CN88101204A - 高压下燃烧燃料的电厂和燃气驱动的燃气涡轮 - Google Patents

Abstract

在高压下燃烧燃料的电厂，特别是床身被围在压力罐内的高压流化床燃烧电厂，在床身和燃气涡轮之间的燃气管，在压气机和床身之间的压缩空气管以及上述二管路之间的短路联给管都做成一整体的阀装置。在阀壳中间有一中央的圆柱体，圆柱体提供了燃气到燃气涡轮的通路，从压气机来的压缩空气是一环形通道。在压缩空气管路上的阀和在到圆柱体联给管路上的阀都有安置在共同阀杆上的阀盖。一旦操纵装置未能操纵其中一阀，压缩空气管路上的阀就起止回阀的作用。

Description

本发明与一高压下燃烧燃料的发电厂有关，该发电厂有一超过常压下燃烧燃料的燃烧室，所产生燃气驱动的燃气涡轮，一燃气涡轮驱动用来压缩燃烧所需空气的压气机和一个第二载荷体，通常是连到电网的发电机。它主要用于烧煤或其它燃油的高压流化床燃烧的电厂，在流化床内有包含硫吸收剂的颗粒物质，流化床的燃烧室一般位于压力罐包围的床身内，在压力罐和床身之间的区域包含有压缩的助燃空气。

在上述电厂流化床的大的能量容易将能承担负荷突降和燃气涡轮停车的特殊问题，从燃烧室供应的能量必须立即切断使涡轮转速不升到危险的转速。在床身和涡轮之间的燃气管和在压缩机和床身之间或压缩机和压力罐之间的空气管都有关闭阀。

发电厂还包括一旁通管或在燃气管和空气管之间的短路管，这旁通管有一个阀，一旦燃气涡轮关车时，此阀就打开使压缩机和涡轮直接连通。瑞典专利申请8604034-2介绍了这种高压流化床燃烧的电厂以及在负荷下跌燃气涡轮关车的情况下，电厂能如何进行控制调节。

根据本发明，在床身和涡轮之间的燃气管，在床身和压缩机之间的助燃空气管并联安置的若干阀以及上述二管之间相连的短路管并联安置在若干阀，一起形成了单一的阀装置。

阀装置可包含有一阀体，一位于中间的圆柱体并形成从床身来的热燃气通道，该圆柱体可有一或多个阀，在圆柱体和涡轮壳体之间可以是一环形通路或从压气机来的压缩空气通路形成的若干通道。在有环形通道的一个实施例中，若干关闭阀并联安置，在有若干平联通道的关闭阀之实施例中，每个通道都适当配置一个阀，但也可能每个通道超过一个阀，因此在空气管路与通向圆柱体的通道之间提供了众多的联结，在空气管上的阀之阀盖和空气管与圆柱体之间连结处阀的阀盖都安置在一共同的阀杆上。并且用同一控制装置进行操作阀。为了关闭空气管路上的阀，即使这些操作装置不起作用，空气管路上的阀盖也要以操作杆轴向位移方向来安置并用弹簧保持其在正常位置，要是操作件不起作用，阀上游侧的压力就会下降而下游侧的压力实际上维持不变，在压力罐和空气管路内的压缩空气尽力要通过阀流回，阀盖二侧的压差就产生了一克服弹簧力的力，就使阀盖位移到关闭位置而压紧在阀座上。在助燃空气管道上的阀在控制装置发生故障的情况下就起到止回阀的作用，这就增加了阀装置的可靠性。

图1表示本发明使用的高压流化床燃烧的电厂的示意图，图2是根据本发明的燃气涡轮/压缩机组合与阀装置一起的视图，图3是根据本发明阀装置的剖视图。

在图1中，标号1和2表示容纳压力罐3与床身4和涡轮/压缩机装置的建筑物，床身4有一带喷咀9的底6，通过喷咀9向床身内供应从床身4和压力罐3之间空间7来的助燃空气，如同箭头8指出那样，床身4容纳颗粒物质组成的床10，通过喷咀9的气流来流动床10上的物质并且燃烧从燃料管11输到炉床的燃料，床身4内安置一套管子12来产生蒸汽以驱动一蒸汽涡轮（未示出）且冷却了炉床10，这样炉床的温度就维持在合适的燃烧水平，一般在800℃～950℃范围。燃气在炉床10上的空间13处收集后通过管子14引导至分离粉尘的旋风子15，分离出的粉尘通过以冷却器形式的减压输出装置16卸去，此冷却器放置于床身4底部6之下的通道17内如图所示，助燃空气作为冷却剂，由于予热了助燃空气，热量得到利用。

燃气在管子20传输到驱动压气机22和发电机23的燃气涡轮21，在压气机22的压缩空气通过管子24输送到空间7，在管子20和24分别备有关闭阀25和26，在管子20和24之间是一带有控制装置32操纵阀31的旁通管或叫短路管，管子30分别连到阀25和燃气涡轮21之间以及阀26和压气机22之间的管子20和24。众多排气阀33、34和35连到空气管24，而试验阀36、37和38与上述阀串联连结，这些阀分别由共同控制装置40和41以组来动作或者由单独的控制装置来动作。在建筑物2上备用一排放空气的消声器39。阀33至35可有选择地直接连到压力罐或连到通道17，以这样方式，灰分冷却器16被气流冷却，即使在排气时也是这样，电厂可备有隋性气体系统（未示出），在排气时，压力罐和床身可供应惰性气体。

在电厂的燃气涡轮/压气机部件故障的情况下，也就是说如果由于负荷损失而涡轮停车，在管路20和24上的阀25、26要关闭，同时在旁通管30的阀31要打开而使压气机22和燃气涡轮之间短路，这样通过阀25而漏损的热气体不可避免，从而一定数量的能量仍旧供应给燃气涡轮21。

如果短时间内故障不能排除，正常运行不能恢复，整个电厂一定要停下来，在热气管路20的阀25就处于高温下，这时完全密封是不可能，由于阀25的漏损，在床身内压力就会逐步降低，同时，空气从空间7排走，阀33至35中的一个或几个阀打开，试验阀正常情况下是开的，只有当阀33至35进行功能性测试时或其中一个阀出故障情况下才关闭。

图2所示的燃气涡轮/压气机装置有燃气涡轮21、压气机22和也可作为起动马达的发电机23，从涡轮21的排气出口通过管子52连到一排气余热锅炉（未示出），在这里离开涡轮的排气余热得到利用，图1所示的阀25、26和31都连到单一阀装置58，而单一阀装置再连到燃气涡轮壳体21a，至于连结的方式图上未表明。如图2图3所示有通道把燃气引导到涡轮21的气体入口以及压气机32引出的压缩空气阀58，而从粉尘分离器15来的热气管20通到涡轮，从压气机21来的压缩助燃空气管24连到压力罐3，它们分别包含有二个同轴的管子60和62，管60这里相当于管20而管60和管62之间的间隙64相当于管24。

如图3所示，阀58由阀壳66组成，而阀壳66包含有上壳部分66a和下壳部分66b，中间用联结螺栓67固定，上壳部分66a用联接螺栓68连到管62，下壳部分66b用联接螺栓70连到涡轮壳体21a，在阀壳体内是一圆柱体72并与阀体相连，它的顶部连到管60，圆柱体72内部备有内绝热层（未示出），阀壳66的下壳66b的一部分74和圆柱体72之间形成了一个空间76，这部分壳体74用联接螺栓78连到管80，而管80又连到涡轮壳体21a内的涡轮入口。阀壳的上壳66a和圆柱体72之间形成一环形间隙82。在阀壳下壳66b和部分壳体74之间也形成一相似环形间隙84。通道84通过空间85和间隙76与圆柱体72可以相通。从压气机来的出口88与燃气涡轮壳体21a相连和压气机通过涡轮壳体21a的空间86与通道84相连。在图1中对应阀25、26、31的三个阀90、96、98安置在阀装置58上。在圆柱体72上是带有串联布置的二阀盖90a和90b，且相当于阀25的阀90，这些阀盖都分别装在轴92a和92b上且能转动90°，在圆柱体内阀盖达不到完全密封，因此在阀盖关阀后还是稍有气体在流动，阀盖由图2所示的控制装置94a和94b来操纵。

相当于阀25和26的阀96和98分别安置在阀体66的下壳66b上且并联布置，其数量可以是2、3或4个，图3所示为2个阀。在图的右侧表明阀96打开而阀98关闭，也就是说这是它们在正常工作状态时的位置，在图的左侧则阀96关闭而阀98打开，即在涡轮和压气机之间短路随之燃气涡轮停车时的位置。这些阀96、98在阀体66b内分别有阀座96a和98a，而阀盖96b和98b相互协调并分别安装在共同的阀杆100上，其轴颈分别穿过托架102和圆盘104，阀杆100连到二个阀96和98的共同操纵装置。阀盖96b在阀杆100上是轴向位移，并受弹簧108的影响向上方向到正常位置如图3所示，阀盖98b永久固定在阀杆100上。

当压力流化床燃烧电厂运行时，阀90打开阀盖90a和90b如图3所示位置，从床身4来的燃气流过相当于图1示意图中管20的管90，圆柱体72和管80直到涡轮入口。从压气机2来的压缩助燃空气流过空间86进入涡轮壳体21a、间隙84在阀96的开口96c以及管60和管62之间的间隙82和84到压力罐3并从这里再到床身4请参阅图3的右手部分。

在燃气涡轮关车的情况下，阀盖90a和90b都转动90°，这样就关闭了阀90，同时阀96从打开位置移动到关闭位置而阀98依靠它们共同的操纵装置106从关闭位置移到打开位置，即阀盖96a和98a从图3右后部分所示位置移到左手部分所示位置。流过阀门的燃气量减小到只是燃气的泄漏量。从压气机22来的助燃压缩空气流过空间86，间隙84，阀98的阀开口98c，空间85，间隙76和管80，与没有完全密封的阀90所泄漏气体一起直接流到涡轮。实际上从床身供应来的能量完全停止了，当负荷突然下跌，发电机23脱开时，要防止涡轮超速运转。关闭阀96使压力罐3的助燃压缩空气不流回而组成为去涡轮的燃气。

几个阀96和98的并联构造以及在阀杆100上的轴向移动阀盖96b，针对操纵装置的故障必然引起整个电厂运行中断，所以要保证绝对的安全，在控制装置功能失调的情况下，无论如何阀96要关闭，当其它阀96打开时压力就会骤然下跌，在通道82和84之间就会产生相当大的压差，同样在阀盖96b的二侧也会产生相当大的压差。压差所产生的力超过弹簧力108时，使阀盖96b向下位移并与阀座96a相贴合，这样就关闭了阀开口96c。但阀98仍然是关闭的。四个阀98中有一个未打开并不构成大的危害，只是压气机和涡轮之间短路联结管的阻力略有增加而已。除了增加安全外，阀装置58与若干并联布置的阀96和98一起，一个阀起到二个阀的作用意味着阀装置58可以做得很紧凑，这样就只需要很小的空间。

Claims (5)

1、电厂有

一个在压力超过大气压力下燃烧燃料的燃烧室；

一由所产生的燃气驱动的燃气涡轮；

一由燃气涡轮驱动用于压缩助燃空气的压气机(22)；

一用来把燃气从燃烧室(4)输送燃气到涡轮(21)的第一输气管；

一用来把助燃的空气从压气机(22)输送到燃烧点(4)的第二输气管；

在这些管路上的关闭阀(25、90；26、96)；

在压气机(22)和燃气涡轮(21)之间的短路联结管(30；85)；

在短路联结管上的阀(31；98)

其特征在于至少一个阀用于输送燃气的第一输气管上，若干个阀(96)并联布置在第二输气管上以及若干个阀98布置在短路联结管上形成一单一的阀装置(58)。

2、如权利要求1所述的电厂其特征在于阀装置（58）有

一阀壳体（66）;

一位于阀体中央的中空圆柱体（72）;

一在这圆柱体（72）的阀（90）;

一由壳体（22）和圆柱体（72）形成的通道（82、84）围绕圆柱体（72）布置并穿过阀装置（58）;

若干个阀（96）并联布置在通道内;

一在上述通道（82，84）和圆柱体（72）之间的通路（76，88），若干个阀（98）布置在这通道上。

3、如权利要求1所述的电厂，其特征在于此阀装置有

一圆柱体（72）穿过这阀装置;

一阀（96）位于阀装置中;

若干个通道（82，84）围绕着圆柱体布置;

一阀（96）布置在各个这些通道上（82，84）

一通路（76，85）位于各个这些通道（82，84）和圆柱体（72）之间

一阀（98）布置在各个这些通路（76，85）上。

4、根据权利要求2或3所述的电厂，其特征在于

在上述通道（82，84）的阀（96）围绕圆柱体布置，

在通道（82，84）和圆柱体（72）之间的上述通路（76，85）上的阀（98）备有一安置在共同的阀杆（100）上并由一共同操纵装置（106）操纵的阀盖（96b，98b）。

5、根据权利要求4所述的电厂，其特征在于绕着圆柱体（72）的通道（82，84）中，阀（96）之阀盖（96b）沿着阀杆（100）轴向位移，并在此方向受弹簧（108）的影响使阀盖（96b）相对于阀杆（100）保持在正常位置。

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