专利名称：选择操作期内增加联合循环发电成套设备的动力输出的方法
技术领域：
本文公开的主题涉及联合循环发电成套设备，更详细地讲，涉及一种在选择操作 期内增加联合循环发电成套设备的动力输出的方法。
背景技术：
如今许多联合循环成套设备包括通过来自热回收蒸汽发生器(HRSG)的补充燃烧 而提供的动力强化。所述补充燃烧在HRSG之前或在HRSG之内进行以实现额外蒸汽产生从 而增加对电力网络的总成套设备动力输出。HRSG补充燃烧最常用在高峰操作期内(例如在 燃气涡轮动力下降且电力需求高的暑天)提供显著量的输出增加。动力强化的量受许多设 备极限如蒸汽涡轮节流压力(高压涡轮入口压力)极限、HRSG导管燃烧器出口温度极限、 蒸汽涡轮排气压力极限等限制。除了设备极限之外，动力强化还受授权给动力成套设备的 环境许可的限制。一旦达到任何设备极限和/或环境限制，联合循环发电成套设备就不再 能够增加动力输出。因此，如果动力需求超过联合循环发电成套设备可传送的最大动力，则 可能出现电压过低和/或停电。
发明内容
根据本发明的一个方面，在选择期内用来自热回收蒸汽发生器(HRSG)的补充导 管燃烧增加联合循环发电成套设备的输出的方法包括在所述选择期内将再热蒸汽流引导 到与所述HRSG流体连接的至少一个再热调温器。所述方法还包括增加流经所述至少一个 再热调温器的再热调温水，对于所述选择期将所述至少一个再热调温器的设定点温度降低 到较低设定点温度，和提高所述选择期内所述联合循环发电成套设备的动力输出。根据一个示例性实施方案的另一方面，联合循环发电成套设备包括燃气涡轮机、 蒸汽涡轮机和在所述燃气涡轮机和所述蒸汽涡轮机之间流体连接的热回收蒸汽发生器 (HRSG)。所述HRSG包括经构造和布置以便补充燃烧的导管燃烧器。至少一个再热调温器 在所述蒸汽涡轮机和所述HRSG之间流体连接，且动力输出强化系统与所述HRSG可操作式 连结。所述动力输出强化系统经构造和布置以仅在选择期内选择性地降低所述至少一个再 热调温器的设定点温度以增加所述联合循环发电成套设备的动力输出。
结合附图自以下描述这些和其他优势和特征将显而易见。在本申请文件结尾的权利要求书中特别指出并明确要求保护被视为本发明的主 题。结合附图自以下详述本发明的上述和其他特征和优势显而易见，其中图1为根据一个示例性实施方案包括动力输出强化系统的联合循环发电成套设 备的示意图。所述详述参考附图通过举例方式说明了本发明的实施方案以及优势和特征。
具体实施例方式首先参考图1，用2统指根据一个示例性实施方案构造的联合循环发电成套设备 (CCP)。CCP 2包括经热回收蒸汽发生器(HRSG) 12与蒸汽涡轮机8可操作式连接的燃气涡 轮机4。燃气涡轮机4包括经燃烧器22与涡轮机21可操作式连结的压缩机20。还显示 燃气涡轮机4包括与压缩机20连结的发生器24。操作期间，排出气体经排气管线25通到 HRSG 12。如图1中进一步显示，蒸汽涡轮机8包括高压(HP)部分30、中压(IP)部分32和 低压(LP)部分34。以与上述类似的方式，LP部分34与发生器37可操作式连接。LP部分 34还与冷凝器39连接，冷凝器39经泵42与HRSG 12相连。HRSG 12包括过热器(SH)部 分52、高压(HP)罐-蒸发器55、中压(IP)罐-蒸发器58和低压(LP)罐蒸发器61。在此， 应当理解的是上述 配置只是联合循环发电成套设备的一个实例，根据所述示例性实施方案 还可采用其他构造。例如，蒸汽涡轮机8还可经单个轴串接使用以驱动单个负载。HRSG 12包括第一高压过热器(HP) (SH)区64和修整高压过热器(finishing high pressure superheater) (HP) (SH)区 65、第一再热器过热器(RH) (SH)区 67 和第二再热器 过热器(RH) (SH)区68、两个高压节燃器(Econ)区72和73、IP Econ 76、LP Econ 77以及 IP过热器80和LP过热器81。低压进水穿过低压管路92到达具有中压排放(没有单独标 记)的泵93。中压进水从泵93的中压排放经管路97通到第一再热调温器94并任选通到 第二再热调温器95。还显示HRSG 12包括位于第一 HP SH区64和修整HP SH区65之间的 第一级间调温器98。第一级间调温器98可允许更稳定地控制从修整HP SH 65离开的蒸汽 出口温度。具体地说，第一级间调温器98可经构造以在离开蒸汽的温度超过预定值(例如 对于成套设备的设计值)时通过注入冷却器进水喷雾控制离开修整HP SH 65的蒸汽温度。第一 RH SH 67和第二 RH SH 68与第一再热调温器94相联系。操作第一再热调 温器94以控制从第二 RH SH 68离开的蒸汽温度。具体地说，第一再热调温器94和任选的 用于增加调温能力的第二再热调温器95经构造以在蒸汽温度超过预定值时通过注入冷却 器进水喷雾控制离开第二 RH SH 68的蒸汽温度。在此，应当理解的是图1中说明的HRSG 12为HRSG的简图且并非想要加以限制。更确切地讲，显示所说明的HRSG来传达这类HRSG 系统的一般操作。在选择期内，如在暑天的高或高峰电需求期内，必须增加来自CCP 2的动 力输出以满足需求。根据本发明的一个示例性实施方案，CCP 2包括与HRSG 12可操作式相连的动力 输出强化系统110。在选择期内，如在高或高峰需求期内，起动动力输出强化系统110以增 加超过通过HRSG补充燃烧提供的标准动力强化约0. 2% -约2. 0%的动力需求。在高动力 需求期内，当需要额外输出且来自HRSG补充燃烧的动力强化已达容量时，动力输出强化系 统110降低第一再热调温器94和任选的第二再热调温器95的设定点温度。应该理解高动 力需求是指动力需求达到发电成套设备的动力输出极限的时期。根据本发明的一个方面， 再热调温器94和/或再热调温器95的设定点温度降低约10 T (60C )至约70 T (42°C ) 之间。最优选调温器94的设定点温度降低约40下(24°C)。当然，根据HRSG的设计、当地 条件等，温度变化可自低至1 °F (0. 60C )到多达100 0F (600C )或更多变化。高压蒸汽涡轮机30入口处的蒸汽温度通常为约1050下。根据所述示例性实施 方案，动力强化系统Iio将再热调温器温度设定点从通常的1050 T (565. 55°C )降低到约IOlOT (543.33°C)。当然，根据操作限制条件和动力成本可进一步降低设定点。为了达 到较低的设定点，需要增加流经再热调温器94和任选的再热调温器95的再热调温水(进 水)。再热调温水流增加自CCP 2生成更大输出。自最佳水平降低再热调温器94和任选的再热调温器95的设定点温度是反直观 的。也就是说，较低的设定点需要增加再热调温水流，这对于CCP 2来说热学上的有效性降 低。效率损失由于为不太有效的热力循环的较低蒸汽温度而出现，循环中所需的加入水需 要额外能量来蒸发并且HRSG导管中燃烧的燃料增加。然而，已经发现至此因降低再热调温 器94和任选的再热调温器95的设定点温度而引起的热效率降低能够增加CCP2动力输出， 经济上证明这是有效的。在高峰期内，供应者可对于额外电输出负担增加的成本。由降低设定点温度产生 的低效率(其通常不利地影响每千瓦时的成本)可在高或高峰动力期(此时动力价格增 加)内抵消。然而，应当指出超出某一点，由设定点温度降低产生的动力将不再有效，发电 成套设备将不再能够生成更多动力，或者发电成套设备将花费比其因交换所生成动力而收 到的钱更多钱来生成动力，因此更进一步降低再热调温器的设定点温度将是与创造价值相 反的。因此，本发明提供一种用于在选择例如高峰期(此时将通常为低效操作点)内自联 合循环发电成套设备提取额外动力的系统，其具有经济效益。在此，应当理解的是所述示例性实施方案除HRSG导管燃烧之外还可以结合联合 循环系统中使用的其他动力强化应用。例如，所述示例性实施方案可结合用于燃气涡轮机 的蒸发冷却器的操作使用。直接物品燃气涡轮机蒸发冷却器(direct article gas turbine evaporative cooler)的操作有效地通过再热调温扩展峰值能力。峰值能力的扩展起因于 燃气涡轮机排气温度由于通过蒸发冷却器冷却的更冷的燃气涡轮机进口空气的降低。虽然只是结合有限个实施方案详细描述了本发明，但应当容易地理解本发明不限 于这些公开的实施方案。更确切地讲，本发明可经改进以结合至今没有描述的许多变化、改 变、替换或等价配置，而其等同于本发明的精神和范围。另外，虽然已经描述了本发明的各 种实施方案，但应当理解的是本发明的各方面可仅仅包括所述实施方案中的一些。因此，不 应将本发明视为受上述描述限制，而其仅受附加权利要求书的范围限制。部件列表
权利要求
1.一种在选择期内用来自热回收蒸汽发生器(HRSG) (12)的补充导管燃烧增加联合循 环发电成套设备O)的输出的方法，所述方法包括在所述选择期内将再热蒸汽流引导到与所述HRSG(12)流体连接的至少一个再热调温 器(94,95)；增加流经所述至少一个再热调温器(94、95)的再热调温水；对于所述选择期将所述至少一个再热调温器(94、95)的设定点温度降低到较低设定 点温度；和在所述选择期内提高所述联合循环发电成套设备O)的动力输出。
2.权利要求1的方法，其中增加流经所述至少一个再热调温器(94、95)的调温水流包 括增加流到所述HRSG (12)的再热部分的调温水流。
3.权利要求2的方法，其中增加流经所述至少一个再热调温器(94、95)的调温水流 包括增加流经与所述再热部分的过热器部分(67、68)流体连接的第一和第二再热调温器 (94、95)的调温水流。
4.权利要求1的方法，其还包括降低自所述HRSG(12)流到所述联合循环发电成套设 备的涡轮机部分(30)的蒸汽的温度。
5.权利要求1的方法，其中降低所述至少一个再热调温器(67、68)的设定点温度包括 降低所述至少一个再热调温器(67、68)的设定点温度直到达到所述联合循环发电成套设 备⑵的操作极限。
6.权利要求5的方法，其中降低所述至少一个再热调温器(67、68)的设定点温度直到 达到所述联合循环发电成套设备(2)的操作极限包括降低所述至少一个再热调温器(67、 68)的设定点温度直到达到以下极限之一再热调温器流量极限、所述HRSG的高压部分和 所述HRSG的再热部分之间的蒸汽涡轮机温度失配极限、蒸汽涡轮机排气压力极限、蒸汽涡 轮机节流压力极限、发生器极限、HRSG导管燃烧器出口温度极限和HRSG导管燃烧器燃料流 量极限。
7.权利要求1的方法，其中降低所述至少一个再热调温器(67、68)的设定点温度包括 降低设定点温度约10 0F (60C )至约70 0F (38. 9°C )之间。
8.权利要求1的方法，其中提高所述选择期内所述联合循环发电成套设备O)的动力 输出包括提高高动力需求期内的动力输出。
9.权利要求8的方法，其中提高高动力需求期内的动力输出包括提高高峰需求期内的 动力输出。
全文摘要
在选择期内用来自热回收蒸汽发生器(HRSG)(12)的补充导管燃烧增加联合循环发电成套设备(2)的输出的方法包括在所述选择期内将再热蒸汽流引导到与所述HRSG流体连接的至少一个再热调温器(67、68)。所述方法还包括增加流经所述至少一个再热调温器(67、68)的再热调温水，对于所述选择期将所述至少一个再热调温器(67、68)的设定点温度降低到较低设定点温度，和提高所述选择期内所述联合循环发电成套设备(2)的动力输出。
文档编号F02C6/16GK102072481SQ20101054240
公开日2011年5月25日 申请日期2010年11月2日 优先权日2009年11月2日
发明者G·R·史密斯, 杨文麒 申请人:通用电气公司