CN1120290C - 具有强制循环的蒸汽发生器的组合式燃气－蒸汽电厂设备 - Google Patents

具有强制循环的蒸汽发生器的组合式燃气－蒸汽电厂设备 Download PDF

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Abstract

在一个具有燃气轮机回路和蒸汽轮机回路的组合式的燃气-蒸汽电厂设备中，燃气轮机(4)的废气通过在强制循环蒸汽发生器(7)中流过的工作媒质将它的余热传输到蒸汽轮机(9、10)，工作媒质的去气是在蒸汽轮机的冷凝器(11)的热轴(12)中进行，已经去气的工作媒质直接从冷凝器的热轴通过存储泵(14、20)传到强制循环蒸汽发生器的预热表面(15、21)，并且在蒸汽面(16、22)和加热面(19、23)之间设有一个用于排出不洁物的分离瓶(25)。

Description

具有强制循环的蒸汽发生器的 组合式燃气-蒸汽电厂设备
本发明涉及具有燃气轮机回路和蒸汽轮机回路的组合式电厂设备，其中，燃气轮机的废气将它的余热通过在强制循环蒸汽发生器中流过的工作媒质传到蒸汽轮机。
现有技术中的组合电厂设备的水蒸气回路毫无例外地在严格的参数下运行。利用燃气轮机的余热的加热锅炉一般由筒形锅炉、强制循环锅炉或它们的组合实现。在较高效率的情况下使用具有中间传热的部分加压设备。与传统的锅炉相比，燃气温度在加热锅炉处受到限制。尤其是在恒定温度下的蒸发受到热动力学和技术设计上的限制。
现在，利用燃气轮机设备的余热的加热锅炉一般以筒形锅炉实现。水蒸气回路的净化通过各个筒形锅炉的对中和连续的或不连续的筒形锅炉的排污实现。该对中如此实现，水在锅炉筒形体中蒸发。不易挥发的物质保留在锅炉水中并且集中进行搜集。通过锅炉水的排污，该物质以集中的方式和有效地从回路中去除。在很多情况下，一种固体的碱性物质例如磷酸钠或氢氧化钠在锅炉水中调节锅炉的pH值。
然而，该加热锅炉含有简单的强制循环锅炉，所以可以去掉净化装置，因为这种锅炉不能排污。在此情况下水-蒸汽回路的净化在冷凝净化装置中进行，该冷凝在输入到蒸汽发生器之前过滤，并且在可能的情况下通过离子交换附加进行。
如果带有强制循环锅炉的加热锅炉含有分离瓶的话，当分离瓶在一定的条件下工作时，例如在筒形锅炉的情况下由该分离瓶不能进行净化。
在两个锅炉类型的情况下的问题是存在不希望的物质，例如氯和琉酸盐，其以挥发形态存在，例如HCl或H2SO4。在一般的回路条件下也存在挥发性的氯化胺或硫酸铵形式的氨。这种物质能带来腐蚀并且引起工转干扰和破坏。
一个在低压系统中以筒形锅炉和在高压系统中以强制循环锅炉工作的热蒸汽发生器公知在EP-A1-0359 735中。为了制成简单和经济的设备，在此设备的情况下，该筒形锅炉还带有储存水容器/去气器的作用。在此，蒸汽筒形锅炉带有一体化的放气孔。
由此公知的热蒸汽发生器引出的本发明的任务在于，提供一个设备，其能限制水-蒸汽-回路的热动力所要求的元件并以此另外达到较大的费用降低。该设备没有冷凝净化设备、没有储存水容器/去气器并且没有蒸汽锅炉。这一方面建立在如下事实，在强制循环锅炉的情况下严格计量非易挥发的条件媒质的分布，因为它们会沉淀在过热的锅炉部分，并且另一方面建立在如下认识，在筒形锅炉的情况下，因为加入了碱性媒质，氯和琉酸盐的挥发性被大大降低，以致这些能够例如在锅炉水的琉酸盐的条件下被容易地排出。
该任务按照本发明通过如下的特征解决，即具有燃气轮机回路和蒸汽轮机回路的组合式的燃气-蒸汽电厂设备其中，燃气轮机的废气通过在强制循环蒸汽发生器中流过的工作媒质将它的余热传输到蒸汽轮机其特征在于，工作媒质的去气是在蒸汽轮机的冷凝器的热轴中进行，已经去气的工作媒质直接从冷凝器的热轴通过存储泵传到强制循环蒸汽发生器的预热表面，并且在蒸汽面和加热面之间设有一个用于排出不洁物的分离瓶。
另外本发明的优点是设备和工作费用的大大降低，以水-蒸汽回路中的化学设备的缺少而带来的风险的降低以及系统的极大简化，带来了可靠性和可行性的改善。
本发明的实施例在附图中借助组合式的燃气-蒸汽-电厂设备进行示意性的描述。其主要示出了与本发明有关的部分。工作媒质的流动方向用箭头表示。
按照图1在燃气轮机系统中通过导管1吸入的新鲜空气压缩机2中压缩到工作压力。压缩空气在例如以天然气点燃的燃烧室3中剧烈升温并且燃烧气体在燃烧室4作功而减压。在此得到的能量传到发生器5或压缩机2。热的燃气轮机的废气通过导管6从燃气轮机的输出管传到余热蒸汽发生器7。利用完的热通过导管8和没有描述的烟筒排入大气。
在水-蒸汽回路中多个蒸汽轮机9、10以相同的轴同燃气轮机相连。在低压轮机10中减压的工作蒸汽凝聚在冷凝器11中。该冷凝液从热轴12借助泵14、20直接提供在蒸汽发生器7。有利的是该设备既装有冷凝净化装置又装有一般由蒸汽加热的储存水容器/去气器。
余热蒸汽发生器7作为锅炉实现并且在上述情况下根据两个气压-蒸汽处理方法工作。自然也可以使用一个存在的锅炉。在实施例中的压力级的数量并不重要。
该低压系统作为强制循环系统实现。在锅炉的燃气通道中，它由低压节能器15、低压蒸发器16和低压加热器19组成，该冷凝液通过存储泵14传到该节能器。过热的蒸汽通过低压蒸汽导管28传输到中压蒸汽轮机  的合适级。
该高压系统作为强制循环系统实现并且能够具有低临界和高临界的系数。在锅炉的燃气通道中，它由高压节能器21、高压蒸发器22和高压加热器23组成。工作媒质通过高压储存泵20传到高压节能器21。过热的蒸汽通过新鲜的蒸汽管道24传到蒸汽轮机的高压部分9。
在两个系统中分别具有一个用于阶段分离的分离瓶25，其通过蒸发器的出口由管道31注入该分离瓶。该分离瓶在其上端通过管道32与加热器19、23相连。在其下端含有分别具有反馈管道29的瓶，该管道连到热轴12。在其下端，该瓶附加分别具有一个排污管道30，以此不洁物被排出。在此排出的量通过附加的在35处注入到冷凝器的水替代。
分离瓶保证了加热器在所有时间保持干燥并且过热蒸汽可以在加热器出口较早地出现。一旦在高压蒸发器22达到稳定工作的压力该蒸汽就能够启动蒸汽轮机进入到流动压力模式。
按照本发明的目的，一般情况下可以放弃使用冷凝剂净化装置，这是因为如下原因，水/蒸汽回路中的不洁物可以在分离瓶25的范围内排出。
在全负载或部分负载的情况下实现水/蒸汽回路的净化。在全负载的情况下，高压系统被过量供应，即多于必须的大量水通过高压供应泵20被传输通过强制循环蒸汽发生器。这应理解为如果使用一个高压供给泵，一定要进行用于额外量的相应设计，如果该装置具有泵的冗余量，例如以2×100％或3×50％的形式，该替换泵可以用于过量供给。
传输的水量以如下方式进行调整，湿的水蒸汽可以在任何情况下传到瓶25。该不洁物在水/蒸汽混合器的水排出口被限制住，在该瓶中蒸汽中的水部分以合适的方法分开并且通过排污管29排出。此方法的优点是该回路在较少的流量之后，也就是在最短时间内释放不洁物。
在一个变形中，回路净化可以由普通工作尺寸的供给泵实现，该变形由蒸汽发生器的部分负载，例如80％驱动。之后例如在全负载的情况下由高压系统过量供给并且以上述方法进行。
现在所提供的方法是减少上述物质的挥发性并以此简单的使它们与回路分开。这可以通过配料条件媒质并以此有利的减少分散系数来实现。因为通过分离瓶25的水/蒸汽回路的上述净化需要该装置在一有限的时间内工作在特殊的模式，化学配料可以在也可以只在此净化期间实现，其中，分离瓶工作在湿的条件下。该化学物以合适的方法在34，供给泵14、20的上游输入到供给管。以此方法，该两套系统能够作为热状态的函数相互独立地配料。
在此情况下实际的配料，也就是说使用的化学物和它的量可以作为不洁物的属性和程度的函数实现。用于一般操作的氨气配料(NH3)和氧气配料(O2)在净化期间通过条件媒质进行调节，该一般操作在33相似地发生于供给泵14、20的上游。然而这并不是绝对的条件，而是依赖于不洁物的属性和以此所使用的条件媒质。
在一般工作期间，一般的实现方法是该分离瓶25是干的并且不进行化学物的配料以减少部分不洁物的挥发性。相对的，湿的蒸汽必须在全负载或部分负载的情况下进入用于净化的瓶。根据上述方法，必须的混合物作为系统的过量供给的结果进入该瓶，这是通过提高供给水的流量和/或通过燃气轮机的反馈而实现。通过在净化工作过程中的化学物的挥发性的减少提高了分离的程度，对于具体挥发物质来说这是主要的。另外，该配料减少了净化工作。
在所示的实施例中，进入锅炉的人口温度相应于冷凝剂的温度，因为不含有蒸汽加热的存储水容器/去气器。优选的，用于所述的强制循环蒸汽发生器的预热表明的材料作为燃气轮机燃料的函数进行选择，具体的是琉含量和作为冷凝剂温度的函数，以阻止冷凝点的腐蚀。另一方面，如果有水一侧的入口温度下降和/或琉含量上升，则可以从简单的碳钢通过低合金钢转变为不锈钢。
明显的，根据上述教导可以实现根据本发明的无数的修改和变形。因此应该理解为在所附权利要求的范围内，本发明可以多于在此所具体描述地实现。
            参考符号表1            管道(输入新鲜空气)2            压缩机3            燃烧室4            燃气轮机5            发生器6            管道(废气)7            余热蒸汽发生装置8            管道(到烟筒)9            高压轮机10           低压轮机11           冷凝器12           热轴14           储存水容器15           低压节能器16           低压蒸发器19           低压加热器20           储存水泵21           高压节能器22           高压蒸发器23           高压加热器24           新鲜空气导管25           净化-分离瓶28           低压-蒸汽导管29           反馈管道30           排污管道31           16或22与25之间的管道32           25和19或23之间的管道33           一般工作的配料34           净化工作的配料35           注入水

Claims (2)

1.具有燃气轮机回路和蒸汽轮机回路的组合式的燃气-蒸汽电厂设备，其中，燃气轮机(4)的废气通过在强制循环蒸汽发生器(7)中流过的工作媒质将它的余热传输到蒸汽轮机(9、10)，其特征在于，工作媒质的去气是在蒸汽轮机的冷凝器(11)的热轴(12)中进行，已经去气的工作媒质直接从冷凝器的热轴通过存储泵(14、20)传到强制循环蒸汽发生器的预热表面(15、21)，并且在蒸汽面(16、22)和加热面(19、23)之间设有一个用于排出不洁物的分离瓶(25)。
2.如权利要求1的电厂设备，其特征在于，在一般工作情况下进行氨气配料(NH3)和氧气配料(O2)，而在净化工作情况下对条件媒质进行配料。
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Granted publication date: 20030903