[发明专利]用于燃气涡轮系统的燃料加热系统以及方法以及发电系统

说明书

本发明提供一种用于燃气涡轮系统的燃料加热系统以及方法以及发电系统。所述燃料加热系统包括用于产生蒸汽的锅炉、独立于所述锅炉的HRSG以及经结构化以使用蒸汽或水作为加热介质来操作的单个燃料换热器。控制阀系统将如下列中的一个的所述加热介质选择性地递送到所述单个燃料换热器的第二通道：来自所述锅炉的所述蒸汽和来自所述HRSG的热给水。

技术领域

本发明大体上涉及涡轮机控制系统，且更具体地说涉及一种在单个燃料换热器中使用水和蒸汽的燃料加热系统以及一种相关发电系统和方法。

背景技术

燃气涡轮系统用于例如发电的广泛多种工业设置中。燃气涡轮使用经燃烧燃料来驱动燃气涡轮以产生电力。在燃气涡轮系统的各种操作条件期间，需要加热燃料。举例来说，燃气涡轮系统针对燃气涡轮的启动条件和/或高负载条件可能需要加热燃料。“启动”是指启动燃气涡轮时的条件，并且“高负载”是指燃气涡轮在高电力输出能力下操作时的条件。当前系统利用两个独立且分离的换热器(heat exchangers)以支持燃料加热：一个换热器用于启动条件且一个换热器用于高负载条件。第一换热器布置可包括辅助蒸汽锅炉，所述辅助蒸汽锅炉(steam boiler)用以加热给水供应(feedwater supply)，所述给水供应接着被引导到用于燃料的换热器以供支持启动燃料加热。通常当热水不能以其它方式易于获得时，例如，在启动连接到燃气涡轮的排气的热回收蒸汽发生器(heat recover steamgenerator；HRSG)之前，使用此第一换热器布置。单独的第二换热器布置利用加热的给水，所述加热的给水被引导到常规壳管式换热器以供启动燃料加热和高负载燃料加热。针对燃料加热概念，两个布置都仅仅(exclusively)使用水。

发明内容

本发明的第一方面提供一种用于燃气涡轮系统的燃料加热系统，所述燃料加热系统(fuel heating system)包括：用于产生蒸汽的锅炉；独立于所述锅炉的热回收蒸汽发生器(HRSG)；单个燃料换热器(single fuel heat exchanger)，其包括用于流体地传送(fluidly communicating)穿过其的燃料的第一通道(first passage)以及与用于流体地传送穿过其的加热介质并与所述第一通道热连通以加热燃料的第二通道，所述单个燃料换热器经结构化以使用蒸汽或水作为加热介质来操作；以及控制阀(control valve)系统，其流体地互连(interconnecting)HRSG、锅炉以及单个燃料换热器且被配置成将如下列中的一个的加热介质选择性地递送到单个燃料换热器的第二通道：来自锅炉的蒸汽和来自HRSG的热给水。

其中，所述单个燃料换热器包括印刷线路式换热器(printed circuit heatexchanger；PCHE)。

所述的燃料加热系统进一步包括冷凝物返回通道(condensate retum passage)，所述冷凝物返回通道将由所述蒸汽产生的冷凝物从所述单个燃料换热器流体传送到所述锅炉。

其中，所述HRSG操作性地连接到所述燃气涡轮系统。

所述的燃料加热系统进一步包括返回通道，所述返回通道将来自所述单个燃料换热器的所述热给水流体地传送到蒸汽涡轮系统的锅炉。

其中，所述控制阀系统包括至少一个控制阀以及控制器；至少一个控制阀被配置成控制所述蒸汽和所述热给水到所述第二通道的流动；控制器被配置成操作所述至少一个控制阀以：在无法获得所述热给水的所述燃气涡轮的启动条件下，将所述蒸汽从所述锅炉递送到所述第二通道，以及响应于所述热给水变得能获得而停止递送所述蒸汽且将所述热给水从所述HRSG递送到所述第二通道。

其中，所述燃料是气体。

其中，所述燃料是液体。