專利名稱：用強(qiáng)制循環(huán)蒸汽鍋爐作為燃?xì)廨啓C(jī)散熱器的組合發(fā)電設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包含燃?xì)廨啓C(jī)和汽輪機(jī)的組合式發(fā)電設(shè)備，其中帶有余熱的燃?xì)廨啓C(jī)的廢氣經(jīng)由流入某個(gè)余熱鍋爐的工作劑傳送至汽輪機(jī)，所述余熱鍋爐主要由一個(gè)燃料節(jié)省器、一個(gè)汽化器和一個(gè)過熱器構(gòu)成，并且其中至少包括一個(gè)強(qiáng)制循環(huán)蒸汽發(fā)生器式的冷卻氣體散熱器，其流水側(cè)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(jí)的燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生很高的蒸汽入口溫度，它不利于燃燒室的冷卻及轉(zhuǎn)子和葉片的冷卻。為此一般在壓縮機(jī)出口上將高度壓縮的空氣以較低的壓力梯度抽出。由于當(dāng)今通用的預(yù)混合燃燒需用相當(dāng)高比率的壓縮空氣，一方面為實(shí)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(jīng)很高，所以最好經(jīng)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(zhì)量的熱只有一部分被利用，在目前的發(fā)電設(shè)備的情況下，這種高質(zhì)量的熱能可達(dá)20MW。于是人們采用回冷式強(qiáng)迫循環(huán)蒸汽鍋爐作為冷卻器，尤其是當(dāng)帶有余熱蒸汽發(fā)生器的組合式燃燒氣體-汽輪機(jī)系統(tǒng)中的燃?xì)廨啓C(jī)工作時(shí)，進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。
EP-A-709561介紹了本文開頭所述的這樣一種在燃?xì)?蒸汽汽輪機(jī)系統(tǒng)中通過強(qiáng)制循環(huán)蒸汽鍋爐對(duì)高度壓縮的氣體進(jìn)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(jīng)過進(jìn)一步預(yù)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(nèi)。這個(gè)鍋爐是帶有轉(zhuǎn)筒的循環(huán)鍋爐。為了避免汽輪機(jī)發(fā)生濕氣擊穿或水破壞現(xiàn)象，當(dāng)冷卻器受潮后，將受熱的水或蒸汽引入一個(gè)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(gè)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(diào)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(shè)備，它的燃?xì)廨啓C(jī)-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(shí)現(xiàn)的。
-余熱鍋爐是強(qiáng)制循環(huán)蒸汽鍋爐，在汽化器和過熱器之間的蒸汽側(cè)裝有一個(gè)分離瓶，-冷卻氣體散熱器的蒸汽側(cè)與所述分離瓶相連接。
在一個(gè)混合式系統(tǒng)中采用上述設(shè)備的優(yōu)越之處在于過程中產(chǎn)生的高質(zhì)量的熱能可全部得到保持。從余熱鍋爐和從燃?xì)廨啓C(jī)-冷卻氣體散熱器得到的不同的蒸汽參數(shù)在分離瓶內(nèi)以最簡單的方式共同作用，無需將它們分別引入單獨(dú)的容器中。當(dāng)存在多個(gè)并行連接的冷卻器的情況下，上述優(yōu)點(diǎn)則更突出，因?yàn)檫@些冷卻器的氣體側(cè)工作在不同的壓力等級(jí)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?xì)? 蒸汽發(fā)電設(shè)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(dòng)方向在圖中用箭頭表示。
在唯一的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)的示意圖中，管路1表示被吸入壓縮機(jī)2中的新鮮空氣在壓縮機(jī)內(nèi)達(dá)到工作壓力。這些壓縮氣體在一個(gè)例如由天然氣燃燒的燃燒室3內(nèi)被加熱至過熱，并且產(chǎn)生的燃燒氣體將在一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)4內(nèi)膨脹。所獲得的能量送到發(fā)電機(jī)5及壓縮機(jī)2。燃?xì)廨啓C(jī)的熱廢氣經(jīng)由管道6供給一個(gè)余熱蒸汽發(fā)生器設(shè)備7，釋放熱能后經(jīng)管道8和一個(gè)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(jī)9、10和11與燃?xì)廨啓C(jī)4同軸安裝。在低壓汽輪機(jī)11內(nèi)膨脹的工作蒸汽在冷凝器13內(nèi)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(gè)設(shè)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(shè)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(dāng)然也可采用一種臥式鍋爐實(shí)現(xiàn)同樣效果。
這個(gè)低壓系統(tǒng)是一種帶有轉(zhuǎn)筒的旋轉(zhuǎn)鍋爐，屬于強(qiáng)制性循環(huán)系統(tǒng)。在該鍋爐的煙道內(nèi)裝有一個(gè)低壓燃料節(jié)省器15，其內(nèi)引入冷凝液，還裝有一個(gè)低壓汽化器16和低壓過熱器19。低壓汽化器通過一個(gè)循環(huán)泵18與轉(zhuǎn)筒17相連通。過熱的蒸汽通過一個(gè)低壓蒸汽管道28過渡到中壓汽輪機(jī)10的對(duì)應(yīng)壓力等級(jí)。
高壓系統(tǒng)是一種強(qiáng)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(nèi)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(zhuǎn)筒17經(jīng)過高壓供給泵20饋給的工作介質(zhì)。以此方式可省略常規(guī)方案中的給水箱。過熱的蒸汽經(jīng)由新鮮的蒸汽管道24送入汽輪機(jī)的高壓部分9內(nèi)。
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(gè)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(jī)的高壓部分9內(nèi)局部膨脹的蒸汽在過渡到中壓汽輪機(jī)10之前被中間過熱處理。這個(gè)中間過熱例如采用熱交換器27實(shí)現(xiàn)，熱交換器安裝在蒸汽發(fā)生器的煙道內(nèi)，位于高壓過熱器23之上。
通過調(diào)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(zhì)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(dāng)達(dá)到沸騰溫度時(shí)，在鍋爐內(nèi)開始產(chǎn)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(jīng)過膨脹產(chǎn)生。
這個(gè)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(yù)先過熱的蒸汽。一旦在高壓汽化器中達(dá)到了穩(wěn)定運(yùn)行所要求的壓力，則產(chǎn)生的新鮮蒸汽可以用于啟動(dòng)汽輪機(jī)以滑動(dòng)壓強(qiáng)工作。
為實(shí)現(xiàn)冷卻，可從一個(gè)中間位置和從壓縮機(jī)2的出口分支出氣體管道30、31，并分別連接至一個(gè)對(duì)應(yīng)的冷卻器32、33。在那里被冷卻的空氣經(jīng)排氣接管經(jīng)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(cè)經(jīng)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(yīng)在高壓燃料節(jié)省器21上這樣選擇分接頭，使任何時(shí)刻都控制冷卻器的入口處于過冷的條件下。顯然，兩個(gè)圖示的冷卻器可實(shí)現(xiàn)分離的水供給。
冷卻器32、33采用典型的強(qiáng)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(shí)現(xiàn)汽化的，有利于實(shí)現(xiàn)貯水的再循環(huán)，而且易于實(shí)現(xiàn)簡單的水狀態(tài)調(diào)節(jié)和供水量調(diào)節(jié)。
在兩個(gè)冷卻器中產(chǎn)生的蒸汽共同經(jīng)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(guān)的設(shè)備部分。在最高壓力時(shí)，不必?fù)?dān)心沿汽輪機(jī)方向發(fā)生水擊穿現(xiàn)象。顯然，上述蒸汽也可經(jīng)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(shè)備部分具有同樣的水化學(xué)特性。值得一提的事實(shí)是在啟動(dòng)該設(shè)備時(shí)，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(hào)表1管路2壓縮機(jī)3燃燒室4燃?xì)廨啓C(jī)5發(fā)電機(jī)6管道7余熱蒸汽發(fā)生器設(shè)備8管道9高壓汽輪機(jī)10中壓汽輪機(jī)11低壓汽輪機(jī)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(zhuǎn)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(quán)利要求
1.一種帶有燃?xì)廨啓C(jī)(4)和汽輪機(jī)(9-11)的組合式發(fā)電設(shè)備，其中帶有余熱的燃?xì)廨啓C(jī)的廢氣經(jīng)由流入余熱鍋爐(7)的工作劑傳送至汽輪機(jī)內(nèi)，其中-余熱鍋爐主要由一個(gè)燃料節(jié)省器(21)、一個(gè)汽化器(22)和一個(gè)過熱器(23)構(gòu)成，-其中至少包括一個(gè)強(qiáng)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(cè)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(qiáng)制循環(huán)蒸汽發(fā)生器，在其蒸汽側(cè)，具有一個(gè)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(cè)與分離瓶(25)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，多個(gè)冷卻氣體散熱器(32，33)的液態(tài)側(cè)和蒸汽側(cè)以不同的壓力等級(jí)并行連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)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(gè)燃料節(jié)省器(34)、一個(gè)汽化器(35)和一個(gè)過熱器(36)構(gòu)成，其中汽化現(xiàn)象是由下向上實(shí)現(xiàn)的。
全文摘要
在一種包括燃?xì)廨啓C(jī)(4)和汽輪機(jī)(9—11)的組合式發(fā)電設(shè)備中,帶有余熱的燃?xì)廨啓C(jī)的廢氣經(jīng)由一個(gè)余熱鍋爐(7)中流動(dòng)的工作介質(zhì)送入汽輪機(jī)中。這個(gè)余熱鍋爐主要由一個(gè)燃料節(jié)省器(21)、一個(gè)汽化器(22)和一個(gè)過熱器(23)構(gòu)成。采用強(qiáng)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(cè)與余熱鍋爐(7)的燃料節(jié)省器(21)相連通。
文檔編號(hào)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(quán)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