專(zhuān)利名稱(chēng)：蒸汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)的再熱蒸汽循環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到聯(lián)合循環(huán)的熱能和動(dòng)力系統(tǒng)，尤其涉及到發(fā)電用的聯(lián)合燃?xì)鉁u輪、蒸汽發(fā)生器、回?zé)嵴羝l(fā)生器、發(fā)電機(jī)以及輔助控制裝置的系統(tǒng)。
本發(fā)明受讓人目前現(xiàn)有的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，包括單軸和多軸的結(jié)構(gòu)。單軸結(jié)構(gòu)由一個(gè)燃?xì)鉁u輪，一個(gè)蒸汽渦輪，一個(gè)發(fā)電機(jī)和一個(gè)回?zé)嵴羝l(fā)生器(HRSG)組成。燃?xì)鉁u輪和蒸汽渦輪以單軸串聯(lián)結(jié)構(gòu)連接到單個(gè)發(fā)電機(jī)上。另一方面，多軸系統(tǒng)具有一個(gè)或多個(gè)燃?xì)鉁u輪-發(fā)電機(jī)和回?zé)嵴羝l(fā)生器，該蒸汽發(fā)生器通過(guò)公用的蒸汽集汽管道向單個(gè)蒸汽渦輪-發(fā)電機(jī)供給蒸汽。在每一種情況下，在一個(gè)或多個(gè)未燃的回?zé)嵴羝l(fā)生器中產(chǎn)生蒸汽，以便輸送到冷凝式蒸汽渦輪。
采用再熱的再熱蒸汽循環(huán)的通常做法一般是，使一個(gè)蒸汽渦輪與一個(gè)回?zé)嵴羝l(fā)生器構(gòu)成蒸汽系統(tǒng)。在單個(gè)燃?xì)鉁u輪/蒸汽渦輪/回?zé)嵴羝l(fā)生器系統(tǒng)中，來(lái)自冷凝器的冷凝液被直接輸送到回?zé)嵴羝l(fā)生器中，在那里由燃?xì)鉁u輪的排氣加熱生成蒸汽，然后返回到蒸汽渦輪。
按照傳統(tǒng)的習(xí)慣，流入蒸汽渦輪節(jié)流閥門(mén)的蒸汽溫度即主蒸汽的溫度，和再熱蒸汽的溫度是根據(jù)在鍋爐過(guò)熱器，蒸汽管道，閥門(mén)和蒸汽渦輪中所使用的材料能允許的最高溫度所決定的。典型的溫度范圍為1000F°(538℃)到1050F°(566℃)。按照常規(guī)也設(shè)置一個(gè)回?zé)嵴羝l(fā)生器再熱器的高溫區(qū)域，在這個(gè)區(qū)域中，即接近回?zé)嵴羝l(fā)生器的燃?xì)鉁u輪排氣進(jìn)口處燃?xì)鉁u輪排氣溫度是最高的。雖然這種方案在單個(gè)的燃?xì)鉁u輪/蒸汽渦輪/回?zé)嵴羝l(fā)生器系統(tǒng)中是滿(mǎn)意的，然而在復(fù)合燃?xì)鉁u輪/回?zé)嵴羝l(fā)生器、單個(gè)蒸汽渦輪系統(tǒng)中，則會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題，該系統(tǒng)在其他情況下是比較好的。
在相對(duì)于單個(gè)蒸汽渦輪復(fù)合回?zé)嵴羝l(fā)生器的再熱聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)中，來(lái)自每個(gè)回?zé)嵴羝l(fā)生器中的過(guò)熱器的蒸汽混合在一起，然后流向蒸汽渦輪的高壓區(qū)。蒸汽流過(guò)高壓渦輪，在那里蒸汽被排出，以省略再加熱。從高壓渦輪中排出的蒸汽，必須均勻地分配到復(fù)合回?zé)嵴羝l(fā)生器的每一個(gè)再熱器，因?yàn)闇p少某一再熱器中的流量，將導(dǎo)致該再熱器工作溫度較高，如果溫度超過(guò)它的工作極限，由于再熱器管道材料的熱破壞而使再熱器可能被破壞。因?yàn)橐宰畹土髁苛鹘?jīng)再熱器的蒸汽增加溫度將使蒸汽的比容和流速增加，因而這個(gè)過(guò)程本來(lái)不穩(wěn)定，它進(jìn)一步使壓力降增大，這將進(jìn)一步減少蒸汽流量，從而使再熱器管壁溫度更進(jìn)一步升高。因此，要求控制系統(tǒng)包括有主蒸汽流量測(cè)量裝置，冷的再熱蒸汽流量控制閥門(mén)和主控制系統(tǒng)，以匹配主蒸汽流量和每個(gè)回?zé)嵴羝l(fā)生器的再熱蒸汽流量。
如上所述，對(duì)于一個(gè)成功的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)需要解決的第二個(gè)問(wèn)題是，防止在系統(tǒng)起動(dòng)期間，再熱器過(guò)熱。再熱器的高溫區(qū)暴露在最高排氣溫度中的系統(tǒng)需要一些裝置，以便在回?zé)嵴羝l(fā)生器起動(dòng)時(shí)，在蒸汽進(jìn)入到蒸汽渦輪之前，即當(dāng)沒(méi)有蒸汽流從蒸汽渦輪高壓區(qū)流向再熱器時(shí)，用于冷卻再熱器的一些裝置。再熱器可以采用傳統(tǒng)蒸汽渦輪的方法進(jìn)行冷卻，即通過(guò)暫時(shí)(起動(dòng)期間)將回?zé)嵴羝l(fā)生器過(guò)熱器的蒸汽與再熱器連通，而后通入冷凝器。串連安裝有再熱器和過(guò)熱器的起動(dòng)旁路系統(tǒng)，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。
如以前所指出的，目前的一種做法是采用單個(gè)蒸汽渦輪和單個(gè)回?zé)嵴羝l(fā)生器。這種方案排除了主蒸汽流量與再熱流量不匹配的可能，并且也能夠使回?zé)嵴羝钙椒奖愕仄饎?dòng)。另外，它的缺點(diǎn)是，每個(gè)聯(lián)合循環(huán)中的每一個(gè)燃?xì)鉁u輪需要一個(gè)蒸汽渦輪，這又增加了裝置的成本。
因此對(duì)于聯(lián)合循環(huán)，需要將復(fù)合燃?xì)鉁u輪和回?zé)嵴羝l(fā)生器及單個(gè)蒸汽渦輪構(gòu)成蒸汽循環(huán)。因此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種蒸汽循環(huán)方案，它允許主蒸汽流量與再熱蒸汽流量不匹配，也就是說(shuō)所出現(xiàn)的任何不匹配在再熱器中不會(huì)引起極高的溫度。另外，本發(fā)明試圖在復(fù)合燃?xì)鉁u輪/回?zé)嵴羝l(fā)生器系統(tǒng)中，在回?zé)嵴羝l(fā)生器起動(dòng)期間，免除了自過(guò)熱器經(jīng)再熱器旁通主蒸汽的現(xiàn)有的需要。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，過(guò)熱器的高溫區(qū)和再熱器的非高溫區(qū)(如在現(xiàn)有設(shè)計(jì)中那樣)，是暴露在最高燃?xì)鉁u輪排氣溫度中的回?zé)嵴羝l(fā)生器的組成部分。過(guò)熱器的傳熱功能足夠用于減小再熱器進(jìn)口處的燃?xì)鉁u輪排氣溫度，以致使再熱器在高于它的規(guī)定溫度下運(yùn)行的可能性減小，因而破壞的可能性減小。同時(shí)，這種蒸汽循環(huán)方案允許起動(dòng)回?zé)嵴羝l(fā)生器而無(wú)需經(jīng)過(guò)再熱器轉(zhuǎn)送到過(guò)熱器蒸汽。在本發(fā)明的簡(jiǎn)化系統(tǒng)中，使來(lái)自復(fù)合回?zé)嵴羝l(fā)生器的過(guò)熱器蒸汽，圍繞蒸汽渦輪流轉(zhuǎn)送到冷凝器，而溫度調(diào)節(jié)水則輸送到再熱器。由于過(guò)熱器后面，即沿燃?xì)鉁u輪排氣方向下游的再熱器的高溫區(qū)重新配置，足以防止在起動(dòng)期間再熱器過(guò)熱。
因此按照本發(fā)明的一個(gè)觀點(diǎn)，提供了一個(gè)聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力系統(tǒng)，其中來(lái)自蒸汽渦輪的冷凝物在至少一個(gè)回?zé)嵴羝l(fā)生器中被來(lái)自至少一個(gè)燃?xì)鉁u輪的排氣加熱，其中至少一個(gè)回?zé)嵴羝l(fā)生器包括至少一個(gè)過(guò)熱器和至少一個(gè)再熱器。這種改進(jìn)包括回?zé)嵴羝l(fā)生器中配置至少一個(gè)過(guò)熱器高溫區(qū)，以便為自至少一個(gè)燃?xì)鉁u輪流入回?zé)嵴羝l(fā)生器的排氣的提供基本的換熱表面。
按照本發(fā)明的另外一觀點(diǎn)，提供了蒸汽渦輪和燃?xì)鉁u輪聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的再熱蒸汽循環(huán)結(jié)構(gòu)，它包括與負(fù)載相連的蒸汽渦輪;用于回收平自蒸汽渦輪排汽并將其排汽冷凝成水的冷凝器;至少一個(gè)用于從冷凝器中回收水，并將水轉(zhuǎn)換成返回蒸汽渦輪的蒸汽的回?zé)嵴羝l(fā)生器;至少一個(gè)以排氣形式向回?zé)嵴羝l(fā)生器提供熱量的燃?xì)鉁u輪;其中至少一個(gè)口熱蒸汽發(fā)生器包括一個(gè)用于從蒸汽渦輪接收冷的再熱蒸汽的再熱器和一個(gè)用于從回?zé)嵴羝l(fā)生器的高壓蒸發(fā)器中接收高壓蒸汽的過(guò)熱器，其中冷的再熱蒸汽和高壓蒸汽，與燃?xì)鉁u輪的排氣流動(dòng)方向相反，過(guò)熱器的高溫區(qū)被配置在那果燃?xì)鉁u輪排氣溫度最高的回?zé)嵴羝l(fā)生器的內(nèi)部。
按照本發(fā)明的再一個(gè)觀點(diǎn)，提供了一種從若干回?zé)嵴羝l(fā)生器向單個(gè)蒸汽渦輪供給蒸汽的方法，每一個(gè)回?zé)嵴羝l(fā)生器包括若干蒸發(fā)器，一個(gè)再熱器和一個(gè)過(guò)熱器，其中至少再熱器和過(guò)熱器跟燃?xì)鉁u輪的熱排氣配置成熱交換關(guān)系，該方法包括以下步驟a.在接近把接近燃?xì)鉁u輪排氣進(jìn)口的過(guò)熱器高溫區(qū)配置于所述回?zé)嵴羝l(fā)生器;
b.接近所述過(guò)熱器的再熱器高溫區(qū)域沿燃?xì)鉁u輪排氣方向配置在過(guò)熱器高溫區(qū)下游;
c.使來(lái)自蒸汽渦輪的冷凝物和蒸汽沿與燃?xì)鉁u輪排氣流動(dòng)方向相反的方向流動(dòng)，這樣當(dāng)燃?xì)馀艢馔ㄟ^(guò)再熱器時(shí)，它的溫度降低，因而減小了再熱器過(guò)熱的可能性。
本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)由于下面的詳細(xì)說(shuō)明而變得明顯。


圖1 為用于已知的蒸汽和燃?xì)鉁u輪聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)中的傳統(tǒng)的蒸汽循環(huán)圖;
圖2 為用于回?zé)嵴羝l(fā)生器起動(dòng)的已知旁路結(jié)構(gòu)圖;
圖3 為按照本發(fā)明的一個(gè)示范實(shí)施例，采用復(fù)合燃?xì)鉁u輪和帶有單個(gè)蒸汽渦輪的回?zé)嵴羝l(fā)生器的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的蒸汽循環(huán)圖;
圖4 為按照本發(fā)明用于回?zé)嵴羝l(fā)生器起動(dòng)的簡(jiǎn)化旁路方案圖。
圖1 中給出了一種典型用于發(fā)電和工業(yè)聯(lián)合發(fā)電用的傳統(tǒng)的聯(lián)合循環(huán)蒸汽系統(tǒng)。
該系統(tǒng)包括單個(gè)與負(fù)載如發(fā)電機(jī)4相連的燃?xì)鉁u輪2，和單個(gè)與負(fù)載例如發(fā)電機(jī)8相連的蒸汽渦輪6。雖然，圖1所示的系統(tǒng)為多軸結(jié)構(gòu)，然而可以理解可以采用單軸結(jié)構(gòu)。類(lèi)似的系統(tǒng)。另外，圖1中所示的蒸汽循環(huán)方案類(lèi)似于應(yīng)用于傳統(tǒng)的復(fù)合燃?xì)鉁u輪/回?zé)嵴羝l(fā)生器和單個(gè)蒸汽渦輪系統(tǒng)中的那些方案。
來(lái)自渦輪2的熱排氣流向單個(gè)(最好未燃的)回?zé)嵴羝l(fā)生器10，該發(fā)生器10向蒸汽渦輪6提供蒸汽。圖中所給出的回?zé)嵴羝l(fā)生器10是一種三壓力再熱，回?zé)峁┧羝h(huán)，該循環(huán)一般包括一高壓(HP)蒸發(fā)器12，一中壓(IP)蒸發(fā)器14和低壓(LP)蒸發(fā)器16，它們將來(lái)自蒸汽渦輪6的冷凝物變換成蒸汽，然后再將其引入到同一蒸汽渦輪中。本系統(tǒng)可以自商標(biāo)為STAG的產(chǎn)品線上，從本發(fā)明的受讓人那里得到。
更準(zhǔn)確地說(shuō)，燃?xì)鉁u輪2包括一個(gè)渦輪18，一個(gè)壓氣機(jī)20，和一個(gè)經(jīng)管路26供以燃料的燃燒室22?？諝饨?jīng)管道26進(jìn)入到壓氣機(jī)20。燃?xì)鉁u輪2的排氣流經(jīng)管道28，并經(jīng)管道30流到回?zé)嵴羝l(fā)生器10。在蒸汽渦輪6起動(dòng)前，燃?xì)鉁u輪2的排氣直接流到相對(duì)于圖3下面更加詳細(xì)說(shuō)明的回?zé)嵴羝l(fā)生器的旁路通道中。
回?zé)嵴羝l(fā)生器10設(shè)有再熱器和過(guò)熱器的裝散熱片的管的傳熱面(未示)，并具有三個(gè)自然或強(qiáng)制的循環(huán)蒸發(fā)器12、14和16(鼓式，“單程”式，或其他傳統(tǒng)型式的蒸發(fā)器)及相關(guān)的控制元件。一般情況下，蒸汽渦輪6的將蒸汽經(jīng)管道34排到冷凝器32，冷凝物借助于泵36經(jīng)管道38流向低壓蒸發(fā)器16。低壓蒸發(fā)器在其上游設(shè)有一整體除氣器40，以保證除去冷凝物中的空氣。
來(lái)自低壓蒸發(fā)器16的低壓蒸汽，經(jīng)過(guò)管道42供給蒸汽渦輪6的復(fù)合低壓/中壓區(qū)44。
來(lái)自低壓蒸發(fā)器16的冷凝物(即水)經(jīng)過(guò)管道46，給水輸送泵48以及管道50、52，也輸入中壓蒸發(fā)器14。同時(shí)，冷凝物經(jīng)管道46，泵48和管道54，也輸入到高壓蒸發(fā)器12。
來(lái)自中壓蒸發(fā)器14的中壓蒸汽經(jīng)管道56流動(dòng)，并在管道58中與來(lái)自蒸汽渦輪6的高壓區(qū)60的冷再熱蒸汽結(jié)合。然后該蒸汽流入再熱器62及溫度調(diào)節(jié)器63位于再熱器的低溫區(qū)與高溫區(qū)之間的(按蒸汽的流動(dòng)方向，低溫區(qū)處于溫度調(diào)節(jié)器63的上游，高溫區(qū)處于溫度調(diào)節(jié)器的下游)，在流經(jīng)再熱器62(經(jīng)管道64)以后，熱的再熱蒸汽被輸入渦輪區(qū)44。
來(lái)自高壓蒸發(fā)器12的高壓蒸汽，流經(jīng)管道66，在流入過(guò)熱器70和溫度調(diào)節(jié)器71之前，與來(lái)自管道68的冷凝物相結(jié)合。然后，該蒸汽流入到蒸汽渦輪6的高壓區(qū)60。如在有再熱器情況下，溫度調(diào)節(jié)器71處于過(guò)熱器的低壓與高壓區(qū)之間。
按照傳統(tǒng)的方法在整個(gè)回路中，采用適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)旁路和/或控制閥門(mén)72、馬達(dá)執(zhí)行機(jī)構(gòu)M和類(lèi)似的裝置，在這里不需要進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
經(jīng)靠近再熱器62和過(guò)熱器70的管道30進(jìn)入回?zé)嵴羝l(fā)生器10的燃?xì)鉁u輪2的排氣，經(jīng)靠近中壓蒸發(fā)器16的管道72，排到回?zé)嵴羝l(fā)生器10，可以理解，燃?xì)鉁u輪2的排氣及與蒸汽渦輪6相關(guān)的冷凝物/蒸汽按逆流方位配置。
從上述的蒸汽循環(huán)可以看出，再熱器62的高溫區(qū)直接暴露在燃?xì)鉁u輪18的溫度最高的排氣中。這種方案存在一個(gè)問(wèn)題，在采用復(fù)合燃?xì)鉁u輪、復(fù)合回?zé)嵴羝l(fā)生器10和單個(gè)蒸汽渦輪的系統(tǒng)中，自蒸汽渦輪6的高壓區(qū)60的排出的蒸汽，被均勻地分配到復(fù)合回?zé)嵴羝l(fā)生器的各個(gè)再熱器62中是很重要的，因?yàn)闇p少任一個(gè)再熱器的流量，可能使再熱器的溫度超過(guò)規(guī)定的運(yùn)行溫度，因而增加了損壞再熱器的可能性。
而且，因?yàn)樵诨責(zé)嵴羝l(fā)生器10起動(dòng)時(shí)，沒(méi)有流體經(jīng)再熱器62，在蒸汽供給蒸汽渦輪16之前，在回?zé)嵴羝l(fā)生器的最初運(yùn)行期間，必須時(shí)再熱器進(jìn)行冷卻。
可以看到，再熱器62的高溫區(qū)，可以暴露在溫度約為1140F°的燃?xì)鉁u輪排氣中。在這些情況下，如果主蒸汽出現(xiàn)不匹配，由于在復(fù)合燃?xì)鉁u輪/回?zé)嵴羝l(fā)生器系統(tǒng)中的各個(gè)再熱器內(nèi)的蒸汽分配不均勻，那么一個(gè)或幾個(gè)再熱器的高溫區(qū)的溫度很可能超過(guò)1000F°，存在因過(guò)熱而損壞的實(shí)際可能。
另外，由于在回?zé)嵴羝l(fā)生器10的起動(dòng)期間，沒(méi)有流體流過(guò)再熱器62，燃?xì)鉁u輪2的排氣可以很容易地使再熱器62過(guò)熱。這種有問(wèn)題的情況，需要一個(gè)如圖2所示類(lèi)型的旁路方案，可以理解，圖2表示了一個(gè)用于單個(gè)回?zé)嵴羝l(fā)器110的典型旁路系統(tǒng)，并且一種類(lèi)似的方案被用于復(fù)合燃?xì)鉁u輪/回?zé)嵴羝l(fā)生器系統(tǒng)中的每個(gè)回?zé)嵴羝l(fā)生器。這種方案為熟悉本領(lǐng)域的人員都稱(chēng)為“歐洲旁路”。對(duì)于本申請(qǐng)的目的，指出旁路方案包括自過(guò)熱器170經(jīng)管道76和相關(guān)的馬達(dá)操作機(jī)構(gòu)78流經(jīng)再熱器162(即再熱器和過(guò)熱器成串連接)的蒸汽分流是足夠的。這樣，流體流過(guò)再熱器62就防止了再熱器的過(guò)熱直到再熱器接收其正常流量為止。在蒸汽由再熱器162排出后，繞過(guò)蒸汽渦輪6，經(jīng)管道80直接轉(zhuǎn)向冷凝器32。
上述旁路方案，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。本發(fā)明提供一種簡(jiǎn)單和成本低的旁路方案，現(xiàn)在看圖3，它表示了一種采用了復(fù)合燃?xì)鉁u輪，回?zé)嵴羝l(fā)生器，和單個(gè)蒸汽渦輪的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，其中結(jié)合有本發(fā)明的特有的蒸汽循環(huán)方案。共同的部分件表有相同的標(biāo)號(hào)，但是為了清晰，帶有撇號(hào)或雙撇號(hào)。
具體地說(shuō)，圖4所示的系統(tǒng)采用了一對(duì)燃?xì)鉁u輪2′和2″，它們分別將熱排氣供給回?zé)嵴羝l(fā)牛器10′和10″，它們兩者為單個(gè)蒸汽渦輪6′提供蒸汽。然而很清楚，本發(fā)明可以適用于任何采用了多于一個(gè)燃?xì)鉁u輪和多于一個(gè)回?zé)嵴羝l(fā)生器的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)。
來(lái)自低壓蒸發(fā)器16′的低壓蒸汽，經(jīng)管道82由回?zé)嵴羝l(fā)生器10′排出，在管道84中與來(lái)自回?zé)嵴羝l(fā)生器10″中的低壓蒸發(fā)器16″內(nèi)的低壓蒸汽相結(jié)合，然后經(jīng)管道86流回到蒸汽渦輪6′的低壓區(qū)44′中。
中壓蒸汽經(jīng)管道88流出回?zé)嵴羝l(fā)生器10′的中壓蒸發(fā)器14′，流過(guò)再熱器62′之后，流經(jīng)管道90，并在管道92中與來(lái)自再熱器62″的中壓蒸汽相結(jié)合，以便經(jīng)管道94輸4的到渦輪區(qū)44′。
來(lái)自回?zé)嵴羝l(fā)生器10′的高壓蒸發(fā)器12′的高壓蒸汽，經(jīng)管道96排出，流經(jīng)熱器70′之后，流經(jīng)管道98，并與管道00中來(lái)自過(guò)熱器70″的高壓蒸汽相結(jié)合，以便經(jīng)管道102流入到渦輪6′的高壓區(qū)60′。
來(lái)自蒸汽渦輪6′的冷凝物，分別流經(jīng)管道104和106，被引入回?zé)嵴羝l(fā)生器10′和10″中。
從圖1和圖4的比較中可以看出，回?zé)嵴羝l(fā)生器10，10′和10″，除了一個(gè)方面以外，其他方面都相同。過(guò)熱器70′和70″的高溫區(qū)分別已重新配置，以便為來(lái)自燃?xì)鉁u輪2′和2″的高溫排氣提供基本熱交換表面。如圖1所示，與傳統(tǒng)作法不同的是，其中再熱器62的高溫區(qū)為高溫燃?xì)鉁u輪排氣提供基本換熱表面。
由于傳統(tǒng)回?zé)嵴羝l(fā)生器結(jié)構(gòu)的上述另外的改進(jìn)，過(guò)熱器70′和70″兩端的溫度減小，因此燃?xì)鉁u輪排氣溫度減小例如約100F°。結(jié)果，再熱器62′和62″不承領(lǐng)象現(xiàn)有結(jié)構(gòu)那樣高的溫度。這保證再熱器62′和62″能更多地忍受由于冷的再熱蒸汽對(duì)各回?zé)嵴羝l(fā)生器分配不均勻而可能引起的不匹配。然而同時(shí)希望調(diào)整再熱器和過(guò)熱器部件的表面積，以便使再熱器和過(guò)熱器的排出蒸汽具有大體相同的溫度。
可以理解，通過(guò)在過(guò)熱器中提供足夠多的熱交換表面以使燃?xì)鉁u輪排氣溫度有較大的溫度降，同時(shí)，調(diào)整再熱器中的熱交換面積，以保證再熱器和過(guò)熱器的出口處的溫度基本相同，甚至可以進(jìn)一步提高本發(fā)明的有利效果。
另外，因?yàn)樯踔猎诨責(zé)嵴羝l(fā)生器起動(dòng)之前，在過(guò)熱器70′和70″中存在蒸汽流(從而能與燃?xì)鉁u輪排氣進(jìn)行熱交換)，再熱器62′和62″不易出現(xiàn)在回?zé)嵴羝l(fā)生器起動(dòng)時(shí)，再熱器62所經(jīng)受的同樣的過(guò)熱問(wèn)題，因此避免了對(duì)于圖2中所示昂貴的和復(fù)雜的旁路系統(tǒng)的需求。
圖4表示了一種用于圖4所示型式的復(fù)合燃?xì)鉁u輪/回?zé)嵴羝l(fā)生器系統(tǒng)中的簡(jiǎn)化蒸汽旁路系統(tǒng)。從圖4所示的旁路系統(tǒng)中可以看出，在回?zé)嵴羝l(fā)生器210中，免除了從過(guò)熱器270向再熱器262轉(zhuǎn)送蒸汽的需要，這樣在回?zé)嵴羝l(fā)生器起動(dòng)期間，它只要求來(lái)自過(guò)熱器270的蒸汽繞過(guò)蒸汽渦輪206，并直接流入到冷凝器232。圖4還表示了來(lái)自其它復(fù)合回?zé)嵴羝l(fā)生器的過(guò)熱器的蒸汽如何也被導(dǎo)向蒸汽透平206周?chē)睦淠?32的。因此該方案不需要現(xiàn)有技術(shù)旁路系統(tǒng)中所要求的許多閾門(mén)和馬達(dá)操作機(jī)構(gòu)。
除了上述的再熱蒸汽循環(huán)之外，本發(fā)明也測(cè)及到從若干回?zé)嵴羝l(fā)生器向一個(gè)蒸汽渦輪輸送蒸汽的方法，其中每一個(gè)發(fā)生器從相關(guān)的燃?xì)鉁u輪的排氣中傳遞熱量，以使從蒸汽渦輪中排出的冷凝物重新轉(zhuǎn)換成蒸汽，使其再次進(jìn)入到蒸汽渦輪。上述系統(tǒng)每個(gè)件的運(yùn)行方法在本技術(shù)領(lǐng)域中是很清楚的，本發(fā)明所述的方法從大的方面來(lái)說(shuō)，包括下列步驟a.把接近燃?xì)鉁u輪排氣進(jìn)口的過(guò)熱器(70′或70″)的高溫區(qū)配置于回?zé)嵴羝l(fā)生器10′或10″。
b.把接近過(guò)熱器(70′或70″)的再熱器(62′或62″)的高溫區(qū)沿燃?xì)鉁u輪排氣流動(dòng)方向，配置于過(guò)熱器(70′或70″)的高溫區(qū)下游。
c.使來(lái)自蒸汽渦輪6′的冷凝物和蒸汽，沿著與燃?xì)鉁u輪排氣流動(dòng)相反的方向流動(dòng)，這樣當(dāng)燃?xì)鉁u輪排氣流過(guò)再熱器(62′或62″)時(shí)，它的溫度降低，因此減小了再熱器過(guò)熱的可能性。
進(jìn)一步結(jié)合上述系統(tǒng)的運(yùn)行方法，在蒸汽渦輪6′起動(dòng)之前，使來(lái)自過(guò)熱器70′或70″的蒸汽在蒸汽渦輪6′周?chē)@過(guò)，進(jìn)入到冷凝器32′。一旦蒸汽渦輪和復(fù)合燃?xì)鉁u輪以及回?zé)嵴羝l(fā)生器正常運(yùn)行，來(lái)自過(guò)熱器的蒸汽再進(jìn)入到蒸汽渦輪。
從上述說(shuō)明可以看出，本發(fā)明以簡(jiǎn)單但仍然是獨(dú)特的以低的成本提高系統(tǒng)總體效果的方法解決了在回?zé)嵴羝l(fā)生器起動(dòng)期間，跟復(fù)合回?zé)嵴羝l(fā)生器的冷凝物分配不均勻和再熱器中蒸汽流量不足有關(guān)的可能過(guò)熱問(wèn)題。
雖然本發(fā)明結(jié)合該目前來(lái)說(shuō)認(rèn)為是最實(shí)際和最佳的方案予以說(shuō)明，然而應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于所公開(kāi)的方案、而卻卻相反，而要覆蓋在附加的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)所包括的各種變型及其等同方案。
權(quán)利要求
1.在一種聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力系統(tǒng)中，其中來(lái)自蒸汽渦輪的冷凝物，至少在一個(gè)回?zé)嵴羝l(fā)生器中被來(lái)自至少一個(gè)燃?xì)鉁u輪的排氣加熱，其特征在于所述至少一個(gè)回?zé)嵴羝l(fā)生器包括至少一個(gè)過(guò)熱器和至少一個(gè)再熱器，其改進(jìn)包括在回?zé)嵴羝l(fā)生器中，配置至少一個(gè)過(guò)熱器的高溫區(qū)，以便對(duì)自所述至少一個(gè)燃?xì)鉁u輪進(jìn)入回?zé)嵴羝l(fā)生器的排氣提供基本的換熱表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力系統(tǒng)，其特征是所述過(guò)熱器接收來(lái)自高壓蒸發(fā)器的蒸汽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力系統(tǒng)，其特征是所述過(guò)熱器，而所述蒸汽渦輪的高壓區(qū)提供蒸汽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力系統(tǒng)，其特征是所述再熱器向蒸汽渦輪的聯(lián)合的中壓/低壓區(qū)提供蒸汽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力系統(tǒng)，其特征是所述系統(tǒng)包括復(fù)合燃?xì)鉁u輪和復(fù)合回?zé)嵴羝l(fā)生器。
6.一種用于若干回?zé)嵴羝l(fā)生器向蒸汽渦輪提供蒸汽的方法，每個(gè)回?zé)嵴羝l(fā)生器包括若干蒸發(fā)器，一個(gè)再熱器和一個(gè)過(guò)熱器，其中至少所述再熱器和過(guò)熱器和一個(gè)過(guò)熱器，其中至少所述再熱器和過(guò)熱器跟來(lái)自燃?xì)鉁u輪的熱排氣配置成熱交換關(guān)系，該方法包括如下步驟a.把接近燃?xì)鉁u輪排氣進(jìn)口的過(guò)熱高溫區(qū)配置于所述回?zé)嵴羝l(fā)生器。b.把接近所述過(guò)熱器的再熱器高溫區(qū)沿所述燃?xì)鉁u輪排氣方向，配置在所述過(guò)熱器高溫區(qū)下游。c.使來(lái)自所述蒸汽渦輪的冷凝物和蒸汽沿與所述燃?xì)鉁u輪排氣的流動(dòng)方向相反的方向流動(dòng)，這樣，當(dāng)它通過(guò)所述再熱器時(shí)，所述燃?xì)鉁u輪的排氣溫度下降，從而減小所述再熱器過(guò)熱的可能性。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征是在蒸汽渦輪起動(dòng)之前，來(lái)自過(guò)熱器的蒸汽渦輪的周?chē)?，被旁通到冷凝器?br> 全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力系統(tǒng)，其中來(lái)自蒸汽渦輪的冷凝物在至少一個(gè)回?zé)嵴羝l(fā)生器中，被來(lái)自至少一個(gè)燃?xì)鉁u輪的排氣加熱，其中至少一個(gè)回?zé)嵴羝l(fā)生器包括至少一個(gè)過(guò)熱器和至少一個(gè)再熱器。在一個(gè)最佳實(shí)施例中，過(guò)熱器的高溫區(qū)被配置在回?zé)嵴羝l(fā)生器內(nèi)，以便為自至少一個(gè)燃?xì)鉁u輪進(jìn)入回?zé)嵴羝l(fā)生器的排氣提供基本的熱交換表面，從而降低再熱器進(jìn)口處的排氣溫度。
文檔編號(hào)F01K23/10GK1061643SQ9111072
公開(kāi)日1992年6月3日 申請(qǐng)日期1991年11月16日 優(yōu)先權(quán)日1990年11月20日
發(fā)明者L·O·湯姆林森, R·W·史密夫 申請(qǐng)人:通用電氣公司