[发明专利]高效利用雾化用空气能量的联合循环电力增加

说明书

技术领域

本发明通常涉及将常规的燃气涡轮机与热回收系统联合以改进联合循环发电厂的整体效率的发电厂。本发明的具体实施例可以包括将热从燃气涡轮机传递至热回收系统的再生式热交换器(regenerativeheat exchanger)。

背景技术

燃气涡轮机被广泛地用于工业运转和发电运转中。典型的燃气涡轮机包括位于前面的轴向式压缩机、位于中心周围的一个或更多燃烧器以及位于后面的涡轮机。环境空气进入压缩机，并且，压缩机中的静叶片(stationary vanes)和旋转叶片(rotating blades)逐步地将动能施加至工作流体(空气)，以产生处于高能状态的压缩的工作流体。压缩的工作流体离开压缩机并流过燃烧器中的喷嘴，在燃烧器中，压缩的工作流体与燃料混合并点燃，从而生成具有高温、高压以及高速的燃烧气体。燃烧气体流向涡轮机，在涡轮机中，燃烧气体膨胀而做功(produce work)。例如，涡轮机中的燃烧气体的膨胀可以使连接至发电机的轴旋转而产生电。

燃烧气体离开涡轮机，并且，如果立即向环境释放，将导致由燃气涡轮机生成的不做功的浪费的能量。因此，常常在涡轮机的下游连接热交换系统，以接收来自涡轮机的排出的燃烧气体。燃气涡轮机和热回收系统的联合通常被称为联合循环发电厂。热回收系统典型地包括蒸汽发生器、蒸汽涡轮机以及冷凝器。排出的燃烧气体流向蒸汽发生器，在蒸汽发生器中，排出的燃烧气体加热水而生成蒸汽。然后，蒸汽流过蒸汽涡轮机，在蒸汽涡轮机中，蒸汽膨胀而做功。例如，蒸汽涡轮机中的蒸汽的膨胀可以使连接至发电机的轴旋转而产生电。轴和发电机可以是连接至燃气涡轮机的相同的轴和发电机，或者，燃气涡轮机和热回收系统可以使用分离的轴和发电机而运转。位于蒸汽发生器的下游的冷凝器将蒸汽冷凝成冷凝物，并且，冷凝泵引导冷凝物返回至蒸汽发生器。因此，热回收系统在排出的燃烧气体被最终释放至环境之前从排出的燃烧气体捕获能量，因而增加了联合循环发电厂的整体效率。

蒸汽发生器典型地位于垂直的排气管中或者位于垂直的排气管的上游，该垂直的排气管允许排出的燃烧气体自然地上升穿过蒸汽发生器中的管而增强蒸汽生成。在一些情况下，客户可能限制垂直的排气管的高度，导致了蒸汽发生器的尺寸和蒸汽发生器可以产生的蒸汽量的相应的限制。此外，蒸汽涡轮机常常包括与辅助构件相关联的一个或更多热交换器，并且，由这些热交换器除去的热常常不被再次捕获，因而降低了联合循环发电厂的整体效率。因此，需要一种更加高效地利用被辅助构件的热交换器吸取的热并增加蒸汽生成的系统，尤其在具有被限制高度的垂直的排气管的系统中。

发明内容

本发明的方面和优势在以下的说明中被阐明，或者可能是根据说明而显而易见的，或者可以是通过发明的实践而得知的。

本发明的一个实施例是包括燃气涡轮机的联合循环发电厂，所述燃气涡轮机具有第一压缩机、位于第一压缩机的下游的至少一个燃烧器、位于燃烧器的下游的涡轮机以及位于第一压缩机的下游的第二压缩机。再生式热交换器位于第一压缩机和第二压缩机之间，并且，蒸汽发生器位于涡轮机的下游并接收来自涡轮机的排气。蒸汽涡轮机位于蒸汽发生器的下游，并且，冷凝器位于蒸汽涡轮机的下游和蒸汽发生器的上游。第一冷凝泵位于冷凝器和蒸汽发生器之间，并且，与再生式热交换器进行流体连通(fluid communication)。

本发明的另一个实施例是包括燃气涡轮机的联合循环发电厂，所述燃气涡轮机具有第一压缩机、位于第一压缩机的下游的第二压缩机以及位于第一压缩机和第二压缩机之间的再生式热交换器。蒸汽发生器位于燃气涡轮机的下游并接收来自燃气涡轮机的排气。通过再生式热交换器和蒸汽发生器的闭合回路冷却系统将热从再生式热交换器传递至蒸汽发生器。

本发明还包括用于运转联合循环发电厂的方法，该方法包括在压缩机中压缩工作流体，以及利用再生式热交换器冷却压缩的工作流体，以生成冷却的压缩的工作流体。该方法还包括将热从再生式热交换器传递至蒸汽发生器。

本领域的普通技术人员通过考察说明书而将更好地理解这种和其它的实施例的特征和方面。

附图说明

本发明的完整且能够实现的公开，包括对于本领域的技术人员而言的最佳模式，在说明书的剩余部分中被更具体地阐明，包括参照附图，在附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的联合循环发电厂的简化方框图。

部件列表

10    联合循环发电厂

12    燃气涡轮机

14    热回收系统

16    第一压缩机