CN106703912B - 联合循环功率装置 - Google Patents

Abstract

描述一种联合循环功率装置(10)，其包括蒸汽涡轮(20)、第一热回收蒸汽发生器(30)和第二热回收蒸汽发生器(40)。第一热回收蒸汽发生器(30)通过第一蒸汽管系统(32)附连到蒸汽涡轮(20)上，而第二热回收蒸汽发生器(40)通过第二蒸汽管系统(42)附连到蒸汽涡轮(20)上，以允许蒸汽从第一和第二热回收蒸汽发生器(30，40)传送到蒸汽涡轮(20)。蒸汽涡轮(20)布置在第一热回收蒸汽发生器(30)和第二热回收蒸汽发生器(40)之间。

Description

联合循环功率装置

技术领域

本公开涉及联合循环功率装置，且特别涉及联合循环功率装置，其包括蒸汽涡轮、第一热回收蒸汽发生器和第二热回收蒸汽发生器。

背景技术

在现有多轴联合循环功率装置(CCPP)中，蒸汽涡轮典型地布置成与对其进行供给的热回收蒸汽发生器(HRSG)间隔开。但是要理解，蒸汽涡轮相对于CCPP中的热回收蒸汽发生器的布置可改进。

发明内容

在现在要参照的所附独立权利要求中限定本发明。本发明的有利特征在从属权利要求中阐述。

第一方面提供一种联合循环功率装置，其包括蒸汽涡轮、第一热回收蒸汽发生器和第二热回收蒸汽发生器，其中第一热回收蒸汽发生器通过第一蒸汽管系统附连到蒸汽涡轮上而第二热回收蒸汽发生器通过第二蒸汽管系统附连到蒸汽涡轮上，以允许蒸汽从第一和第二热回收蒸汽发生器传送到蒸汽涡轮，其中蒸汽涡轮布置在第一热回收蒸汽发生器和第二热回收蒸汽发生器之间。

这可通过优化和紧凑布置在系统和设备的布置方面提供增加的灵活性。特别地，与现有设计相比，这个布局可进一步优化(减小)占地面积，其可消除一些之前所需要的建造结构，其可减小辅助系统和/或结构(诸如润滑油模块)的重复，其可减小对城市混凝土工作的需要，并且其可减少现场活动(因为减小了所需要的材料量)，其可提供额外的空间用于维护。与现有设计相比，这个布局也可简化采购和安装过程。其还可减小部件应力，减小压降(例如从蒸汽涡轮到HRSG的压降)，并且减小所需的蒸汽管长度。总之，其可改进性能和效率。下面详细描述的本发明的可选特征可有助于提供这些优点。

在一个实施例中，第一蒸汽管系统和第二蒸汽管系统相对于蒸汽涡轮旋转轴线彼此对称。虽然两个镜像设计对一些单元和构件的需要会增加复杂性，但是要理解，这个缺点可被本申请别处描述的各种益处所超过。

在一个实施例中，第一蒸汽管系统在第一热回收蒸汽发生器的中心点处附连到第一热回收蒸汽发生器，该点在垂直于蒸汽涡轮旋转轴线的方向(y)上处于中心，而第二蒸汽管系统在第二热回收蒸汽发生器的中心点处附连到第二热回收蒸汽发生器，该点在垂直于蒸汽涡轮旋转轴线的方向(y)上处于中心。对HRSG上的蒸汽管系统提供中心点可允许有单HRSG设计。

在一个实施例中，蒸汽涡轮为第一蒸汽涡轮而联合循环功率装置包括第二蒸汽涡轮，其构造和布置成在比第一涡轮更低的压力下工作，第一热回收蒸汽发生器包括第一区域和第二区域，其中第二区域构造和布置成在比第一区域更低的压力下工作，第二热回收蒸汽发生器包括第一区域和第二区域，其中第二区域构造和布置成在比第一区域更低的压力下工作，并且其中第一蒸汽涡轮邻近第一热回收蒸汽发生器中的第一区域和第二热回收蒸汽发生器中的第一区域，并且其中第二蒸汽涡轮邻近第一热回收蒸汽发生器中的第二区域和第二热回收蒸汽发生器中的第二区域。这可最小化蒸汽在HRSG和蒸汽涡轮之间行进的距离，并且可最小化压降。

在一个实施例中，第一蒸汽涡轮为高压蒸汽涡轮，第二蒸汽涡轮为中压蒸汽涡轮，第一热回收蒸汽发生器的第一区域和第二区域相应地为高压区域和中压区域，而第二热回收蒸汽发生器的第一区域和第二区域相应地为高压区域和中压区域。在一个实施例中，联合循环功率装置为多轴联合循环功率装置。优选地，多轴联合循环功率装置包括第一燃气涡轮，其附连到第一热回收蒸汽发生器上，以允许排气从燃气涡轮流到第一热回收蒸汽发生器；以及第二燃气涡轮，其附连到第二热回收蒸汽发生器上，以允许排气从燃气涡轮流到第二热回收蒸汽发生器，其中联合循环功率装置布置成多轴联合循环功率装置，蒸汽涡轮在第一轴上，第一燃气涡轮在第二轴上而第二燃气涡轮在第三轴上。

在一个实施例中，第一蒸汽涡轮为高压蒸汽涡轮，而联合循环功率装置在单个轴上包括发电机、高压蒸汽涡轮、中压蒸汽涡轮、第一低压蒸汽涡轮和第二低压蒸汽涡轮。

附图说明

现在将仅以示例的方式且参照附图而描述本发明的实施例，其中：

图1为功率装置的俯视图；

图2为另一个功率装置的俯视图；和

图3为第三功率装置的俯视图。

参考标号列表：

10联合循环功率装置

20蒸汽涡轮

22蒸汽涡轮旋转轴线

23高压蒸汽涡轮

24中压蒸汽涡轮

30第一热回收蒸汽发生器(第一HRSG)

32第一蒸汽管系统

33第一HP蒸汽管系统

34第一IP蒸汽管系统

35HP区域

36IP区域

40第二热回收蒸汽发生器(第二HRSG)

42第二蒸汽管系统

43第二HP蒸汽管系统

44第二IP蒸汽管系统

45HP区域

46IP区域

50轴

52发电机

60燃气涡轮

61压缩机

62涡轮

63排气线路

64排气线路

CCPP联合循环功率装置

G发电机

GT燃气涡轮

HP高压

HRSG热回收蒸汽发生器

IP中压

LP低压

ST蒸汽涡轮。

具体实施方式

图1显示联合循环功率装置10的一部分，其包括蒸汽涡轮20、第一热回收蒸汽发生器(第一HRSG)30和第二热回收蒸汽发生器(第二HRSG)40。第一和第二HRSG布置在蒸汽涡轮20的任一侧。第一和第二HRSG布置成邻近蒸汽涡轮且在蒸汽涡轮的旋转轴线22的相反侧。蒸汽涡轮20通过第一蒸汽管系统32附连到第一HRSG，而通过第二蒸汽管系统42附连到第二HRSG。蒸汽管系统32,42在HRSG30,40和蒸汽涡轮20之间运送蒸汽。

图2显示联合循环功率装置10的另一个示例。代替图1中显示的仅一个蒸汽涡轮，提供高压(HP)蒸汽涡轮23和中压(IP)蒸汽涡轮24。也可在IP蒸汽涡轮24下游提供一个、两个或更多个低压(LP)蒸汽涡轮(未显示)。HP蒸汽管系统分成第一HP蒸汽管系统33和第二HP蒸汽管系统43，而IP蒸汽管系统分成第一IP蒸汽管系统34和第二IP蒸汽管系统44。

第一HP蒸汽管系统33将第一HRSG30的第一区域(例如HP区域35)连接到HP蒸汽涡轮23，而第二HP蒸汽管系统43将第二HRSG40的第一区域(例如HP区域45)连接到HP蒸汽涡轮23。

第一IP蒸汽管系统34将第一HRSG30的第二区域(例如IP区域36)连接到IP蒸汽涡轮24，并且第二IP蒸汽管系统44将第二HRSG40的第二区域(例如IP区域46)连接到IP蒸汽涡轮24。

优选地，如图2中显示，蒸汽管系统33,34,43,44中的一些或所有连接到HRSG的中心，因为这允许第一和第二HRSG为相同设计。

HP蒸汽涡轮23和IP蒸汽涡轮24布置在轴50上。发电机52也布置在轴50上。

图3显示联合循环功率装置，其具有两个燃气涡轮60，燃气涡轮各自包括压缩机61、燃烧器(未显示)和涡轮62。燃气涡轮60通过线路63,64附连到第一和第二HRSG30,40，线路63,64将涡轮排气相应地运送到第一和第二HRSG30,40。辅助设备可布置成邻近燃气涡轮和/或在燃气涡轮上方。

蒸汽管系统构造和布置成适当地在各种部件之间引导蒸汽。蒸汽管系统附连到HRSG所处的进入点(其可为中心点)允许蒸汽传送出HRSG和通过蒸汽管系统到达蒸汽涡轮。在HRSG中产生蒸汽所需要的热可使用来自例如燃气涡轮的废热产生。

联合循环功率装置通常布置成使得蒸汽涡轮的旋转轴线22 水平地在x方向上延伸(例如参见图2)。y方向与x方向成直角，并且x和y方向位于水平平面中。z方向相对于x和y方向以直角延伸，且因此为竖向的。

联合循环功率装置可例如为一个或多个燃气涡轮与一个或多个蒸汽涡轮的组合；例如，燃气涡轮、HP蒸汽涡轮、IP蒸汽涡轮和两个LP(低压)蒸汽涡轮。可使用单轴或多轴布置。在多轴布置中，可提供两个或更多个单独的轴，各个轴具有一个或多个涡轮(蒸汽涡轮、燃气涡轮)，诸如图3中那样。各个轴将通常具有单独的发电机。也可使用单轴布局，不止一个涡轮(蒸汽涡轮、燃气涡轮)在同一轴上，例如燃气涡轮与HP蒸汽涡轮和IP蒸汽涡轮在同一轴上。

大体上，蒸汽涡轮在第一和第二HRSG之间居中；也就是说，第一HRSG与第二HRSG离蒸汽涡轮相同距离。在这个情况下，HRSG的位置相对于蒸汽涡轮旋转轴线22为对称的，各个HRSG离蒸汽涡轮旋转轴线相同距离。在蒸汽涡轮旋转轴线22的相反侧的HRSG和/或蒸汽管系统可相对于蒸汽涡轮旋转轴线22成镜像。轴50和因此还有蒸汽涡轮旋转轴线22通常在第一HRSG和第二HRSG之间延伸。大体上，第一和第二HRSG蒸汽涡轮平行于旋转轴线22而延伸，如图中显示。

蒸汽涡轮可安装在平台上。在这种设计中，蒸汽涡轮可在平台结构的顶部底板上。下底板(通常在地面高度)可用于接近，例如用于在建造和维护期间输送部件。中底板可容纳例如附件。平台的上底板可高于下底板大约20m，但是可使用不同的高度。这个布置可提供空间用于建造和维护。

因为系统在蒸汽涡轮的两侧重复，所以对于一些构件需要两个镜像设计(一对设计，一旦安装，其沿着蒸汽涡轮旋转轴线的线路彼此对称)，诸如蒸汽管系统。其它构件(诸如第一和第二HRSG)可为相同的。在HRSG的情况下，这通过在HRSG上的中心位置处提供蒸汽接近点使得相同设计可用于两侧来实现。作为备选方案，镜像设计也可用于第一和第二HRSG，在这种情况下，蒸汽接近点(蒸汽管系统进入HRSG所处的电，参见例如图2)不需要处于中心位置。

如上面所提到，第一HRSG30和第二HRSG40可为相同的(或基本相同)或可为对称设计。特别地，对于相同设计，第一和第二蒸汽管系统相应地进入第一和第二HRSG的顶部中，特别地在垂直于蒸汽涡轮旋转轴线的y方向上(参见例如图2)进入顶部中的中心点(中心连接点)。在CCPP被安装时，y方向通常也是水平的。进入中心点允许相同设计的HRSG用于蒸汽涡轮的两侧。中心点可额外在x方向上处于中心点，但是这不是必须的，并且第一和第二HRSG可仍然相同，在x方向上相对于中心点而偏移。相同设计不表示第一和第二HRSG必须绝对在最小的细节方面都相同，并且小细节或装饰性细节可如需要的那样改变；尽管如此，关于简单的方面，真正相同的设计优选是具有较小修改的设计。

CCPP的重新布置表示，大体上有更大的机会在燃气涡轮之间或在燃气涡轮和蒸汽涡轮之间共用系统，诸如润滑油模块和防火模块。在之前的设计中，这样共用模块，诸如润滑油模块和防火模块大体上是不可行的，当前设计因此可为有利的，因为减少对重复系统的需要。对于其中各个HRSG仍然需要辅助系统的系统，第一HRSG的辅助系统可为第二HRSG的那些设计的镜像设计。但是大体上，优选的是在可行的情况下对于辅助系统具有单个系统设计，而非两个镜像设计(两个设计，其为彼此的镜像)。这可通过提供中心连接点来实现。

如关于HRSG中的蒸汽管系统的中心连接点针所描述，具有中心连接点表示连接点布置在y方向上的中心上；y方向为垂直于蒸汽涡轮旋转轴线22的方向且通常也为水平的。中心点可额外的在x方向上处于中心点。

在上面的示例中的特定布局中显示图2中的部件，诸如发电机(G)，之后为HP蒸汽涡轮(ST)，之后为IP蒸汽涡轮(G-HP ST-IP ST)。各种其它布局也是可行的，诸如G-IP ST-HP ST。在也提供燃气涡轮(GT)的情况下，可行布局包括G-GT-HP ST-IP ST和GT-G-HP ST-IP ST。在也提供低压蒸汽涡轮或涡轮的情况下，可行布局包括G-LP ST-IP ST-HP ST和G-HP ST-IP ST-LP ST-LP ST。可为优选的是在局部的一端处包括LP ST，因为用于LP ST系统的蒸汽管系统可为体积非常大的。特别地，可为优选的是任何LP ST布置成使得其不在第一和第二HRSG之间；也就是说，LP ST布置成使得其在延伸在第一和第二HRSG之间的空间之外。相对于其中LP ST介于第一和第二HRSG之间的设计，这可允许第一和第二HRSG布置成较靠近。

布局不限于任何特定蒸汽涡轮。在提供不止一个蒸汽涡轮时，两者可在相同压力下运行，或一个可比另一个在更高压力下运行。在使用不同压力的三个蒸汽涡轮的情况下，这些典型地表示为高压、中压和低压，其中高压高于中压，中压高于低压。在使用仅两个不同压力的蒸汽涡轮的情况下，这些在本文中称为高压蒸汽涡轮和中压蒸汽涡轮。

第一蒸汽涡轮和第二蒸汽涡轮(诸如图2的HP蒸汽涡轮和IP蒸汽涡轮)之间的距离可在设计阶段进行改变。优选地，高压蒸汽涡轮23邻近第一热回收蒸汽发生器30中的高压区域35和第二热回收蒸汽发生器40中的高压区域45。优选地，中压蒸汽涡轮24邻近第一热回收蒸汽发生器30中的中压区域36和第二热回收蒸汽发生器40中的中压区域46。在一些情况下，诸如在第二HRSG添加到现有功率装置时，可仅可行的是使区域35,36,45,46中的一个或多个相邻。部件是相邻的，因为它们在垂直于蒸汽涡轮旋转轴线22的方向y上在相同线路上(这可在从上面看时看到，特别地如图2中那样)。利用这个布置，可大体上使蒸汽管系统33,34,43,44比在其中蒸汽涡轮和HRSG不布置成彼此邻近的布置中更短。理想地，蒸汽管系统中的管主要或仅在这个垂直方向上延伸，从而最小化管程度。

燃气涡轮60包括压缩机61、燃烧器(未显示)和涡轮62。各个燃气涡轮具有相关联的轴。对于各个燃气涡轮，发电机可设置在轴上。在图3中显示两个燃气涡轮，各个HRSG30,40有一个，但是大体上可提供一个或多个燃气涡轮，并且燃气涡轮可连接到一个或多个HRSG。

对描述的实施例的各种修改为可行的，并且本领域技术人员将想到这些修改，而不偏离所附权利要求所限定的发明。

Claims (9)

1.一种联合循环功率装置(10)，包括

蒸汽涡轮(20)，

第一热回收蒸汽发生器(30)和第二热回收蒸汽发生器(40)，其中所述第一热回收蒸汽发生器(30)通过第一蒸汽管系统(32)附连到所述蒸汽涡轮(20)上，而所述第二热回收蒸汽发生器(40)通过第二蒸汽管系统(42)附连到所述蒸汽涡轮(20)上，以允许蒸汽从所述第一和第二热回收蒸汽发生器(30，40)传送到所述蒸汽涡轮(20)，

其中所述蒸汽涡轮(20)布置在所述第一热回收蒸汽发生器(30)和所述第二热回收蒸汽发生器(40)之间。

2.根据权利要求1所述的联合循环功率装置(10)，其特征在于，所述第一蒸汽管系统(32)和所述第二蒸汽管系统(42)彼此对称。

3.根据权利要求2所述的联合循环功率装置(10)，其特征在于，所述第一蒸汽管系统(32)和所述第二蒸汽管系统(42)相对于蒸汽涡轮旋转轴线(22)彼此对称。

4.根据权利要求1到3中的任一项所述的联合循环功率装置(10)，其特征在于，所述第一蒸汽管系统(32)在所述第一热回收蒸汽发生器(30)的中心点处附连到所述第一热回收蒸汽发生器(30)，所述点在垂直于所述蒸汽涡轮旋转轴线(22)的方向(y)上为所述第一热回收蒸汽发生器(30)的中心，和

所述第二蒸汽管系统(42)在所述第二热回收蒸汽发生器(40)的中心点处附连到所述第二热回收蒸汽发生器(40)，所述点在垂直于所述蒸汽涡轮旋转轴线(22)的方向(y)上为所述第二热回收蒸汽发生器(40)的中心。

5.根据权利要求1到3中的任一项所述的联合循环功率装置(10)，其特征在于，所述蒸汽涡轮为第一蒸汽涡轮(23)，并且

所述联合循环功率装置(10)包括第二蒸汽涡轮(24)，其构造和布置成在比所述第一涡轮(23)更低的压力下工作，其中所述第一热回收蒸汽发生器(30)通过第三蒸汽管系统附连到所述第二蒸汽涡轮(24)，且所述第二热回收蒸汽发生器(40)通过第四蒸汽管系统附连到所述第二蒸汽涡轮(24)，

所述第一热回收蒸汽发生器(30)包括第一区域(35)和第二区域(36)，其中所述第二区域(36)构造和布置成在比所述第一区域(35)更低的压力下工作，

所述第二热回收蒸汽发生器(40)包括第一区域(45)和第二区域(46)，其中所述第二区域(46)构造和布置成在比所述第一区域(45)更低的压力下工作，和

其中所述第一蒸汽涡轮(23)邻近所述第一热回收蒸汽发生器(30)中的第一区域(35)和所述第二热回收蒸汽发生器(40)中的第一区域(45)，和

其中所述第二蒸汽涡轮(24)邻近所述第一热回收蒸汽发生器(30)中的第二区域(36)和所述第二热回收蒸汽发生器(40)中的第二区域(46)。

6.根据权利要求5所述的联合循环功率装置(10)，其特征在于，所述第一蒸汽涡轮为高压蒸汽涡轮(23)，所述第二蒸汽涡轮为中压蒸汽涡轮(24)，所述第一热回收蒸汽发生器(30)的第一区域和第二区域相应地为高压区域(35)和中压区域(36)，而所述第二热回收蒸汽发生器(40)的第一区域和第二区域相应地为高压区域(45)和中压区域(46)。

7.根据权利要求1所述的联合循环功率装置(10)，其特征在于，所述联合循环功率装置为多轴联合循环功率装置。

8.根据权利要求7所述的联合循环功率装置(10)，其特征在于，所述联合循环功率装置包括

第一燃气涡轮，其附连到所述第一热回收蒸汽发生器上，以允许排气从所述燃气涡轮流到所述第一热回收蒸汽发生器，和

第二燃气涡轮，其附连到所述第二热回收蒸汽发生器上，以允许排气从所述燃气涡轮流到所述第二热回收蒸汽发生器，

其中所述联合循环功率装置布置为多轴联合循环功率装置，其中所述蒸汽涡轮在第一轴上，所述第一燃气涡轮在第二轴上而所述第二燃气涡轮在第三轴上。

9.根据权利要求1所述的联合循环功率装置(10)，其特征在于，所述蒸汽涡轮为第一蒸汽涡轮(23)，该第一蒸汽涡轮为高压蒸汽涡轮(23)，而所述联合循环功率装置(10)在单个轴上包括发电机(52)、所述高压蒸汽涡轮(23)、中压蒸汽涡轮(24)、第一低压蒸汽涡轮和第二低压蒸汽涡轮。

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