[發(fā)明專利]聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510537827.0
• 申請日: 2015-08-28
• 公開（公告）號: CN105386876A
• 公開（公告）日: 2016-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S.埃卡納亞克;J.E.梅斯特羅尼;A.I.西皮奧
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C6/18
• 分類號: F02C6/18;F01K23/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴(yán)志軍;周心志

技術(shù)領(lǐng)域

本申請以2014年8月28日提交的序列號為62/042814的美國臨時(shí)專利申請為基礎(chǔ)并且申請享有其優(yōu)先權(quán)，為了所有的目的，該專利申請的公開以全文引用的方式并入到本文中。

本發(fā)明大體而言涉及聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備。更具體而言，本發(fā)明涉及用于在燃?xì)鉁u輪的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(turninggear)和/或非燃燒操作期間保存聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備的熱回收蒸汽發(fā)生器部分內(nèi)的熱能的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

一種類型的聯(lián)合循環(huán)燃?xì)鉁u輪發(fā)電設(shè)備聯(lián)合利用至少一個(gè)燃?xì)鉁u輪和至少一個(gè)蒸汽渦輪來發(fā)電。該發(fā)電設(shè)備布置成使得燃?xì)鉁u輪通過熱回收系統(tǒng)(例如熱回收蒸汽發(fā)生器“HRSG”)熱連接至蒸汽渦輪。燃?xì)鉁u輪通常包括壓縮機(jī)部段、布置在壓縮機(jī)部段下游的燃燒部段以及在燃燒部段下游的渦輪部段。燃?xì)鉁u輪的轉(zhuǎn)子軸聯(lián)接至發(fā)電機(jī)。蒸汽渦輪的轉(zhuǎn)子軸可聯(lián)接至相同的發(fā)電機(jī)或單獨(dú)的發(fā)電機(jī)。

HRSG通常包括定位在燃?xì)鉁u輪的渦輪排氣管道下游的一個(gè)或多個(gè)熱交換器。在燃?xì)鉁u輪的燃燒操作期間，熱的燃燒排出氣體從排氣管道流動，穿過HRSG并且從排氣煙囪流出。來自熱的燃燒排出氣體的熱能經(jīng)由(一個(gè)或多個(gè))熱交換器傳遞給工作流體(例如水)以便向(一個(gè)或多個(gè))蒸汽渦輪提供加壓蒸汽的流。

在某些情形下，燃?xì)鉁u輪可主要在峰值或高功率需求時(shí)段操作并在非峰值或低需求時(shí)段關(guān)閉。然而，在關(guān)閉或非燃燒操作時(shí)段期間，通常希望經(jīng)由聯(lián)接至電動馬達(dá)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)保持燃?xì)鉁u輪的轉(zhuǎn)子軸以某個(gè)期望的最小旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)以便保護(hù)燃?xì)鉁u輪轉(zhuǎn)子使之不變彎。

當(dāng)轉(zhuǎn)子經(jīng)由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動時(shí)，周圍空氣被抽吸穿過壓縮機(jī)部段，傳送到燃燒部段的壓縮機(jī)排放殼體中，傳送穿過渦輪部段從排氣管道出來，并且然后穿過HRSG。雖然在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)操作期間從壓縮機(jī)流出的空氣可實(shí)現(xiàn)熱能的略微增加，但是，從壓縮機(jī)進(jìn)到HRSG中的空氣的溫度可低于駐留在HRSG的熱交換器中的工作流體的溫度，特別是在剛剛停止燃?xì)鉁u輪的燃燒操作之后。因此，來自熱交換器中的工作流體的熱能損失至較冷的排出空氣。

在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)操作期間來自HRSG中的工作流體的熱能損失可不利地影響總體的發(fā)電設(shè)備性能。例如，在可實(shí)現(xiàn)燃?xì)鉁u輪和蒸汽渦輪的完整操作之前，可能需要額外的時(shí)間使HRSG中的工作流體回到所需的操作溫度。此外，HRSG中的工作流體與熱的渦輪排出氣體之間的較大溫差(特別是在初始啟動階段)可導(dǎo)致HRSG的各個(gè)部件上的熱應(yīng)力，這可影響總體的HRSG性能。因此，用于在燃?xì)鉁u輪的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)操作期間從HRSG的工作流體保存熱損失的系統(tǒng)和方法將是有用的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的方面和優(yōu)點(diǎn)下面在以下描述中闡述，或者可從該描述顯而易見，或者可通過實(shí)踐本發(fā)明得到教導(dǎo)。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備。該聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備包括：壓縮機(jī)，包括布置在壓縮機(jī)下游的壓縮機(jī)排放殼體的燃燒部段，布置在燃燒部段下游的渦輪，以及布置在渦輪部段下游的排氣管道。壓縮機(jī)、壓縮機(jī)排放殼體、渦輪和排氣管道限定穿過燃?xì)鉁u輪的主流通路。熱回收蒸汽發(fā)生器與排氣管道成熱連通并且與蒸汽渦輪成流體連通。鼓風(fēng)機(jī)在熱回收蒸汽發(fā)生器上游與主流通路成流體連通以使得鼓風(fēng)機(jī)在燃?xì)鉁u輪的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)操作期間從主流通路抽吸壓縮空氣。

本公開的另一個(gè)實(shí)施例是聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備。該聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備包括燃?xì)鉁u輪，該燃?xì)鉁u輪具有：壓縮機(jī)，包括布置在壓縮機(jī)下游的壓縮機(jī)排放殼體的燃燒部段，以及布置在燃燒部段下游的渦輪。壓縮機(jī)排放殼體限定其中的壓縮空氣室。壓縮機(jī)、壓縮機(jī)排放殼體和渦輪限定延伸穿過燃?xì)鉁u輪的主流通路。熱回收蒸汽發(fā)生器布置在渦輪下游并配置成用以從主流通路接收排出空氣流。蒸汽渦輪與熱回收蒸汽發(fā)生器成流體連通。鼓風(fēng)機(jī)在熱回收蒸汽發(fā)生器上游與主流通路成流體連通。鼓風(fēng)機(jī)在燃?xì)鉁u輪的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)操作期間從主流通路抽吸空氣。

本發(fā)明還包括一種用于在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)操作期間保存聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備的熱能的方法。該聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備包括：燃?xì)鉁u輪，在燃?xì)鉁u輪的排氣出口下游的熱回收蒸汽發(fā)生器，以及流體地聯(lián)接至熱回收蒸汽發(fā)生器的蒸汽渦輪。該方法包括經(jīng)由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使燃?xì)鉁u輪的轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)，其中，轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)造成空氣流到燃?xì)鉁u輪的主流通路中。主流通路與熱回收蒸汽發(fā)生器成流體連通。該方法還包括給鼓風(fēng)機(jī)通電，鼓風(fēng)機(jī)流體地聯(lián)接至燃?xì)鉁u輪的放氣出口，其中，放氣出口與主流通路成流體連通。該方法還包括經(jīng)由鼓風(fēng)機(jī)在熱回收蒸汽發(fā)生器上游通過放氣出口取出流動穿過主流通路的空氣的至少一部分。

技術(shù)方案1：一種聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備，包括：