[发明专利]连续联合循环操作动力装置和方法

说明书

技术领域

本发明大体涉及联合循环动力装置技术。更具体地，本发明涉及对联合循环动力装置实现连续操作。

背景技术

联合循环动力装置使用燃气轮机和蒸汽轮机来产生能量。为了提高效率，在废热回收蒸汽发生器(HRSG)中使用燃气轮机的排气来产生蒸汽，然后将蒸汽应用到蒸汽轮机中。

与联合循环装置有关的一个挑战是蒸汽轮机和燃气轮机具有截然不同的启动要求。不同的启动要求会使整个装置启动减慢，这会造成能量浪费和无效率。为了说明，在装置启动期间，总是先启动燃气轮机。这是因为至少两个原因。第一，燃气轮机是相对较小的机器，且比蒸汽轮机更加迅速地操作；因此，HRSG也在燃气轮机启动之后很快地操作。第二，用于启动蒸汽轮机所需的蒸汽通常要求燃气轮机是操作的，即，从而使得HRSG在适当条件下产生蒸汽。但是，蒸汽轮机是相对较大的机器，且在操作期间对温度的变化更敏感。因此，必须以适当地逐步的方式使蒸汽轮机预热，以避免产生过度应力以及由此造成的故障。为了处理此问题，联合循环动力装置必须设计成满足规范，限制蒸汽轮机温度可变化地多快，且限制装置在一段时间内的启动次数。蒸汽轮机的过渡点(例如过渡到顺流和应力峰值)由于热瞬态现象有时也需要减慢装置启动进程。由于蒸汽轮机启动造成的限制，从燃气轮机的排气中产生(通过HRSG)的蒸汽无法全部立即使用，这会导致在蒸汽轮机启动期间效率较低。也就是说，燃气轮机燃烧燃料得到的来自HRSG的蒸汽形式的一些能量在蒸汽轮机在启动期间预热时会被浪费(又冷凝为水)。整个联合循环装置的启动时间会受到负面影响。

已经用多种方式处理了联合循环启动时间的问题。一种方法在蒸汽轮机预热时将燃气轮机保持在低负荷。也就是说，燃气轮机不对其相应的发电机完全地供以动力。在这种情况下，燃气轮机仅在蒸汽轮机准备好时才完全加载，这样是低效率的。在另一种方法中，提供了一种用于蒸汽轮机预热和HRSG预热的辅助锅炉。由辅助锅炉提供的预热对于启动蒸汽轮机来说是不够的。这种方法还需要减小燃气轮机负荷，直到蒸汽轮机可以接收从HRSG中产生的蒸汽，这样是低效率的。而另一种方法试图在启动过程中使蒸汽轮机与燃气轮机解耦合。这种方法会使在蒸汽轮机预热且启动时燃气轮机在几乎没有负荷限制的简单循环模式中运行。这种方法需要用于蒸汽温度控制的额外设备，且需要用于蒸汽轮机的阀修改/添加。

发明内容

本公开的第一个方面提供了联合循环动力装置，其包括：联接到发电机的燃气轮机；联接到发电机的蒸汽轮机；用于由来自燃气轮机的排气产生第一蒸汽流的热回收蒸汽发生器(HRSG)；操作地联接到蒸汽轮机的辅助锅炉，用于产生具有适于启动蒸汽轮机的特性的第二蒸汽流；用于控制将第一蒸汽流应用到蒸汽轮机的第一控制阀；用于控制将第二蒸汽流应用到蒸汽轮机的第二控制阀；以及控制器，用于通过以下方式在燃气轮机操作期间以联合循环方式连续操作装置：通过控制第二控制阀以将来自辅助锅炉的第二蒸汽流应用到蒸汽轮机来启动蒸汽轮机，然后启动燃气轮机和HRSG，然后将来自HRSG的第一蒸汽流应用到蒸汽轮机。

本公开的第二个方面提供了一种方法，其包括：提供联合循环动力装置，该联合循环动力装置包括燃气轮机、蒸汽轮机、联接到燃气轮机的发电机和联接到蒸汽轮机的发电机，以及操作地联接到蒸汽轮机的辅助锅炉；使用辅助锅炉产生足以启动蒸汽轮机的第一蒸汽流；在启动燃气轮机之前，使用第一蒸汽流来启动蒸汽轮机，该启动包括控制第一控制阀；启动燃气轮机，以实现联合循环；使用来自燃气轮机的排气产生第二蒸汽流；以及将第二蒸汽流应用到蒸汽轮机，该应用包括控制第二控制阀。

本公开的第三个方面提供了一种方法，其包括：提供联合循环动力装置，该联合循环动力装置包括燃气轮机、蒸汽轮机、联接到燃气轮机的发电机和联接到蒸汽轮机的发电机，以及操作地联接到蒸汽轮机的辅助锅炉；以及在燃气轮机操作期间以联合循环方式连续操作联合循环动力装置。

附图说明

图1显示了根据本公开的实施例的联合循环动力装置的示意性简图。

图2显示了根据本公开的方法的实施例的流程图。

部件列表

动力装置100

燃气轮机102

发电机104

旋转轴106

蒸汽轮机110

第一蒸汽流122

排气124

HRSG 120

辅助锅炉140

第二蒸汽流142

过热器144

第一控制阀150

第二控制阀152

控制器160

具体实施方式