[发明专利]火力发电站

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够通过提高蒸汽温度和蒸汽轮机效率来提高发电效率的火力发电站。

背景技术

传统的火力发电站分为图9中所示的传统型火力发电站，包括朗肯(Rankine)回热再循环的蒸汽轮机；和图10中所示的组合式火力发电站，其中，燃气轮机系统30和蒸汽轮机系统50相互组合，蒸汽轮机系统50通过使用从燃气轮机系统30排放的废气C加热的蒸汽驱动。

如图9中所示，传统型朗肯回热再循环火力发电站包括：锅炉1，通过使用化石燃料燃烧生成的热来产生蒸汽；蒸汽轮机2，通过使用从锅炉1排放的蒸汽A和B而旋转；冷凝器3，收集燃气轮机2中使用的蒸汽；低压供水加热器4，加热从冷凝器3供给的水；供水泵5，增加由低压供水加热器4加热的水压；高压供水加热器6，加热来自供水泵5的水；和发电机7，连接到蒸汽轮机2。

如图9中所示，蒸汽轮机2包括：高压蒸汽轮机8，来自锅炉1的主蒸汽A引入所述高压蒸汽轮机8；中压蒸汽轮机9，从高压蒸汽轮机8排出，然后由锅炉1中的再热器45再加热的再热蒸汽B引入所述中压蒸汽轮机9；和低压蒸汽轮机11，从中压蒸汽轮机9排出的再热蒸汽B通过交叉管道(连接管道)10引入所述低压蒸汽轮机11。

在图9中，已经由锅炉1产生的主蒸汽A引入高压蒸汽轮机8，其中，主蒸汽A膨胀，并且从其排出。主蒸汽A由锅炉1中的再热器45再加热变成再热蒸汽B，然后再热蒸汽B进入中压蒸汽轮机9。在中压蒸汽轮机9中膨胀、并且从其排出的再热蒸汽B作为低压蒸汽通过交叉管(连接管)10引入各低压蒸汽轮机11。已经引入每一个低压蒸汽轮机11内的低压蒸汽在低压蒸汽轮机11中膨胀，并且作为废蒸汽引入冷凝器3，在冷凝器3中，废蒸汽冷却并冷凝，即，废蒸汽转变回水。其后，从冷凝器3供给的水由低压供水加热器4加热。然后，水压由供水泵5升高，并且之后，水由高压供水加热器6加热。最后，水返回到锅炉1。

如图10中所示，组合式火力发电站的燃气轮机系统30包括：压缩机31，压缩空气；燃烧室32，通过燃烧使用由压缩机31压缩的空气燃烧燃料，从而产生燃烧气体；燃气轮机33，由燃烧室32产生的燃烧气体驱动；和气轮机发电机35，连接到燃气轮机33。组合式火力发电站的蒸汽轮机系统50包括：回收热蒸汽发生器(HRSG)20，通过从燃气轮机系统30排出的废气C产生主蒸汽A、再热蒸汽B和低压蒸汽D；蒸汽轮机2，通过使用从回收热蒸汽发生器(HRSG)20排出的蒸汽A、B和D旋转；冷凝器3，收集蒸汽轮机2中使用的蒸汽；供水泵5，增加从冷凝器3供给的水压；和发电机，连接到蒸汽轮机2。

如图10中所示，蒸汽轮机2包括：高压蒸汽轮机8，来自回收热蒸汽发生器(HRSG)的主蒸汽A引入其中；中压燃气轮机9，从高压蒸汽轮机8排出并且在回收热蒸汽反射器(HRSG)20中由再热器45再加热的再热蒸汽B引入其中；和低压蒸汽轮机11，从中压蒸汽轮机9排出的再热蒸汽B通过交叉管道(连接管道)10引入其中。

在图10中，从回收热蒸汽发生器(HRSG)20排出的主蒸汽A经过高压蒸汽轮机8，并且由在回收热蒸汽发生器(HRSG)20中的再热器45再加热变成再热蒸汽B，然后，再热蒸汽B进入中压蒸汽轮机9。从中压蒸汽轮机9排出的蒸汽与低压蒸汽D混合，并且通过交叉管道10分配到低压蒸汽轮机11。然后，分配的蒸汽到达冷凝器3，在冷凝器3中蒸汽转变回水。从冷凝器3供给的水在供水泵5的上游位置和下游位置分路，从而变成不同压力的水，即，高压水、中压水和低压水，其然后返回到回收热蒸汽发生器(HRSG)20。

为了提高火力发电站的发电效率，增加蒸汽温度并且提高蒸汽轮机效率非常有利。

关于蒸汽温度，近年来，超过600℃的蒸汽温度已经使用在火力发电站中。由于增加蒸汽温度可实现高的发电效率，因此继续期望进一步提高蒸汽温度。另一方面，作为提高蒸汽轮机效率有贡献的重要因素，可采用例如减小废蒸汽损耗，这可通过延长末级转动叶片的长度来实现。目前，利用2-极发电机的60Hz全速机器中，当转动叶片由不锈钢制成时，末级转动叶片的长度约1.0m长，当转动叶片由钛合金制成时，约1.1m长。

但是，当采用这些技术来提高发电效率时，即增加蒸汽温度或延长末级转动叶片长度时，不仅需要流体、强度和冷却技术的先进设计，而且需要高强度材料，这显著增加了开发成本，并且延长了用于其的开发期。