[发明专利]超临界热回收蒸汽发生器的再热器和超临界蒸发器布置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年1月13日提交的美国临时申请No. 61/586,350的权利，该申请的内容通过参考全部并入本文中。

技术领域

本公开大体涉及热回收蒸汽发生器(HRSG)，并且更特别地，涉及HRSG的再热器和超临界蒸发器的布置，其中，超临界蒸发器和再热器配置在HRSG的公共排出气体流节段中。

背景技术

一些联合循环发电厂利用单个热源来运行两个或更多个热力发动机。例如，一些联合循环发电厂利用燃气涡轮作为热源。燃气涡轮包括联接于定位在其下游的压缩机的压缩机。压缩机和涡轮的旋转元件典型地安装在公共可旋转轴上。燃烧室定位在压缩机与涡轮之间。燃料(例如，天然气)供应至燃烧器。在燃烧器中，气体与空气混合，并且被点燃，由此以热和高速燃烧气体的形式释放能量，该高速燃烧气体进入涡轮的旋转元件并且使涡轮的旋转元件转动。涡轮可联接于发电机用于产生电力。离开涡轮的燃烧气体在热回收蒸汽发生器(HRSG)中用于提供有用的蒸汽，用于使另一个涡轮系统(例如，蒸汽涡轮)自旋。蒸汽涡轮系统可串联联接于燃气涡轮系统中的涡轮的轴，或者可为独立的单元。

蒸汽涡轮系统可包括三个区段，其包括高压区段、中压区段和低压区段。超临界蒸汽(即，在临界点处或高于临界点)进入高压区段。因为在超临界压力和温度下，不可区分水和蒸汽，所以与用于处理低于临界点的蒸汽的这些系统和构件相比，简化了用于收集和转移超临界蒸汽的系统和构件。对中压区段和低压区段的蒸汽压力要求依次低于高压区段的蒸汽压力要求。三个区段中的每一个具有用于蒸汽进入相应的区段的入口，以及用于排放在比相应的入口处的压力和温度低的压力和温度下的蒸汽的出口。蒸汽的压力和温度减小通过从用于使该级中的涡轮叶片自旋的蒸汽提取能量而实现。从高压区段的出口排放的蒸汽具有有用的能量，该蒸汽可在HRSG中被进一步加热，并且随后供应至中压级的入口。从低压区段排放的低能蒸汽发送至冷凝器，其中，低能蒸汽冷却并且冷凝成冷凝物，该冷凝物随后供应至HRSG用于产生蒸汽。

发明内容

根据本文中示出的方面，提供了一种超临界热回收蒸汽发生器，其包括限定内部区域并具有气体入口和气体出口的管。管构造成将气体从气体入口传送至气体出口。气体入口与气体出口之间的管的一部分限定内部区域的排出气体流节段。超临界蒸发器配置在内部区域中，并且第一级再热器配置在内部区域中。第一级再热器和超临界蒸发器配置成在排出气体流节段中相对于排出气体的流邻近彼此，例如，相对于穿过超临界热回收蒸汽发生器的排出气体的流成并联布置。

根据本文中示出的另外的方面，提供了一种联合循环发电厂，其包括燃气涡轮系统，该燃气涡轮系统具有构造成从其排放排出气体的排出端口。联合循环发电厂包括蒸汽涡轮系统，其具有定位在公共轴上的高压区段、中压区段和低压区段。联合循环发电厂包括超临界热回收蒸汽发生器，其包括限定内部区域并具有气体入口和气体出口的管。气体入口与排出端口连通。管构造成将气体从气体入口传送至气体出口。气体入口与气体出口之间的管的一部分限定内部区域的排出气体流节段。超临界热回收蒸汽发生器包括配置在内部区域中的超临界蒸发器和配置在内部区域中的第一级再热器。第一级再热器和超临界蒸发器配置成在排出气体流节段中相对于排出气体的流邻近彼此，例如，相对于穿过超临界热回收蒸汽发生器的排出气体的流成并联布置。

根据本文中示出的另外的方面，提供了一种用于操作联合循环发电厂的方法。该方法包括提供具有排出端口的燃气涡轮系统和包括高压区段的蒸汽涡轮系统。还提供了包括限定内部区域的管的超临界热回收蒸汽发生器。超临界热回收蒸汽发生器包括由内部区域的一部分限定的排出气体流节段。超临界蒸发器和第一级再热器配置在内部区域中。第一级再热器和超临界蒸发器在排出气体流节段中配置成相对于排出气体的流邻近彼此，例如，相对于穿过超临界热回收蒸汽发生器的排出气体的流成并联布置。排出气体从燃气涡轮系统排放。冷再热蒸汽从蒸汽涡轮系统供应至第一级再热器，并且加热的水供应至超临界蒸发器。关于穿过超临界热回收蒸汽发生器的排出气体的流，排出气体在围绕由第一级再热器和超临界蒸发器限定的外表面的平行流动路径中流动。

通过下列附图和详细描述举例说明以上描述的特征和其它特征。

附图说明

现在参考为示例性实施例的附图，并且其中，同样的元件被相似地标记：

图1为包括燃气涡轮系统、热回收蒸汽发生器(HRSG)和蒸汽涡轮系统的联合循环发电厂的示意图；

图2A为图1的HRSG的一部分的示意图；