本发明专利技术涉及具有太阳能系统的功率装置。一种功率装置(1)包括借助于一级回路(10a，10b，10c)和二级回路系统(20a)而操作性地连接到发热部件(诸如太阳能系统(S太阳能))上的下者中的至少一个：燃气涡轮(GT)、具有水-蒸汽循环的蒸汽涡轮(ST)，以及热回收蒸汽发生器(B)。一级热传递回路(10a，10b)包括构造成加热一级流体(10)的太阳能加热系统(S太阳能)，而二级回路包括用于二级流(20)的流管线(20A)，以及用以在二级水流和燃气涡轮入口空气流(2)之间交换热的主热交换器(23)。一级回路中的第一管线(10B)通往第一热交换器(12)，以加热二级回路(20a)中的水流。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及具有太阳能系统的功率装置。一种功率装置(1)包括借助于一级回路(10a，10b，10c)和二级回路系统(20a)而操作性地连接到发热部件(诸如太阳能系统(S太阳能))上的下者中的至少一个：燃气涡轮(GT)、具有水-蒸汽循环的蒸汽涡轮(ST)，以及热回收蒸汽发生器(B)。一级热传递回路(10a，10b)包括构造成加热一级流体(10)的太阳能加热系统(S太阳能)，而二级回路包括用于二级流(20)的流管线(20A)，以及用以在二级水流和燃气涡轮入口空气流(2)之间交换热的主热交换器(23)。一级回路中的第一管线(10B)通往第一热交换器(12)，以加热二级回路(20a)中的水流。【专利说明】具有太阳能系统的功率装置
本专利技术涉及运行功率装置来发电的方法，并且更特别地，涉及运行具有发热源(特别是太阳能系统)的联合循环功率装置的方法。此外，本专利技术涉及可由该方法运行的功率装置。
技术介绍
用于产生电能的传统功率装置(诸如联合循环功率装置)可与可再生能源结合起来运行，以便针对给定的电功率产量减少CO2排放。当可获得可再生能源(诸风如或太阳能)，并且可使它们对电功率生产作出贡献时，燃烧化石燃料的联合循环功率装置可在部分负荷下运行，并且仍然产生满电功率。但是，联合循环功率装置在其部分负荷运行期间的效率典型地低于其在全负荷下运行的效率。然后在联合循环功率装置的部分负荷运行时的具体CO2排放会提高，而且由于实施可再生能源而产生的CO2排放减少又变小了。DE 19627425论述了一种联合循环功率装置，其中，蒸汽涡轮的水-蒸汽循环的给水被引导到太阳能蒸汽发生器中，而产生的太阳能蒸汽添加到由功率装置的热回收蒸汽发生器产生的蒸汽。使两个蒸汽流的混合物过热，以供在蒸汽涡轮中使用。在仅使用太阳能蒸汽发生器的运行期间，经预热的给水被引导到太阳能发电机中，而在那里产生的蒸汽则直接被引导到蒸汽涡轮。美国专利N0.US 2009/0235634论述了一种允许在部分负荷运行期间扩大涡轮机的低速(turn down)范围的系统。在那里，低速范围被定义为涡轮机的这样的负荷范围，即，涡轮机在该范围内运行，同时保持遵从排放。通过使用涡轮机外部的热源(诸如太阳能热)来预热通往涡轮机的压缩机的入口空气，来实现部分负荷运行低速范围的扩大。预热入口空气会使得离开压缩机且进入燃烧室的空气有较高的温度。实际上，然后需要较少燃料来达到燃气涡轮的必要燃烧温度。GB 2449181论述了一种包括燃气涡轮和太阳能混合循环的功率装置，其中，在燃气涡轮压缩机之后且在燃烧过程之前提供给空气的热由直接太阳能热供应。通过直接将热从太阳能辐射传递到空气而产生高于350°C的高的空气温度，来实现对空气的加热。该概念允许以较高的温度从燃气涡轮和蒸汽涡轮的热力循环中抽取能量，从而产生较高的功率输出和较大循环效率。
技术实现思路
根据示例性实施例，提供一种具有改进的部分负荷运行和高负荷运行的方法，其用于运行功率装置来发电，功率装置包括燃气涡轮、蒸汽涡轮，并且结合有发热部件。—方面提供一种用于运行功率装置的方法，其包括:通过发热部件加热一级流体，发热部件操作性地与燃气涡轮、蒸汽涡轮和热回收蒸汽发生器连接；以及在部分负荷运行和高负荷运行期间，将经加热的一级流体引导到多个一级回路中的至少一个。在部分负荷运行期间，经加热的一级流体通过一级回路而被引导到热交换器，以将热引导到二级流体，二级流体用于将热传递到主热交换器来加热燃气涡轮入口空气，而在高负荷运行期间，经加热的一级流体通过一级回路而被引导到热交换器，以传递热来对吸收冷却器提供功率，以冷却二级流体；以及将二级流体引导主热交换器，以通过主热交换器冷却燃气涡轮入口空气。典型地，用来在部分负荷运行期间加热燃气涡轮入口空气，以及用来在高负荷运行期间冷却燃气涡轮入口空气的二级流体在单个闭合回路中循环，该闭合回路包含布置成在二级流体和燃气涡轮入口空气之间进行热交换的主热交换器、用来加热二级流体的热交换器，以及用来冷却二级流体的吸收冷却器(系统)。发热部件可为太阳能源或任何其它类似的源。方法在部分负荷运行和高负荷运行期间实现CO2排放的减少，以及功率装置(例如联合循环功率装置)的整体性能的提高。在部分负荷运行期间，通往燃气涡轮或涡轮的入口空气的温度升高会对联合循环功率装置实现效率提高，而高负荷运行下，热交换器加热入口空气的操作停止，而太阳能蒸汽用来对吸收冷却器提供功率，以冷却二级流体，二级流体又在高负荷运行期间冷却入口空气。从而，本来为了加热目的从蒸汽涡轮或热回收蒸汽发生器中抽取的蒸汽质量流可全部用来驱动蒸汽涡轮。因此，产生较多功率。根据本公开的示例性实施例的方法使得能够使用一个单个二级流体热交换回路来对两个不同的热交换过程供应能量(例如太阳能热能)，其中，两个过程都会提高功率装置性能，而且覆盖了整个负荷范围。因此根据本公开的示例性实施例的方法具有另一个优点，即，可利用一个发热部件(诸如单个太阳能装置)来执行该方法，该发热部件对不同的功率装置过程供热且服务于功率装置的整个负荷范围。此外，可使用为冷却和加热二级流体以冷却或加热入口空气而提供的现有的热交换器，来对吸收冷却器和入口空气供应太阳能热。从而，可通过以有限的投资成本对现有的功率装置设施改型来实现该方法。方法典型地利用单个二级回路和仅一个热交换器来在覆盖整个负荷范围不同的负荷运行中执行冷却和加热功能两者。在示例性方法中，在功率装置以任何负荷运行的期间，发热部件(诸如太阳能系统)的一部分用来对功率装置的水-蒸汽循环的给水供热。特别地，可使用太阳能蒸汽的一部分或全部来加热功率装置中的给水，而非使用从涡轮中抽取的高质量的起停备用蒸汽(pegging steam)。此外，在使用含硫燃料来运行燃气涡轮的情况下，对给水供应太阳能热是特别有利的。这种燃料需要较高的给水温度，以便阻止由烟囱气体温度升高而引起的烟囱腐蚀。在这种情况下，供应太阳能热会允许显著地减少蒸汽质量流抽取，从而提高装置性能。一级流体可加热到在例如90°C _120°C的范围中的温度，以将通往燃气涡轮的入口空气预热高达25°C或更多的温度，或者将通往燃气涡轮的入口空气冷却高达15°C或更多的温度。空气入口温度在部分负荷下升高大约20°C可使有关的联合循环效率有0.945至0.954的改进，而部分负荷效率可提高0.5%。在根据本公开的方法的实施例中，被发热部件(诸如太阳能系统)加热的一级流体被弓I导通过包含给水加热器的一级回路中的至少一个。可动阀容许在任何负荷下，改变在给水加热器中以及另外在热回收蒸汽发生器中使用的太阳能的一部分。该部分可按等级排列，以完全使用太阳能。除了运行功率装置的方法，示例性实施例提供一种能够执行示例性方法的功率装置。功率装置包括用于加热至少一个一级回路中的一级流体的发热部件。发热部件操作性地与燃气涡轮、蒸汽涡轮、热回收蒸汽发生器和具有冷凝器的水-蒸汽循环中的至少一个连接。发热部件是连接到二级回路上的至少一个一级回路的一部分，其中，至少一个一级回路包括从发热部件通往第一热交换器的第一流管线，以及回到发热部件的流管线，其中，第一热交换器布置成与二级回路中的二级流体进行热交换。一级回路包括从发热部本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于运行功率装置(1)的方法，包括：通过发热部件加热一级流体(10)，所述发热部件操作性地与燃气涡轮(GT)、蒸汽涡轮(ST)和热回收蒸汽发生器(B)连接；以及在部分负荷运行和高负荷运行期间，将经加热的一级流体(10)引导到至少一个一级回路(10a，10b，10c)，其中，在部分负荷运行期间，所述经加热的一级流体(10)通过所述一级回路而被引导到热交换器(12)，以将热引导到二级流体(20)，所述二级流体(20)用于将热传递到用于加热燃气涡轮入口空气(A)的主热交换器(23)，其中，在高负荷运行期间，所述经加热的一级流体(10)通过所述一级回路而被引导到热交换器(15)，以传递热而对吸收冷却器(14)提供功率来冷却所述二级流体(20)，以及将所述二级流体(20)引导到所述主热交换器(23)，以通过所述主热交换器(23)冷却燃气涡轮入口空气(A)。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：R卡罗尼，C鲁奇蒂，J迪伊茨曼恩，
申请(专利权)人：阿尔斯通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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