专利名称：通过使用调峰循环废热回收的联合循环动力增强进行峰值负载管理的制作方法
技术领域：
本发明大致涉及热量回收系统(heat recovery system)。更具体地说，本发明 涉及通过更有效地从来自调峰循环(peaking cycle,有时或称补偿循环)燃气轮机的废 气(exhaust gas)中回收热量以用于增强联合循环动力发生系统(combined cycle power generation system)的动力发生會g力(power generation capability)的系统禾口方法。
背景技术：
当所要求的来自动力发生系统(例如联合循环动力发生系统)的总动力(total power)变得对主动力发生系统而言过大以致不能有效地被处理(handle)时，例如调峰循 环燃气轮机等的峰值加荷系统(peakloading system)可在峰值负载(peak load)阶段期 间用作辅助动力源。对在重载运行时间期间的峰值负载的渐增的需求足以增加调峰循环单 元的运行效率的重要性。此外，电力工业(power generation industry)的调峰循环部分 中的日益增加的竞争已使得这些效率因素成为更重要的设计标准。 典型的利用燃气轮机的调峰循环单元可能简单地将从燃气轮机中放出的热的废 气加以排放。但是，这样做时，来自热的废气的能量未被重新捕获。实际上，在这些系统中 的许多系统中，热的废气在被排放之前可能需要被冷却。该冷却需求常常会降低总调峰循 环效率，因为可能需要能量以用于冷却废气。此外，当废气的温度较高时，许多情况下，用于 降低来自热的废气的排放物的过程(process)可能较不可靠且较昂贵。因此，有效地自来 自调峰循环燃气轮机的废气中回收热量可改进调峰循环和联合循环动力发生系统两者的 总效率，与此同时还提供其它所附带的好处。
发明内容
在一个实施例中，提供了一种用于回收来自燃气轮机的废热(exhaust heat)的方 法。该方法包括接收来自余热回收蒸汽发生单元(heat recovery steam generation unit) 的低压蒸发器的过热蒸汽(superheated steam)。该方法还包括使用燃气轮机的排气通道 (exhaustpath)中的低压辅助过热器(superheater)而将来自燃气轮机的废气的热量传递 给从低压蒸发器中接收的过热蒸汽。该方法此外包括将过热蒸汽输送给联合循环动力发生 系统的蒸汽轮机的低压级(low-pressurestage)。 在另一个实施例中，提供了一种用于回收来自燃气轮机的废热的方法。该方法包 括将来自燃气轮机的废气的热量传递给水源(watersource)以生成过热蒸汽。热量的传递 在燃气轮机的排气通道内发生。该方法还包括将过热蒸汽输送给用于将所述过热蒸汽用作 动力源或热源的过程。 在又一个实施例中，提供了一种用于回收来自燃气轮机的废热的系统。该系统包 括可定位(positionable)在燃气轮机的排气通道内的过热器。该过热器构造成接收来自 余热回收蒸汽发生单元的过热蒸汽。该过热器还构造成将来自燃气轮机的废气的热量传递给从余热回收蒸汽发生单元中接收的过热蒸汽。该过热器此外构造成将过热蒸汽输送给联 合循环动力发生系统的蒸汽轮机。
当参照附图(在其中，相似标号在所有附图中代表相似部件)来阅读下面的详细
描述时，本发明的这些和其它的特征、方面及优点将变得更好地被理解，其中 图1是可利用当前实施例的调峰循环废热回收(exhaust heatrecovery)系统和
方法的示范性联合循环动力发生系统的示意性流程图； 图2是可利用当前实施例的调峰循环废热回收系统和方法的、包含调峰循环燃气 轮机的示范性联合循环动力发生系统的示意性流程图。 图3是利用当前实施例的调峰循环废热回收系统和方法的示范性联合循环动力 发生系统的示意性流程图； 图4是利用当前实施例的调峰循环废热回收及调温系统和方法的示范性联合循 环动力发生系统的示意性流程图； 图5是利用当前实施例的调峰循环废热回收蒸汽发生(peakingcycle steam generation)系统和方法的示范性联合循环动力发生系统的示意性流程图；以及
图6是使用当前实施例以用于回收来自调峰循环燃气轮机排气(peaking cycle gas turbine exhaust)的热量以增强联合循环动力发生的示范性方法的流程图。
具体实施例方式
下文将描述本发明的一个或多个特定的实施例。由于致力于提供这些实施例的 简明的描述，在本说明书中可能未描述实际实施方式的所有特征。应认识到的是，在任何 的这样的实际实施方式的研发中，就如在任何的工程或设计项目中一样，必须作出许多实 施方式特定的决定以实现研发者的特定目标(例如顺应系统相关和商业相关的约束)，其 在不同实施方式之间可能有所变更。再者，应认识到的是，这样的研制工作(development effort)可能是复杂的且耗时的，但对于享有本说明好处的那些普通技术人员来说，这不过 是设计、制造及加工的例行任务。 当介绍本发明的各种实施例的元件(element)时，冠词"一"、"一个"、"该"及"所 述"等意在表示存在一个或多个元件。用语"包括"、"包含"及"具有"等意为包含且表示除 了列出的元件可存在额外的元件。任何的运行参数的实例不排除所公开的实施例的其它参 数。 如下文详细所述，可在调峰循环单元的排气通道中回收来自调峰循环单元(例如 调峰循环燃气轮机)的废热。尤其地，在一些实施例中，可使用调峰循环燃气轮机的排气通 道中的低压辅助过热器而将来自调峰循环燃气轮机的热的废气重新捕获。低压辅助过热器 可用于将热量传递给水源以生成过热蒸汽，该过热蒸汽可输送给联合循环动力发生系统的 蒸汽轮机。在一些实施例中，低压辅助过热器可加热从HRSG单元中、更具体地说、从HRSG 单元的蒸发器中接收的过热蒸汽。此外，在一些实施例中，可在低压辅助过热器的下游使 用调温器(attemperator)以用于当来自低压辅助过热器的过热蒸汽超过预定的温度等级 (temperature level)时对其进行冷却。在其它实施例中，可在调峰循环单元的排气通道中使用蒸汽发生单元以用于将热量传递给单独的水源以生成过热蒸汽。 图1是可利用当前实施例的调峰循环废热回收系统和方法的示范性联合循环动 力发生系统10的示意性流程图。该系统10可包含用于驱动第一负载14的燃气轮机12。 第一负载14可例如为用于产生电能的发电机。燃气轮机12可包含涡轮机16、燃烧器或燃 烧室18、以及压縮机20。该系统10还可包含用于驱动第二负载24的蒸汽轮机22。第二 负载24同样可为用于产生电能的发电机。但是，第一和第二负载14，24均可为能由燃气轮 机12和蒸汽轮机22所驱动的其它类型的负载。此外，虽然燃气轮机12和蒸汽轮机22可 如示出的实施例中所示驱动单独的负载14和24，但是，同样可以串联的形式利用燃气轮机 12和蒸汽轮机22以经由单个轴来驱动单个负载。在示出的实施例中，蒸汽轮机22可包含 一个低压级26(LP ST)、一个中压级(intermediate-pressure stage)28(IP ST)、以及一个 高压级(high-pressurestage) 30 (HP ST)。但是，蒸汽轮机22及燃气轮机12的具体构造可 为实施方式特定的，并且，可包含级的任何组合。 该系统10还可包含多级HRSG32。示出的实施例中的HRSG32的构件是HRSG32的简 化的表示，并且，不意在作为限制性的。更确切地说，示出的HRSG32显示成用于传达这样的 HRSG系统的一般的运行。来自燃气轮机12的热的废气34可传输到HRSG32中，并且，用于 加热用于给蒸汽轮机22供以动力的蒸汽。来自蒸汽轮机22的低压级26的排气(exhaust) 可被引导到冷凝器36中。来自冷凝器36的冷凝物又可借助于冷凝泵38被引导到HRSG32 的低压段(section)中。 冷凝物此后可流动穿过低压节约器(economizer) 40 (LPEC0N)，该低压节约器40 是一种构造成利用气体来加热给水(feedwater)的装置，可用于加热冷凝物。冷凝物可从 低压节约器40而被引导到低压蒸发器42(LPEVAP)中或被引导向中压节约器44。来自低压 蒸发器42的蒸汽可被送回至蒸汽轮机22的低压级26。类似地，从中压节约器44而出地， 冷凝物可被引导到中压蒸发器46(IPEVAP)中或朝向高压节约器48(HPEC0N)被引导。此外， 来自中压节约器44的蒸汽可运送给可燃气体加热器(未显示)，在其中，蒸汽可用于加热在 燃气轮机12的燃烧室18中被使用的可燃气体。来自中压蒸发器46的蒸汽可运送给蒸汽 轮机22的中压级28。此外，因为示出的实施例只是可采用当前实施例的独特方面的HRSG 系统的一般的运行的示例，所以节约器、蒸发器和蒸汽轮机22之间的连接在不同的实施形 式中可有所变更。 最后，来自高压节约器48的冷凝物可被引导到高压蒸发器50(HPEVAP)中。离 开高压蒸发器50的蒸汽可被引导到初级高压过热器52和终级高压过热器(finishing high-pressure superheater) 54中，在其中，使蒸汽过热(superheated)并最终将其运送 给蒸汽轮机22的高压级30。来自蒸汽轮机22的高压级30的排气又可被引导到蒸汽轮机 22的中压级28中，并且，来自蒸汽轮机22的中压级28的排气可被引导到蒸汽轮机22的低 压级26中。 级间调温器(inter-stage attemperator) 56可设置在初级高压过热器52和终 级高压过热器54之间。级间调温器56可实现来自终级高压过热器54的蒸汽的排出温度 (exhaust temperature)的更加鲁棒的控制。具体地说，级间调温器56可构造成通过将冷 却器给水射流喷射到终级高压过热器54上游的过热蒸汽中(每当离开终级高压过热器54 的蒸汽的排出温度超过预定的值时)从而控制离开终级高压过热器54的蒸汽的温度。
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此外，来自蒸汽轮机22的高压级30的排气可被引导到初级再热器(re-heater) 58 和次级再热器60中，在其中，该排气可在被弓I导至蒸汽轮机22的中压级28之前被再加热。 初级再热器58和次级再热器60同样可与级间调温器62相关联以用于控制来自再热器的 排气蒸汽温度(exhaust steam temperature)。具体地说，级间调温器62可构造成通过在 离开次级再热器60的蒸汽的排出温度超过预定的值时将冷却器给水射流喷射到次级再热 器60上游的过热蒸汽中来控制离开次级再热器60的蒸汽的温度。 在联合循环系统(例如系统IO)中，热的排气可从燃气轮机12中流出并穿过 HRSG32，并且，可用于生成高压高温的蒸汽。由HRSG32所产生的蒸汽此后可被递送穿过蒸 汽轮机22以用于生成动力。此外，产生的蒸汽还可供应给任何其它在其中过热蒸汽可被使 用的过程。燃气轮机12发生循环通常称为"顶循环(topping cycle)"，而蒸汽轮机22发 生循环通常称为"底(bottoming)循环"。通过如1中所示地组合这两个循环，联合循环动 力发生系统IO可在两个循环中导致更高的效率。尤其地，来自顶循环的废热可被捕获并用 于生成在底循环中被使用的蒸汽。 在一定的运行阶段期间，联合循环动力发生系统10的负载14，24所要求的总动力 可能变得过大以致对于底循环和顶循环而言无法在正常的运行参数下进行应对。这些阶段 典型地称为峰值负载阶段。在这些阶段期间，可实施辅助的动力技术以确保联合循环动力 发生系统10可满足峰值加荷输出的要求。数种辅助动力技术可被实施。举例而言，可例如 通过增加在燃气轮机12的燃烧室18内被燃烧的可燃气体的量，从而增加来自顶循环的动 力输出。备选地，可例如通过增加来自HRSG32和相关联的设备的、用于在蒸汽轮机22中被 使用的蒸汽的产量(例如，使用附加的(supplemental)燃烧锅炉、管道燃烧系统，等等)，从 而增加来自底循环的动力输出。但是，这些技术中的许多可能简单地涉及暂时地将现有的 设备扩展(extend)超出其正常的运行参数。这些类型的峰值加荷技术，如果太频繁地被使 用的话，可能会负面地影响设备的总寿命。因此，另一种用于峰值加荷的常用技术可为使用 专用的调峰循环单元，其可在峰值加荷出现的阶段期间暂时地被激活。因为这些调峰循环 单元通常是独立单元，因此其通常可为任意类型的能够利用各种动力源(包含煤、煤气、其 它燃料、电，等等)的动力发生单元。例如，独立的燃气轮机单元可用于满足峰值负载动力 需求。 图2是可利用当前实施例的调峰循环系统和方法的、包含调峰循环燃气轮机66的 示范性联合循环动力发生系统64的示意性流程图。如图2中所示，主底循环和主顶循环仍 然可用于驱动负载14和24。但是，在本实施例中，调峰循环燃气轮机66同样可用于驱动辅 助负载68(例如发电机)，其可用于满足峰值负载动力需求。如主顶循环一样，调峰循环燃 气轮机66可包含涡轮机70、燃烧器或燃烧室72、以及压縮机74。在峰值加荷阶段期间，可 在燃烧室72内燃烧附加的可燃气体，以给调峰循环燃气轮机66提供动力并由此驱动辅助 负载68(例如，发电机)。附加的可燃气体可来自与主燃气轮机12中所使用的相同的可燃 气体源。但是，附加的可燃气体也可来自不同的来源，并且实际上完全可为不同类型的可燃 气体。 就调峰循环燃气轮机66而言，热的废气无法如主燃气轮机12 —样地被引导到附 带的(complimentary)底循环中。这样，来自调峰循环燃气轮机66的热的废气可以完全不 同于来自主燃气轮机12的热的废气的方式被处理。尤其地，因为来自调峰循环燃气轮机66
6的废气的热量(并且更具体地说，能量)无法通过附带的底循环而被重新捕获，所以废气的 温度可能仍维持比所期望的高。例如，可能需要降低热的废气的温度以使得其可安全地在 调峰循环燃气轮机66下游被排放。此外，同样可处理废气以降低所不期望的废气排放(如， N0X)。选择性催化还原(selective catalytic reduction, SCR)可用于降低来自燃气轮机 的废气中的N0j农度。但是，该过程要求使用SCR催化剂，在较高温度情形下，其可能较昂 贵且较不可靠。这样，在使用SCR催化剂降低废气中的NOj农度之前降低来自燃气轮机的 废气的温度可被证实是有利的。 因此，来自调峰循环燃气轮机66的热的废气可首先被引导到排气管道(exhaust duct)76中，在其中，鼓风机78或其它外部的冷却装置可用于将废气冷却到较易管理的排 气温度等级。在由鼓风机78冷却之后，废气可随后被引导到膨胀管道80中，在其中，可允 许废气膨胀。接下来，废气可被引导到主调峰循环管道(main peaking cycleduct)82中， 其可包含使用SCR催化剂以降低废气的N0j农度的SCR设备84。从主调峰循环管道82而 出地，废气可在于较低的温度和N0X浓度下被排放至周围环境之前最终被引导到调峰循环 烟囱86中。应注意的是，主系统的HRSG32同样可在HRSG32的烟囱90的上游包含类似的 SCR设备88，其同样可利用SCR催化剂以降低穿过主联合循环动力发生系统的废气的N(U农 度。 虽然鼓风机78、 SCR设备84、以及其它的设备可用于充分地降低来自调峰循环燃 气轮机66的废气的温度等级和N0X浓度，但是这些技术的使用无法被证实是最有效的设 计。例如，利用该技术并未重新捕获来自废气的热量。此外，鼓风机78或其它的冷却装置 可能带来附属的动力损失(power penalty)，从而降低调峰循环系统的总效率。再者，调峰 循环燃气轮机66通常可为固有地以较低的效率运行的类型。例如，这样的单元的效率可典 型地在仅35-40%的范围中。此外，虽然废气可被鼓风机78冷却到一定的程度，但是仍然可 能需要高温SCR催化剂。如上文所提及，这些SCR催化剂通常可能较不可靠且较昂贵。因 此，可证实，通过更有效地回收来自调峰循环燃气轮机66的废气的热量来进一步提高联合 循环动力发生系统64的峰值加荷过程是有益的。这样做可产生多种好处，其包含但不局限 于，提高调峰循环燃气轮机66和相关的系统的总效率，消除对鼓风机78或其它外部冷却设 备的需求，允许使用较可靠的、较廉价的低温SCR催化剂，等等。 图3是利用当前实施例的调峰循环废热回收系统和方法的示范性联合循环动力 发生系统64的示意性流程图。尤其地，如图3中所示，可在调峰循环燃气轮机66的排气通 道中的主调峰循环管道82内使用低压辅助过热器92。在峰值加荷运行期间，低压辅助过热 器92可用于将额外的热量提供给联合循环动力发生系统64的过热低压蒸汽。尤其地，过 热低压蒸汽可通过低压辅助过热器92从HRSG32的低压蒸发器42中所接收，并且，可进一 步由来自调峰循环燃气轮机66的热的废气所加热。因此，可在来自HRSG32的低压蒸发器 42的过热低压蒸汽被引导到蒸汽轮机22的低压级26之前，将来自调峰循环燃气轮机66的 废气的热量传递到该过热低压蒸汽中。具体地说，例如，穿过低压辅助过热器92，废气的温 度可从约1120° F降低到约700。 F，而过热蒸汽的温度可以越过低压辅助过热器92的方 式从约600° F增加到约1050。 F。 被传递到来自HRSG32的低压蒸发器42的过热低压蒸汽中的热量不但可允许联合 循环动力发生系统64的底循环产生更多的动力，而且同时可将降低来自调峰循环燃气轮机66的废气的温度，从而，除其它的好处之外，还可降低对废气的冷却的需求，并减少高温 SCR催化剂的使用。因此，通过来自调峰循环燃气轮机66的废热的提高的回收可提高调峰 循环和主联合循环两者的效率。 在一些实施例中，低压水可用于冷却来自主调峰循环管道82的低压辅助过热器 92的过热低压蒸汽。例如，图4是利用当前实施例的调峰循环废热回收及调温系统和方法 的示范性联合循环动力发生系统64的示意性流程图。如所示，低压调峰循环调温器94可 用于监控和维持来自主调峰循环管道82的低压辅助过热器92的过热低压蒸汽的温度。尤 其地，低压水可被低压调峰循环调温器94用于冷却过热低压蒸汽(每当该过热低压蒸汽达 到超出预定温度等级的温度时)。该预定的温度等级可例如基于蒸汽轮机22的低压级26 和相关联的设备的冶金学极限(metallurgical limit)而加以选择。 这样，低压调峰循环调温器94的优点可为允许来自调峰循环燃气轮机66的废气 的最大的热量回收且与此同时还使蒸汽轮机22的低压级26和其相关联的设备的足够的保 护成为可能。换句话说，低压辅助过热器92可确保实现来自废气的最大的热量回收。但是， 这样做时，低压辅助过热器92下游的过热低压蒸汽的温度可能超过预定的温度等级。因 此，低压调峰循环调温器94可作为保护装置而起作用，其可确保来自调峰循环燃气轮机66 的废气的最大的热量回收不会有害地影响蒸汽轮机22的低压级26和其相关联的设备。具 体地说，例如，过热蒸汽的温度可以越过低压调峰循环调温器94的方式从约1050° F降低 到约600° F 虽然出于图示目的，在图4中低压调峰循环调温器94显示为结合到主调峰循环管 道82中，但是实际上，其可为与主调峰循环管道82相分离的，并且，事实上，可不被结合到 调峰循环设备中的任何一个中。例如，在一些实施例中，低压调峰循环调温器94可直接设 置在蒸汽轮机22的低压级26的上游。 在此所述的实施例中，低压辅助过热器92可用于使用来自调峰循环燃气轮机66 的热的废气来进一步加热来自HRSG32的低压蒸发器42的过热低压蒸汽。但是，在其它的 实施例中，过热低压蒸汽可实际上在主调峰循环管道82内或在调峰循环的排气通道中的、 调峰循环燃气轮机66下游的某个其它的位置处被生成。 例如，图5是利用当前实施例的调峰循环废热回收蒸汽发生系统和方法的示范性 联合循环动力发生系统64的示意性流程图。在该实施例中，单独的、直通的低压蒸汽发生 单元96可引入到调峰循环燃气轮机66的排气通道中。蒸汽发生单元96可例如为锅炉或 节约器、蒸发器、过热器等等的某种组合。蒸汽发生单元96可从来自调峰循环燃气轮机66 的废气回收热量以用于在实际上产生过热低压蒸汽流，其可用于补充来自HRSG32的低压 蒸发器42的过热低压蒸汽流。在本实施例中，由蒸汽发生单元96所生成的过热低压蒸汽 可与来自HRSG32的低压蒸发器42的过热低压蒸汽流相混合，以使得可将两个蒸汽源喷射 到蒸汽轮机22的低压级26中以产生额外的动力输出。 此外，虽然在此所述的实施例大致涉及自来自一个调峰循环燃气轮机66的废气 中回收热量以使来自一个HRSG32单元的蒸汽过热，同样可能的是，将该技术扩充到任意数 量的调峰循环单元、HRSG、蒸汽轮机等等的组合。例如，可从多个调峰循环单元回收热量以 对来自多个HRSG单元的蒸汽进行过加热。此外，虽然在此所述的实施例大致涉及从来自调 峰循环燃气轮机66的废气中回收热量，同样可能的是，回收来自其它类型的调峰循环单元
8的排气的热量。例如，同样可使用当前实施例的技术来回收尤其来自从调峰锅炉系统中放 出的排气的热量。再者，虽然在此描述的实施例大致涉及从来自调峰循环燃气轮机66的废 气中回收热量，但是所公开的实施例同样可扩充到任何其它简单循环(即，非联合循环)燃 气轮机。 再者，在此所述的实施例大致涉及将由图3和图4中的低压辅助过热器92和图 5中的蒸汽发生单元96所生成的过热蒸汽输送给联合循环动力发生系统64的蒸汽轮机 (例如蒸汽轮机22)。但是，应注意的是，生成的过热蒸汽同样可在这样的其它过程中被使 用——在这些过程中，过热蒸汽可提供动力源或热源。 此外，在此所述的调峰循环热量回收技术不但可应用于新的调峰循环单元，而且 可应用于已被使用以用于满足峰值负载需求的简单的循环单元。换句话说，用于实施调 峰循环热量回收技术的系统可作为独立包而被安装，其可以改型方式安装(retrofit)到 现有的调峰循环单元的排气通道中。例如，就图3和图4的实施例而言，低压辅助过热器 92 (和可选的低压调峰循环调温器94)可安装到主调峰循环管道82或调峰循环燃气轮机 66下游的其它位置中。在本实施例中，可在热量回收设备(例如，低压辅助过热器92和可 选的低压调峰循环调温器94) ， HRSG32的低压蒸发器42，以及蒸汽轮机22的低压级26之 间以追加的方式(retroactively)安装合适的连接。 与所使用的特定构造无关地，在此所述的用于利用调峰循环热量回收技术的方法 可普遍地为实质上类似的。图6是使用当前实施例以用于回收来自调峰循环燃气轮机66 的排气的热量从而增强联合循环动力发生的示范性方法98的流程图。在步骤100处，可从 HRSG32中接收过热蒸汽。尤其地，可从HRSG32的低压蒸发器42中接收低压过热蒸汽。如 上文关于图5的所讨论的，步骤100实际上可在这点上为可选的，即，如果使用单独的、直通 的低压蒸汽发生单元96，则不需要供应来自HRSG32的过热蒸汽。更确切地说，图5的蒸汽 发生单元96可使用来自调峰循环燃气轮机66的废气以加热来自单独的水源的水以用于生 成其自己的过热蒸汽。但是，在图3和图4中所述的实施例中(在其中，使用了低压辅助过 热器92)，来自HRSG32的低压蒸发器42的低压过热蒸汽可由低压辅助过热器92所接收并 进一步加热。 在步骤102处，来自调峰循环燃气轮机66的废气的热量可传递给水源以生成过热 蒸汽，其中，热量的传递发生在调峰循环燃气轮机66的排气通道内。如上文针对步骤100 的所讨论的，步骤102可由不同的组件和实施例来完成。在图3中和图4中所述的实施例 中，额外的热量可通过调峰循环燃气轮机66的排气通道中的低压辅助过热器92传递给来 自HRSG32的过热蒸汽。但是，在图5中所述的实施例中，可通过调峰循环燃气轮机66的排 气通道中的蒸汽发生单元96来进行单独的水源的过热。在任何一种情形中，可传递来自调 峰循环燃气轮机66的废气的热量以用于生成过热蒸汽。 在步骤104处，所生成的过热蒸汽可被冷却。尤其地，每当过热蒸汽超过预定的温 度等级(其可例如基于蒸汽轮机22的低压级26和相关联的设备的冶金极限而加以选择) 时，低压调峰循环调温器94可用于冷却该过热蒸汽。步骤104是可选的且可被选择以用于 在这样的状况中被使用——在该状况中，例如地，存在这样的可能性，即，自调峰循环燃气 轮机66的废气回收热量可能会在热量回收设备下游引起过高的(excessive)温度等级。
在步骤106处，过热蒸汽可输送给这样的过程，在其中，该过热蒸汽可用作动力源
9或热源。尤其地，过热蒸汽可输送给联合循环动力发生系统64的蒸汽轮机(例如，蒸汽轮 机22的低压级26)，在其中，过热蒸汽可用作动力源。但是，如在此所述，该过程同样可包含 任何这样的过程——在这些过程中，过热蒸汽可用作动力源或热源。这些过程可典型地为 在这样的电厂(Plant)内的其它的过程，S卩，联合循环动力发生系统64设置在该电厂中。
因此，当前实施例提供了用于通过提高来自调峰循环单元(例如调峰循环燃气轮 机66)的废气的热量的回收而增强联合循环动力发生的系统和方法。更具体地说，当前实 施例针对用于在恰位于调峰循环燃气轮机66下游的排气通道中重新捕获来自调峰循环燃 气轮机66的废气的热量的系统和方法。因为废热回收设备(例如，低压辅助过热器92)可 设置在调峰循环燃气轮机66的排气通道中，因此，对联合循环动力发生系统64的其它设备 (例如主顶和底循环的构件)进行尺寸调整(resize)的需求可被降低。例如，作为将来自 调峰循环燃气轮机66的废气喷射到主HRSG32中(这将要求对HRSG32的管路和其它各种 设备进行尺寸调整)的替代，将低压辅助过热器92隔离在调峰循环燃气轮机66的排气通 道内可消除调整HRSG32的管路和相关联的设备的尺寸以用于适应穿过HRSG32的增加的流 率的需要。类似地，通过允许直接将过热蒸汽输送给蒸汽轮机22，管路和相关联的设备的尺 寸调整可被减少。但是，用于输送来自(例如)低压辅助过热器92(以及可选的低压调峰 循环调温器94)的过热蒸汽的连接件可能涉及轻微的尺寸调整，以适应流入到蒸汽轮机22 中的蒸汽流的增加的蒸汽流率和相关的增加的温度。 如在此所述，使用当前实施例还可实现其它的好处。例如，与独立的、单一压力的 (single-pressure)蒸汽轮机相反，通过将过热蒸汽输送给联合循环动力发生系统64的蒸 汽轮机22，联合循环动力发生系统64的总效率可显著地提高。此外，通过将一定量的来自 调峰循环燃气轮机66的废气的热量传递给过热蒸汽，热量回收设备(例如，图3和图4中 的低压辅助过热器92或图5中的蒸汽发生单元96)下游的废气的温度可显著地降低，从而 降低或消除对于单独的冷却设备的需要，并且，允许使用更可靠的，较廉价的低温SCR催化 剂以用于降低N0X排放。 尽管在此图示和描述了本发明的仅一些特征，但本领域的技术人员将想到许多变 型和变化。因此，应当理解的是，所附权利要求意在涵盖落入本发明的真实精神范围内的所 有这样的变型和变化。
权利要求
一种用于回收来自燃气轮机(66)的废热的方法，其包括将来自所述燃气轮机(66)的废气的热量传递给水源以生成过热蒸汽，其中，所述热量的传递发生在所述燃气轮机(66)的排气通道(82)内；以及将所述过热蒸汽输送给用于将所述过热蒸汽用作动力源或热源的过程(26)。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括接收来自余热回收蒸汽发生单元(32)的过热蒸汽。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法包括将来自所述废气的热量传递给接收自所述余热回收蒸汽发生单元(32)的过热蒸汽。
4. 一种用于回收来自燃气轮机(66)的废热的系统，其包括可定位在所述燃气轮机(66)的排气通道(82)内的过热器(92)，其中，所述过热器(92)构造成:接收来自余热回收蒸汽发生单元(32)的过热蒸汽；将来自所述燃气轮机(66)的废气的热量传递给接收自所述余热回收蒸汽发生单元(32)的过热蒸汽；以及将所述过热蒸汽输送给联合循环动力发生系统(64)的蒸汽轮机(22)。
5. 根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统包括调温器(94)，该调温器(94)构造成，每当所述过热蒸汽超过预定的温度等级时，冷却所述过热蒸汽。
6. 根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述过热器(92)是低压过热器。
7. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述过热器(92)构造成，接收来自所述余热回收蒸汽发生系统单元(32)的低压蒸发器(42)的低压过热蒸汽。
8. 根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述过热器(92)构造成，将所述低压过热蒸汽输送给所述蒸汽轮机(22)的低压级(26)。
9. 根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统包括多个过热器(92)，其中，所述多个过热器(92)构造成接收来自多个余热回收蒸汽发生单元(32)的过热蒸汽，接收来自多个燃气轮机(66)的废气，将过热蒸汽输送给多个蒸汽轮机(22)，或其组合。
10. 根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述过热器(92)构造成以改型方式安装到所述现有燃气轮机(66)的排气通道(82)中。
全文摘要
本发明涉及通过使用调峰循环废热回收的联合循环动力增强进行峰值负载管理，具体地，所公开实施例提供了通过更有效地回收来自调峰循环燃气轮机的废气的热量来增强联合循环动力发生系统的动力发生能力的系统和方法。一些实施例中，本技术可包含接收来自余热回收蒸汽发生单元的过热蒸汽。来自调峰循环燃气轮机的热废气可用于将热量传递给过热蒸汽。用于将热量传递给过热蒸汽的系统可包含设在调峰循环燃气轮机排气通道中的辅助过热器。离开辅助过热器的过热蒸汽可输送给联合循环动力发生系统的蒸汽轮机，在其中，过热蒸汽可用作动力源。可选地，调峰循环调温器可用于确保输送给蒸汽轮机的过热蒸汽的温度不超过预定温度等级，从而保护蒸汽轮机和相关设备。
文档编号F01K23/10GK101713334SQ20091017957
公开日2010年5月26日 申请日期2009年9月30日 优先权日2008年9月30日
发明者A·S·森加, S·V·纳坦梅, S·罗卡纳特 申请人:通用电气公司