[发明专利]燃气蒸汽联合发电厂

说明书

此发明属于一种联合循环发电厂，具体地说是具有高效率布莱顿(Brayton)/郎肯(Rankine)循环方式的整体式燃气和蒸汽轮机发电厂。

通过燃气轮机和具有燃气、燃油或燃煤锅炉的常规的蒸汽轮机电厂结合可以改善常规蒸汽轮机发电厂的效率。常规蒸汽轮机发电厂在其烟气管道中装有燃烧空气预热器，通过把热量交换给锅炉的燃烧空气来回收锅炉烟气中尽可能多的热量。但在联合循环电厂中不再需要燃烧空气预热器，因为锅炉接收相应的燃气轮机的高温排气作为其燃烧气体。

为了在这种联合方式中回收锅炉烟气中的能量，通常是在锅炉装置的下游位置安装一个烟气冷却器，使整体蒸汽循环过程的部分或全部给水从中流过。当锅炉的负荷相对较低时，燃气轮机的排气就走锅炉的旁路而不经过锅炉，但是所有的排气却都要经过位于一个汇合处下游的烟气冷却器，该汇合处就是从锅炉旁路过来的燃气轮机的任何排气与锅炉的烟气重新汇合的地方。因而，烟气冷却器是暴露在所有的燃气轮机排气气流之中，除非它本身具有可控的旁路气流结构。

但必须指出的是，单个的大型工业燃气轮机调节其气流量比率的能力是很有限的。因而，烟气冷却器中可获取能量的变化不会超出其负荷范围太大。但是当电厂负荷减少时流经烟气冷却器中的给水却会显著地减少，因而既使电厂负荷的微小下降就可能使得烟气冷却器中的给水的温度达到饱和点，这样在锅炉的给水中从烟气冷却器流往锅炉时就有可能产生蒸汽。为了避免这种不希望发生的情况，通常的做法是使流过烟气冷却器中的给水总是维持在满负荷流量，而当电厂带部分负荷、锅炉只需部分给水时，则把其余部分给水排入冷凝器中。排入冷凝器的那部分给水中的能量没有被回收，而是损失掉了，这样就降低了电厂的工作效率。

本发明的主要目的就是提供一种在带部分负荷时其工作效率不受影响的蒸汽燃气联合发电厂，这是采用了燃气轮机过剩排气余热发电技术的结果。

一座蒸汽燃气联合发电厂包括有一台汽轮机组、一台为汽轮机组提供蒸汽的锅炉装置、一台具有与锅炉装置相连用以为锅炉供应燃气轮机的高温排气的管道结构的燃气轮机、以及一个与锅炉装置相连，以接收锅炉的烟气并将其排入到大气中的烟囱。在这种电厂中锅炉装置下游的烟气流处可设置至少一台余热锅炉(heatrecovery steam generator(HRSG))，并使之与汽轮机组相连以将它产生的任何蒸汽都供应给汽轮机组。

利用根据本发明的方式，我们可以从具有整体式燃气轮机和常规燃料锅炉的联合发电厂的排气中分离出所有的可获取能量，即使在电厂只带部分负荷时也能做到这一点，并且还可以避免与烟气冷却器中的给水汽化有关的所有问题。

文中唯一的图是根据本发明的燃气蒸汽联合电厂的原理描述图。

如图所示，一个蒸汽燃气联合发电厂包括燃气轮机-发电机组部分1，它与蒸汽产生部分2相连，蒸汽产生部分2接收燃气轮机的高温已燃烧排气并将其中的能量转化为蒸汽。同时燃烧其它燃料的锅炉可以产生更多的蒸汽，这些蒸汽供应给汽轮机-发电机组部分3。

从图中可以看出，汽轮机-发电机组部分3包括有高压透平4、中压透平5和低压透平6，它们都与发电机7相连。蒸汽经过这些不同的透平后在冷凝器8中凝结，然后其凝结水在级联的给水加热器9、10、11、12、13、14、15和16中被预热，这些给水加热器接收从各透平的各级中抽出来的蒸汽。这种汽轮机-发电机布置方式基本上与已转让到本发明的受让人的第5,140,818号美国专利中的描述一致。

蒸汽产生部分2包括有：包括许多热交换器的管道结构17和锅炉18，它的最后一部分是烟囱19，从燃气轮机部分1中来的排气最终通过此烟囱排出。

在满功率运行时，推动高压透平4的大部分高压蒸汽是由锅炉18产生的。从汽轮机部分3中来的凝结水返回到锅炉18的省煤器20中。锅炉18中产生的蒸汽被收集在锅炉汽包21中，然后经过锅炉18内的过热器22，供给高压透平4。高压透平4中非出的蒸汽返回到设置在锅炉内的再热器23中，蒸汽在再热器中被再次加热后才能进入中压透平5。第二个再热器24设置在管道17的与燃气轮机部分1相邻的入口端，并且与第一再热器23按并联气流布置，以便能通过再热器23、24共同为高压蒸汽再次加热。