用于发电设备的启动前和停机后的准备的系统及方法技术方案

公开了用于经历频繁启动和停机的此类发电设备(如，太阳能操作的发电设备)的启动前或停机后的准备的系统及方法。系统和方法引入了辅助流体流来沿与负责产生电力的正常工作流体流的方向相反的方向循环。即，如果工作流体沿第一方向流动来操作发电设备，则辅助流体沿与第一方向相反的第二方向流动。辅助流体在预定时间内且在预定状态下沿第二方向流动穿过太阳能接收器的多个过热器面板布置，在工作流体回路的触动之前，作为发电设备的启动前准备，而在工作流体回路停止之后，作为发电设备的停机后准备，以获得过热器中的预定状态。

【技术实现步骤摘要】
用于发电设备的启动前和停机后的准备的系统及方法
本公开内容涉及发电设备或蒸汽发生器，并且更具体地涉及发电设备或蒸汽发生器或锅炉的启动和停机的准备，特别是针对经历频繁的停机和启动的那些发电设备。
技术介绍
用于发电设备的某些蒸汽发生器或锅炉经历频繁的停机和启动。例如，集中式太阳能发电设备取决于太阳能而在白天期间操作，而在夜晚(称为停机周期)停机。此类集中式太阳能发电设备使用太阳能锅炉来用于产生蒸汽以操作蒸汽涡轮，继而又通过使用发电机来产生电力。大体上，除各种其它构件之外，太阳能锅炉可包括蒸发器区段和高温构件，如，过热器区段或再热器。蒸发器区段产生蒸汽，且将蒸汽供应至高温构件，如，过热器区段，过热器区段使蒸汽过热来供应过热蒸汽用于操作蒸汽涡轮。蒸发器或过热器区段中的各个均包括各种流体地连接的面板，其具有各种流体传送管，管垂直地布置在相应的顶部水平集管与底部水平集管之间，集管为厚壁的，且大体上绝热。这些面板通过将太阳光线聚焦于其上来被加热，这继而又加热待用于产生电力的流体。在正常操作期间，高温构件如过热器区段的面板达到其最高温度，且在停机周期期间，高温构件失去热，且达到相对低于或高于在早晨启动发电设备所需的剩余温度。具体而言，过热器面板中的管在它们失去热至环境空气时达到环境温度。不同于过热器管，过热器的厚壁的且绝热的集管或歧管可不会损失热至环境空气。因此，在停机期间，集管或歧管在相对低于或高于启动所需的剩余温度下，且大体上处于相比于停机期间的环境温度管更高的温度。在白天期间，在发电设备的正常操作期间，蒸汽和过热器面板的温度从过热器构件入口区段(上游)增大至过热器出口区段(下游)，将过热器出口区段保持在较高温度下，且将过热器入口区段保持在相对较低温度下。因此，甚至在停机周期期间损失一些热之后，相比于过热器下游构件，过热器上游构件仍处于相对较低的剩余温度。在此情况下，由于来自于蒸发器区段的蒸汽的温度与过热器面板的集管和管的温度之间的较大差异，故在没有任何准备的情况下起动发电设备可导致各种问题，如，过热器面板的疲劳破坏，特别是集管和歧管。蒸汽与集管之间的该温差可在集管中生成穿过壁的温度梯度，从而引起热应力。因此，存在平衡热应力，且改善过热器的过热器上游构件和下游构件的疲劳寿命来延长发电设备的总体寿命的需求。
技术实现思路
本公开内容描述了一种用于发电设备的启动前和停机后的准备的系统及方法，其将在以下的简要概述中提出，以提供本公开内容的一个或多个方面的基本理解，该系统和方法旨在克服所述缺陷，但包括其所有优点，同时提供了一些附加优点。本概述并非是本公开内容的宽泛综述。其既不旨在识别本公开内容的重要或关键元件，又不旨在界定本公开内容的范围。相反，本概述的唯一目的在于以简化形式呈现出本公开内容的一些构想、其方面和优点，以作为随后提出的更为详细的描述的前序。本公开内容的一个目的在于描述一种系统及方法，其可平衡热应力和改善过热器的过热器上游构件和下游构件的疲劳寿命，以延长发电设备或蒸汽发生器的总体寿命。本公开内容的另一个目的在于描述一种便于使用且经济的系统和方法。本公开内容的各种其它目的和特征将从以下详细描述和权利要求清楚。一方面，上文提到的和其它的目的可通过用于发电设备的启动前和停机后的准备中的至少一个的系统来实现。在其它方面，上文提到的和其它的目的可通过用于发电设备的启动前和停机后的准备中的至少一个的方法来实现。可使用此类系统和方法的发电设备的实例是经历频繁启动和停机的那些，如，太阳能操作的发电设备。尽管出于更好理解的目的而连同太阳能操作的发电设备描述了本公开内容，但本公开内容的范围将延伸至经历频繁启动和停机的所有此类发电设备。根据本公开内容的以上方面，公开了一种用于太阳能操作的发电设备的启动前和停机后的准备中的至少一个的系统。太阳能操作的发电设备包括用以加热流过其间的工作流体的太阳能接收器。具有过热器区段的太阳能接收器包括多个过热器面板布置。太阳能操作的发电设备还包括涡轮和热交换器中的至少一个，其中涡轮依靠从太阳能接收器接收的流过多个过热器面板布置的工作流体操作，且热交换器用于传递工作流体的热。此外，系统包括工作流体回路和辅助流体回路。工作流体回路能够允许工作流体从太阳能接收器沿第一方向经由多个过热器面板布置流至涡轮和热交换器中的至少一个。辅助流体回路能够允许辅助流体流在预定时间且在预定参数下沿与第一方向相反的第二方向经由多个过热器面板布置达到其预定状态。辅助流体回路在工作流体回路的触动之前的预定时间被触动，来作为太阳能操作的发电设备的启动前准备。辅助流体回路在工作流体停止之后的预定时间被触动来作为太阳能发电设备的停机后操作。辅助流体的预定参数可为辅助流体的预定温度、预定压力和预定流速中的至少一个的变量。辅助流体流的至少一个预定参数变化来获得沿多个过热器面板布置的期望的温度分布，以最大限度地减小其上的热应力。作为太阳能操作的发电设备的启动前准备，在用于启动太阳能操作的发电设备的工作流体回路的触动之前，辅助流体流的预定温度可高于或等于多个过热器面板布置的下游区段的温度，以加热多个过热器面板布置。此外，作为停机后准备，在用于太阳能操作的发电设备停机的工作流体回路停止之后，辅助流体流的预定温度低于或等于多个过热器面板布置的下游区段的温度，以冷却多个过热器面板布置。太阳能接收器还包括蒸发器区段，其具有适于生成工作流体来供应至过热器区段的多个蒸发器面板布置。该系统还可包括用以使工作流体再热的再热器区段，以及用以升高工作流体的温度的节约器区段。此外，各个过热器面板布置均包括底部和顶部的水平或大致倾斜的集管，以及设置在底部集管与顶部集管之间的成束大致平行的立管。一个过热器面板布置的顶部集管或底部集管中的任一个，以及相邻过热器面板布置的顶部集管或底部集管中的任一个流体地联接，以构造多个过热器面板布置来用于工作流体沿第一方向流动且辅助流体沿第二方向流动。多个过热器面板布置包括第一过热面板布置和最后的过热器面板布置；且作为备选还可包括设置在第一过热器面板布置和最后的过热器面板布置之间且流体地联接到彼此上的一个或多个中间过热器面板布置。第一过热器面板布置的顶部集管或底部集管中的一个联接到太阳能接收器的蒸发器区段上来从其接收工作流体，且最后的过热器面板布置的顶部集管或底部集管中的一个引导工作流体穿过其间来操作涡轮，从而限定第一方向。具体而言，与辅助流体流的第一方向相对的第二方向限定为从最后的过热器面板布置的集管的出口流过一个或多个中间过热器面板布置至第一过热器面板布置的集管的入口。在一个实施例中，该系统还可包括用以控制辅助流体流的预定参数的至少一个控制装置。该系统还可包括用以排放从过热器区段流出的辅助流体流的排放机构。在另一个实施例中，该系统还可包括用以将过热器区段与蒸发器区段及涡轮和热交换器中的至少一个隔离开的隔离布置。在本公开内容的另一个方面中，一种用于太阳能操作的发电设备的启动前和停机后的准备中的至少一个的方法，该太阳能操作的发电设备具有太阳能接收器及涡轮或热交换器中的至少一个。具有过热器区段的太阳能接收器包括多个过热器面板布置。该方法包括：使工作流体沿第一方向循环穿过工作流体回路，第一方向限定为从太阳能接收器穿过多个过热器面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于太阳能操作的发电设备的启动前和停机后准备中的至少一个的系统，所述系统包括：用以加热流过其间的工作流体的太阳能接收器，所述太阳能接收器具有过热器区段，所述过热器区段包括过热器面板布置；涡轮和热交换器中的至少一个，其依靠从所述太阳能接收器接收的工作流体操作，所述工作流体流过所述多个过热器面板布置；工作流体回路，其允许所述工作流体沿第一方向从所述太阳能接收器经由所述多个过热器面板布置流至所述涡轮和所述热交换器中的至少一个，以至少操作所述涡轮和经由所述热交换器传递所述热；以及辅助流体回路，其允许辅助流体在预定参数下沿与所述第一方向相反的第二方向流过所述多个过热器面板布置，以达到其预定状态，所述辅助流体回路在预定时间被触动：在所述工作流体回路触动之前，作为所述太阳能操作的发电设备的启动前的准备，以及在所述工作流体停止之后，作为所述太阳能操作的发电设备的停机后准备。

【技术特征摘要】
2013.02.22 US 13/7741031.一种用于太阳能操作的发电设备的启动前和停机后准备中的至少一个的系统，所述系统包括：用以加热流过其间的工作流体的太阳能接收器，所述太阳能接收器具有过热器区段，所述过热器区段包括多个过热器面板布置；涡轮和热交换器中的至少一个，其依靠从所述太阳能接收器接收的工作流体操作，所述工作流体流过所述多个过热器面板布置；工作流体回路，其允许所述工作流体沿第一方向从所述太阳能接收器经由所述多个过热器面板布置流至所述涡轮和所述热交换器中的至少一个，以至少操作所述涡轮和经由所述热交换器传递热；以及辅助流体回路，其允许辅助流体在预定参数下沿与所述第一方向相反的第二方向流过所述多个过热器面板布置，以达到其预定状态，所述辅助流体回路在预定时间被触动：在所述工作流体回路触动之前，作为所述太阳能操作的发电设备的启动前的准备，以及在所述工作流体回路停止之后，作为所述太阳能操作的发电设备的停机后准备。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预定参数为所述辅助流体的预定温度、预定压力和预定流速中的至少一个的变量。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述辅助流体的至少一个预定参数变化以获得沿所述多个过热器面板布置的期望的温度分布来最大限度地减小在其上的热应力。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，在用于启动所述太阳能操作的发电设备的工作流体回路的触动之前，所述辅助流体的预定温度高于或等于所述多个过热器面板布置的下游区段的温度，以加热所述多个过热器面板布置，作为所述太阳能操作的发电设备的启动前准备。5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，在用于使所述太阳能操作的发电设备停机的工作流体回路的停止之后，所述辅助流体的预定温度低于或等于所述多个过热器面板布置的下游区段的温度，以冷却所述多个过热器面板布置，作为所述太阳能操作的发电设备的停机后准备。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，各个过热器面板布置包括：以水平或倾斜的方式设置的底部集管和顶部集管；以及设置在所述底部集管与所述顶部集管之间的成束平行的立管，一个过热器面板布置的所述集管和相邻过热器面板布置的集管流体地联接，以便将所述多个过热器面板布置构造成使工作流体沿所述第一方向流动且使所述辅助流体沿第二方向流动。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述多个过热器面板布置包括：流体地联接到彼此上的第一过热器面板布置和最后的过热器面板布置，所述第一过热器面板布置中的顶部集管或底部集管中的一个联接到所述太阳能接收器的蒸发器区段上来从其接收工作流体，且所述最后的过热器面板布置的顶部集管或底部集管中的一个引导工作流体穿过其间来操作所述涡轮，从而限定所述第一方向。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述多个过热器面板布置包括设置在所述第一过热器面板布置与最后的过热器面板布置之间的一个或多个中间过热器面板布置，所述第一过热器面板布置、所述中间过热器面板布置和所述最后的过热器面板布置流体地联接到彼此上。9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，与所述第一方向相反的所述第二方向限定为从所述最后的过热器面板布置的出口流过所述一个或多个中间过热器面板布置到所述第一过热器面板布置的入口。10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述太阳能接收器包括蒸发器区段，所述蒸发器区段具有适于生成所述工作流体来供应至所述过热器区段的多个蒸发器面板布置。11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述系统还包括隔离布置，所述隔离布置使所述过热器区段与所述涡轮和所述热交换器中的至少一个以及所述蒸发器区段隔离。12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用以再加热所述工作流体的再热器区段。13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用以升高所述工作流体的温度的节约器区段。14.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用以控制所述辅助流体的预定参数的至少一个控制装置。15.根据权利要求1所述的系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：RJ特达卡，WP鲍维二世，TW森博，
申请(专利权)人：阿尔斯通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH