专利名称：并列运行式联合循环电站的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种联合循环发电站。
当前，无补燃的蒸汽多压式联合循环电站已成为应用最广泛、效率最高的联合循环电站，但由于受烟气发生器GT(如燃气轮机)排气温度的限制，使联合循环系统中的蒸汽轮机难以选用现代高参数、高效率的机型，从而阻碍了联合循环电站效率的进一步提高。现有的提高蒸汽轮机参数的做法地将GT的排气在锅炉中补燃，但补燃量需满足GT排气中含氧量的要求，而大大偏离了系统最佳效率的要求，一般来说效率还达不到无补燃联合循环电站的水平，因此很少使用。
在常规的联合循环电站中，烟气发生器GT从进气口吸入空气做功发电后，从排气口排出，并通过管道入锅炉进口。对于无补燃的联合循环电站，则烟气在余热锅炉HRSG中加热工质，然后从烟的出口排出，工质则被加热成蒸汽，以驱动汽轮机发电。对于补燃形的联合循环电站，GT排出的烟气(除极少量漏气或非用于加热工质的外)全都送进常规锅炉NB的炉膛中参加燃烧，由此产生的火焰和高温烟气用来加热工质，产出的蒸汽驱动汽轮机发电。这股蒸汽虽然可比HRSG产出的蒸汽参数更高，但NB中的燃料量与GT的排气量在满足了最佳氧/燃比的同时，燃料量往往远大于联合循环系统最佳效率的补燃值。
本发明的目的就是为解决上述问题，提出一种新形系统，使最佳氧/燃比与系统最佳效率所需的燃料量趋于一致，并可使本发明的电站系统比以往的联合循环效率更高，经济性更好。
本发明的技术解决方案一种并列运行式联合循环电站，它包括有烟气发生器GT、汽轮机ST、由冷凝器(1)、除氧器(2)、抽汽加热器(3)和给水泵(4)组成的辅机FT，其特征在于至少有一个常规锅炉NB(使用常规燃料的锅炉)，同时，至少有一个容纳未经补燃的GT排气与工质进行热交换的锅炉烟道，GT的排气至少有一部分未经补燃便进入烟道加热工质。同时，另有一股气流在常规锅炉NB的炉膛中与燃料混合燃烧，产生的火焰和烟气也加热工质，这两股气流中的工质流道要用管路连通，使从除氧器(2)出水口流出，经未补燃的GT排气加热的工质的部分蒸汽生产过程在NB中进行。
本发明将未补燃的烟气发生器的排气对工质的加热过程，与在常规锅炉中对工质的加热过程有机地连为一体，可使整个电站系统的效率超过现有的补燃和无补燃式联合循环电站。
图1表示的烟气系统是将一台GT的排气分成两部分，一部分进HRSG，另一部分进NB炉膛燃烧。
图2表示的烟气系统是当GT为两台时，可将其中一台的排气通入HRSG，而另一台则进NB的炉膛燃烧。
图3表示的系统是将GT的排气送入HRSG，而将空气通入NB中燃烧。
图4表示的是将GT的排气分成两部分，一部分进NB的烟道，另一部分进NB的炉膛燃烧，然后再进烟道，与上一股烟气汇合的烟气系统形式。
图5表示的是将GT的排气送进NB的烟道，另将一路空气引入NB的炉膛燃烧，然后再进烟道，与上一股烟气汇合的烟气系统形式。
在图1表示的烟气系统中，GT进气口从大气中吸入空气，并在GT内燃烧做功发电，产生的烟气从GT出口排出。GT的出口用管道接至HRSG的进口，从HRSG的烟道上(也可在HRSG前的管道上，)接管路经风机(15)和调节阀(14)至NB炉膛的进风口，使GT的排气分成两路，一路从HRSG的出口排出，另一路在NB中燃烧，并通过NB的烟道从出口排出。
图2表示的烟气系统有两台烟气发生器GT1和GT2，它们的进气口从大气中吸入空气，并在其内部燃烧做功发电，产生的烟气从它们的出口排出。GT1的出口用管道接至HRSG的进口，GT2的出口用管道接至NB炉膛的进风口，GT1的排气经HRSG烟道排出，GT2的排气在NB中补燃后经NB烟道排出。如果是两台以上的烟气发生器，则可选择其中一台或几台的排气口用管道与各自的HRSG相连，而其余的排气口用管道与各自的NB的炉膛连接。
图1、图2和图3表示的系统中，工质(水或蒸气)的流道及连接方法都相同，使从除氧器(2)出水口流入HRSG中加热的工质的部分蒸汽生产过程被转入并在NB中进行，具体范例描述如下图1、图2和图3中，余热锅炉HRSG的蒸汽出口可与常规锅炉NB的过热器进口连接，NB的过热器出口与汽轮机ST的蒸汽入口连接，使得供给ST一部分的蒸汽的生产过程是经HRSG又转入NB加热才完成的，NB的蒸发器(6)进出口与锅筒(5)的出水口和进汽口连接，NB的省煤器(7)的出口也锅筒(5)的进水口连接，NB的过热器(8)由其前段和后段组成，其前段进口与锅筒(5)的出汽口连接，其前段出口与HRSG的过热器(9)的出口都与NB的过热器(8)后段进口连接，其后段出口与汽轮机ST的蒸汽入口连接，NB的省煤器(7)的进口与辅机FT与各除氧器(2)的出水口连接，其工作原理如下，余热锅炉HRSG的进水管接HRSG的给水加热器(11)进口，在给水加热器(11)内加热升温，它的出口接锅筒(5)的进水口，锅筒(5)的出水口接HRSG的蒸发器(10)的进水口，水在蒸发器(10)中汽化，蒸发器(10)的出汽口接锅筒(5)进汽口，在锅筒(5)内分离汽水，锅筒(5)的出汽口接HRSG的过热器(9)的进汽口，过热器(9)中的蒸汽被加热成过热蒸汽，过热器(9)的出汽口接常规锅炉NB的过热器(8)的进口，利用常规锅炉中的比余热锅炉烟气温度高得多的火焰和高温烟气来加热从HRSG的过热器(9)出来的蒸汽，使通过NB加热的蒸汽比仅用HRSG加热的蒸汽参数更高。NB的过热器(8)的出口接ST的蒸汽入口，由于其出口的蒸汽比HRSG过热器(9)出口的蒸汽参数高，故ST的效率也就比独立运行时更高。NB的进水管接NB省煤器(7)的进水口，水在省煤器(7)中加热升温，省煤器(7)的出水口接锅筒(5)的进水口，锅筒(5)有出水口接NB蒸发(6)的进水口，水在蒸发器(6)中汽化成蒸汽，蒸发器(6)的出汽口接锅筒(5)的进汽口，在锅筒(5)内分离汽水，锅筒(5)的出汽口接NB的过热器(8)进口，蒸汽经过热器(8)前段过热并汇同从HRSG的过热器(9)流入NB过热器(8)后段加热的蒸汽，从NB过热器(8)的出口送至ST的蒸汽入口，驱动ST。ST出口的蒸汽经其辅机FT的冷凝、加压、加热和除氧后，分成两路，一路经阀门(13)送至HRSG的给水加热器(11)的进水口，另一路送到NB的省煤器(7)的进水口，从而是构成并列运行式联合循环电站。
本发明的余热锅炉HRSG和常规锅炉NB的蒸汽流道还可通过下述结构实现，当余热锅炉HRSG取消了过热器(9)后，则将HRSG的蒸发器(10)出口通过锅筒(5)与常规锅炉NB的过热器(8)进口连接，过热器(8)出口与汽轮机ST的进汽口连接。这样HRSG的蒸发器(10)产生的蒸汽汇同NB蒸发器(6)产生的蒸汽，在锅筒(5)中分离汽水，分离出来的蒸汽由锅筒(5)的出汽口引至NB的过热器(8)的进口，最后从过热器(8)的出口供ST工作。
本发明中，余热锅炉HRSG和常规锅炉NB也可通过部分工质流道连接为一体，可从HRSG的给水加热器(11)上另引一给水出口与NB的蒸发器(6)入口连接，此时HRSG的过热器(9)的出口和NB的过热器(8)出口同与汽轮机ST的蒸汽入口连接，其中供给ST的一部分蒸汽是经HRSG又转入NB加热而来的。HRSG的给水加热器(11)出口通过锅筒(5)另引一路与NB的蒸发器(6)入口连接，也可将HRSG的蒸发器(10)出口通过锅筒(5)另引一路与NB过热器(8)的进口连接，同时HRSG的过热器(9)的出口也与NB的过热器(8)的出口一同与ST的蒸汽入口连接，NB的省煤器(7)的进出口分别与辅机FT中除氧器(2)出水口和锅筒(5)的进水口连接。这种电站在烟气发生器GT的排烟温度较汽轮机ST初温高，但烟气在高温段热量有限的情况下较适用。这是因为较高的烟气温度虽然能把部分级水汽化，并过热到汽轮机ST的入口参数要求，但仍有部分给水由于烟气的高温段热量有限，而无法达到直接进入汽轮机ST的要求，故利用锅筒(5)将HRSG给水加热器(11)提供的部分给水转入转入NB的蒸发器(6)内进行汽化，蒸发器(6)汽化的蒸汽再通过NB过热器(8)过热后送到汽轮发电机组ST。或者也可将HRSG的蒸发器(10)产出的部分蒸汽通过锅筒(5)转入NB的过热器(8)中过热，来完成其余部分给水汽化后的过热过程。
图1、图2和图3的系统是通过把HRSG中工质的部分蒸汽生产过程转入NB中进行，来达到“经未补燃的GT排气加热的工质的部分蒸汽生产过程在NB中进行”的目的。
对于设有再热蒸汽系统的并列运行式联合循环电站，还可将汽轮机接至HRSG和NB的再热蒸汽管道中的蒸汽重新分配，使进HRSG的比独立运行时少，而进NB的相应增加，从而达到将HRSG中部分蒸汽生产过程转入NB中进行的目的。
在图4表示的烟气系统中，GT的进气口从大气中吸入空气，并在GT内燃烧做功发电，产生的烟气从GT的出口排出。GT的出口管道分成两路，一路通过风机(15)和调节阀(14)至NB炉膛的进风口，另一路与NB的烟道连接。GT排出的烟气，一部分进NB炉膛燃烧，然后流入烟道，另一部分则直接进烟道与前一股烟气汇合后，从锅炉烟道的出口流出。图5是在图4的基础上，将GT出口管道中去NB炉膛进风口的那一处省去，另增加一条始于大气，经风机(15)和调节阀(14)至NB炉膛进风口的管路，其它管路装置不变。
图4和图5的工质流道显示，除氧器(2)的出水口经给水泵(4)至NB的省煤器(7)的进口，工质通过省煤器(7)、蒸发器(6)、锅筒(5)和过热器(8)，成为过热蒸汽，并从(8)的出口流出，(8)的出口与S物进口连接，过热蒸汽进入ST做功发电，再从ST的出口流出进FT。工质在FT内经历的过程，与图1和图2的有关描述相同。(如果ST是再热式机组，则NB还需装有再热器，其进出口分别与ST的再热汽出进口对应连接。)在图4和图5的系统中，从除氧器(2)出水口流入NB的工质，受混合后烟气加热，所以被未补燃的GT排气加热的工质的蒸汽生产过程，必然在NB中进行，这样可得到高参数的蒸汽和高效率的电站系统。
总之，将联合循环电站按本发明的方法进行设计，经过适当的优化后，可得到比现有的联合循环电站效率更高的电站系统。
权利要求
1.一种并列运行式联合循环电站，它包括有烟气发生器GT、汽轮机ST及由冷凝器(1)、除氧器(2)、抽汽加热器(3)和给水泵(4)组成的辅机FT，其特征在于至少有一个常规锅炉NB(使用常规燃料的锅炉)，同时，至少有一个容纳未经补燃的GT排气与工质进行热交换的锅炉烟道，GT的排气至少有一部分未经补燃便进入烟道加热工质。同时，另有一股气流在常规锅炉NB的炉膛中与燃料混合燃烧，产生的火焰和烟气也加热工质，这两股气流中的工质流道要用管路连通，使从除氧器(2)出水口流同，经未补燃的GT排气加热的工质的部分蒸汽生产过程(包括蒸发过热和再热中的任一过程)在NB中进行。
2.按权利要求1所述的并列运行式联合循环电站，其特征在于烟气发生器GT的排气出口与余热锅炉HRSG的进气口连接，并将GT出口至余热锅炉HRSG出口间的烟气管道分成两路，一路直通HRSG出气口，另一路接至常规锅炉NB炉膛的进风口。让部分GT的排气流入HRSG，而另一部分的GT排气在NB中补燃。同时，将HRSG和NB的工质流道用管路接通，经HRSG中未补燃GT烟气加热的工质的部分蒸汽生产过程留在NB中进行。
3.按权利要求1所述的并列运行式联合循环电站，其特征在于将烟气发生器GT的排气口与余热锅炉HRSG的进气口连接，而始于大气的空气进风管与常规锅炉NB炉膛的进风口连接，让空气在NB中燃烧。同时，将HRSG和NB的工质流道用管路接通，使从除氧器(2)出水口流出，经HRSG中GT排气加热的工质的部分蒸汽生产过程留在NB中进行。
4.权利要求1所述的并列运行式联合循环电站，其特征在于当有两台以上的烟气发生器GT存在时，可将其中一部分GT的出气口用管道与其各自的余热锅炉HRSG的烟气进口连接。而其余各台GT的出气口与其各自的常规锅炉NB的炉膛进风口连接，让部分GT排气进入HRSG，另一部分GT的排气进NB中补燃。同时将HRSG和NB的工质流道用管路接通，使从除氧器(2)出水口流出经HRSG的GT排气加热的工质的部分蒸汽生产过程在NB中进行。
5.权利要求2、3、4所述的并列运行式联合循环电站，其特征在于将余热锅炉HRSG的蒸汽出口与常规锅炉NB的过热器(8)的进口连接，NB中(8)的出口与汽轮机ST的蒸汽进口连接，使经HRSG加热的工质的部分蒸汽生产过程转入并在NB中进行。
6.权利要求2、3、4所述的并列运行式联合循环电站，其特征在于将余热锅炉HRSG过热器(9)的出口接汽轮机ST的蒸汽进口，同时，又将HRSG的给水加热器(11)的出口，接常规锅炉NB蒸发器(6)的入口，使(11)的部分给水转入并在NB中生产蒸汽。
7.权利要求1所述的并列运行式联合循环电站，其特征在于将余热锅炉HRSG过热器(9)的出口，接汽轮机ST的蒸汽进口，同时，又将HRSG的蒸发器(10)的出口，接常规锅炉NB过热器(8)的入口，使(10)的部分工质转入并在NB中加热蒸汽。
8.权利要求2、3、4所述的并列运行式联合循环电站，对于再热型电站系统，其特征在于可将再热蒸汽管路中的蒸汽重新分配，使进入余热锅炉HRSG的蒸汽比独立运行进少，而进入常规锅炉NB的蒸汽相应增加，从而达到将HRSG中的部分蒸汽生产过程留在NB中进行的目的。
9.权利要求1所述的并列运行式联合循环电站，其特征在于烟气发生器GT的排气出口管道分成两路，一路与常规锅炉NB的烟道连接，另一路与NB的炉膛进风口连接，让部分GT的排气未经补燃便进入NB的烟道，另一部分的GT排气进入NB的炉膛燃烧。从除氧器(2)出水口流出至未补燃的GT排气中加热的工质的部分蒸汽生产过程必然在NB中进行。
10.权利要求1所述的并列运行式联合循环电站，其特征在于将烟汽发生器GT的排气出口管道接至常规锅炉NB的烟道上，而NB炉膛的进风管始于大气，让GT的排汽未经补燃便进入NB的烟道，而NB的炉膛从大气中吸入空气燃烧。从除氧器(2)出水口流出至未补燃的GT排气中加热的工质的部分蒸汽生产过程必然在NB中进行。
全文摘要
本发明涉及一种联合循环电站——并列运行式联合循环电站，它是将烟气发生器、汽轮机、余热锅炉和常规锅炉等组成一个新的电站系统，在这个系统中可将常规锅炉的最佳氧/燃比和电站系统的最佳效率及经济性调整到一致，使电站的效率和运行经济性达到最佳，其效率可超过现有的蒸汽多压式联合循环电站。
文档编号F01K7/00GK1132329SQ9511098
公开日1996年10月2日 申请日期1995年3月25日 优先权日1995年3月25日
发明者俞平 申请人:俞平