CN101846311B - 预热热回收蒸汽发生器及相关联的蒸汽管道的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例可提供用于预热热回收蒸汽发生器及相关联的蒸汽管道的系统和方法。根据一个实施例，可提供一种用于预热热回收蒸汽发生器的方法。该方法可包括从蒸汽源(205)提供加热蒸汽。将加热蒸汽从蒸汽源(205)引导到过热器(125)以便可加热过热器(125)的至少一部分。一旦离开过热器(125)，便可进一步将加热蒸汽从过热器(125)引导到至少一个旁通管道(160)并且保持在该旁通管道(160)中直到该旁通管道(160)达到预定温度或压力。此外，该方法可包括在旁通管道达到预定温度或压力之后将加热蒸汽的至少一部分从旁通管道(160)引导到再热器(145)以便可加热再热器(145)。

Description

预热热回收蒸汽发生器及相关联的蒸汽管道的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种联合循环动力装置，更具体地涉及提供用于预热热回收蒸汽发生器及相关蒸汽管道的系统和方法的系统和方法。
背景技术
联合循环动力装置可使用燃气涡轮和蒸汽涡轮的结合来产生电力。在联合循环动力装置中，燃气涡轮循环可通过热回收蒸汽发生器(“HRSG”)与蒸汽涡轮循环可操作地结合。
在联合循环动力装置中，燃气涡轮循环可称为“顶循环”，而蒸汽涡轮循环可称为“蒸汽底循环”。由于蒸汽涡轮或底循环通过来自燃气涡轮或顶循环的排气的热量驱动，所以在某些情况下HRSG不会变成完全运行，直到燃气涡轮或顶循环已将蒸汽涡轮或底循环升温至合适的温度。
例如，在燃气涡轮或顶循环的起动期间，随着涡轮加速至运行速度，从燃气涡轮排出的热气体的流率较快地增加。此时，随着燃气涡轮的燃烧温度升高并被管理在适当的水平以产生希望的动力输出，排气的温度逐渐升高。
虽然来自燃气涡轮的热排气在燃气涡轮起动期间通常流经HRSG，但在初始温度低的HRSG能够产生充足的压力和温度的蒸汽之前要等待相当长的时间。在常规的系统中，燃气涡轮或顶循环保持在较低的负荷，直到HRSG的温度升高到HRSG可产生希望的压力和温度的蒸汽的水平。通过将顶循环保持在低负荷一段延长的时间，传递到蒸汽涡轮的蒸汽可被控制在使低温蒸汽涡轮金属和构件部分上的应力降低的温度和压力。当顶循环在该加热阶段不保持在低负荷时，蒸汽涡轮或底循环将承受将缩短其工作寿命的应力。零件疲劳、壳体和轴扭曲以及HRSG系统的密封件和叶片的物理损坏只是这些应力可导致的损坏的一些实例。相反，在较低的负荷运行燃气涡轮或顶循环可减小这些应力和相应的损坏。然而，这样做会减少联合循环系统的整体动力输出，引起低效率，而且增加排放。
从而，需要用于预热HRSG及相关蒸汽管道的系统和方法。此外，需要用于在多种状态条件如冷、温热和热条件下预热HRSG及相关蒸汽管道的系统和方法。
发明内容
本发明的实施例可解决部分或全部上述需要。本发明的一些实施例大致涉及用于预热热回收蒸汽发生器(“HRSG”)及相关联的蒸汽管道的系统和方法。本发明的一些其它实施例涉及用于预热过热器、再热器、蒸汽涡轮的多个级、和/或高压蒸发器和鼓的系统和方法。根据一个实施例，可提供一种用于预热HRSG的方法。该方法可包括从蒸汽源提供加热蒸汽。该方法还可包括将加热蒸汽从蒸汽源引导到过热器以加热过热器的至少一部分。另外，该方法可包括将加热蒸汽的至少一部分从过热器引导到至少一个旁通管道并且将其保持在该旁通管道中直到达到预定温度或压力。此外，该方法可包括一旦旁通管道达到预定温度或压力便将加热蒸汽的至少一部分从旁通管道引导到再热器以便可加热再热器。
根据本发明的另一实施例，可提供一种用于预热HRSG的系统。该系统可包括用于提供加热蒸汽的蒸汽源。该系统还可包括连接到蒸汽源和过热器的至少一个蒸汽管道，用于将加热蒸汽从蒸汽源引导到过热器。该系统可进一步包括连接到过热器和至少一个旁通管道的至少一个蒸汽管道，用于将加热蒸汽的至少一部分从过热器引导到该至少一个旁通管道。该系统还可包括连接到该至少一个旁通管道的控制器，用于将该至少一个旁通管道中的加热蒸汽的至少一部分保持在预定温度或压力。此外，该系统可包括连接到旁通管道和再热器的至少一个蒸汽管道，用于将处在预定温度或压力的加热蒸汽的至少一部分从该至少一个旁通管道引导到该再热器。
根据本发明的又一实施例，可提供一种用于预热HRSG的方法。该方法可包括从蒸汽源提供加热蒸汽。该方法还可包括将加热蒸汽从蒸汽源引导到过热器以加热过热器的至少一部分。该方法可进一步包括将加热蒸汽的至少一部分从蒸汽源引导到蒸汽涡轮的高压段以加热蒸汽涡轮的高压段的至少一部分。另外，该方法可包括将加热蒸汽的至少一部分从过热器引导到再热器，并从再热器引导到蒸汽涡轮的中压段。最后，可将加热蒸汽从蒸汽涡轮的中压段引导到蒸汽涡轮的低压段以加热蒸汽涡轮的低压段。
根据以下结合以下附图的描述，本发明的其它实施例和方面将变得清楚。
附图说明
在已概括描述本发明的情况下，现将参照附图，附图不一定按比例绘制，并且其中：
图1示出了现有技术热回收蒸汽发生器(“HRSG”)系统。
图2示出了根据本发明的一个实施例的用于预热HRSG及相关蒸汽管道的示例性系统。
图3示出了根据本发明的一个实施例的用于预热HRSG及相关蒸汽管道的示例性方法。
部件列表
100系统；105高压级；110中压级；115低压级；120冷凝器；121阀；125高压过热器；126排水管；129阀；130主蒸汽管道；131排水管；132阀；133单向阀；134中压蒸汽管道；135鼓；136阀；138阀；139排水管；140蒸汽管道；145再热器；146排水管；147阀；150蒸汽管道；151排水管；152阀；160高压蒸汽旁通管道；165高压蒸汽旁通阀；170蒸汽旁通管道；175旁通阀；180阀；185-195连接部；200系统；205蒸汽源；206-208阀；220蒸汽管道；230输出蒸汽管道；235旁通阀；240控制器；300方法；305-330方框；
具体实施方式
现将在下文中参考附图更充分地描述本发明，附图中示出了本发明的实施例。然而，本发明可采取多种不同形式来实施并且不应当将其解释为局限于本文所述的实施例；相反，提供这些实施例以便本公开将本发明的范围传达给本领域技术人员。相同标号始终指代相同元件。
图1示出了现有技术中已知的常规热回收蒸汽发生器(“HRSG”)系统100。在所示的系统100中，蒸汽经一系列蒸汽涡轮级循环，包括高压级105、中压级110和低压级115。冷凝器120连接到低压级115和高压级105上以收集冷凝水。阀121连接在冷凝器120与高压级105之间以控制这两个构件之间的压力。
过热蒸汽可由高压过热器125提供，该高压过热器经由主蒸汽管道130而将过热蒸汽引导到高压级105。排水管126可用于排出过热器125与主蒸汽管道130之间的冷凝水。在主蒸汽管道130与高压过热器125之间，阀129可控制这两个构件之间的压力和蒸汽流量。主蒸汽管道130与高压级105之间的阀132同样可控制这两个构件之间的压力和蒸汽流量。排水管131可用于排出来自主蒸汽管道130的冷凝水。
高压过热器125可从高压蒸发器和鼓135接收蒸汽。高压蒸发器和鼓135能够利用燃气涡轮或顶循环排出的热排气将给水转换成蒸汽。高压过热器125也可依靠燃气涡轮排气将来自高压蒸发器和鼓135的蒸汽的至少一部分转换成过热蒸汽。在系统100中，给水控制由阀136提供。
当过热蒸汽被从主蒸汽管道130引导到高压级105时，过热蒸汽通过相关联的轴而转换成机械能。轴的旋转可用来驱动负荷，例如发电机。当离开高压级105时，蒸汽已经由于能量转换而失去能量。蒸汽可在被输送到中压级110之前被重新加热。结果，一旦离开的蒸汽通过单向阀133，蒸汽便可进入连接到再热蒸汽管道140的中压蒸汽管道134。排水管136用于从中压蒸汽管道134除去冷凝水，并且阀138控制中压蒸汽管道134与再热蒸汽管道140之间的压力和蒸汽流量。
再热蒸汽管道140连接到再热器145上。再热器145可升高蒸汽的温度并且将再热蒸汽提供给热再热蒸汽管道150，该热再热蒸汽管道150使再热器145与中压级110相连接。阀147和阀152可控制这些构件之间的压力和蒸汽流量，并且排水管146和151可用于从系统100除去冷凝水。当蒸汽离开中压级110时，蒸汽进入低压级115，并且当蒸汽通过这两个级110、115时，相关的热能通过相关联的轴再次转换成机械能。在离开低压级115后，一部分或全部残留的蒸汽和水(其为蒸汽转换的副产品)可被收集在冷凝器120中。
系统100中还设有高压蒸汽旁通管道160，其将高压过热器125的出口连接到再热蒸汽管道140上，并且可操作以将蒸汽从过热器125引导到再热蒸汽管道140。高压蒸汽旁通阀165可操作以控制高压蒸汽旁通管道160中的相应的蒸汽压力和蒸汽流量。热再热蒸汽旁通管道170将再热器145的出口连接到冷凝器120上并且可操作以在它们之间引导蒸汽。可使用再热旁通阀175操纵再热器145与冷凝器120之间的蒸汽流量和压力。在阀180处是中压蒸汽的入口，并且另一HRSG系统可在连接部185、190和195与系统100相结合。
由于蒸汽涡轮或底循环从蒸汽和过热蒸汽提取机械能，所以底循环构件及相关联的蒸汽管道在极高的温度运行。但是，当未运行时，这些构件和蒸汽管道的温度可处于特定运行范围之外。当系统100长时间如48小时或更久未运行时，可以说它处于“低温”热状态条件下。如果随后立即开启HRSG系统使得过热蒸汽经低温系统输送以产生动力，则将在构件和蒸汽管道上形成物理应力。
图2示出了根据本发明的一个实施例的示例性系统200。与系统100相似，系统200包括多个蒸汽涡轮级，这些蒸汽涡轮级设计成当在不同的温度和不同的压力将蒸汽引入它们时产生机械能。这些涡轮级可包括高压级105、中压级110和低压级115。连接到低压级115和高压级105上的是冷凝器120。系统200中还设有高压过热器125、高压蒸发器和鼓135、再热器145以及用于连接这些构件的相关联的蒸汽管道和阀。例如，与系统100相似，主蒸汽管道130将高压过热器125连接到蒸汽涡轮或底循环的高压级105上。主蒸汽管道130可操作以将蒸汽从过热器125引导到高压级105。热再热蒸汽管道150将底循环的中压级110连接到再热器145，并且可操作以将蒸汽从再热器145引导到热再热蒸汽管道150。分散在涡轮级、管道和构件之间的是用于控制蒸汽压力和蒸汽流量的阀132、152和单向阀133，以及用于从系统除去冷凝水的排水管126、131、139、146和151。当冷凝水被除去时，可将其收集在储罐中或引导到冷凝器120以重复利用。
还与系统100相似的是，系统200包括将高压过热器125的出口连接到再热蒸汽管道140上的高压蒸汽旁通管道160以及将再热器145的出口连接到冷凝器120上的热再热蒸汽旁通管道170。在这些元件之间的是用于控制蒸汽流量的相似的阀，包括高压蒸汽旁通阀165和再热旁通阀175。
但是，与系统100不相似的是，系统200包括至少一个蒸汽源205，该蒸汽源205可操作而将加热蒸汽提供给系统200以预热高压过热器125、高压蒸发器和鼓135、再热器145以及它们相关联的蒸汽管道。蒸汽源205例如可为锅炉、蒸汽发生器、加压水加热器、工厂蒸汽(plantsteam)或用于产生蒸汽的另一系统。利用来自蒸汽源205的加热蒸汽，可独立于燃气涡轮或顶循环的运行来加热HRSG系统的底循环。这种独立性允许顶循环在任何负荷下操作，包括等于其额定最大连续动力输出的负荷。此外，这种独立性为HRSG系统提供了较快的起动能力，因为可独立于燃气涡轮或顶循环而加热HRSG系统，并且HRSG系统在保持或以其它方式尽可能地减小对蒸汽涡轮循环系统的工作寿命的不利影响的同时较快地起动，如以下更充分地描述。
系统100与系统200之间的其它区别可包括任何数量的蒸汽管道、阀以及用于操纵通过蒸汽涡轮或底循环的各种构件的加热蒸汽的相关联的阀控制。例如，在系统200中，高压过热器125的出口连接到蒸汽管道220上，蒸汽管道220经隔离阀129连接到主蒸汽管道130上。蒸汽管道220可操作以将蒸汽从过热器125的出口引导到主蒸汽管道130。当旁通阀235打开时，蒸汽管道220可进一步操作以将蒸汽从过热器125的出口引导到输出蒸汽管道230。控制器240可通过蒸汽旁通阀165和旁通阀235保持输出蒸汽管道230和高压蒸汽旁通管道160中的压力和蒸汽流量。在示例性实施例中，输出蒸汽管道230可连接到冷凝器120、储罐、大气或用于收集蒸汽的另一合适的系统。
本领域技术人员可意识到本发明的实施例在其它环境、上下文或应用中的实用性。可以理解的是，关于图2示出和描述的系统200的构件仅仅是以举例的方式提供的。许多其它运行环境、系统架构和设备构造是可能的。因此，本发明的实施例不应被解释为局限于任何具体的运行环境、系统架构或设备构造。
图3示出了用于预热HRSG系统及其相关联的蒸汽管道的示例性方法300。该方法开始于方框305，其中由蒸汽源提供加热蒸汽，并在方框310继续，将加热蒸汽引导到过热器。用于实施该示例性方法的一个实施例为图2所示的示例性系统200。例如，当系统200的底循环低于正常运行温度时，从蒸汽源205提供加热蒸汽并且允许加热蒸汽通过阀206进入高压过热器125以加热过热器管。这样，过热器125可被加热。
方法300在方框315继续，其中将加热蒸汽从过热器引导到连接在过热器与再热器之间的主旁通管道。方框320保持主旁通管道中的加热蒸汽直到达到预定温度或压力。在一个实施例中，这些方框由系统200以过热器125、高压蒸汽旁通管道160、蒸汽管道220和蒸汽旁通阀165来实施。更具体地，在加热蒸汽通过过热器125之后，其排出到高压蒸汽旁通管道160和蒸汽管道220，以便可加热这些管道。蒸汽旁通阀165和阀235打开和关闭以让加热蒸汽进入高压蒸汽旁通管道160和输出蒸汽管道230。蒸汽旁通阀165和阀235可彼此结合地工作以在加热期间控制相应的相关联的蒸汽管道中的压力。在一个实施例中，阀165和235中的各个可具有预定或以其它方式计划的压力设定点，可至少部分地基于任何数量的与系统200相关联的条件，如高压蒸汽旁通管道160中的初始压力等，来计算这些压力设定点。
在图2所示的实施例中，控制器240可控制蒸汽旁通阀165和阀235二者，但是应当理解的是，虽然示出了仅一个控制器只与这两个阀相关联，但是可使用任何数量的构造中的任何数量的控制器和阀来控制加热蒸汽的流量并预热HRSG系统和任何相关联的蒸汽管道。
在示例性方法300中，在方框320，加热蒸汽可保持在旁通管道中，直到达到预定温度或压力。方法300可在方框325继续，其中在旁通管道中的温度和压力已达到适当的阈值之后将加热蒸汽引导到再热器中。在示例性系统200中，可通过高压蒸汽旁通管道160、高压蒸汽旁通阀165、再热蒸汽管道140和再热器145来实施部分或全部这些方框。一旦加热蒸汽进入高压蒸汽旁通管道160和蒸汽管道220，这些管道便将开始加热至预定压力或温度，并且一旦达到适当的压力或温度，高压旁通阀165便开始打开以允许加热蒸汽离开高压蒸汽旁通管道160并进入再热蒸汽管道140和再热器145。在进入再热器145之后，加热蒸汽将加热再热器管。
方法300结束于方框330，其中将加热蒸汽从再热器引导到冷凝器以进行收集和重复利用。示例性系统200提供了一个用于当隔离阀129、147和138关闭时将加热蒸汽从再热器引导到冷凝器以进行收集和重复利用的实施例。在这种构造中，主蒸汽管道130、蒸汽涡轮级105、110和115以及中压蒸汽管道134与加热蒸汽隔离。因此，当隔离阀147关闭时加热蒸汽将离开再热器145，并且流过热再热蒸汽旁通管道170。热再热旁通阀175打开以允许加热蒸汽进入热再热蒸汽旁通管道170，并且此后在加热期间控制管道中的压力。如本领域中可理解的那样，压力控制的相应设定点基于系统中的条件，例如热再热蒸汽管道中的管道压力。但是，一旦达到这个设定点，加热蒸汽便通过再热蒸汽旁通管道170并到达冷凝器120以进行收集。
在用于预热HRSG的方法的另一示例性实施例中，不是将加热蒸汽从再热器引导到冷凝器，而是可利用加热蒸汽来进一步加热可能设置在蒸汽涡轮或底循环中的其它蒸汽管道。
例如，并且参考示例性系统200，隔离阀129和147可打开以便加热蒸汽可进入并且加热主蒸汽管道130和热再热蒸汽管道150。在一个实施例中，隔离阀129逐渐打开，从而加热蒸汽将被缓慢地引入主蒸汽管道130。这样，可避免主蒸汽管道130中的压力的突然变化。在另一实施例中，主蒸汽管道130中的蒸汽流量不受到这样的控制，而是打开或关闭。用于蒸汽控制的其它实施例也是可用的并且本领域中应当容易地意识到这些实施例。
在用于预热HRSG的方法的另一示例性实施例中，除了加热蒸汽管道和构件以外，加热蒸汽还用来加热蒸汽涡轮。例如，在示例性系统200中，阀132和152可关闭使得蒸汽涡轮级105、110和115与加热蒸汽隔离。然后将冷凝水收集在排水管131、146和151中以重复利用。备选地，阀132、152和隔离阀138可打开使得蒸汽涡轮级105、110和115可与中压蒸汽管道134一同被加热。
如本领域中可以理解的那样，用于加热这些构件的实施例可根据任何数量的因素而变化。例如，一个这种因素为加热蒸汽的可获得性。当可获得的加热蒸汽的量足以加热整个系统时，一个实施例可立即加热部分或全部整个蒸汽涡轮或底循环。但是，当加热蒸汽的量不足以立即加热整个系统时，另一实施例可分级加热底循环。在示例性系统200中，这种多阶段加热循环可通过阀132、152和隔离阀129和138的打开和关闭或通过在以上描述并且在此示出的其它阀的关闭和打开来完成，从而分级加热底循环的构件。
在另一示例性方法中，除了从蒸汽源提供加热蒸汽、将其引导到过热器和旁通管道、将其保持在旁通管道中直到达到预定温度或压力以及将其引导到再热器以外，可将加热蒸汽进一步引导到蒸汽涡轮或底循环的高压段以便可加热高压段。可参考示例性系统200描述这种操作的一个实施方案。
在系统200中，阀208可打开以便可加热高压级105。设置用于控制阀208的控制器275以便阀208按照希望的操作打开和关闭。一旦这样打开，加热蒸汽便可逆着涡轮的可操作方向从蒸汽源205流过高压级105。在一个实施例中，阀132关闭并且加热蒸汽被收集在冷凝器120中。在另一实施例中，阀132打开以便高压级105和主蒸汽管道被同时加热。
可以理解的是，由于加热蒸汽在加热底循环的其它构件之后可被进一步引导到高压级，所以其也可仅被引导到这一段。也就是说，在用于预热HRSG的又一示例性方法中，将加热蒸汽引导到蒸汽涡轮的高压段以从蒸汽源加热蒸汽涡轮的高压段。在示例性系统200中，这种方法可通过关闭阀129、206和207并且打开阀208来实施。在具有这种构造的情况下，加热蒸汽可从蒸汽源205流到高压级105并被收集于冷凝器120中。
在用于预热HRSG系统的另一示例性方法中，可引导加热蒸汽以便其加热蒸汽涡轮的高压段以及再热器。在示例性系统200中，这种方法可通过关闭阀206、207和165并且打开阀208和阀138来实施。在这种构造下，加热蒸汽可从蒸汽源205流到高压级105并且流过单向阀133。从此处起，加热蒸汽将通过阀138而穿过中压蒸汽管道134以再次加热蒸汽管道140和再热器145。在一个实施例中，引导加热蒸汽以加热中压级110。在另一实施例中，加热蒸汽被收集于冷凝器120中。
在用于预热HRSG系统的方法的又一实施例中，将加热蒸汽从蒸汽源引导到高压蒸发器和鼓以便可加热高压蒸发器和鼓。在一个实施例中，仅在其它构件被加热之后将加热蒸汽引导到高压蒸发器和鼓。在另一实施例中，在引导到其它构件之前将加热蒸汽引导到高压蒸发器和鼓。在再又一实施例中，仅将加热蒸汽引导到高压蒸发器和鼓以便与底循环的其它构件隔离地加热高压蒸发器和鼓。再说一次，一个实施例是否好于另一实施例可能取决于可获得的加热蒸汽的量是否足以加热整个系统或仅一部分。
系统200呈现了用于实施这种方法的实施例的示例性系统。例如，可仅在其它构件达到适当温度之后通过打开阀207在这些构件后加热高压蒸发器和鼓135。因此，阀207的运行可为系统温度、压力和/或来自源205的蒸汽流量的函数。另一方面，可通过关闭阀206并且打开阀207以便可在加热过热器125之前使加热蒸汽引导通过高压蒸发器和鼓135而首先加热高压蒸发器和鼓135。控制器240用于根据这些示例性方法控制阀207和206。虽然未示出，但是也可使用合适的阀装置与其它构件隔离地加热高压蒸发器和鼓135，该阀装置将高压蒸发器和鼓135与蒸汽涡轮或底循环中的其它构件隔离。这种阀装置在本领域中是众所周知的。
因此，上述方法和系统提供了HRSG系统的较快的起动能力，因为它们能够使蒸汽涡轮或底循环在燃气涡轮或顶循环在任何负荷运行时达到运行温度。更具体地，它们显著减轻了当那些HRSG系统未达到用于产生动力的适当运行温度时由HRSG系统的快速起动引起的应力问题。
使用所公开的系统和方法，联合循环动力装置不论它们的热状态条件如何都可具有较快的起动能力，因为可独立于燃气涡轮或顶循环而加热底循环。一旦被加热，蒸汽涡轮或底循环便可在对应于燃气涡轮或顶循环的水平的水平运行，将比在低温蒸汽涡轮的金属部件和构件中的应力小。结果，保持或以其它方式延长了底循环的部件和构件的工作寿命。
蒸汽涡轮或底循环的这种独立加热允许底循环在增加的负荷下运行，将比HRSG和蒸汽涡轮在其它方式下的应力小。另外，不会浪费用于运行燃气涡轮循环的燃料，如果当蒸汽涡轮或底循环被加热到其正常运行温度时要求燃气涡轮循环在低负荷下运行则将浪费燃料。在这样减少了浪费的燃料的情况下，也减少了排放。
虽然文中所述的系统和方法仅参考了单个燃气涡轮和仅使用三个压力涡轮系统的HRSG系统，但可理解的是，使用多个燃气涡轮、蒸汽涡轮和HRSG系统的系统可适于采用所公开的系统和方法并在本文公开的某些方面进行投资。
受益于在以上说明书和相关附图中提出的教导内容，这些发明所属领域的技术人员将想到本文所述的发明的许多改型和其它实施例。因此，本领域普通技术人员可以理解的是，本发明可采用多种形式来实施并且不应当局限于上述实施例。因此，应该理解的是，本发明并不局限于所公开的特定实施方式，并且改型和其它实施例也包括在权利要求的范围内。虽然文中使用了特定术语，但是仅在广义和描述性的意义下使用这些术语，并且目的不在于进行限制。

Claims (10)

1.一种用于预热热回收蒸汽发生器及相关联的蒸汽管道的方法(300)，所述方法包括：
从蒸汽源(205)提供加热蒸汽(305)以在热回收蒸汽发生器产生蒸汽前预热所述热回收蒸汽发生器；
将所述加热蒸汽引导到所述热回收蒸汽发生器的过热器(125)以加热所述过热器(125)的至少一部分(310)；
将所述加热蒸汽的至少一部分从所述过热器(125)引导到所述热回收蒸汽发生器的至少一个旁通管道(160)(315)；
将来自所述过热器(125)的所述加热蒸汽的所述至少一部分保持在所述至少一个旁通管道(160)中，直到达到预定温度或压力(320)；以及
将处于所述预定温度或压力的所述至少一个旁通管道(160)中的所述加热蒸汽的所述至少一部分引导到所述热回收蒸汽发生器的再热器(145)以加热所述再热器(145)的至少一部分(325)。
2.根据权利要求1所述的方法(300)，其特征在于，所述方法还包括；
将所述加热蒸汽的至少一部分从所述过热器引导到至少一个主蒸汽管道以加热所述至少一个主蒸汽管道。
3.根据权利要求1所述的方法(300)，其特征在于，所述方法还包括：
将所述加热蒸汽的至少一部分从所述再热器(145)引导到至少一个热再热蒸汽管道(150)以加热所述至少一个热再热蒸汽管道(150)。
4.根据权利要求1所述的方法(300)，其特征在于，所述方法还包括：
将所述加热蒸汽的至少一部分从所述蒸汽源(205)引导到蒸汽涡轮(105)的高压段以加热所述蒸汽涡轮(105)的所述高压段。
5.根据权利要求1所述的方法(300)，其特征在于，所述方法还包括：
将所述加热蒸汽的至少一部分从所述蒸汽源(205)引导到高压蒸发器和鼓(135)以加热所述高压蒸发器和鼓(135)。
6.一种用于预热热回收蒸汽发生器及相关联的蒸汽管道的系统(200)，所述系统包括：
用于提供加热蒸汽以在热回收蒸汽发生器产生蒸汽前预热所述热回收蒸汽发生器的蒸汽源(205)；
连接到所述蒸汽源和热回收蒸汽发生器的过热器(125)的至少一个蒸汽管道，用于将所述加热蒸汽从所述蒸汽源(205)引导到所述过热器(125)；
连接到所述过热器和至少一个旁通管道(160)的至少一个蒸汽管道，用于将所述加热蒸汽的至少一部分从所述过热器(125)引导到所述热回收蒸汽发生器的至少一个旁通管道(160)；
连接到所述至少一个旁通管道(160)的第一控制器(240)，用于将所述至少一个旁通管道(160)中的所述加热蒸汽的至少一部分保持在预定温度或压力；以及
连接到所述旁通管道和所述热回收蒸汽发生器的再热器(145)的至少一个蒸汽管道(140)，用于将处于所述预定温度或压力的所述加热蒸汽的至少一部分引导到所述再热器(145)。
7.根据权利要求6所述的系统(200)，其特征在于，所述系统还包括：
连接到所述过热器以及蒸汽涡轮(105)的高压段的至少一个主蒸汽管道(130)；以及
连接到所述至少一个主蒸汽管道(130)的第一控制器(240)，用于将所述至少一个主蒸汽管道(130)中的所述加热蒸汽保持在预定温度或压力。
8.根据权利要求6所述的系统(200)，其特征在于，所述系统还包括：
连接到所述再热器(145)以及蒸汽涡轮的中压段(110)的至少一个热再热蒸汽管道(150)；以及
连接到所述至少一个热再热蒸汽管道的第二控制器(147)，用于将所述至少一个热再热蒸汽管道(150)中的所述加热蒸汽保持在预定温度或压力。
9.根据权利要求6所述的系统(200)，其特征在于，所述系统还包括：
连接到所述蒸汽源(205)以及蒸汽涡轮(105)的高压段的至少一个高压蒸汽管道；
连接到所述至少一个高压蒸汽管道的第三控制器(275)，用于将所述至少一个高压蒸汽管道中的所述加热蒸汽保持在预定温度或压力；
连接到所述至少一个高压蒸汽管道以及蒸汽涡轮的中压段(110)的至少一个中压蒸汽管道(134)；以及
连接到所述至少一个中压蒸汽管道(134)的第四控制器(138)，用于将所述至少一个中压蒸汽管道(134)中的所述加热蒸汽保持在预定温度或压力。
10.根据权利要求6所述的系统(200)，其特征在于，所述系统还包括：
连接到所述蒸汽源(205)以及高压蒸发器和鼓(135)的至少一个蒸汽管道，用于将所述加热蒸汽的至少一部分从所述蒸汽源(205)引导到所述高压蒸发器和鼓(135)；以及
连接到所述至少一个蒸汽管道的第三控制器(275)，用于将所述至少一个蒸汽管道中的所述加热蒸汽保持在预定温度或压力。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5552986B2 (ja) * 2010-09-24 2014-07-16 株式会社豊田自動織機 ランキンサイクル装置
US8347598B2 (en) * 2011-03-18 2013-01-08 General Electric Company Apparatus for starting up combined cycle power systems and method for assembling same
US8726625B2 (en) * 2011-04-12 2014-05-20 General Electric Company Combined cycle power plant
EP2647802A1 (de) * 2012-04-04 2013-10-09 Siemens Aktiengesellschaft Kraftwerk und Verfahren zum Betreiben einer Kraftwerksanlage
CN102943696B (zh) * 2012-11-19 2015-08-05 辽宁省电力有限公司电力科学研究院 北重350mw超临界高中压合缸汽轮机组暖缸工艺
CN103089440B (zh) * 2013-01-27 2015-11-11 南京瑞柯徕姆环保科技有限公司 布列顿-混合式蒸汽朗肯联合循环发电装置
CN103776502B (zh) * 2014-01-20 2016-08-17 上海交通大学 火电机组中低压缸入口热再热蒸汽质量流量实时计量方法
US10526966B2 (en) 2014-11-06 2020-01-07 Powerphase Llc Gas turbine efficiency and power augmentation improvements utilizing heated compressed air and steam injection
US10215060B2 (en) * 2014-11-06 2019-02-26 Powerphase Llc Gas turbine efficiency and power augmentation improvements utilizing heated compressed air
CN104612767B (zh) * 2014-12-25 2016-03-16 中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司 设定超高压缸冲转压力设定值的方法
JP6474075B2 (ja) * 2015-02-03 2019-02-27 一般財団法人電力中央研究所 発電設備
CN104654267B (zh) * 2015-02-15 2016-08-24 华北电力科学研究院有限责任公司 燃气热电厂二拖一机组低压蒸汽系统及其启停控制方法
US9828884B2 (en) * 2016-02-25 2017-11-28 General Electric Technology Gmbh System and method for preheating a heat recovery steam generator
US11181041B2 (en) 2017-02-02 2021-11-23 General Electric Company Heat recovery steam generator with electrical heater system and method
JP6884721B2 (ja) * 2018-03-16 2021-06-09 株式会社東芝 プラント制御装置、プラント制御方法、および発電プラント
JP7190373B2 (ja) * 2019-03-07 2022-12-15 三菱重工業株式会社 ガスタービン排熱回収プラント
JP7278141B2 (ja) * 2019-04-23 2023-05-19 三菱重工業株式会社 蒸気タービンプラントおよびコンバインドサイクルプラント
US11125118B1 (en) * 2020-03-16 2021-09-21 General Electric Company System and method to improve boiler and steam turbine start-up times
US11326471B2 (en) * 2020-03-16 2022-05-10 General Electric Company System and method to improve boiler and steam turbine start-up times
US11371392B1 (en) * 2021-01-07 2022-06-28 General Electric Company System and method for improving startup time in a fossil-fueled power generation system
US11927344B2 (en) 2021-12-23 2024-03-12 General Electric Technology Gmbh System and method for warmkeeping sub-critical steam generator

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4487166A (en) * 1981-06-08 1984-12-11 The Babcock & Wilcox Company Start-up system for once-through boilers
CN1209502A (zh) * 1997-08-26 1999-03-03 东芝株式会社 组合循环发电装置及其运行方法
JP2001003711A (ja) * 1999-06-18 2001-01-09 Toshiba Corp 排熱回収ボイラおよび排熱回収ボイラの運転方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3220193A (en) * 1961-01-06 1965-11-30 Gilbert Associates Devices for improving operating flexibility of steam-electric generating plants
JPS60164606A (ja) * 1984-02-06 1985-08-27 Hitachi Ltd 配管暖機制御装置
JPS60190607A (ja) * 1984-03-09 1985-09-28 Hitachi Ltd ガスタ−ビン−蒸気タ−ビン複合発電プラント
JPS6176803A (ja) * 1984-09-21 1986-04-19 バブコツク日立株式会社 排熱回収ボイラ
JPS63297705A (ja) * 1987-05-29 1988-12-05 Toshiba Corp 蒸気タ−ビンの起動装置
US5412936A (en) * 1992-12-30 1995-05-09 General Electric Co. Method of effecting start-up of a cold steam turbine system in a combined cycle plant
US5435138A (en) * 1994-02-14 1995-07-25 Westinghouse Electric Corp. Reduction in turbine/boiler thermal stress during bypass operation
US5396865A (en) * 1994-06-01 1995-03-14 Freeh; James H. Startup system for power plants
DE4432960C1 (de) * 1994-09-16 1995-11-30 Steinmueller Gmbh L & C Verfahren zum Betrieb eines Dampfkraftwerkes und Dampfkraftwerk
DE4447044C1 (de) * 1994-12-29 1996-04-11 Hans Wonn Verfahren zur Verminderung der Anfahrverluste eines Kraftwerksblockes
US5473898A (en) * 1995-02-01 1995-12-12 Westinghouse Electric Corporation Method and apparatus for warming a steam turbine in a combined cycle power plant
CA2257292C (en) * 1997-04-15 2001-08-28 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Combined cycle power plant and cooling steam supply method for gas turbine therein
DE10022243A1 (de) * 2000-05-08 2002-02-21 Alstom Power Nv Verfahren zum Betrieb eines Kombikraftwerkes sowie Kombikraftwerk zur Durchführung des Verfahrens
EP1191192A1 (de) * 2000-09-26 2002-03-27 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Warmziehen und Entwässern von an Dampfturbinenstufen angeschlossenen Dampfzuleitungen
US6782703B2 (en) * 2002-09-11 2004-08-31 Siemens Westinghouse Power Corporation Apparatus for starting a combined cycle power plant
JP4814143B2 (ja) * 2007-03-29 2011-11-16 三菱重工業株式会社 コンバインド発電プラント

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4487166A (en) * 1981-06-08 1984-12-11 The Babcock & Wilcox Company Start-up system for once-through boilers
CN1209502A (zh) * 1997-08-26 1999-03-03 东芝株式会社 组合循环发电装置及其运行方法
JP2001003711A (ja) * 1999-06-18 2001-01-09 Toshiba Corp 排熱回収ボイラおよび排熱回収ボイラの運転方法

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Publication number Publication date
US20100236240A1 (en) 2010-09-23
JP5227352B2 (ja) 2013-07-03
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