[发明专利]一种联合循环多级回收机岛废热的启动优化系统和方法

说明书

本发明提供一种联合循环多级回收机岛废热的启动优化系统，包括燃气轮机和锅炉，其特征在于，从压气机出口抽取的高温压缩冷却空气接有气‑水换热器一，气‑水换热器一的出口接有燃气透平的冷却腔室入口，冷却腔室连接有前三级静叶片，腔室的出口连接有气‑水换热器二，前三级，气‑水换热器二通过管道连接有气‑水换热器三，在气‑水换热器三上设置有汽动罗茨风机，气‑水换热器三出口并接有高压缸和中压缸，高压缸内对应设置有汽轮机外箱一，中压缸对应设置有汽轮机外箱二，汽轮机外箱一和汽轮机外箱二对应设置预暖气通道和转子，锅炉通过高压循环水泵出口与气‑水换热器一、气‑水换热器二以及气‑水换热器三连通。

技术领域

本发明涉及电厂余热利用技术领域，尤其涉及一种联合循环多级回收机岛废热的启动优化系统和方法。

背景技术

燃气-蒸汽联合循环作为一种利用燃气轮机排气加热汽水工质的发电设备，已有大量回收利用余热锅炉侧（即炉岛）废热的技术，但是在目前国内大功率联合循环早启晚停的调峰运行情况下，启动过程中因为燃气轮机的快速启动和余热锅炉滞后，燃汽轮机侧（即机岛）产生的部分热量往往被浪费。

目前，H级/J级重型燃气轮机联合循环的燃气初温已远超透平叶片金属材料承受极限，燃气轮机冷却系统一般从压气机出口抽压缩空气进入透平冷却空气换热器，即OTC（Organic Trans-critical Cycle）换热器，进一步冷却后再送往透平做冷却空气，涡轮叶片最高温度降低约200℃。

OTC换热器一般抽取高压省煤器前的高压低温热水，引至机岛冷却压气机抽气，然后压缩空气流入前三级静叶腔室，冷却空气通过一系列腔室和风门，对透平前三级叶片进行冷却，再从主流道的固定部位排出机体外。OTC换热器产生高压热水或蒸汽，在联合循环正常负荷时送往高压汽包，启动期间余热锅炉为了控制升温速率，汽轮机蒸汽流量小，OTC系统产生的高压热水是直接排到凝汽器，而且燃气轮机启动至初负荷阶段之后，锅炉在冷态启动情况下升温升压状态长达80分钟，OTC系统回水造成热量和升压泵功的极大损失。

目前用于汽轮机外箱预暖的暖气热量来自以及空气加热器，如果能利用OTC系统回收机岛侧热能加热炉岛启动预暖空气，合理用于汽轮机高压、中压缸保温CHS（即CasingsHeating System）系统以减小转子和箱体温差，这样的系统将提升联合循环电厂启动过程的节能性和经济性。

现阶段已有的相关技术是将启动过程和低负荷时的燃气轮机余热保存到储热缓冲装置中，但是不可避免要改造气路结构，引入高成本储热设备。

因此针对重型燃气轮机电厂，亟需结合已有水循环系统的优势，形成一套高效率、低成本、易操作，可定量地回收利用燃机侧热废热的技术方案。

发明内容

本发明旨在提供一种联合循环多级回收机岛废热的启动优化系统，以克服现有技术中存在的不足。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种联合循环多级回收机岛废热的启动优化系统，包括燃气轮机和锅炉，其特征在于，压气机的出口并接有燃烧室和气-水换热器一，燃烧室和气-水换热器一的出口并接有内置有腔室的燃气透平，其中，腔室包括气膜孔、气路进口导流管口和气路出口导流管，在腔室内间隔设置有前三级静叶片，并形成冷却气体的流道，冷却气体进口导流管与气路出口导流管设置同一侧，气路出口导流管连通有气-水换热器二；气-水换热器二通过管道连接有气-水换热器三，在气-水换热器三上设置有汽动罗茨风机，所述汽动罗茨风机是由低压缸1的抽汽带动运转，可将空气加压后引流；气-水换热器三出口并接有高压缸和中压缸，高压缸内对应设置有汽轮机外箱一，中压缸对应设置有汽轮机外箱二，汽轮机外箱一和汽轮机外箱二内部对应设置有汽缸和转子，锅炉通过循环水泵与气-水换热器一、气-水换热器二以及气-水换热器三连通。

作为本发明的一种联合循环多级回收机岛废热的启动优化系统的改进，在气-水换热器三的出口处设置有流量阀，流量阀用于调节气-水换热器三输入高压缸箱体和中压缸箱体的空气流量。