[发明专利]所谓复合循环发电厂中废气偏流装置所用的调节器

说明书

本发明的目的是为供所谓复合循环发电厂所用的废气偏流调节器提供改进措施。

所谓复合循环发电厂，由驱动一台交流发电机的燃气轮机、产生蒸汽的能量恢复锅炉以及也驱动一台交流发电机的汽轮机组成。

为了回收燃气轮机的废气中所含的热能而配置一台锅炉，因为这些废气的特征在于体积大、温度高。

复合循环的特征在于污染很小、效率很高、启动速度很快。

在这类设备中，废气偏流管，也称为废气支管，一般装于燃气轮机的废气回路中，处于锅炉上游，以便将热气按要求直接导向大气或导向锅炉。

这样，当不用或不必需蒸汽循环时，就使气体和蒸汽二者的循环独立，并从燃气轮机固有的优点获益，即启动极快且安装时间很短。于是，该燃气轮机就在开循环中工作，亦即废气直接排往大气。

当然，废气支管应当配有一个可使热气流偏转的构件，即废气偏流调节器。

应当注意，燃气轮机机械功率的流行趋向是增大的，目前为100兆瓦至230兆瓦，其功率在不久的将来可能还会增加。

在这样一些运行条件下，气流速度大约为100至150千米/小时，温度大约为摄氏650度。

废气偏流调节器实为一个精致的设备元件，必须满足许多性能标准。其中，可提及在所有情况下非常高度的密封以及又快又可靠的移动。还应当注意，这种性能服从于要求很高的条件：尺寸很大(约为6×7×7米)、废气温度高、很大的热冲击、废气速度快以及大量废气紊流。

已有许多大家知道的技术在工业上使用，它们各有优点与缺点。

而所谓“多叶片”装置尤其为人所知，它包括2个调节风门，一个装在废气支管上，另一个装在通往锅炉的排气管上。

每个这种调节器通常都由若干均在其轴上旋转的活叶片组成。活叶片旋转，就打开或关闭安装调节器的排气管。

此种技术为调节废气流动率提供了从容的余地，但在复合循环式运行中并非所需的性能。其缺点是，由于其密封接头太长而密封不严，而且由于两个调节器同时关闭可能大大危及上游的设备。

由于这种调节器性能欠佳，它们在复合循环式运行中并不实用，但仍有工业上的用途，此种用途对于调节通往锅炉的废气流率可能真是必需的。

还有些装置带有铰接在传动轴上的单个活门。该活门既会关闭通往锅炉的排气管，也会关闭通往支管的排气管。

此类装置密封性能极佳，它保证复合循环的最大效能，且很适合大至120兆瓦功率的机器。

然而，由于废气压力起先对抗活门的开口，接着朝向废气交替对抗或促成开启的开口通道中部，引起强大的摩擦，最后此种压力变得加大开启率，所有这些因素极大地强调了要求很大组合尺寸活门支承轴及整个控制系统的误差。另一个缺点起因于活门高度的技术局限，使活门不能用于现代的大功率燃气轮机。

但是，这类调节器显然是全世界限定功率的燃气轮机中用得最广泛的一种。

因而，有人设想出带单活门但由辅助轴即通常所称的索套来控制的调节器。

在本实施例中，单活门装在一根支承轴上，但用一根被连杆连着活门的空心筒轴实行控制。

所提供的优点与上述直控式调节器的一样，同时这些调节器可更好地适应大功率燃气轮机。

但是，它们的缺点是不稳定性问题依然存在，尽管此问题比先前的解决方案减轻了。

此外，液压控制较难安装，因为轴的旋转大于120℃〔原文如此〕。空心筒控制轴必须直径大且必须厚，因为它位于废气支管中，当活门移动时它会受到强大的热应力和机械应力。    

也有人设想了三活门调节器，它由三个彼此独立的活门组成，每个活门关闭一部分废气通道。尽管这些调节器可适用于现代的大功率燃气轮机，但它们的特征在于：密封性能差(因密封接头超长)、因必须操作三根轴而致相当复杂的控制、仅因电压故障可能意外开启所致的不可靠的内在安全性。

WO 88/09458号文件描述了一种受高温废气作用的活门所用的控制装置，以便轴与连杆在活门移动时经受强大的热应力，该应力可以导致变形而可损害活门的密封。这是因为挠性接头对于调整套箍住的活门所遭受的变形，能力有限且不充足。

US-A-3605811号文件描述了一种装置，类似于阀门或滑阀类型的气动分配器，其主要缺点是在高温状态下密封不够。

由于其设计所致，阀门的尺寸必须微小。它是按加工精度相当高尤其滑道精度高的滑阀的原理使用的，就不可能适应高温或大的废气流率。

此外，可以说，滑阀的插接控制是直接暴露的，因而其接杆会经受作用于该系统上的热应力。