並列運行式聯合循環電站的製作方法

2023-05-21 04:30:21 4

專利名稱：並列運行式聯合循環電站的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種聯合循環發電站。
當前，無補燃的蒸汽多壓式聯合循環電站已成為應用最廣泛、效率最高的聯合循環電站，但由於受煙氣發生器GT(如燃氣輪機)排氣溫度的限制，使聯合循環系統中的蒸汽輪機難以選用現代高參數、高效率的機型，從而阻礙了聯合循環電站效率的進一步提高。現有的提高蒸汽輪機參數的做法地將GT的排氣在鍋爐中補燃，但補燃量需滿足GT排氣中含氧量的要求，而大大偏離了系統最佳效率的要求，一般來說效率還達不到無補燃聯合循環電站的水平，因此很少使用。
在常規的聯合循環電站中，煙氣發生器GT從進氣口吸入空氣做功發電後，從排氣口排出，並通過管道入鍋爐進口。對於無補燃的聯合循環電站，則煙氣在餘熱鍋爐HRSG中加熱工質，然後從煙的出口排出，工質則被加熱成蒸汽，以驅動汽輪機發電。對於補燃形的聯合循環電站，GT排出的煙氣(除極少量漏氣或非用於加熱工質的外)全都送進常規鍋爐NB的爐膛中參加燃燒，由此產生的火焰和高溫煙氣用來加熱工質，產出的蒸汽驅動汽輪機發電。這股蒸汽雖然可比HRSG產出的蒸汽參數更高，但NB中的燃料量與GT的排氣量在滿足了最佳氧/燃比的同時，燃料量往往遠大於聯合循環系統最佳效率的補燃值。
本發明的目的就是為解決上述問題，提出一種新形系統，使最佳氧/燃比與系統最佳效率所需的燃料量趨於一致，並可使本發明的電站系統比以往的聯合循環效率更高，經濟性更好。
本發明的技術解決方案一種並列運行式聯合循環電站，它包括有煙氣發生器GT、汽輪機ST、由冷凝器(1)、除氧器(2)、抽汽加熱器(3)和給水泵(4)組成的輔機FT，其特徵在於至少有一個常規鍋爐NB(使用常規燃料的鍋爐)，同時，至少有一個容納未經補燃的GT排氣與工質進行熱交換的鍋爐煙道，GT的排氣至少有一部分未經補燃便進入煙道加熱工質。同時，另有一股氣流在常規鍋爐NB的爐膛中與燃料混合燃燒，產生的火焰和煙氣也加熱工質，這兩股氣流中的工質流道要用管路連通，使從除氧器(2)出水口流出，經未補燃的GT排氣加熱的工質的部分蒸汽生產過程在NB中進行。
本發明將未補燃的煙氣發生器的排氣對工質的加熱過程，與在常規鍋爐中對工質的加熱過程有機地連為一體，可使整個電站系統的效率超過現有的補燃和無補燃式聯合循環電站。


圖1表示的煙氣系統是將一臺GT的排氣分成兩部分，一部分進HRSG，另一部分進NB爐膛燃燒。
圖2表示的煙氣系統是當GT為兩臺時，可將其中一臺的排氣通入HRSG，而另一臺則進NB的爐膛燃燒。
圖3表示的系統是將GT的排氣送入HRSG，而將空氣通入NB中燃燒。
圖4表示的是將GT的排氣分成兩部分，一部分進NB的煙道，另一部分進NB的爐膛燃燒，然後再進煙道，與上一股煙氣匯合的煙氣系統形式。
圖5表示的是將GT的排氣送進NB的煙道，另將一路空氣引入NB的爐膛燃燒，然後再進煙道，與上一股煙氣匯合的煙氣系統形式。
在圖1表示的煙氣系統中，GT進氣口從大氣中吸入空氣，並在GT內燃燒做功發電，產生的煙氣從GT出口排出。GT的出口用管道接至HRSG的進口，從HRSG的煙道上(也可在HRSG前的管道上，)接管路經風機(15)和調節閥(14)至NB爐膛的進風口，使GT的排氣分成兩路，一路從HRSG的出口排出，另一路在NB中燃燒，並通過NB的煙道從出口排出。
圖2表示的煙氣系統有兩臺煙氣發生器GT1和GT2，它們的進氣口從大氣中吸入空氣，並在其內部燃燒做功發電，產生的煙氣從它們的出口排出。GT1的出口用管道接至HRSG的進口，GT2的出口用管道接至NB爐膛的進風口，GT1的排氣經HRSG煙道排出，GT2的排氣在NB中補燃後經NB煙道排出。如果是兩臺以上的煙氣發生器，則可選擇其中一臺或幾臺的排氣口用管道與各自的HRSG相連，而其餘的排氣口用管道與各自的NB的爐膛連接。
圖1、圖2和圖3表示的系統中，工質(水或蒸氣)的流道及連接方法都相同，使從除氧器(2)出水口流入HRSG中加熱的工質的部分蒸汽生產過程被轉入並在NB中進行，具體範例描述如下圖1、圖2和圖3中，餘熱鍋爐HRSG的蒸汽出口可與常規鍋爐NB的過熱器進口連接，NB的過熱器出口與汽輪機ST的蒸汽入口連接，使得供給ST一部分的蒸汽的生產過程是經HRSG又轉入NB加熱才完成的，NB的蒸發器(6)進出口與鍋筒(5)的出水口和進汽口連接，NB的省煤器(7)的出口也鍋筒(5)的進水口連接，NB的過熱器(8)由其前段和後段組成，其前段進口與鍋筒(5)的出汽口連接，其前段出口與HRSG的過熱器(9)的出口都與NB的過熱器(8)後段進口連接，其後段出口與汽輪機ST的蒸汽入口連接，NB的省煤器(7)的進口與輔機FT與各除氧器(2)的出水口連接，其工作原理如下，餘熱鍋爐HRSG的進水管接HRSG的給水加熱器(11)進口，在給水加熱器(11)內加熱升溫，它的出口接鍋筒(5)的進水口，鍋筒(5)的出水口接HRSG的蒸發器(10)的進水口，水在蒸發器(10)中汽化，蒸發器(10)的出汽口接鍋筒(5)進汽口，在鍋筒(5)內分離汽水，鍋筒(5)的出汽口接HRSG的過熱器(9)的進汽口，過熱器(9)中的蒸汽被加熱成過熱蒸汽，過熱器(9)的出汽口接常規鍋爐NB的過熱器(8)的進口，利用常規鍋爐中的比餘熱鍋爐煙氣溫度高得多的火焰和高溫煙氣來加熱從HRSG的過熱器(9)出來的蒸汽，使通過NB加熱的蒸汽比僅用HRSG加熱的蒸汽參數更高。NB的過熱器(8)的出口接ST的蒸汽入口，由於其出口的蒸汽比HRSG過熱器(9)出口的蒸汽參數高，故ST的效率也就比獨立運行時更高。NB的進水管接NB省煤器(7)的進水口，水在省煤器(7)中加熱升溫，省煤器(7)的出水口接鍋筒(5)的進水口，鍋筒(5)有出水口接NB蒸發(6)的進水口，水在蒸發器(6)中汽化成蒸汽，蒸發器(6)的出汽口接鍋筒(5)的進汽口，在鍋筒(5)內分離汽水，鍋筒(5)的出汽口接NB的過熱器(8)進口，蒸汽經過熱器(8)前段過熱並匯同從HRSG的過熱器(9)流入NB過熱器(8)後段加熱的蒸汽，從NB過熱器(8)的出口送至ST的蒸汽入口，驅動ST。ST出口的蒸汽經其輔機FT的冷凝、加壓、加熱和除氧後，分成兩路，一路經閥門(13)送至HRSG的給水加熱器(11)的進水口，另一路送到NB的省煤器(7)的進水口，從而是構成並列運行式聯合循環電站。
本發明的餘熱鍋爐HRSG和常規鍋爐NB的蒸汽流道還可通過下述結構實現，當餘熱鍋爐HRSG取消了過熱器(9)後，則將HRSG的蒸發器(10)出口通過鍋筒(5)與常規鍋爐NB的過熱器(8)進口連接，過熱器(8)出口與汽輪機ST的進汽口連接。這樣HRSG的蒸發器(10)產生的蒸汽匯同NB蒸發器(6)產生的蒸汽，在鍋筒(5)中分離汽水，分離出來的蒸汽由鍋筒(5)的出汽口引至NB的過熱器(8)的進口，最後從過熱器(8)的出口供ST工作。
本發明中，餘熱鍋爐HRSG和常規鍋爐NB也可通過部分工質流道連接為一體，可從HRSG的給水加熱器(11)上另引一給水出口與NB的蒸發器(6)入口連接，此時HRSG的過熱器(9)的出口和NB的過熱器(8)出口同與汽輪機ST的蒸汽入口連接，其中供給ST的一部分蒸汽是經HRSG又轉入NB加熱而來的。HRSG的給水加熱器(11)出口通過鍋筒(5)另引一路與NB的蒸發器(6)入口連接，也可將HRSG的蒸發器(10)出口通過鍋筒(5)另引一路與NB過熱器(8)的進口連接，同時HRSG的過熱器(9)的出口也與NB的過熱器(8)的出口一同與ST的蒸汽入口連接，NB的省煤器(7)的進出口分別與輔機FT中除氧器(2)出水口和鍋筒(5)的進水口連接。這種電站在煙氣發生器GT的排煙溫度較汽輪機ST初溫高，但煙氣在高溫段熱量有限的情況下較適用。這是因為較高的煙氣溫度雖然能把部分級水汽化，並過熱到汽輪機ST的入口參數要求，但仍有部分給水由於煙氣的高溫段熱量有限，而無法達到直接進入汽輪機ST的要求，故利用鍋筒(5)將HRSG給水加熱器(11)提供的部分給水轉入轉入NB的蒸發器(6)內進行汽化，蒸發器(6)汽化的蒸汽再通過NB過熱器(8)過熱後送到汽輪發電機組ST。或者也可將HRSG的蒸發器(10)產出的部分蒸汽通過鍋筒(5)轉入NB的過熱器(8)中過熱，來完成其餘部分給水汽化後的過熱過程。
圖1、圖2和圖3的系統是通過把HRSG中工質的部分蒸汽生產過程轉入NB中進行，來達到「經未補燃的GT排氣加熱的工質的部分蒸汽生產過程在NB中進行」的目的。
對於設有再熱蒸汽系統的並列運行式聯合循環電站，還可將汽輪機接至HRSG和NB的再熱蒸汽管道中的蒸汽重新分配，使進HRSG的比獨立運行時少，而進NB的相應增加，從而達到將HRSG中部分蒸汽生產過程轉入NB中進行的目的。
在圖4表示的煙氣系統中，GT的進氣口從大氣中吸入空氣，並在GT內燃燒做功發電，產生的煙氣從GT的出口排出。GT的出口管道分成兩路，一路通過風機(15)和調節閥(14)至NB爐膛的進風口，另一路與NB的煙道連接。GT排出的煙氣，一部分進NB爐膛燃燒，然後流入煙道，另一部分則直接進煙道與前一股煙氣匯合後，從鍋爐煙道的出口流出。圖5是在圖4的基礎上，將GT出口管道中去NB爐膛進風口的那一處省去，另增加一條始於大氣，經風機(15)和調節閥(14)至NB爐膛進風口的管路，其它管路裝置不變。
圖4和圖5的工質流道顯示，除氧器(2)的出水口經給水泵(4)至NB的省煤器(7)的進口，工質通過省煤器(7)、蒸發器(6)、鍋筒(5)和過熱器(8)，成為過熱蒸汽，並從(8)的出口流出，(8)的出口與S物進口連接，過熱蒸汽進入ST做功發電，再從ST的出口流出進FT。工質在FT內經歷的過程，與圖1和圖2的有關描述相同。(如果ST是再熱式機組，則NB還需裝有再熱器，其進出口分別與ST的再熱汽出進口對應連接。)在圖4和圖5的系統中，從除氧器(2)出水口流入NB的工質，受混合後煙氣加熱，所以被未補燃的GT排氣加熱的工質的蒸汽生產過程，必然在NB中進行，這樣可得到高參數的蒸汽和高效率的電站系統。
總之，將聯合循環電站按本發明的方法進行設計，經過適當的優化後，可得到比現有的聯合循環電站效率更高的電站系統。
權利要求
1.一種並列運行式聯合循環電站，它包括有煙氣發生器GT、汽輪機ST及由冷凝器(1)、除氧器(2)、抽汽加熱器(3)和給水泵(4)組成的輔機FT，其特徵在於至少有一個常規鍋爐NB(使用常規燃料的鍋爐)，同時，至少有一個容納未經補燃的GT排氣與工質進行熱交換的鍋爐煙道，GT的排氣至少有一部分未經補燃便進入煙道加熱工質。同時，另有一股氣流在常規鍋爐NB的爐膛中與燃料混合燃燒，產生的火焰和煙氣也加熱工質，這兩股氣流中的工質流道要用管路連通，使從除氧器(2)出水口流同，經未補燃的GT排氣加熱的工質的部分蒸汽生產過程(包括蒸發過熱和再熱中的任一過程)在NB中進行。
2.按權利要求1所述的並列運行式聯合循環電站，其特徵在於煙氣發生器GT的排氣出口與餘熱鍋爐HRSG的進氣口連接，並將GT出口至餘熱鍋爐HRSG出口間的煙氣管道分成兩路，一路直通HRSG出氣口，另一路接至常規鍋爐NB爐膛的進風口。讓部分GT的排氣流入HRSG，而另一部分的GT排氣在NB中補燃。同時，將HRSG和NB的工質流道用管路接通，經HRSG中未補燃GT煙氣加熱的工質的部分蒸汽生產過程留在NB中進行。
3.按權利要求1所述的並列運行式聯合循環電站，其特徵在於將煙氣發生器GT的排氣口與餘熱鍋爐HRSG的進氣口連接，而始於大氣的空氣進風管與常規鍋爐NB爐膛的進風口連接，讓空氣在NB中燃燒。同時，將HRSG和NB的工質流道用管路接通，使從除氧器(2)出水口流出，經HRSG中GT排氣加熱的工質的部分蒸汽生產過程留在NB中進行。
4.權利要求1所述的並列運行式聯合循環電站，其特徵在於當有兩臺以上的煙氣發生器GT存在時，可將其中一部分GT的出氣口用管道與其各自的餘熱鍋爐HRSG的煙氣進口連接。而其餘各臺GT的出氣口與其各自的常規鍋爐NB的爐膛進風口連接，讓部分GT排氣進入HRSG，另一部分GT的排氣進NB中補燃。同時將HRSG和NB的工質流道用管路接通，使從除氧器(2)出水口流出經HRSG的GT排氣加熱的工質的部分蒸汽生產過程在NB中進行。
5.權利要求2、3、4所述的並列運行式聯合循環電站，其特徵在於將餘熱鍋爐HRSG的蒸汽出口與常規鍋爐NB的過熱器(8)的進口連接，NB中(8)的出口與汽輪機ST的蒸汽進口連接，使經HRSG加熱的工質的部分蒸汽生產過程轉入並在NB中進行。
6.權利要求2、3、4所述的並列運行式聯合循環電站，其特徵在於將餘熱鍋爐HRSG過熱器(9)的出口接汽輪機ST的蒸汽進口，同時，又將HRSG的給水加熱器(11)的出口，接常規鍋爐NB蒸發器(6)的入口，使(11)的部分給水轉入並在NB中生產蒸汽。
7.權利要求1所述的並列運行式聯合循環電站，其特徵在於將餘熱鍋爐HRSG過熱器(9)的出口，接汽輪機ST的蒸汽進口，同時，又將HRSG的蒸發器(10)的出口，接常規鍋爐NB過熱器(8)的入口，使(10)的部分工質轉入並在NB中加熱蒸汽。
8.權利要求2、3、4所述的並列運行式聯合循環電站，對於再熱型電站系統，其特徵在於可將再熱蒸汽管路中的蒸汽重新分配，使進入餘熱鍋爐HRSG的蒸汽比獨立運行進少，而進入常規鍋爐NB的蒸汽相應增加，從而達到將HRSG中的部分蒸汽生產過程留在NB中進行的目的。
9.權利要求1所述的並列運行式聯合循環電站，其特徵在於煙氣發生器GT的排氣出口管道分成兩路，一路與常規鍋爐NB的煙道連接，另一路與NB的爐膛進風口連接，讓部分GT的排氣未經補燃便進入NB的煙道，另一部分的GT排氣進入NB的爐膛燃燒。從除氧器(2)出水口流出至未補燃的GT排氣中加熱的工質的部分蒸汽生產過程必然在NB中進行。
10.權利要求1所述的並列運行式聯合循環電站，其特徵在於將煙汽發生器GT的排氣出口管道接至常規鍋爐NB的煙道上，而NB爐膛的進風管始於大氣，讓GT的排汽未經補燃便進入NB的煙道，而NB的爐膛從大氣中吸入空氣燃燒。從除氧器(2)出水口流出至未補燃的GT排氣中加熱的工質的部分蒸汽生產過程必然在NB中進行。
全文摘要
本發明涉及一種聯合循環電站——並列運行式聯合循環電站，它是將煙氣發生器、汽輪機、餘熱鍋爐和常規鍋爐等組成一個新的電站系統，在這個系統中可將常規鍋爐的最佳氧/燃比和電站系統的最佳效率及經濟性調整到一致，使電站的效率和運行經濟性達到最佳，其效率可超過現有的蒸汽多壓式聯合循環電站。
文檔編號F01K7/00GK1132329SQ9511098
公開日1996年10月2日 申請日期1995年3月25日 優先權日1995年3月25日
發明者俞平 申請人:俞平