CN1299436A - 燃气－和蒸汽轮机设备 - Google Patents

燃气－和蒸汽轮机设备 Download PDF

Info

Publication number
CN1299436A
CN1299436A CN99805680A CN99805680A CN1299436A CN 1299436 A CN1299436 A CN 1299436A CN 99805680 A CN99805680 A CN 99805680A CN 99805680 A CN99805680 A CN 99805680A CN 1299436 A CN1299436 A CN 1299436A
Authority
CN
China
Prior art keywords
steam
water
vapour
gas
steam turbine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN99805680A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1119513C (zh
Inventor
克劳斯·格布克
托马斯·格雷斯
汉斯－乔基姆·蒂尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of CN1299436A publication Critical patent/CN1299436A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1119513C publication Critical patent/CN1119513C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F02C7/16—Cooling of plants characterised by cooling medium
    • F02C7/18—Cooling of plants characterised by cooling medium the medium being gaseous, e.g. air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/22—Drums; Headers; Accessories therefor
    • F22B37/227—Drums and collectors for mixing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

一种燃气—和蒸汽轮机设备(2),它具有一个在燃气轮机(4)烟气侧之后连接的余热蒸汽发生器(30),该余热蒸汽发生器的加热面连接在一个蒸汽轮机(22)的水－汽－循环(26)内,通过一个蒸发器(78),冷却后的空气(L”)可输入燃气轮机(4),以冷却其叶片。该蒸发器的次级侧与水－汽－循环(26)相连,且其次级侧出口通入一个集汽室(84)中。集汽室(84)又通过一些在蒸汽侧并联连接的导引管(86)与一个水－汽－锅胴(38)相连。由此以特别小的技术投入就能保证在将水－汽－混合物从蒸发器(78)输往水－汽－锅胴(38)时,能特别可靠地阻止发生两相分离。为此,集汽室(84)按照本发明具有一些相互连通的分室(90)，它们分别配备有一根导引管(86)。

Description

燃气-和蒸汽轮机设备
本发明涉及一种燃气-和蒸汽轮机设备，它具有一台连接在燃气轮机烟气侧之后的余热蒸汽发生器，其加热面连接在蒸汽轮机的水-汽-循环中。
在燃气-和蒸汽轮机设备里，燃气轮机的膨胀工质或烟气中所含有的热量被用来为蒸汽轮机生成蒸汽。热量传输在一个连接于燃气轮机烟气侧之后的余热蒸汽发生器内进行，所述加热面以管或管束的形式设置在余热蒸汽发生器内。这些管或管束又连接在蒸汽轮机的水-汽-循环中。该水-汽-循环通常包括多个，例如两个压力级，其中每个压力级具有一个预热-和一个蒸发加热面。
对于这类燃气轮机设备的燃气轮机上的叶片通常需要进行冷却，尤其当燃气轮机上的叶片因工作介质的入口温度而承受特别强的热载荷时，更是如此。
可自燃气轮机设备的空气压缩机的后面取出空气，用于冷却叶片。空气经过在空气压缩机内的压缩被强烈加温。因此需要对所取出的压缩机空气进行冷却，以便保证燃气轮机的叶片得以充分被冷却。为了冷却设置有一热交换器，压缩空气作为热介质输入其中。该热交换器在次级侧可设计为蒸发器，用于从压缩空气中吸取其所含热量，它与蒸汽轮机的水-汽-循环相连。
但在将蒸发器的水-汽-混合物输往余热蒸汽发生器时应当留意不要发生两相(液相和汽相)分离。因为在两相分离时会出现凝结水倒流的现象，管道内冷凝水的滴落冲击可能会导致所不期望发生的对元部件的损坏。
因此，本发明的目的在于提供一种上述类型的燃气-和蒸汽轮机设备，但只需特别少的技术投入就能特别可靠地避免在将蒸发器的水-汽-混合物输往余热蒸汽发生器时发生两相分离。
上述目的按照本发明是通过这样一种燃气-和蒸汽轮机设备来实现的，该设备具有一个连接在燃气轮机烟气侧之后的余热蒸汽发生器，它的加热面连接在蒸汽轮机的水-汽-循环中，其中为冷却叶片有待输入燃气轮机内的空气作为加热介质流过一个蒸发器，该蒸发器的次级侧与所述水-汽-循环相连，且其次级侧出口通入一个集汽室中，该集汽室通过在蒸汽侧相互并联的导引管与一个水-汽-锅胴相连通，在此，该集汽室具有一些相互连通的分室，其中的每一个分室都分别配备有一根导引管。比较有利的是，在集汽室内为构成相互连通的分室设有一些隔板。在这样一种设计中，可保证位于集汽室内的水-汽-混合物特别均匀地传输给各导引管。
本发明基于以下构思，即，当水-汽-混合物的流速由于压力低于某一定值时，才发生两相分离。两相混合物的极限速度(低于该极限速度时会发生两相分离)取决于管的通流内径。较小的内径虽然能使流速较高，不会发生两相分离，但也会限制两相混合物流过导引管的流量。为了能同时满足这两项要求，让一些具有较小内径的导引管相互并联。这样就应当保证两相混合物均匀地输入导引管中。当往每根导引管中输入近似相等量的蒸汽，而且在集汽室通往各根导引管的流入区内的蒸汽压力近似相等时，就能保证均匀地往各根导引管中输入蒸汽。为此所述集汽室具有一些相互连通的分室，它们分别配备有一根导引管。
正如通过广泛的试验已证明的那样，对于水-汽-混合物来说，35m/s的流速是一个特别理想的极限速度，水-汽-混合物的流速不应当低于这一极限值。当高于这一极限速度时，则在压力损失、侵蚀和腐蚀的危险性以及阻止两相分离的可靠度之间有一个特别均衡的关系。因此比较有利的是对导引管的数量及其内径di进行设计，使得在所有的运行状况下，在蒸汽轮机设备内流动的水-汽-混合物不会具有低于35m/s的流速。
水-汽-锅胴比较有利的是在其入口侧及出口侧与设在余热蒸汽发生器内的蒸发器加热面相连，以形成循环。
本发明的优点主要在于通过并联连接各根导引管，同时将各根导引管分别分配给集汽室的各分室，在将水-汽-混合物从蒸发器输往余热蒸汽发生器时，能特别可靠地防止水-汽-混合物发生两相分离。由此能可靠地避免损坏相应的元部件，使燃气-和蒸汽轮机设备具有特别长的使用寿命。同时还保证了以特别有利的方式将冷却叶片用空气中所含的热能回馈到蒸汽轮机设备的蒸汽发生过程中。
下面借助附图所示实施例对本发明予以详细说明，附图中：
图1简略示出一燃气-和蒸汽轮机设备；
图2简略示出图1所示设备的集汽室。
图1简略示出的燃气-和蒸汽轮机设备2包括一个燃气轮机设备2a和一个蒸汽轮机设备2b。燃气轮机设备2a包括一个燃气轮机4以及一个与之相连接的空气压缩机6。空气压缩机6的入口连接在一个为抽吸空气L而设置的吸气管8上。燃气轮机4通过一根为输送工作介质AM而设置的输送管10串接在一个燃烧室12后面，该燃烧室12与空气压缩机6的一根新气导管14相连。一根为输送燃料B而设置的燃料管16通入燃气轮机4的燃烧室12中。燃气轮机4和空气压缩机6以及一个发电机18均支承在同一根轴20上。
所述蒸汽轮机设备2b包括一个蒸汽轮机22以及一个与之相连的发电机24，而在水-汽-循环26中则具有一个串接在蒸汽轮机22之后的冷凝器28以及一个余热蒸汽发生器30。蒸汽轮机22由一个第一压力级或称高压段22a和一个第二压力级或称中压段22b以及一个第三压力级或称低压段22c组成，它们通过同一根驱动轴32来驱动发电机24。
为了将在燃气轮机4内膨胀作功后的工作介质AM′或称烟气输入余热蒸汽发生器30中，将一根废气管34连接在余热蒸汽发生器30的一个入口30a处。膨胀作功后的工作介质AM′离开燃气轮机4进入余热蒸汽发生器30中，再通过其出口30b流往一个图中未进一步示出的排气烟囱。
余热蒸汽发生器30在水-汽-循环26的一个第一压力级或高压级中包括一个高压预热器或称燃料节省器36，它与一个水-汽-锅胴38相连。水-汽-锅胴38与一个设置在余热蒸汽发生器30中的蒸发器加热面40相连，以形成一个水-汽-循环42。为了输出新汽F，高压锅胴38与一个设置在余热蒸汽发生器30中的高压过热器44相连，该过热器44的出口又与蒸汽轮机22的高压段22a的进汽口46相连通。
蒸汽轮机22的高压段22a的排汽口48通过一根蒸汽管50(“冷的Zü”)与一个中间过热器52相连，其出口54又通过一根蒸汽管56与蒸汽轮机22的中压段22b的进汽口58相连。该中压段的排汽口60又通过一根溢流管62与汽轮机22的低压段22c的进汽口64相连。蒸汽轮机22的低压段22c的排汽口66通过一根蒸汽管68与冷凝器28相连。该冷凝器通过一根供水管70与燃料节省器36连接，从而形成一闭合的水-汽-循环26。一个供水池72和一个供水泵74接入该供水管70中。
在图1所示的实施例中，只详细示出了水-汽-循环26的第一级。但在余热蒸汽发生器30中还设置了另外一些未进一步详细示出的加热面，它们分别与水-汽-循环26的一个中压级或低压级相配置。这些加热面以有利的方式与蒸汽轮机22的中压段22b的进汽口58或与蒸汽轮机22的低压段22c的进汽口60相连通。
燃气轮机设备2a的燃气轮机4配备有一个叶片冷却装置。在此，冷却空气L″可输给燃气轮机4有待冷却的叶片。为此从空气压缩机6的新气管14分出一根为压缩空气L′设置的空气导管76通入一个蒸发器78中。该蒸发器78的出口通过一根冷却空气管80与燃气轮机4相连。
蒸发器78的次级侧与蒸汽轮机设备2b的水-汽-循环26相连。蒸发器78的入口为此通过一根输入管82与供水池72相连。一集汽室84串接在蒸发器78的次级侧出口之后，该集汽室通过一些导引管86与水-汽-锅胴38相连。
在图2中详细示出的集汽室84通过隔板88被分成一些相互连通的分室90。集汽室84的入口与蒸发器78的一些蒸发管92相连。集汽室84的出口与一些导管86相连。在此，集汽室84的每一分室分别配备有一根导引管86。
为冷却燃气轮机4叶片所需的空气L通过吸气管8输送给空气压缩机6，并可从空气压缩机6之后的出口侧的新气管道14中提取出。然而被压缩后的空气L′具有一个对于冷却叶片而言过高的温度，因此对压缩空气L′进行冷却是必需的，这要在蒸发器78内进行。冷却后的空气L″通过燃气轮机4的空气管道80可输去冷却叶片。
在冷却空气时产生的热量可输入蒸汽轮机设备2b的水-汽-循环26中。供水为此由供水池72通过一水管82输入蒸发器78中。供水通过冷却蒸发器78内的压缩空气L′被部分蒸发。由此在蒸发器78中形成的水-汽-混合物通过一些导引管86输入水-汽-锅胴38中。为了在将水-汽-混合物从蒸发器78输入水-汽-锅胴时不会产生两相分离的现象，导引管86具有一个管内径di，它保证两相混合物的流速不会低于35m/s。此外，在导引管86和蒸发器78之间连接有集汽室84，它通过隔板分成若干相互连通的分室90，它们具有近似相等的蒸汽压力。各分室分别配备有一根导引管86，由此可保证特别均匀地将水-汽-混合物输入导引管86中。
通过将集汽室84连接在导引管86和蒸发器78之间，可以在技术投入特别少的情况下，保证在将水-汽-混合物从蒸发器78输往水-汽-锅胴38时不会发生两相分离。燃气-和蒸汽轮机设备2由此具有特别高的寿命，因为已能特别可靠地避免各元部件受损。除此之外，以特别有利的方式就能保证对设备内产生的废热进行回收利用。

Claims (3)

1．一种燃气-和蒸汽轮机设备(2)，它具有一个在燃气轮机(4)烟气例之后连接的余热蒸汽发生器(30)，该余热蒸汽发生器的加热面连接在一个蒸汽轮机(22)的水-汽-循环(26)内，其中有待输入燃气轮机(4)内冷却其叶片的冷却空气(L′)作为热介质通过一蒸发器(78)，该蒸发器(78)的次级侧与水-汽-循环(26)相连，同时其次级侧出口通入一集汽室(84)中，该集汽室通过一些在蒸汽侧并联连接的导引管(86)与一个水-汽-锅胴(38)相连，所述集汽室(84)具有一些相互连通的分室(90)，这些分室(90)通过设置一些隔板(88)来构成，且分别配备有各自的一根导引管(86)。
2．如权利要求1所述的燃气-和蒸汽轮机设备(2)，其中，所述导引管(86)在其数量及其内径di上被设计成，能在燃气-和蒸汽轮机设备(2)的所有运行状态下，使在其中流动的水-汽-混合物的流速不会低于35m/s。
3．如权利要求1或2所述的燃气-和蒸汽轮机设备(2)，其中，所述水-汽-锅胴(38)为形成一个水-汽-循环回路(42)与一个设置在余热蒸汽发生器(30)中的蒸发器加热面(40)连接。
CN99805680A 1998-05-06 1999-04-29 燃气和蒸汽轮机设备 Expired - Fee Related CN1119513C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19820196.6 1998-05-06
DE19820196 1998-05-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1299436A true CN1299436A (zh) 2001-06-13
CN1119513C CN1119513C (zh) 2003-08-27

Family

ID=7866829

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN99805680A Expired - Fee Related CN1119513C (zh) 1998-05-06 1999-04-29 燃气和蒸汽轮机设备

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6363710B1 (zh)
EP (1) EP1076761B1 (zh)
JP (1) JP4172914B2 (zh)
CN (1) CN1119513C (zh)
DE (1) DE59906961D1 (zh)
ES (1) ES2207949T3 (zh)
PT (1) PT1076761E (zh)
WO (1) WO1999057421A1 (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW541393B (en) * 2000-07-25 2003-07-11 Siemens Ag Method to operate a gas-and steam turbine device and the corresponding device
EP1193373A1 (de) * 2000-09-29 2002-04-03 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer Gas- und Dampfturbinenanlage sowie entsprechende Anlage
EP1262638A1 (de) * 2001-05-31 2002-12-04 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Kühlmittelkühlung einer Gasturbine und Gas- und Dampfturbinenanlage mit einer derartigen Vorrichtung
DE10392525B4 (de) 2002-04-11 2012-08-09 Richard A. Haase Verfahren, Prozesse, Systeme und Vorrichtung mit Wasserverbrennungstechnologie zur Verbrennung von Wasserstoff und Sauerstoff
US7174715B2 (en) * 2005-02-02 2007-02-13 Siemens Power Generation, Inc. Hot to cold steam transformer for turbine systems
US8065815B2 (en) * 2006-10-10 2011-11-29 Rdp Technologies, Inc. Apparatus, method and system for treating sewage sludge
EP2067940B2 (de) 2007-09-07 2023-02-15 General Electric Technology GmbH Verfahren zum Betrieb eines Kombikraftwerks sowie Kombikraftwerk zur Durchführung des Verfahrens
US20090163449A1 (en) * 2007-12-20 2009-06-25 Eastman Chemical Company Sulfo-polymer powder and sulfo-polymer powder blends with carriers and/or additives
EP2199547A1 (de) * 2008-12-19 2010-06-23 Siemens Aktiengesellschaft Abhitzedampferzeuger sowie ein Verfahren zum verbesserten Betrieb eines Abhitzedampferzeugers
EP2385223A1 (de) * 2010-05-04 2011-11-09 Thermal PowerTec GmbH Verfahren zur Steigerung des Wirkungsgrades von Gas- und Dampfturbinenanlagen
CH705929A1 (de) * 2011-12-22 2013-06-28 Alstom Technology Ltd Verfahren zum Betreiben eines Kombikraftwerkes.
CN113280638A (zh) * 2021-04-21 2021-08-20 东北大学 一种回收熔镁砣余热的冷热电联产系统

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5656594A (en) * 1979-10-12 1981-05-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Header
US5490377A (en) 1993-10-19 1996-02-13 California Energy Commission Performance enhanced gas turbine powerplants
US5491971A (en) * 1993-12-23 1996-02-20 General Electric Co. Closed circuit air cooled gas turbine combined cycle
DE4446862C2 (de) * 1994-12-27 1998-01-29 Siemens Ag Verfahren zur Kühlung des Kühlmittels einer Gasturbine und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE19645322B4 (de) * 1996-11-04 2010-05-06 Alstom Kombinierte Kraftwerksanlage mit einem Zwangsdurchlaufdampferzeuger als Gasturbinen-Kühlluftkühler
US6145295A (en) * 1998-11-23 2000-11-14 Siemens Westinghouse Power Corporation Combined cycle power plant having improved cooling and method of operation thereof

Also Published As

Publication number Publication date
WO1999057421A1 (de) 1999-11-11
US6363710B1 (en) 2002-04-02
JP2002513881A (ja) 2002-05-14
EP1076761B1 (de) 2003-09-10
DE59906961D1 (de) 2003-10-16
JP4172914B2 (ja) 2008-10-29
EP1076761A1 (de) 2001-02-21
ES2207949T3 (es) 2004-06-01
CN1119513C (zh) 2003-08-27
PT1076761E (pt) 2004-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1097152C (zh) 用强制循环蒸汽锅炉作为燃气轮机冷却器的组合发电设备
CN108643980B (zh) 超高压缸和高中压缸均带有附加回热级的二次再热机组
CN1056666C (zh) 冷却燃气与蒸汽轮机装置的燃气轮机冷却剂的设备
CN1143949C (zh) 燃气和蒸汽轮机设备及运行这种设备的方法
US4231226A (en) Method and apparatus for vaporizing liquid natural gases
RU2152527C1 (ru) Способ эксплуатации газо- и паротурбинной установки и газо- и паротурбинная установка, работающая по этому способу
US6363711B2 (en) Combined-cycle power plant with feed-water preheater bypass
CN1119513C (zh) 燃气和蒸汽轮机设备
CN1061643A (zh) 蒸汽轮机和燃气轮机联合循环的再热蒸汽循环
CN1008655B (zh) 废热回收锅炉
WO2001075286A1 (en) Regenerative fuel heating system
KR100626463B1 (ko) 가스 및 증기 터빈 장치
JPH09177508A (ja) 排熱回収式蒸気発生装置および蒸気消費器に組み合わされたガスターボ群を運転するための方法
RU2062332C1 (ru) Комбинированная газопаротурбинная устанвока
KR100615732B1 (ko) 가스 및 증기 터빈 장치
CN101644193A (zh) 用于在联合循环动力设备中预热燃料的系统及组件
KR100615730B1 (ko) 가스 및 증기 터빈 장치
CN101881220A (zh) 用于加热用于燃气轮机的燃料的系统和方法
CN1086875A (zh) 燃气和蒸汽轮机设备的运转方法及按此方法工作的设备
CN1007639B (zh) 组合式燃气-蒸汽轮机发电站
CN1091211C (zh) 燃气和蒸汽轮机设备及用于冷却该设备中燃气轮机用冷却剂的方法
US20040025510A1 (en) Method for operating a gas and steam turbine installation and corresponding installation
CN1164269A (zh) 冷却燃气轮机冷却剂的方法和实施此方法的设备
CN108050506A (zh) 一种提高供热机组调峰时低加出水温度的装置
CN1177995A (zh) 运行燃气和蒸汽轮机装置的方法和按此方法工作的装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20030827

Termination date: 20170429