專利名稱：并列運(yùn)行式聯(lián)合循環(huán)電站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站。
當(dāng)前，無(wú)補(bǔ)燃的蒸汽多壓式聯(lián)合循環(huán)電站已成為應(yīng)用最廣泛、效率最高的聯(lián)合循環(huán)電站，但由于受煙氣發(fā)生器GT(如燃?xì)廨啓C(jī))排氣溫度的限制，使聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)中的蒸汽輪機(jī)難以選用現(xiàn)代高參數(shù)、高效率的機(jī)型，從而阻礙了聯(lián)合循環(huán)電站效率的進(jìn)一步提高?，F(xiàn)有的提高蒸汽輪機(jī)參數(shù)的做法地將GT的排氣在鍋爐中補(bǔ)燃，但補(bǔ)燃量需滿足GT排氣中含氧量的要求，而大大偏離了系統(tǒng)最佳效率的要求，一般來(lái)說效率還達(dá)不到無(wú)補(bǔ)燃聯(lián)合循環(huán)電站的水平，因此很少使用。
在常規(guī)的聯(lián)合循環(huán)電站中，煙氣發(fā)生器GT從進(jìn)氣口吸入空氣做功發(fā)電后，從排氣口排出，并通過管道入鍋爐進(jìn)口。對(duì)于無(wú)補(bǔ)燃的聯(lián)合循環(huán)電站，則煙氣在余熱鍋爐HRSG中加熱工質(zhì)，然后從煙的出口排出，工質(zhì)則被加熱成蒸汽，以驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。對(duì)于補(bǔ)燃形的聯(lián)合循環(huán)電站，GT排出的煙氣(除極少量漏氣或非用于加熱工質(zhì)的外)全都送進(jìn)常規(guī)鍋爐NB的爐膛中參加燃燒，由此產(chǎn)生的火焰和高溫?zé)煔庥脕?lái)加熱工質(zhì)，產(chǎn)出的蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。這股蒸汽雖然可比HRSG產(chǎn)出的蒸汽參數(shù)更高，但NB中的燃料量與GT的排氣量在滿足了最佳氧/燃比的同時(shí)，燃料量往往遠(yuǎn)大于聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)最佳效率的補(bǔ)燃值。
本發(fā)明的目的就是為解決上述問題，提出一種新形系統(tǒng)，使最佳氧/燃比與系統(tǒng)最佳效率所需的燃料量趨于一致，并可使本發(fā)明的電站系統(tǒng)比以往的聯(lián)合循環(huán)效率更高，經(jīng)濟(jì)性更好。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案一種并列運(yùn)行式聯(lián)合循環(huán)電站，它包括有煙氣發(fā)生器GT、汽輪機(jī)ST、由冷凝器(1)、除氧器(2)、抽汽加熱器(3)和給水泵(4)組成的輔機(jī)FT，其特征在于至少有一個(gè)常規(guī)鍋爐NB(使用常規(guī)燃料的鍋爐)，同時(shí)，至少有一個(gè)容納未經(jīng)補(bǔ)燃的GT排氣與工質(zhì)進(jìn)行熱交換的鍋爐煙道，GT的排氣至少有一部分未經(jīng)補(bǔ)燃便進(jìn)入煙道加熱工質(zhì)。同時(shí)，另有一股氣流在常規(guī)鍋爐NB的爐膛中與燃料混合燃燒，產(chǎn)生的火焰和煙氣也加熱工質(zhì)，這兩股氣流中的工質(zhì)流道要用管路連通，使從除氧器(2)出水口流出，經(jīng)未補(bǔ)燃的GT排氣加熱的工質(zhì)的部分蒸汽生產(chǎn)過程在NB中進(jìn)行。
本發(fā)明將未補(bǔ)燃的煙氣發(fā)生器的排氣對(duì)工質(zhì)的加熱過程，與在常規(guī)鍋爐中對(duì)工質(zhì)的加熱過程有機(jī)地連為一體，可使整個(gè)電站系統(tǒng)的效率超過現(xiàn)有的補(bǔ)燃和無(wú)補(bǔ)燃式聯(lián)合循環(huán)電站。


圖1表示的煙氣系統(tǒng)是將一臺(tái)GT的排氣分成兩部分，一部分進(jìn)HRSG，另一部分進(jìn)NB爐膛燃燒。
圖2表示的煙氣系統(tǒng)是當(dāng)GT為兩臺(tái)時(shí)，可將其中一臺(tái)的排氣通入HRSG，而另一臺(tái)則進(jìn)NB的爐膛燃燒。
圖3表示的系統(tǒng)是將GT的排氣送入HRSG，而將空氣通入NB中燃燒。
圖4表示的是將GT的排氣分成兩部分，一部分進(jìn)NB的煙道，另一部分進(jìn)NB的爐膛燃燒，然后再進(jìn)煙道，與上一股煙氣匯合的煙氣系統(tǒng)形式。
圖5表示的是將GT的排氣送進(jìn)NB的煙道，另將一路空氣引入NB的爐膛燃燒，然后再進(jìn)煙道，與上一股煙氣匯合的煙氣系統(tǒng)形式。
在圖1表示的煙氣系統(tǒng)中，GT進(jìn)氣口從大氣中吸入空氣，并在GT內(nèi)燃燒做功發(fā)電，產(chǎn)生的煙氣從GT出口排出。GT的出口用管道接至HRSG的進(jìn)口，從HRSG的煙道上(也可在HRSG前的管道上，)接管路經(jīng)風(fēng)機(jī)(15)和調(diào)節(jié)閥(14)至NB爐膛的進(jìn)風(fēng)口，使GT的排氣分成兩路，一路從HRSG的出口排出，另一路在NB中燃燒，并通過NB的煙道從出口排出。
圖2表示的煙氣系統(tǒng)有兩臺(tái)煙氣發(fā)生器GT1和GT2，它們的進(jìn)氣口從大氣中吸入空氣，并在其內(nèi)部燃燒做功發(fā)電，產(chǎn)生的煙氣從它們的出口排出。GT1的出口用管道接至HRSG的進(jìn)口，GT2的出口用管道接至NB爐膛的進(jìn)風(fēng)口，GT1的排氣經(jīng)HRSG煙道排出，GT2的排氣在NB中補(bǔ)燃后經(jīng)NB煙道排出。如果是兩臺(tái)以上的煙氣發(fā)生器，則可選擇其中一臺(tái)或幾臺(tái)的排氣口用管道與各自的HRSG相連，而其余的排氣口用管道與各自的NB的爐膛連接。
圖1、圖2和圖3表示的系統(tǒng)中，工質(zhì)(水或蒸氣)的流道及連接方法都相同，使從除氧器(2)出水口流入HRSG中加熱的工質(zhì)的部分蒸汽生產(chǎn)過程被轉(zhuǎn)入并在NB中進(jìn)行，具體范例描述如下圖1、圖2和圖3中，余熱鍋爐HRSG的蒸汽出口可與常規(guī)鍋爐NB的過熱器進(jìn)口連接，NB的過熱器出口與汽輪機(jī)ST的蒸汽入口連接，使得供給ST一部分的蒸汽的生產(chǎn)過程是經(jīng)HRSG又轉(zhuǎn)入NB加熱才完成的，NB的蒸發(fā)器(6)進(jìn)出口與鍋筒(5)的出水口和進(jìn)汽口連接，NB的省煤器(7)的出口也鍋筒(5)的進(jìn)水口連接，NB的過熱器(8)由其前段和后段組成，其前段進(jìn)口與鍋筒(5)的出汽口連接，其前段出口與HRSG的過熱器(9)的出口都與NB的過熱器(8)后段進(jìn)口連接，其后段出口與汽輪機(jī)ST的蒸汽入口連接，NB的省煤器(7)的進(jìn)口與輔機(jī)FT與各除氧器(2)的出水口連接，其工作原理如下，余熱鍋爐HRSG的進(jìn)水管接HRSG的給水加熱器(11)進(jìn)口，在給水加熱器(11)內(nèi)加熱升溫，它的出口接鍋筒(5)的進(jìn)水口，鍋筒(5)的出水口接HRSG的蒸發(fā)器(10)的進(jìn)水口，水在蒸發(fā)器(10)中汽化，蒸發(fā)器(10)的出汽口接鍋筒(5)進(jìn)汽口，在鍋筒(5)內(nèi)分離汽水，鍋筒(5)的出汽口接HRSG的過熱器(9)的進(jìn)汽口，過熱器(9)中的蒸汽被加熱成過熱蒸汽，過熱器(9)的出汽口接常規(guī)鍋爐NB的過熱器(8)的進(jìn)口，利用常規(guī)鍋爐中的比余熱鍋爐煙氣溫度高得多的火焰和高溫?zé)煔鈦?lái)加熱從HRSG的過熱器(9)出來(lái)的蒸汽，使通過NB加熱的蒸汽比僅用HRSG加熱的蒸汽參數(shù)更高。NB的過熱器(8)的出口接ST的蒸汽入口，由于其出口的蒸汽比HRSG過熱器(9)出口的蒸汽參數(shù)高，故ST的效率也就比獨(dú)立運(yùn)行時(shí)更高。NB的進(jìn)水管接NB省煤器(7)的進(jìn)水口，水在省煤器(7)中加熱升溫，省煤器(7)的出水口接鍋筒(5)的進(jìn)水口，鍋筒(5)有出水口接NB蒸發(fā)(6)的進(jìn)水口，水在蒸發(fā)器(6)中汽化成蒸汽，蒸發(fā)器(6)的出汽口接鍋筒(5)的進(jìn)汽口，在鍋筒(5)內(nèi)分離汽水，鍋筒(5)的出汽口接NB的過熱器(8)進(jìn)口，蒸汽經(jīng)過熱器(8)前段過熱并匯同從HRSG的過熱器(9)流入NB過熱器(8)后段加熱的蒸汽，從NB過熱器(8)的出口送至ST的蒸汽入口，驅(qū)動(dòng)ST。ST出口的蒸汽經(jīng)其輔機(jī)FT的冷凝、加壓、加熱和除氧后，分成兩路，一路經(jīng)閥門(13)送至HRSG的給水加熱器(11)的進(jìn)水口，另一路送到NB的省煤器(7)的進(jìn)水口，從而是構(gòu)成并列運(yùn)行式聯(lián)合循環(huán)電站。
本發(fā)明的余熱鍋爐HRSG和常規(guī)鍋爐NB的蒸汽流道還可通過下述結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)余熱鍋爐HRSG取消了過熱器(9)后，則將HRSG的蒸發(fā)器(10)出口通過鍋筒(5)與常規(guī)鍋爐NB的過熱器(8)進(jìn)口連接，過熱器(8)出口與汽輪機(jī)ST的進(jìn)汽口連接。這樣HRSG的蒸發(fā)器(10)產(chǎn)生的蒸汽匯同NB蒸發(fā)器(6)產(chǎn)生的蒸汽，在鍋筒(5)中分離汽水，分離出來(lái)的蒸汽由鍋筒(5)的出汽口引至NB的過熱器(8)的進(jìn)口，最后從過熱器(8)的出口供ST工作。
本發(fā)明中，余熱鍋爐HRSG和常規(guī)鍋爐NB也可通過部分工質(zhì)流道連接為一體，可從HRSG的給水加熱器(11)上另引一給水出口與NB的蒸發(fā)器(6)入口連接，此時(shí)HRSG的過熱器(9)的出口和NB的過熱器(8)出口同與汽輪機(jī)ST的蒸汽入口連接，其中供給ST的一部分蒸汽是經(jīng)HRSG又轉(zhuǎn)入NB加熱而來(lái)的。HRSG的給水加熱器(11)出口通過鍋筒(5)另引一路與NB的蒸發(fā)器(6)入口連接，也可將HRSG的蒸發(fā)器(10)出口通過鍋筒(5)另引一路與NB過熱器(8)的進(jìn)口連接，同時(shí)HRSG的過熱器(9)的出口也與NB的過熱器(8)的出口一同與ST的蒸汽入口連接，NB的省煤器(7)的進(jìn)出口分別與輔機(jī)FT中除氧器(2)出水口和鍋筒(5)的進(jìn)水口連接。這種電站在煙氣發(fā)生器GT的排煙溫度較汽輪機(jī)ST初溫高，但煙氣在高溫段熱量有限的情況下較適用。這是因?yàn)檩^高的煙氣溫度雖然能把部分級(jí)水汽化，并過熱到汽輪機(jī)ST的入口參數(shù)要求，但仍有部分給水由于煙氣的高溫段熱量有限，而無(wú)法達(dá)到直接進(jìn)入汽輪機(jī)ST的要求，故利用鍋筒(5)將HRSG給水加熱器(11)提供的部分給水轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)入NB的蒸發(fā)器(6)內(nèi)進(jìn)行汽化，蒸發(fā)器(6)汽化的蒸汽再通過NB過熱器(8)過熱后送到汽輪發(fā)電機(jī)組ST?；蛘咭部蓪RSG的蒸發(fā)器(10)產(chǎn)出的部分蒸汽通過鍋筒(5)轉(zhuǎn)入NB的過熱器(8)中過熱，來(lái)完成其余部分給水汽化后的過熱過程。
圖1、圖2和圖3的系統(tǒng)是通過把HRSG中工質(zhì)的部分蒸汽生產(chǎn)過程轉(zhuǎn)入NB中進(jìn)行，來(lái)達(dá)到“經(jīng)未補(bǔ)燃的GT排氣加熱的工質(zhì)的部分蒸汽生產(chǎn)過程在NB中進(jìn)行”的目的。
對(duì)于設(shè)有再熱蒸汽系統(tǒng)的并列運(yùn)行式聯(lián)合循環(huán)電站，還可將汽輪機(jī)接至HRSG和NB的再熱蒸汽管道中的蒸汽重新分配，使進(jìn)HRSG的比獨(dú)立運(yùn)行時(shí)少，而進(jìn)NB的相應(yīng)增加，從而達(dá)到將HRSG中部分蒸汽生產(chǎn)過程轉(zhuǎn)入NB中進(jìn)行的目的。
在圖4表示的煙氣系統(tǒng)中，GT的進(jìn)氣口從大氣中吸入空氣，并在GT內(nèi)燃燒做功發(fā)電，產(chǎn)生的煙氣從GT的出口排出。GT的出口管道分成兩路，一路通過風(fēng)機(jī)(15)和調(diào)節(jié)閥(14)至NB爐膛的進(jìn)風(fēng)口，另一路與NB的煙道連接。GT排出的煙氣，一部分進(jìn)NB爐膛燃燒，然后流入煙道，另一部分則直接進(jìn)煙道與前一股煙氣匯合后，從鍋爐煙道的出口流出。圖5是在圖4的基礎(chǔ)上，將GT出口管道中去NB爐膛進(jìn)風(fēng)口的那一處省去，另增加一條始于大氣，經(jīng)風(fēng)機(jī)(15)和調(diào)節(jié)閥(14)至NB爐膛進(jìn)風(fēng)口的管路，其它管路裝置不變。
圖4和圖5的工質(zhì)流道顯示，除氧器(2)的出水口經(jīng)給水泵(4)至NB的省煤器(7)的進(jìn)口，工質(zhì)通過省煤器(7)、蒸發(fā)器(6)、鍋筒(5)和過熱器(8)，成為過熱蒸汽，并從(8)的出口流出，(8)的出口與S物進(jìn)口連接，過熱蒸汽進(jìn)入ST做功發(fā)電，再?gòu)腟T的出口流出進(jìn)FT。工質(zhì)在FT內(nèi)經(jīng)歷的過程，與圖1和圖2的有關(guān)描述相同。(如果ST是再熱式機(jī)組，則NB還需裝有再熱器，其進(jìn)出口分別與ST的再熱汽出進(jìn)口對(duì)應(yīng)連接。)在圖4和圖5的系統(tǒng)中，從除氧器(2)出水口流入NB的工質(zhì)，受混合后煙氣加熱，所以被未補(bǔ)燃的GT排氣加熱的工質(zhì)的蒸汽生產(chǎn)過程，必然在NB中進(jìn)行，這樣可得到高參數(shù)的蒸汽和高效率的電站系統(tǒng)。
總之，將聯(lián)合循環(huán)電站按本發(fā)明的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，經(jīng)過適當(dāng)?shù)膬?yōu)化后，可得到比現(xiàn)有的聯(lián)合循環(huán)電站效率更高的電站系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種并列運(yùn)行式聯(lián)合循環(huán)電站，它包括有煙氣發(fā)生器GT、汽輪機(jī)ST及由冷凝器(1)、除氧器(2)、抽汽加熱器(3)和給水泵(4)組成的輔機(jī)FT，其特征在于至少有一個(gè)常規(guī)鍋爐NB(使用常規(guī)燃料的鍋爐)，同時(shí)，至少有一個(gè)容納未經(jīng)補(bǔ)燃的GT排氣與工質(zhì)進(jìn)行熱交換的鍋爐煙道，GT的排氣至少有一部分未經(jīng)補(bǔ)燃便進(jìn)入煙道加熱工質(zhì)。同時(shí)，另有一股氣流在常規(guī)鍋爐NB的爐膛中與燃料混合燃燒，產(chǎn)生的火焰和煙氣也加熱工質(zhì)，這兩股氣流中的工質(zhì)流道要用管路連通，使從除氧器(2)出水口流同，經(jīng)未補(bǔ)燃的GT排氣加熱的工質(zhì)的部分蒸汽生產(chǎn)過程(包括蒸發(fā)過熱和再熱中的任一過程)在NB中進(jìn)行。
2.按權(quán)利要求1所述的并列運(yùn)行式聯(lián)合循環(huán)電站，其特征在于煙氣發(fā)生器GT的排氣出口與余熱鍋爐HRSG的進(jìn)氣口連接，并將GT出口至余熱鍋爐HRSG出口間的煙氣管道分成兩路，一路直通HRSG出氣口，另一路接至常規(guī)鍋爐NB爐膛的進(jìn)風(fēng)口。讓部分GT的排氣流入HRSG，而另一部分的GT排氣在NB中補(bǔ)燃。同時(shí)，將HRSG和NB的工質(zhì)流道用管路接通，經(jīng)HRSG中未補(bǔ)燃GT煙氣加熱的工質(zhì)的部分蒸汽生產(chǎn)過程留在NB中進(jìn)行。
3.按權(quán)利要求1所述的并列運(yùn)行式聯(lián)合循環(huán)電站，其特征在于將煙氣發(fā)生器GT的排氣口與余熱鍋爐HRSG的進(jìn)氣口連接，而始于大氣的空氣進(jìn)風(fēng)管與常規(guī)鍋爐NB爐膛的進(jìn)風(fēng)口連接，讓空氣在NB中燃燒。同時(shí)，將HRSG和NB的工質(zhì)流道用管路接通，使從除氧器(2)出水口流出，經(jīng)HRSG中GT排氣加熱的工質(zhì)的部分蒸汽生產(chǎn)過程留在NB中進(jìn)行。
4.權(quán)利要求1所述的并列運(yùn)行式聯(lián)合循環(huán)電站，其特征在于當(dāng)有兩臺(tái)以上的煙氣發(fā)生器GT存在時(shí)，可將其中一部分GT的出氣口用管道與其各自的余熱鍋爐HRSG的煙氣進(jìn)口連接。而其余各臺(tái)GT的出氣口與其各自的常規(guī)鍋爐NB的爐膛進(jìn)風(fēng)口連接，讓部分GT排氣進(jìn)入HRSG，另一部分GT的排氣進(jìn)NB中補(bǔ)燃。同時(shí)將HRSG和NB的工質(zhì)流道用管路接通，使從除氧器(2)出水口流出經(jīng)HRSG的GT排氣加熱的工質(zhì)的部分蒸汽生產(chǎn)過程在NB中進(jìn)行。
5.權(quán)利要求2、3、4所述的并列運(yùn)行式聯(lián)合循環(huán)電站，其特征在于將余熱鍋爐HRSG的蒸汽出口與常規(guī)鍋爐NB的過熱器(8)的進(jìn)口連接，NB中(8)的出口與汽輪機(jī)ST的蒸汽進(jìn)口連接，使經(jīng)HRSG加熱的工質(zhì)的部分蒸汽生產(chǎn)過程轉(zhuǎn)入并在NB中進(jìn)行。
6.權(quán)利要求2、3、4所述的并列運(yùn)行式聯(lián)合循環(huán)電站，其特征在于將余熱鍋爐HRSG過熱器(9)的出口接汽輪機(jī)ST的蒸汽進(jìn)口，同時(shí)，又將HRSG的給水加熱器(11)的出口，接常規(guī)鍋爐NB蒸發(fā)器(6)的入口，使(11)的部分給水轉(zhuǎn)入并在NB中生產(chǎn)蒸汽。
7.權(quán)利要求1所述的并列運(yùn)行式聯(lián)合循環(huán)電站，其特征在于將余熱鍋爐HRSG過熱器(9)的出口，接汽輪機(jī)ST的蒸汽進(jìn)口，同時(shí)，又將HRSG的蒸發(fā)器(10)的出口，接常規(guī)鍋爐NB過熱器(8)的入口，使(10)的部分工質(zhì)轉(zhuǎn)入并在NB中加熱蒸汽。
8.權(quán)利要求2、3、4所述的并列運(yùn)行式聯(lián)合循環(huán)電站，對(duì)于再熱型電站系統(tǒng)，其特征在于可將再熱蒸汽管路中的蒸汽重新分配，使進(jìn)入余熱鍋爐HRSG的蒸汽比獨(dú)立運(yùn)行進(jìn)少，而進(jìn)入常規(guī)鍋爐NB的蒸汽相應(yīng)增加，從而達(dá)到將HRSG中的部分蒸汽生產(chǎn)過程留在NB中進(jìn)行的目的。
9.權(quán)利要求1所述的并列運(yùn)行式聯(lián)合循環(huán)電站，其特征在于煙氣發(fā)生器GT的排氣出口管道分成兩路，一路與常規(guī)鍋爐NB的煙道連接，另一路與NB的爐膛進(jìn)風(fēng)口連接，讓部分GT的排氣未經(jīng)補(bǔ)燃便進(jìn)入NB的煙道，另一部分的GT排氣進(jìn)入NB的爐膛燃燒。從除氧器(2)出水口流出至未補(bǔ)燃的GT排氣中加熱的工質(zhì)的部分蒸汽生產(chǎn)過程必然在NB中進(jìn)行。
10.權(quán)利要求1所述的并列運(yùn)行式聯(lián)合循環(huán)電站，其特征在于將煙汽發(fā)生器GT的排氣出口管道接至常規(guī)鍋爐NB的煙道上，而NB爐膛的進(jìn)風(fēng)管始于大氣，讓GT的排汽未經(jīng)補(bǔ)燃便進(jìn)入NB的煙道，而NB的爐膛從大氣中吸入空氣燃燒。從除氧器(2)出水口流出至未補(bǔ)燃的GT排氣中加熱的工質(zhì)的部分蒸汽生產(chǎn)過程必然在NB中進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聯(lián)合循環(huán)電站——并列運(yùn)行式聯(lián)合循環(huán)電站，它是將煙氣發(fā)生器、汽輪機(jī)、余熱鍋爐和常規(guī)鍋爐等組成一個(gè)新的電站系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中可將常規(guī)鍋爐的最佳氧/燃比和電站系統(tǒng)的最佳效率及經(jīng)濟(jì)性調(diào)整到一致，使電站的效率和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性達(dá)到最佳，其效率可超過現(xiàn)有的蒸汽多壓式聯(lián)合循環(huán)電站。
文檔編號(hào)F01K7/00GK1132329SQ9511098
公開日1996年10月2日 申請(qǐng)日期1995年3月25日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月25日
發(fā)明者俞平 申請(qǐng)人:俞平