專利名稱：用于預(yù)加溫?zé)峄厥照羝l(fā)生器管系的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力裝置并且更具體地涉及用于預(yù)加溫?zé)峄厥照羝l(fā)生器管系以便提供應(yīng)力緩和以及在總的動(dòng)力裝置起動(dòng)時(shí)間中的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
大體地描述，聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力裝置使用燃?xì)鉁u輪和蒸汽渦輪的組合以產(chǎn)生電力。具體地，燃?xì)鉁u輪循環(huán)可與蒸汽渦輪循環(huán)通過(guò)熱回收蒸汽發(fā)生器(“HRSG”)等等以操作的方式聯(lián)合。因?yàn)檎羝麥u輪循環(huán)由燃?xì)鉁u輪的排氣驅(qū)動(dòng)，所以HRSG可能不變成完全運(yùn)轉(zhuǎn)直到燃?xì)鉁u輪循環(huán)使蒸汽渦輪循環(huán)增加到適合的溫度。例如，排氣的溫度隨著燃?xì)鉁u輪的點(diǎn)火溫度增加而在起動(dòng)時(shí)逐漸增加。盡管來(lái)自燃?xì)鉁u輪的熱的排氣流過(guò)HRSG，但是在初始冷卻的HRSG能夠在充足的壓力和溫度下產(chǎn)生蒸汽之前，可能過(guò)去相當(dāng)一段時(shí)間。在傳統(tǒng)系統(tǒng)中，燃?xì)鉁u輪因此可保持在較低的負(fù)載下直到HRSG的溫度增加到HRSG可在希望的壓力和溫度下產(chǎn)生蒸汽的水平。HRSG中產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽可遠(yuǎn)離蒸汽渦輪幾百英尺或更多定位。因此連接HRSG和蒸汽渦輪的管系可比產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽冷幾百度。然而，使過(guò)熱蒸汽流過(guò)具有相對(duì)于蒸汽更冷的金屬溫度的管道可引起蒸汽在進(jìn)入蒸汽渦輪時(shí)的溫度下降。這種溫度下降可導(dǎo)致設(shè)備使用壽命的損失或由于用于加熱管道的時(shí)間不充分而延遲允許蒸汽進(jìn)入渦輪。類似地，如果延遲蒸汽進(jìn)入以允許逐漸加熱管道，則由于產(chǎn)生的蒸汽旁通到冷凝器或另外地與被用于產(chǎn)生功相反，故可招致增加的操作成本。因此希望改進(jìn)的熱回收蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)以及相關(guān)的管系起動(dòng)和加溫程序。優(yōu)選地，這種改進(jìn)的系統(tǒng)和程序應(yīng)緩和管系內(nèi)的應(yīng)力，同時(shí)也提供改進(jìn)的起動(dòng)時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
因此本申請(qǐng)描述熱回收蒸汽發(fā)生器。熱回收蒸汽發(fā)生器可包括過(guò)熱器、第一渦輪分段、與過(guò)熱器和第一渦輪分段連通的第一主蒸汽管路以及第一預(yù)加溫管路，第一預(yù)加溫管路定位在第一主蒸汽管路的下游使得來(lái)自過(guò)熱器的蒸汽流預(yù)加熱第一主蒸汽管路而不進(jìn)入第一渦輪分段。本申請(qǐng)另外提供起動(dòng)熱回收蒸汽發(fā)生器的方法。方法可包括以下步驟在過(guò)熱器中產(chǎn)生蒸汽流、引導(dǎo)蒸汽流通過(guò)第一主蒸汽管路、使蒸汽流轉(zhuǎn)向通過(guò)第一預(yù)加溫管路直到蒸汽流達(dá)到預(yù)定溫度，以及一旦達(dá)到預(yù)定溫度則引導(dǎo)蒸汽流到第一渦輪分段。本申請(qǐng)另外提供熱回收蒸汽發(fā)生器。熱回收蒸汽發(fā)生器可包括過(guò)熱器、第一渦輪分段、與過(guò)熱器和第一渦輪分段連通的第一主蒸汽管路、第一預(yù)加溫管路(第一預(yù)加溫管路定位在第一主蒸汽管路的下游使得來(lái)自過(guò)熱器的蒸汽流預(yù)加熱第一主蒸汽管路而不進(jìn)入第一渦輪分段)、第二渦輪分段、在第一渦輪分段的下游的再熱器、與再熱器和第二渦輪分段連通的第二主蒸汽管路以及第二預(yù)加溫管路(第二預(yù)加溫管路定位在第二主蒸汽管路的下游使得來(lái)自再熱器的蒸汽流預(yù)加熱第二主蒸汽管路而不進(jìn)入第二渦輪分段)。
當(dāng)結(jié)合若干附圖和所附權(quán)利要求閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)，本申請(qǐng)的這些和其它特征以及改進(jìn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得顯而易見(jiàn)。


[0010
圖1是已知的熱回收蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)的示意圖。 圖2是可在本文中描述的熱回收蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)的示意圖< 部件列表
100熱回收蒸汽發(fā)生器
105蒸汽流
110高壓級(jí)
120中壓級(jí)
130低壓級(jí)
140冷凝器
160高壓過(guò)熱器
170高壓級(jí)主蒸汽管路
180高壓級(jí)主蒸汽管路閥
190高壓級(jí)主蒸汽管路控制閥
200再熱器
210冷卻的再熱管路
220冷卻的再熱管路閥
230高壓串聯(lián)旁通管路
240高壓串聯(lián)旁通管路串聯(lián)閥
250中壓級(jí)主蒸汽管路
260熱的再熱隔離閥
270中壓級(jí)主蒸汽管路控制閥
280熱的再熱旁通管路
290熱的再熱旁通管路閥
300熱回收蒸汽發(fā)生器
310高壓分段預(yù)加溫管路
320高壓分段預(yù)加溫管路閥
330中壓分段預(yù)加溫管路
340中壓分段預(yù)加溫管路閥
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖，在全部若干附圖中，相同的數(shù)字指示相同的元件，圖1示出傳統(tǒng)的熱回收蒸汽發(fā)生器(“HRSG”)系統(tǒng)100。蒸汽流105可循環(huán)通過(guò)一系列渦輪級(jí)，包括高壓級(jí)110、中壓級(jí)120和低壓級(jí)130。冷凝器140可連接到低壓級(jí)130并且經(jīng)由旁通管路145 或其它間接地連接到高壓級(jí)120。冷凝器140收集在各個(gè)級(jí)110、120、130中使用的蒸汽、水或它們的混合物。過(guò)熱蒸汽流105可由高壓過(guò)熱器160提供。高壓過(guò)熱器160可由來(lái)自燃?xì)鉁u輪或其它的排氣加熱。高壓過(guò)熱器160將過(guò)熱蒸汽流105經(jīng)由高壓級(jí)主蒸汽管路170引導(dǎo)到高壓級(jí)120。高壓級(jí)主蒸汽管路隔離閥180可定位在高壓過(guò)熱器160與高壓級(jí)主蒸汽管路170 之間以便控制通過(guò)此處的蒸汽流。同樣，高壓級(jí)主蒸汽管路控制閥190可定位在高壓級(jí)主蒸汽管路170與高壓級(jí)110之間以便控制通過(guò)此處的壓力和蒸汽流。在蒸汽流105驅(qū)動(dòng)高壓級(jí)110之后，蒸汽流105可經(jīng)由冷卻的再熱管路210引導(dǎo)向再熱器200。冷卻的再熱管路閥220可定位在其上。高壓級(jí)串聯(lián)旁通管路230也可定位在高壓過(guò)熱器160的下游并且與冷卻的再熱管路210連通。高壓級(jí)串聯(lián)旁通管路閥240可定位在其上。冷卻的再熱管路210和/或高壓級(jí)串聯(lián)旁通管路230的輸出然后可在再熱器200 中加熱。再熱器200也可由來(lái)自燃?xì)鉁u輪或其它的排氣加熱。來(lái)自再熱器200的蒸汽流 105可經(jīng)由中壓級(jí)主蒸汽管路250引導(dǎo)向中壓級(jí)120。在再熱器200與中壓級(jí)主蒸汽管路 250之間的流可由熱的再熱隔離閥260控制。同樣，在中壓級(jí)主蒸汽管路250與中壓級(jí)120 之間的流和壓力可由中壓級(jí)主蒸汽管路控制閥270控制。熱的再熱旁通管路280也可定位在再熱器200的下游并且與冷凝器140連通。熱的再熱旁通管路閥290可定位在其上。盡管示出每個(gè)上述構(gòu)件中的僅僅一個(gè)，但是在總的HRSG系統(tǒng)100中可使用任何數(shù)目的類似構(gòu)件。因?yàn)檎羝麥u輪循環(huán)從蒸汽流105中得到機(jī)械能，所以蒸汽渦輪循環(huán)構(gòu)件和相關(guān)的蒸汽管路可在極高溫度下操作。然而，這些構(gòu)件和蒸汽管路可超出希望的操作范圍。例如， 在非操作時(shí)間的延長(zhǎng)期之后HRSG系統(tǒng)100可處于“冷卻的”熱態(tài)狀態(tài)。如果HRSG系統(tǒng)100 當(dāng)冷卻時(shí)簡(jiǎn)單地接通，則突然的熱膨脹可引起在構(gòu)件和蒸汽管路上的物理性應(yīng)力，這可導(dǎo)致減少的使用壽命和/或損壞。圖2示出可在本文中描述的熱回收蒸汽發(fā)生器(“HRSG”)系統(tǒng)300。HRSG系統(tǒng) 300可與HRSG系統(tǒng)100大部分相同。HRSG系統(tǒng)300還可包括高壓級(jí)預(yù)加溫管路310。高壓級(jí)預(yù)加溫管路310可定位在高壓級(jí)主蒸汽管路170的下游并且正好在高壓級(jí)主蒸汽管路控制閥190的上游。高壓級(jí)預(yù)加溫管路310可延伸到高壓級(jí)串聯(lián)旁通管路230。高壓級(jí)預(yù)加溫閥320也可定位在其上。高壓級(jí)預(yù)加溫管路310可盡可能靠近高壓級(jí)主蒸汽管路控制閥 190定位，以便確保高壓級(jí)主蒸汽管路170可被盡可能多地加溫。同樣，中壓級(jí)預(yù)加溫管路330可從中壓級(jí)主蒸汽管路控制閥270的正好上游延伸到在冷凝器140附近的熱的再熱旁通管路觀0。中壓級(jí)預(yù)加溫管路閥340可定位在其上。使用中，與經(jīng)由旁通管路145、280或其它直接地或間接地排放到冷凝器140而不做有用功相反，來(lái)自高壓過(guò)熱器160和再熱器200的蒸汽流105可用于加溫高壓級(jí)主蒸汽管路170和中壓級(jí)主蒸汽管路250。具體地，高壓級(jí)主蒸汽管路隔離閥180和高壓級(jí)預(yù)加溫管路閥320可打開而高壓級(jí)主蒸汽管路控制閥190和高壓級(jí)串聯(lián)旁通閥240可關(guān)閉以便加溫高壓級(jí)主蒸汽管路170。同樣，熱的再熱隔離閥260和中壓級(jí)預(yù)加溫管路閥340可打開而中壓級(jí)主蒸汽管路控制閥270和熱的再熱旁通閥290可關(guān)閉以便加溫中壓級(jí)主蒸汽管路250。因此這種預(yù)加熱加溫主蒸汽管路170、250，并且一旦預(yù)加熱程序完成，則確保進(jìn)入級(jí)110、120的蒸汽流105近似地處于適當(dāng)溫度下。一旦蒸汽流105維持這種溫度達(dá)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間量，則預(yù)加熱程序可停止并且蒸汽105可以以正常方式流過(guò)級(jí)和其它。在使用多個(gè)過(guò)熱器或出口的情況下，一旦高壓級(jí)串聯(lián)旁通閥240達(dá)到預(yù)定行程， 則高壓級(jí)預(yù)加溫管路閥320和高壓級(jí)主蒸汽管路隔離閥180可允許打開以便確保蒸汽可用于預(yù)加溫目的。一旦高壓過(guò)熱器160的出口壓力高于高壓級(jí)主蒸汽管路170內(nèi)的壓力，則剩余的預(yù)加溫管路閥340和隔離閥260可打開以便確保正向流(positive flow)。這給預(yù)加溫提供操作靈活性以便考慮在不同負(fù)載下操作的燃?xì)鉁u輪。本文中所描述的HRSG系統(tǒng)300因此加熱主蒸汽管路170、250而沒(méi)有附加能源成本。該流105也可關(guān)于再熱器200和其它使用。預(yù)加溫概念也可應(yīng)用到低壓分段130和其它。應(yīng)顯而易見(jiàn)的是，前述僅僅涉及本申請(qǐng)的某些實(shí)施例并且本文中可由本領(lǐng)域技術(shù)人員做出許多變化和改變而不偏離由權(quán)利要求及其等同物所限定的本發(fā)明的總的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種熱回收蒸汽發(fā)生器(300)，包括過(guò)熱器(160)；第一渦輪分段(110)；第一主蒸汽管路(170)，其與所述過(guò)熱器(160)和所述第一渦輪分段(110)連通；和第一預(yù)加溫管路(310)，其定位在所述第一主蒸汽管路(170)的下游使得來(lái)自所述過(guò)熱器(160)的蒸汽流(10 預(yù)加熱所述第一主蒸汽管路(170)而不進(jìn)入所述第一渦輪分段 (110)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱回收蒸汽發(fā)生器(300)，其特征在于，所述第一渦輪分段(110)包括高壓分段(110)并且所述第一主蒸汽管路(170)包括高壓分段主蒸汽管路 (170)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱回收蒸汽發(fā)生器(300)，其特征在于，還包括在所述第一主蒸汽管路(170)的上游并且與所述第一預(yù)加溫管路(310)連通的第一旁通管路030)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱回收蒸汽發(fā)生器(300)，其特征在于，所述第一旁通管路 (230)包括串聯(lián)旁通管路(230)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱回收蒸汽發(fā)生器(300)，其特征在于，所述第一旁通管路 (230)包括在其上的第一旁通管路閥040)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱回收蒸汽發(fā)生器(300)，其特征在于，所述第一主蒸汽管路 (170)包括在其上游的隔離閥(180)和在其下游的控制閥(190)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱回收蒸汽發(fā)生器(300)，其特征在于，還包括再熱器000)、 第二主蒸汽管路O50)以及在所述第一渦輪分段(110)的下游的第二渦輪分段(120)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱回收蒸汽發(fā)生器(300)，其特征在于，還包括第二預(yù)加溫管路(330)，其定位在所述第二主蒸汽管路(250)的下游使得來(lái)自所述再熱器(200)的蒸汽流 (105)預(yù)加熱所述第二主蒸汽管路(250)而不進(jìn)入所述第二渦輪分段(120)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱回收蒸汽發(fā)生器(300)，其特征在于，所述第二渦輪分段(120)包括中壓分段(120)并且所述第二主蒸汽管路(250)包括中壓分段主蒸汽管路 (250)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱回收蒸汽發(fā)生器(300)，其特征在于，還包括在所述第二主蒸汽管路O50)的上游并且與所述第二預(yù)加溫管路(330)連通的第二旁通管路(觀0)。
11.一種起動(dòng)熱回收蒸汽發(fā)生器(300)的方法，包括在過(guò)熱器(160)中產(chǎn)生蒸汽流(105)；引導(dǎo)所述蒸汽流(10 通過(guò)第一主蒸汽管路(170)；使所述蒸汽流(10 轉(zhuǎn)向通過(guò)第一預(yù)加溫管路(310)直到所述蒸汽流(10 達(dá)到預(yù)定溫度；以及一旦達(dá)到所述預(yù)定溫度則引導(dǎo)所述蒸汽流(105)到第一渦輪分段(110)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括在再熱器O00)中再加熱所述蒸汽流(105)；引導(dǎo)所述蒸汽流(10 通過(guò)第二主蒸汽管路O50)；使所述蒸汽流(10 轉(zhuǎn)向通過(guò)第二預(yù)加溫管路(330)直到所述蒸汽流(10 達(dá)到所述預(yù)定溫度；以及一旦達(dá)到所述預(yù)定溫度則引導(dǎo)所述蒸汽流(10 到第二渦輪分段(120)。
全文摘要
本申請(qǐng)描述用于預(yù)加溫?zé)峄厥照羝l(fā)生器管系的系統(tǒng)和方法。該熱回收蒸汽發(fā)生器(300)可包括過(guò)熱器(160)、第一渦輪分段(110)、與過(guò)熱器(160)和第一渦輪分段(110)連通的第一主蒸汽管路(170)以及第一預(yù)加溫管路(310)，第一預(yù)加溫管路(310)定位在第一主蒸汽管路(170)的下游使得來(lái)自過(guò)熱器(160)的蒸汽流(105)預(yù)加熱第一主蒸汽管路(170)而不進(jìn)入第一渦輪分段(110)。
文檔編號(hào)F01K7/18GK102200266SQ20111005193
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者D·蘭克呂爾, S·弗, 唐永明 申請(qǐng)人:通用電氣公司