǒng)100包括給送線路110和再循環(huán)線路120。給送線路110適于將流體介質(zhì)從主冷凝物源112給送到HRSG 200的低壓節(jié)約器(LPE)210。給送線路110適于聯(lián)接到LPE 210的入口210a。此外，LPE 210的出口210b允許流體介質(zhì)從其流到HRSG 200的其它部分中。再循環(huán)線路120適于連接在LPE 210的出口210a與入口210b之間，與LPE 210并行以使流體介質(zhì)再循環(huán)至LPE 210。

此外，預(yù)熱系統(tǒng)100可包括允許流體介質(zhì)再循環(huán)的控制布置130。如圖1中所示，控制布置130配置在再循環(huán)線路120中，以允許流體介質(zhì)經(jīng)由再循環(huán)線路120的再循環(huán)。在一個(gè)實(shí)施例中，控制布置130可為配置在再循環(huán)線路120中的控制閥132或泵134中的至少一者，或兩者。例如，如圖1中所示，配置了控制閥132和泵134(特別是恒容量泵)兩者，而在圖3中，僅配置了泵134(特別是變速泵)。與現(xiàn)有技術(shù)的預(yù)熱系統(tǒng)相比，如圖4中所示，設(shè)備配置基于各種控制元件，諸如元件10、11和12；然而，本實(shí)施例的預(yù)熱系統(tǒng)100排除了各種此類控制元件，且簡化了具有一個(gè)控制布置130的系統(tǒng)以減少構(gòu)件損失，同時(shí)流體介質(zhì)預(yù)熱且提高預(yù)熱系統(tǒng)100的效率。與使用各種控制元件和影響其效率的復(fù)雜再循環(huán)回路來使流體介質(zhì)再循環(huán)的現(xiàn)有技術(shù)的預(yù)熱系統(tǒng)相對照，控制布置130對使流體介質(zhì)再循環(huán)是完全冗余的以在再循環(huán)時(shí)減少熱損失。

在如圖1中所示的本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施例中，流體介質(zhì)的預(yù)熱保持在最低或高于設(shè)置的溫度下，該溫度在設(shè)計(jì)期間基于CCPP的煙道氣體中的硫/水含量限定。在該實(shí)施例中，從再循環(huán)回路120排除各種控制元件且僅提供一個(gè)控制布置130使得預(yù)熱系統(tǒng)100對使流體介質(zhì)再循環(huán)完全冗余，使得其在流體介質(zhì)再循環(huán)時(shí)減少熱損失，且保持如設(shè)計(jì)期間設(shè)置的流體介質(zhì)的最低設(shè)置溫度。為了適當(dāng)保持最低或高于設(shè)置的溫度，預(yù)熱系統(tǒng)100包括配置至給送線路110和再循環(huán)線路120的溫度控制回路140。溫度控制回路140配置成發(fā)送信號來基于LPE 210的入口210a處的流體介質(zhì)的溫度經(jīng)由控制布置130促動和解除促動再循環(huán)線路120?；诖賱雍徒獬賱?，控制布置130調(diào)節(jié)LPE 210中的流體介質(zhì)以便保持其中的最低設(shè)置溫度。

如圖1中所示，預(yù)熱系統(tǒng)100還可包括旁通線路170，其配備有從給送線路110延伸至LPE 210的出口210b的控制閥元件172?？刂崎y元件172可為三通或二通截止閥中的一者。圖3中示出了沒有旁通線路170的預(yù)熱系統(tǒng)100。在流體介質(zhì)的溫度不可達(dá)到最低所需溫度時(shí)的情況下，旁通線路170配備成使流體介質(zhì)從給送線路110直接旁通至HRSG 200的蒸發(fā)器220。

現(xiàn)在參看圖2，替代如關(guān)于圖1所述的第一方面中的在設(shè)計(jì)期間限定最低設(shè)置溫度的本公開內(nèi)容的第二方面，流體介質(zhì)保持處于或高于所需的溫度，下文稱為"所需最低溫度"，這是操作期間HRSG 200所需的。按照圖2中所示的該方面，測量裝置150回路配置至溫度控制回路140和HRSG 200。在一個(gè)實(shí)施例中，測量裝置150可為連續(xù)排放監(jiān)測系統(tǒng)(CEMS)，其可配置至溫度控制回路140和HRSG 200，以基于HRSG 200的參數(shù)來計(jì)算對于流體介質(zhì)的所需最低溫度，流體介質(zhì)需要保持在該溫度下以用于在HRSG 200中再循環(huán)以避免其腐蝕。然而，在不脫離本公開內(nèi)容的范圍的情況下，除CEMS之外，任何其它測量裝置(諸如專用的水/酸露點(diǎn)測量裝置)也可用于計(jì)算所需最低溫度。此外，在該第二方面中(如圖2中所示)，類似于第一方面(按照圖1)，從再循環(huán)回路排除各種控制元件且僅提供一個(gè)控制布置130使得預(yù)熱系統(tǒng)100對使流體介質(zhì)再循環(huán)完全冗余，使得其在流體介質(zhì)再循環(huán)時(shí)減少熱損失，且保持由溫度控制回路140計(jì)算的流體介質(zhì)的所需最低溫度。此外，類似于第一方面，旁通線路170可以可選地配備有從給送線路110延伸至LPE 210的出口210b的控制閥元件172。

現(xiàn)在參看圖3，繪出了流體介質(zhì)預(yù)熱系統(tǒng)100的第三方面。按照該方面，預(yù)熱系統(tǒng)100包括熱轉(zhuǎn)移配置180，其配置成增大蒸發(fā)器220中的蒸汽的操作壓力來將熱轉(zhuǎn)移至LPE 210或給送線路110以增大流體介質(zhì)中的熱增益。在示例性實(shí)施例中，可使用配備在蒸汽渦輪的典型布置中的蒸汽渦輪控制閥以用于所述目的。蒸汽渦輪控制閥可使蒸汽流節(jié)流，這導(dǎo)致LPE 210中的較高壓力，且因此使熱轉(zhuǎn)移至LPE 210。由于用于預(yù)熱流體介質(zhì)所需的熱通過轉(zhuǎn)移熱來獲得，故可消除對LPE 210旁通線路170的需要(其可為如圖1和圖2中繪出的以上實(shí)施例中所需的)，從而提高HRSG 200的效率。此布置可為燃?xì)鉁u輪為燃料油的情況。

如圖3中所示的預(yù)熱系統(tǒng)100還可包括類似于以上實(shí)施例的溫度控制回路140，其配置至熱轉(zhuǎn)移配置180，特別是至蒸汽渦輪控制閥，以發(fā)送信號來使蒸汽渦輪控制閥節(jié)流以基于流體介質(zhì)的溫度增大或減小操作壓力。

本公開內(nèi)容的發(fā)明在各個(gè)領(lǐng)域中是有利的。此改善的預(yù)熱系統(tǒng)可允許利用減少的控制單元預(yù)熱流體介質(zhì)且提高聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備(CCPP)的效率。此改善的預(yù)熱系統(tǒng)可同樣能夠防止HRSG內(nèi)部中的外管表面上的煙道氣體冷凝引起的腐蝕。此外，改善的預(yù)熱系統(tǒng)可以以有效且經(jīng)濟(jì)的方式方便使用。本公開內(nèi)容的各種其它優(yōu)點(diǎn)和特征從上文詳述的描述和所附權(quán)利要求中清楚。

本公開內(nèi)容的特定實(shí)施例的前述描述已經(jīng)出于說明和描述的目的提出。它們不意在為徹底的，或?qū)⒈竟_內(nèi)容限于公開的準(zhǔn)確形式，且明顯地，許多改型和變型鑒于以上教導(dǎo)內(nèi)容是可能的。實(shí)施例選擇和描述成以便最佳地解釋本公開內(nèi)容的原理和其實(shí)際應(yīng)用，從而允許本領(lǐng)域的其它技術(shù)人員最佳地使用本公開內(nèi)容以及具有適于構(gòu)想的特定用途的各種改型的各種實(shí)施例。將理解的是，因?yàn)榍樾慰商岢龌蚪o予便利，構(gòu)想出了各種省略和等同方案的置換，但這意在不脫離本公開內(nèi)容的權(quán)利要求的精神或范圍的情況下覆蓋應(yīng)用或?qū)嵤┓绞健?/p>

參考標(biāo)號列表

100 預(yù)熱系統(tǒng)

110 給送線路

112 主冷凝物源

200 熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)

210 低壓節(jié)約器(LPE)

210a 入口

210b 出口

220 蒸發(fā)器

120 再循環(huán)線路

130 控制布置

132 控制閥

134 變速泵

140 溫度控制回路

150 測量元件回路

170 旁通線路

172 控制閥元件

180 熱轉(zhuǎn)移配置。