用于联合循环发电设备的低负载调降制造技术

一种联合循环发电单元（10），其包括燃气涡轮机（16）、用以从燃气涡轮机（16）的排出流（24）生成蒸汽的热回收蒸汽发生器（HRSG）（34）、和由从所述HRSG（34）生成的蒸汽驱动的蒸汽涡轮机（64）。在HRSG（34）中的蒸发器（50）中生成的蒸汽被输送通过HRSG（34）中的上游过热器级（46a）和下游过热器级（46b）。蒸汽然后被从下游过热器级（46b）输送到蒸汽涡轮机（64）。在上游和下游过热器级（46a、46b）之间，来自上游过热器级（46a）的蒸汽流被节流到更低压力，以在进入下游过热器级（46b）之前形成减压蒸汽流，蒸汽在下游过热器级（46b）中在降低的压力下被重新加热到升高的温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于联合循环发电设备的低负载调降
本专利技术涉及联合循环发电设备，且更具体地，涉及在低负载（发电）操作模式期间联合循环发电设备的热回收蒸汽发生器的操作。
技术介绍
在联合循环发电设备中，燃气涡轮发动机从燃料和空气混合物的燃烧生成动力。热回收蒸汽发生器（HRSG）能够位于燃气涡轮发动机的下游，以从燃气涡轮发动机排气接收热能以产生蒸汽。所产生的蒸汽能够用于驱动蒸汽涡轮机以生成额外动力。尤其，HRSG是热交换装置，其使用来自燃气涡轮发动机的热排气以生成蒸汽，蒸汽在蒸汽涡轮机中膨胀以产生动力输出，诸如以利用发电机发电。HRSG能够包括多个区段，诸如低压（LP）区段、中间压力（IP）区段和高压（HP）区段。每个区段均可包括蒸发器或热交换器，水在其中被转换成蒸汽。离开蒸发器的蒸汽能够穿过在HRSG内的排出路径中的额外热交换器，称为过热器，其中，过热器内的蒸汽的温度和品质增加。一些HRSG可在排出路径中包括补充的燃烧器来提供额外热量以在需求高峰状况期间增大蒸汽涡轮机的输出。
技术实现思路
根据本专利技术的方面，为联合循环发电单元提供操作用于联合循环发电单元的热回收蒸汽发生器的方法，所述联合循环发电单元包括燃气涡轮机、用以通过回收来自燃气涡轮机的排气的热能生成蒸汽的热回收蒸汽发生器（HRSG）、和由从HRSG生成的蒸汽驱动的蒸汽涡轮机。方法包括：在HRSG中的蒸发器中生成饱和蒸汽；从蒸发器输送蒸汽通过HRSG中的上游过热器级；从上游过热器级输送过热蒸汽通过HRSG中的下游过热器级；从下游过热器级输送过热蒸汽到蒸汽涡轮机；以及在上游和下游过热器级之间，将来自上游过热器级的蒸汽流节流到更低压力，以在进入下游过热器级之前形成减压的蒸汽流。进入下游过热器级的节流的减压蒸汽流能够是过热蒸汽。发电设备具有基本负载操作模式和低负载操作模式，并且其中：发电设备在基本负载操作中的操作能够包括将未节流的蒸汽流从上游过热器级提供到下游过热器级；和发电设备在低负载操作模式中的操作能够包括使从上游过热器级到下游过热器级的蒸汽流节流。在基本负载操作模式期间，提供到蒸汽涡轮机的蒸汽的温度能够处于基本负载操作温度；且在低负载操作模式期间，提供到蒸汽涡轮机的蒸汽能够处于减小的压力且处于基本负载操作温度，并且将蒸汽涡轮机维持在基本负载操作温度。能够在蒸发器中维持预定压力，使得对于蒸发器中的蒸汽的关联饱和温度在低负载操作模式期间处于或高于预定最小温度。选择性催化还原（SCR）系统能够邻近蒸发器位于HRSG内，且预定最小温度在SCR的可操作温度范围内，以在低负载操作模式中在排气温度的降低期间维持SCR可操作。蒸汽涡轮机能够包括高压涡轮机区段和中间压力涡轮机区段，且蒸发器能够是高压蒸发器，其将蒸汽提供到上游过热器级用以供应蒸汽到高压涡轮机区段，并且包括中间压力蒸发器和至少一个中间过热器级，其从中间压力蒸发器接收蒸汽且提供过热蒸汽到中间压力涡轮机区段。根据本专利技术的另一方面，为联合循环发电单元提供操作用于联合循环发电单元的热回收蒸汽发生器的方法，所述联合循环发电单元包括燃气涡轮机、用以通过回收来自燃气涡轮机的排气的热能生成蒸汽的热回收蒸汽发生器（HRSG）、及由从HRSG生成的蒸汽驱动的蒸汽涡轮机，方法包括：在基本负载操作模式中操作发电设备，其中，在基本负载操作温度下且在基本负载操作压力下将过热蒸汽从HRSG提供到蒸汽涡轮机；且随后，在低负载操作模式中操作发电设备，其中，在基本负载操作温度下且在减小的操作压力（其小于基本负载操作压力）下，将过热蒸汽从HRSG提供到蒸汽涡轮机。在低负载操作模式期间，HRSG能够在比基本负载操作模式期间提供到HRSG的排出流的温度减小的温度下从燃气涡轮机接收排出流。HRSG能够至少包括供应过热蒸汽到蒸汽涡轮机的上游过热器级和下游过热器级，并且包括在低负载操作模式期间使从上游过热器级到下游过热器级的蒸汽流节流。下游过热器级能够提供过热蒸汽到高压涡轮机，且上游和下游过热器分别在HRSG中形成初级和二级过热器。在以低负载操作模式操作之后，蒸汽涡轮机能够返回到基本负载操作模式，并且其中，提供到蒸汽涡轮机的过热蒸汽能够贯穿低负载操作模式被维持在基本负载操作温度。在没有涉及蒸汽涡轮机的温度的情况下，蒸汽涡轮机的动力输出能够以基于从HRSG可得的蒸汽压力的速率从低负载到基本负载操作模式斜升。根据本专利技术的又一方面，提供一种联合循环发电设备，其包括：燃气涡轮机，其可操作以生成动力并产生排气输出；热回收蒸汽涡轮机（HRSG），其接收来自燃气涡轮机的排气输出并产生过热蒸汽；以及蒸汽涡轮机，其从HRSG接收过热蒸汽以生成动力。HRSG包括：蒸发器，其提供饱和蒸汽源；上游过热器级，其连接到来自蒸发器的输出以从蒸发器接收蒸汽；下游过热器，其用于从上游过热器经由蒸汽导管接收蒸汽；和节流阀，其位于蒸汽导管中，在发电设备的低负载操作模式期间，节流阀在上游和下游过热器之间将蒸汽流节流到更低的压力和温度，并且下游过热器重新加热蒸汽流，之后提供重新加热的蒸汽到蒸汽涡轮机。从上游过热器级进入节流阀的所有蒸汽流能够流动通过节流阀到下游过热器级。蒸汽涡轮机能够包括高压涡轮机区段和中间压力涡轮机区段，且蒸发器是高压蒸发器，其提供蒸汽到上游过热器级用于供应蒸汽到高压涡轮机区段，并且包括中间压力蒸发器和至少一个中间过热器级，其从中间压力蒸发器接收蒸汽且提供过热蒸汽到中间压力涡轮机区段。选择性催化还原（SCR）系统能够邻近高压蒸发器位于HRSG内，且高压蒸发器被维持在一温度，该温度在SCR的可操作温度范围内，以在低负载操作模式中在排气温度的降低期间维持SCR可操作。温度控制器能够位于节流阀的下游。能够设置控制单元，其具有处理器并连接到节流阀，用于在基本负载操作模式和低负载操作模式之间控制通过节流阀的蒸汽流的变化。附图说明虽然本说明书以具体地指出且明确要求保护本专利技术的权利要求结束，但是相信从结合附图的以下描述将更好地理解本专利技术，在附图中，类似附图标记指示类似元件，并且其中：图1是并入本专利技术的方面的联合循环发电设备的示意图解。具体实施方式在优选实施例的以下详细描述中，参考附图，该附图形成其一部分，且在其中以举例说明的方式且不以限制的方式示出可在其中实践本专利技术的特定优选实施例。应当理解，可利用其他实施例，且在不脱离本专利技术的精神和范围的情况下可做出改变。发电设备经受来自电网的广泛变化的需求负载。其必须响应于这些负载，同时维持效率和考虑对形成发电设备的部件的使用寿命的热影响。例如，改变的需求负载和所得到的燃气和蒸汽涡轮发动机的温度的改变能够导致发动机内的静止和旋转部件之间的干扰，除非采取措施来在负载过渡期间控制部件温度和关联空隙，诸如在从低或部分负载到满载或基本负载的过渡期间可能要求的。根据本专利技术的方面，描述了用于在最小输出水平（即，在低负载调降（lowloadturndown）操作期间）操作联合循环发电设备的方法和关联器械，使得其对于在低需求状况期间维持联接到电网的发电设备的单元发电机在财政上是有吸引力的。根据本专利技术的特定方面，低负载调降方法能够维持单元可用性以在最短或减少的时间内将动力斜升到基本负载输出，同时延长易受热循环应力诱导的疲劳影响的涡轮机部件的使用寿命。如在下文中更详细地描述的，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作用于联合循环发电单元的热回收蒸汽发生器的方法，所述联合循环发电单元包括燃气涡轮机、用以通过回收来自所述燃气涡轮机的排气的热能生成蒸汽的热回收蒸汽发生器（HRSG）、和由从所述HRSG生成的所述蒸汽驱动的蒸汽涡轮机，所述方法包括：在所述HRSG中的蒸发器中生成饱和蒸汽；从所述蒸发器输送蒸汽通过所述HRSG中的上游过热器级；从所述上游过热器级输送过热蒸汽通过所述HRSG中的下游过热器级；从所述下游过热器级输送所述过热蒸汽到蒸汽涡轮机；及在所述上游和下游过热器级之间，将来自所述上游过热器级的蒸汽流节流到更低压力，以在进入所述下游过热器级之前形成减压的蒸汽流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种操作用于联合循环发电单元的热回收蒸汽发生器的方法，所述联合循环发电单元包括燃气涡轮机、用以通过回收来自所述燃气涡轮机的排气的热能生成蒸汽的热回收蒸汽发生器（HRSG）、和由从所述HRSG生成的所述蒸汽驱动的蒸汽涡轮机，所述方法包括：在所述HRSG中的蒸发器中生成饱和蒸汽；从所述蒸发器输送蒸汽通过所述HRSG中的上游过热器级；从所述上游过热器级输送过热蒸汽通过所述HRSG中的下游过热器级；从所述下游过热器级输送所述过热蒸汽到蒸汽涡轮机；及在所述上游和下游过热器级之间，将来自所述上游过热器级的蒸汽流节流到更低压力，以在进入所述下游过热器级之前形成减压的蒸汽流。2.根据权利要求1所述的方法，其中，进入所述下游过热器级的所述节流的减压蒸汽流是过热蒸汽。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发电设备具有基本负载操作模式和低负载操作模式，并且其中：在所述基本负载操作中操作所述发电设备包括将未节流的蒸汽流从所述上游过热器级提供到所述下游过热器级；和在所述低负载操作模式中操作所述发电设备包括使从所述上游过热器级到所述下游过热器级的所述蒸汽流节流。4.根据权利要求3所述的方法，其中：在所述基本负载操作模式期间，提供到所述蒸汽涡轮机的所述蒸汽的温度处于基本负载操作温度；且在所述低负载操作模式期间，提供到所述蒸汽涡轮机的所述蒸汽处于减小的压力下且处于所述基本负载操作温度，并将所述蒸汽涡轮机维持在所述基本负载操作温度。5.根据权利要求3所述的方法，其包括维持所述蒸发器中的预定压力，使得对于所述蒸发器中的所述蒸汽的关联饱和温度在所述低负载操作模式期间处于或高于预定最小温度。6.根据权利要求5所述的方法，其中，选择性催化还原（SCR）系统邻近所述蒸发器位于所述HRSG内，且所述预定最小温度在所述SCR的可操作温度范围内，以在所述低负载操作模式中在排气温度的降低期间维持所述SCR可操作。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蒸汽涡轮机包括高压涡轮机区段和中间压力涡轮机区段，且所述蒸发器是高压蒸发器，其提供蒸汽到所述上游过热器级用于供应蒸汽到所述高压涡轮机区段，并且包括中间压力蒸发器和至少一个中间过热器级，其从所述中间压力蒸发器接收蒸汽且提供过热蒸汽到所述中间压力涡轮机区段。8.一种操作用于联合循环发电单元的热回收蒸汽发生器的方法，所述联合循环发电单元包括燃气涡轮机、用以通过回收来自所述燃气涡轮机的排气的热能生成蒸汽的热回收蒸汽发生器（HRSG）、和由从所述HRSG生成的所述蒸汽驱动的蒸汽涡轮机，所述方法包括：在基本负载操作模式中操作所述发电设备，其中，在基本负载操作温度下且在基本负载操作压力下将过热蒸汽从所述HRSG提供到所述蒸汽涡轮机；并且随后，在低负载操作模式中操作所述发电设备，其中，在所述基本负载操作温度下且在小于所述基本负载操作压力的减小的操作压力下将过热蒸汽从所述HRSG提供到所述蒸汽涡轮机。9.根据权利要求8所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：MS布里施，J库尼，KB麦克劳林，RL约翰逊，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE