[发明专利]包括热回收蒸汽发生器的联合循环发电设备

说明书

对相关申请案的交叉引用

这是2009年3月31日提出的第12/415,413号申请案的部分接续申请案。

技术领域

本发明涉及涡轮机领域，确切地说，涉及涡轮机的热回收蒸汽发生器。

背景技术传统的联合循环发电设备采用有效连接到蒸汽涡轮机系统的燃气涡轮机系统。燃气涡轮机系统包括连接到燃气涡轮机的压缩机。蒸汽涡轮机系统包括有效连接到中压(IP)涡轮机部分的高压(HP)涡轮机部分，进而中压(IP)涡轮机部分连接到低压(LP)涡轮机。通常，HP、IP和LP涡轮机用来驱动发电机。在典型的联合循环发电设备中，燃气涡轮机产生的废气传送到热回收蒸汽发生器(HRSG)中。HRSG可具有一个或多个压力级，对于三个压力的系统，HRSG包括对应于三个蒸汽涡轮机压力(例如，用于高性能联合循环发电设备的HP、IP和LP)的三个不同压力加热器。HRSG也接收由穿过HP蒸汽涡轮机的HP蒸汽涡轮机废气所产生的低能蒸汽。低能蒸汽用于在不同的压力加热器中对蒸汽重新加热，以提高效率。接着，重新加热过的蒸汽回流，以提供蒸汽涡轮机相对低压阶段的动力。

当前的联合循环发电设备从复位启动到运转速度的过程缓慢。就是说，目前使燃气涡轮机运转、提升蒸汽涡轮机的速度以及运转HRSG需要大量的时间。缩短启动时间(即，快速启动)导致关于HRSG的应力和循环效应增大，从而产生重大问题。此外，由周期变化要求所造成的多次启动/停止操作也可在HRSG内造成有害压力。此类压力由在HRSG净化过程中出现的淬火效应造成。

对于联合循环发电设备，所需的HRSG净化可在电站启动瞬间或刚好在关机之后进行。净化产生大量的冷凝物，引起HRSG中过热器头部件部分内发生淬火效应。淬火效应是头部件部分和冷凝物之间的温度差造成的。淬火效应增大HRSG内的压力。应力增大最终导致HRSG的工作寿命缩短。

发明内容

根据本发明的一个方面，联合循环发电设备包括燃气涡轮机、有效连接到燃气涡轮机的蒸汽涡轮机以及有效连接到燃气涡轮机和蒸汽涡轮机的热回收蒸汽发生器。所述热回收蒸汽发生器包括具有至少一个高压过热器和至少一个再热器的高压再热部分。所述联合循环发电设备进一步包括有效连接到所述燃气涡轮机、所述蒸汽涡轮机和所述热回收蒸汽发生器的控制器。所述控制器以选择性的方式启动，使蒸汽流在所述燃气涡轮机关机后流过所述热回收蒸汽发生器，从而降低所述高压过热器和所述至少一个再热器中至少一者的温度，并且减少联合循环发电设备关机的HRSG净化过程中冷凝物淬火效应的产生。

根据本发明的另一方面，在联合循环发电设备关机期间，为减少HRSG净化过程中的冷凝物淬火效应，冷却具有至少一个高压过热器和至少一个再热器的热回收蒸汽发生器(HRSG)的高压再热部分的方法包括：将联合循环发电设备的燃气涡轮机部分的速度减小至旋转齿轮速度。此方法进一步包括逐步停止联合循环发电设备的蒸汽涡轮机部分的操作，使蒸汽流过热回收蒸汽发生器以降低至少一个高压过热器和至少一个再热器中的至少一者的内部温度。降低至少一个高压过热器和至少一个再热器中该一者的内部温度便减少了HRSG净化过程中的冷凝物淬火效应。

根据示例性实施例的又一方面，联合循环发电设备包括燃气涡轮机、有效连接到燃气涡轮机的蒸汽涡轮机，以及有效连接到燃气涡轮机和蒸汽涡轮机的热回收蒸汽发生器。热回收蒸汽发生器包括具有至少一个高压过热器的高压再热部分。联合循环发电设备进一步包括有效连接到至少一个高压过热器的冷凝物清除系统。冷凝物清除系统包括蒸汽分离器和加热装置中的至少一者。蒸汽分离器和加热装置中的各者运转以防止冷凝物在联合循环发电设备关机后集中在至少一个高压过热器内。

通过以下结合附图进行的说明可以更加清楚地了解这些和其他优点以及特征。

附图说明

本专利申请文件中的权利要求书特别指出并明确主张了本发明。通过以下结合附图进行的详细说明可以清楚地了解本发明的上述和其他特征以及优点，在附图中：

图1为根据发明的示例性实施例的包括热回收蒸汽发生器(HRSG)的联合循环发电设备的示意图；

图2为图1中联合循环发电设备运转的流程图；

图3为图1中联合循环发电设备在关机过程中的废气情况的图表；

图4为图1中联合循环发电设备的HRSG的蒸汽冷却影响的图表；

图5为根据发明示例性实施例的包括蒸汽分离器的HRSG的过热器部分的截面侧视图；