[发明专利]清除联合循环发电系统中的夹带气体的方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及动力系统，以及更特别地，涉及一种兼具兰金循环和燃烧过程的联合循环发电系统。更特别地，本发明涉及一种系统和方法，以用于降低在这种联合循环发电系统中存在的不需要的气态物质的水平。

背景技术

联合循环发电厂已被普遍使用，原因是其具有热交换器，所述热交换器可从燃烧机的热气排气流中回收热。常规地，该被回收的热被用于产生蒸汽轮机的工作流体。这比使用仅仅燃气轮机或者仅仅蒸汽轮机能够实现的情况产生更多有效的动力。例如参见转让给本发明的受让人的通过引用并入本文的美国专利No.5,375,410。

通常，联合循环发电系统包括在兰金循环(例如蒸汽循环)上操作的第一功率源，以及基于燃烧过程的第二功率源，在该燃烧过程中，从燃烧过程的热排气气体回收的热被传送至所述兰金循环中的工作流体。这种系统使得整个设备效率大约为55％或者更高。为了减少不希望的大气排放和减小对复杂的高速机械部件的有害作用，系统操作受到很多约束。因此在发电系统中精确的监测和控制多个过程是有必要的。

例如，在常规的蒸汽循环中，强酸和弱酸的广泛使用随着时间而变化，且精确地监测成分如盐酸或醋酸的能力对于控制这些化学物以达到最大化机械部件的使用寿命的水平是关键的。然而，当基于阳离子传导性来监测强酸含量时，例如由于该蒸汽循环中的二氧化碳的低水平夹带所形成的弱酸含量可掩盖强酸的存在。该问题在基于大气侵入而定的二氧化碳浓度大约为小于0.03％时发生。例如，蒸汽循环冷凝器通常被保持在部分真空中，但是，当该系统被关闭时，该真空消失。因而，少量的二氧化碳可进入该系统，并被吸收进富氨的给水中。当该系统启动时，这种弱酸含量可伴随工作流体通过该循环。防止这种二氧化碳侵入的一个方法可以是：当蒸汽轮机被关闭时保持该真空，并向相关的密封装置提供连续的蒸汽供应。用于从工作流体中去除二氧化碳的一种方法是简单地排出该流体，但这会需要排放相当大量的热流体，导致不必要的热损耗。任一方案的相关费用应当被避免。

联合循环发电系统中的燃烧过程成分例如由于环境原因也必须被精确地监测和控制。由于化学排放物的水平根据操作状态而变化，因而该控制过程可能是复杂的。理想地，发电过程可以更简单地在稳态条件下进行控制，但是动态的和变化的功率输出通常是必要或者需要的。例如，在启动期间，特别地当功率输出水平小于最大稳态功率输出的75％时，燃烧轮机可排出不需要的高水平的被调节排放物。为了在燃烧过程启动期间减少NO_x排放物(如NO₂和NO₃)，需要限制火焰(燃烧)温度。

通常，需要找到更有效和有效率的方法来降低在发电过程中的成分的不利影响。

附图说明

参考单独的附图在下文描述中解释本发明，附图示出了包括本发明一个实施例的联合循环发电系统的简化示意图。

具体实施方式

该附图示出了联合循环系统10的简化示例性实施例，该系统形成有燃烧轮机系统12、高压蒸汽轮机14、中压蒸汽轮机16、低压蒸汽轮机18、余热回收蒸汽发生器(HRSG)20(以虚线表示)、以及冷凝器22，其被联接用于从所述低压蒸汽轮机18接收工作流体。该燃烧轮机系统12包括示意性图示的空气压缩机部分24、燃烧室26、以及燃气轮机28。为了清楚起见，其它的常规部件和流体流动管线被省略。例如，应当理解的是，流体流动管线将所述轮机28的排气出口连接到HSRG 20的高温侧的入口。通常，根据本发明的联合循环系统可包括多个低、中和高压蒸汽轮机、多个燃气轮机和多个HRSG。