[实用新型]使用热能储存的燃料气体加热系统

说明书

技术领域

本实用新型总体上涉及一种燃料气体加热系统，确切地说，涉及利用热能储存单元加热供应到燃气涡轮发动机的燃料气体。

背景技术

运行期间，燃气涡轮发动机燃烧燃料气体和空气的混合物以产生高温燃烧气体，所述高温燃烧气体驱动一级或多级涡轮机叶片旋转。所述旋转可以用于驱动诸如发电机等负载。通常，当燃气涡轮发动机开始启动时，燃料气体和空气直接在燃气涡轮发动机的燃烧室内混合。最终，随着负载产能提升，燃气涡轮发动机将以预混合产生模式运行，其中燃料气体和空气在燃烧室的上游混合。在燃气涡轮发动机的初始启动期间内，有害物质排放，例如单氮氧化物（NO_x）通常十分高，并且将在启动预混合模式之后显著改善。因此，燃气涡轮发动机需要快速进入在预混合燃烧模式下运行的负载水平，以达到符合相关规章的NO_x排放水平。燃气涡轮发动机越快进入所谓的“符合排放限制的”负载水平，有害物质的排放总量就越少。

燃气涡轮发动机的装载速率通常取决于燃烧室的稳定运行。燃烧室的稳定运行主要受燃料气体温度的控制。具体来说，在启动期间，燃气涡轮发动机将在多个燃烧模式之间循环，然后才启动预混合燃烧模式。这些燃烧模式包括预混合燃烧模式，每个燃烧模式需要燃烧室入口处达到特定的最低燃料气体温度，然后才能进入到下一模式。

燃气涡轮发动机的启动期间通常会使用燃料气体加热系统，以便更快速地满足在低排放运行负载下运行所需的燃料气体温度要求。一个燃料气体加热系统的实例包括使用燃气涡轮发动机所属发电厂中所用的其他部件内产生的热水来加热燃料气体。此类燃料气体加热系统的使用受限于这些发电厂部件即时并有效产生热水的能力。例如，在发电厂在长期关机之后的启动期间内，这些发电厂部件可能需要相当长的时间才能实际上提供满足燃料气体加热所需温度的热水，从而达到所需的温度水平。在此实例中，在所述部件充分预热以使热水温度能够提供充分燃料气体加热期间，所述燃气涡轮发动机只能处于部分负载条件下的空转状态。其他燃料气体加热系统的实例包括使用诸如电热或辅助锅炉等辅助系统来加热燃料气体。部署这些类型的燃料气体加热系统的成本通常十分高昂。

实用新型内容

在本实用新型的一方面中，提供了一种系统。在本实用新型的此方面中，所述系统包括燃气涡轮发动机和蒸汽发生源，所述蒸汽发生源配置成回收所述燃气涡轮机的排出能量、并产生工作流体供应。所述系统进一步包括储热单元，所述储热单元具有：冷罐，所述冷罐容纳处于冷态的储热工作介质；以及热罐，所述热罐容纳处于受热状态的储热工作介质。燃料气体源配置成将燃料气体供应到所述燃气涡轮发动机。第一燃料气体加热器配置成加热从所述燃料气体源供应的所述燃料气体。第二燃料气体加热器配置成辅助所述第一燃料气体加热器加热从所述燃料气体源供应的所述燃料气体。具体来说，所述第一燃料气体加热器和所述第二燃料气体加热器使用在所述蒸汽发生源中产生的工作流体的提取部分、以及储存在所述储热单元的所述热罐中的所述储热工作介质来将所述燃料气体加热到预定的燃料气体温度水平。

附图说明

图1是根据本实用新型第一实施例的发电厂的示意图，所述发电厂具有燃料气体加热系统；

图2是根据本实用新型第二实施例的发电厂的示意图，所述发电厂具有燃料气体加热系统；

图3是根据本实用新型第三实施例的发电厂的示意图，所述发电厂具有燃料气体加热系统；以及

图4是根据本实用新型第四实施例的发电厂的示意图，所述发电厂具有燃料气体加热系统。

具体实施方式

本实用新型的多个实施例涉及利用储热单元来加热燃料气体以用于发电厂中，例如，具有联合循环发电厂，所述发电厂具有随顶层热力循环运行的顶层循环热力发动机以及随底层热力循环运行的底层循环热力发动机。储热单元可以包括储热工作介质，所述储热工作介质可以包括从所述底层循环热力发动机提取的热能。所述热能可以储存在介质中，例如无机盐（例如，熔盐）、热油、加压水等。所述储热单元可以包括：冷罐，所述冷罐容纳处于冷态的储热工作介质；以及热罐，所述热罐容纳处于受热状态的储热工作介质。除了利用所述储热单元之外，本实用新型的多个实施例可以利用在诸如蒸汽发生源（例如，热回收蒸汽发生（HRSG）单元）等底层循环热力发动机中产生的工作流体的提取部分来加热燃料气体。