[发明专利]联合循环发电厂及用于操作此类联合循环发电厂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及热电厂。其涉及联合循环发电厂。其还涉及用于操作此类联合循环发电厂的方法。

背景技术

一些地区中的电网需要高达工厂净功率输出的10%或甚至更高的水平下的来自联合循环发电厂(CCPP)的相当大的功率储备。

在现有技术中，该大量的功率储备通常通过将CCPP设计成具有工厂的余热回收蒸汽发生器HRSG内的大补充焚烧(SF)来实现(对于CCPP中的补充焚烧的总体构想，见例如文献US 3,879,616或WO 2010/072729 A2)。补充焚烧将引起以下两个结果：

1)因为必须为补充焚烧保存压力裕度，故在SF关闭的情况下的基本负载和局部负载蒸汽涡轮的新鲜蒸汽压力将低于允许的操作压力。SF越大，SF关闭时的新鲜蒸汽压力和工厂性能越低。

作为实例，对于具有大约500MW的功率输出的三倍压力再热CCPP，考虑待由补充焚烧提供为功率储备的10%净功率输出，要求的新鲜蒸汽压力设计裕度可导致基本负载下的新鲜蒸汽压力的相当大的下降，并且对应地导致工厂性能下降(可高达0.5%)。

2)由于蒸汽涡轮新鲜蒸汽压力操作范围和HRSG补充焚烧设计极限，故仅依靠具有减小的基本负载蒸汽涡轮新鲜蒸汽压力的补充焚烧可在不改变蒸汽涡轮ST和HRSG的构造的情况下不能够提供足够的功率储备，例如，从3p(p=压力)设计切换到2p或1p设计。这将导致在SF关闭时的进一步工厂性能下降。

文献US 5,495,709 A公开了一种空气储存器涡轮装备，其具有连接于压缩空气储存器的燃气涡轮组，并且包括热水储存器、连接成接收燃气涡轮下游的排出气流的废热蒸汽发生器，燃气涡轮组包括压缩机单元、至少一个燃烧室和至少一个涡轮，其中废热蒸汽发生器连接成将蒸汽引入到燃气涡轮组中用于增加至少一个涡轮的输出，并且进一步包括用以冷却由压缩机单元压缩的工作空气的至少一个热交换器，以及用以将水蒸气引入到工作空气中的局部压力蒸发器，至少一个热交换器连接成将加热的水输送至局部压力蒸发器。

文献US 4,509,324A公开了一种船上发动机系统和操作方法，该船上发动机系统包括具有中间冷却器的两个压缩机、压缩机涡轮、动力涡轮、用于组合燃料、空气和水的燃烧器。热交换器从排气除去热，并且使用其来预热至燃烧器的水。喷雾冷凝器从排气回收水用于再使用。水净化设备用于从水除去酸。系统设计用于满载下的化学计算操作，并且在部分负载下以提高的效率运行以给出总体较低的燃料消耗。

文献US 2006/248896A1公开了一种操作燃气涡轮发电厂的方法，该燃气涡轮发电厂包括第一燃气涡轮组，其由与彼此机械地连接的压缩机和涡轮构成，以及第二燃气涡轮组，其包括置于第一组的压缩机与涡轮之间的气流中的燃烧装置，由此第二燃气涡轮组由压缩机、燃料喷射装置、燃烧室和涡轮构成，由此第二燃气涡轮组的压缩机和涡轮机械地联接于彼此，并且燃气涡轮组中的至少一个具有用于抽取功的装置，由此，事实为，第一水流和/或蒸汽流以来自第一组的涡轮的烟道气体的热来加热；另外的量的水和/或蒸汽以来自由第一组的压缩机压缩的气流的热来加热，并且产生的水和/或蒸汽以如下量喷射到气流中，使得流中的空气的氧含量的至少60%通过燃烧装置中的燃烧消耗，并且给送到第二燃气涡轮组的涡轮中的燃烧气体具有范围在50bar到300bar的压力。

发明内容

本发明的目的在于具有一种联合循环发电厂，其在工厂以基本负载操作时以改进且优化的设计性能提供大功率储备。

本发明的另一个目的在于提供一种用于操作此类联合循环发电厂的方法。

这些及其它目的通过根据本发明的联合循环发电厂和根据本发明的操作方法来获得。

根据本发明，一种联合循环发电厂包括燃气涡轮，其排出气体出口连接于余热回收蒸汽发生器，该余热回收蒸汽发生器为水/蒸汽循环的一部分，由此为了在以基本负载操作时具有大功率储备并且同时具有较高设计性能，燃气涡轮设计有用于功率增加的蒸汽喷射能力，由此燃气涡轮包括至少一个燃烧器，以及提供冷却空气用于冷却所述燃气涡轮的压缩机，该冷却空气从压缩机抽取，并且在至少一个冷却空气冷却器中冷却下来，并且用于蒸汽喷射的蒸汽在所述冷却空气冷却器中生成，由此所述蒸汽可喷射到所述冷却空气冷却器的空气侧入口或出口中，并且/或者直接地喷射到所述至少一个燃烧器中。余热回收蒸汽发生器配备有补充焚烧。补充焚烧为至少单级补充焚烧，以在需要时增加高压蒸汽产生并且向电网提供增加功率来作为功率储备。

根据本发明的实施例，至少一个冷却空气冷却器为单程冷却器(OTC)。