包括热回收蒸汽发生器的联合循环发电设备制造技术

本发明专利技术涉及并公开一种联合循环发电设备。所述联合循环发电设备包括燃气涡轮机、有效连接到所述燃气涡轮机的蒸汽涡轮机，以及有效连接到所述燃气涡轮机和所述蒸汽涡轮机的热回收蒸汽发生器。所述热回收蒸汽发生器包括具有至少一个高压过热器和至少一个再热器的高压再热部分。所述联合循环发电设备进一步包括有效连接到所述燃气涡轮机、所述蒸汽涡轮机和所述热回收蒸汽发生器的控制器。所述控制器以选择性的方式启动，使蒸汽流在所述燃气涡轮机关机后流过所述热回收蒸汽发生器，从而降低所述高压过热器和所述至少一个再热器中至少一者的温度，并且减少在联合循环发电设备关机的HRSG净化过程中冷凝物淬火效应的产生。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及涡轮机领域，确切地说，涉及涡轮机的热回收蒸汽发生器。
技术介绍
传统的联合循环发电设备采用有效连接到蒸汽涡轮机系统的燃气涡轮机系统。燃气涡轮机系统包括连接到燃气涡轮机的压缩机。蒸汽涡轮机系统包括有效连接到中压(IP)涡轮机部分的高压(HP)涡轮机部分，进而中压(IP)涡轮机部分连接到低压(LP)涡轮机。通常，HP、IP和LP涡轮机用来驱动发电机。在典型的联合循环发电设备中，燃气涡轮机产生的废气传送到热回收蒸汽发生器(HRSG)中。HRSG可具有一个或多个压力级，对于三个压力的系统，HRSG包括对应于三个蒸汽涡轮机压力(例如，用于高性能联合循环发电设备的HP、IP和LP)的三个不同压力加热器。HRSG也接收由穿过HP蒸汽涡轮机的HP蒸汽涡轮机废气所产生的低能蒸汽。低能蒸汽用于在不同的压力加热器中对蒸汽重新加热，以提高效率。接着，重新加热过的蒸汽回流，以提供蒸汽涡轮机相对低压阶段的动力。当前的联合循环发电设备从复位启动到运转速度的过程缓慢。就是说，目前使燃气涡轮机运转、提升蒸汽涡轮机的速度以及运转HRSG需要大量的时间。缩短启动时间(即，快速启动)导致关于HRSG的应力和循环效应增大，从而产生重大问题。此外，由周期变化要求所造成的多次启动/停止操作也可在HRSG内造成有害压力。此类压力由在HRSG净化过程中出现的淬火效应造成。对于联合循环发电设备，所需的HRSG净化可在电站启动瞬间或刚好在关机之后进行。净化产生大量的冷凝物，引起HRSG中过热器头部件部分内发生淬火效应。淬火效应是头部件部分和冷凝物之间的温度差造成的。淬火效应增大HRSG内的压力。应力增大最终导致HRSG的工作寿命缩短。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，联合循环发电设备包括燃气涡轮机、有效连接到燃气涡轮机的蒸汽涡轮机以及有效连接到燃气涡轮机和蒸汽涡轮机的热回收蒸汽发生器。所述热回收蒸汽发生器包括具有至少一个高压过热器和至少一个再热器的高压再热部分。所述联合循环发电设备进一步包括有效连接到所述燃气涡轮机、所述蒸汽涡轮机和所述热回收蒸汽发生器的控制器。所述控制器以选择性的方式启动，使蒸汽流在所述燃气涡轮机关机后流过所述热回收蒸汽发生器，从而降低所述高压过热器和所述至少一个再热器中至少一者的温度，并且减少联合循环发电设备关机的HRSG净化过程中冷凝物淬火效应的产生。根据本专利技术的另一方面，在联合循环发电设备关机期间，为减少HRSG净化过程中的冷凝物淬火效应，冷却具有至少一个高压过热器和至少一个再热器的热回收蒸汽发生器(HRSG)的高压再热部分的方法包括:将联合循环发电设备的燃气涡轮机部分的速度减小至旋转齿轮速度。此方法进一步包括逐步停止联合循环发电设备的蒸汽涡轮机部分的操作，使蒸汽流过热回收蒸汽发生器以降低至少一个高压过热器和至少一个再热器中的至少一者的内部温度。降低至少一个高压过热器和至少一个再热器中该一者的内部温度便减少了 HRSG净化过程中的冷凝物淬火效应。根据示例性实施例的又一方面，联合循环发电设备包括燃气涡轮机、有效连接到燃气涡轮机的蒸汽涡轮机，以及有效连接到燃气涡轮机和蒸汽涡轮机的热回收蒸汽发生器。热回收蒸汽发生器包括具有至少一个高压过热器的高压再热部分。联合循环发电设备进一步包括有效连接到至少一个高压过热器的冷凝物清除系统。冷凝物清除系统包括蒸汽分离器和加热装置中的至少一者。蒸汽分离器和加热装置中的各者运转以防止冷凝物在联合循环发电设备关机后集中在至少一个高压过热器内。通过以下结合附图进行的说明可以更加清楚地了解这些和其他优点以及特征。附图说明本专利申请文件中的权利要求书特别指出并明确主张了本专利技术。通过以下结合附图进行的详细说明可以清楚地了解本专利技术的上述和其他特征以及优点，在附图中:图1为根据专利技术的示例性实施例的包括热回收蒸汽发生器(HRSG)的联合循环发电设备的示意图；图2为图1中联合循环发电设备运转的流程图；图3为图1中联合循环发电设备在关机过程中的废气情况的图表；图4为图1中联合循环发电设备的HRSG的蒸汽冷却影响的图表；图5为根据专利技术示例性实施例的包括蒸汽分离器的HRSG的过热器部分的截面侧视图；图6为根据专利技术另一示例性实施例的包括蒸汽分离器的HRSG的过热器部分的截面侧视图；图7为根据专利技术又一示例性实施例的包括蒸汽分离器的HRSG的过热器部分的截面侧视图；以及图8为根据专利技术示例性实施例的包括用于将冷凝物从在过热器内流动的蒸汽中去除的加热装置的HRSG的过热器部分的截面侧视图。具体实施方式通过参考附图以实例方式介绍本专利技术的各实施例以及优点和特征。具体实施例方式参阅图1，根据示例性实施例构造的联合循环发电设备(CCPP)大体显示在2处。CCPP 2包括燃气动力式涡轮机4，其具有通过压缩机/涡轮轴10有效连接到涡轮机部分8的压缩机部分6。压缩机部分6和涡轮机部分8也通过燃烧组件12连接。在所示的示例性实施例中，涡轮机部分8经配置以驱动发电机14。CCPP 2也包括蒸汽动力式涡轮机18。蒸汽动力式涡轮机18包括通过压缩机/涡轮轴24有效连接到中压(IP)蒸汽涡轮机部分22的高压(HP)蒸汽涡轮机部分20。用类似于上述的方法，蒸汽动力式涡轮机18经配置以驱动发电机27。用下述更充分描述的方法，CCPP 2包括与燃气动力式涡轮机4和蒸汽动力式涡轮机18进行流体连通的热回收蒸汽发生器(HRSG) 37。根据所示的示例性实施例，HRSG 37包括高压/再热(HP/RH)部分40，其具有多个高压过热器41和多个再热器，其中一个表示在42处。多个高压过热器41可与过热器头部件部分94进行联通。HRSG 37也包括再热/中压(RH/IP)部分44和低压(LP)部分45。主要蒸汽管道47与HP蒸汽涡轮机20和(HP/RH)部分40处于流体连通状态。此外，(HP/RH)部分40与再热热端(HRH)蒸汽管道49成流体连通，因此使(HP/RH)部分40和蒸汽涡轮机部分22的中压部分(未单独标出)处于流体连通状态。HRSG 37包括一个或多个压力传感器81和温度传感器82，其经布置以感应过热器41中流体的压力和温度，或者在一些示例性实施例中，压力传感器81和温度传感器82可经布置以感应过热器头部件部分94中流体的温度和压力。压力传感器81和温度传感器82与控制器74联通，使得控制器74接收压力传感器81和温度传感器82产生的、表示过热器41中流体的感应压力和温度的信号。温度传感器84经布置以感应过热器41排汽温度，所述排汽温度与过热器41管和过热器头部件部分94的温度相对应。温度传感器84与控制器74联通，使得控制器接收温度传感器84产生的、表示过热器41的排汽温度以及对应地表示过热器41管和过热器头部件部分94温度的信号。如图1中进一步说明，HRSG 37包括多个旁路管道。更确切地说，HRSG 37包括高压叶栅旁路管道52、再热热端(HRH)蒸汽旁路管道54、高压平行旁路管道56和低压蒸汽旁路管道58。各个旁路管道包括如在60、62和64处等显示的对应的旁路控制阀。HRSG 37也包括第一和第二级间蒸汽温度调温器67和68，它们在HP/RH部分40和LP部分45之间成流体连通状态。级间蒸汽温度调温器67与泵69处于流体连通状态。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种联合循环发电设备，包括：燃气涡轮机；有效连接到所述燃气涡轮机的蒸汽涡轮机；有效连接到所述燃气涡轮机和所述蒸汽涡轮机的热回收蒸汽发生器，所述热回收蒸汽发生器包括具有至少一个高压过热器和至少一个再热器的高压再热部分；以及有效连接到所述燃气涡轮机、所述蒸汽涡轮机和所述热回收蒸汽发生器的控制器，所述控制器在所述燃气涡轮机关机后，当计算出在所述至少一个高压过热器中流体的感应温度和压力与过热器排汽温度之间的差值并且确定所述计算出的差值小于某个阙值时，所述控制器对此情况作出反应，以选择性的方式启动，使蒸汽流过所述热回收蒸汽发生器，从而降低所述至少一个高压过热器和所述至少一个再热器的温度并且减少在联合循环发电设备关机的HRSG净化过程中冷凝物淬火效应的产生。

【技术特征摘要】
2011.10.27 US 13/2830451.一种联合循环发电设备,包括: 燃气涡轮机； 有效连接到所述燃气涡轮机的蒸汽涡轮机； 有效连接到所述燃气涡轮机和所述蒸汽涡轮机的热回收蒸汽发生器，所述热回收蒸汽发生器包括具有至少一个高压过热器和至少一个再热器的高压再热部分；以及 有效连接到所述燃气涡轮机、所述蒸汽涡轮机和所述热回收蒸汽发生器的控制器，所述控制器在所述燃气涡轮机关机后，当计算出在所述至少一个高压过热器中流体的感应温度和压力与过热器排汽温度之间的差值并且确定所述计算出的差值小于某个闕值时，所述控制器对此情况作出反应，以选择性的方式启动，使蒸汽流过所述热回收蒸汽发生器，从而降低所述至少一个高压过热器和所述至少一个再热器的温度并且减少在联合循环发电设备关机的HRSG净化过程中冷凝物淬火效应的产生。2.根据权利要求1所述的联合循环发电设备，其中所述热回收蒸汽发生器包括蒸汽温度调温器，所述控制器以选择性的方式启动，以操作所述蒸汽温度调温器从而将水释放到在所述至少一个高压过热器和至少一个再热器内流动的蒸汽中，进一步降低所述高压再热部分的温度。3.根据权利要求1所述的联合循环发电设备，其中所述控制器启动所述蒸汽流过布置在所述热回收蒸汽发生器内的所述至少一个高压过热器。4.根据权利要求3所述的联合循环发电设备，其进一步包括高压叶栅蒸汽旁路，所述控制器以选择性的方式启动，以便在所述燃气涡轮机关机后形成穿过所述高压叶栅蒸汽旁路的蒸汽流。5.一种用于在联合循环发电设备关机过程中冷却热回收蒸汽发生器(HRSG)的高压再热部分以减少HRSG净化 过程中冷凝物淬火效应的方法，所述HRSG具有至少一个高压过热器和至少一个再热器，所述方法包括； 将所述联合循环发电设备的燃气涡轮机部分的速度减小至旋转齿轮速度； 接收在所述至少一个高压过热器中的蒸汽的感应温度和压力； 接收感应到的过热器排放温度； 计算所述感应到的过热器排放温度和所述至少一个高压过热器中的所述蒸汽的饱和温度之间的差值； 当确定所述计算出的差值未小于某个闕值时，响应于此情况逐步停止所述联合循环发电设备的蒸汽涡轮机部分的操作；以及 当确定了计算出的差值小于所述闕值时，响应于此情况使所述蒸汽流过所述热回收蒸汽发生器以降低所述至少一个高压过热器和所述至少一个再热器中至少一者的内部温度，其中降低所述至少一个高压过热器和至少一个再热器中该一者的内部温度便减少了所述HRSG净化过程中所述冷凝物淬火效应。6.根据权利要求5所述的方法，其中使蒸汽流过所述热回收蒸汽发生器包括使蒸汽流过所述至少一个高压过热器。7.根据权利要求6所述的方法，其中使蒸汽流过所述至少一个高压过热器包括: 将所述至少一个高压过热器内的蒸汽旁路压力设定值维...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡泰来，DF兰克吕尔，JD霍尔特，唐永明，KR埃斯特拉达，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：