聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請以2014年8月28日提交的序列號(hào)為62/042816的美國臨時(shí)專利申請為基礎(chǔ)并且申請享有其優(yōu)先權(quán)，為了所有的目的，該專利申請的公開以全文引用的方式并入到本文中。
[0002]本發(fā)明大體而言涉及聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備。更具體而言，本發(fā)明涉及用于在燃?xì)鉁u輪的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(turning gear)和/或非燃燒操作期間在聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備的熱回收蒸汽發(fā)生器中保存熱能的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0003]—種類型的聯(lián)合循環(huán)燃?xì)鉁u輪發(fā)電設(shè)備聯(lián)合利用至少一個(gè)燃?xì)鉁u輪和至少一個(gè)蒸汽渦輪來發(fā)電。該發(fā)電設(shè)備布置成使得燃?xì)鉁u輪通過熱回收系統(tǒng)(例如熱回收蒸汽發(fā)生器“HRSG”)熱連接至蒸汽渦輪。燃?xì)鉁u輪通常包括壓縮機(jī)部段、布置在壓縮機(jī)部段下游的燃燒部段以及在燃燒部段下游的渦輪部段。燃?xì)鉁u輪的轉(zhuǎn)子軸聯(lián)接至發(fā)電機(jī)。蒸汽渦輪的轉(zhuǎn)子軸可聯(lián)接至相同的發(fā)電機(jī)或單獨(dú)的發(fā)電機(jī)。
[0004]HRSG通常包括位于燃?xì)鉁u輪的渦輪排氣管道下游的一個(gè)或多個(gè)熱交換器。在燃?xì)鉁u輪的燃燒操作期間，熱的燃燒排出氣體從排氣管道流動(dòng)，穿過HRSG并且從排氣煙囪流出。來自熱的燃燒排出氣體的熱能經(jīng)由(一個(gè)或多個(gè))熱交換器傳遞給工作流體(例如水)以便向(一個(gè)或多個(gè))蒸汽渦輪提供加壓蒸汽的流。
[0005]在某些情形下，燃?xì)鉁u輪可主要在峰值或高功率需求時(shí)段操作并在非峰值或低需求時(shí)段關(guān)閉。然而，在關(guān)閉或非燃燒操作時(shí)段期間，通常希望經(jīng)由聯(lián)接至電動(dòng)馬達(dá)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)保持燃?xì)鉁u輪的轉(zhuǎn)子軸以某個(gè)期望的最小旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)以便保護(hù)燃?xì)鉁u輪轉(zhuǎn)子使之不變彎。
[0006]當(dāng)轉(zhuǎn)子經(jīng)由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，周圍空氣被抽吸穿過壓縮機(jī)部段，傳送到燃燒部段的壓縮機(jī)排放殼體中，傳送穿過渦輪部段，從排氣管道出來，并且然后穿過HRSG。雖然在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)操作期間從壓縮機(jī)流出的空氣可實(shí)現(xiàn)熱能的略微增加，但是，經(jīng)過壓縮機(jī)進(jìn)到HRSG中的空氣的溫度可低于駐留在HRSG的熱交換器中的工作流體的溫度，特別是在剛剛停止燃?xì)鉁u輪的燃燒操作之后。因此，來自熱交換器中的工作流體的熱能損失給較冷的排出空氣。
[0007]在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)操作期間來自HRSG中的工作流體的熱能損失可不利地影響總體的發(fā)電設(shè)備性能。例如，在可實(shí)現(xiàn)燃?xì)鉁u輪和蒸汽渦輪的完整操作之前，可能需要額外的時(shí)間來使HRSG中的工作流體回到所需的操作溫度。此外，HRSG中的工作流體與熱的渦輪排出氣體之間的較大溫差(特別是在初始啟動(dòng)階段)可導(dǎo)致HRSG的各個(gè)部件上的熱應(yīng)力，這可影響總體的HRSG性能。因此，用于在燃?xì)鉁u輪的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)操作期間保存來自HRSG工作流體的熱損失的系統(tǒng)和方法將是有用的。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明的方面和優(yōu)點(diǎn)下面在以下描述中闡述，或者可從該描述顯而易見，或者可通過實(shí)踐本發(fā)明得到教導(dǎo)。
[0009]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備。該聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備包括:具有主流通路的燃?xì)鉁u輪；熱回收蒸汽發(fā)生器，其具有布置在主流通路下游的熱交換器；排氣煙囪，其與主流通路流體連通并且布置在熱回收蒸汽發(fā)生器下游；以及，可逆的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其聯(lián)接至燃?xì)鉁u輪的轉(zhuǎn)子軸。該可逆的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在燃?xì)鉁u輪的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)反向旋轉(zhuǎn)操作期間使轉(zhuǎn)子軸反向旋轉(zhuǎn)并且使燃燒排出氣體的流從排氣煙囪反向穿過熱交換器并且回到燃?xì)鉁u輪的主流通路中，從而保存熱回收蒸汽發(fā)生器中儲(chǔ)存的熱能。
[0010]本公開的另一個(gè)實(shí)施例是一種用于在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)操作期間保存聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備的熱能的方法。聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備包括具有轉(zhuǎn)子軸的燃?xì)鉁u輪，在燃?xì)鉁u輪的排氣出口下游的熱回收蒸汽發(fā)生器，以及在熱回收蒸汽發(fā)生器下游的排氣煙囪。該方法包括以下步驟:在燃?xì)鉁u輪的燃燒操作期間將來自燃?xì)鉁u輪的燃燒排出氣體傳送穿過熱回收蒸汽發(fā)生器并傳送到排氣煙囪中，其中轉(zhuǎn)子軸沿常規(guī)旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，以及關(guān)閉燃?xì)鉁u輪的燃燒部段，因而容許轉(zhuǎn)子軸減慢并且最終停止。該方法還包括:經(jīng)由可逆回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使燃?xì)鉁u輪的轉(zhuǎn)子軸反向旋轉(zhuǎn)，其中轉(zhuǎn)子軸的反向旋轉(zhuǎn)從排氣煙囪沿反向流動(dòng)方向抽吸燃燒排出氣體，往回穿過熱回收蒸汽發(fā)生器并且穿過燃?xì)鉁u輪的主流通路。
[0011]本發(fā)明還包括一種用于保存聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備的熱能的方法。該聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備包括:具有轉(zhuǎn)子軸的燃?xì)鉁u輪，在燃?xì)鉁u輪的排氣出口下游的熱回收蒸汽發(fā)生器，以及在熱回收蒸汽發(fā)生器下游的排氣煙囪。該方法包括以下步驟:在燃?xì)鉁u輪的燃燒操作期間將來自燃?xì)鉁u輪的燃燒排出氣體傳送穿過熱回收蒸汽發(fā)生器并傳送到排氣煙囪內(nèi)，其中轉(zhuǎn)子軸沿常規(guī)旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。該方法還包括關(guān)閉燃?xì)鉁u輪的燃燒部段，因而容許轉(zhuǎn)子軸減慢到足夠的速度以接合可逆的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)用以使轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)。該方法還包括以下步驟:經(jīng)由可逆的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)子軸反向旋轉(zhuǎn)，其中轉(zhuǎn)子軸的反向旋轉(zhuǎn)從排氣煙囪沿反向流動(dòng)方向抽吸燃燒排出氣體，往回穿過熱回收蒸汽發(fā)生器并且穿過燃?xì)鉁u輪的主流通路。該方法還包括:在燃燒排出氣體離開燃?xì)鉁u輪的入口部段時(shí)測量其溫度；以及比較測量的燃燒排出氣體溫度與預(yù)先限定的最大壓縮機(jī)入口溫度，其中，如果測量的溫度低于預(yù)先限定的最大壓縮機(jī)入口溫度，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)繼續(xù)使轉(zhuǎn)子軸反向旋轉(zhuǎn)，并且如果該溫度高于預(yù)先限定的最大壓縮機(jī)入口溫度，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)停止轉(zhuǎn)子軸的反向旋轉(zhuǎn)并且恢復(fù)轉(zhuǎn)子軸的常規(guī)旋轉(zhuǎn)。
[0012]技術(shù)方案1:一種聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備，包括:
[0013]燃?xì)鉁u輪，其具有限定于其中的主流通路，以及轉(zhuǎn)子軸；
[0014]熱回收蒸汽發(fā)生器，其具有布置在所述主流通路下游的熱交換器；
[0015]排氣煙囪，其與所述主流通路成流體連通并且布置在所述熱回收蒸汽發(fā)生器下游；以及
[0016]可逆的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其聯(lián)接至所述燃?xì)鉁u輪的轉(zhuǎn)子軸，其中，所述可逆的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在所述燃?xì)鉁u輪的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)反向旋轉(zhuǎn)操作期間使所述轉(zhuǎn)子軸反向旋轉(zhuǎn)并且使燃燒排出氣體的流從所述排氣煙囪反向穿過所述熱交換器并且回到所述燃?xì)鉁u輪的主流通路中。
[0017]技術(shù)方案2:根據(jù)技術(shù)方案求1所述的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備，其中，所述主流通路至少部分地由排氣管道、渦輪、壓縮機(jī)排放殼體、壓縮機(jī)和入口中的一個(gè)或多個(gè)限定。
[0018]技術(shù)方案3:根據(jù)技術(shù)方案求1所述的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備，其中，所述排氣煙囪包括艙口，其中，所述艙口將來自所述燃?xì)鉁u輪的排出氣體至少部分地封閉在所述排氣煙囪內(nèi)。
[0019]技術(shù)方案4:根據(jù)技術(shù)方案求1所述的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備，其中，所述燃?xì)鉁u輪包括與所述主流通路成流體連通的放氣出口，其中，所述放氣出口流體地聯(lián)接至所述排氣煙囪。
[0020]技術(shù)方案5:根據(jù)技術(shù)方案求4所述的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備，其中，所述放氣出口沿著所述燃?xì)鉁u輪的入口部段定位。
[0021]技術(shù)方案6:根據(jù)技術(shù)方案求4所述的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備，其中，所述放氣出口沿著所述燃?xì)鉁u輪的壓縮機(jī)定位。
[0022]技術(shù)方案7:根據(jù)技術(shù)方案求4所述的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備，其中，所述放氣出口沿著所述燃?xì)鉁u輪的燃燒部段的外殼體定位。
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