[发明专利]联合循环发电设备的附加发电

说明书

发电设备系统可以包括：第一燃气涡轮机，其具有第一效率并用于产生第一排气流；第一发电机，其由第一燃气涡轮机驱动；第一热回收蒸汽发生器，用于接收第一排气流并产生第一蒸汽流；第二燃气涡轮机，其具有比第一效率低的第二效率并用于产生第二排气流；第二发电机，其由第二燃气涡轮机驱动；以及排气调节装置，其用于降低第二排气流的温度；蒸汽涡轮机，其驱动蒸汽发电机并用于接收第一蒸汽流。当来自蒸汽发电机和第一发电机的输出之和小于来自电网的电力需求时，第二燃气涡轮机可以被选择性地操作以在峰化负载情况下利用第二发电机发电。

优先申请

本申请要求2017年11月9日提交的美国临时申请序列号62/583,695的优先权的利益，并且要求2018年2月1日提交的美国临时申请序列号62/625,113的优先权的利益，上述申请的内容通过引用全部并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及发电设备，诸如联合循环发电设备。更具体地，本公开涉及用于向联合循环发电设备提供附加功率以进行后备、峰化(peaking)和其他操作的系统和方法。

背景技术

联合循环发电设备可以采用燃气涡轮系统和蒸汽涡轮系统来产生功率。通常，燃气涡轮系统的输出用于确定蒸汽系统的容量。联合循环发电设备还可以利用双燃料能力(诸如液体燃料和天然气)进行运行，以提供运行灵活性和紧急响应。通常，正常运行是天然气，而液体燃料则保留用于无法获得天然气的通常紧急的情况。

电网系统运营商和政府机构有能力在各种可用发电设备中选择特定发电设备的运行，以随时满足电网需求。出于环境和其他原因，通常优先考虑较有效率的单元，这些单元通常与较新的发电设备相关联。这通常称为“调度”。

为了提高发电设备的正常运行时间(uptime)，或调度，并产生较经济、较有效率的发电能力，发电设备所有者通常用较新的、较有效率的模型诸如用先进的燃气涡轮发动机(AGTE)来替代较旧的燃气涡轮发动机(GTE)和随附的热回收蒸汽发生器(HRSG)。例如，先进的燃气涡轮发动机可以在较高的温度水平下运行，以较有效率地将燃料转化为用于运行发电机的机械功率。这由于降低了燃料消耗可以提供减少的排放以及经济利益。用较新的AGTE和尺寸合适的HRSG替代一个或多个较旧的GTE和HRSG的设施升级可以称为更新改造。这通常会导致较旧的GTE和HRSG被报废、出售以在其他地方使用或被回收为原材料。

在Uram的美国专利No.4,222,229、Briesch等人的美国专利No.8,061,002、Kameno等人的美国公开No.2016/0341076、以及Jonker等人的国际公开No.WO 2012/040790中描述了联合循环发电设备的示例。

发明内容

本发明的发明人已经认识到，除了其它方面，要解决的问题可以包括在维持低安装成本的同时提高现有联合循环发电设备的效率。重新为蒸汽涡轮机提供动力涉及用新的燃气涡轮发动机(GTE)和热回收蒸汽发生器(HRSG)替代现有的蒸汽产生装备，以匹配现有的蒸汽涡轮机能力。这会导致购买和安装新装备以及必须处置旧装备的高成本。此外，如果较旧的模型是双燃料的以提供操作灵活性，那么新的替代单元，在增加成本和复杂性的情况下，通常会被配置成双燃料模型。

本发明人已经认识到，通常，单个的、较新的、较大容量的AGTE单元(诸如J级GTE)具有足以替代不止一个较旧的较低容量的单元(诸如F级GTE)的能力、容量或输出。另外，本发明人已经认识到，用单个较大容量的单元替代多个较小容量的单元，在必须关断较大容量的单元以进行维修或修理的期间，可能导致损失产生的容量。