[发明专利]用于在低负荷运行期间控制发电设备的方法和系统

说明书

技术领域

本发明大体涉及联合循环发电设备，且更确切地说，涉及不需要基本负荷输出时，一种用于运行发电设备的系统和方法。

背景技术

在吸气式涡轮机中，压缩空气与燃料混合并点燃，从而生成导向涡轮部分的高能流体（下文称为“工作流体”）。所述工作流体与涡轮桨叶相互作用，从而产生机械能。这些桨叶使连接到负荷（例如，发电机）的轴旋转。轴的旋转感应出电连接到外部电路的线圈中的电流。在涡轮机为联合循环发电设备的一部分的情况下，离开涡轮部分的高能流体被导向热回收蒸汽发生器（HRSG）。此时，工作流体产生的热量传递到水，用于产生蒸汽。

燃烧过程会产生不必要的排放物和/或污染物，例如，一氧化碳（CO）和氮氧化物（NOx）。由于环境和/或规章制度的原因，必须减少这些污染物的排放。某些涡轮机添加废气再循环（EGR）过程，从而有助于减少这些污染物的排放。

化学计量EGR（S-EGR）为EGR的一种形式，其中燃烧过程消耗所供应的氧化剂。所述氧化剂可以包括，例如，空气或氧气源。在S-EGR系统中，仅将足够的氧化剂供应到燃烧系统，以在摩尔基础上实现完全燃烧。S-EGR过程可以经配置以产生某种排气流，所述排气流基本为无氧的并且包括浓度相对较高的所需气体。

尽管发电设备通常在基本负荷下运行，但是存在不需要基本负荷输出的一些情形。因此，需要一种在部分负荷下运行发电设备的系统和方法，其中不需要基本负荷输出。本说明书中所使用的部分负荷与低负荷意义相同。

发明内容

下文概述了与最初申请保护的本发明的范围相符的某些实施例。这些实施例并非意图限制申请保护的本发明的范围，相反，这些实施例仅意图简要概述本发明的可能形式。实际上，本发明可以包括可能类似于或不同于下述实施例的多种形式。

根据本发明的第一实施例，一种系统包括：压缩机，其包括压缩机入口和压缩机出口；至少一个燃烧系统，其有效地产生工作流体并且包括头端和排出端，其中所述至少一个燃烧系统与第一燃料供应源（fuel supply）以及压缩机出口流体连通；主涡轮部分，其以机械方式连接到压缩机，其中所述涡轮部分包括接收所述至少一个燃烧系统产生的工作流体的PT入口以及排放工作流体的PT出口；与PT出口流体连通的HRSG，其中所述HRSG接收工作流体、产生蒸汽，并且通过蒸气排出端（steam discharge）排放所述蒸汽；以及处理系统，其连接到HRSG的蒸汽排出端，其中所述处理系统接收HRSG产生的蒸汽，并且包括进一步包括至少两个部分的蒸汽涡轮机，其中第一部分包括第一轴，第二部分包括第二轴和离合器，所述离合器将所述第一轴和所述第二轴有效地连接起来。

进一步的，其中所述HRSG包括分离式热回收蒸汽发生器（HRSG），所述分离式热回收蒸汽发生器包括：第一部分，所述第一部分与所述PT出口流体连通，并且有效地接收所述工作流体的一部分并产生蒸汽；以及第二部分，所述第二部分与所述PT出口流体连通，并且有效地接收所述工作流体的剩余部分。

进一步的，包括连接到所述第一部分和所述第二部分的阻尼器，其中所述阻尼器对在所述第一部分与所述第二部分之间的所述工作流体流进行分配。

进一步的，包括氧化剂压缩机，所述氧化剂压缩机包括ac入口和ac出口；其中所述压缩机独立于所述氧化剂压缩机运行。

进一步的，其中所述至少一个燃烧系统与气流管道流体连通。

进一步的，包括废气再循环（EGR）系统，所述废气再循环系统流体连通地连接在所述分离式HRSG的所述第二部分的排出端与所述压缩机入口之间，以使得离开所述第二部分的所述工作流体由所述压缩机入口吸入；其中所述EGR系统包括用于调节所述工作流体的物理性质的控制装置。

进一步的，包括辅助燃烧系统，所述辅助燃烧系统与所述主涡轮部分的下游流体连通，其中所述辅助燃烧系统从燃料供应源接收燃料。

进一步的，包括辅助涡轮部分，所述辅助涡轮部分连接至所述辅助燃烧系统的下游及所述HRSG的上游。

进一步的，其中所述处理系统连接到所述分离式HRSG的所述第一部分的蒸汽排出端，其中所述处理系统接收所述第一部分产生的所述蒸汽。

进一步的，其中所述蒸汽涡轮机包括：HP部分、IP部分，以及LP部分，其中所述蒸汽排出端的一部分与所述LP部分流体连通。

进一步的，其中所述HP部分和IP部分连接到第一轴；而所述LP部分连接到第二轴；