[发明专利]用于热回收蒸汽发生器与燃气涡轮紧密联接的设备与方法

说明书

一种与燃气涡轮紧密地联接的热回收蒸汽发生器(″HRSG″)(40)包括设置在HRSG(40)的管道(42)上游的流动控制结构阵列(10)。结构阵列(10)由固定到安装在HRSG(40)的支承结构上的水平支承件(24)上的多个栅格状面板(18)形成。结构阵列(10)使离开燃气涡轮的高速排气流(14)扩散以及贯穿HRSG(40)均匀地重新分配气流。结构阵列(10)减少管道(46)的磨损和损坏。

技术领域

本发明大体涉及热回收蒸汽发生器(HRSG)，且更具体而言，涉及具有结构阵列的热回收蒸汽发生器，该结构阵列用来在离开燃气涡轮的排气流穿过热回收蒸汽发生器之前控制该排气流。

背景技术

联合循环动力设备采用具有热回收蒸汽发生器(HRSG)的燃气涡轮，热回收蒸汽发生器使用来自燃气涡轮的排气中的热能来产生蒸汽，以用于发电或者工艺用途。在这样的动力设备中使用的大的固定式燃气涡轮可典型地具有在200ft/sec(英尺每秒)范围(inthe range of)内的平均排气速度。但是，燃气涡轮排气的速度并不均匀，而且一些最近的燃气涡轮具有660ft/sec范围中的局部排气速度。HRSG可具有在燃气涡轮出口流动面积的5至10倍的范围中的流动面积，且因此具有为离开燃气涡轮的那些速度的1/10至1/5的平均进入速度。因此需要发散式管路来将燃气涡轮连接到HRSG。连接管路和HRSG的典型的燃气涡轮排气扩散器布置在图1中示出。期望的是在紧凑的管路布置中将HRSG定位在燃气涡轮附近，以便最小化动力设备所需的面积以及最小化连接管路的大小和成本。这可导致气体的高速射流冲击与燃气涡轮排气扩散器成直线的HRSG中的前排热传递管道的区域。这种高速可导致流动引起的振动，该振动将会损坏热传递管道。管道组上的高的气动负载还可导致整个前管道组运动，从而导致管道组中以及周围的构件损坏。进入HRSG前排管道的不均匀的速度还会降低这些排的热传递效率。

在一些情况下，已在发散式管路中使用流动控制器来在管路内改变流的方向，以及改进通向HRSG中的前排管道的流分布。这些流动控制器将由于紧邻燃气涡轮而在紧凑的管路中经受非常高的气动负载。除了稳定的气动负载之外，流动控制器由于管路中的高的紊流水平而经受动力学负载，且由于从环境温度到高的燃气涡轮排气温度而经受热应力。这些问题使得位于发散式管路36中的流动控制器将不可能在长期运行后继续存在。

如下文将更详细描述的，设置在HRSG的前部管道上游的结构阵列将克服这样的问题，特别是当涡轮和HRSG紧密联接时。

现在存在对用于使来自涡轮的排气流14扩散以回收热的有效且可靠的器件的需要。

附图说明

现在参照附图，它们是示例性实施例，且其中，相似的元件相似地编号：

图1是与燃气涡轮排气扩散器流体连通地联接的HRSG和根据本发明的HRSG的局部剖视侧面正视图。

图2是根据本发明的HRSG的截面侧面正视图，其具有入口管路和设置在HRSG的管道上游的结构阵列。

图3a是根据本发明的具有固定在其上的结构阵列的HRSG的前视图。

图3b是图3a的结构阵列的侧面正视图。

图4a是图3a的结构阵列的栅格状面板的前视图。

图4b是图4a的栅格状面板的侧面正视图。

具体实施方式

提出了一种用于流动控制的新的措施，其中结构构件的阵列10布置在前排管道48的前部，以便使离开燃气涡轮(未显示)的高速排气流14扩散，并且将该气流重新分配到HRSG40中。图2-4b中显示了一个这种布置。注意这些图显示了一种可行的布置。可使用其它组合，只要以下论述的特征由该设计满足即可。

图2是根据本发明的HRSG的截面侧面正视图，其具有入口管路和设置在HRSG的管道的上游的结构阵列。图2显示了具有结构阵列10的HRSG40。