CN1086875A - 燃气和蒸汽轮机设备的运转方法及按此方法工作的设备 - Google Patents

Abstract

在一个燃气和蒸汽轮机设备(1)中，经燃气轮机 (2)减压后的工作介质(RG′)中所含的热量用于产 生蒸汽，推动蒸汽轮机(10)。按本发明，为了实现一 种特别简单的运行方法，在蒸汽轮机(10)的水-汽- 循环(12)中流动的冷凝液，不用储存器来预热，就是 说省去供水容器以技术上简便的方式来预热冷凝液， 并且为了进一步预热，把已预热过的冷凝液的第一分 量(t₁；t₁′，t₁″)送回环路(48； 148，248)，而把预热过 的冷凝液的第二分量(t₂；t₂′，t₃′)汽化。

Description

本发明涉及一种燃气和蒸汽轮机设备的运转方法。在运行过程中，燃气轮机减压后的工作介质所含的热量用于产生蒸汽推动蒸汽轮机。进而本发明以按该方法运行的GuD-设备为目标。

在燃气和蒸汽轮机设备中，燃气轮机减压后的烟气所含热量用于产生蒸汽推动蒸汽轮机。热传递是在燃气轮机后面所接的蒸汽发生器或者废热锅炉中进行的，在锅炉中加热面以管道或管束形式排列，这些管道连接在蒸汽轮机的水-汽-循环中。水-汽-循环包括一个或多个压力级，而每个压力级提供一个汽化器加热面和一个过热器加热面。例如，由欧洲专利0，148，973人们已经熟知一种这样的GuD-设备。

在这种形式的GuD-设备中，水-汽-循环一般包含有一个供水容器，在此容器中，收集来自蒸汽轮机预热的凝聚蒸汽并且也常常对其脱气。用与压力级相应数量的供水泵从这个供水容器中把预热的冷凝液（也称作供水）送到汽化系统。冷凝液的预热是在一个与供水容器相连接的冷凝液预热器中进行的。而其加热面常常也位于废热锅炉中。因此，该供水容器用作连接汽化系统供水设施的缓冲容器或中间容器。供水容器的使用要求，除了调整和监视冷凝液预热器输入口和输出口的冷凝液温度外，也调整和监视已调整的供水量和供水压力，以防止冷凝液预热器加热面的蒸发。为此，所需要的控制和调整装置，要求很高的监控技术费用，并且必须仔细调试，因为各调节量之间彼此相互影响。在供水容器中，冷凝液的脱气，特别是对于通常预定的过压脱气，把供水在小的过压下预热到温度约120℃，就是说到沸腾温度。为此，常常需要由水-汽-循环向供水容器导入补充的蒸汽以防止要被排除的气体重新进入液体。如果冷凝液的脱气只是在一个与蒸汽轮机相连接的冷凝器中进行，就是说在该所谓的热阱（Hotwell）中进行，那么在冷凝液预热器中的供水就被预热到接近与其连接的汽化器级相应的温度。不管供水容器是脱气还是不脱气运行，设备的总效率是有限的。因为在两种情况下由蒸汽发生器出来的烟气或废气只能达到有限的冷却。

本发明的目的是改进一种燃气和蒸汽轮机设备以及类似设备的运行方法，使用尽可能少的技术费用达到尽可能简便的运行方式。

关于运行方法，按照本发明此项目的是通过如下方式解决的，在蒸汽轮机的水-汽-循环中，流动的冷凝液不需储存器而被预热，预热冷凝液的第一分量返回进入环管再预热，预热的冷凝液第二分量被汽化。

因此，不使用供水容器达到一种特别简便的工作方式，此外，基于冷凝液和供水量恒等，取消了通常事先规定的相应的温度、流量、压力调整的供水供应，以及对这些参数的监视。为了调整和监视循环的冷凝液的流量和温度，只需相应改变单位时间内进入环管中的预热冷凝液分量。

对于运行方法适当的进一步完善是，在若干个特别是在两个压力级中汽化，为此给每个压力级输送预热冷凝液。另一种方式可以是冷凝液的预热和预热冷凝液的汽化都在与压力级数量相应的环路中进行。在两种情况中各压力级的蒸汽流彼此相互平行是有利的。

关于燃气和蒸汽轮机设备，包括与燃气轮机连接的蒸汽发生器，其加热面与蒸汽轮机的水-汽-循环相连接。依照本发明的任务是通过一个冷凝液预热器解决的。为了不使用储存器向预热器导入冷凝液，预热器输入口一侧与蒸汽轮机后面相连的一个冷凝器直接连接，也就是说中间不连接供水容器。冷凝液预热器在其输出口一侧一方面经循环泵与它的输入口连接，而另一方面与一个汽化器连接。

冷凝液预热器在输出一侧不仅与一个低压汽化器连接而且也经一个高压泵与一个高压汽化器连接是有利的。另一种选择可以设置与不同压力级相应数量的冷凝液预热器-两个压力级较好-其中每一个预热器输出口一侧与它的输入口连接，并与一个压力级的汽化器相连接，然后把冷凝液预热器适当地在蒸汽发生器内废气温度相同的区域内排列。

借助图示实施例进一步阐述本发明，其中：

图1是有一个共用的两个压力级的冷凝液预热器的燃气和蒸汽轮机设备;

图2是依照图1设备，两个压力级各有一个冷凝液预热器。

在两个图示中，相应部件用相同的标号标出。

依照图1，一台燃气和蒸汽轮机设备，包括一台燃气轮机设备1a和一台蒸汽轮机设备1b。燃气轮机设备1a包括一个燃气轮机2，与其相连接的空气压缩机3和一个连接在燃气轮机2前级的燃烧室4，此燃烧室与空气压缩机3的新鲜空气导管5相连接。

蒸汽轮机设备1b包括一台与发电机11相连接的蒸汽轮机10，并且在水-汽-循环12中包括一个与蒸汽轮机10相连接的冷凝器13以及一个蒸汽发生器14。燃气轮机2和空气压缩机3以及蒸汽轮机10和发电机11位于一个共用轴15上。

蒸汽轮机10是由高压部分10a和低压部分10b组成，这些部分经轴15驱动发电机11。

为了把废气或烟气RG′由燃气轮机2输送到蒸汽发生器14，在蒸汽发生器14的进口14a处连接一个废气导管17。废气RG′经蒸汽发生器14出口14b离开发生器导向烟囱（未示出）。

蒸汽发生器14包括一个冷凝液预热器20和在低压级有一个低压汽化器22以及一个低压蒸汽过热器24。在高压级它还包括一个高压预热器或者一个燃料节省器26，一个高压汽化器28和一个高压蒸汽过热器30。低压蒸汽过热器24经蒸汽管道32与蒸汽轮机10的低压部分10b连接。高压蒸汽过热器30经蒸汽管道34与蒸汽轮机10的高压部分10a连接。高压部分10a的输出口一侧经蒸汽管道36与低压部分10b连接，而低压部分的输出口一侧经蒸汽管道38与冷凝器13连接。

冷凝器13，就是说它的热阱40，经冷凝液导管42与冷凝液预热器20直接相连。在冷凝液导管42路径中设有两个备用的彼此平行连接、性能相同的冷凝液泵43和44。冷凝液预热器20在输出口一侧经一循环泵45和调节部件或者阀门46与其输入口也就是与冷凝液导管42连接，以便形成一个环路48。冷凝液预热器20在输出口一侧进一步经阀门50与一个低压汽包52连接，此低压汽包经循环泵54与低压汽化器22和低压蒸汽过热器24连接。低压汽包52和汽化器22以及过热器24组成低压级的汽化器系统。

此外，冷凝液预热器20输出口一侧，还经两个高压泵55、56和阀门58与燃料节省器26的输入口一侧连接。此燃料节省器输出口一侧与高压汽包60连接，高压汽包经循环泵62与高压汽化器28和高压蒸汽过热器30连接。高压汽包60和汽化器28以及蒸汽过热器30组成高压级汽化器系统。

在燃气和蒸汽轮机设备1a、1b运行时，燃料B经输入管64输送到燃烧室4，燃料B在燃烧室4内与来自空气压缩机3的压缩新鲜空气L燃烧，在燃烧过程中形成的热烟气RG经烟气导管66导向燃气轮机2。气体在这里膨胀并且驱动燃气轮机2转动，它再推动空气压缩机3和发电机11。由燃气轮机2出来的热烟气或者废气RG′经废气管17导入蒸汽发生器14，并在那里用于产生蒸汽供蒸汽轮机10所用。为此目的废气气流和水-汽-循环12彼此间以逆流方向相运行。

由蒸汽轮机10的低压部分10b出来的蒸汽经蒸汽管道38输至冷凝器13并在此凝聚。冷凝液经冷凝液泵43和/或44泵入冷凝液预热器20并在那里预热。经预热的冷凝液的第一分量t₁被送回环路48用于预热，第二分量t₂和第三分量t₃分别经高压汽包60送至高压汽化器28和经低压汽包52送至低压汽化器22。

单位时间内输入汽化器系统的分量t₂和t₃的调整以及冷凝液预热器20的输入口和输出口处冷凝液温度的调整是借助阀门46进行的，在此，输入环路48的分量t₁被相应地改变。例如，分量t₂约占可供支配冷凝液量的80%，分量t₃约占20%，而在环路48中连接流动着的分量t₁约占冷凝液的20%。通过改变分量t₁可以在大范围内改变冷凝液的预热温度。

图2中的燃气和蒸汽设备1与图1所示出的相互间的差异仅仅是在蒸汽发生器14中在相同的烟气温度区域内安装了两个冷凝液预热器120和220，为了不使用储存器向预热器导入冷凝液，预热器输入口一侧直接与冷凝器13连接。冷凝液预热器120和220在输出口一侧一方面各经一个循环泵145和245与其输入口连接，而另一方面与低压级和高压级的汽化器系统连接。为此冷凝聚液预热器120经冷凝液管142与冷凝器13连接，在冷凝液管上装有阀门140，并且以冗余方式装有两个相互平行连接的低压供水泵143、144。冷凝液预热器220输入口一侧，经冷凝液管242与冷凝器13连接，在冷凝液管242上安装一阀门240和冗余的两个相互平行连接的高速高压供水泵243和244，它们并带有前置连接的低速增压泵246和247。

对各压力级，冷凝液量和温度的调整是分别进行的，而且重新经预热环路148和248，在此用阀门149和249改变流入环路148和248的分量t₁′和t₁″。

当在图1示例中，全部冷凝液的预热是在两个汽化器系统共用的预热器20中进行，而且预热的冷凝液的汽化只是在两个分离的环路中进行时，在图2示例中不仅冷凝液的预热而且预热的冷凝液的汽化都是在两个分离的环路中进行的。冷凝液在汽化器系统中的分配，或者在预热前或者在预热后进行，而在两种情况下环路是在蒸汽轮机10的低压部分10b之前连在一起的。不仅图1实施例而且图2实施例中，冷凝液的预热都是无存储器进行的，而且预热的冷凝液的第一分量t₁（图1）及t₁′、t₁″（图2）分别导回环路48及148、248进行预热，且预热的冷凝液其它分量t₂和t₃（图1）及t₂′和t₃′（图2）被汽化。两个压力级的蒸汽流在两种情况下是彼此平行的。

由于冷凝液无存储器的预热实现了燃气和蒸汽轮机设备1a、1b特别简便的运行方式，同时就调整冷凝液预热温度和调整设备运行期间水-汽-循环12中冷凝液的连续流量而言仅仅有微小的技术耗费。为了调整和监视冷凝液预热器20、120及220，输入和输出口冷凝液温度以及经这些预热器的最小流量，只需要调整环路48、148或248中预热冷凝液的分量t₁、t₁′和t₁″。

在一个单一压力系统各，取消低压汽化器系统，使在高压汽化器系统中流动的分量t₂相当于在所形成冷凝液的总量中仅仅减少小分量t₁的量。

在一个三压力系统中，也就是说蒸汽轮机10增加了一个中等压力部分，在汽化器14中有一个附加的中间蒸汽过热器。还可以装第三个冷凝液预热器，于是此预热器以相同的或近似的方式接入水-汽-循环12，并且排列在蒸汽发生器14中。

Claims (9)

1、燃气和蒸汽轮机设备的运行方法，在运行过程中，在燃气轮机(2)减压后的工作介质(RG′)中所含热量用于产生蒸汽以推动蒸汽轮机(10)，其特征是，

-在蒸汽轮机(10)的水-汽-循环(12)中，流动的冷凝液不流经储存器而被预热，

-经预热的冷凝液第一分量(t₁；t₁′，t₁″)为了进一步预热被重新导回一个环路(48；148，248)，以及

-经预热的冷凝液的第二分量(t₂，t₃；t₂′，t₃′)被汽化。

2、根据权利要求1的方法，其特征是，汽化是在多个压力级中进行的，而两个压力级（52，60）更可取，为此给每个压力级（52，60）输送预热的冷凝液。

3、根据权利要求1的方法，其特征是，冷凝液的预热和预热冷凝液的汽化，总是在与压力级（52，60）数相应数量的环路中完成的。

4、根据权利要求2或3的方法，其特征是，各压力级（52，60）的蒸汽流彼此是平行的。

5、燃气和蒸汽轮机设备，在燃气轮机（2）后面接有一个蒸汽发生器（14），其加热面（20-30）接在蒸汽轮机（10）的水-汽-循环（12）中，特别是为实施权利要求1-4中之一的方法，

其特征是，至少有一个冷凝液预热器（20;120，220），为了输入冷凝液，在输入口一侧，中间不连接供水容器，而与接在蒸汽轮机（10）后面的冷凝器（13）相连接，并且冷凝液预热器在输出口，一方面经循环泵（45;145，245）与其输入口连接，而另一方面与一个汽化器（22，28）连接。

6、根据权利要求5的设备，其特征是，冷凝液预热器（20）输出口一侧不仅与一低压汽化器（22）连接，而且还经高压泵（55，56）与一高压汽化器（28）连接。

7、根据权利要求5的设备，其特征是，在设备上装有与不同压力级（52，60）数相应数量的冷凝液预热器（120，220），而每个冷凝液预热器（120，220）输出口一侧与其输入口连接，并与一个压力级（52，60）的汽化器（22，28）相连接。

8、根据权利要求7的设备，其特征是，装有两个压力级（52，60）。

9、根据权利要求7或8的设备，其特征是，在蒸汽发生器（14）内，冷凝液预热器（120，220）排列在烟气温度相同的区域内。

Images