[发明专利]具有废热蒸汽发生器的联合循环燃气涡轮发电厂

说明书

本发明涉及一种联合循环燃气涡轮发电厂并涉及用于操作这种联合循环燃气涡轮发电厂的相应方法，其中，在联合循环燃气涡轮发电厂的负载操作期间，根据强制流动原理被供应到废热蒸汽发生器的水体流被调节成使得中压级的蒸发器加热面(6)被过度供应，从而在蒸发器加热表面(6)中加热但是未蒸发的限定量的过量的水经由水‑蒸汽分离器(11)被排放到用于对燃气涡轮的燃料进行预热的热交换线路。

技术领域

本发明涉及一种具有废热蒸汽发生器的联合循环发电厂，并涉及一种用于操作这种联合循环发电厂的相应方法。

背景技术

联合循环发电厂是结合燃气涡轮发电厂和蒸汽涡轮发电厂的原理的设备。在废热蒸汽发生器(waste heat steam generator)中，离开燃气涡轮的热烟道气被用于产生用于蒸汽涡轮的蒸汽。在那种情况下，热传递通过在废热蒸汽发生器中以管或管束的形式布置的多个加热面而发生。这些进而在包括至少一个压力级的蒸汽涡轮的水-蒸汽线路中被连接。在那种情况下，每个压力级通常具有作为加热面的预热器或节能器(economizer)、蒸发器和过热器。

当前，废热蒸汽发生器的构造严格受到经济方面的控制。特别地，当前，对由废热蒸汽发生器和废热蒸汽发生器中的多个加热面产生的蒸汽的压力和温度的过程参数的选择是至关重要的，并且取决于燃气涡轮出口温度和联合循环电力发电厂的操作的边界条件两者。在那种情况下，针对废热蒸汽发生器中的每一点处产生的蒸汽质量的一个测量是那一点处的烟道气和蒸汽之间的温差。由于对联合循环电力发电厂的经济可行性的不断增长的要求，类似于燃烧式蒸汽发生器，到目前为止已经越发努力致力于引入具有超临界工艺参数的废热蒸汽发生器。由于人们发现在两级范围之上的压力范围中的情况下，特别是具有相关联的桶(drum)的自然循环系统不能再用于混合物的分离，因为不存在具有不同密度的水相和蒸汽相的混合物。于是这里可以使用强制流原理(once-through principle)，也就是说，水-蒸汽线路中的高压泵以受控的方式将恰好量的水精确地输送到废热蒸汽发生器中(也称作给水)，以使得在后者的出口处，以与加热的预定的气体侧供应配合的方式，相应量的蒸汽(也叫一次蒸汽)与需要的超临界蒸汽参数一起出现。具有根据强制流原理操作的至少一个压力级的这种废热蒸汽发生器例如从WO99/01697A1中已知。

由于根据强制流原理操作的废热蒸汽发生器不需要要求较厚的壁以便足够结实来应对系统压力的大体积的桶，所以这种蒸汽发电机的特征在于短的启动时间。然而，在这种废热蒸汽发生器的构造的情况下的关键变量仍然是在联合循环发电厂的整个负载范围内的蒸发器加热面的稳定的强制流。

为了提高热效率，当前已知的联合循环发电厂通常具有燃料预热。这涉及从水-蒸汽线路中、在大约220℃-240℃的温度下、在废热蒸汽发生器的中压级的预热器的出口处受控地提取预热器中加热的给水的部分，该给水被供给到用于燃料预热的换热器线路。在那种情况下，中压级的适当的压力控制策略进一步确保在整个负载范围内的在该提取点处的在水-蒸汽线路中循环的介质的足够的温度。

当前，根据强制流原理设计的废热蒸汽发生器的较新的研究已示出：在预热器和蒸发器的管在一个通路中实现的情况下(也就是没有额外的压力均衡的情况下)，可以甚至在低压占主导的情况下，实现通过中压级的蒸发器的稳定的流动，并且在该组合的加热面的预热区域中产生足够高的压降。这可以通过在入口区域中设计具有小内径的该加热面的管来确保，在管中仅仅过冷水(subcooled water)在整个负载范围内流动，以实现针对通过中压蒸发器的稳定流动需要的节流压降。然而，为此，需要通过预热器的出口处的出口集电器和随后的蒸发器入口处的入口分电器进行分配。然而，这远离通常设置在该点处用于转移用于预热燃料的加热的水的分支线。在当前的联合循环发电厂中，从作为整体的发电厂的操作的观点来看，省略该燃料预热是不被期望的。为了将预热的给水部分地转移到燃料预热的换热器线路中，从中压级的预热器的出口到高压力级的预热器的出口重新设置分支线的结果将是换热器线路的组件将必须被配置和被确保为针对显著高的压力，其反过来将导致成本大幅增加。转换到低压级是不可能的，因为在低压级，无法提供燃料预热所需的热和温度的量。