[發明專利]用于控制煙道溫度的系統和方法

無效

• 申請號: 200910163886.0
• 申請日: 2009-08-05
• 公開（公告）號: CN101644178A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發明（設計）人: P·納拉延;S·V·錢德拉波斯;B·佩米
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01K23/10
• 分類號: F01K23/10;F01K23/16
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 嚴志軍;楊松齡

技術領域

[0001]本發明大體涉及發電系統，且更具體地，涉及用于控制聯合循環電廠的煙道中排氣的溫度的系統和組件。

背景技術

[0002]至少一些已知的聯合循環發電系統包括相互結合來發電的燃氣輪機和蒸汽輪機。電廠設置成使得燃氣輪機通過熱回收蒸汽發生器(“HRSG”)而熱學地連接到蒸汽輪機上。HRSG為非接觸式熱交換器，其允許用于蒸汽產生過程的給水由否則將會被浪費掉的燃氣輪機排氣來加熱。HRSG為較大的管道，在該管道中置入了管束，從而使得在排氣通過管道時水被加熱成蒸汽。聯合循環設置的主要效果是利用了否則將會被浪費掉的燃氣輪機排氣。

[0003]當代聯合循環通常采用兩種或三種蒸汽發生壓力，以從燃氣輪機排氣中最大程度地回收能量。HRSG熱交換過程為逆流過程，因為當熱的排氣通過HRSG運動到煙道時該熱排氣的溫度下降，而當逆著熱的排氣流朝向HRSG氣體入口來導引管中的蒸汽水混合物時該混合物的溫度升高。

[0004]優化聯合循環效率中的一個關鍵參數是以排氣煙道的出口端處的最低煙道氣體溫度獲得最高的效率。煙道氣體溫度的更低的限值通常由于燃氣輪機燃料中的硫含量而被阻止。這是因為在某些較低的溫度下，硫化合物在管束上凝結，從而在管束上造成嚴重的腐蝕。同樣已知的是，腐蝕性硫化合物的露點隨著燃料中的硫的濃度的增加而升高。

[0005]用于優化聯合循環電廠效率的至少一些已知方法包括在一定煙道氣體溫度下運行的HRSG和蒸汽系統設計，該煙道氣體溫度將防止與預期用于在特定應用中燃燒的燃料中的硫含量的最高水平相稱的低溫熱傳遞表面的腐蝕。如果在燃料硫含量更低的情況下燃燒燃料，則不能降低HRSG煙道氣體溫度以提高效率，盡管硫化合物濃度將允許其(發生)。相反，如果HRSG設計成具有與所期望的最低燃料硫含量相匹配的煙道氣體溫度，則電廠效率將得到改善；但是，如果燃燒具有更高硫含量的燃料，則HRSG熱傳遞表面將發生腐蝕。但是，這種方法限窄了燃料的硫含量且因此縮窄了能夠被燃燒的燃料的類型。

發明內容

[0006]在一個實施例中，用于控制排氣煙道的溫度的系統包括：第一熱交換器，其與通向煙道的排氣入口處于排氣流連通而定位在上游；第二熱交換器，其與第一熱交換器處于排氣流連通而定位在上游；以及水側導管，其構造成以便將較熱的水流從第二熱交換器引導到第一熱交換器，從而使得流過第一交換器的排氣流的溫度保持在預定范圍內。

[0007]在另一個實施例中，控制排氣煙道的溫度的方法包括在第一熱交換器中將熱從排氣流傳遞到水流，以及使用在排氣流的方向上處于第一熱交換器的下游的第二熱交換器將熱從水流傳遞到排氣流。

[0008]在又一個實施例中，聯合循環發電系統包括通過至少一個熱回收蒸汽發生器熱學地互連的至少一個燃氣輪機和至少一個蒸汽輪機。該聯合循環發電系統進一步包括：第一熱交換器，其與熱回收蒸汽發生器排氣出口處于排氣流連通而定位在上游；第二熱交換器，其與第一熱交換器處于排氣流連通而定位在上游；以及水側導管，其構造成以便將較熱的水流從第二熱交換器引導到第一熱交換器，從而有助于提高流過第一熱交換器的排氣流的溫度。

附圖說明

[0009]圖1-4顯示了本文所述的系統和方法的示例性實施例。

[0010]圖1為根據本發明的一個示例性實施例的示例性聯合循環發電系統的示意圖。

[0011]圖2為根據本發明的一個示例性實施例的整體氣化聯合循環(IGCC)發電系統的示意圖；

[0012]圖3為根據本發明的一個示例性實施例的天然氣燃燒聯合循環發電系統的示意圖；以及

[0013]圖4為控制排氣煙道的溫度的一種示例性方法的流程圖。

部件列表：

5聯合循環發電系統

7燃氣輪機發動機組件

10壓縮機

12燃燒器

13燃氣輪機發動機

14發電機

15導管

16熱回收蒸氣發生器(HRSG)

17線路

18蒸氣輪機

19發生器

21導管

24高壓(HP)區段

26中間壓力(IP)區段

30低壓(LP)區段

31排出管道

34煙道溫度控制系統

36加熱燃料的水

38燃料加熱器

40燃料

200發電系統

202合成氣

203氣化器

204節熱器水

206燃料加熱器