[發明專利]用于蒸汽渦輪中的主動溫度控制的系統和方法

在審

• 申請號: 201310179109.1
• 申請日: 2013-05-15
• 公開（公告）號: CN103422915A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: K.蒙德拉;N.埃爾南德斯桑切斯;F.T.韋勒特;R.龐
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D21/12
• 分類號: F01D21/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;嚴志軍

技術領域

本發明的實施例大體上涉及蒸汽渦輪，并且更特別地涉及用于蒸汽渦輪和發電廠部件的主動溫度控制的系統和方法。

背景技術

蒸汽渦輪可用來從蒸汽中提取能量。在蒸汽路徑的部分中的高溫可需要特殊的材料和/或構造技術。這增加了制造和維護成本。

發明內容

燃氣渦輪可結合熱回收蒸汽發生器和蒸汽渦輪使用以便在聯合循環發電廠中以及其它應用中提供電能。為了適應變化的負荷，燃氣渦輪的功率輸出可在較高功率輸出狀態和較低功率輸出狀態之間變化。就燃氣渦輪而言，從較高功率輸出狀態到較低輸出狀態的轉變被稱為“減負荷(turndown)”。由于各種熱力學和操作上的考慮，作為減負荷的結果，蒸汽渦輪或蒸汽渦輪的分段中的溫度可增加。為了適應這些在減負荷期間經受的增加的溫度，蒸汽渦輪、相關裝置設備、或其部分可需要使用適合在這些增加的溫度下操作的材料建造。例如，在蒸汽渦輪的蒸汽路徑中的級或發電廠中的冷再熱(“CRH”)管道可需要由更昂貴的材料構成。

上述需求和/或問題中的一些或全部可通過本發明的某些實施例來解決。某些實施例可包括用于在與蒸汽渦輪或發電廠相關聯的蒸汽路徑的至少部分中主動控制溫度的系統和方法。根據本發明的一個實施例，公開了一種包括主動溫度控制單元的系統。主動溫度控制單元被配置成確定在蒸汽路徑中的一個或多個點處的溫度并且至少部分地響應于溫度超出預定閾值而啟用一個或多個減溫器(attemperator)。在其它實施中，冷卻空氣可被引入燃氣渦輪排氣中以將進入熱回收蒸汽發生器(“HRSG”)的熱排氣的溫度冷卻至中間溫度。通過在蒸汽路徑中的這些點處降低溫度，可使用不太昂貴的材料，可減小蒸汽路徑中的部件上的應力，等等。例如，高壓蒸汽渦輪的排氣溫度可被控制，以允許在排氣下游的冷再熱管道中使用碳鋼。

在另一個實施例中，提供了一種方法。該方法可包括：確定在蒸汽渦輪的蒸汽路徑中的一個或多個預定位置處的溫度；當溫度處于或高于預定閾值時，啟用一個或多個減溫器，該減溫器被配置成降低至少在一個或多個預定位置處的溫度；并且當溫度低于預定閾值時，禁用所述一個或多個減溫器。

另一個實施例可包括當溫度處于或高于預定閾值時改變一個或多個減溫器的操作模式。當處于或高于預定閾值時，一個或多個減溫器的操作模式可從主動管理諸如高壓(“HP”)節流溫度的給定蒸汽溫度變為主動管理在給定蒸汽路徑位置處的蒸汽溫度。在該實施例中，減溫器可在給定HP節流溫度設定點是工作的，并且當給定蒸汽路徑位置溫度超出閾值時，減溫設定點將變為該位置閾值溫度。因此，可監測蒸汽路徑中的兩個溫度，并且減溫基于根據預定閾值需要冷卻的無論哪個位置。

在又一個實施例中，可提供存儲計算機可執行指令的一個或多個計算機可讀介質。計算機可執行指令可將至少一個處理器配置成執行包括下列的操作：接收對從第一功率輸出到第二功率輸出的燃氣渦輪減負荷的指示，其中第二功率輸出低于第一功率輸出；并且至少部分地基于該指示，啟用在聯接到燃氣渦輪的蒸汽渦輪中的一個或多個減溫器，一個或多個減溫器被配置成降低在蒸汽渦輪的蒸汽路徑的至少一部分或冷再熱管道中的溫度。

根據又一實施例，一種系統，其特征在于：蒸汽渦輪；一個或多個減溫器，其聯接到所述蒸汽渦輪；以及主動溫度控制單元，其聯接到所述一個或多個減溫器并且被配置成確定與所述蒸汽渦輪相關聯的一個或多個點的溫度并且至少部分地響應于所述確定而啟用所述一個或多個減溫器中的至少一部分。

根據又一實施例，所述減溫器被配置成將冷卻劑噴入所述蒸汽渦輪的至少一部分中。

根據又一實施例，所述一個或多個減溫器設置在所述蒸汽渦輪的高壓分段內。

根據又一實施例，所述一個或多個減溫器設置在所述蒸汽渦輪的中壓分段內。

根據又一實施例，所述溫度的確定至少部分地基于與所述蒸汽渦輪相關聯的一個或多個操作條件。

根據又一實施例，所述一個或多個操作條件包括下列中的一個或多個：通過所述蒸汽渦輪的流量、聯接到所述蒸汽渦輪的熱回收蒸汽發生器的輸出、負荷條件、或配置成為所述蒸汽渦輪生成蒸汽的燃氣渦輪的排氣條件。

根據又一實施例，靠近所述一個或多個點的溫度傳感器和至少部分地基于來自所述溫度傳感器的信號的溫度的確定。

根據又一實施例，聯接到所述蒸汽渦輪的冷再熱管道，并且其中，所述一個或多個點包括所述冷再熱管道的至少一部分。

根據又一實施例，所述一個或多個點由多個級中的一個或多個來表征。