[发明专利]一种改造的燃气-蒸汽联合循环机组及其控制方式

说明书

本发明公开了一种改造的燃气‑蒸汽联合循环机组及其控制方式，包括燃气轮机部分和余热回收部分，所述燃气轮机部分包括烟气空气混合装置、压气机、燃烧室、燃气透平和排烟烟道，所述余热回收部分包括过热器、水冷壁、省煤器和汽包。本发明降低了低负荷运行时污染物NOx的排放，提高了燃气‑蒸汽联合循环的效率，降低了发生喘振的可能性，保障了燃气‑蒸汽联合循环机组变负荷运行时的安全性。

技术领域

本发明涉及燃气-蒸汽联合循环机组节能减排技术领域，尤其涉及一种改造的燃气-蒸汽联合循环机组及其控制方式。

背景技术

由于用电量随时间变化，电厂的发电负荷也会受电网调配而发生改变。对于燃气-蒸汽联合循环发电机组，发电负荷由燃气轮机部分燃气推动燃气透平的做功量和余热锅炉部分蒸汽推动蒸汽透平的做功量提供。目前，各燃气-蒸汽联合循环电厂在低负荷运行时，大多通过调整压气机入口导叶的旋转角度(IGV角度)和燃烧室温度(T₃)来控制燃气透平排气温度(T₄)不变，以保证底循环的运行性能，使变工况的运行对整体机组的影响较小。但是调整IGV角度的办法只适用于负荷变化在一定范围的情况：若压气机流量过低，则会造成压气机失速，降低机组效率和压气机压比，机组整体甚至可能会发生更严重的喘振。对于燃气-蒸汽联合循环机组来说，由于燃气透平排烟用于余热锅炉，组成的管网容量更大，会使喘振时振动频率更低，振幅更大；若流量过高，则压气机会发生阻塞，致使压气机压比和效率下降。当叶型、叶片安装角度以及压气机转速确定时，压气机所能压缩的气体最大体积流量应该是固定的。而压气机效率定义为等熵压缩焓增和实际压缩焓增之比。可以想象，压气机效率影响了压气机输出体积流量。而叶片间由于流量变化而造成的气流与叶片脱流便是造成效率降低第的一个重要原因。本发明的主要思想是减缓燃气轮机在负荷变化中压气机体积流量的变化。

因此，如何提供一种能够更高效率、更有利安全运行的燃气-蒸汽联合循环机组，在机组运行时使用冷却水对压气机进行水冷降温，减少压气机做功，降低压气机出口的温度；在机组低负荷运行时易发生喘振，成为本领域技术人员亟需解决的难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种改造的燃气-蒸汽联合循环机组，解决机组运行时压气机出口温度高，压气机耗功高；低负荷运行时易发生喘振，余热锅炉效率和燃机效率大幅降低的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种改造的燃气-蒸汽联合循环机组，包括燃气轮机部分和余热回收部分，所述燃气轮机部分包括烟气空气混合装置、压气机、燃烧室、燃气透平和排烟烟道，所述烟气空气混合装置的两个入口分别与再循环烟气回流管和大气进入管连通，所述烟气空气混合装置的出口通过管道与所述压气机的入口连接，所述燃烧室的两个入口分别与所述压气机的出口和燃气管道连接，所述燃烧室的出口通过管道与所述燃气透平的入口连接，所述燃气透平的出口与所述排烟烟道的入口连接；

所述余热回收部分包括过热器、水冷壁、省煤器和汽包，所述过热器、所述水冷壁和所述省煤器依次排布设置在所述排烟烟道的内部，所述省煤器的入口通过管道与补水管连接，所述省煤器的出口通过管道连接在所述汽包的侧上方，所述水冷壁的进、出口分别与所述汽包的底部、侧面连接，所述过热器的入口通过管道连接在所述汽包的顶部，所述过热器的出口通过管道和汽轮机连接；所述压气机的转轴与所述燃气透平和发电机的转轴连接。

进一步的，所述压气机采用水冷静叶压气机，所述水冷静叶压气机设有燃气进出口和冷却水进出口，所述燃气进出口分别与所述烟气空气混合装置、所述燃气透平连接，所述冷却水进出口分别与补水管和汽包连接。

进一步的，所述水冷静叶压气机与所述补水管连接的管道上设有冷却水流量控制阀和冷却水流量测量装置。

进一步的，所述冷却水流量测量装置采用转子流量计。

进一步的，所述烟气空气混合装置与所述排烟烟道连接的管道上设有烟气流量测量装置和烟气流量控制阀，所述烟气流量控制阀上设有测温仪器。