CN107075977A - 用于联合循环发电设备的低负载调降 - Google Patents
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Abstract
一种联合循环发电单元（10），其包括燃气涡轮机（16）、用以从燃气涡轮机（16）的排出流（24）生成蒸汽的热回收蒸汽发生器（HRSG）（34）、和由从所述HRSG（34）生成的蒸汽驱动的蒸汽涡轮机（64）。在HRSG（34）中的蒸发器（50）中生成的蒸汽被输送通过HRSG（34）中的上游过热器级（46a）和下游过热器级（46b）。蒸汽然后被从下游过热器级（46b）输送到蒸汽涡轮机（64）。在上游和下游过热器级（46a、46b）之间，来自上游过热器级（46a）的蒸汽流被节流到更低压力，以在进入下游过热器级（46b）之前形成减压蒸汽流，蒸汽在下游过热器级（46b）中在降低的压力下被重新加热到升高的温度。
Description
技术领域
本发明涉及联合循环发电设备，且更具体地，涉及在低负载（发电）操作模式期间联合循环发电设备的热回收蒸汽发生器的操作。
背景技术
在联合循环发电设备中，燃气涡轮发动机从燃料和空气混合物的燃烧生成动力。热回收蒸汽发生器（HRSG）能够位于燃气涡轮发动机的下游，以从燃气涡轮发动机排气接收热能以产生蒸汽。所产生的蒸汽能够用于驱动蒸汽涡轮机以生成额外动力。尤其，HRSG是热交换装置，其使用来自燃气涡轮发动机的热排气以生成蒸汽，蒸汽在蒸汽涡轮机中膨胀以产生动力输出，诸如以利用发电机发电。HRSG能够包括多个区段，诸如低压（LP）区段、中间压力（IP）区段和高压（HP）区段。每个区段均可包括蒸发器或热交换器，水在其中被转换成蒸汽。离开蒸发器的蒸汽能够穿过在HRSG内的排出路径中的额外热交换器，称为过热器，其中，过热器内的蒸汽的温度和品质增加。一些HRSG可在排出路径中包括补充的燃烧器来提供额外热量以在需求高峰状况期间增大蒸汽涡轮机的输出。
发明内容
根据本发明的方面，为联合循环发电单元提供操作用于联合循环发电单元的热回收蒸汽发生器的方法，所述联合循环发电单元包括燃气涡轮机、用以通过回收来自燃气涡轮机的排气的热能生成蒸汽的热回收蒸汽发生器（HRSG）、和由从HRSG生成的蒸汽驱动的蒸汽涡轮机。方法包括：在HRSG中的蒸发器中生成饱和蒸汽；从蒸发器输送蒸汽通过HRSG中的上游过热器级；从上游过热器级输送过热蒸汽通过HRSG中的下游过热器级；从下游过热器级输送过热蒸汽到蒸汽涡轮机；以及在上游和下游过热器级之间，将来自上游过热器级的蒸汽流节流到更低压力，以在进入下游过热器级之前形成减压的蒸汽流。
进入下游过热器级的节流的减压蒸汽流能够是过热蒸汽。
发电设备具有基本负载操作模式和低负载操作模式，并且其中：发电设备在基本负载操作中的操作能够包括将未节流的蒸汽流从上游过热器级提供到下游过热器级；和发电设备在低负载操作模式中的操作能够包括使从上游过热器级到下游过热器级的蒸汽流节流。
在基本负载操作模式期间，提供到蒸汽涡轮机的蒸汽的温度能够处于基本负载操作温度；且在低负载操作模式期间，提供到蒸汽涡轮机的蒸汽能够处于减小的压力且处于基本负载操作温度，并且将蒸汽涡轮机维持在基本负载操作温度。
能够在蒸发器中维持预定压力，使得对于蒸发器中的蒸汽的关联饱和温度在低负载操作模式期间处于或高于预定最小温度。
选择性催化还原（SCR）系统能够邻近蒸发器位于HRSG内，且预定最小温度在SCR的可操作温度范围内，以在低负载操作模式中在排气温度的降低期间维持SCR可操作。
蒸汽涡轮机能够包括高压涡轮机区段和中间压力涡轮机区段，且蒸发器能够是高压蒸发器，其将蒸汽提供到上游过热器级用以供应蒸汽到高压涡轮机区段，并且包括中间压力蒸发器和至少一个中间过热器级，其从中间压力蒸发器接收蒸汽且提供过热蒸汽到中间压力涡轮机区段。
根据本发明的另一方面，为联合循环发电单元提供操作用于联合循环发电单元的热回收蒸汽发生器的方法，所述联合循环发电单元包括燃气涡轮机、用以通过回收来自燃气涡轮机的排气的热能生成蒸汽的热回收蒸汽发生器（HRSG）、及由从HRSG生成的蒸汽驱动的蒸汽涡轮机，方法包括：在基本负载操作模式中操作发电设备，其中，在基本负载操作温度下且在基本负载操作压力下将过热蒸汽从HRSG提供到蒸汽涡轮机；且随后，在低负载操作模式中操作发电设备，其中，在基本负载操作温度下且在减小的操作压力（其小于基本负载操作压力）下，将过热蒸汽从HRSG提供到蒸汽涡轮机。
在低负载操作模式期间，HRSG能够在比基本负载操作模式期间提供到HRSG的排出流的温度减小的温度下从燃气涡轮机接收排出流。
HRSG能够至少包括供应过热蒸汽到蒸汽涡轮机的上游过热器级和下游过热器级，并且包括在低负载操作模式期间使从上游过热器级到下游过热器级的蒸汽流节流。
下游过热器级能够提供过热蒸汽到高压涡轮机，且上游和下游过热器分别在HRSG中形成初级和二级过热器。
在以低负载操作模式操作之后，蒸汽涡轮机能够返回到基本负载操作模式，并且其中，提供到蒸汽涡轮机的过热蒸汽能够贯穿低负载操作模式被维持在基本负载操作温度。
在没有涉及蒸汽涡轮机的温度的情况下，蒸汽涡轮机的动力输出能够以基于从HRSG可得的蒸汽压力的速率从低负载到基本负载操作模式斜升。
根据本发明的又一方面，提供一种联合循环发电设备，其包括：燃气涡轮机，其可操作以生成动力并产生排气输出；热回收蒸汽涡轮机（HRSG），其接收来自燃气涡轮机的排气输出并产生过热蒸汽；以及蒸汽涡轮机，其从HRSG接收过热蒸汽以生成动力。HRSG包括：蒸发器，其提供饱和蒸汽源；上游过热器级，其连接到来自蒸发器的输出以从蒸发器接收蒸汽；下游过热器，其用于从上游过热器经由蒸汽导管接收蒸汽；和节流阀，其位于蒸汽导管中，在发电设备的低负载操作模式期间，节流阀在上游和下游过热器之间将蒸汽流节流到更低的压力和温度，并且下游过热器重新加热蒸汽流，之后提供重新加热的蒸汽到蒸汽涡轮机。
从上游过热器级进入节流阀的所有蒸汽流能够流动通过节流阀到下游过热器级。
蒸汽涡轮机能够包括高压涡轮机区段和中间压力涡轮机区段，且蒸发器是高压蒸发器，其提供蒸汽到上游过热器级用于供应蒸汽到高压涡轮机区段，并且包括中间压力蒸发器和至少一个中间过热器级，其从中间压力蒸发器接收蒸汽且提供过热蒸汽到中间压力涡轮机区段。
选择性催化还原（SCR）系统能够邻近高压蒸发器位于HRSG内，且高压蒸发器被维持在一温度，该温度在SCR的可操作温度范围内，以在低负载操作模式中在排气温度的降低期间维持SCR可操作。
温度控制器能够位于节流阀的下游。
能够设置控制单元，其具有处理器并连接到节流阀，用于在基本负载操作模式和低负载操作模式之间控制通过节流阀的蒸汽流的变化。
附图说明
虽然本说明书以具体地指出且明确要求保护本发明的权利要求结束，但是相信从结合附图的以下描述将更好地理解本发明，在附图中，类似附图标记指示类似元件，并且其中：
图1是并入本发明的方面的联合循环发电设备的示意图解。
具体实施方式
在优选实施例的以下详细描述中，参考附图，该附图形成其一部分，且在其中以举例说明的方式且不以限制的方式示出可在其中实践本发明的特定优选实施例。应当理解，可利用其他实施例，且在不脱离本发明的精神和范围的情况下可做出改变。
发电设备经受来自电网的广泛变化的需求负载。其必须响应于这些负载，同时维持效率和考虑对形成发电设备的部件的使用寿命的热影响。例如，改变的需求负载和所得到的燃气和蒸汽涡轮发动机的温度的改变能够导致发动机内的静止和旋转部件之间的干扰，除非采取措施来在负载过渡期间控制部件温度和关联空隙，诸如在从低或部分负载到满载或基本负载的过渡期间可能要求的。根据本发明的方面，描述了用于在最小输出水平（即，在低负载调降（low load turndown）操作期间）操作联合循环发电设备的方法和关联器械，使得其对于在低需求状况期间维持联接到电网的发电设备的单元发电机在财政上是有吸引力的。根据本发明的特定方面，低负载调降方法能够维持单元可用性以在最短或减少的时间内将动力斜升到基本负载输出，同时延长易受热循环应力诱导的疲劳影响的涡轮机部件的使用寿命。如在下文中更详细地描述的，包括蒸汽涡轮机的后置循环能够在发电设备的低负载操作期间在减小的蒸汽压力，但在蒸汽温度下被维持联机，所述蒸汽温度被维持在与在基本负载输出的操作期间提供到蒸汽涡轮机的蒸汽的操作温度大致相同的升高的水平。所述操作解决了与排气排放规定和部件热循环疲劳两者关联的联合循环设备的现有问题。
图1是包括前置循环12和后置循环14的联合循环发电设备10的示意图解。前置循环12包括燃气涡轮发动机16，其包括压缩机区段18、燃烧室区段20、涡轮机区段22、来自涡轮机区段22的排出流24、及驱动第一发电机28的动力输出轴26。空气供应30进入压缩机区段18，且被压缩并提供到燃烧室区段20，且燃料流32被提供到燃烧室区段20，在那里，燃料流与压缩空气混合以形成热工作气体。热工作气体在涡轮机区段22中膨胀，以通过动力输出轴26提供动力输出，并产生排出流24。
后置循环14包括用于产生蒸汽的热回收蒸汽发生器（HRSG）和由在HRSG 34中产生的蒸汽驱动的蒸汽涡轮机64。HRSG 34包括气体管道36，用于在HRSG 34内在热交换器表面（例如，过热器、蒸发器和节约器）两端引导排出流24，且排出流能够最终经由排出烟囱38离开设备10。HRSG 34能够包括例如高、中间和低压传热区段的三个-压力系统，且能够包括用于相应的不同压力区段的高压汽包40和中间压力汽包42和低压汽包44。
高压传热区段能够包括高压过热器，其包括上游高压过热器46a（即，上游过热器级）和下游高压过热器46b（即，下游过热器级）。上游过热器46a可以是初级过热器，且下游过热器46b可以是二级过热器。中间压力传热区段能够包括至少一个中间压力过热器，即，中间压力过热器级，且在本文中描述为包括第一、第二、第三和第四中间压力过热器47a、47b、47c和47d。低压传热区段能够包括第一和第二低压过热器48a、48b。
高、中间和低压传热区段还各自包括蒸发器和节约器。尤其，高、中间和低压区段包括连接到相应压力汽包40、42、44的蒸发器50、52、54。高压区段包括具有第一和第二节约器区段56a、56b的节约器，中间压力区段包括节约器58，和低压区段包括节约器60。
可理解，节约器56a、56b、58和60大体沿排出流24的下游方向布置，且在低于与相应汽包40、42、44中的每一个关联的饱和温度的温度下将加热的水供应提供到相应压力汽包40、42、44。高、中间和低压汽包40、42、44在不同相应压力下操作，且蒸发器50、52、54维持对应于在汽包40、42、44中的每一个处的压力的饱和蒸汽温度。此外，HRSG 34能够包括位于上游和下游高压过热器44a、44b之间的管道燃烧器62，且能够作为在HRSG 34内的补充热源操作。另外，尽管在本文中针对HRSG 34描述了特定部件，但是可理解，HRSG 34能够以各种配置提供，诸如两个-压力系统或其他配置，且本发明能够在具有至少上游（初级）高压过热器级和下游（二级）高压过热器级的任意HRSG 34的情况下操作。
后置循环14的蒸汽涡轮机64被图示为包括高压涡轮机区段66、中间压力涡轮机区段68和低压涡轮机区段70。蒸汽涡轮机64包括动力输出轴72，其能够驱动第二发电机74，以提供发电设备10的额外电力输出。
如在本领域中公知的，各种阀能够被提供用于控制蒸汽从HRSG 34到蒸汽涡轮机64的流动。例如，高压区段能够包括阀76以控制从下游高压过热器46b到高压涡轮机区段66的蒸汽流；中间压力区段能够包括阀78以控制从第四中间压力过热器47d到中间压力涡轮机区段68的蒸汽流；且低压区段能够包括阀80以控制从第二低压过热器48b到低压涡轮机区段70中的蒸汽流。中间压力区段还能包括额外阀82，其促进维持在中间压力汽包42中的最小压力，以确保离开中间压力汽包42的蒸汽被维持在可接受的操作速度极限内。
来自蒸汽涡轮机64的膨胀蒸汽能够在冷凝器84中冷凝，且返回到HRSG 34。能够以常规方式执行水从冷凝器84到HRSG 34的返回，包括提供泵86、88，其驱动水从冷凝器84通过节约器56a、56b、58、60到相应的压力汽包40、42、44。
在诸如可能被来自电网的高需求需要的基本负载操作期间，排出流24处于最大温度，从而从后置循环14提供高动力输出，且阀76、78、80可定位成完全打开，以提供最大蒸汽流到蒸汽涡轮机区段66、68、70，或者可按照需要调整以控制蒸汽涡轮机64的输出。另外，在后置循环的常规或已知的操作中，阀76、78、80能够移动到部分关闭位置，以提供减少的或节流的蒸汽流，用于来自第二发电机74的减少的输出。虽然在常规操作中的节流的蒸汽流已经使后置循环14能够在最小动力需求，且以低负载调降（LLTD）操作模式运行期间保持联机，但是节流的蒸汽在比基本负载操作期间所提供的温度更低的温度下进入蒸汽涡轮机区段66、68、70。尤其，常规低负载调降操作导致被提供到高压涡轮机区段66的高压蒸汽的温度大幅下降。与高压蒸汽温度的改变关联的问题包括涡轮机区段66的热循环应力和如下要求：从低负载到基本负载操作的改变以相对缓慢的速率斜升，以确保在涡轮机区段66中的静止和旋转部件的热膨胀匹配，从而避免部件间的干扰接触。
根据本发明的方面，HRSG 34的高压区段设有位于上游和下游高压过热器46a和46b之间的高压节流阀90。高压节流阀90能够在未节流（完全打开）位置和节流（部分关闭）位置之间操作，其中，节流位置可包括多个连续可变位置中的任一个，从而在上游高压过热器46a的下游提供蒸汽的受限流动。节流阀90的打开/关闭能够在控制器或控制单元92的控制下操作，控制器或控制单元92可包括例如处理单元和存储器。存储器可体现为具有可执行指令存储在其上的非暂态计算机或机器可读介质。当执行时，这些可执行指令能够根据预定算法命令处理单元打开和关闭节流阀90。控制单元92可包括用于其他操作（包括用于控制其他阀和用于控制设备10的操作）的控制器。
此外，HRSG 34的高压区段能够设有温度控制器94。温度控制器94被示出为位于节流阀90和下游高压过热器46b之间，且能够被操作以按照需要降低蒸汽的温度，以控制供应到高压涡轮机区段66的最终蒸汽温度。
根据本发明的特定方面，流动通过节流阀90的高压蒸汽随后在被输送到高压涡轮机区段66之前穿过至少一个高压过热器，如由通过下游高压过热器46b的流动描绘的。也就是说，来自上游高压过热器46a的所有蒸汽流都优选地穿过节流阀90并流动到下游过热器46b。节流阀90下游的高压过热器46b操作以增加节流的蒸汽的温度，且能够将高压蒸汽温度增加到至少在基本负载操作期间提供到高压蒸汽涡轮机区段66的高压蒸汽的温度，优选地使高压区段在恒定温度下操作，不论操作负载和排出流温度如何。在LLTD操作中，高压蒸汽能够在节流阀90处被节流到带有降低的温度的减小的压力；然而，由于蒸汽穿过下游过热器46b，所以减压的蒸汽能够在升高的温度（其等于在基本负载操作期间提供到高压涡轮机区段66的高压蒸汽的温度）下被提供到高压涡轮机区段66。额外地，应当理解用于高压涡轮机区段66的阀76在LLTD操作期间优选地处于完全打开位置，使得在LLTD操作期间能够在节流阀90处发生来自HRSG 34的高压区段的蒸汽的所有节流。因此，能够为高压蒸汽涡轮机66提供低压蒸汽流以在调降期间在低输出下操作，同时还将涡轮机部件维持在等同于基本负载操作温度的温度，即，将部件维持在恒定温度。
通过将节流阀90置放在上游过热器46a的下游处，过热蒸汽的温度在阀90中节流之前升高，以避免节流蒸汽的温度降低到低于饱和温度和在下游过热器46b中水滴的潜在形成。
另外，节流阀90在高压过热器区段中的操作能够操作以在调降期间蒸汽流减少时，将高压汽包40中的压力维持在恒定压力，使得在LLTD操作期间，当排出流24的温度可能降低时，高压蒸汽的节流避免在高压汽包40内饱和温度的降低，且能够维持高压区段蒸发器50的升高的温度。选择性催化还原（SCR）系统96可邻近高压蒸发器50定位，例如定位在蒸发器50的管内，且在LLTD操作期间维持蒸发器50的升高的温度能够将SCR维持在其有效操作温度范围内。例如，典型SCR可具有大约500℉到850℉的操作温度范围，在该范围内，其能够以最佳效率操作来还原排放物，诸如CO，使得在LLTD期间操作节流阀90以在高压汽包40处维持恒定的升高的饱和温度能够将蒸发器50和邻近的SCR维持在用于SCR的最佳有效温度范围内。
应当注意本发明在将发电设备10从LLTD斜升到基本负载操作时提供优势。由于通过节流阀90（其与至少一个下游过热器46b组合操作）提供的节流操作，所以高压蒸汽温度且因此高压涡轮机区段66被维持在升高的基本负载操作温度，从而允许高压涡轮机区段66像在基本负载下用以驱动涡轮机64的可获得的蒸汽压力一样迅速地斜升到满载或基本负载操作。也就是说，在从LLTD到基本负载的过渡期间，由于部件温度被维持在基本负载水平，所以不必延迟斜升蒸汽涡轮机64以适应部件空隙问题。额外地，在LLTD操作和燃气涡轮机16从LLTD到基本负载操作的斜升期间，在排出流24中的CO排放物通常显著地更高，从而要求SCR的高效操作以满足排放要求。当排出流温度可能最初不足以最大化用于还原CO排放物的SCR的操作时，操作节流阀90以将SCR温度维持在其有效操作范围中促进在斜升操作期间满足对于CO的排放物规定。
虽然已经图示和描述了本发明的特定实施例，但是对于本领域技术人员将显而易见的是，能够在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种其他改变和修改。因此预期在所附权利要求中涵盖在本发明的范围内的所有这样的改变和修改。
Claims (19)
1.一种操作用于联合循环发电单元的热回收蒸汽发生器的方法，所述联合循环发电单元包括燃气涡轮机、用以通过回收来自所述燃气涡轮机的排气的热能生成蒸汽的热回收蒸汽发生器（HRSG）、和由从所述HRSG生成的所述蒸汽驱动的蒸汽涡轮机，所述方法包括：
在所述HRSG中的蒸发器中生成饱和蒸汽；
从所述蒸发器输送蒸汽通过所述HRSG中的上游过热器级；
从所述上游过热器级输送过热蒸汽通过所述HRSG中的下游过热器级；
从所述下游过热器级输送所述过热蒸汽到蒸汽涡轮机；及
在所述上游和下游过热器级之间，将来自所述上游过热器级的蒸汽流节流到更低压力，以在进入所述下游过热器级之前形成减压的蒸汽流。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，进入所述下游过热器级的所述节流的减压蒸汽流是过热蒸汽。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述发电设备具有基本负载操作模式和低负载操作模式，并且其中：
在所述基本负载操作中操作所述发电设备包括将未节流的蒸汽流从所述上游过热器级提供到所述下游过热器级；和
在所述低负载操作模式中操作所述发电设备包括使从所述上游过热器级到所述下游过热器级的所述蒸汽流节流。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中：
在所述基本负载操作模式期间，提供到所述蒸汽涡轮机的所述蒸汽的温度处于基本负载操作温度；且
在所述低负载操作模式期间，提供到所述蒸汽涡轮机的所述蒸汽处于减小的压力下且处于所述基本负载操作温度，并将所述蒸汽涡轮机维持在所述基本负载操作温度。
5.根据权利要求3所述的方法，其包括维持所述蒸发器中的预定压力，使得对于所述蒸发器中的所述蒸汽的关联饱和温度在所述低负载操作模式期间处于或高于预定最小温度。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，选择性催化还原（SCR）系统邻近所述蒸发器位于所述HRSG内，且所述预定最小温度在所述SCR的可操作温度范围内，以在所述低负载操作模式中在排气温度的降低期间维持所述SCR可操作。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蒸汽涡轮机包括高压涡轮机区段和中间压力涡轮机区段，且所述蒸发器是高压蒸发器，其提供蒸汽到所述上游过热器级用于供应蒸汽到所述高压涡轮机区段，并且包括中间压力蒸发器和至少一个中间过热器级，其从所述中间压力蒸发器接收蒸汽且提供过热蒸汽到所述中间压力涡轮机区段。
8. 一种操作用于联合循环发电单元的热回收蒸汽发生器的方法，所述联合循环发电单元包括燃气涡轮机、用以通过回收来自所述燃气涡轮机的排气的热能生成蒸汽的热回收蒸汽发生器（HRSG）、和由从所述HRSG生成的所述蒸汽驱动的蒸汽涡轮机，所述方法包括：
在基本负载操作模式中操作所述发电设备，其中，在基本负载操作温度下且在基本负载操作压力下将过热蒸汽从所述HRSG提供到所述蒸汽涡轮机；并且
随后，在低负载操作模式中操作所述发电设备，其中，在所述基本负载操作温度下且在小于所述基本负载操作压力的减小的操作压力下将过热蒸汽从所述HRSG提供到所述蒸汽涡轮机。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述HRSG在所述低负载操作模式期间在相比所述基本负载操作模式期间提供到所述HRSG的排出流的温度降低的温度下从所述燃气涡轮机接收排出流。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述HRSG至少包括将所述过热蒸汽供应到所述蒸汽涡轮机的上游过热器级和下游过热器级，并且包括在所述低负载操作模式期间，使从所述上游过热器级到所述下游过热器级的蒸汽流节流。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述下游过热器级提供过热蒸汽到高压涡轮机，且所述上游和下游过热器分别在所述HRSG中形成初级和二级过热器。
12.根据权利要求10所述的方法，其包括，在所述低负载操作模式中操作之后，使所述蒸汽涡轮机返回到所述基本负载操作模式，并且其中，提供到所述蒸汽涡轮机的所述过热蒸汽贯穿所述低负载操作模式被维持在所述基本负载操作温度。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，在没有涉及所述蒸汽涡轮机的温度的情况下，所述蒸汽涡轮机的动力输出以基于从所述HRSG可得的蒸汽压力的速率从所述低负载操作模式到所述基本负载操作模式斜升。
14.一种联合循环发电设备，其包括：
燃气涡轮机，其可操作以生成动力并产生排气输出；
热回收蒸汽发生器（HRSG），其从所述燃气涡轮机接收所述排气输出并产生过热蒸汽；以及
蒸汽涡轮机，其从所述HRSG接收过热蒸汽以生成动力；并且
其中，所述HRSG包括：
蒸发器，其提供饱和蒸汽源；
上游过热器级，其连接到来自所述蒸发器的输出以从所述蒸发器接收蒸汽；
下游过热器，其用于从所述上游过热器经由蒸汽导管接收蒸汽；和
位于所述蒸汽导管中的节流阀，在所述发电设备的低负载操作模式期间，所述节流阀在所述上游和下游过热器之间将蒸汽流节流到更低的压力和温度，且所述下游过热器重新加热所述蒸汽流，之后将所述重新加热的蒸汽提供到所述蒸汽涡轮机。
15.根据权利要求14所述的联合循环设备，其中，从所述上游过热器级进入所述节流阀的所有所述蒸汽流流过所述节流阀到所述下游过热器级。
16.根据权利要求14所述的联合循环设备，其中，所述蒸汽涡轮机包括高压涡轮机区段和中间压力涡轮机区段，且所述蒸发器是高压蒸发器，其提供蒸汽到所述上游过热器级用于供应蒸汽到所述高压涡轮机区段，并且包括中间压力蒸发器和至少一个中间过热器级，其从所述中间压力蒸发器接收蒸汽且提供过热蒸汽到所述中间压力涡轮机区段。
17.根据权利要求16所述的联合循环设备，其包括选择性催化还原（SCR）系统，其邻近所述高压蒸发器位于所述HRSG内，且所述高压蒸发器被维持在一温度，所述温度在所述SCR的可操作温度范围内，以在所述低负载操作模式中在排气温度的降低期间维持所述SCR可操作。
18.根据权利要求14所述的联合循环设备，其包括在所述节流阀下游的温度控制器。
19.根据权利要求14所述的联合循环设备，其包括控制单元，其具有处理器并连接到所述节流阀，用于在所述基本负载操作模式和所述低负载操作模式之间控制通过所述节流阀的蒸汽流的变化。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5435138A (en) * | 1994-02-14 | 1995-07-25 | Westinghouse Electric Corp. | Reduction in turbine/boiler thermal stress during bypass operation |
| US6178734B1 (en) * | 1997-08-26 | 2001-01-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Combined cycle power generation plant and operating method thereof |
| US7168233B1 (en) * | 2005-12-12 | 2007-01-30 | General Electric Company | System for controlling steam temperature |
Family Cites Families (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4047005A (en) | 1974-08-13 | 1977-09-06 | Westinghouse Electric Corporation | Combined cycle electric power plant with a steam turbine having a throttle pressure limiting control |
| US4437313A (en) | 1981-11-09 | 1984-03-20 | General Electric Company | HRSG Damper control |
| US4875436A (en) * | 1988-02-09 | 1989-10-24 | W. R. Grace & Co.-Conn. | Waste heat recovery system |
| JPH03282102A (ja) * | 1990-03-30 | 1991-12-12 | Toshiba Corp | 排熱回収ボイラおよびそれに使用する減温器制御装置 |
| JP3140539B2 (ja) | 1992-03-04 | 2001-03-05 | バブコック日立株式会社 | 排熱回収ボイラおよび減温水の供給方法 |
| US5428950A (en) * | 1993-11-04 | 1995-07-04 | General Electric Co. | Steam cycle for combined cycle with steam cooled gas turbine |
| US5564269A (en) | 1994-04-08 | 1996-10-15 | Westinghouse Electric Corporation | Steam injected gas turbine system with topping steam turbine |
| JP3890104B2 (ja) * | 1997-01-31 | 2007-03-07 | 株式会社東芝 | コンバインドサイクル発電プラントおよびその冷却用蒸気供給方法 |
| DE59710782D1 (de) | 1997-08-15 | 2003-10-30 | Alstom Switzerland Ltd | Dampferzeuger und Betriebsverfahren |
| DE19808722C2 (de) * | 1998-03-02 | 2000-03-16 | Siemens Ag | Gas- und Dampfturbinenanlage und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Anlage |
| US6125623A (en) | 1998-03-03 | 2000-10-03 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Heat exchanger for operating with a combustion turbine in either a simple cycle or a combined cycle |
| JP3800384B2 (ja) * | 1998-11-20 | 2006-07-26 | 株式会社日立製作所 | コンバインド発電設備 |
| DE19918347A1 (de) | 1999-04-22 | 2000-10-26 | Asea Brown Boveri | Verfahren und Vorrichtung zur schnellen Leistungssteigerung und Sicherstellung einer Zusatzleistung einer Gasturbinenanlage |
| JP4346213B2 (ja) | 2000-06-06 | 2009-10-21 | 株式会社東芝 | コンバインドサイクル発電プラント |
| US6502401B1 (en) | 2001-03-21 | 2003-01-07 | General Electric Company | High pressure bypass sliding setpoint for steam-cooled turbine |
| WO2002081870A1 (de) | 2001-04-06 | 2002-10-17 | Alstom (Switzerland) Ltd | Verfahren zur bereitschaftshaltung eines kombikraftwerkes |
| JP2003214182A (ja) | 2002-01-24 | 2003-07-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービンコンバインドプラント、およびその運転方法 |
| JP2003329201A (ja) * | 2002-05-07 | 2003-11-19 | Babcock Hitachi Kk | 排熱回収ボイラと複合発電方法と装置 |
| JP3702266B2 (ja) | 2002-11-13 | 2005-10-05 | 三菱重工業株式会社 | デュアル燃料型一軸コンバインドプラントにおける蒸気タービン出力推定装置 |
| US7107774B2 (en) * | 2003-08-12 | 2006-09-19 | Washington Group International, Inc. | Method and apparatus for combined cycle power plant operation |
| US20070130952A1 (en) | 2005-12-08 | 2007-06-14 | Siemens Power Generation, Inc. | Exhaust heat augmentation in a combined cycle power plant |
| US20100077722A1 (en) * | 2008-09-30 | 2010-04-01 | General Electric Company | Peak load management by combined cycle power augmentation using peaking cycle exhaust heat recovery |
| DE102009036064B4 (de) | 2009-08-04 | 2012-02-23 | Alstom Technology Ltd. | rfahren zum Betreiben eines mit einer Dampftemperatur von über 650°C operierenden Zwangdurchlaufdampferzeugers sowie Zwangdurchlaufdampferzeuger |
| US8495858B2 (en) | 2009-12-16 | 2013-07-30 | Siemens Energy, Inc. | Method of operating a gas turbine power plant with auxiliary power to reduce emissions |
| US8887481B2 (en) * | 2010-12-10 | 2014-11-18 | Alstom Technology Ltd | Method for starting a combined cycle power plant |
| US8726625B2 (en) | 2011-04-12 | 2014-05-20 | General Electric Company | Combined cycle power plant |
| US8671688B2 (en) | 2011-04-13 | 2014-03-18 | General Electric Company | Combined cycle power plant with thermal load reduction system |
| US9188028B2 (en) * | 2012-10-05 | 2015-11-17 | General Electric Company | Gas turbine system with reheat spray control |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5435138A (en) * | 1994-02-14 | 1995-07-25 | Westinghouse Electric Corp. | Reduction in turbine/boiler thermal stress during bypass operation |
| US6178734B1 (en) * | 1997-08-26 | 2001-01-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Combined cycle power generation plant and operating method thereof |
| US7168233B1 (en) * | 2005-12-12 | 2007-01-30 | General Electric Company | System for controlling steam temperature |
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