超臨界熱回收蒸汽發(fā)生器的再熱器和超臨界蒸發(fā)器布置的制作方法
【專利摘要】一種超臨界熱回收蒸汽發(fā)生器，其包括限定內(nèi)部區(qū)域并具有氣體入口和氣體出口的管。管構(gòu)造成將氣體從氣體入口傳送至氣體出口。氣體入口與氣體出口之間的管的一部分限定內(nèi)部區(qū)域的排出氣體流節(jié)段。超臨界蒸發(fā)器配置在內(nèi)部區(qū)域中，并且再熱器配置在內(nèi)部區(qū)域中。再熱器和超臨界蒸發(fā)器配置成在排出氣體流節(jié)段中相對(duì)于排出氣體的流鄰近彼此。
【專利說(shuō)明】超臨界熱回收蒸汽發(fā)生器的再熱器和超臨界蒸發(fā)器布置
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)要求2012年I月13日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/586,350的權(quán)利，該申請(qǐng)的內(nèi)容通過(guò)參考全部并入本文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本公開大體涉及熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)，并且更特別地，涉及HRSG的再熱器和超臨界蒸發(fā)器的布置，其中，超臨界蒸發(fā)器和再熱器配置在HRSG的公共排出氣體流節(jié)段中。
【背景技術(shù)】
[0003]一些聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠利用單個(gè)熱源來(lái)運(yùn)行兩個(gè)或更多個(gè)熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。例如，一些聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠利用燃?xì)鉁u輪作為熱源。燃?xì)鉁u輪包括聯(lián)接于定位在其下游的壓縮機(jī)的壓縮機(jī)。壓縮機(jī)和渦輪的旋轉(zhuǎn)元件典型地安裝在公共可旋轉(zhuǎn)軸上。燃燒室定位在壓縮機(jī)與渦輪之間。燃料(例如，天然氣)供應(yīng)至燃燒器。在燃燒器中，氣體與空氣混合，并且被點(diǎn)燃，由此以熱和高速燃燒氣體的形式釋放能量，該高速燃燒氣體進(jìn)入渦輪的旋轉(zhuǎn)元件并且使渦輪的旋轉(zhuǎn)元件轉(zhuǎn)動(dòng)。渦輪可聯(lián)接于發(fā)電機(jī)用于產(chǎn)生電力。離開渦輪的燃燒氣體在熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)中用于提供有用的蒸汽，用于使另一個(gè)渦輪系統(tǒng)(例如，蒸汽渦輪)自旋。蒸汽渦輪系統(tǒng)可串聯(lián)聯(lián)接于燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)中的渦輪的軸，或者可為獨(dú)立的單元。
[0004]蒸汽渦輪系統(tǒng)可包括三個(gè)區(qū)段，其包括高壓區(qū)段、中壓區(qū)段和低壓區(qū)段。超臨界蒸汽(即，在臨界點(diǎn)處或高于臨界點(diǎn))進(jìn)入高壓區(qū)段。因?yàn)樵诔R界壓力和溫度下，不可區(qū)分水和蒸汽，所以與用于處理低于臨界點(diǎn)的蒸汽的這些系統(tǒng)和構(gòu)件相比，簡(jiǎn)化了用于收集和轉(zhuǎn)移超臨界蒸汽的系統(tǒng)和構(gòu)件。對(duì)中壓區(qū)段和低壓區(qū)段的蒸汽壓力要求依次低于高壓區(qū)段的蒸汽壓力要求。三個(gè)區(qū)段中的每一個(gè)具有用于蒸汽進(jìn)入相應(yīng)的區(qū)段的入口，以及用于排放在比相應(yīng)的入口處的壓力和溫度低的壓力和溫度下的蒸汽的出口。蒸汽的壓力和溫度減小通過(guò)從用于使該級(jí)中的渦輪葉片自旋的蒸汽提取能量而實(shí)現(xiàn)。從高壓區(qū)段的出口排放的蒸汽具有有用的能量，該蒸汽可在HRSG中被進(jìn)一步加熱，并且隨后供應(yīng)至中壓級(jí)的入口。從低壓區(qū)段排放的低能蒸汽發(fā)送至冷凝器，其中，低能蒸汽冷卻并且冷凝成冷凝物，該冷凝物隨后供應(yīng)至HRSG用于產(chǎn)生蒸汽。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本文中示出的方面，提供了一種超臨界熱回收蒸汽發(fā)生器，其包括限定內(nèi)部區(qū)域并具有氣體入口和氣體出口的管。管構(gòu)造成將氣體從氣體入口傳送至氣體出口。氣體入口與氣體出口之間的管的一部分限定內(nèi)部區(qū)域的排出氣體流節(jié)段。超臨界蒸發(fā)器配置在內(nèi)部區(qū)域中，并且第一級(jí)再熱器配置在內(nèi)部區(qū)域中。第一級(jí)再熱器和超臨界蒸發(fā)器配置成在排出氣體流節(jié)段中相對(duì)于排出氣體的流鄰近彼此，例如，相對(duì)于穿過(guò)超臨界熱回收蒸汽發(fā)生器的排出氣體的流成并聯(lián)布置。[0006]根據(jù)本文中示出的另外的方面，提供了一種聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠，其包括燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，該燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)具有構(gòu)造成從其排放排出氣體的排出端口。聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠包括蒸汽渦輪系統(tǒng)，其具有定位在公共軸上的高壓區(qū)段、中壓區(qū)段和低壓區(qū)段。聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠包括超臨界熱回收蒸汽發(fā)生器，其包括限定內(nèi)部區(qū)域并具有氣體入口和氣體出口的管。氣體入口與排出端口連通。管構(gòu)造成將氣體從氣體入口傳送至氣體出口。氣體入口與氣體出口之間的管的一部分限定內(nèi)部區(qū)域的排出氣體流節(jié)段。超臨界熱回收蒸汽發(fā)生器包括配置在內(nèi)部區(qū)域中的超臨界蒸發(fā)器和配置在內(nèi)部區(qū)域中的第一級(jí)再熱器。第一級(jí)再熱器和超臨界蒸發(fā)器配置成在排出氣體流節(jié)段中相對(duì)于排出氣體的流鄰近彼此，例如，相對(duì)于穿過(guò)超臨界熱回收蒸汽發(fā)生器的排出氣體的流成并聯(lián)布置。
[0007]根據(jù)本文中示出的另外的方面，提供了一種用于操作聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠的方法。該方法包括提供具有排出端口的燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)和包括高壓區(qū)段的蒸汽渦輪系統(tǒng)。還提供了包括限定內(nèi)部區(qū)域的管的超臨界熱回收蒸汽發(fā)生器。超臨界熱回收蒸汽發(fā)生器包括由內(nèi)部區(qū)域的一部分限定的排出氣體流節(jié)段。超臨界蒸發(fā)器和第一級(jí)再熱器配置在內(nèi)部區(qū)域中。第一級(jí)再熱器和超臨界蒸發(fā)器在排出氣體流節(jié)段中配置成相對(duì)于排出氣體的流鄰近彼此，例如，相對(duì)于穿過(guò)超臨界熱回收蒸汽發(fā)生器的排出氣體的流成并聯(lián)布置。排出氣體從燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)排放。冷再熱蒸汽從蒸汽渦輪系統(tǒng)供應(yīng)至第一級(jí)再熱器，并且加熱的水供應(yīng)至超臨界蒸發(fā)器。關(guān)于穿過(guò)超臨界熱回收蒸汽發(fā)生器的排出氣體的流，排出氣體在圍繞由第一級(jí)再熱器和超臨界蒸發(fā)器限定的外表面的平行流動(dòng)路徑中流動(dòng)。
[0008]通過(guò)下列附圖和詳細(xì)描述舉例說(shuō)明以上描述的特征和其它特征。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]現(xiàn)在參考為示例性實(shí)施例的附圖，并且其中，同樣的元件被相似地標(biāo)記:
圖1為包括燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)、熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)和蒸汽渦輪系統(tǒng)的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠的示意圖；
圖2A為圖1的HRSG的一部分的示意圖；
圖2B為示出另一個(gè)實(shí)施例的圖1的HRSG的一部分的示意圖；
圖2C為示出另一個(gè)實(shí)施例的圖1的HRSG的一部分的示意圖；
圖2D為示出另一個(gè)實(shí)施例的圖1的HRSG的一部分的示意圖；
圖3A為圖2A的HRSG的一部分的示意性截面圖；
圖3B為另一個(gè)HRSG實(shí)施例的一部分的示意性截面圖；
圖3C為另一個(gè)HRSG實(shí)施例的一部分的示意性截面圖；
圖3D為另一個(gè)HRSG實(shí)施例的一部分的示意性截面圖；
圖4A為不出靜止隔板的圖2A的HRSG的一部分的不意性截面圖；以及 圖4B為不出可移動(dòng)隔板的圖2A的HRSG的一部分的不意性截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]本文中公開聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠，其大體由標(biāo)記100表示。聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠100包括與超臨界熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG) 300連通的燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)200。HRSG300與蒸汽渦輪系統(tǒng)400連通。HRSG300包括布置成鄰近第一級(jí)再熱器8的超臨界蒸發(fā)器7。如本文中描述的，超臨界蒸發(fā)器I和第一級(jí)再熱器8配置成相對(duì)于穿過(guò)HRSG的排出氣體EX的流，在由HRSG300的管321限定的內(nèi)部區(qū)域320的一部分限定的公共排出氣體流節(jié)段S中鄰近彼此。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，第一級(jí)再熱器8和超臨界蒸發(fā)器7配置在排出氣體流節(jié)段S中，相對(duì)于穿過(guò)超臨界HRSG300的排出氣體的流成并聯(lián)布置。
[0011]如圖1所示，燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)200包括經(jīng)由導(dǎo)管223與燃燒器222連通的壓縮機(jī)220。燃燒器222經(jīng)由導(dǎo)管226與渦輪224連通。渦輪224經(jīng)由導(dǎo)管229如由箭頭EX示出地排放排出氣體，導(dǎo)管229與HRSG300的入口 331連通。如圖1所示，蒸汽渦輪系統(tǒng)400包括構(gòu)造成在公共軸490上旋轉(zhuǎn)的高壓區(qū)段460、中間區(qū)段450和低壓區(qū)段440。高壓級(jí)460限定蒸汽入口 461和冷再熱蒸汽出口 451D。中間區(qū)段450限定蒸汽入口 454A和蒸汽出口 454B。低壓區(qū)段440限定兩個(gè)蒸汽入口 481A和481B和蒸汽出口 349。中壓區(qū)段450的出口 454B經(jīng)由跨接管線450A與低壓區(qū)段440的入口 349連通。低壓區(qū)段440的出口 481A和481B與冷凝器480連通。冷凝器480與泵482連通，泵482的排放部經(jīng)由管線483與節(jié)約器14連通。雖然蒸汽渦輪系統(tǒng)400描述和示出為具有三個(gè)區(qū)段，即，高壓區(qū)段460、中間區(qū)段450和低壓區(qū)段440，但是本公開在該方面不受限，這是因?yàn)檎羝麥u輪系統(tǒng)400可具有多于三個(gè)區(qū)段。
[0012]如圖1所示，超臨界HRSG300的內(nèi)部區(qū)域320延伸HRSG300的入口 331與出口 332之間的長(zhǎng)度L。超臨界HRSG300 (特別地管321)構(gòu)造成容納排出氣體EX，并將排出氣體EX從入口 331沿箭頭315的大體方向引導(dǎo)至出口 332。排出氣體的溫度在HRSG中從溫度最高的入口 331到溫度最低的出口降低。如下所述，排出氣體的溫度降低通過(guò)從配置在HRSG300中的多個(gè)熱交換器吸收熱而實(shí)現(xiàn)。在出口 322處，較低能排出氣體LE排放至疊堆(未示出)。
[0013]存在多個(gè)熱交換器，例如，配置在HRSG300的內(nèi)部區(qū)域320內(nèi)的十三個(gè)熱交換器，其由標(biāo)記2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13和14表示。如下所述，熱交換器2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13和14從排出氣體EX提取熱，用于在加熱供給水用于產(chǎn)生蒸汽時(shí)使用，該蒸汽用于在蒸汽渦輪系統(tǒng)400中使用。熱交換器2，3,4, 5,6, 7,8,9, 10，11，12，13和14從入口 331到出口按下列順序布置在內(nèi)部區(qū)域320中:第三級(jí)高壓蒸汽過(guò)熱器2、第三級(jí)蒸汽再熱器3 ;第二級(jí)高壓蒸汽過(guò)熱器4、第二級(jí)蒸汽再熱器5 ;第一級(jí)高壓蒸汽過(guò)熱器6 ;布置成鄰近彼此的超臨界蒸發(fā)器7和第一級(jí)再熱器8 (例如，蒸汽再熱器)；第二級(jí)低壓蒸汽發(fā)生器9 ;第二級(jí)高壓節(jié)約器10 ;第一級(jí)低壓蒸汽發(fā)生器11 ;第一級(jí)高壓節(jié)約器12 ;低壓蒸發(fā)器13 ;以及初始節(jié)約器14。
[0014]超臨界蒸發(fā)器7為熱交換器，諸如單程熱交換器，其構(gòu)造成使進(jìn)入熱交換器的流體的溫度從低于臨界點(diǎn)的溫度增大到高于臨界點(diǎn)的溫度。在一個(gè)實(shí)施例中，超臨界蒸發(fā)器7構(gòu)造成使進(jìn)入熱交換器的流體的溫度從低于臨界點(diǎn)的溫度增大到高于臨界點(diǎn)的溫度，而不引起流體的相變。
[0015]如以下限定的，超臨界HRSG300包括三個(gè)流體環(huán)路，即，低壓蒸汽生成環(huán)路、再熱蒸汽環(huán)路和超臨界高壓環(huán)路。
[0016]低壓環(huán)路包括初始節(jié)約器14，其經(jīng)由管線341和341A與低壓蒸發(fā)器13連通。低壓蒸發(fā)器13經(jīng)由管線342與第一級(jí)低壓蒸汽發(fā)生器11連通。第一級(jí)低壓蒸汽發(fā)生器11經(jīng)由管線343與第二級(jí)低壓蒸汽發(fā)生器9連通。第二級(jí)低壓蒸汽發(fā)生器9包括排放管線344，其用于將蒸汽經(jīng)由管線344和450A供應(yīng)至蒸汽渦輪系統(tǒng)400的低壓級(jí)440的入口 349。
[0017]如下所述，再熱環(huán)路包括第一級(jí)再熱器8，其限定用于接收來(lái)自蒸汽渦輪系統(tǒng)的高壓級(jí)的冷再熱蒸汽的入口 451。第一級(jí)再熱器8經(jīng)由管線452與第二級(jí)蒸汽再熱器5連通。第二級(jí)蒸汽再熱器5經(jīng)由管線453與第三級(jí)蒸汽再熱器3連通。第三級(jí)蒸汽再熱器3限定排放管線454，其用于將中壓蒸汽經(jīng)由管線454供應(yīng)至蒸汽渦輪系統(tǒng)400的中間區(qū)段450的人口 454A。
[0018]高壓環(huán)路包括初始節(jié)約器14，其經(jīng)由管線341和分支管線441與泵442連通。泵442經(jīng)由管線443與第一級(jí)高壓節(jié)約器12連通。第一級(jí)高壓節(jié)約器12經(jīng)由管線444與第二級(jí)高壓節(jié)約器10連通。第二級(jí)高壓節(jié)約器10經(jīng)由管線445與超臨界蒸發(fā)器7連通。超臨界蒸發(fā)器7經(jīng)由管線446與第一級(jí)高壓蒸汽過(guò)熱器6連通。第一級(jí)高壓蒸汽過(guò)熱器6經(jīng)由管線447與第二級(jí)高壓蒸汽過(guò)熱器4連通。第二級(jí)高壓蒸汽過(guò)熱器4經(jīng)由管線448與第三級(jí)高壓蒸汽過(guò)熱器2連通。第三級(jí)高壓蒸汽過(guò)熱器2包括排放管線449，其用于將高壓過(guò)熱蒸汽經(jīng)由管線449供應(yīng)至渦輪系統(tǒng)400的高壓級(jí)460的入口 461。在一個(gè)實(shí)施例中，超臨界蒸發(fā)器7為單程蒸汽發(fā)生器。
[0019]如圖1所示，超臨界蒸發(fā)器7具有大體沿超臨界HRSG300的縱軸線AX測(cè)量的長(zhǎng)度LI。長(zhǎng)度LI在超臨界HRGS300中的第一點(diǎn)Fl與HRSG300中的第二點(diǎn)F2之間延伸。第一級(jí)再熱器8具有大體沿超臨界HRSG300的縱軸線AX測(cè)量的長(zhǎng)度L2。長(zhǎng)度L2在HRSG300中的第一點(diǎn)Fl與第二點(diǎn)F2之間延伸。在一個(gè)實(shí)施例中，長(zhǎng)度LI大約等于長(zhǎng)度L2。超臨界HRSG300的內(nèi)部區(qū)域320的排出氣體流節(jié)段S限定在第一點(diǎn)Fl與第二點(diǎn)F2之間，其中，排出氣體從第一點(diǎn)Fl流經(jīng)排出氣體流節(jié)段S至第二點(diǎn)F2。超臨界蒸發(fā)器7和第一級(jí)再熱器8兩者配置在第一點(diǎn)Fl與第二點(diǎn)F2之間的排出氣體流節(jié)段S中。如圖1所示，超臨界蒸發(fā)器7和第一級(jí)再熱器8兩者配置成在限定在第一點(diǎn)Fl與第二點(diǎn)F2之間的公共排出氣體流節(jié)段S中相對(duì)于從第一點(diǎn)Fl到第二點(diǎn)F2的排出氣體的流鄰近彼此。在一個(gè)實(shí)施例中，排出氣體流節(jié)段S的長(zhǎng)度等于長(zhǎng)度LI和/或長(zhǎng)度L2。在一個(gè)實(shí)施例中，見例如圖2D，排出氣體流節(jié)段S的長(zhǎng)度大于長(zhǎng)度LI和/或長(zhǎng)度L2。
[0020]在圖1、圖2A和圖3A中示出的實(shí)施例中，超臨界蒸發(fā)器7定位在第一級(jí)再熱器8上方。然而，本公開在該方面不受限，這是因?yàn)槠渌鼧?gòu)造也可使用，其中，超臨界蒸發(fā)器7和第一級(jí)再熱器8兩者配置在公共排出氣體流節(jié)段S中，包括但不受限于其它布置，諸如第一級(jí)再熱器8定位在超臨界蒸發(fā)器7上方(見例如圖2B);超臨界蒸發(fā)器7和第一級(jí)再熱器8并排定位(見例如圖3B);以及超臨界蒸發(fā)器7和第一級(jí)再熱器8并排定位或定位成頂部/底部構(gòu)造，其中，超臨界蒸發(fā)器7和/或第一級(jí)再熱器8相對(duì)于彼此或相對(duì)于基準(zhǔn)線成角度(見例如圖3C，其中，第一級(jí)再熱器8相對(duì)于基準(zhǔn)線RR成角度D傾斜)傾斜，其中，超臨界蒸發(fā)器7和第一級(jí)再熱器8兩者配置在公共排出氣體流節(jié)段S中。
[0021]在圖3D中示出的實(shí)施例中，超臨界蒸發(fā)器7和第一級(jí)再熱器8配置在公共排出氣體流節(jié)段S中，相對(duì)于穿過(guò)HRSG300的排出氣體的流彼此平行地布置，并且彼此重疊，其中，超臨界蒸發(fā)器7的一部分IT和第一級(jí)再熱器8纏繞(intertwine)。雖然超臨界蒸發(fā)器7和第一級(jí)再熱器8描述并在圖3D中示出為具有纏繞且重疊的其一部分IT，但是本公開在該方面不受限，這是因?yàn)橄喈?dāng)大百分比或全部的超臨界蒸發(fā)器7和第一級(jí)再熱器8可纏繞或重疊，而不背離本文中公開的較寬泛方面。[0022]如圖2A至2D所示，公共排出氣體流節(jié)段S中的超臨界蒸發(fā)器7和第一級(jí)再熱器8的布置獨(dú)立于穿過(guò)超臨界蒸發(fā)器7和第一級(jí)再熱器8的流體流或蒸汽流的方向。例如，圖2A、圖2C和圖2D示出了公共排出氣體流節(jié)段S中的超臨界蒸發(fā)器7和第一級(jí)再熱器8的布置，其中，超臨界蒸發(fā)器7中的流體或蒸汽的流動(dòng)方向F7垂直于第一級(jí)再熱器8中的流體或蒸汽的流動(dòng)方向F8。例如，圖2B示出了公共排出氣體流節(jié)段S中的超臨界蒸發(fā)器7和第一級(jí)再熱器8的布置，其中，超臨界蒸發(fā)器7中的流體或蒸汽的流動(dòng)方向F7平行于第一級(jí)再熱器8中的流體或蒸汽的流動(dòng)方向F8。另外，圖2D示出了公共排出氣體流節(jié)段S中的超臨界蒸發(fā)器7和第一級(jí)再熱器8的布置，其中，超臨界蒸發(fā)器7和第一級(jí)再熱器8沿縱軸線AX偏移距離L3。
[0023]在圖4A中示出的實(shí)施例中，隔板P(例如，擋板)定位在管321的內(nèi)部區(qū)域320中，平行于排出氣體EX的流動(dòng)方向，在超臨界蒸發(fā)器7與第一級(jí)再熱器8之間，由此限定圍繞超臨界蒸發(fā)器7的第一流區(qū)域All和圍繞第一級(jí)再熱器8的第二流區(qū)域A10。在一個(gè)實(shí)施例中，隔板P為靜止的。隔板P定位成引起排出氣體EX的第一部分25Y圍繞由超臨界蒸發(fā)器7限定的第一外表面流動(dòng)。隔板P還定位成引起排出氣體EX的第二部分25Z圍繞由第一級(jí)再熱器8限定的第二外表面流動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，排出氣體EX的第一部分25Y和排出氣體EX的第二部分25Z具有大約相等的流率。在一個(gè)實(shí)施例中，在聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠100的滿負(fù)載狀態(tài)下，排出氣體EX的第一部分25Y和排出氣體EX的第二部分25Z與由超臨界蒸發(fā)器7和第一級(jí)再熱器8吸收的熱成比例。
[0024]參考圖4B，如在本文中描述的，隔板PP定位在管321的內(nèi)部區(qū)域320中，并且平行于排出氣體EX的流動(dòng)方向。隔板PP包括平行于軸線AX且平行于排出氣體EX的流動(dòng)方向在超臨界蒸發(fā)器7與第一級(jí)再熱器8之間延伸的樞轉(zhuǎn)部P3和中心部件P4。中心部件P4從超臨界蒸發(fā)器7和第一級(jí)再熱器8上游的點(diǎn)延伸至樞轉(zhuǎn)部P3，樞轉(zhuǎn)部P3定位在超臨界蒸發(fā)器7和第一級(jí)再熱器8的下游。百葉件Pl (例如，阻尼器)樞轉(zhuǎn)地連接于樞轉(zhuǎn)部P3。百葉件Pl為可移動(dòng)的，例如，能夠如由箭頭PA指示地繞著樞轉(zhuǎn)部P3旋轉(zhuǎn)，并且取決于百葉件Pl的位置，限定圍繞超臨界蒸發(fā)器7的第一流區(qū)域A21，并限定圍繞第一級(jí)再熱器8的第二流區(qū)域A21。在一個(gè)實(shí)施例中，中心部件P4為靜止的。百葉件Pl選擇性地定位成引起排出氣體EX的第一部分25U圍繞由超臨界蒸發(fā)器7限定的第一外表面流動(dòng)，并引起排出氣體EX的第二部分25T根據(jù)百葉件Pl的位置例如按比例地圍繞由第一級(jí)再熱器8限定的第二外表面流動(dòng)。雖然百葉件示出為朝向第一級(jí)再熱器8定位，但是百葉件的位置在該方面不受限，這是因?yàn)榘偃~件能夠響應(yīng)于致動(dòng)信號(hào)沿由箭頭PA示出的方向移動(dòng)。例如，百葉件可朝向超臨界蒸發(fā)器7移動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，在聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠100的低于滿負(fù)載狀態(tài)下，排出氣體EX的第一部分25Y和排出氣體EX的第二部分25Z與由超臨界蒸發(fā)器7和第一級(jí)再熱器8吸收的熱成比例。在一個(gè)實(shí)施例中，排出氣體EX的第一部分25U(例如，流率)大于排出氣體EX的第二部分25T (例如，流率)。在一個(gè)實(shí)施例中，排出氣體EX的第一部分25U小于排出氣體EX的第二部分25T。因此，隔板PP構(gòu)造并定位成引起第一部分25U (例如，流率)和第二部分25T(例如，流率)與第一級(jí)再熱器8的第一熱吸收和超臨界蒸發(fā)器7的第二熱吸收成比例。
[0025]在聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠100的操作期間，冷再熱蒸汽從冷再熱蒸汽出口 451D排放，并且經(jīng)由管線451供應(yīng)至第一級(jí)再熱器8。來(lái)自高壓節(jié)約器(例如，第二級(jí)高壓節(jié)約器10)的供給水經(jīng)由管線445供應(yīng)至超臨界蒸發(fā)器7。
[0026]公共排出氣體流節(jié)段S中的超臨界蒸發(fā)器7和第一級(jí)再熱器8的布置允許排出氣體EX圍繞超臨界蒸發(fā)器7的外部熱傳遞表面和第一級(jí)再熱器8的外部熱傳遞表面平行地流動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，排出氣體EX的流在圍繞超臨界蒸發(fā)器7的外部熱傳遞表面的區(qū)域與圍繞第一級(jí)再熱器8的外部熱傳遞表面的區(qū)域之間與其熱吸收成比例地分開。
[0027]作為分析建模的結(jié)果，發(fā)明人驚訝地發(fā)現(xiàn)，將超臨界蒸發(fā)器7和第一級(jí)再熱器8布置在聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠中的公共排出氣體流節(jié)段S中包括在大約3500psia至3600psia的壓力下的超臨界蒸汽生成，與在大約4300psia或更大下操作的這些超臨界蒸汽生成相比，其實(shí)現(xiàn)了提高的效率。由于適應(yīng)這種布置所需的高壓管路的困難和復(fù)雜性，故阻礙了包括超臨界蒸汽生成的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠的領(lǐng)域的技術(shù)人員將超臨界蒸發(fā)器7和第一級(jí)再熱器8布置在公共排出氣體流節(jié)段S中。
[0028]雖然已參考各種示例性實(shí)施例描述本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可作出各種變化，并且等同物可代替其元件。另外，可作出許多修改以使具體情形或材料適合于本發(fā)明的教導(dǎo)而不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍。因此，意圖是，本發(fā)明不受限于公開為設(shè)想用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式的具體實(shí)施例，而是本發(fā)明將包括落入在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種超臨界熱回收蒸汽發(fā)生器，其包括: 管，其限定內(nèi)部區(qū)域并且具有氣體入口和氣體出口，所述管構(gòu)造成將氣體從所述氣體入口傳送至所述氣體出口，并且所述氣體入口與所述氣體出口之間的所述管的一部分限定所述內(nèi)部區(qū)域的排出氣體流節(jié)段； 超臨界蒸發(fā)器，其配置在所述內(nèi)部區(qū)域中； 第一級(jí)再熱器，其配置在所述內(nèi)部區(qū)域中；并且 所述第一級(jí)再熱器和所述超臨界蒸發(fā)器配置成在所述排出氣體流節(jié)段中相對(duì)于所述排出氣體的流鄰近彼此。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界熱回收蒸汽發(fā)生器，其特征在于: 所述排出氣體流節(jié)段具有沿所述管的縱軸線從所述氣體入口延伸至所述氣體出口的第一長(zhǎng)度； 所述超臨界蒸發(fā)器具有沿所述縱軸線延伸的第二長(zhǎng)度；并且 所述第一級(jí)再熱器具有沿所述縱軸線延伸的第三長(zhǎng)度，所述第三長(zhǎng)度大約等于所述第二長(zhǎng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界熱回收蒸汽發(fā)生器，其特征在于，包括: 高壓節(jié)約器，其定位在所述超臨界蒸發(fā)器與所述氣體出口之間，所述高壓節(jié)約器與所述超臨界蒸發(fā)器流體連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界熱回收蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述第一級(jí)再熱器限定用于接收來(lái)自高壓渦輪的冷再熱蒸汽的蒸汽入口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界熱回收蒸汽發(fā)生器，其特征在于，包括: 隔板，其定位在所述內(nèi)部區(qū)域中，所述隔板構(gòu)造成引起所述氣體圍繞由所述第一級(jí)再熱器限定的第一外表面的第一流率，并引起所述氣體圍繞所述超臨界蒸發(fā)器的第二外表面的第二流率；并且 所述隔板定位成引起與所述第一再熱器的第一熱吸收和所述超臨界蒸發(fā)器的第二熱吸收成比例的所述第一流率和所述第二流率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超臨界熱回收蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述隔板的位置設(shè)定用于滿負(fù)載狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超臨界熱回收蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述隔板為可移動(dòng)的，并且所述隔板的位置對(duì)應(yīng)于負(fù)載狀態(tài)設(shè)定。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界熱回收蒸汽發(fā)生器，其特征在于: 所述第一級(jí)再熱器具有流經(jīng)由所述第一級(jí)再熱器限定的第二內(nèi)部區(qū)域的蒸汽，并且所述超臨界蒸發(fā)器具有流經(jīng)由所述超臨界蒸發(fā)器限定的第三內(nèi)部區(qū)域的流體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界熱回收蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述超臨界蒸發(fā)器為單程類型。
10.一種聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠，其包括: 燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，其具有構(gòu)造成排放排出氣體的排出端口 ； 蒸汽渦輪系統(tǒng)，其包括定位在公共軸上的高壓區(qū)段、中壓區(qū)段和低壓區(qū)段；以及 超臨界熱回收蒸汽發(fā)生器，其包括: 管，其限定內(nèi)部區(qū)域并且具有氣體入口和氣體出口，所述管構(gòu)造成將氣體從所述氣體入口傳送至所述氣體出口，并且所述氣體入口與所述氣體出口之間的所述管的一部分限定所述內(nèi)部區(qū)域的排出氣體流節(jié)段； 超臨界蒸發(fā)器，其配置在所述內(nèi)部區(qū)域中； 第一級(jí)再熱器，其配置在所述內(nèi)部區(qū)域中；并且 所述第一級(jí)再熱器和所述超臨界蒸發(fā)器配置成在所述排出氣體流節(jié)段中相對(duì)于所述排出氣體的流鄰近彼此。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠，其特征在于: 所述排出氣體流節(jié)段具有沿所述管的縱軸線從所述氣體入口延伸至所述氣體出口的第一長(zhǎng)度； 所述超臨界蒸發(fā)器具有沿所述縱軸線延伸的第二長(zhǎng)度；并且 所述第一級(jí)再熱器具有沿所述縱軸線延伸的第三長(zhǎng)度，所述第三長(zhǎng)度大約等于所述第二長(zhǎng)度。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述 的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠，其特征在于，包括: 高壓節(jié)約器，其定位在所述超臨界蒸發(fā)器與所述氣體出口之間，所述高壓節(jié)約器與所述超臨界蒸發(fā)器流體連通。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠，其特征在于: 所述蒸汽渦輪系統(tǒng)的高壓區(qū)段限定用于從其傳送冷再熱蒸汽的冷再熱排放管線；并且 所述第一級(jí)再熱器限定與所述冷再熱排放管線連通的蒸汽入口。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠，其特征在于，包括: 隔板，其定位在所述內(nèi)部區(qū)域中，所述隔板構(gòu)造成引起所述氣體圍繞由所述第一蒸汽再熱器限定的第一外表面的第一流率，并引起所述氣體圍繞所述超臨界蒸發(fā)器的第二外表面的第二流率；并且 所述隔板定位成引起與所述第一再熱器的第一熱吸收和所述超臨界蒸發(fā)器的第二熱吸收成比例的所述第一流率和所述第二流率。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠，其特征在于，所述隔板的位置設(shè)定用于滿負(fù)載狀態(tài)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠，其特征在于，所述隔板為可移動(dòng)的，并且所述隔板的位置對(duì)應(yīng)于負(fù)載狀態(tài)設(shè)定。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠，其特征在于: 所述第一級(jí)再熱器具有流經(jīng)由所述第一級(jí)再熱器限定的第二內(nèi)部區(qū)域的蒸汽，并且所述超臨界蒸發(fā)器具有流經(jīng)由所述超臨界蒸發(fā)器限定的第三內(nèi)部區(qū)域的流體。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠，其特征在于，所述超臨界蒸發(fā)器為單程類型。
19.一種用于操作聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠的方法，其包括: 提供具有排出端口的燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)； 提供包括高壓區(qū)段的蒸汽渦輪系統(tǒng)； 提供超臨界熱回收蒸汽發(fā)生器，其包括:限定內(nèi)部區(qū)域的管、配置在所述內(nèi)部區(qū)域中的超臨界蒸發(fā)器和配置在所述內(nèi)部區(qū)域中的第一蒸汽再熱器，所述第一級(jí)再熱器和所述超臨界蒸發(fā)器配置成在由所述內(nèi)部區(qū)域的一部分限定的公共排出氣體流節(jié)段中相對(duì)于所述排出氣體的流鄰近彼此； 排放來(lái)自所述燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的排氣； 將冷再熱蒸汽從所述蒸汽渦輪系統(tǒng)供應(yīng)至所述第一級(jí)再熱器； 將流體供應(yīng)至所述超臨界蒸發(fā)器；以及 使所述排出氣體在圍繞由所述第一級(jí)再熱器和所述超臨界蒸發(fā)器限定的外表面的平行流動(dòng)路徑中流動(dòng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述冷再熱蒸汽和所述流體在大約相等的溫度下。
【文檔編號(hào)】F01K7/22GK103477034SQ201380000534
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月13日
【發(fā)明者】W.張 申請(qǐng)人:阿爾斯通技術(shù)有限公司