[发明专利]用于燃烧涡轮发动机的燃料预热系统

说明书

本公开提供一种联合循环发电装置(CCPP)，包括燃气涡轮机以及HRSG，所述HRSG经由具有较高压力级和较低压力级的水蒸汽循环与蒸汽涡轮机接合。所述CCPP进一步包括燃料管线和燃料预热器。所述较高压力给水管线将较高压力给水输送到延伸穿过所述燃料预热器的较高压力给水支路，所述高压给水支路包括限定到所述燃料预热器的每一侧的上游段和下游段。所述较低压力给水管线将较低压力给水输送到较低压力给水支路。所述较高压力给水支路的所述下游段在结点处与所述较低压力给水支路相组合，并且组合给水管线从其延伸。第一热交换器在所述组合给水管线与燃料管线之间交换热量。第二热交换器在所述较高压力给水支路与燃料管线之间交换热量。

技术领域

本发明涉及一种具有集成燃料预热的联合循环发电装置(Combined Cycle PowerPlant，CCPP)。本发明另外涉及一种采用集成燃料预热来操作联合循环发电装置的方法。

背景技术

通常，燃烧或燃气涡轮发动机(“燃气涡轮机”)包括压缩机、燃烧器和涡轮。压缩机和涡轮机大体上包括轴向堆叠在各级中的多排叶片。每一级包括固定的一排周向隔开的定子叶片以及围绕中心轴线或轴旋转的一排转子叶片。在操作中，压缩机转子叶片围绕所述轴旋转并且以与所述定子叶片协同行动的方式对空气流进行压缩。所供应的压缩空气然后在燃烧器中使用以燃烧所供应的燃料。燃烧所产生的热气体流膨胀通过涡轮机并且使所述涡轮机叶片旋转，以使整个系统起作用以将燃料转换成机械能。

联合循环发电装置(或“CCPP”)是通过将燃气涡轮机与蒸汽涡轮机相组合来实现更高热效率的发电装置。在此布置中，来自燃气涡轮机的高温排气被引导通过热回收蒸汽发生器(HRSG)以产生蒸汽，所述蒸汽随后被引导通过蒸汽涡轮机以产生动力。结合燃气涡轮机所产生的动力，可以相对于由燃气涡轮机独立产生动力而言提高热效率。

为提高CCPP的热效率，将燃气涡轮机入口处的热气体温度提高到更高温度是有效的。但是，即使采用最新材料和燃烧技术，由于寿命和排放原因，所述热气体温度也受限制。为进一步提高CCPP的效率，已经提出了燃料预热。所述燃料预热系统的使用通常会提高整体效率。但是，常规燃料加热系统仍然会产生显著能量损耗，并且无法利用可能达到的效率。此外，常规系统的维护和运行过于复杂并且成本高昂。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种联合循环发电装置，所述联合循环发电装置包括燃气涡轮机和热回收蒸汽发生器(HRSG)，所述HRSG经由包括多个压力级的水蒸汽循环可操作地接合到蒸汽涡轮机。所述多个压力级可以包括至少较高压力级和较低压力级。所述联合循环发电装置可以进一步包括配置成将燃料输送到燃烧系统的燃料管线，以及用于在将所述燃料输送到所述燃烧系统之前预热所述燃料的燃料预热器。较高压力给水管线可以配置成将较高压力给水输送到：与所述较高压力级相关联的较高压力锅炉；以及从所述较高压力给水管线分支的较高压力给水支路。所述较高压力给水支路可以接合并且延伸穿过所述燃料预热器，并且限定成包括限定到所述燃料预热器的每一侧的上游段和下游段。较低压力给水管线可以将较低压力给水输送到：与所述较低压力级相关联的较低压力锅炉；以及从所述较低压力给水管线分支的较低压力给水支路。所述系统可以包括所述较高压力给水支路的所述下游段与所述较低压力给水支路相组合的结点，并且组合给水管线可以从所述结点延伸以引导所述组合给水。所述第一热交换器可以配置成在以下两者之间交换热量：通过所述组合给水管线输送到所述第一热交换器的组合给水；以及所述燃料管线内的所述燃料。所述第二热交换器可以配置成在以下两者之间交换热量：通过所述较高压力给水支路的所述上游段输送到所述第一热交换器的所述较高压力给水；以及所述燃料管线内的所述燃料。

除了上述方面，本发明还提供以下技术方案：

技术方案1.一种联合循环发电装置，包括燃气涡轮机以及热回收蒸汽发生器(HRSG)，所述HRSG经由包括多个压力级的水蒸汽循环可操作地接合到蒸汽涡轮机，所述多个压力级包括至少较高压力级和较低压力级，所述联合循环发电装置进一步包括：