專利名稱：用燃氣加熱器的水排放來減小給水泵尺寸的蒸汽調(diào)溫裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般地涉及蒸汽調(diào)溫。更具體地，本發(fā)明涉及在蒸汽渦輪機跳脫(trip)期 間從蒸汽渦輪機旁通過的蒸汽的調(diào)溫。
背景技術：
在聯(lián)合循環(huán)動力裝置中，可將來自燃氣渦輪機的熱排氣輸送給用于產(chǎn)生蒸汽的余 熱蒸汽發(fā)生(HRSG)系統(tǒng)，蒸汽可用于蒸汽渦輪機中。HRSG系統(tǒng)可以產(chǎn)生非常高溫的蒸汽。 具體地，HRSG系統(tǒng)可以包括過熱器和再熱器，其使得由蒸汽渦輪機使用的蒸汽過熱。在蒸 汽渦輪機跳脫期間，蒸汽可以旁通過蒸汽渦輪機。在這種情況下，由于蒸汽可僅在過熱器和 再熱器之間循環(huán)，因而如果不受控制，則蒸汽溫度甚至可能變得更大。 如果來自過熱器和再熱器的蒸汽達到足夠高的溫度，則可能不利地影響蒸汽渦輪 機以及HRSG下游的其他設備。例如，蒸汽管道和蒸汽渦輪機中的高循環(huán)性熱應力最終可能 導致縮短的生命周期。已經(jīng)設計了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)來幫助監(jiān)視和控制HRSG系統(tǒng)內(nèi)的蒸汽 溫度。但是，這些傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)通常涉及使用調(diào)溫系統(tǒng)，該調(diào)溫系統(tǒng)利用來自專用水源的 水作為冷卻介質(zhì)。使用專用水源和管道可導致水罐和水泵設備過大，從而導致設備和整個 HRSG系統(tǒng)增大的基底面(footprint)。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，提供了一種冷卻在蒸汽渦輪機跳脫期間從蒸汽渦輪機旁通過的 蒸汽的方法。該方法包括將水從鍋爐給水泵的中壓級輸送到節(jié)約器。該方法還包括用該 節(jié)約器加熱水。該方法又包括將該水從該節(jié)約器輸送到燃氣加熱器。另外，該方法包括通 過該燃氣加熱器將熱量從該水傳遞給燃氣，從而加熱該燃氣并冷卻該水。該方法又包括將 該水從燃氣加熱器輸送至旁路調(diào)溫器。該方法還包括通過該旁路調(diào)溫器將來自從蒸汽渦輪 機旁通過的蒸汽的熱量傳遞給來自燃氣加熱器的水，從而冷卻該蒸汽。 在另一實施例中，提供了一種冷卻蒸汽的方法。該方法包括將水從燃氣加熱器輸 送至旁路調(diào)溫器。該方法還包括用該旁路調(diào)溫器和來自該燃氣加熱器的水來冷卻蒸汽。
在又一實施例中，提供了一種蒸汽調(diào)溫系統(tǒng)。該蒸汽調(diào)溫系統(tǒng)包括燃氣加熱器，該 燃氣加熱器配置成用加熱過的給水加熱燃氣，并在燃氣加熱過程中使用后排放水。該蒸汽 調(diào)溫系統(tǒng)還包括旁路調(diào)溫器，該旁路調(diào)溫器配置成用從燃氣加熱器排放的水冷卻蒸汽，其 中該蒸汽在該蒸汽渦輪機跳脫期間已經(jīng)從蒸汽渦輪機旁通過。


當參考附圖閱讀下面的具體實施方式
時，本發(fā)明的這些和其他的特征、方面以及 益處將變得更好理解，其中貫穿這些附圖，相似的標記表示相似的部分，其中
圖1是可利用公開實施例的蒸汽調(diào)溫系統(tǒng)和方法的一個示范性的聯(lián)合循環(huán)動力 發(fā)生系統(tǒng)的示意性流程 圖2是可利用公開實施例的蒸汽調(diào)溫系統(tǒng)和方法的一個示范性的聯(lián)合循環(huán)動力 發(fā)生系統(tǒng)的更詳細的示意性流程圖； 圖3是可利用公開實施例的蒸汽調(diào)溫系統(tǒng)和方法的一個示范性的聯(lián)合循環(huán)動力 發(fā)生系統(tǒng)的另一詳細的示意性流程圖；以及 圖4是利用公開實施例用于對旁通過蒸汽渦輪機的蒸汽進行調(diào)溫的一種示范性 方法的流程圖。
具體實施例方式
下面將描述本發(fā)明的一個或者多個具體實施例。為了提供這些實施例的簡要描 述，在本說明書中可能不描述一個實際實施方式的所有特征。應當理解的是在任何這類實 際實施方式的開發(fā)中，如在任何工程或者設計項目中，為了實現(xiàn)研發(fā)人員的特定目標(諸 如符合系統(tǒng)相關和商業(yè)相關的限制)，必須做出許多實施方式特定的決定，這些決定可以從 一個實施方式到另一個實施方式而變化。而且，應當理解的是盡管這種研發(fā)努力可能是復 雜而耗時的，但是對于那些享有本發(fā)明益處的本領域技術人員而言，這種研發(fā)努力仍然是 設計、制備以及制造的日常任務。 在介紹本發(fā)明的各種實施例的元件時，用詞"一"、"一個"、"該"以及"所述"意在 表示有一個或者多個元件。用語"包括"、"包含"以及"具有"意在為包含性的并表示可能存 在所列出元件之外的另外的元件。操作參數(shù)的任何示例并不排除公開實施例的其他參數(shù)。
在公開的實施例中，提供了用于對在蒸汽渦輪機跳脫期間從蒸汽渦輪機旁通過的 蒸汽進行冷卻的調(diào)溫系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)可被配置成將從燃氣加熱器排放的水輸送到旁路 調(diào)溫器，在此處可以用從燃氣加熱器排放的水來冷卻旁路蒸汽。在由燃氣加熱器使用之前， 用于加熱燃氣的水可以由節(jié)約器加熱。可通過鍋爐給水泵的中壓級將水輸送至節(jié)約器。在 公開的實施例中，還可以用鍋爐給水泵的中壓級來將水供應給再熱器的調(diào)溫器，在已經(jīng)將 水從旁路調(diào)溫器輸送到再熱器后，其可以被用來進一步冷卻蒸汽。另外，鍋爐給水泵的中壓 級可以直接將水輸送至旁路調(diào)溫器作為補充水源。 圖1是一個示范性聯(lián)合循環(huán)動力發(fā)生系統(tǒng)10的示意性流程圖，該系統(tǒng)可利用公開 實施例的蒸汽調(diào)溫系統(tǒng)和方法。系統(tǒng)10可包括用于驅(qū)動第一負載14的燃氣渦輪機12。例 如，第一負載14可以是用于產(chǎn)生電力的發(fā)電機。燃氣渦輪機12可包括渦輪16、燃燒器或 者燃燒室18以及壓縮機20。系統(tǒng)10還可包括用于驅(qū)動第二負載24的蒸汽渦輪機22。第 二負載24也可以是用于產(chǎn)生電力的發(fā)電機。但是，第一負載14和第二負載24均可以是能 夠由燃氣渦輪機12和蒸汽渦輪機22驅(qū)動的其他類型的負載。在示出的實施例中，蒸汽渦 輪機22可包括一個低壓級26(LP ST)、一個中壓級28(IP ST)以及一個高壓級30(HP ST)。 但是，蒸汽渦輪機22以及燃氣渦輪機12的具體配置可以是實施方式特定的并且可以包括 這些級的任何組合。 系統(tǒng)10還可包括多級HRSG 32。在示出的實施例中，HRSG 32的部件為HRSG 32 的簡單描述而并不意圖為限制性的。相反，示出的HRSG 32被顯示為用于表達此類HRSG系 統(tǒng)的一般運行。可以將來自燃氣渦輪機12的熱排氣34運輸?shù)紿RSG 32中并且用來加熱被 用來給蒸汽渦輪機22提供動力的蒸汽?？梢詫碜哉羝麥u輪機22的低壓級26的排氣引 入冷凝器36。借助于冷凝泵38，又可以將來自冷凝器36的冷凝物引入HRSG 32的低壓部
4分。 隨后，冷凝物可以流動經(jīng)過低壓節(jié)約器40 (LPEC0N)，該低壓節(jié)約器40是配置成用 燃氣加熱給水的裝置，其可以用于加熱該冷凝物?？梢詫⒗淠飶牡蛪汗?jié)約器40引入低壓 蒸發(fā)器42(LPEVAP)或者引向中壓節(jié)約器44(IPEC0N)?？梢詫碜缘蛪赫舭l(fā)器42的蒸汽返 回至蒸汽渦輪機22的低壓級26。同樣地，可以將冷凝物從中壓節(jié)約器44引入中壓蒸發(fā)器 46(IPEVAP)或者引向高壓節(jié)約器48(HPEC0N)。另外，可以將來自中壓節(jié)約器44的蒸汽輸 送給燃氣加熱器(未顯示)，蒸汽在該燃氣加熱器處可被用于加熱用來在燃氣渦輪機12的 燃燒室18中使用的燃氣?？梢詫碜灾袎赫舭l(fā)器46的蒸汽輸送給蒸汽渦輪機22的中壓 級28。此外，由于示出的實施例僅示出了可以使用當前實施例的獨特方面的HRSG系統(tǒng)的一 般操作，因而不同實施方式之間節(jié)約器、蒸發(fā)器以及蒸汽渦輪機22之間的連接可變化。
最后，可以將來自高壓節(jié)約器48的冷凝物引入高壓蒸發(fā)器50(HPEVAP)?？梢詫㈦x 開高壓蒸發(fā)器50的蒸汽引入初級高壓過熱器52和末級高壓過熱器54，在此蒸汽被過熱并 且被最終輸送給蒸汽渦輪機32的高壓級30。又可以將來自蒸汽渦輪機22的高壓級30的 排氣引入蒸汽渦輪機22的中壓級28?？梢詫碜哉羝麥u輪機22的中壓級28的排氣引入 蒸汽渦輪機22的低壓級26。 可以將級間調(diào)溫器56定位在初級高壓過熱器52和末級高壓過熱器54之間。級 間調(diào)溫器56可允許對來自末級高壓過熱器54的蒸汽的排放溫度進行更加強有力的控制。 具體地，可以將級間調(diào)溫器56配置成只要離開末級高壓過熱器54的蒸汽的排放溫度超過 預定值，即通過將冷卻器給水噴霧(cooler feedwater spray)注入到末級高壓過熱器54 的過熱蒸汽上游來控制離開末級高壓過熱器54的蒸汽溫度。 此外，可以將來自蒸汽渦輪機22的高壓級30的排氣引入主再熱器58和輔助再熱 器60，在此處將排氣引入蒸汽渦輪機22的中壓級28之前可以對其進行再加熱。主再熱器 58和輔助再熱器60還可以與級間調(diào)溫器62相關，用于控制來自再熱器的廢蒸汽的溫度。 具體地，級間調(diào)溫器62可以被配置成只要離開輔助再熱器60的蒸汽的排放溫度超過預定 值，即通過將冷卻器給水噴霧注入到輔助再熱器60的過熱蒸汽上游來控制離開輔助再熱 器60的蒸汽的溫度。 在諸如系統(tǒng)10的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)中，熱排氣可以自燃氣渦輪機12流動并經(jīng)過 HRSG32，而且可以被用于產(chǎn)生高壓、高溫的蒸汽。然后使由HRSG32產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)過蒸汽渦 輪機22來用于產(chǎn)生動力。另外，還可以將產(chǎn)生的蒸汽供應給使用過熱蒸汽的任何其他的過 程。燃氣渦輪機12的發(fā)生循環(huán)通常稱為"至頂循環(huán)"，而蒸汽渦輪機22的發(fā)生循環(huán)常被稱 為"及底循環(huán)(bottoming cycle)"。通過聯(lián)合如圖1中示出的這兩個循環(huán)，該聯(lián)合循環(huán)動 力發(fā)生系統(tǒng)10可以在兩個循環(huán)中導致更大的效率。特別是，來自至頂循環(huán)的廢熱可以被捕 獲并被用于產(chǎn)生在及底循環(huán)中使用的蒸汽。 在如圖1中所示的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電應用中的HRSG系統(tǒng)中可以使用級間調(diào)溫器。HRSG 32通常維持預定設計的蒸汽溫度，從而維持過程效率和蒸汽渦輪機22以及有關設備的壽 命。在過高蒸汽溫度(超出了中級調(diào)溫系統(tǒng)的控制)的情況下，進入HRSG 32的燃氣渦輪 機12的排放溫度可以被降低，從而避免下游蒸汽渦輪機22和相關設備中的高應力。在某些 情況下，該系統(tǒng)可以使燃氣渦輪機12和/或蒸汽渦輪機22跳脫從而避免過高的溫度。這 可能導致動力發(fā)生損失，而動力發(fā)生損失又可能損害裝置收益(Plant reve皿e)和可操作性。此外，蒸汽渦輪機22的跳脫甚至可產(chǎn)生與被循環(huán)的過熱蒸汽溫度相關的更大問題。未 充分控制的蒸汽溫度可能導致蒸汽管道和蒸汽渦輪機22中高循環(huán)性的熱應力，影響它們 的使用壽命。但是，過熱器和再熱器的級間調(diào)溫器可在HRSG 32中幫助實現(xiàn)蒸汽強有力的 溫度控制。 如下面所討論的，通過經(jīng)過燃氣加熱器將來自鍋爐給水泵的給水供應給旁路調(diào)溫 器，公開的實施例使得HRSG 32的過熱器和再熱器在蒸汽渦輪機22的跳脫期間能夠有效地 進行中級調(diào)溫。只要蒸汽渦輪機22不跳脫，鍋爐給水泵就將給水供應給燃氣加熱器。在公 開的實施例中，供應給燃氣加熱器的給水可以被轉(zhuǎn)送至旁路調(diào)溫器，而不是被引入冷凝器 中。通過經(jīng)過現(xiàn)有的泵和管道將給水供應給旁路調(diào)溫器，可以維持泵和管道的尺寸，而不是 使得泵和管道的尺寸過大以便在蒸汽渦輪機22跳脫期間容納另外的流量。
圖2是示范性的聯(lián)合循環(huán)動力發(fā)生系統(tǒng)64的更加詳細的示意性流程圖，該系統(tǒng)64 可利用公開實施例的蒸汽調(diào)溫系統(tǒng)和方法。如上所述，在正常操作條件下，來自燃氣渦輪機 12的高溫排氣可進入HRSG 32，該高溫排氣在此處通過末級高壓過熱器54、輔助再熱器60、 主再熱器58以及初級高壓過熱器52可被用于產(chǎn)生過熱蒸汽。具體地，在示出的實施例中， 來自HRSG 32的中壓級的蒸汽可在分別被引入末級高壓過熱器54和輔助再熱器60之前進 入初級高壓過熱器52和主再熱器58并由它們進行加熱。 如上面所討論的，通過級間調(diào)溫器可以控制來自末級高壓過熱器54和輔助再熱 器60的下游蒸汽溫度。在被過熱后，通過進氣控制閥(admission control valve)66可以 允許來自末級高壓過熱器54的蒸汽流入蒸汽渦輪機22的高壓級30。類似地，通過進氣控 制閥68可以允許來自輔助再熱器60的蒸汽流入蒸汽渦輪機22的中壓級28(未顯示)。
在某些運行期間，系統(tǒng)可以跳脫或者另外旁通蒸汽渦輪機22。在蒸汽渦輪機22的 高壓級30跳脫或者另外被旁通的這些情形期間，可以關閉進氣控制閥66，并且通過高壓旁 通控制閥70可以允許來自末級高壓過熱器54的過熱蒸汽旁通過蒸汽渦輪機22的高壓級 30。然而，如圖2中所示，隨后旁通過的熱蒸汽可以進入主再熱器58而不被任何蒸汽渦輪 機22的部件使用，并且因此保持過熱。同樣地，除非旁通過的過熱蒸汽的溫度被控制，否則 可能可以將來自主再熱器58和輔助再熱器60的蒸汽的下游溫度增加到非常高的水平，在 該水平甚至級間調(diào)溫器62可能都不能夠控制它們。因此，旁通過的過熱蒸汽可以流動經(jīng)過 旁路調(diào)溫器72，該旁路調(diào)溫器72可幫助控制蒸汽的下游溫度，從而在初級高壓過熱器52、 末級高壓過熱器54、主再熱器58和輔助再熱器60之間臨時產(chǎn)生的過熱再循環(huán)回路中，幫助 防止蒸汽溫度脫離(spiral out)控制。 通過鍋爐給水泵76的中壓級74可以供應將由級間調(diào)溫器62和旁路調(diào)溫器72使 用的水?？傊梢詫⑺畯牡蛪汗?jié)約器40(未顯示)引入鍋爐給水泵76的中壓級74。此 外，可以將來自中壓級74的輸出引入圖2中示出的三個連接管線。首先，可以通過連接管 線78將來自中壓級74的水供應給級間調(diào)溫器62。第二，如由連接管線80所示出的，可以 將來自中壓級74的水引入中壓節(jié)約器44，在將水在中壓蒸發(fā)器46和燃氣加熱器82之間 分開之前，可以在節(jié)約器44中對水加熱。由燃氣加熱器82從中壓節(jié)約器44接收的水可用 于加熱燃氣，使得燃氣可以在燃氣渦輪機12的燃燒室18中使用。 一旦水被用于加熱燃氣， 則可以向著旁路調(diào)溫器72或者冷凝器84引導該水，水在此可以被冷凝以用于系統(tǒng)10的過 程?？梢酝ㄟ^溫度控制閥86和/或壓力控制閥88在旁路調(diào)溫器72的路線和冷凝器84的
6路線之間控制來自燃氣加熱器82的水流。第三，通過連接管線90可以將來自鍋爐給水泵 76的中壓級74的水直接輸送至旁路調(diào)溫器72?？梢杂每刂崎y92和高壓旁路控制閥94控 制經(jīng)過連接管線90的水流。另外，來自鍋爐給水泵76的中壓級74的水還可以被引入鍋爐 給水泵76的高壓級96。雖然中壓級74和高壓級96在圖2的實施例中被示出為整體的鍋 爐給水泵，但是中壓級74和高壓級96可以是單獨泵單元的一部分。 因此，在蒸汽渦輪機22的跳脫或者其他旁通期間，可以以各種方式用連接管線80 和90將水供應至旁路調(diào)溫器72。為了示出這些不同實施例之間的某些益處和不足，將給出 一些代表性的流率和溫度值。但是，這些值僅是代表性的，而不意圖為限制性的。相反，這 些值僅被給出以顯示這些實施例之間的關鍵性差別。 在第一實施例中，僅連接管線90可用來將水供應給旁路調(diào)溫器72，用于冷卻旁通 過蒸汽渦輪機22的高壓級30的過熱蒸汽。在該第一實施例中，控制閥86，88，92和94可 以以如下方式操作，即將輸送到燃料加熱器82的所有的水引入冷凝器84。另外，可以簡單 地根本不使用小連接管線98。在任何情況下，在該第一實施例中，供應給旁路調(diào)溫器72的 所有水可以流動通過連接管線90，而供應給燃料加熱器82的所有水可以流動通過連接管 線80。 但是，以這種方式通過兩個連接管線80，90供應水可能實際上導致一種情形，即 比可能需要更多的水被泵送通過鍋爐給水泵76的中壓級74。例如，在該第一實施例中，通 過鍋爐給水泵76的中壓級74的總的中壓級流率(即，不包括從鍋爐給水泵76的中壓級74 到高壓級96的流)以及水的溫度可以為300， 0001b/hr和300° F的數(shù)量級，且通過連接管 線78的大約10， 0001b/hr，通過連接管線80的大約175， 0001b/hr而通過連接管線90的大 約115， 0001b/hr。使用全部大約300° F的115， 0001b/hr的水，旁路調(diào)溫器72可能能夠 將旁路調(diào)溫器72上游的大約950。 F的過熱蒸汽冷卻成旁路調(diào)溫器72下游的600。 F的 蒸汽。因此可以將主再熱器58下游的蒸汽溫度維持在920。 F的數(shù)量級，從而導致到級間 調(diào)溫器62的僅大約10， 0001b/hr的低流率。 但是，如上所述，僅使用連接管線90來將水供應給旁路調(diào)溫器72可能導致另外的 175， 0001b/hr被引導通過連接管線80和中壓節(jié)約器44，且大約75， 0001b/hr被輸送到燃 氣加熱器82，而大約100，0001b/hr被輸送到中壓蒸發(fā)器46。例如，流出中壓節(jié)約器44的水 可以為大約420。 F并且能夠在燃氣加熱器82中將燃氣從大約60。 F加熱到大約360。 F。 在此第一實施例中，流出燃氣加熱器82的水可以為在140。 F的數(shù)量級，并且可以被引入冷 凝器84。因此，如上所述，僅使用連接管線90將水供應給旁路調(diào)溫器72可能導致水被輸送 經(jīng)過連接管線90并經(jīng)過連接管線80以尤其用于燃氣加熱器82中。 在第二實施例中，僅連接管線80可用來將水供應給旁路調(diào)溫器72，用于冷卻旁通 過蒸汽渦輪機22的高壓級30的過熱蒸汽。在該第二實施例中，可以以這種方式來操作控 制閥86， 88， 92和94，使得沒有水被輸送通過連接管線90，而是將輸送經(jīng)過燃氣加熱器82 的所有水也被輸送至旁路調(diào)溫器72，旁通過冷凝器84。應當注意的是在蒸汽渦輪機22的 跳脫或者其他旁通期間，僅臨時地對該冷凝器84進行旁通。 一旦恢復正常操作，則可以再 次將來自燃氣加熱器82的水引導至冷凝器84。另外，可以只是不使用連接管線90，使得通 過連接管線80的流被引向旁路調(diào)溫器72。在任一種情況下，在燃氣加熱器82中用來加熱 燃氣的水也將被用于冷卻旁通過蒸汽渦輪機22的高壓級30的過熱蒸汽。
同樣地，離開中壓節(jié)約器44的一些熱水可以在燃氣加熱器82處進行冷卻，并且因而可以適合作為旁路調(diào)溫器72處的冷卻源。例如，在該第二實施例中，經(jīng)過鍋爐給水泵76的中壓級74的水的總體中壓級流率和溫度可在200， 0001b/hr和300° F的數(shù)量級，且大約25， 0001b/hr的流率經(jīng)過連接管線78，而175， 0001b/hr的流率經(jīng)過連接管線80。因此，經(jīng)過中壓級74的總體中壓級流率可能比第一實施例中的低得多，在第一實施例中連接管線90被用作用于將水供應給旁路調(diào)溫器72的專用管線。與上述的第一實施例類似，在第一實施例中僅使用連接管線90來將水供應給旁路調(diào)溫器72，引導通過連接管線80和中壓節(jié)約器44的175， 0001b/hr的流率可能導致大約75， 0001b/hr的流率被輸送至燃氣加熱器82，而大約100，0001b/hr的流率被輸送至中壓蒸發(fā)器46。流出中壓節(jié)約器44的水又可以為大約420° F，并且能夠?qū)⑷細鈴拇蠹s60。 F加熱到大約360。 F。但是，在此第二實施例中，離開燃氣加熱器82的水可以旁通過冷凝器84，并可以在大約140° F的溫度下被直接輸送至旁路調(diào)溫器72。 因此，在該第二實施例中，輸送至旁路調(diào)溫器72的水可以比僅使用連接管線90將水供應給旁路調(diào)溫器72的第一實施例具有更低的流率(例如，大約75， 0001b/hr對大約115，0001b/hr)和更低的溫度(例如，大約140° F對大約300。 F)。但是，盡管水的溫度可能更低，但是更低的流率的事實可能實際上降低水源冷卻旁路調(diào)溫器72中過熱蒸汽的能力。例如，在此第二實施例中，旁路調(diào)溫器72的下游溫度可能高達大約685。 F，而主再熱器58的下游蒸汽的溫度達到例如1000° F(與僅使用來自連接管線90的水的第一實施例中旁路調(diào)溫器72的下游的600° F和主再熱器58的下游的920° F相對)。
但是，如上所述，即使為了維持合適的下游再熱器的蒸汽溫度而將進入級間調(diào)溫器62的流率增加到25， 0001b/hr，也可能僅將水的總體中壓級流率增加到大約200， 0001b/hr，這比僅用連接管線90將水供應給旁路調(diào)溫器72的第一實施例低得多。換句話說，使用從燃氣加熱器82排放的水作為旁路調(diào)溫器72中的冷卻水可能允許更低的總體中壓級流率，同時還可在蒸汽渦輪機22的跳脫或者其他旁路期間維持合適的過熱蒸汽溫度。降低通過鍋爐給水泵76的中壓級74的總體中壓級流率可能導致降低總運行成本，因為泵的尺寸可以設置得更小，并且可能導致更低的動力成本。 然而，從實用觀點來看，可并行地提供連接管線80， 90。該多管線模式可允許更加有效的運行模式，在該模式下，將從燃氣加熱器82排放的水供應給旁路調(diào)溫器72，同時還允許使用連接管線90作為用于旁路調(diào)溫器72的補充源。換句話說，連接管線80，90可以分擔將水供應給旁路調(diào)溫器72的職責。在該第三實施例中，雖然系統(tǒng)可以操作控制閥86，88，92和94以便通過燃氣加熱器82提供和前面討論的第二實施例相似或者相同的流率，但是，該系統(tǒng)可通過連接管線90增加流率，從而將旁路調(diào)溫器72的下游過熱蒸汽維持在和前面討論的第一實施例相似或者相同的溫度。因而，該第三實施例的雙模式(使用管線80和90 二者)與第二實施例相比可在旁路調(diào)溫器72處提供改善的調(diào)溫，同時與第一實施例相比還提供減少的總體給水流率。 例如，在該實施例中，通過鍋爐給水泵76的中壓級74的水的總體中壓級流率和溫度可以為220， 0001b/hr和300° F的數(shù)量級，且大約10， 0001b/hr的流率通過管線78，175， 0001b/hr的流率通過連接管線80，而35， 0001b/hr的流率通過連接管線90。因此，通過中壓級74的總體中壓級流率可能仍然比第一實施例中的低得多，在第一實施例中連接
8管線90被用作將水供應給旁路調(diào)溫器72的專用管線。此外，與上述的第一實施例(在該 第一實施例中僅連接管線90被用于將水供應給旁路調(diào)溫器72)類似，引導通過連接管線80 和中壓節(jié)約器44的175， 0001b/hr的流率可能導致大約75， 0001b/hr的流率被輸送至燃氣 加熱器82，而大約100，0001b/hr的流率被輸送至中壓蒸發(fā)器46。流出中壓節(jié)約器44的水 又可以為大約420。 F并且能夠?qū)⑷細鈴拇蠹s60。 F加熱到大約360。 F。但是，在該第三 ("雙模式")實施例中，離開燃氣加熱器82的大約140° F的水不僅可以旁通過冷凝器84， 而且還可以與來自連接管線90的大約300° F的水結(jié)合。這例如可能導致大約190° F的 110， 0001b/hr的水被輸送到旁路調(diào)溫器72用于調(diào)溫目的。 因此，在該第三("雙模式")實施例中，被輸送到旁路調(diào)溫器72的水可具有比 僅使用連接管線90來將水提供給旁路調(diào)溫器72的第一實施例稍低的流率(例如，大約 110，0001b/hr對大約115，0001b/hr)和更低的溫度(例如，大約190。 F對大約300。 F)。 但是，在該第三實施例中，旁路調(diào)溫器72可能能夠?qū)⑴月氛{(diào)溫器72的下游溫度維持在與第 一實施例(使用僅來自連接管線90的水)中大約相同的溫度。因此，級間調(diào)溫器62中使 用的總體流率也可以與使用僅來自連接管線90的水的第一實施例非常類似。同樣，使用從 燃氣加熱器82排放的水以及來自連接管線90的補充水作為旁路調(diào)溫器72中的冷卻水可 允許更低的總體中壓級流率，同時在蒸汽渦輪機22的跳脫或者其他旁路期間還可維持合 適的過熱蒸汽溫度。另外，降低通過鍋爐給水泵76的中壓級74的總體中壓級流率可導致 更低的總體運行成本。 另外，并行地一起使用連接管線80，90可允許在蒸汽渦輪機22的跳脫或者其他 旁通期間更加可靠地將冷卻水供應給旁路調(diào)溫器72。例如，圖3是可利用公開實施例的蒸 汽調(diào)溫系統(tǒng)和方法的示范性聯(lián)合循環(huán)動力發(fā)生系統(tǒng)64的另一個示意性流程圖。但是，圖3 示出了一種情形，在該情形中燃氣加熱器82可以停止工作或者完全從該系統(tǒng)去除。在該情 形中，與上述的第一實施例類似，水可以不從燃氣加熱器82引向旁路調(diào)溫器72。因此，可 以將連接管線90用于補償燃氣加熱器82的臨時性能力不足，從而將水供應給旁路調(diào)溫器 72。在該情形中，一旦燃氣加熱器82恢復工作，那么在蒸汽渦輪機22的跳脫或者其他旁路 期間，可以通過燃氣加熱器82實現(xiàn)將水供應給旁路調(diào)溫器72。 圖4是用于對旁通過使用公開實施例的蒸汽渦輪機的過熱蒸汽進行調(diào)溫的示范 性方法100的流程圖。在步驟102，可將水從鍋爐給水泵輸送至節(jié)約器。在本文中討論的聯(lián) 合循環(huán)的動力發(fā)生系統(tǒng)10的背景下，更具體地，可將水從鍋爐給水泵76的中壓級74輸送 至中壓節(jié)約器44。在步驟104，可用節(jié)約器(例如，中壓節(jié)約器44)對水進行加熱。在步驟 106，可將來自中壓節(jié)約器的加熱過的水輸送至燃氣加熱器。具體地，可以將來自中壓節(jié)約 器44的加熱過的水輸送至中壓蒸發(fā)器46或者燃氣加熱器82。在步驟108，在燃氣加熱器 82中，可以用來自節(jié)約器(例如，中壓節(jié)約器44)的加熱過的水對燃氣進行加熱。
接下來，在步驟110，可以做出蒸汽渦輪機22當前是否跳脫或者另外正在被旁通 的確認。如果蒸汽渦輪機22當前沒有跳脫或者另外被旁通，則方法IOO可繼續(xù)至步驟112， 在此步驟從燃氣加熱器82排放的水可以被輸送至冷凝器84。但是，如果蒸汽渦輪機22當前 正在跳脫或者另外正在被旁通，那么該方法100可以前進到步驟114。在步驟114中，來自 燃氣加熱器82的水不是輸送到冷凝器84，而是可以被輸送到旁路調(diào)溫器72。在步驟116， 可以可選地將來自鍋爐給水泵(例如，鍋爐給水泵76的中壓級74)的補充水直接輸送至旁路調(diào)溫器72。例如，如果來自鍋爐給水泵76的中壓級74的水通過連接管線90被直接輸 送到旁路調(diào)溫器72以補充從燃氣加熱器82輸送到旁路調(diào)溫器72的水，那么可以執(zhí)行該步 驟。最后，在步驟118，可以使用來自燃氣加熱器82的水和可選地使用從鍋爐給水泵76直 接接受的補充水對旁通過蒸汽渦輪機22的蒸汽進行冷卻。 盡管在本文中已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明的僅某些特征，但是本領域的技術人員將 想到許多修改和改變。因此，將理解的是所附權利要求意在覆蓋落在本發(fā)明的真實精神內(nèi) 的所有這些修改和改變。
權利要求
一種冷卻從蒸汽渦輪機(22)旁通的蒸汽的方法，包括將來自鍋爐給水泵(76)的中壓級(74)的水輸送至節(jié)約器(44)；用所述節(jié)約器(44)加熱水；將水從所述節(jié)約器(44)輸送至燃氣加熱器(82)；通過所述燃氣加熱器(82)將來自所述水的熱量傳遞給燃氣，從而加熱所述燃氣并冷卻所述水；將水從所述燃氣加熱器(82)輸送至旁路調(diào)溫器(72)；以及通過所述旁路調(diào)溫器(72)將來自從蒸汽渦輪機(22)旁通過的蒸汽的熱量傳遞給來自所述燃氣加熱器(82)的水，從而冷卻所述蒸汽。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括將水直接從所述鍋爐給水泵 (76)輸送至所述旁路調(diào)溫器(72)。
3. —種蒸汽調(diào)溫系統(tǒng)，包括燃氣加熱器(82)，其被配置成用加熱過的給水加熱燃氣，并且在燃氣加熱過程中使用 后排放水；以及旁路調(diào)溫器(72)，其被配置成用從所述燃氣加熱器(82)排放的水冷卻蒸汽，其中所述 蒸汽在蒸汽渦輪機(22)的跳脫期間已經(jīng)被從所述蒸汽渦輪機(22)旁通。
4. 如權利要求3所述的蒸汽調(diào)溫系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸汽調(diào)溫系統(tǒng)包括節(jié)約器 (44)，所述節(jié)約器(44)被配置成加熱所述給水并將該加熱過的給水輸送至所述燃氣加熱 器(82)。
5. 如權利要求4所述的蒸汽調(diào)溫系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸汽調(diào)溫系統(tǒng)包括鍋爐給水 泵(76)，所述鍋爐給水泵(76)被配置成將所述給水輸送至所述節(jié)約器(44)。
6. 如權利要求5所述的蒸汽調(diào)溫系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸汽調(diào)溫系統(tǒng)包括再熱器調(diào) 溫器(62)，所述再熱器調(diào)溫器(62)被配置成對來自旁路調(diào)溫器(72)的蒸汽進行冷卻。
7. 如權利要求6所述的蒸汽調(diào)溫系統(tǒng)，其特征在于，所述再熱器調(diào)溫器(62)使用來自 所述鍋爐給水泵(76)的給水來冷卻所述蒸汽。
8. 如權利要求5所述的蒸汽調(diào)溫系統(tǒng)，其特征在于，所述鍋爐給水泵(76)被配置成直 接將給水輸送至所述旁路調(diào)溫器(72)。
9. 如權利要求3所述的蒸汽調(diào)溫系統(tǒng)，其特征在于，所述燃氣加熱器(82)被配置成在 所述蒸汽渦輪機(22)不跳脫時將排放的水輸送至冷凝器(36)。
10. 如權利要求3所述的蒸汽調(diào)溫系統(tǒng)，其特征在于，所述旁路調(diào)溫器(72)在所述蒸汽 渦輪機(22)的跳脫期間僅使用從所述燃氣加熱器(82)排放的水來冷卻從所述蒸汽渦輪機 (22)旁通過的蒸汽。
全文摘要
本發(fā)明涉及用燃氣加熱器的水排放來減小給水泵尺寸的蒸汽調(diào)溫裝置，具體而言，在公開的實施例中提供了用于冷卻在蒸汽渦輪機的跳脫期間從該蒸汽渦輪機旁通過的蒸汽的調(diào)溫系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)可以被配置成將從燃氣加熱器排放的水輸送至旁路調(diào)溫器，在此處可用從燃氣加熱器排放的水來冷卻旁通蒸汽。在由燃氣加熱器使用之前，可以通過節(jié)約器對用于加熱燃氣的水進行加熱。通過鍋爐給水泵的中壓級可以將水輸送至該節(jié)約器。在所公開的實施例中，還可以用鍋爐給水泵的中壓級來將水供應給再熱器調(diào)溫器，在已經(jīng)將水從旁路調(diào)溫器輸送至再熱器后，該調(diào)溫器可用于進一步冷卻該蒸汽。另外，鍋爐給水泵的中壓級可以將水直接輸送至旁路調(diào)溫器作為補充水源。
文檔編號F01K11/02GK101713339SQ20091020563
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權日2008年10月3日
發(fā)明者K·納拉亞納斯瓦米, P·納拉楊 申請人:通用電氣公司