用于燃烧涡轮发动机的燃料预热系统技术方案

本公开提供一种联合循环发电装置(CCPP)，包括燃气涡轮机以及HRSG，所述HRSG经由具有较高压力级和较低压力级的水蒸汽循环与蒸汽涡轮机接合。所述CCPP进一步包括燃料管线和燃料预热器。所述较高压力给水管线将较高压力给水输送到延伸穿过所述燃料预热器的较高压力给水支路，所述高压给水支路包括限定到所述燃料预热器的每一侧的上游段和下游段。所述较低压力给水管线将较低压力给水输送到较低压力给水支路。所述较高压力给水支路的所述下游段在结点处与所述较低压力给水支路相组合，并且组合给水管线从其延伸。第一热交换器在所述组合给水管线与燃料管线之间交换热量。第二热交换器在所述较高压力给水支路与燃料管线之间交换热量。

Fuel Preheating System for Combustion Turbine Engine

The present disclosure provides a combined cycle power generation device (CCPP), including a gas turbine and HRSG, which are connected to a steam turbine through a steam cycle with a higher and lower pressure stage. The CCPP further comprises a fuel pipeline and a fuel preheater. The higher pressure water supply pipeline conveys the higher pressure water supply to the higher pressure water supply branch extending through the fuel preheater, which includes the upstream and downstream sections limited to each side of the fuel preheater. The lower pressure water supply pipeline conveys the lower pressure water supply to the lower pressure water supply branch. The downstream section of the higher pressure water supply branch is combined with the lower pressure water supply branch at the node, and the combined water supply pipeline extends from the lower pressure water supply branch. The first heat exchanger exchanges heat between the combined water supply pipeline and the fuel pipeline. The second heat exchanger exchanges heat between the feedwater branch at the higher pressure and the fuel pipeline.

【技术实现步骤摘要】
用于燃烧涡轮发动机的燃料预热系统
本专利技术涉及一种具有集成燃料预热的联合循环发电装置(CombinedCyclePowerPlant，CCPP)。本专利技术另外涉及一种采用集成燃料预热来操作联合循环发电装置的方法。
技术介绍
通常，燃烧或燃气涡轮发动机(“燃气涡轮机”)包括压缩机、燃烧器和涡轮。压缩机和涡轮机大体上包括轴向堆叠在各级中的多排叶片。每一级包括固定的一排周向隔开的定子叶片以及围绕中心轴线或轴旋转的一排转子叶片。在操作中，压缩机转子叶片围绕所述轴旋转并且以与所述定子叶片协同行动的方式对空气流进行压缩。所供应的压缩空气然后在燃烧器中使用以燃烧所供应的燃料。燃烧所产生的热气体流膨胀通过涡轮机并且使所述涡轮机叶片旋转，以使整个系统起作用以将燃料转换成机械能。联合循环发电装置(或“CCPP”)是通过将燃气涡轮机与蒸汽涡轮机相组合来实现更高热效率的发电装置。在此布置中，来自燃气涡轮机的高温排气被引导通过热回收蒸汽发生器(HRSG)以产生蒸汽，所述蒸汽随后被引导通过蒸汽涡轮机以产生动力。结合燃气涡轮机所产生的动力，可以相对于由燃气涡轮机独立产生动力而言提高热效率。为提高CCPP的热效率，将燃气涡轮机入口处的热气体温度提高到更高温度是有效的。但是，即使采用最新材料和燃烧技术，由于寿命和排放原因，所述热气体温度也受限制。为进一步提高CCPP的效率，已经提出了燃料预热。所述燃料预热系统的使用通常会提高整体效率。但是，常规燃料加热系统仍然会产生显著能量损耗，并且无法利用可能达到的效率。此外，常规系统的维护和运行过于复杂并且成本高昂。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供一种联合循环发电装置，所述联合循环发电装置包括燃气涡轮机和热回收蒸汽发生器(HRSG)，所述HRSG经由包括多个压力级的水蒸汽循环可操作地接合到蒸汽涡轮机。所述多个压力级可以包括至少较高压力级和较低压力级。所述联合循环发电装置可以进一步包括配置成将燃料输送到燃烧系统的燃料管线，以及用于在将所述燃料输送到所述燃烧系统之前预热所述燃料的燃料预热器。较高压力给水管线可以配置成将较高压力给水输送到：与所述较高压力级相关联的较高压力锅炉；以及从所述较高压力给水管线分支的较高压力给水支路。所述较高压力给水支路可以接合并且延伸穿过所述燃料预热器，并且限定成包括限定到所述燃料预热器的每一侧的上游段和下游段。较低压力给水管线可以将较低压力给水输送到：与所述较低压力级相关联的较低压力锅炉；以及从所述较低压力给水管线分支的较低压力给水支路。所述系统可以包括所述较高压力给水支路的所述下游段与所述较低压力给水支路相组合的结点，并且组合给水管线可以从所述结点延伸以引导所述组合给水。所述第一热交换器可以配置成在以下两者之间交换热量：通过所述组合给水管线输送到所述第一热交换器的组合给水；以及所述燃料管线内的所述燃料。所述第二热交换器可以配置成在以下两者之间交换热量：通过所述较高压力给水支路的所述上游段输送到所述第一热交换器的所述较高压力给水；以及所述燃料管线内的所述燃料。除了上述方面，本专利技术还提供以下技术方案：技术方案1.一种联合循环发电装置，包括燃气涡轮机以及热回收蒸汽发生器(HRSG)，所述HRSG经由包括多个压力级的水蒸汽循环可操作地接合到蒸汽涡轮机，所述多个压力级包括至少较高压力级和较低压力级，所述联合循环发电装置进一步包括：燃料管线，所述燃料管线配置成将燃料输送到燃烧系统；燃料预热器，所述燃料预热器用于在将所述燃料输送到所述燃烧系统之前预热所述燃料，所述燃料预热器包括第一热交换器和第二热交换器；较高压力给水管线，所述较高压力给水管线配置成将较高压力给水输送到：与所述较高压力级相关联的较高压力锅炉；以及从所述较高压力给水管线分支的较高压力给水支路，其中所述较高压力给水支路接合并且延伸穿过所述燃料预热器，并且包括限定到所述燃料预热器的每一侧的上游段和下游段；较低压力给水管线，所述较低压力给水管线用于将较低压力给水输送到：与所述较低压力级相关联的较低压力锅炉；以及从所述较低压力给水管线分支的较低压力给水支路；所述较高压力给水支路的所述下游段与所述较低压力给水支路相组合的结点；以及从所述结点延伸的组合给水管线，所述组合给水管线引导组合给水；其中所述第一热交换器配置成在以下两者之间交换热量：通过所述组合给水管线输送到所述第一热交换器的所述组合给水；以及所述燃料管线内的所述燃料；其中所述第二热交换器配置成在以下两者之间交换热量：通过所述较高压力给水支路的所述上游段输送到所述第一热交换器的所述较高压力给水；以及所述燃料管线内的所述燃料。技术方案2.根据技术方案1所述的联合循环发电装置，其中所述组合给水包括以下各项的组合流：通过所述较高压力给水支路的所述下游段输送到所述结点的所述较高压力给水；以及通过所述较低压力给水支路输送到所述结点的所述较低压力给水。技术方案3.根据技术方案2所述的联合循环发电装置，其中所述燃烧系统包括所述燃气涡轮机的燃烧器。技术方案4.根据技术方案2所述的联合循环发电装置，其中所述燃烧系统包括所述燃气涡轮机的燃烧器以及定位在所述燃气涡轮机的排气管中的管道式燃烧器。技术方案5.根据技术方案2所述的联合循环发电装置，其中：所述较高压力给水支路的所述上游段将所述较高压力给水输送到所述燃料预热器；并且所述较高压力给水支路的所述下游段将所述较高压力给水带离所述燃料预热器。技术方案6.根据技术方案2所述的联合循环发电装置，其中：所述较高压力给水支路的所述上游段在所述较高压力给水管线与所述燃料预热器之间延伸；并且所述较高压力给水支路的所述下游段在所述燃料预热器与所述结点之间延伸。技术方案7.根据技术方案6所述的联合循环发电装置，其中所述蒸汽涡轮机包括较高压力蒸汽涡轮机和较低压力蒸汽涡轮机；并且其中：所述较高压力锅炉可操作地连接到所述较高压力蒸汽涡轮机；并且所述较低压力锅炉可操作地连接到所述较低压力蒸汽涡轮机。技术方案8.根据技术方案7所述的联合循环发电装置，其中：所述较高压力给水管线在较高压力节能器与所述较高压力锅炉之间延伸；并且所述较低压力给水管线在较低压力节能器与所述较低压力锅炉之间延伸。技术方案9.根据技术方案8所述的联合循环发电装置，其中：所述较高压力给水支路在所述较高压力节能器与所述较高压力锅炉之间从所述较高压力给水管线分支；并且所述较低压力给水支路在所述较低压力给水管线与所述较低压力锅炉之间从所述较低压力给水管线分支。技术方案10.根据技术方案2所述的联合循环发电装置，其中所述蒸汽涡轮机和所述HRSG的所述水蒸汽循环包括所述压力级中的三个压力级：高压级；中压级；以及低压级。技术方案11.根据技术方案10所述的联合循环发电装置，其中：所述较高压力级包括所述高压级；并且所述较低压力级包括所述中压级。技术方案12.根据技术方案2所述的联合循环发电装置，进一步包括止回阀，所述止回阀设置在所述较低压力给水支路上位于相对于所述结点的上游的位置处；其中所述止回阀包括允许流体仅沿一个方向流动通过所述止回阀的阀门。技术方案13.根据技术方案12所述的联合循环发电装置，进一步包括泄压阀；其中所述泄压阀设置在所述高压给水支路的所述下游段以及所述组合给水管线中的至少一者上；并且其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种联合循环发电装置，包括燃气涡轮机以及热回收蒸汽发生器(HRSG)，所述HRSG经由包括多个压力级的水蒸汽循环可操作地接合到蒸汽涡轮机，所述多个压力级包括至少较高压力级和较低压力级，所述联合循环发电装置进一步包括：燃料管线，所述燃料管线配置成将燃料输送到燃烧系统；燃料预热器，所述燃料预热器用于在将所述燃料输送到所述燃烧系统之前预热所述燃料，所述燃料预热器包括第一热交换器和第二热交换器；较高压力给水管线，所述较高压力给水管线配置成将较高压力给水输送到：与所述较高压力级相关联的较高压力锅炉；以及从所述较高压力给水管线分支的较高压力给水支路，其中所述较高压力给水支路接合并且延伸穿过所述燃料预热器，并且包括限定到所述燃料预热器的每一侧的上游段和下游段；较低压力给水管线，所述较低压力给水管线用于将较低压力给水输送到：与所述较低压力级相关联的较低压力锅炉；以及从所述较低压力给水管线分支的较低压力给水支路；所述较高压力给水支路的所述下游段与所述较低压力给水支路相组合的结点；以及从所述结点延伸的组合给水管线，所述组合给水管线引导组合给水；其中所述第一热交换器配置成在以下两者之间交换热量：通过所述组合给水管线输送到所述第一热交换器的所述组合给水；以及所述燃料管线内的所述燃料；其中所述第二热交换器配置成在以下两者之间交换热量：通过所述较高压力给水支路的所述上游段输送到所述第一热交换器的所述较高压力给水；以及所述燃料管线内的所述燃料。...

【技术特征摘要】
2017.09.28 US 15/7187051.一种联合循环发电装置，包括燃气涡轮机以及热回收蒸汽发生器(HRSG)，所述HRSG经由包括多个压力级的水蒸汽循环可操作地接合到蒸汽涡轮机，所述多个压力级包括至少较高压力级和较低压力级，所述联合循环发电装置进一步包括：燃料管线，所述燃料管线配置成将燃料输送到燃烧系统；燃料预热器，所述燃料预热器用于在将所述燃料输送到所述燃烧系统之前预热所述燃料，所述燃料预热器包括第一热交换器和第二热交换器；较高压力给水管线，所述较高压力给水管线配置成将较高压力给水输送到：与所述较高压力级相关联的较高压力锅炉；以及从所述较高压力给水管线分支的较高压力给水支路，其中所述较高压力给水支路接合并且延伸穿过所述燃料预热器，并且包括限定到所述燃料预热器的每一侧的上游段和下游段；较低压力给水管线，所述较低压力给水管线用于将较低压力给水输送到：与所述较低压力级相关联的较低压力锅炉；以及从所述较低压力给水管线分支的较低压力给水支路；所述较高压力给水支路的所述下游段与所述较低压力给水支路相组合的结点；以及从所述结点延伸的组合给水管线，所述组合给水管线引导组合给水；其中所述第一热交换器配置成在以下两者之间交换热量：通过所述组合给水管线输送到所述第一热交换器的所述组合给水；以及所述燃料管线内的所述燃料；其中所述第二热交换器配置成在以下两者之间交换热量：通过所述较高压力给水支路的所述上游段输送到所述第一热交换器的所述较高压力给水；以及所述燃料管线内的所述燃料。2.根据权利要求1所述的联合循环发电装置，其中所述组合给水包括以下各项的组合流：通过所述较高压力给水支路的所述下游段输送到所述结点的所述较高压力给水；以及通过所述较低压力给水支路输送到所述结点的所述较低压力给水。3.根据权利要求2所述的联合循环发电装置，其中所述燃烧系统包括所述燃气涡轮机的燃烧器。4.根据权利要求2所述的联合循环发电装置，其中所述燃烧系统包括所述燃气涡轮机的燃烧器以及定位在所述燃气涡轮机的排气管中的管道式燃烧器。5.根据权利要求2所述的联合循环发电装置，其中：所述较高压力给水支路的所述上游段将所述较高压力给水输送到所述燃料预热器；并且所述较高压力给水支路...

【专利技术属性】
技术研发人员：KE塞尔弗里奇，DF比迪，AJ内格罗尼，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US