CN205064100U - 联合循环发电设备 - Google Patents

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J.E.梅斯特罗尼
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Abstract

一种联合循环发电设备包括：具有主流通路的燃气涡轮；热回收蒸汽发生器，其具有布置在主流通路下游的热交换器；排气烟囱，其与主流通路流体连通并且布置在热回收蒸汽发生器下游；以及，可逆的回转机构，其联接至燃气涡轮的转子轴。可逆的回转机构在燃气涡轮的回转机构反向旋转操作期间使所述转子轴反向旋转并且使燃烧排出气体的流从排气烟囱反向穿过热交换器并且回到燃气涡轮的主流通路中，从而保存热回收蒸汽发生器中储存的热能。还公开了一种用于在燃气涡轮的反向旋转回转机构操作期间保存联合循环发电设备的热能的方法。

Description

联合循环发电设备
技术领域
本申请以2014年8月28日提交的序列号为62/042816的美国临时专利申请为基础并且申请享有其优先权，为了所有的目的，该专利申请的公开以全文引用的方式并入到本文中。
本发明大体而言涉及联合循环发电设备。更具体而言，本发明涉及用于在燃气涡轮的回转机构(turninggear)和/或非燃烧操作期间在联合循环发电设备的热回收蒸汽发生器中保存热能的系统和方法。
背景技术
一种类型的联合循环燃气涡轮发电设备联合利用至少一个燃气涡轮和至少一个蒸汽涡轮来发电。该发电设备布置成使得燃气涡轮通过热回收系统(例如热回收蒸汽发生器“HRSG”)热连接至蒸汽涡轮。燃气涡轮通常包括压缩机部段、布置在压缩机部段下游的燃烧部段以及在燃烧部段下游的涡轮部段。燃气涡轮的转子轴联接至发电机。蒸汽涡轮的转子轴可联接至相同的发电机或单独的发电机。
HRSG通常包括位于燃气涡轮的涡轮排气管道下游的一个或多个热交换器。在燃气涡轮的燃烧操作期间，热的燃烧排出气体从排气管道流动，穿过HRSG并且从排气烟囱流出。来自热的燃烧排出气体的热能经由(一个或多个)热交换器传递给工作流体(例如水)以便向(一个或多个)蒸汽涡轮提供加压蒸汽的流。
在某些情形下，燃气涡轮可主要在峰值或高功率需求时段操作并在非峰值或低需求时段关闭。然而，在关闭或非燃烧操作时段期间，通常希望经由联接至电动马达的回转机构保持燃气涡轮的转子轴以某个期望的最小旋转速度旋转以便保护燃气涡轮转子使之不变弯。
当转子经由回转机构转动时，周围空气被抽吸穿过压缩机部段，传送到燃烧部段的压缩机排放壳体中，传送穿过涡轮部段，从排气管道出来，并且然后穿过HRSG。虽然在回转机构操作期间从压缩机流出的空气可实现热能的略微增加，但是，经过压缩机进到HRSG中的空气的温度可低于驻留在HRSG的热交换器中的工作流体的温度，特别是在刚刚停止燃气涡轮的燃烧操作之后。因此，来自热交换器中的工作流体的热能损失给较冷的排出空气。
在回转机构操作期间来自HRSG中的工作流体的热能损失可不利地影响总体的发电设备性能。例如，在可实现燃气涡轮和蒸汽涡轮的完整操作之前，可能需要额外的时间来使HRSG中的工作流体回到所需的操作温度。此外，HRSG中的工作流体与热的涡轮排出气体之间的较大温差(特别是在初始启动阶段)可导致HRSG的各个部件上的热应力，这可影响总体的HRSG性能。因此，用于在燃气涡轮的回转机构操作期间保存来自HRSG工作流体的热损失的系统和方法将是有用的。
实用新型内容
本发明的方面和优点下面在以下描述中阐述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明得到教导。
本发明的一个实施例是联合循环发电设备。该联合循环发电设备包括：具有主流通路的燃气涡轮；热回收蒸汽发生器，其具有布置在主流通路下游的热交换器；排气烟囱，其与主流通路流体连通并且布置在热回收蒸汽发生器下游；以及，可逆的回转机构，其联接至燃气涡轮的转子轴。该可逆的回转机构在燃气涡轮的回转机构反向旋转操作期间使转子轴反向旋转并且使燃烧排出气体的流从排气烟囱反向穿过热交换器并且回到燃气涡轮的主流通路中，从而保存热回收蒸汽发生器中储存的热能。
本公开的另一个实施例是一种用于在回转机构操作期间保存联合循环发电设备的热能的方法。联合循环发电设备包括具有转子轴的燃气涡轮，在燃气涡轮的排气出口下游的热回收蒸汽发生器，以及在热回收蒸汽发生器下游的排气烟囱。该方法包括以下步骤：在燃气涡轮的燃烧操作期间将来自燃气涡轮的燃烧排出气体传送穿过热回收蒸汽发生器并传送到排气烟囱中，其中转子轴沿常规旋转方向旋转，以及关闭燃气涡轮的燃烧部段，因而容许转子轴减慢并且最终停止。该方法还包括：经由可逆回转机构使燃气涡轮的转子轴反向旋转，其中转子轴的反向旋转从排气烟囱沿反向流动方向抽吸燃烧排出气体，往回穿过热回收蒸汽发生器并且穿过燃气涡轮的主流通路。
本发明还包括一种用于保存联合循环发电设备的热能的方法。该联合循环发电设备包括：具有转子轴的燃气涡轮，在燃气涡轮的排气出口下游的热回收蒸汽发生器，以及在热回收蒸汽发生器下游的排气烟囱。该方法包括以下步骤：在燃气涡轮的燃烧操作期间将来自燃气涡轮的燃烧排出气体传送穿过热回收蒸汽发生器并传送到排气烟囱内，其中转子轴沿常规旋转方向旋转。该方法还包括关闭燃气涡轮的燃烧部段，因而容许转子轴减慢到足够的速度以接合可逆的回转机构用以使转子轴旋转。该方法还包括以下步骤：经由可逆的回转机构使转子轴反向旋转，其中转子轴的反向旋转从排气烟囱沿反向流动方向抽吸燃烧排出气体，往回穿过热回收蒸汽发生器并且穿过燃气涡轮的主流通路。该方法还包括：在燃烧排出气体离开燃气涡轮的入口部段时测量其温度；以及比较测量的燃烧排出气体温度与预先限定的最大压缩机入口温度，其中，如果测量的温度低于预先限定的最大压缩机入口温度，回转机构继续使转子轴反向旋转，并且如果该温度高于预先限定的最大压缩机入口温度，回转机构停止转子轴的反向旋转并且恢复转子轴的常规旋转。
技术方案1：一种联合循环发电设备，包括：
燃气涡轮，其具有限定于其中的主流通路，以及转子轴；
热回收蒸汽发生器，其具有布置在所述主流通路下游的热交换器；
排气烟囱，其与所述主流通路成流体连通并且布置在所述热回收蒸汽发生器下游；以及
可逆的回转机构，其联接至所述燃气涡轮的转子轴，其中，所述可逆的回转机构在所述燃气涡轮的回转机构反向旋转操作期间使所述转子轴反向旋转并且使燃烧排出气体的流从所述排气烟囱反向穿过所述热交换器并且回到所述燃气涡轮的主流通路中。
技术方案2：根据技术方案求1所述的联合循环发电设备，其中，所述主流通路至少部分地由排气管道、涡轮、压缩机排放壳体、压缩机和入口中的一个或多个限定。
技术方案3：根据技术方案求1所述的联合循环发电设备，其中，所述排气烟囱包括舱口，其中，所述舱口将来自所述燃气涡轮的排出气体至少部分地封闭在所述排气烟囱内。
技术方案4：根据技术方案求1所述的联合循环发电设备，其中，所述燃气涡轮包括与所述主流通路成流体连通的放气出口，其中，所述放气出口流体地联接至所述排气烟囱。
技术方案5：根据技术方案求4所述的联合循环发电设备，其中，所述放气出口沿着所述燃气涡轮的入口部段定位。
技术方案6：根据技术方案求4所述的联合循环发电设备，其中，所述放气出口沿着所述燃气涡轮的压缩机定位。
技术方案7：根据技术方案求4所述的联合循环发电设备，其中，所述放气出口沿着所述燃气涡轮的燃烧部段的外壳体定位。
技术方案8：根据技术方案求4所述的联合循环发电设备，其中，所述放气出口沿着所述燃气涡轮的涡轮定位。
技术方案9：根据技术方案求4所述的联合循环发电设备，其中，所述放气出口沿着所述燃气涡轮的排气管道定位。
技术方案10：根据技术方案求4所述的联合循环发电设备，其中，还包括流体地联接至所述放气出口和所述排气烟囱的鼓风机，其中，所述鼓风机提供用于所述主流通路与所述排气烟囱之间的流体连通。
技术方案11：一种用于在回转机构操作期间保存联合循环发电设备的热能的方法，所述联合循环发电设备包括具有转子轴的燃气涡轮，在所述燃气涡轮的排气出口下游的热回收蒸汽发生器，以及在所述热回收蒸汽发生器下游的排气烟囱，所述方法包括：
在所述燃气涡轮的燃烧操作期间，将来自所述燃气涡轮的燃烧排出气体传送穿过所述热回收蒸汽发生器并传送到所述排气烟囱内，其中，所述转子轴沿常规旋转方向旋转；
关闭所述燃气涡轮的燃烧部段；
经由回转机构使所述燃气涡轮的转子轴反向旋转，其中，所述转子轴的反向旋转从所述排气烟囱沿反向流动方向抽吸所述燃烧排出气体，往回穿过所述热回收蒸汽发生器并且穿过所述燃气涡轮的主流通路。
技术方案12：根据技术方案11所述的方法，其中，还包括测量所述燃气涡轮的部段内的所述燃烧排出气体的温度。
技术方案13：根据技术方案12所述的方法，其中，还包括：当所述燃气涡轮的部段内的测量温度高于预先限定的界限时，停止所述转子轴的反向旋转并且恢复所述转子轴的常规旋转。
技术方案14：根据技术方案13所述的方法，其中，所述预先限定的温度界限在所述压缩机入口处在125至250华氏度的范围内。
技术方案15：根据技术方案11所述的方法，其中，还包括在反向旋转回转机构操作期间给鼓风机通电，其中，所述鼓风机流体地联接至放气出口，并且其中，所述放气出口与所述主流通路成流体连通。
技术方案16：根据技术方案15所述的方法，其中，还包括经由所述鼓风机将所述燃烧排出气体的至少一部分从所述主流通路传送穿过所述放气出口并传送到所述排气烟囱内。
技术方案17：根据技术方案15所述的方法，其中，还包括在所述燃气涡轮的反向旋转回转机构操作期间使所述排气烟囱从大气至少部分地封闭。
技术方案18：根据技术方案11所述的方法，其中，还包括在所述燃气涡轮的反向旋转回转机构操作期间将所述燃烧排出气体的至少一部分从所述燃气涡轮的主流通路传送回所述排气烟囱内。
技术方案19：一种用于保存联合循环发电设备的热能的方法，所述联合循环发电设备包括具有转子轴的燃气涡轮；在所述燃气涡轮的排气出口下游的热回收蒸汽发生器；以及在所述热回收蒸汽发生器下游的排气烟囱，所述方法包括：
在所述燃气涡轮的燃烧操作期间，将来自所述燃气涡轮的燃烧排出气体传送穿过所述热回收蒸汽发生器并传送到所述排气烟囱内；
关闭所述燃气涡轮的燃烧部段；
经由可逆的回转机构使所述燃气涡轮的转子轴反向旋转，其中，所述转子轴的反向旋转从所述排气烟囱沿反向流动方向抽吸所述燃烧排出气体，往回穿过所述热回收蒸汽发生器并且穿过所述燃气涡轮的主流通路；
在所述燃烧排出气体离开所述燃气涡轮的入口部段时测量所述燃烧排出气体的温度；以及
比较所述测量的燃烧排出气体温度与预先限定的最大压缩机入口温度，其中，如果所述测量的温度低于所述预先限定的最大压缩机入口温度，继续所述转子轴的反向旋转，如果所述温度高于所述预先限定的最大压缩机入口温度，停止所述转子轴的反向旋转。
通过阅读本说明书，本领域普通技术人员会更好地了解这些实施例和其它实施例的特征和方面。
附图说明
在该说明书的其余部分中更具体地阐述了本发明的完全和可实施的公开内容，包括对本领域技术人员而言的最佳实施方式，其包括对附图的参考，其中：
图1为可并入本发明的各种实施例的示例性燃气涡轮的功能框图；
图2是根据本发明的各种实施例如图1中所示的示例性燃气涡轮的功能框图；
图3是根据本发明的一个实施例展示用于保存如图2中所示的联合循环发电设备的热能的方法的框图；以及
图4是根据本发明的一个实施例展示用于保存如图2中所示的联合循环发电设备的热能的方法的框图。
具体实施方式
现在将详细地参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。该详细描述使用数字和字母标记来表示附图中的特征。在附图和描述中相似或类似的标记用于表示本发明的相同或相似的部件。如本文所用的用语“第一”、“第二”和“第三”可互换地使用以便区分一个部件与另一部件，并且并不意图表示个别部件的位置或重要性。用语“上游”和“下游”参考关于流体通路中的流体流的相对方向。例如，“上游”指流体从其流出的方向，并且“下游”指流体所流向的方向。
通过解释本发明的方式提供各示例，而不是限制本发明。实际上，对于本领域技术人员显而易见的是，在不偏离本发明的范围或精神的情况下可在其中作出修改和变型。例如，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以产生更进一步的实施例。因此，意图使本发明覆盖这种落在所附权利要求及其等同物的范围内的修改和变型。出于说明目的，尽管在具有单个燃气涡轮、单个蒸汽涡轮和单个热回收蒸汽发生器、特别是单个热交换器的联合循环发电设备的情形下大体描述了本发明的示例性实施例，但是，本领域普通技术人员将容易认识到，本发明的实施例可应用于具有多个燃气涡轮、多个蒸汽涡轮和/或多个HRSG单元的任何联合循环发电设备。
现在参考附图，其中，在所有图中相同的附图标记表示相同的元件，图1提供了可并入本发明的各种实施例的示例性联合循环发电设备10的功能框图。如图1中所示，发电设备10通常包括燃气涡轮12。燃气涡轮12通常包括入口部段14，入口部段14可包括一系列过滤器、冷却线圈、水气分离器和/或其它装置(未示出)以便纯化和以其它方式调节进入燃气涡轮12的空气16。包括压缩机20的压缩机部段18布置在入口部段14下游。燃烧部段22布置在压缩机20下游，其包括绕外壳体(例如压缩机排放壳体)26呈环形排列的多个燃烧器24。在具体实施例中，外壳体26限定其中的高压气室28。
包括高压和/或低压涡轮32的涡轮部段30布置在燃烧部段22下游。在一个实施例中，燃气涡轮32包括排气部段34，排气部段34包括布置在涡轮32的出口下游的排气管道或扩散器36。在具体实施例中，入口部段14、压缩机20、燃烧部段22的外壳体26、涡轮32和排气管道36限定穿过燃气涡轮12的主流通路38。
转子轴40沿着燃气涡轮12的轴向中心线延伸。转子轴40可为单个轴或者可包括联接在一起的多个轴以形成贯穿燃气涡轮12的单个轴。压缩机20通常包括多排或多级压缩机叶片42，其中每排压缩机叶片42经由压缩机转子盘44联接至转子轴40。此外，涡轮32通常包括多排或多级涡轮叶片46，其中每排涡轮叶片经由涡轮转子盘48联接至转子轴40。压缩机和涡轮叶片42、46通常安装、成角度和/或形成为使得转子轴40在常规旋转方向50上的常规旋转造成空气被抽吸穿过入口部段14并进到压缩机20中。虽然常规旋转方向50显示为逆时针的，但其可为顺时针或逆时针的，这取决于压缩机和涡轮叶片42、46的构造。
联合循环发电设备10还包括热回收蒸汽发生器52，热回收蒸汽发生器52布置在涡轮32和排气管道36中至少一个的下游。热回收蒸汽发生器52通常包括与燃气涡轮12的主流通路38成流体连通的至少一个热交换器54。热交换器52流体地联接至一个或多个蒸汽涡轮56，蒸汽涡轮56可连接至发电机58以产生电力。
在燃气涡轮12的燃烧操作期间(其中转子轴40沿常规旋转方向50旋转)，旋转的压缩机叶片42造成空气16行进穿过入口部段14并进到压缩机20中，其中，当空气16沿着主流通路38行进时被渐进地压缩，从而将压缩空气60提供给燃烧部段22。压缩空气60的至少一部分被传送到各个燃烧器24中，其中，压缩空气与燃料混合以提供易燃的燃料-空气混合物。每个燃烧器24中的燃料-空气混合物燃烧以提供处于高温、高压和高速的燃烧气体62。燃烧气体62然后被传送到涡轮32中，其中，动能经由涡轮转子叶片48从燃烧气体62传递，从而造成转子轴40旋转。
燃烧气体64离开涡轮32并且流动穿过排气管道36成为燃烧排出气体64。燃烧排出气体64流动穿过和/或经过热回收蒸汽发生器52的热交换器54，其中，来自燃烧排出气体64的剩余热能的一部分经由热交换器54传递至工作流体(例如水)66。传递的热能通常足以将工作流体66转变为蒸汽68。蒸汽68然后被传送至蒸汽涡轮56。然后将燃烧排出气体64传送穿过排气烟囱或排气管道70并且通常通向大气。燃烧排出气体64甚至在流过热回收蒸汽发生器52的热交换器之后依然保留可观的热能。此外，当该单元关闭并处于回转机构操作时，可从热回收蒸汽发生器中的工作流体传热给燃气涡轮压缩机的回转机构操作所引起的空气流。
图2提供了根据本发明的各种实施例如图1中所示的示例性联合循环发电设备10的示意性侧视图。在各种实施例中，如图1和图2中所示，发电机/马达72经由回转机构76联接至转子轴40。在具体实施例中，回转机构76和/或马达72是可逆的。换言之，回转机构76和/或马达72配置成使转子轴40沿常规旋转方向50(图1)旋转或者沿与常规旋转方向50相对或相反的反向旋转方向76(图2)旋转。
在某些实施例中，如图2中所示，燃气涡轮12包括一个或多个放气出口78，放气出口78与鼓风机或空气泵80成流体连通并与主流通路38成流体连通。(一个或多个)放气出口78可沿着燃气涡轮12的各个点布置。例如，在一个实施例中，放气出口82沿着入口部段14布置并与限定在入口部段14内的主流通路38的一部分成流体连通。在一个实施例中，放气出口84沿着压缩机部段18的压缩机20布置并与限定在压缩机20内的主流通路38的一部分成流体连通。在一个实施例中，放气出口86沿着燃烧部段22的外壳体26布置并与限定在外壳体26内的主流通路38的一部分和/或高压气室28成流体连通。在一个实施例中，放气出口88沿着涡轮部段30的涡轮32布置并与限定在涡轮32内的主流通路38的一部分成流体连通。在一个实施例中，放气出口90沿着排气部段34的排气管道36布置并与限定在排气管道36内的主流通路38的一部分成流体连通。
联合循环发电设备10可包括如图2中所示的任何或全部放气出口78。放气出口78并不限于沿着燃气涡轮12的特定部段或构件的任何特定位置，除非在权利要求中特别地叙述。
鼓风机80可包括任何鼓风机马达、空气泵或适合于在燃气涡轮12的反向旋转回转机构操作期间从燃气涡轮12的相应部段或构件中的主流通路38抽吸空气16和/或燃烧排出气体64的装置。在具体实施例中，鼓风机80与排气烟囱70成流体连通，从而提供主流通路38与排气烟囱70之间的流动通路。
在具体实施例中，排气烟囱70包括至少一个可移动舱口92。当处于闭合或至少部分闭合位置时，舱口92使排气烟囱70自大气封闭或至少部分地封闭。当处于打开情形时，如虚线所示，舱口92允许燃烧排出气体64通向大气。在一个实施例中，舱口92至少部分地闭合以便将燃烧排出气体64的至少一部分保留在排气烟囱70内。
通常，一旦燃气涡轮12关闭或者在非燃烧条件下操作，回转机构76接合以便保持转子轴40旋转，从而降低转子轴40变弯的可能性和/或改进使联合循环发电设备10回到联机所需的启动时间。然而，当回转机构76使转子轴40沿常规旋转方向50旋转时，周围空气16被抽吸穿过入口14并进到压缩机20中，其中，空气沿着主流通路38流动，穿过燃烧部段22的外壳体26，穿过涡轮32，穿过排气管道36并经过热回收蒸汽发生器52的热交换器54。当与储存在热交换器54内的工作流体66相比时，流动经过热交换器54的空气16相对较冷。因此，热能损失至较冷的空气16，因而可能降低热回收蒸汽发生器52和/或联合循环发电设备10的总效率。
如本文所述以及如图1和图2中所示的联合循环发电设备10的各种实施例提供了一种方法100以用于在燃气涡轮12的回转机构操作期间保存储存在热回收蒸汽发生器52中的热能，尤其是储存在热交换器54中的工作流体64中或者热回收蒸汽发生器52的热交换器中的热能。例如，在步骤102，如图3中示出并且如图1中所示，方法100包括在燃气涡轮12的燃烧操作期间将来自燃气涡轮12的燃烧排出气体64传送穿过热回收蒸汽发生器52并传送到排气烟囱70内，其中，转子轴40沿常规旋转方向50(图1)旋转。在步骤104，如图3中所示，方法100包括关闭燃气涡轮12的燃烧部段22。关闭燃烧部段22可包括减少或切断到燃烧器24的燃料供给。方法100还可包括允许转子轴10减慢和/或暂时停止，使得回转机构76和/或马达72可在关闭燃气涡轮12的燃烧部段22之后接合。
在如图3中示出的步骤106并如图2中所示，该方法包括经由回转机构74和/或马达72使转子轴40反向旋转(沿反向旋转方向76)，其中转子轴40的反向旋转从排气烟囱沿反向流动方向抽吸燃烧排出气体64，往回穿过热回收蒸汽发生器52并且至少部分地穿过主流通路38。例如，燃烧排出气体64可进入排气管道36，流动穿过涡轮32、燃烧部段22和压缩机20，并且然后流向和/或流出入口部段14。因为燃烧排出气体64比来自大气的空气16更热，减小了燃烧排出气体64与储存于热交换器54中的工作流体64之间的传热速率，因此该系统可保存热回收蒸汽发生器52中储存的热能并且可改进联合循环发电设备10的总效率。
在具体实施例中，该方法100还可包括测量燃气涡轮12的部段内的燃烧排出气体64的温度。温度可通过一个或多个热电偶或任何其它适合的传感器(未示出)来测量。可在任一个或多个位置量温度。例如，可在排气烟囱70、热回收蒸汽发生器52、排气管道36、涡轮32、燃烧部段22、压缩机18和/或入口部段14中的一个或多个中测量温度。
在一个实施例中，该方法100还可包括，当燃气涡轮12的部段(包括但不限于热回收蒸汽发生器52和/或排气烟囱70)内的测量温度高于预先限定的界限时，停止转子轴40的反向旋转并恢复转子轴40的常规旋转。例如，在入口部段14中存在的各种构件(例如空气过滤器)可具有某些最大温度界限，例如在150华氏度至250华氏度范围内，这可能远低于燃烧排出气体64的温度。
在具体实施例中，该方法100包括在燃气涡轮12的反向旋转回转机构操作期间将燃烧排出气体64的至少一部分从主流通路38经由各个流体管道传送回到排气烟囱70中。因此，保留在再循环燃烧排出气体64中的潜在热能可用于降低燃烧排出气体64与热交换器54中的工作流体66之间的传热速率，因而，该系统可保存热回收蒸汽发生器52中储存的热能并且可改进联合循环发电设备10的总效率。
在具体实施例中，该方法100还可包括在反向旋转回转机构操作期间给鼓风机80通电，其中，鼓风机80流体地联接至放气出口78(图2)中的一个或多个并且其中一个或多个放气出口78与主流通路38成流体连通。这可减少朝入口部段14传送的燃烧排出气体64的量，因此该系统可在入口部段14处维持容许的温度，同时还使用保留在再循环燃烧排出气体64中的潜在热能以进一步保存热回收蒸汽发生器52中储存的热能并且改进联合循环发电设备10的总效率。
在一个实施例中，该方法100还可包括在燃气涡轮的反向旋转回转机构操作期间经由舱口92(图2)至少部分地封闭排气烟囱70，因此该系统可保存热回收蒸汽发生器52中储存的热能并且改进联合循环发电设备10的总效率。
图4提供了根据本发明的一个实施例用于保存联合循环发电设备10的热能的方法200的流程图。在步骤202，该方法200包括在燃气涡轮12的燃烧操作期间将来自燃气涡轮12的燃烧排出气体64传送穿过热回收蒸汽发生器52并传送到排气烟囱70中。在步骤204，该方法200包括关闭燃气涡轮12的燃烧部段22。在步骤206，该方法200包括经由可逆回转机构74和/或马达72使转子轴40反向旋转，其中，转子轴40的反向旋转从排气烟囱70沿反向流动方向抽吸燃烧排出气体64，往回穿过热回收蒸汽发生器52并且穿过燃气涡轮12的主流通路38。在步骤208，该方法200包括在燃烧排出气体64离开燃气涡轮12的入口部段14时测量燃烧排出气体64的温度。在步骤210，该方法200包括比较测量的燃烧排出气体64温度与预先限定的最大压缩机入口温度，其中，如果测量温度低于预先限定的最大压缩机入口温度，回转机构74继续使转子轴40反向旋转，并且如果该温度高于预先限定的最大压缩机入口温度，回转机构74和/或马达72停止转子轴40的反向旋转并且恢复转子轴40的常规旋转。
该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳实施方式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。本发明的可申请专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这些其它示例包括不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差异的等同结构元件，则这些其它示例意图在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种联合循环发电设备，包括：
燃气涡轮，其具有限定于其中的主流通路，以及转子轴；
热回收蒸汽发生器，其具有布置在所述主流通路下游的热交换器；
排气烟囱，其与所述主流通路成流体连通并且布置在所述热回收蒸汽发生器下游；以及
可逆的回转机构，其联接至所述燃气涡轮的转子轴，其中，所述可逆的回转机构在所述燃气涡轮的回转机构反向旋转操作期间使所述转子轴反向旋转并且使燃烧排出气体的流从所述排气烟囱反向穿过所述热交换器并且回到所述燃气涡轮的主流通路中。
2.根据权利要求1所述的联合循环发电设备，其特征在于，所述主流通路至少部分地由排气管道、涡轮、压缩机排放壳体、压缩机和入口中的一个或多个限定。
3.根据权利要求1所述的联合循环发电设备，其特征在于，所述排气烟囱包括舱口，其中，所述舱口将来自所述燃气涡轮的排出气体至少部分地封闭在所述排气烟囱内。
4.根据权利要求1所述的联合循环发电设备，其特征在于，所述燃气涡轮包括与所述主流通路成流体连通的放气出口，其中，所述放气出口流体地联接至所述排气烟囱。
5.根据权利要求4所述的联合循环发电设备，其特征在于，所述放气出口沿着所述燃气涡轮的入口部段定位。
6.根据权利要求4所述的联合循环发电设备，其特征在于，所述放气出口沿着所述燃气涡轮的压缩机定位。
7.根据权利要求4所述的联合循环发电设备，其特征在于，所述放气出口沿着所述燃气涡轮的燃烧部段的外壳体定位。
8.根据权利要求4所述的联合循环发电设备，其特征在于，所述放气出口沿着所述燃气涡轮的涡轮定位。
9.根据权利要求4所述的联合循环发电设备，其特征在于，所述放气出口沿着所述燃气涡轮的排气管道定位。
10.根据权利要求4所述的联合循环发电设备，其特征在于，还包括流体地联接至所述放气出口和所述排气烟囱的鼓风机，其中，所述鼓风机提供用于所述主流通路与所述排气烟囱之间的流体连通。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111512023A (zh) * 2017-12-29 2020-08-07 赛峰飞机发动机公司 在寒冷天气中起动涡轮发动机的方法以及用于起动涡轮发动机的系统

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9140110B2 (en) 2012-10-05 2015-09-22 Evolution Well Services, Llc Mobile, modular, electrically powered system for use in fracturing underground formations using liquid petroleum gas
US11255173B2 (en) 2011-04-07 2022-02-22 Typhon Technology Solutions, Llc Mobile, modular, electrically powered system for use in fracturing underground formations using liquid petroleum gas
US11708752B2 (en) 2011-04-07 2023-07-25 Typhon Technology Solutions (U.S.), Llc Multiple generator mobile electric powered fracturing system
CA3087558C (en) * 2018-01-02 2022-02-22 Typhon Technology Solutions, Llc Exhaust heat recovery from a mobile power generation system
US11955782B1 (en) 2022-11-01 2024-04-09 Typhon Technology Solutions (U.S.), Llc System and method for fracturing of underground formations using electric grid power

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7107774B2 (en) * 2003-08-12 2006-09-19 Washington Group International, Inc. Method and apparatus for combined cycle power plant operation
EP1835131A1 (de) 2006-03-15 2007-09-19 Siemens Aktiengesellschaft Gasturbine für ein thermisches Kraftwerk und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Gasturbine
US8359824B2 (en) 2008-07-29 2013-01-29 General Electric Company Heat recovery steam generator for a combined cycle power plant
US20100095648A1 (en) 2008-10-17 2010-04-22 General Electric Company Combined Cycle Power Plant
US8210801B2 (en) * 2009-01-29 2012-07-03 General Electric Company Systems and methods of reducing heat loss from a gas turbine during shutdown
US8726625B2 (en) 2011-04-12 2014-05-20 General Electric Company Combined cycle power plant
US9222410B2 (en) 2011-04-13 2015-12-29 General Electric Company Power plant
US20160061060A1 (en) * 2014-08-28 2016-03-03 General Electric Company Combined cycle power plant thermal energy conservation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111512023A (zh) * 2017-12-29 2020-08-07 赛峰飞机发动机公司 在寒冷天气中起动涡轮发动机的方法以及用于起动涡轮发动机的系统
CN111512023B (zh) * 2017-12-29 2023-02-17 赛峰飞机发动机公司 在寒冷天气中起动涡轮发动机的方法以及用于起动涡轮发动机的系统

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