[发明专利]联合循环发电设备

说明书

技术领域

本申请以2014年8月28日提交的序列号为62/042814的美国临时专利申请为基础并且申请享有其优先权，为了所有的目的，该专利申请的公开以全文引用的方式并入到本文中。

本发明大体而言涉及联合循环发电设备。更具体而言，本发明涉及用于在燃气涡轮的回转机构(turninggear)和/或非燃烧操作期间保存联合循环发电设备的热回收蒸汽发生器部分内的热能的系统和方法。

背景技术

一种类型的联合循环燃气涡轮发电设备联合利用至少一个燃气涡轮和至少一个蒸汽涡轮来发电。该发电设备布置成使得燃气涡轮通过热回收系统(例如热回收蒸汽发生器“HRSG”)热连接至蒸汽涡轮。燃气涡轮通常包括压缩机部段、布置在压缩机部段下游的燃烧部段以及在燃烧部段下游的涡轮部段。燃气涡轮的转子轴联接至发电机。蒸汽涡轮的转子轴可联接至相同的发电机或单独的发电机。

HRSG通常包括定位在燃气涡轮的涡轮排气管道下游的一个或多个热交换器。在燃气涡轮的燃烧操作期间，热的燃烧排出气体从排气管道流动，穿过HRSG并且从排气烟囱流出。来自热的燃烧排出气体的热能经由(一个或多个)热交换器传递给工作流体(例如水)以便向(一个或多个)蒸汽涡轮提供加压蒸汽的流。

在某些情形下，燃气涡轮可主要在峰值或高功率需求时段操作并在非峰值或低需求时段关闭。然而，在关闭或非燃烧操作时段期间，通常希望经由联接至电动马达的回转机构保持燃气涡轮的转子轴以某个期望的最小旋转速度旋转以便保护燃气涡轮转子使之不变弯。

当转子经由回转机构转动时，周围空气被抽吸穿过压缩机部段，传送到燃烧部段的压缩机排放壳体中，传送穿过涡轮部段从排气管道出来，并且然后穿过HRSG。虽然在回转机构操作期间从压缩机流出的空气可实现热能的略微增加，但是，从压缩机进到HRSG中的空气的温度可低于驻留在HRSG的热交换器中的工作流体的温度，特别是在刚刚停止燃气涡轮的燃烧操作之后。因此，来自热交换器中的工作流体的热能损失至较冷的排出空气。

在回转机构操作期间来自HRSG中的工作流体的热能损失可不利地影响总体的发电设备性能。例如，在可实现燃气涡轮和蒸汽涡轮的完整操作之前，可能需要额外的时间使HRSG中的工作流体回到所需的操作温度。此外，HRSG中的工作流体与热的涡轮排出气体之间的较大温差(特别是在初始启动阶段)可导致HRSG的各个部件上的热应力，这可影响总体的HRSG性能。因此，用于在燃气涡轮的回转机构操作期间从HRSG的工作流体保存热损失的系统和方法将是有用的。

发明内容

本发明的方面和优点下面在以下描述中阐述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明得到教导。

本发明的一个实施例是联合循环发电设备。该联合循环发电设备包括：压缩机，包括布置在压缩机下游的压缩机排放壳体的燃烧部段，布置在燃烧部段下游的涡轮，以及布置在涡轮部段下游的排气管道。压缩机、压缩机排放壳体、涡轮和排气管道限定穿过燃气涡轮的主流通路。热回收蒸汽发生器与排气管道成热连通并且与蒸汽涡轮成流体连通。鼓风机在热回收蒸汽发生器上游与主流通路成流体连通以使得鼓风机在燃气涡轮的回转机构操作期间从主流通路抽吸压缩空气。

本公开的另一个实施例是联合循环发电设备。该联合循环发电设备包括燃气涡轮，该燃气涡轮具有：压缩机，包括布置在压缩机下游的压缩机排放壳体的燃烧部段，以及布置在燃烧部段下游的涡轮。压缩机排放壳体限定其中的压缩空气室。压缩机、压缩机排放壳体和涡轮限定延伸穿过燃气涡轮的主流通路。热回收蒸汽发生器布置在涡轮下游并配置成用以从主流通路接收排出空气流。蒸汽涡轮与热回收蒸汽发生器成流体连通。鼓风机在热回收蒸汽发生器上游与主流通路成流体连通。鼓风机在燃气涡轮的回转机构操作期间从主流通路抽吸空气。

本发明还包括一种用于在回转机构操作期间保存联合循环发电设备的热能的方法。该联合循环发电设备包括：燃气涡轮，在燃气涡轮的排气出口下游的热回收蒸汽发生器，以及流体地联接至热回收蒸汽发生器的蒸汽涡轮。该方法包括经由回转机构使燃气涡轮的转子轴旋转，其中，转子轴的旋转造成空气流到燃气涡轮的主流通路中。主流通路与热回收蒸汽发生器成流体连通。该方法还包括给鼓风机通电，鼓风机流体地联接至燃气涡轮的放气出口，其中，放气出口与主流通路成流体连通。该方法还包括经由鼓风机在热回收蒸汽发生器上游通过放气出口取出流动穿过主流通路的空气的至少一部分。

技术方案1：一种联合循环发电设备，包括：