專利名稱：排氣再熱式聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將分軸配置的燃氣透平裝置與蒸汽透平裝置實行組合、用蒸汽冷卻燃氣透平裝置高溫部的排氣再熱式聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套裝置。
目前、實際運轉(zhuǎn)中的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套裝置，除了廢熱回收式以外，還有排氣再熱式。此排氣再熱式聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套裝置為分別將燃氣透平裝置與蒸汽透平裝置按分軸分離配置，存在一種在燃氣透平裝置與蒸汽透平裝置都為新設(shè)置場合和使新設(shè)置的燃氣透平裝置與已設(shè)置的蒸汽透平裝置組合、作為給水加熱循環(huán)的所謂可轉(zhuǎn)換方式。
對已組裝此可轉(zhuǎn)換方式的排氣再熱式聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套裝置的評價為系統(tǒng)簡單、能使蒸汽透平的輸出比增大、適于提高已設(shè)置發(fā)電成套裝置的輸出等，多少能為火力發(fā)電所采用，其組成有如圖4所示。
排氣再熱式聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套裝置1由燃氣透平裝置2、鍋爐3以及再熱式蒸汽透平裝置4組成。
燃氣透平裝置2具備發(fā)電機5、空氣壓縮機6、燃氣透平燃燒器7以及燃氣透平8，用空氣壓縮機6使吸入的大氣成為高壓、將此高壓空氣導入燃氣透平燃燒器7、在此加燃料生成燃氣，用燃氣透平8使此燃氣膨脹，由膨脹產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩驅(qū)動發(fā)電機5。
燃氣透平裝置2把已在燃氣透平8內(nèi)膨脹的燃氣作為排氣G引入鍋爐3、用鍋爐3的燃氣加熱此排氣G。
此外，再熱式蒸汽透平裝置4具備蒸汽透平部9和冷凝、給水系統(tǒng)10。
蒸汽透平部9由相互直接用軸相連的高壓透平11、中壓透平12、低壓透平13以及發(fā)電機14構(gòu)成，使從鍋爐3供給的主蒸汽MS在高壓透平11內(nèi)膨脹、把用再熱器15加熱的透平排汽作為再熱蒸汽RS引入中壓透平12、使在此膨脹后的透平排汽在低壓透平13內(nèi)再膨脹，用伴隨膨脹產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩驅(qū)動發(fā)電機14。
冷凝、給水系統(tǒng)10具備冷凝器16、低壓給水加熱器17、脫氣器18、高壓給水加熱器19，同時具有與低壓給水加熱器17并聯(lián)設(shè)置的低壓燃氣冷卻器20以及與高壓給水加熱器19并聯(lián)設(shè)置的高壓燃氣冷卻器21，低壓透平13的透平排汽在冷凝器16內(nèi)冷凝成為冷凝水CW，在低壓給水加熱器17使該冷凝水CW與來自低壓透平13的透平抽汽ES進行熱交換后再生成為給水EW，進而，使該給水FW在脫氣器18與來自低壓透平13的透平抽汽ES昆合、加熱脫氣，使此加熱脫氣后的給水FW在高壓給水加熱器19中與來自中壓透平12的透平抽汽ES進行熱交換、使具有更高溫度后、返回至鍋爐3。
此外，鍋爐3用鍋爐燃氣加熱來自燃氣透平裝置2的排氣G，使此加熱燃氣HG在高壓燃氣冷卻器21與給水FW進行熱交換后，還在低壓燃氣冷卻器20與給水FW再進行熱交換，使給水FW具有更高的溫度。
這樣，在引入可轉(zhuǎn)換的給水加熱方式的排氣再熱式聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套裝置1中，通過使來自燃氣透平裝置2的排氣G在鍋爐3內(nèi)被加熱、將此加熱燃氣HG作為熱源加熱給水FW，達到有效熱回收，有助于提高成套裝置的熱效率。
近來，在燃氣透平裝置2中，為追求更高熱效率、高輸出，計劃高溫化曾一度使燃氣溫度(燃氣透平入口溫度)從1100℃升至1300℃或1500℃以上。
以往，燃氣透平裝置2為適應(yīng)高溫化，通過向燃氣透平8的組成零件、例如燃氣透平靜葉、燃氣透平動葉、燃氣透平轉(zhuǎn)子等供給冷卻用空氣、達到維持該材料的強度，利用了由空氣壓縮機6產(chǎn)生的高壓空氣的一部分作為該冷卻用空氣。
然而，由空氣壓縮機6產(chǎn)生的高壓空氣原本用于驅(qū)動燃氣透平8，當將其一部分用于冷卻燃氣透平8的組成零件時，存在達不到成套裝置計劃熱效率的問題。此外，由于使空氣壓縮機6產(chǎn)生的高壓空氣在冷卻了燃氣透平8的組成零件后與主流(燃氣透平驅(qū)動氣體)合流，因給主流添加紊亂、使葉片效率降低，還存在達不到計劃輸出的問題。因此，隨著燃氣透平裝置2的高溫化進展，由于將高壓空氣的一部分用于燃氣透平8的組成零件的冷卻，使成套裝置的高熱效率化已達到界限。
最近，正開始對作為燃氣透平8的組成零件的冷卻介質(zhì)進行新的探索、計劃將推進將具有比空氣高的比熱的蒸汽用作冷卻介質(zhì)。
在將蒸汽用作冷卻介質(zhì)的場合，在已引入可轉(zhuǎn)換方式的排氣再熱式聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套裝置中，從在主流(燃氣透平驅(qū)動氣體)與燃氣透平8的組成零件間形成適當溫差進行冷卻的關(guān)系考慮，在該供給源上選定高壓透平11的透平排汽(向再熱器15供給前的蒸汽)。當考慮此選定的主流溫度為1300℃以上時，能不使燃氣透平8的組成零件上產(chǎn)生過高的熱應(yīng)力，能受到較好的冷卻。
然而、對于已冷卻燃氣透平8的組成零件后的蒸汽，當其回收對象的選定不當時，將發(fā)生成套裝置運行上的不適合。就是，由于冷卻用蒸汽在對燃氣透平8的組成零件進行冷卻時，呈彎曲狀流動，其壓力損失非常大。因此，排氣再熱式聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套裝置1為了彌補作為冷卻蒸汽用透平排汽的壓力不足，必需使從鍋爐3向高壓透平11供給的主蒸汽MS進一步高壓化，從而在鍋爐效率上產(chǎn)生不利。此外，冷卻了燃氣透平8的組成零件的蒸汽、冷卻時溫度升至約550℃。此蒸汽溫度與來自再熱器15的再熱蒸汽RS的溫度為600℃相比，顯得較低。當使此低溫蒸汽與再熱蒸汽RS合流、使再熱蒸汽RS的溫度下降，從而在蒸汽透平的效率上產(chǎn)生不利影響。
本發(fā)明正是鑒于上述問題，目的在于提供通過對冷卻了燃氣透平組成零件的蒸汽的回收進行適當設(shè)定，使該冷卻用蒸汽得到有效回收，因而使成套裝置熱效率進一步提高的排氣再熱式聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套裝置。
為達到上述目的本發(fā)明排氣再熱式聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套裝置，將鍋爐和蒸汽透平裝置與燃氣透平裝置相組合，使來自上述燃氣透平裝置的排氣在上述鍋爐被加熱后作為熱源向上述蒸汽透平裝置的冷凝器、給水系統(tǒng)供給，其特點是具備使向上述燃氣透平裝置的高溫部供給冷卻蒸汽的冷卻蒸汽供給系統(tǒng)與上述蒸汽透平裝置的低溫再熱系統(tǒng)相連的同時、使對上述燃氣透平裝置高溫部冷卻后的蒸汽由上述蒸汽透平裝置的中壓透平的中間級回收的冷卻蒸汽回收系統(tǒng)。
此外、為達到上述目的的本發(fā)明排氣再熱式聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套裝置，將鍋爐和蒸汽透平裝置與燃氣透平裝置相組合，使來自上述燃氣透平裝置的排氣在上述鍋爐被加熱后作為熱源向上述蒸汽透平裝置的冷凝器、給水系統(tǒng)供給，其特點是具備使向上述燃氣透平裝置的高溫部供給冷卻蒸汽的冷卻蒸汽供給系統(tǒng)與上述蒸汽透平裝置的低溫再熱系統(tǒng)相連，同時、使對上述燃氣透平裝置高溫部冷卻后的蒸汽由上述蒸汽透平裝置的中壓透平的中間級回收的冷卻蒸汽回收系統(tǒng)以及由上述蒸汽透平裝置的冷凝器回收的旁路系統(tǒng)。
此外，為達到上述目的的本發(fā)明排氣再熱式聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套裝置，將鍋爐和蒸汽透平裝置與燃氣透平裝置相組合，使來自上述燃氣透平裝置的排氣在上述鍋爐被加熱后作為熱源向上述蒸汽透平裝置的冷凝器、給水系統(tǒng)供給，其特點是具備使向上述燃氣透平裝置的高溫部供給冷卻蒸汽的冷卻蒸汽供給系統(tǒng)與上述蒸汽透平裝置的低溫再熱系統(tǒng)相連的同時、使對上述燃氣透平裝置高溫部冷卻后的蒸汽由上述蒸汽透平裝置的中壓透平的中間級回收的冷卻蒸汽回收系統(tǒng)、由上述蒸汽透平裝置的冷凝器回收的旁路系統(tǒng)以及使與從上述蒸汽透平裝置的蒸汽透平部向上述冷凝器、給水系統(tǒng)供給的透平抽汽合流的冷卻蒸汽副回收系統(tǒng)。
此外，為達到上述目的的本發(fā)明成套裝置，其特點是所述冷卻蒸汽副回收系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)閥與減壓閥。
此外、為達到上述目的的本發(fā)明成套裝置，其特點是使上述冷卻蒸汽副回收系統(tǒng)的蒸汽與從蒸汽透平裝置的中壓透平和低壓透平中的任一個向冷凝器、給水系統(tǒng)的低壓給水加熱器、脫氣器、高壓給水加熱器供給的透平抽汽中的至少一個以上的透抽汽合流。
對附圖的簡單說明。


圖1為表示本發(fā)明第1實施例排氣再熱式聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套裝置簡要系統(tǒng)圖，圖2為表示本發(fā)明第2實施例排氣再熱式聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套裝置簡要系統(tǒng)圖。
圖3為表示本發(fā)明第3實施例排氣再熱式聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套裝置簡要系統(tǒng)圖，圖4為表示傳統(tǒng)的排氣再熱式聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套裝置簡要系統(tǒng)圖，以下，參照附圖及圖中標號說明本發(fā)明實施例的排氣再熱式聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套裝置。
圖1為表示本發(fā)明第1實施例排氣再熱式聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套裝置的簡要系統(tǒng)圖。
本實施例排氣再熱式聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套裝置30由燃氣透平裝置31、鍋爐32、再熱式蒸汽透平裝置33、冷卻蒸汽供給系統(tǒng)34、冷卻蒸汽回收系統(tǒng)35以及旁路系統(tǒng)36組成。
燃氣透平裝置31包括發(fā)電機37、空氣壓縮機38、燃氣透平燃燒器39以及燃氣透平40，用空氣壓縮機38使吸入的大氣AR高壓化、將此高壓空氣導人燃氣透平燃燒器39內(nèi)、在此加燃料、生成燃氣，用燃氣透平40使該燃氣膨脹、用此膨脹發(fā)生的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動發(fā)電機37。
此外，燃氣透平裝置31將已在燃氣透平40膨脹的燃氣作為排氣G引入鍋爐32內(nèi)、用鍋爐32的燃氣對此排氣G加熱。
另外，再熱式蒸汽透平裝置33包括蒸汽透平部41、與冷凝給水系統(tǒng)42。
蒸汽透平部41由相互直接相連的高壓透平43、中壓透平44、低壓透平45以及發(fā)電機46組成，使由鍋爐32供給的主蒸汽MS在高壓透平43膨脹、用再熱器47對該透平排汽加熱后、作為再熱蒸汽RS導入中壓透平44，使在此膨脹后的透平排汽在低壓透平45再膨脹，用伴隨膨脹發(fā)生的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動發(fā)電機46。
此外，冷凝、給水系統(tǒng)42具備冷凝器48、低壓給水加熱器49、脫氣器50、高壓給水加熱器51，同時具備與低壓給水加熱器49并聯(lián)設(shè)置的低壓燃氣冷卻器52以及與高壓給水加器51并聯(lián)設(shè)置的高壓燃氣冷卻器53，在冷凝器48將低壓透平45的透平排汽冷凝成為冷凝水CW，在低壓給水加熱器49、用來自低壓透平45的透平抽汽ES將該冷凝水CW加熱成為給水FW，在脫氣器50、用來自低壓透平45的透平抽汽ES將此給水FW加熱脫氣，在高壓給水加熱器51、用來自中壓透平44的透平抽汽ES使此加熱脫氣后的給水FW加熱后、返回至鍋爐32。
此外，成為鍋爐32用鍋爐燃燒氣體對來自燃氣透平裝置31的排氣G加熱，用此加熱燃氣HG在高壓燃氣冷卻器53加熱給水FW后，在低壓燃氣冷卻器52再次用于加熱給水FW。
另外，排氣再熱式聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套裝置30具備從連接高壓透平43的出口與鍋爐32的再熱器47入口的低溫再熱系統(tǒng)54分支、將比較低溫的透平排汽的一部分導向燃氣透平40的高溫部，例如透平靜葉、透平動葉、轉(zhuǎn)子等的冷卻蒸汽供給系統(tǒng)34以及使燃氣透平40的高溫部冷卻后的蒸汽由中壓透平44的中間級或冷凝器48回收的冷卻蒸汽回收系統(tǒng)35與旁路系統(tǒng)36。此外，在冷卻蒸汽回收系統(tǒng)35與旁路系統(tǒng)36上設(shè)置控制回收冷卻蒸汽流量的調(diào)節(jié)閥55、56。
因此，在本實施例中，由于把從低溫再熱系統(tǒng)54抽出的冷卻蒸汽通過蒸汽供給系統(tǒng)34供給燃氣透平40的高溫部、使冷卻該高溫部后的蒸汽通過冷卻蒸汽回收系統(tǒng)35由中壓透平44的中間級回收、在中壓透平44的中間級與膨脹中的再熱蒸汽RS的溫度協(xié)調(diào)而適當合流，因而能減低由鍋爐32產(chǎn)生的主蒸汽MS與再熱蒸汽RS的壓力損失。
此外，在本實施例中，由于在從中壓透平44通過的再熱蒸汽RS與回收冷卻蒸汽間發(fā)生溫度不協(xié)調(diào)情況，使該回收冷卻蒸汽通過旁路系統(tǒng)36由冷凝器48回收，因而能防止在中壓透平44上發(fā)生由溫差引起的過大熱應(yīng)力。
因此，在本實施例中，由于能使對燃氣透平40的高溫部冷卻后的蒸汽由中壓透平44與冷凝器48中的任一個回收，而防止發(fā)生溫度不協(xié)調(diào)，能進行蒸汽壓力損失小、不易發(fā)生過大熱應(yīng)力的穩(wěn)定運行。
圖2為表示本發(fā)明第2實施例排氣再熱式聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套裝置的簡要系統(tǒng)圖，圖中，使與第1實施例相同或?qū)?yīng)的結(jié)構(gòu)組成部分帶相同的標號。
在本實施例中，除了使對燃氣透平40的高溫部冷卻后的蒸汽由中壓透平44與冷凝器48回收外，設(shè)置使與從蒸汽透平部41向低壓給水加熱器49、脫氣器50、高壓給水加熱器51供給的透平抽汽ES中的至少一個以上的透平抽汽ES合流、進行回收的冷卻蒸汽副回收系統(tǒng)57。
此冷卻蒸汽副回收系統(tǒng)57具備調(diào)節(jié)閥58a、58b、58c和減壓閥59a、59b、59c，在回收冷卻蒸汽萬一成為高壓時、用調(diào)節(jié)閥58a、58b、58c調(diào)節(jié)流量，用減壓閥59a、59b、59c減壓，從而使與各透平抽氣ES的壓力一致進行合流。當回收冷卻蒸汽溫度異常高時、可利用旁路系統(tǒng)36。
因此，在本實施例中，由于達到能與從蒸汽透平部41向低壓給水加熱器49、脫氣器50、高壓給水加熱器51供給的透平抽汽中的至少一個以上的透平抽汽ES壓力一致地進行回收，故能比以往效果更好地進行熱回收、能提供成套裝置的熱效率。
圖3為表示本發(fā)明第3實施例排氣再熱式聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套裝置的簡要系統(tǒng)圖，圖中，使與第1實施例相同或?qū)?yīng)的結(jié)構(gòu)組成部分帶相同的標號。
本實施例是使對燃氣透平40的高溫部冷卻后的蒸汽通過冷卻蒸汽副回收系統(tǒng)57與從蒸汽透平部41向低壓給水加熱器49、脫氣器50、高壓給水加熱器51供給的透平抽汽ES中的至少一個以上的透平抽汽ES合流、回收的同時、通過旁路系統(tǒng)36由冷凝器48回收，用以取代第1實施例中所示由中壓透平44回收的裝置。與第2實施例一樣、冷卻蒸汽副回收系統(tǒng)57具備調(diào)節(jié)閥58a、58b、58c和減壓閥59a、59b、59c，當冷卻回收蒸汽壓力高時、一面控制流量、一面減壓進行回收。當冷卻回收蒸汽壓力、溫度特別高時，可利用旁路系統(tǒng)36。
因此，本實施例由于由透平抽汽ES對回收冷卻蒸汽進行回收，能節(jié)省投入鍋爐32的燃料，能比以往進一步提高成套裝置的熱效率。
綜上所述，本發(fā)明排氣再熱式聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套裝置，當對燃氣透平高溫部進行蒸汽冷卻時、由于具備從低溫再熱系統(tǒng)分支、與燃氣透平高溫部相連的冷卻蒸汽供給系統(tǒng)以及使對燃氣透平高溫部冷卻后的蒸汽與中壓透平、透平抽汽和冷凝器中的至少一個進行合流、回收的冷卻蒸汽回收系統(tǒng)，同時使回收該回收冷卻蒸汽時的壓力、溫度適當，從而能對燃氣透平裝置的高溫化采取充分對策，能使冷卻蒸汽的壓力損失小、成套裝置的熱效率比以往進一步提高。
權(quán)利要求
1．一種排氣再熱式聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套裝置，將鍋爐和蒸汽透平裝置與燃氣透平裝置相組合，使來自上述燃氣透平裝置的排氣在上述鍋爐被加熱后作為熱源向上述蒸汽透平裝置的冷凝器、給水系統(tǒng)供給，其特征在于具備使向上述燃氣透平裝置的高溫部供給冷卻蒸汽的冷卻蒸汽供給系統(tǒng)與上述蒸汽透平裝置的低溫再熱系統(tǒng)相連的同時、使對上述燃氣透平裝置高溫部冷卻后的蒸汽由上述蒸汽透平裝置的中壓透平的中間級回收的冷卻蒸汽回收系統(tǒng)。
2．一種排氣再熱式聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套裝置，將鍋爐和蒸汽透平裝置與燃氣透平裝置相組合，使來自上述燃氣透平裝置的排氣在上述鍋爐被加熱后作為熱源向上述蒸汽透平裝置的冷凝器、給水系統(tǒng)供給，其特征在于具備使向上述燃氣透平裝置的高溫部供給冷卻蒸汽的冷卻蒸汽供給系統(tǒng)與上述蒸汽透平裝置的低溫再熱系統(tǒng)相連、同時、使對上述燃氣透平裝置高溫部冷卻后的蒸汽由上述蒸汽透平裝置的中壓透平的中間級回收的冷卻蒸汽回收系統(tǒng)以及由上述蒸汽透平裝置的冷凝器回收的旁路系統(tǒng)。
3．一種排氣再熱式聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套裝置，將鍋爐和蒸汽透平裝置與燃氣透平裝置相組合，使來自上述燃氣透平裝置的排氣在上述鍋爐被加熱后作為熱源向上述蒸汽透平裝置的冷凝器、給水系統(tǒng)供給，其特征在于具備使向上述燃氣透平裝置的高溫部供給冷卻蒸汽的冷卻蒸汽供給系統(tǒng)與上述蒸汽透平裝置的低溫再熱系統(tǒng)相連的同時、使對上述燃氣透平裝置高溫部冷卻后的蒸汽由上述蒸汽透平裝置的中壓透平的中間級回收的冷卻蒸汽回收系統(tǒng)、由上述蒸汽透平裝置的冷凝器回收的旁路系統(tǒng)以及使與從上述蒸汽透平裝置的蒸汽透平部向上述冷凝器、給水系統(tǒng)供給的透平抽汽合流的冷卻蒸汽副回收系統(tǒng)。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述冷卻蒸汽副回收系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)閥與減壓閥。
5．根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于使上述冷卻蒸汽副回收系統(tǒng)的蒸汽與從蒸汽透平裝置的中壓透平和低壓透平中的任一個向冷凝器、給水系統(tǒng)的低壓給水加熱器、脫氣器、高壓給水加熱器供給的透平抽汽中的至少一個以上的透抽汽合流。
全文摘要
本發(fā)明排氣再熱式聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套裝置將鍋爐和蒸汽透平裝置與燃氣透平裝置相組合、使來自上述燃氣透平裝置的排氣在鍋爐被加熱后作為熱源向蒸汽透平裝置的冷凝器、給水系統(tǒng)供給,其特點是還具有將來自低溫再熱系統(tǒng)的蒸汽向燃氣透平高溫部供給的冷卻蒸汽供給系統(tǒng)以及使對燃氣透平高溫部冷卻后的蒸汽由中壓透平中間級回收的冷卻蒸汽回收系統(tǒng),具有能有效使冷卻后的蒸汽被回收,進一步提高發(fā)電成套裝置熱效率等效果。
文檔編號F02C7/18GK1207451SQ9811678
公開日1999年2月10日 申請日期1998年7月31日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月31日
發(fā)明者志場亮郎 申請人:東芝株式會社