CN106121826A - 用于停机期间阻碍气流通过包括燃气涡轮机的装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于停机期间阻碍气流通过包括燃气涡轮机的装置的方法。所述方法用于在停机期间阻碍气流通过包括燃气涡轮机（2）的装置（1）。所述方法包括使燃气涡轮机（2）停机，并且然后使至少通过所述燃气涡轮机（2）的压力平衡化。

Description

用于停机期间阻碍气流通过包括燃气涡轮机的装置的方法

技术领域

本发明涉及一种用于在停机期间阻碍气流通过包括燃气涡轮机的装置的方法。燃气涡轮机优选地是用于发电的发电站的一部分。此外，优选地，该装置也包括余热回收蒸汽发生器，即一种蒸汽发生器，在其中来自从燃气涡轮机排出的废气的热被回收以生成例如用在蒸汽循环中的蒸汽。当然地，燃气涡轮机以及可能地余热回收蒸汽发生器也能够用于不同于发电站的应用中，例如机械驱动单元（例如，用于油气田中的应用以使压缩机/泵运动）；其它应用也是可能的。

背景技术

带有燃气涡轮机并且可能带有供应蒸汽循环的余热回收蒸汽发生器的发电站连接至电网，该电网也连接至利用可再生能源的发电站。为此，带有燃气涡轮机并且可能带有余热回收蒸汽发生器的发电站必须允许灵活的操作，并且具有使燃气涡轮机停机并且然后当需要时重新启动燃气涡轮机以向电网提供电力的可能性。

当燃气涡轮机例如与余热回收蒸汽发生器停机时，由于由包含在燃气涡轮机和/或余热回收蒸汽发生器中和/或烟气烟道中的热气体引起的自然对流，和/或由于由风力速度和/或方向引起的压力差异，冷空气被不断地拖过燃气涡轮机和余热回收蒸汽发生器。

这种冷空气引起燃气涡轮机和余热回收蒸汽发生器的冷却。

燃气涡轮机和余热回收蒸汽发生器的冷却妨碍快速重新启动。

事实上，当必须重新启动燃气涡轮机和余热回收蒸汽发生器时，它们的加载必须符合由燃气涡轮机和余热回收蒸汽发生器的温度施加的约束。

此外，更低的温度能够引起余热回收蒸汽发生器内的蒸汽/水的压力下降至大气压力以下；这能够导致余热回收蒸汽发生器的水/蒸汽路径的一些部件的壁的变形。为了防止这种变形，可能需要将周围空气引入余热回收蒸汽发生器的蒸汽/水中，并且因此在重新启动燃气涡轮机和余热回收蒸汽发生器之前需要换气。如果燃气涡轮机和余热回收蒸汽发生器被长时间（例如，在“保养”的情况中数月）停机，则空气能够循环通过燃气涡轮机和余热回收蒸汽发生器，原因在于燃气涡轮机过滤器的进口和烟道之间的不同压力（例如，由风力强度和/或方向所引起）。如果空气包含湿气，则可能发生腐蚀。

因此，为了允许尽可能快速地重新启动燃气涡轮机和余热回收蒸汽发生器和/或为了防止腐蚀，必须阻碍通过燃气涡轮机和余热回收蒸汽发生器的气流。

传统地，为了阻碍气流，燃气涡轮机压缩机的可调进口导向叶片（即，设置在压缩机的进口处以控制通过燃气涡轮机的空气流动的叶片）是闭合的和/或闸板（shutter，设置在例如压缩机的上游的过滤器中）和/或气闸（damper，设置在例如烟道处）是闭合的。

通过这些措施，减少了通过燃气涡轮机和可能的余热回收蒸汽发生器的自然气流，但是由于泄露，仍然可能存在大量的自然气流。

发明内容

本发明的一方面包括提供允许有效地阻碍自然气流通过燃气涡轮机的方法和装置。

优选地，所述方法和装置允许当燃气涡轮机停机时，阻碍自然气流通过装置的燃气涡轮机和余热回收蒸汽发生器两者。

通过提供根据所附权利要求的方法和装置获得这些和进一步的方面。

附图说明

从所述方法和装置的优选但非排他性的实施例的描述中将更加显而易见到进一步的特性和优点，所述实施例以非限制性示例的方式在附图中示出，附图中：

图1至图3示出装置的不同示例；

图4示出参照装置的实施例的装置内的内部压力；

图5至图9示出参照装置的不同示意性实施例的装置内的内部压力；

图10和图11以不同构造示出诸如烟道气闸的气流拦截件。

具体实施方式

在下文中首先描述装置。

装置1包括燃气涡轮机2以及可能地（但这不是必须的）包括余热回收蒸汽发生器3。

燃气涡轮机2包括压缩机5、燃烧室6和涡轮机7；涡轮机能够连接至发电机8，其相应地电气连接至电网；在其它应用中，燃气涡轮机能够根据需要和设计连接至其它机器。

在压缩机5的上游，燃气涡轮机2具有过滤器9，其用于待供给至压缩机5的来自环境的空气；过滤器9通常具有比压缩机5的进口更高的标高（elevation），例如，过滤器能够具有比压缩机5的进口大约高8米的标高。此外，压缩机5通常设有可调进口导向叶片10，以控制供给至压缩机5的空气的量。

涡轮机7的下游通常设有排气管11。排气管11能够连接至烟道，例如图2和3中所示的实施例，或者排气管11能够连接至余热回收蒸汽发生器3，例如图1中所示的实施例。在余热回收蒸汽发生器3中，通过冷却来自排气管11的废气生成蒸汽。余热回收蒸汽发生器3的下游（参照正常操作期间的废气流动）设有烟道12；通常在余热回收蒸汽发生器3的顶部处设置烟道12。

装置1包括一个或多于一个气流拦截件。

气流拦截件是设置在装置中以便当燃气涡轮机不运行（即，其停机）时阻碍冷空气的气流的部件。

气流拦截件能够是为阻碍气流特别地设置的部件，或者它们能够是带有其它主要功能但是也用作气流拦截件的部件；例如，主要针对通过燃气涡轮机的空气质量流量的调节设置可调进口导向叶片，但是它们也能够用作气流拦截件，因为当燃气涡轮机停机时，它们能够被设定成闭合构造或设定成带有最小开口的构造。

气流拦截件通常关联至装置1，即，能够将它们设置在燃气涡轮机2处和/或余热回收蒸汽发生器3处（当设有时）。

气流拦截件能够包括以下项当中的一项或多项：

－过滤器9处的闸板15（例如，闸板能够位于过滤器外壳中）；这种技术方案的优点在于吸气速度低并且因此在燃气涡轮机中吸出闸板零件的风险低；

－可调进口导向叶片10；在这种情况中可调进口导向叶片10能够设定于闭合位置；

－燃气涡轮机2和余热回收蒸汽发生器3之间的闸板17；这种技术方案允许阻碍由余热回收蒸汽发生器中的自然对流所引起的通过燃气涡轮机的气流；

－燃气涡轮机2和余热回收蒸汽发生器3之间的挡片（flap）18，以在辅助烟道12a（以允许以单一模式操作）和余热回收蒸汽发生器3（以允许以复合循环操作）之间分流废气。当燃气涡轮机2停机时，能够使用挡片18或者停止余热回收蒸汽发生器3中的气流，或者闭合辅助烟道12a；

－余热回收蒸汽发生器3处的挡片19（例如，在余热回收蒸汽发生器3的下部处的位置处），优选地该挡片19具有与进气口20相同的高度；

－烟道12处的气闸21。

这些气流拦截件阻碍燃气涡轮机2的冷却并且可能地阻碍余热回收蒸汽发生器3的冷却，但是由于例如泄露或者它们的构造，它们不能够完全防止冷却。

装置1还包括连接至装置1的抽吸器25，以便从装置1抽吸气体，从而当燃气涡轮机2停机时使通过至少燃气涡轮机2的压力平衡。如果装置1也具有余热回收蒸汽发生器3，那么也能够用燃气涡轮机2内的压力（但这不是必须的）使通过余热回收蒸汽发生器3的压力平衡化。

优选地，抽吸器25连接至邻近气流拦截件15、10、17、18、19、21的第一区26。区26在装置1内，使得气体从装置1的内部抽吸出。

在不同的实施例中，抽吸器25能够将从第一区26抽吸的气体排放至装置1外部；替代地，抽吸器25能够将从第一区26抽吸的气体排放至也在装置1内的第二区27。在这种情况中，抽吸器25连接在第一区26和第二区27之间，并且所述第一区26面向气流拦截件15、10、17、18、19、21的第一侧，并且所述第二区27面向气流拦截件15、10、17、18、19、21的第二侧。

抽吸器25优选地是风扇或鼓风机或压缩机，并且更优选地，其是可逆抽吸器（即，可逆风扇或鼓风机或压缩机，即，能够交换进口和出口，或设有或连接至允许从第二区27抽吸气体并且将气体馈送至第一区26的管道以及可能地阀的风扇或鼓风机或压缩机）。

优选地，参照操作期间通过燃气涡轮机的流动，第一区26位于气流拦截件15、10、17、18、19、21的下游。

当在烟道处（图10、11）在气流拦截件21处设置抽吸器25时，为了减少泄露，诸如气闸的气流拦截件21能够制有中空结构，并且抽吸器25能够用于增加气流拦截件21的中空结构内的压力。这允许减少从余热回收蒸汽发生器3的气体泄露。

从所描述和图示的内容可显而易见到本装置的操作，并且所述操作实质上是以下内容。

在下文中，作出对图4的参照，图4示出一个实施例中的装置内的压力（即，所示压力是通过过滤器9并且在轴线29上通过燃气涡轮机2和余热回收蒸汽发生器3的压力）。在这种情况中，气流拦截件由可调进口导向叶片10限定，并且抽吸器25连接在第一区26和第二区27之间，邻近可调进口导向叶片10。

进气口20和过滤器9处的压力是周围压力Pa。压缩机5的进口处的压力Pc高于过滤器的进口20处的压力，原因在于过滤器9相比于压缩机5的进口的更高高度。

余热回收蒸汽发生器3处（在其下部处，即，在余热回收蒸汽发生器3面向燃气涡轮机2的部分处）的压力是P1，并且

P1<Pa

原因在于燃气涡轮机的风力和/或热状况和/或余热回收蒸汽发生器的热状况，以及原因也在于余热回收蒸汽发生器的高。烟道12的顶部处的压力是Ps，并且

Ps<P1。

此外，由于通常烟道具有比进气口20高许多的标高，通常也是

Pa>Ps。

当燃气涡轮机2和余热回收蒸汽发生器3停机时，可调进口导向叶片10闭合；同时抽吸器25（例如，风扇）从可调进口导向叶片10的下游抽吸气体，并且将该气体泵送至可调进口导向叶片10的上游；这引起通过可调进口导向叶片10的压力差异，使得可调进口导向叶片10的下游（即，第一区26处）的压力与压力P1实质上相同。由于通过燃气涡轮机2和余热回收蒸汽发生器3的压力被平衡化或被实质上平衡化，因此不存在气流或仅存在有限的气流通过燃气涡轮机2和余热回收蒸汽发生器3。

在下文中，参照图5至图9描述通过燃气涡轮机并且可能地通过余热回收蒸汽发生器的压力历程（course）的一些示例；在这些图中，Pa表明过滤器9的进口处的周围压力，Pc表明压缩机5的进口处的压力，Ps表明烟道的出口处的压力，P1表明余热回收蒸汽发生器3的下部处的压力，P2表明排气管11处的压力；在过滤器9内测量压力，或者对于燃气涡轮机2和余热回收蒸汽发生器3，在轴线29上测量压力。

图5示意地示出抽吸器25连接在可调进口导向叶片10处的实施例中的装置内的内部压力（即，与图4中相似；通过过滤器9的压力未示出）。从该图中可显而易见到通过燃气涡轮机2和余热回收蒸汽发生器3的压力是一致的（即，压力是平衡的），使得未出现通过燃气涡轮机2和余热回收蒸汽发生器3的气流。

图6示意地示出抽吸器25连接至过滤器9的实施例中的装置1内的内部压力。而且在这种情况中，通过燃气涡轮机2和余热回收蒸汽发生器3的压力是一致的，并且未出现通过燃气涡轮机2和余热回收蒸汽发生器3的气流。

图7示意地示出抽吸器25连接在燃气涡轮机的下游（例如，能够对应于闸板17连接抽吸器25）的实施例中的装置内的内部压力。而且在这种情况中，通过燃气涡轮机2的压力是一致的，但是该压力不同于余热回收蒸汽发生器3处的压力。因此未出现通过燃气涡轮机2的气流。

图8示意地示出抽吸器25连接在烟道12处的实施例中的装置内的内部压力。而且在这种情况中，通过燃气涡轮机2和余热回收蒸汽发生器3的压力是一致的，并且未出现通过燃气涡轮机2和余热回收蒸汽发生器3的气流。

图9示意地示出燃气涡轮机2和抽吸器25连接在过滤器9处、在可调进口导向叶片10处和在烟道12处，但是没有余热回收蒸汽发生器3（这种装置例如图3中所示）的实施例中的装置内的内部压力。而且在这种情况中，通过燃气涡轮机2的压力是一致的，即使这是以不同阶梯（step）作出；因此在这种情况中，也未出现通过燃气涡轮机2的气流（当然地，如果余热回收蒸汽发生器3设置在燃气涡轮机2的下游，则压力阶梯也是可能出现的）。

本发明也涉及用于在停机期间阻碍气流通过包括燃气涡轮机的装置的方法。

该方法包括使燃气涡轮机停机并且然后使至少通过燃气涡轮机2的压力平衡化。

使压力平衡化包括抽吸气体；优选地从邻近至少一个气流拦截件15、10、17、18、19、21的第一区26抽吸气体。所抽吸的气体中的至少一部分能够被馈送至面向气流拦截件15、10、17、18、19、21的第二侧的第二区27。

优选地，根据环境状况，该方法能够包括从相同的第一区26和/或第二区27交替馈送或抽吸气体。事实上，根据环境状况，装置1外部的压力能够高于或低于内部的压力，因此交替地从相同的第一区26和/或第二区27抽吸气体或将气体馈送入相同的第一区26和/或第二区27的可能性允许使操作适应外部环境状况。

优选地，从位于至少一个气流拦截件的下游（参照操作期间通过燃气涡轮机的流动）的第一区26发生抽吸气体。

在不同实施例中，气流拦截件能够在压缩机5的上游和/或在涡轮机7的下游和/或在余热回收蒸汽发生器3处和/或在余热回收蒸汽发生器3的下游。

有利地，根据本装置和本方法，即使在燃气涡轮机停机期间燃烧室6内存在燃料泄露，这些燃料泄露也不能够到达余热回收蒸汽发生器，因为燃气涡轮机2内不存在气流。

当然地，所描述的特征可以彼此独立地设置。

附图标记

1 装置

2 燃气涡轮机

3 余热回收蒸汽发生器

5 压缩机

7 燃烧室

7 涡轮机

8 发电机

9 过滤器

10 可调进口导向叶片

11 排气管

12 烟道

12a 辅助烟道

15 气流拦截件/闸板

18 气流拦截件/挡片

19 气流拦截件/挡片

20 进气口

21 气流拦截件/气闸

25 抽吸器

26 第一区

27 第二区

Pa 过滤器9的进口处的周围压力

Pc 压缩机5的进口处的压力

Ps 烟道的出口处的压力

P1 余热回收蒸汽发生器3的下部处的压力

P2 排气管11处的压力。

Claims (15)

1.一种用于在停机期间阻碍气流通过包括燃气涡轮机（2）的装置（1）的方法，所述方法包括使所述燃气涡轮机（2）停机，并且然后使至少通过所述燃气涡轮机（2）的压力平衡化。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述压力平衡化包括抽吸气体。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述燃气涡轮机（2）包括压缩机（5）、燃烧室（6）、涡轮机（7），

所述装置包括至少一个气流拦截件（15、10、17、18、19、21），

其中，从邻近所述至少一个气流拦截件（15、10、17、18、19、21）的第一区（26）抽吸气体。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述第一区（26）面向所述气流拦截件（15、10、17、18、19、21）的第一侧，

所述方法的特征还在于，将所抽吸的气体的至少一部分馈送至面向所述气流拦截件（15、10、17、18、19、21）的第二侧的第二区（27）。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据环境状况交替地从相同的第一区和/或第二区（26、27）馈送或抽吸气体。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，参照在操作期间通过所述燃气涡轮机（2）的流动，从位于所述至少一个气流拦截件（15、10、17、18、19、21）的下游的第一区（26）抽吸气体。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述装置（1）包括所述燃气涡轮机（2）下游的余热回收蒸汽发生器（3）。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述至少一个气流拦截件（15、10、17、18、19、21）在所述压缩机（5）的上游和/或在所述涡轮机（7）的下游和/或在所述余热回收蒸汽发生器（3）处和/或在所述余热回收蒸汽发生器（3）的下游。

9.一种装置（1），包括燃气涡轮机（2），其特征在于，还包括连接至所述装置（1）的抽吸器（25），所述抽吸器（25）用于从所述装置（1）抽吸气体，以便当所述燃气涡轮机停机时，使通过至少所述燃气涡轮机（2）的压力平衡化。

10.根据权利要求9所述的装置（1），其特征在于，所述燃气涡轮机（2）包括压缩机（5）、燃烧室（6）、涡轮机（7），

所述装置（1）包括至少一个气流拦截件（15、10、17、18、19、21），

其中，所述抽吸器（25）连接至邻近所述至少一个气流拦截件（15、10、17、18、19、21）的第一区（26）。

11.根据权利要求9所述的装置（1），其特征在于，所述抽吸器（25）连接在所述第一区（26）和第二区（27）之间，其中

所述第一区（26）面向所述气流拦截件（15、10、17、18、19、21）的第一侧，

所述第二区（27）面向所述气流拦截件（15、10、17、18、19、21）的第二侧。

12.根据权利要求9所述的装置（1），其特征在于，所述抽吸器（25）是风扇或鼓风机或压缩机。

13.根据权利要求9所述的装置（1），其特征在于，所述抽吸器（25）是可逆抽吸器。

14.根据权利要求10所述的装置（1），其特征在于，参照在操作期间通过所述燃气涡轮机（2）的流动，所述第一区（26）位于所述至少一个气流拦截件（15、10、17、18、19、21）的下游。

15.根据权利要求9所述的装置（1），其特征在于，还包括所述燃气涡轮机（2）下游的余热回收蒸汽发生器（3）。