[发明专利]用于扩大涡轮机的调节范围的系统

说明书

背景技术

本发明涉及涡轮机的操作，更具体而言涉及用于通过加热入口空 气来扩大调节范围的系统。

诸如燃气轮机、航改燃气轮机等的涡轮机通常在复合循环和/或热 电联合模式下运行。在复合循环运行中，产生蒸汽的余热回收蒸汽发 生器从涡轮机中接收排气；然后该蒸汽流向产生额外电流的蒸汽轮 机。在热电联合运行中，由余热回收蒸汽发生器产生的一部分蒸汽被 传送到需要蒸汽的独立程序。

认为复合循环和热电联合电站在基本负载下运行时产生最大量 的能量(机械能、电能等)。然而，基本负载运行尽管为操作人员所期 望，但是并非总是可行的。在能源市场(电网等)可能并不是对于所有 在基本负载时产生的能量都存在需求。此时，发电设备必须关闭或者 在产生小于最大量的能量的部分负载下运行。

通常要求涡轮机在产生电力时保持遵守排放要求。在部分负载下 运行的涡轮机可能不会在整个部分负载范围内(从运转备用到接近基 本负载)保持遵守排放要求。可以认为调节范围是其中涡轮机保持遵守 排放要求的负载范围。宽广的调节范围容许操作人员保持遵守排放要 求、减少燃料消耗且避免与关闭电站相关联的热瞬变。

由于前述原因，存在对用于扩大调节范围的系统的需求。当在部 分负载范围内运行时该系统将会减少涡轮机的燃料消耗。该系统将不 需要对涡轮机作重大改变。

发明内容

根据本发明的实施例，提供了一种用于扩大在部分负载下运行的 涡轮机(105)的调节范围的系统(100，200，300，400)，该系统(100，200， 300，400)包括：包括接收入口空气(130)的压缩机(120)、燃烧系统(135) 及涡轮区段(145)的涡轮机(105)，其中涡轮机(105)产生排气；余热回 收蒸汽发生器(HRSG)(110)，其中HRSG(110)接收排气(150)的一部分 并且产生蒸汽；以及包括至少一个热交换区段的至少一个空气预热器 (155)，其中该至少一个空气预热器(155)在入口空气(130)流入压缩机 (120)之前对入口空气(130)进行加热；其中至少一个热交换区段的一部 分接收处在容许对入口空气(130)进行加热的温度下的流体；并且，其 中，该流体自涡轮机(105)外部的源流出，且其中，对入口空气(130) 进行加热减少了涡轮机(105)的输出并且扩大了调节范围。

附图描述

图1为显示了根据本发明第一实施例的、用于扩大涡轮机调节范 围的系统的示例的示意图；

图2为显示了根据本发明第二实施例的、用于扩大涡轮机调节范 围的系统的示例的示意图；

图3为显示了根据本发明第三实施例的、用于扩大涡轮机调节范 围的系统的示例的示意图；

图4为显示了根据本发明第四实施例的、用于扩大涡轮机调节范 围的系统的示例的示意图。

部件列表：

系统100

燃气轮机105

余热回收蒸汽发生器(HRSG)110

烟囱115

压缩机120

轴125

入口空气130

燃烧系统135

燃料140

涡轮区段145

排气150

空气预热器155

预热器供给管线160

预热器排出管线165

外部能量源170

燃料加热器175

燃料加热器供给管线180

燃料加热器排出管线185

系统200

系统300

系统400

具体实施方式

对优选实施例的以下详细描述参考了显示本发明特定实施例的 附图。具有不同结构和操作的其它实施例不会脱离本发明的范围。

本发明可应用到包括但不限于燃气轮机、航改燃烧涡轮机等的很 多种涡轮机。本发明的实施例采用了可对进入涡轮机(以下称为“燃气 轮机”)的空气进行加热以提高调节范围的应用和方法的形式。

通过对进入燃气轮机的压缩机的空气(以下称为“入口空气”)进 行加热，本发明的实施例具有扩大调节范围的技术效果。如下所述， 入口空气通过燃气轮机外部的能量源来加热。