專利名稱:組合式燃氣-蒸汽輪機發(fā)電站的制作方法
本發(fā)明涉及一種組合式燃氣-蒸汽輪機發(fā)電站，在它的燃氣輪機部分前設有一個煤氣發(fā)生器;在煤氣發(fā)生器后面粗煤氣一側裝有換熱裝置，它具有一個高壓蒸汽發(fā)生器、一個粗煤氣-凈煤氣換熱器和一個低壓蒸汽發(fā)生器;有一個裝在此換熱裝置后面的煤氣凈化裝置，從煤氣凈化裝置到燃氣輪機燃燒室之間有一根凈煤氣導管;有一個流過燃氣輪機排氣的帶有一個高壓蒸汽發(fā)生器的廢熱蒸汽發(fā)生裝置;以及有一個與廢熱蒸汽發(fā)生裝置相接的發(fā)電站蒸汽輪機部分。
由DE-OS3319711已知一種此類組合式燃氣-蒸汽輪機發(fā)電站。在這種現(xiàn)有的組合式燃氣-蒸汽輪機發(fā)電站中，從煤氣發(fā)生器出來的熱粗煤氣進入煤氣凈化裝置前，在一個換熱裝置中被冷卻到煤氣凈化裝置所能承受的溫度約100℃。這里所排出的熱量用來在換熱裝置的高壓蒸汽發(fā)生器中產(chǎn)生高壓蒸汽、在粗煤氣-凈煤氣換熱器中對供往燃氣輪機燃燒室的凈煤氣再次加熱以及在低壓的換熱器中產(chǎn)生低壓蒸汽。在這種已知的組合式燃氣-蒸汽輪機發(fā)電站中，所產(chǎn)生的這些高壓蒸汽和低壓蒸汽供給高壓蒸汽輪機和低壓蒸汽輪機。此外，在這種發(fā)電站中，其余的高壓蒸汽由流過燃氣輪機排氣的廢熱蒸汽發(fā)生裝置產(chǎn)生。這種燃氣-蒸汽輪機發(fā)電站的一個突出的優(yōu)點是，電站的功率可以在一個很大的范圍內變化。甚至在燃氣輪機完全切斷以及裝在燃氣輪機后面的廢熱蒸汽發(fā)生裝置中停止產(chǎn)生蒸汽時，借助于接在煤氣發(fā)生器后面的換熱裝置所產(chǎn)生的蒸汽，可以使蒸汽輪機繼續(xù)運行，盡管這時功率較小。因此，甚至在這種極端情況下，仍可通過由蒸汽輪機所帶動的發(fā)電機滿足該組合式燃氣-蒸汽輪機發(fā)電站自身對電功率的需求。
本發(fā)明的目的是在這種組合式燃氣-蒸汽輪機發(fā)電站中更充分地利用在煤氣發(fā)生器后的粗煤氣和燃氣輪機的排氣中存在的可觀的熱量。
上述目的是通過與流向廢熱蒸汽發(fā)生裝置(28)的第一條管路(53)相平行，給水導管有第二條管路(54)，它經(jīng)過一個按燃氣流動方向而言位于廢熱蒸汽發(fā)生裝置其它的加熱面(41，43)后面的加熱面(32)，流往裝在煤氣發(fā)生器(4)后面的換熱裝置(6)的高壓蒸汽發(fā)生器(8)達到的。裝在煤氣發(fā)生器(4)后面的換熱裝置(6)的高壓蒸汽發(fā)生器(8)中，順著粗煤氣的流動方向依次至少含有一個過熱器加熱面(45)和第一、第二蒸發(fā)加熱面(46、47)。通往廢熱蒸汽發(fā)生裝置(28)的高壓蒸汽發(fā)生器(30)的給水導管第一條管路(53)流經(jīng)過一個按燃氣流動方向而言位于此高壓蒸汽發(fā)生器加熱面(41、43)后面的加熱面(31)。就給水而言，廢熱蒸汽發(fā)生裝置(28)的高壓蒸汽發(fā)生器(30)和裝在煤氣發(fā)生器(4)后面的換熱裝置(6)的高壓蒸汽發(fā)生器是并聯(lián)的。位于廢熱蒸汽發(fā)生裝置(28)中的高壓蒸汽發(fā)生器(30)至少包含一個蒸發(fā)加熱面(43)和一個按燃氣流動方向而言位于它前面的過熱器加熱面(41)。高壓蒸汽發(fā)生器(8)的第二蒸發(fā)加熱面(47)直接與從廢熱蒸汽發(fā)生裝置(28)來的給水導管另一條管路(54)相連，它的出口端則經(jīng)由一個水-蒸汽分離罐(48)和第一蒸發(fā)加熱面(46)和過熱器加熱面(45)聯(lián)結。水-蒸汽分離罐(48)的蒸汽腔與過熱器加熱面(45)相通。水-蒸汽分離罐(48)中充滿了水的下部腔室經(jīng)過供水泵(49)與第一蒸發(fā)加熱面(46)相聯(lián)，后者的出口端重新再與此水-蒸汽分離罐連接起來。
與第一條管路并聯(lián)地通入廢熱蒸汽發(fā)生裝置中的給水導管另一條管路，可以使附加的給水在按燃氣流動的方向而言處于廢熱蒸汽發(fā)生裝置的高壓蒸汽發(fā)生器后面的加熱面中進行預熱，并將已經(jīng)預熱的給水供往裝在煤氣發(fā)生器后面的換熱裝置的高壓蒸汽發(fā)生器中去。因此不會影響到廢熱蒸汽發(fā)生裝置的高壓蒸汽發(fā)生器前置加熱面所產(chǎn)生蒸汽的數(shù)量和質量。然而裝在煤氣發(fā)生器后面的換熱裝置的高壓蒸汽發(fā)生器中所能產(chǎn)生的高壓蒸汽的數(shù)量。卻可以在不改變其質量的情況下顯著增加。
流入裝在煤氣發(fā)生器后面的換熱裝置的高壓蒸汽發(fā)生器中粗煤氣可觀的熱量還可以更充分地加以利用，只要按照本發(fā)明的設計，在它的高壓蒸汽發(fā)生器中沿粗煤氣的流動方向一個接一個地至少包含有一個過熱器加熱面以及第一和第二蒸發(fā)加熱面。高壓蒸汽發(fā)生器的這種結構，可以使高壓蒸汽發(fā)生器各個加熱面的溫度差更好地與當?shù)氐拇置簹鉁囟认噙m應。
同樣地，流入廢熱蒸汽發(fā)生裝置中的燃氣輪機的排氣中所含有的可觀的熱量也還可以更好地加以利用，只要按照本發(fā)明的進一步設計，使流往廢熱蒸汽發(fā)生裝置的高壓蒸汽發(fā)生器去的給水導管的第一條管路通過按燃氣流動方向而言系裝在高壓蒸汽發(fā)生器加熱面后面的加熱面。
現(xiàn)通過附圖所示之實施例對本發(fā)明作進一步詳細介紹。
附圖所示是本發(fā)明的組合式燃氣-蒸汽輪機發(fā)電站中各換熱器加熱面以及它們彼此之間連接關系的結構示意圖。
圖中表示了組合式燃氣-蒸汽輪機發(fā)電站1各結構部分之間彼此的連接關系。此組合式燃氣-蒸汽輪機發(fā)電站基本的組成部分為發(fā)電站的燃氣輪機部分2;發(fā)電站的蒸汽輪機部分3;裝在燃氣輪機部分2前面的煤氣發(fā)生器4，此煤氣發(fā)生器前帶有一個空氣分離裝置5;在煤氣發(fā)生器4后面粗煤氣一側的換熱裝置6;以及裝在此換熱裝置6后面的煤氣凈化裝置7。換熱裝置6包括一個高壓蒸汽發(fā)生器8、一個粗煤氣-凈煤氣換熱器9和一個低壓蒸汽發(fā)生器10。在實施例中與換熱裝置相鄰接的煤氣凈化裝置7包括一個粗煤氣凈化器11，一個硫-氫吸收裝置12和一個硫回收裝置13。發(fā)電站的燃氣輪機部分2中有一臺燃氣輪機14、由燃氣輪機傳動的一臺空氣壓縮機15以及一臺發(fā)電機16。在空氣壓縮機15上連有通往燃氣輪機燃燒室17和空氣分離裝置5的新鮮空氣導管18。此外，通往空氣分離裝置5的新鮮空氣導管18還與另一臺可根據(jù)需要開動并可單獨傳動的空氣壓縮機19相連。離開空氣分離裝置5的氧氣導管20通過一臺氧氣壓縮機21與煤氣發(fā)生器4相連通。圖中表明了煤氣發(fā)生器4的煤入口通道22和排灰通道23。離開煤氣凈化裝置7的凈煤氣導管24，途經(jīng)換熱裝置6的粗煤氣-凈煤氣換熱器9，并與燃氣輪機14的燃燒室17相連。離開空氣分離裝置5的氮氣導管25，經(jīng)由一臺氮氣壓縮機26，同樣也與燃氣輪機14的燃燒室相通。
燃氣輪機14的排氣導管27經(jīng)過廢熱蒸汽發(fā)生裝置28后緊接著便通往煙囪29。廢熱蒸汽發(fā)生裝置28順著排氣流動方向依次包括一個高壓蒸汽發(fā)生器30、二個給水加熱面31、32以及一個低壓蒸汽發(fā)生器33。
發(fā)電站蒸汽輪機部分3的蒸汽輪機34與發(fā)電機35相聯(lián)，其排汽端與冷凝器36相連。冷凝器36通過冷凝水泵37將水排入給水儲箱38。與給水儲箱38相連并設有給水泵39的給水導管第一條管路53，通過裝在廢熱蒸汽發(fā)生裝置28的高壓蒸汽發(fā)生器30之后的給水加熱面31，與一個水-蒸汽分離罐40相接。此水-蒸汽分離罐40的蒸汽端與廢熱蒸汽發(fā)生裝置28的高壓蒸汽發(fā)生器30的過熱器加熱面41相連。該過熱器加熱面則與蒸汽輪機34的高壓端相連接。水-蒸汽分離罐40中的水通過一臺單獨的供水泵42與按排氣流動的方向來說是位于過熱器加熱面41后面的高壓蒸汽發(fā)生器加熱面43相連。后者之出口端與水-蒸汽分離罐40相通。
與給水儲箱38相連并設有一臺給水泵44的給水導管的第二條管路54與廢熱蒸汽發(fā)生裝置28的給水加熱面32相連，給水加熱面32按排氣流動方向而言裝在前述給水加熱面31之后。最后所提到的這一給水加熱面32與位于煤氣發(fā)生器4后面的換熱裝置6的高壓蒸汽發(fā)生器8相接。在本圖所示之實施例中，此高壓蒸汽發(fā)生器8設計成有三個加熱面，其中朝著煤氣發(fā)生器4的那個加熱面作為過熱器加熱面45，而另外兩個加熱面則設計成為第一和第二蒸發(fā)加熱面46、47。遠離煤氣發(fā)生器4的第二蒸發(fā)加熱面47的進口端是與廢熱蒸汽發(fā)生裝置28中最后一個提到的給水加熱面32相連，其出口端則與一個水-蒸汽分離罐48相接。該水-蒸汽分離罐中的水通過供水泵49與高壓蒸汽發(fā)生器8的第一蒸發(fā)加熱面46相連，第一蒸發(fā)加熱面46的出口端重新再匯入水-蒸汽分離罐48中。水-蒸汽分離罐40的蒸汽端與高壓蒸汽發(fā)生器8的過熱器加熱面45相通。這一過熱器加熱面的出口同樣與蒸汽輪機34的高壓端相聯(lián)。
設有給水泵50的給水導管第三條管路55和位于廢熱蒸汽發(fā)生裝置28所有其它加熱面之后的低壓蒸汽發(fā)生器33以及與此并聯(lián)的、位于換熱裝置6其余所有加熱面之后的低壓蒸汽發(fā)生器10相連接。這兩個低壓蒸汽發(fā)生器的出口均與蒸汽輪機34的中間進口51相通。
當此組合式燃氣-蒸汽輪機發(fā)電站1運行時，通過位于燃氣輪機14軸上的空氣壓縮機15將空氣供往燃燒室17和空氣分離裝置5的空氣導管18中去。通過緊接在空氣分離裝置5的氧氣導管20后面的氧氣壓縮機21，使氧氣到達煤氣發(fā)生器4。經(jīng)過一個借助于氣體密封閘門52可關閉的煤入口通道22，將磨碎了的煤供入煤氣發(fā)生器4中。在煤氣發(fā)生器中所生成的粗煤氣在換熱裝置6中首先經(jīng)過高壓蒸汽發(fā)生器8的各加熱面，隨后流入粗煤氣-凈煤氣換熱器9和低壓蒸汽發(fā)生器10中。在流經(jīng)高壓蒸汽發(fā)生器8的各加熱面時，先是通過過熱器加熱面45，然后是第一和第二蒸發(fā)加熱面46和47。溫度降到大約100℃的粗煤氣在煤氣凈化裝置7中經(jīng)由一個粗煤氣凈化器11供入硫-氫吸收裝置12中去。被洗掉的硫化物在位于硫-氫吸收裝置后面的硫回收裝置13中被還原為純硫。離開硫-氫吸收裝置12的凈煤氣在粗煤氣-凈煤氣換熱器9中再次被加熱，并與來自空氣分離裝置5的氮一起供入煤氣輪機14的燃燒室17中去。為了克服壓力差，在氮氣通道25中另外還裝設了一臺氮氣壓縮機26。
離開燃氣輪機14的排氣經(jīng)過排氣導管27流入廢熱蒸汽發(fā)生裝置28，并在那里首先經(jīng)過過熱器加熱面41流入高壓蒸汽發(fā)生器30的蒸發(fā)加熱面43，然后排氣流經(jīng)給水加熱面31、32和低壓蒸汽發(fā)生器33。此刻溫度大約降為120℃的排氣被送入煙囪29中。
通過這樣排列廢熱蒸汽發(fā)生裝置28和換熱裝置6中的各加熱面，以及這樣排列煤氣發(fā)生器4的粗煤氣、煤氣輪機14的排氣和給水流過這些加熱面的次序，可以達到在各個加熱面中有基本上相同的溫度差，并因此能更充分地利用煤氣發(fā)生器粗煤氣的余熱和燃氣輪機排氣的余熱。這時，特別是與凈煤氣流相比要大得多的離開燃氣輪機14的排氣體積，不僅被利用來對廢熱蒸汽發(fā)生裝置28的高壓蒸汽發(fā)生器30中的給水加熱，而且也用來對裝在煤氣發(fā)生器后面的換熱裝置6的高壓蒸汽發(fā)生裝置8的給水一起給以加熱。因此可以在從煤氣發(fā)生器4流出的粗煤氣具有更高的溫度水平上生產(chǎn)出多得多的高壓蒸汽，如同在其它已知的流程線路圖中那樣。
符號表1 燃氣-蒸汽輪機發(fā)電站2 發(fā)電站的燃氣輪機部分3 發(fā)電站的蒸汽輪機部分4 煤氣發(fā)生器5 空氣分離器6 換熱裝置7 煤氣凈化裝置8 高壓蒸汽發(fā)生器9 粗煤氣-凈煤氣換熱器10 低壓蒸汽發(fā)生器11 粗煤氣凈化器12 硫-氫吸收裝置13 硫回收裝置14 燃氣輪機15 空氣壓縮機16 發(fā)電機17 燃燒室18 空氣導管19 空氣壓縮機20 氧氣導管21 氧氣壓縮機22 煤入口通道23 排灰通道
24 凈煤氣導管25 氮氣導管26 氮氣壓縮機27 排氣導管28 廢熱蒸汽發(fā)生裝置29 煙囪30 高壓蒸汽發(fā)生器
高壓給水加熱面33 低壓蒸汽發(fā)生器34 蒸汽輪機35 發(fā)電機36 冷凝器37 冷凝水泵38 給水儲箱39 第一給水泵40 水-蒸汽分離罐41 過熱器加熱面42 供水泵43 高壓蒸汽發(fā)生器加熱面44 第二給水泵45 過熱器加熱面46 第一蒸發(fā)加熱面47 第二蒸發(fā)加熱面
48 水-蒸汽分離罐49 供水泵50 給水泵51 中間進口52 閘門
管路
權利要求
1.組合式燃氣--蒸汽輪機發(fā)電站，在它的燃氣輪機部分前設有一個煤氣發(fā)生器；在煤氣發(fā)生器后面粗煤氣一側裝有換熱裝置，它具有一個高壓蒸汽發(fā)生器、一個粗煤氣--凈煤氣換熱器和一個低壓蒸汽發(fā)生器；有一個裝在此換熱裝置后面的煤氣凈化裝置，從煤氣凈化裝置到燃氣輪機燃燒室之間有一根凈煤氣導管；有一個流過燃氣輪機排氣的帶有一個高壓蒸汽發(fā)生器的廢熱蒸汽發(fā)生裝置；以及有一個與廢熱蒸汽發(fā)生裝置相接的發(fā)電站蒸汽輪機部分，其特征為與流向廢熱蒸汽發(fā)生裝置(28)的第一條管路(53)相平行，給水導管有第二條管路(54)，它經(jīng)過一個按燃氣流動方向而言位于廢熱蒸汽發(fā)生裝置其它的加熱面(41、43)后面的加熱面(32)，流往裝在煤氣發(fā)生器(4)后面的換熱裝置(6)的高壓蒸汽發(fā)生器(8)。
2.按照權利要求
1所述之組合式燃氣-蒸汽輪機發(fā)電站，其特征為裝在煤氣發(fā)生器(4)后面的換熱裝置(6)的高壓蒸汽發(fā)生器(8)中，順著粗煤氣的流動方向依次至少含有一個過熱器加熱面(45)和第一、第二蒸發(fā)加熱面(46、47)。
3.按照權利要求
1所述之組合式燃氣-蒸汽輪機發(fā)電站，其特征為通往廢熱蒸汽發(fā)生裝置(28)的高壓蒸汽發(fā)生器(30)的給水導管第一條管路(53)流經(jīng)過一個按燃氣流動方向而言位于此高壓蒸汽發(fā)生器加熱面(41、43)后面的加熱面(31)。
4.按照權利要求
3所述之組合式燃氣-蒸汽輪機發(fā)電站，其特征為就給水而言，廢熱蒸汽發(fā)生裝置(28)的高壓蒸汽發(fā)生器(30)和裝在煤氣發(fā)生器(4)后面的換熱裝置(6)的高壓蒸汽發(fā)生器是并聯(lián)的。
5.按照權利要求
3所述之組合式燃氣-蒸汽輪機發(fā)電站，其特征為位于廢熱蒸汽發(fā)生裝置(28)中的高壓蒸汽發(fā)生器(30)至少包含一個蒸發(fā)加熱面(43)和一個按燃氣流動方向而言位于它前面的過熱器加熱面(41)。
6.按照權利要求
2所述之組合式燃氣-蒸汽輪機發(fā)電站，其特征為高壓蒸汽發(fā)生器(8)的第二蒸發(fā)加熱面(47)直接與從廢熱蒸汽發(fā)生裝置(28)來的給水導管另一條管路(54)相連，它的出口端則經(jīng)由一個水-蒸汽分離罐(48)和第一蒸發(fā)加熱面(46)和過熱器加熱面(45)聯(lián)結。
7.按照權利要求
6所述之組合式燃氣-蒸汽輪機發(fā)電站，其特征為水-蒸汽分離罐(48)的蒸汽腔與過熱器加熱面(45)相通。
8.按照權利要求
6所述之組合式燃氣-蒸汽輪機發(fā)電站，其特征為水-蒸汽分離罐(48)中充滿了水的下部腔室經(jīng)過供水泵(49)與第一蒸發(fā)加熱面(46)相聯(lián)，后者的出口端重新再與此水-蒸汽分離罐連接起來。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種組合式燃氣-蒸汽輪機發(fā)電站(1)。為了最充分地利用粗煤氣和凈煤氣中相當可觀的熱量，本發(fā)明規(guī)定，與流向廢熱蒸汽發(fā)生裝置(28)的第一條管路(53)相平行，給水導管有第二條管路(54)，它經(jīng)過一個按燃氣流動方向言位于廢熱蒸汽發(fā)生裝置其它的加熱面(41、43)后面的加熱面(32)，流往裝在煤氣發(fā)生器(4)后面的換熱裝置(6)的高壓蒸汽發(fā)生器(8)。本發(fā)明的發(fā)電站特別適用于大型電源設備。
文檔編號F01K23/06GK86103657SQ86103657
公開日1987年1月14日 申請日期1986年6月12日
發(fā)明者科拉德·戈貝爾, 漢斯-克里斯·特蘭肯舒 申請人:克拉夫特沃克聯(lián)合公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan