專利名稱：具有排氣調(diào)溫裝置的發(fā)電系統(tǒng)及用于控制排氣溫度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)電系統(tǒng)，更具體地，涉及具有排氣調(diào)溫裝置的發(fā)電 系統(tǒng)及用于控制排氣溫度的方法。
背景技術(shù)：
聯(lián)合循環(huán)電廠("CCPP")包括燃?xì)廨啓C(jī)、余熱蒸汽發(fā)生 器("HRSG")和蒸汽輪機(jī)。燃?xì)廨啓C(jī)包括構(gòu)造成響應(yīng)于排氣的膨脹來 產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)功率輸出的渦輪機(jī)。HRSG構(gòu)造成接收來自燃?xì)廨啓C(jī)的排氣 并利用排氣的熱量產(chǎn)生蒸汽。蒸汽輪機(jī)構(gòu)造成響應(yīng)于來自HRSG的蒸 汽的膨脹而轉(zhuǎn)動(dòng)。蒸汽輪機(jī)構(gòu)造成當(dāng)進(jìn)入蒸汽輪機(jī)的蒸汽的溫度與蒸汽輪 機(jī)的金屬構(gòu)件的溫度之間的差值小于預(yù)定的溫度閾值時(shí)，以可接受的 熱應(yīng)力運(yùn)轉(zhuǎn)。在燃?xì)廨啓C(jī)以滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下而啟動(dòng)蒸汽輪機(jī)的過 程中，溫差可超出預(yù)定的閾值。因此，CCPP具有啟動(dòng)時(shí)段，在這一 時(shí)段中，燃?xì)廨啓C(jī)的負(fù)荷逐漸增加，以便使蒸汽和蒸汽輪機(jī)的溫度逐 步升高，使得蒸汽和蒸汽輪機(jī)之間的溫差不超出闞值。因此，希望能夠提供具有排氣調(diào)溫裝置的發(fā)電系統(tǒng)及控 制排氣溫度的方法，以降低蒸汽輪機(jī)的熱應(yīng)力并減少啟動(dòng)時(shí)間、排放 以及發(fā)電系統(tǒng)的燃料消耗。

發(fā)明內(nèi)容
提供了根據(jù)示范性實(shí)施例的排氣調(diào)溫裝置。該裝置包括 構(gòu)造成接收來自燃?xì)廨啓C(jī)的排氣的至少一部分的第一管道。該裝置還 包括布置在第一管道中的文丘里部件。該文丘里部件限定了經(jīng)由其中 用于接收第一管道中的排氣的流道。第一管道和文丘里部件具有經(jīng)由
其中延伸并與該流道連通的孔，使得流經(jīng)該流道的排氣通過孔將周圍 空氣吸入該流道，以降低流經(jīng)第 一管道的排氣的溫度。提供了根據(jù)另 一個(gè)示范性實(shí)施例的用于控制來自燃?xì)廨?br> 機(jī)的排氣的溫度的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括排氣調(diào)溫裝置，該裝置具有第一 管道和布置在第一管道中的文丘里部件。第一管道構(gòu)造成接收來自燃 氣輪機(jī)的排氣的至少一部分。文丘里部件限定了經(jīng)由其中用于接收第 一管道中的排氣的流道。第一管道和文丘里部件具有經(jīng)由其中延伸并 與流道連通的孔，使得流經(jīng)流道的排氣通過孔將周圍空氣吸入流道， 以降低流經(jīng)第一管道的排氣的溫度。該系統(tǒng)還包括與該孔成流體連通 的吸入管道。該系統(tǒng)還包括聯(lián)接到該吸入管道上的節(jié)流閥。該節(jié)流閥 構(gòu)造成在開啟的操作位置和關(guān)閉的操作位置之間移動(dòng)，使得當(dāng)該節(jié)流 閥移動(dòng)到開啟的操作位置時(shí)，周圍空氣穿過該吸入管道和該孔流入該 流道，而當(dāng)該節(jié)流閥移動(dòng)到關(guān)閉的操作位置時(shí)該節(jié)流閥將該吸入管道 阻斷。該系統(tǒng)還包括聯(lián)接到該節(jié)流閥上的第一致動(dòng)器。該第一致動(dòng)器 構(gòu)造成使該節(jié)流閥在開啟的操作位置和關(guān)閉的操作位置之間移動(dòng)。該 系統(tǒng)還包括第一溫度傳感器，該第一溫度傳感器構(gòu)造成產(chǎn)生第一信 號(hào)，該第 一信號(hào)指示從余熱蒸汽發(fā)生器流到蒸汽輪機(jī)的蒸汽的溫度。 該余熱蒸汽發(fā)生器構(gòu)造成接收來自燃?xì)廨啓C(jī)的排氣并利用排氣的熱 量產(chǎn)生蒸汽。該系統(tǒng)還包括聯(lián)接到蒸汽輪機(jī)的一部分上的第二溫度傳 感器。該第二溫度傳感器構(gòu)造成產(chǎn)生第二信號(hào)，并且該第二信號(hào)指示 蒸汽輪機(jī)中的一部分的溫度。該系統(tǒng)還包括控制器，該控制器構(gòu)造成 接收分別來自第 一溫度傳感器和第二溫度傳感器的第 一信號(hào)和第二 信號(hào)。該控制器還構(gòu)造成產(chǎn)生溫差數(shù)值，該溫差數(shù)值表示根據(jù)第一信 號(hào)和第二信號(hào)的溫差。該控制器還構(gòu)造成當(dāng)其確定溫差數(shù)值大于第一 閾值時(shí)，促使該第一致動(dòng)器將該節(jié)流閥移動(dòng)到開啟的操作位置。該控 制器還構(gòu)造成當(dāng)其確定溫差數(shù)值小于第二閾值時(shí)，促使該第 一致動(dòng)器 將該節(jié)流閥移動(dòng)到關(guān)閉的操作位置，其中第二閾值小于第一閾值。提供了根據(jù)另一個(gè)示范性實(shí)施例的發(fā)電系統(tǒng)。該發(fā)電系
統(tǒng)包括燃?xì)廨啓C(jī)，該燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)造成燃燒燃料與壓縮空氣的混合物以 產(chǎn)生排氣。該發(fā)電系統(tǒng)還包括排氣調(diào)溫裝置，該排氣調(diào)溫裝置構(gòu)造成 接收來自該燃?xì)廨啓C(jī)的排氣。該排氣調(diào)溫裝置包括第一管道和布置在 第一管道中的文丘里部件。該第一管道構(gòu)造成接收來自燃?xì)廨啓C(jī)的排 氣的至少 一部分。該文丘里部件限定了經(jīng)由其中用于接收第 一管道中 的排氣的流道。第 一管道和文丘里部件具有經(jīng)由其中延伸并與流道連 通的孔，使得流經(jīng)該流道的排氣通過該孔將周圍空氣吸入流道，以降 低流經(jīng)該第 一管道的排氣的溫度。該發(fā)電系統(tǒng)還包括余熱蒸汽發(fā)生 器，該余熱蒸汽發(fā)生器構(gòu)造成接收來自排氣調(diào)溫裝置的排氣，并利用 排氣的熱量產(chǎn)生蒸汽。該發(fā)電系統(tǒng)還包括蒸汽輪機(jī)，該蒸汽輪機(jī)構(gòu)造 成接收來自余熱蒸汽發(fā)生器的蒸汽，并響應(yīng)于蒸汽的膨脹而轉(zhuǎn)動(dòng)。


圖1是根據(jù)一個(gè)示范性實(shí)施例的具有排氣調(diào)溫裝置的發(fā) 電系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據(jù)另一個(gè)示范性實(shí)施例的用于控制排氣溫度的 系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)利用了圖l的排氣調(diào)溫裝置；圖3和4是根據(jù)另 一個(gè)示范性的實(shí)施例的運(yùn)行圖2的系 統(tǒng)的方法的流程圖；圖5是根據(jù)另 一個(gè)示范性的實(shí)施例的用于控制排氣溫度 的系統(tǒng)的示意圖；以及圖6和7是根據(jù)另一個(gè)示范性的實(shí)施例的運(yùn)行圖5的系 統(tǒng)的方法的流程圖。
部件清單
發(fā)電系統(tǒng) 10 燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī) 12
排氣調(diào)溫裝置 14 蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī) 16
燃?xì)廨啓C(jī) 18 第一輸出軸 20
第一發(fā)電機(jī)22壓縮機(jī)24
燃燒器26渦輪 28余熱蒸汽發(fā)生器30排氣器32
蒸汽輪機(jī)33第二輸出軸34
第二發(fā)電機(jī)36冷凝器38
冷卻塔40泵42
系統(tǒng)44吸入管道46
節(jié)流閥48第一致動(dòng)器50
第一溫度傳感器52過渡管道53
第二溫度傳感器54控制器56
第一管道58文丘里部件60
文丘里致動(dòng)器62流道64
孔66孑匕68
靜止的部分70可移動(dòng)的部分72
流道64部分74
聯(lián)合循環(huán)電廠210調(diào)溫裝置 214
燃?xì)廨啓C(jī)218余熱蒸汽發(fā)生器230
蒸汽輪機(jī)233系統(tǒng)244
吸入管道246節(jié)流閥248
第一致動(dòng)器250第一溫度傳感器252
第二溫度傳感器254控制器256
第一管道258文丘里部件260
流道264部分274
第二管道276阻尼器278
第二致動(dòng)器280
具體實(shí)施例方式 本申請(qǐng)涉及用于降低蒸汽輪機(jī)中的熱應(yīng)力并縮短CCPP
啟動(dòng)時(shí)間的排氣調(diào)溫裝置。在這些實(shí)施例中，排氣調(diào)溫裝置起到將進(jìn) 入蒸汽輪機(jī)的蒸汽的溫度與蒸汽輪機(jī)的溫度之間的差值控制在預(yù)定 范圍內(nèi)的作用。然而，可以想到，排氣調(diào)溫裝置可根據(jù)需要用于各種 其它合適的系統(tǒng)中。 參照?qǐng)Dl，CCPP或發(fā)電系統(tǒng)10包括燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)12、 排氣調(diào)溫裝置14和蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)16。燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)12構(gòu)造成產(chǎn) 生電力并產(chǎn)生排氣。排氣調(diào)溫裝置14構(gòu)造成接收來自燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電 機(jī)12的排氣并控制排氣的溫度，用于縮短CCPP IO的啟動(dòng)時(shí)間并降 低蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)16中的熱應(yīng)力。蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)16構(gòu)造成接收來 自排氣調(diào)溫裝置14的排氣，并利用排氣的余熱產(chǎn)生額外的電力。 燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)12包括燃?xì)廨啓C(jī)18、第一輸出軸20和 第一發(fā)電機(jī)22。燃?xì)廨啓C(jī)18具有壓縮機(jī)24、燃燒器26和渦輪28。 壓縮機(jī)24構(gòu)造成壓縮輸入的空氣。燃燒器26構(gòu)造成接收來自壓縮機(jī) 24的壓縮空氣，并燃燒壓縮空氣與燃料的混合物，這產(chǎn)生高壓高溫的 排氣。渦輪28構(gòu)造成接收來自燃燒器26的排氣，并響應(yīng)于排氣的膨 脹而轉(zhuǎn)動(dòng)。渦輪28通過第一輸出軸20可操作地連接到第一發(fā)電機(jī)22 上，用于給第一發(fā)電機(jī)22提供轉(zhuǎn)動(dòng)功率并發(fā)電。渦輪28進(jìn)一步構(gòu)造 成可使排氣流動(dòng)到排氣調(diào)溫裝置14，用于如下所詳述控制排氣的溫 度。 蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)16包括HRSG 30和排氣器32。HRSG 30 構(gòu)造成接收來自排氣調(diào)溫裝置14的排氣，并利用排氣的余熱產(chǎn)生蒸 汽。排氣器32構(gòu)造成使來自HRSG 30的排氣排到大氣中。 蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)16還包括蒸汽輪機(jī)33、第二輸出軸34、 第二發(fā)電機(jī)36、冷凝器38、冷卻塔40和泵42。蒸汽輪機(jī)33構(gòu)造成 接收來自HRSG 30的蒸汽，并響應(yīng)于蒸汽的膨脹而轉(zhuǎn)動(dòng)。蒸汽輪機(jī) 33通過第二輸出軸34可操作地連接到第二發(fā)電機(jī)36上，用于給第二 發(fā)電機(jī)36提供轉(zhuǎn)動(dòng)功率并發(fā)電。冷凝器38構(gòu)造成接收來自蒸汽輪機(jī) 33的蒸汽，并將蒸汽冷凝成水。具體地講，冷凝器38構(gòu)造成接收來
自冷卻塔40的冷卻水，并將蒸汽的熱量傳遞給冷卻水，以將蒸汽冷 凝成水?？梢韵氲?，冷凝器38可另外構(gòu)造成將熱量傳遞給來自湖泊、 江河、大海或其它適當(dāng)?shù)姆窍拗菩允纠睦鋮s水。泵42構(gòu)造成將來 自冷凝器38的水泵送到HRSG 30。 參照?qǐng)D2，發(fā)電系統(tǒng)IO還包括用于控制排氣溫度的系統(tǒng) 44。系統(tǒng)44包括排氣調(diào)溫裝置14、吸入管道46、節(jié)流閥48、第一致 動(dòng)器50、第一溫度傳感器52、第二溫度傳感器54和控制器56。 排氣調(diào)溫裝置14具有第一管道58、文丘里部件60和文 丘里致動(dòng)器62。第一管道58構(gòu)造成接收來自燃?xì)廨啓C(jī)18的排氣的至 少一部分。文丘里部件60布置在第一管道58中，并限定了經(jīng)由其中 用于接收第一管道58中的排氣的流道64。第一管道58和文丘里部件 60分別具有經(jīng)由其中延伸并與流道64連通的孔66,68,使得流經(jīng)流道 64的排氣通過孔66,68將周圍空氣吸入流道64，以降低流經(jīng)第一管道 58的排氣的溫度。 文丘里部件60包括靜止的部分70和可操作地聯(lián)接到該 靜止的部分70上的可移動(dòng)的部分72。靜止的部分70安裝在第一管道 58上?？梢苿?dòng)的部分72構(gòu)造成在擴(kuò)大的位置與收縮的位置之間移動(dòng)， 使得當(dāng)可移動(dòng)的部分72移動(dòng)到擴(kuò)大的位置時(shí)流道64具有第一截面面 積，而當(dāng)可移動(dòng)的部分72移動(dòng)到收縮的位置時(shí)流道64具有第二截面 面積。第二截面面積小于第一截面面積，使得當(dāng)可移動(dòng)的部分72移 動(dòng)到收縮的位置時(shí)將更多的周圍空氣吸入流道64。 文丘里致動(dòng)器62 ^l接到文丘里部件60的可移動(dòng)的部分 72上。文丘里致動(dòng)器62構(gòu)造成如下所詳述分別響應(yīng)于從控制器56接 收的第二致動(dòng)信號(hào)和第四致動(dòng)信號(hào)而使可移動(dòng)的部分72在收縮的位 置與擴(kuò)大的位置之間移動(dòng)。 吸入管道46與孔66, 68成流體連通，并且節(jié)流閥48聯(lián) 接到吸入管道46上。節(jié)流閥48構(gòu)造成在開啟的操作位置與關(guān)閉的操 作位置之間移動(dòng)。當(dāng)節(jié)流閥48移動(dòng)到開啟的操作位置時(shí)，周圍空氣
穿過吸入管道46和孔66,68流入流道64。另外，當(dāng)節(jié)流閥48移動(dòng)到 關(guān)閉的梯:作位置時(shí)節(jié)流閥48將吸入管道46阻斷。第一致動(dòng)器50聯(lián)接到節(jié)流閥48上。第一致動(dòng)器50構(gòu)造 成如下所詳述分別響應(yīng)于從控制器56接收的第一致動(dòng)信號(hào)和第三致 動(dòng)信號(hào)而使節(jié)流閥48在開啟與關(guān)閉的操作位置之間移動(dòng)。第 一溫度傳感器52聯(lián)接到在HRSG30與蒸汽輪機(jī)33之 間延伸的過渡管道53上。第一溫度傳感器52構(gòu)造成產(chǎn)生第一信號(hào)， 該第一信號(hào)指示從HRSG30流到蒸汽輪機(jī)33的蒸汽的溫度。第一信 號(hào)由控制器56接收。第二溫度傳感器54聯(lián)接到蒸汽輪機(jī)33的部分74上。第 二溫度傳感器構(gòu)造成產(chǎn)生第二信號(hào)，該第二信號(hào)指示蒸汽輪機(jī)33的 部分74的溫度。第二信號(hào)由控制器56接收?？刂破?6構(gòu)造成接收來自第一溫度傳感器52和第二溫 度傳感器54的第一信號(hào)和第二信號(hào)?？刂破?6還構(gòu)造成產(chǎn)生溫差數(shù) 值，該溫差數(shù)值表示基于第一信號(hào)和第二信號(hào)的溫差。具體地講，溫 差數(shù)值表示進(jìn)入蒸汽輪機(jī)33的蒸汽的溫度與蒸汽輪機(jī)33的部分74 的溫度之間的差值?？刂破?6還構(gòu)造成當(dāng)其確定溫差數(shù)值大于第一閾值時(shí) 產(chǎn)生第一致動(dòng)信號(hào)和第二致動(dòng)信號(hào)。第一闊值表示溫度閾值，高于該 溫度閾值則蒸汽輪機(jī)33開始受到大于預(yù)定的可接受應(yīng)力水平的熱致 應(yīng)力。第一致動(dòng)信號(hào)導(dǎo)致第一致動(dòng)器50將節(jié)流閥48移動(dòng)到開啟的操 作位置，而第二致動(dòng)信號(hào)導(dǎo)致文丘里致動(dòng)器62將文丘里部件60的可 移動(dòng)的部分72移動(dòng)到收縮的位置。相應(yīng)地，穿過文丘里部件60的排 氣將周圍空氣通過吸入管道46吸入第一管道58中的流道64,使得周 圍空氣降低排氣的溫度，由此降低蒸汽的溫度及蒸汽輪機(jī)33的熱應(yīng) 力?？刂破?6還構(gòu)造成當(dāng)其確定溫差數(shù)值小于第二閾值時(shí) 產(chǎn)生第三致動(dòng)信號(hào)和第四致動(dòng)信號(hào)。第二闊值表示溫度閾值，低于該
溫度閾值則燃?xì)廨啓C(jī)33在較低的負(fù)荷下運(yùn)行，該較低的負(fù)荷延緩 CCPP 10的啟動(dòng)并減少可供出售的電能的產(chǎn)生。第三致動(dòng)信號(hào)導(dǎo)致第 一致動(dòng)器50將節(jié)流閥48移動(dòng)到關(guān)閉的操作位置，而第四致動(dòng)信號(hào)導(dǎo) 致文丘里致動(dòng)器62將文丘里部件60的可移動(dòng)的部分72移動(dòng)到擴(kuò)大 的位置。因此，周圍空氣不與排氣混合以降低排氣的溫度，使得使蒸 汽輪機(jī)33轉(zhuǎn)動(dòng)的蒸汽的溫度升高。第二閾值小于第一閾值，使得存在一個(gè)溫度范圍，節(jié)流 閥48和文丘里部件60在該溫度范圍內(nèi)保持在固定的位置上。 參照?qǐng)D3和4 ，將對(duì)運(yùn)行圖2的系統(tǒng)44的方法的流程圖 進(jìn)行說明。系統(tǒng)44構(gòu)造成控制排氣的溫度，以縮短CCPP IO的啟動(dòng) 時(shí)間，并降低蒸汽輪機(jī)33中的熱應(yīng)力。在步驟100中，第一溫度傳感器52產(chǎn)生第一信號(hào)，該第 一信號(hào)指示從HRSG 30流到蒸汽輪機(jī)33的蒸汽的溫度。接下來在步驟102中，第二溫度傳感器54產(chǎn)生第二信號(hào)， 該第二信號(hào)指示蒸汽輪機(jī)33的部分74的溫度。接下來在步驟104中，控制器56接收分別來自第一溫度 傳感器52和第二溫度傳感器54的第一信號(hào)和第二信號(hào)。另外，控制 器56基于第一信號(hào)和第二信號(hào)計(jì)算溫差數(shù)值。溫差數(shù)值表示蒸汽的 溫度與蒸汽輪機(jī)33的部分74的溫度之間的差值。接下來在步驟106中，控制器56確定溫差數(shù)值是否小于 第一閾值并大于第二闊值。如果步驟106的值等于"是"，則該方法 返回到步驟IOO。然而，如果步驟106的值等于"否"，則該方法轉(zhuǎn) 到步驟108。在步驟108中，控制器56確定溫差數(shù)值是否大于第一閾 值。如果步驟108的值等于"是"，則該方法轉(zhuǎn)到步驟110。在步驟110中，控制器56產(chǎn)生第一致動(dòng)信號(hào)，以導(dǎo)致第 一致動(dòng)器50將節(jié)流閥48移動(dòng)到開啟的操作位置，以將周圍空氣吸入 第一管道58。另外，控制器56產(chǎn)生第二致動(dòng)信號(hào)，以導(dǎo)致文丘里致
動(dòng)器62將文丘里部件60的可移動(dòng)的部分72移動(dòng)到收縮的位置。因 此，穿過文丘里部件60的排氣將周圍空氣通過吸入管道46吸入第一 管道58中的流道64，用于降低排氣的溫度。在這方面，蒸汽的溫度 降低，并且蒸汽與蒸汽輪機(jī)33之間的溫差在蒸汽輪機(jī)33上所產(chǎn)生的 熱應(yīng)力水平不大于預(yù)定的可接受的熱應(yīng)力水平。然后該方法返回步驟 100。 然而，如果在步驟108中控制器56確定溫差數(shù)值不大于 第一閾值，則該方法轉(zhuǎn)到步驟112。在步驟112中，控制器56確定溫差數(shù)值是否小于第二閾 值。如果步驟112的值等于"否"，則該方法返回到步驟100。然而， 如果步驟112的值等于"是"，則該方法轉(zhuǎn)到步驟114。在步驟114中，控制器56產(chǎn)生第三致動(dòng)信號(hào)，以導(dǎo)致第 一致動(dòng)器50將節(jié)流閥48移動(dòng)到關(guān)閉的操作位置，以阻斷吸入管道46。 控制器56還產(chǎn)生第四致動(dòng)信號(hào)，以導(dǎo)致文丘里致動(dòng)器62將文丘里部 件60的可移動(dòng)的部分72移動(dòng)到擴(kuò)大的位置。因此，排氣不與周圍空 氣混合，并且蒸汽的溫度升高。然后該方法返回步驟100。 參照?qǐng)D5,本發(fā)明提供了具有系統(tǒng)244的根據(jù)另一個(gè)示 范性實(shí)施例的CCPP或發(fā)電系統(tǒng)210,其中系統(tǒng)244帶有排氣調(diào)溫裝 置214。系統(tǒng)244包括帶有第一管道258和文丘里部件260的排氣調(diào) 溫裝置214，并且基本上類似于圖2的系統(tǒng)44,其中系統(tǒng)44相應(yīng)地 具有排氣調(diào)溫裝置14，而排氣調(diào)溫裝置14又帶有第一管道58和文丘 里部件60。然而，文丘里部件260不具有可移動(dòng)的部分，而是整體式 的靜止裝置。另外，排氣調(diào)溫裝置214還包括第二管道276、阻尼器 278和第二致動(dòng)器280。第二管道276與第一管道258在燃?xì)廨啓C(jī)218與HRSG 230之間并聯(lián)地連通。第二管道276構(gòu)造成接收來自燃?xì)廨啓C(jī)218的 排氣的另一部分。
阻尼器278布置在第二管道276中，并構(gòu)造成在開啟的
操作位置與關(guān)閉的操作位置之間移動(dòng)。具體地講，當(dāng)阻尼器278移動(dòng) 到開啟的操作位置時(shí)，該部分排氣穿過第二管道276。另外，當(dāng)阻尼 器278移動(dòng)到關(guān)閉的操作位置時(shí)該阻尼器278將第二管道276阻斷。第二致動(dòng)器280聯(lián)接到阻尼器278上，并構(gòu)造成分別響 應(yīng)于從控制器256接收的第二致動(dòng)信號(hào)和第四致動(dòng)信號(hào)而使阻尼器 278在關(guān)閉與開啟的操作位置之間移動(dòng)?？刂破?56構(gòu)造成當(dāng)其確定溫差數(shù)值大于第一閾值時(shí)產(chǎn) 生第二致動(dòng)信號(hào)。第二致動(dòng)信號(hào)導(dǎo)致第二致動(dòng)器280將阻尼器278移 動(dòng)到關(guān)閉的操作位置。因此，排氣被引導(dǎo)穿過第一管道258中的文丘 里部件60，并將周圍空氣吸入排氣的流道264，使得周圍空氣降低排 氣的溫度，并由此降低蒸汽輪機(jī)233的熱應(yīng)力?？刂破?56還構(gòu)造成當(dāng)其確定溫差數(shù)值小于第二閾值時(shí) 產(chǎn)生第四致動(dòng)信號(hào)。第四致動(dòng)信號(hào)導(dǎo)致第二致動(dòng)器280將阻尼器278 移動(dòng)到開啟的操作位置。因此，相當(dāng)大的一部分排氣直接從燃?xì)廨啓C(jī) 218穿過第二管道276流到HRSG 230，而不在第一管道258中與周圍 空氣混合，使得使蒸汽輪機(jī)233轉(zhuǎn)動(dòng)的蒸汽的溫度升高。 參照?qǐng)D6和7，提供了根據(jù)另一個(gè)示范性的實(shí)施例運(yùn)行 圖5的系統(tǒng)244的方法的流程圖。在步驟300中，第一溫度傳感器252產(chǎn)生第一信號(hào)，該 第一信號(hào)指示從HRSG 230流到蒸汽輪機(jī)233的蒸汽的溫度。接下來在步驟302中，第二溫度傳感器254產(chǎn)生第二信 號(hào)，該第二信號(hào)指示蒸汽輪機(jī)233的部分274的溫度。接下來在步驟304中，控制器256接收分別來自第一溫 度傳感器252和第二溫度傳感器254的第一信號(hào)和第二信號(hào)。另外， 控制器256基于第一信號(hào)和第二信號(hào)計(jì)算溫差數(shù)值。溫差數(shù)值表示蒸 汽的溫度與蒸汽輪機(jī)233的部分274的溫度之間的差值。 接下來在步驟306中，控制器256確定溫差數(shù)值是否小 于第一閾值并大于第二闞值。如果步驟306的值等于"是，，，則該方
法返回到步驟300。然而，如果步驟306的值等于"否"，則該方法 轉(zhuǎn)到步驟308。在步驟308中，控制器256確定溫差數(shù)值是否大于第一 閾值。如果步驟308的值等于"是"，則該方法轉(zhuǎn)到步驟310。在步驟310中，控制器256產(chǎn)生第一致動(dòng)信號(hào)，以導(dǎo)致 第一致動(dòng)器250將節(jié)流閥248移動(dòng)到開啟的操:作位置，以將周圍空氣 吸入第一管道258中。另外，控制器256產(chǎn)生第二致動(dòng)信號(hào)，以導(dǎo)致 第二致動(dòng)器280將阻尼器278移動(dòng)到關(guān)閉的操作位置。因此，相當(dāng)大 的一部分排氣被引導(dǎo)穿過第一管道258中的文丘里部件260,使得將 周圍空氣吸入流道264，并與排氣混合以降低排氣的溫度。在這方面， 蒸汽的溫度降低，并且蒸汽與蒸汽輪機(jī)233之間的溫差對(duì)蒸汽輪機(jī)233 所產(chǎn)生的熱應(yīng)力水平不大于預(yù)定的可接受的熱應(yīng)力水平。然后該方法 返回步驟300。 然而，如果控制器256在步驟308中確定溫差數(shù)值不大 于第一閾值，則該方法轉(zhuǎn)到步驟312。在步驟312中，控制器256確定溫差數(shù)值是否小于第二 閾值。如果步驟312的值等于"否"，則該方法返回到步驟300。然 而，如果步驟312的值等于"是"，則該方法轉(zhuǎn)到步驟314。在步驟314中，控制器256產(chǎn)生第三致動(dòng)信號(hào)，以導(dǎo)致 第一致動(dòng)器250將節(jié)流岡248移動(dòng)到關(guān)閉的梯:作位置，以阻斷吸入管 道246?？刂破?56還產(chǎn)生第四致動(dòng)信號(hào)，以導(dǎo)致第二致動(dòng)器280將 阻尼器278移動(dòng)到開啟的操作位置。因此，相當(dāng)大的一部分排氣直接 從燃?xì)廨啓C(jī)218穿過第二管道276流到HRSG 230，而不在第一管道 258中與周圍空氣混合，使得使蒸汽輪機(jī)233轉(zhuǎn)動(dòng)的蒸汽的溫度升高。 然后該方法返回步驟300。 本文所述的排氣調(diào)溫裝置和方法提供顯著優(yōu)于其它裝置 和方法的有利之處。具體地講，排氣調(diào)溫裝置提供以下技術(shù)效果，即 利用文丘里部件將周圍空氣吸入管道中的排氣的流道，以降低蒸汽輪機(jī)的熱應(yīng)力，并縮短CCPP的啟動(dòng)時(shí)間。 盡管已參考示范性的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技 術(shù)人員將理解不脫離本發(fā)明的范圍便可做出各種變化并且可以用等 同物來代替其中的元件。另外，為使得具體的情形或材料適合本發(fā)明 的教導(dǎo)，可不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍而做出多種修改。因此，其意圖 是本發(fā)明不限于被公開為設(shè)想用來實(shí)施本發(fā)明的最佳模式的具體實(shí) 施例，而是本發(fā)明將包括所有落入所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1. 一種排氣調(diào)溫裝置(14)，包括:構(gòu)造成接收來自燃?xì)廨啓C(jī)(18)的排氣的至少一部分的第一管道(58)；以及布置在所述第一管道(58)中的文丘里部件(60)，所述文丘里部件(60)限定了經(jīng)由其中用于接收所述第一管道(58)中的所述排氣的流道(64)，所述第一管道(58)和所述文丘里部件(60)具有經(jīng)由其中延伸并與所述流道(64)連通的孔(66，68)，使得流經(jīng)所述流道(64)的所述排氣將周圍空氣通過所述孔(66，68)吸入所述流道(64)，以降低流經(jīng)所述第一管道(58)的所述排氣的溫度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣調(diào)溫裝置(14)，其特征在于，所述 排氣調(diào)溫裝置(14)還包括吸入管道(46)和節(jié)流閥(48)，所述吸入管道(46) 與所述孔(66,68)成流體連通，所述節(jié)流閥(48)聯(lián)接到所述吸入管道(46) 上，并構(gòu)造成在開啟的操作位置與關(guān)閉的操作位置之間移動(dòng)，使得當(dāng) 所述節(jié)流閥(48)移動(dòng)到所述開啟的操作位置時(shí)，所述周圍空氣穿過所 述吸入管道(46)和所述孔(66,68)流入所述流道(64)，而當(dāng)所述節(jié)流閥 (48)移動(dòng)到所述關(guān)閉的操作位置時(shí)所述節(jié)流閥(48)阻斷所述吸入管道 (46)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的排氣調(diào)溫裝置(14),其特征在于，所述 排氣調(diào)溫裝置(14)還包括聯(lián)j妻到所述節(jié)流閥(48)上的第一致動(dòng)器(50), 所述第一致動(dòng)器(50)構(gòu)造成使所述節(jié)流閥(48)在所述開啟的操作位置 和所述關(guān)閉的操作位置之間移動(dòng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣調(diào)溫裝置(14),其特征在于，所述 排氣調(diào)溫裝置(14)還包括與所述第一管道(58)成并聯(lián)連通的第二管道 (276),所述第二管道(276)構(gòu)造成接收來自所述燃?xì)廨啓C(jī)(18)的所述排 氣的另一部分。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的排氣調(diào)溫裝置(14),其特征在于，所述 排氣調(diào)溫裝置(14)還包括布置在所述第二管道(276)中的阻尼器(278), 所述阻尼器(278)構(gòu)造成在開啟的操作位置與關(guān)閉的操作位置之間移 動(dòng)，使得當(dāng)所述阻尼器(278)移動(dòng)到所述開啟的操作位置時(shí)，所述排氣 的所述另一部分穿過所述第二管道(276),而當(dāng)所述阻尼器(278)移動(dòng)到 所述關(guān)閉的操作位置時(shí)所述阻尼器(278)阻斷所述第二管道(276)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的排氣調(diào)溫裝置(14)，其特征在于，所述 排氣調(diào)溫裝置(14)還包括聯(lián)接到所述阻尼器(278)上的第二致動(dòng)器 (280),所述第二致動(dòng)器(280)構(gòu)造成使所述阻尼器(278)在所述開啟的 搡作位置與所述關(guān)閉的操作位置之間移動(dòng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣調(diào)溫裝置(14)，其特征在于，所述 文丘里部件(60)包括靜止的部分(70)和可操作地聯(lián)接到所述靜止的部 分(70)上的可移動(dòng)的部分(72),所述靜止的部分(70)安裝到所述第一管 道(58)上，所述可移動(dòng)的部分(72)構(gòu)造成在擴(kuò)大的位置與收縮的位置之 間移動(dòng)，使得當(dāng)所述可移動(dòng)的部分(72)移動(dòng)到所述擴(kuò)大的位置時(shí)所述 流道(64)具有第一截面面積，而當(dāng)所述可移動(dòng)的部分(72)移動(dòng)到所述收 縮的位置時(shí)所述流道(64)具有第二截面面積，所述第二截面面積小于 所述第一截面面積，使得當(dāng)所述可移動(dòng)的部分(72)移動(dòng)到所述收縮的 位置時(shí)將更多的周圍空氣吸入所述流道(64)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的排氣調(diào)溫裝置(14),其特征在于，所述 排氣調(diào)溫裝置(14)還包括聯(lián)接到所述可移動(dòng)的部分(72)上的文丘里致 動(dòng)器(62),所述文丘里致動(dòng)器(62)構(gòu)造成使所述可移動(dòng)的部分(72)在所 述擴(kuò)大的位置與所述收縮的位置之間移動(dòng)。
9. 一種用于控制來自燃?xì)廨啓C(jī)(18)的排氣的溫度的系統(tǒng)(44)，包括..排氣調(diào)溫裝置(14)，其包括第一管道(58)和布置在所述第一管道 (58)中的文丘里部件(60)，第一管道(58)構(gòu)造成接收來自燃?xì)廨啓C(jī)(18) 的排氣的至少一部分，所述文丘里部件(60)限定了經(jīng)由其中用于接收 所述第一管道(58)中的所述排氣的流道(64)，所述第一管道(58)和所述 文丘里部件(60)具有經(jīng)由其中延伸并與所述流道(64)連通的孔(66，68)， 使得流經(jīng)所述流道(64)的所述排氣將周圍空氣通過所述孔(66，68)吸入 所述流道(64),以P爭(zhēng)低流經(jīng)所述第一管道(58)的所述排氣的溫度；與所述孔(66,68)成流體連通的吸入管道(46);聯(lián)接到所述吸入管道(46)上的節(jié)流閥(48)，所述節(jié)流閥(48)構(gòu)造成 在開啟的操作位置與關(guān)閉的操作位置之間移動(dòng)，使得當(dāng)所述節(jié)流閥(48) 移動(dòng)到所述開啟的操作位置時(shí)，所述周圍空氣穿過所述吸入管道(46) 和所述孔(66,68)流入所述流道(64),而當(dāng)所述節(jié)流閥(48)移動(dòng)到所述關(guān) 閉的操作位置時(shí)所述節(jié)流閥(48)阻斷所述吸入管道(46);聯(lián)接到所述節(jié)流閥(48)上的第一致動(dòng)器(50),所述第一致動(dòng)器(50) 構(gòu)造成使所述節(jié)流閥(48)在所述開啟的操作位置和所述關(guān)閉的操作位 置之間移動(dòng)；構(gòu)造成產(chǎn)生第一信號(hào)的第一溫度傳感器(52)，所述第一信號(hào)指示 從余熱蒸汽發(fā)生器(30)流到蒸汽輪機(jī)(33)的蒸汽的溫度，所述余熱蒸汽排氣::熱量;生蒸汽；"、''、'聯(lián)接到所述蒸汽輪機(jī)(33)的一部分上的第二溫度傳感器(54),所述 第二溫度傳感器(54)構(gòu)造成產(chǎn)生第二信號(hào)，所述第二信號(hào)指示所述蒸 汽輪機(jī)(33)的所述部分的溫度；以及控制器(56),其構(gòu)造成接收來自所述第一溫度傳感器(52)的所述 第一信號(hào)，以及來自所述第二溫度傳感器(54)的所述第二信號(hào)，所述 控制器(56)還構(gòu)造成產(chǎn)生溫差數(shù)值，所述溫差數(shù)值表示基于所述第一 信號(hào)和第二信號(hào)的溫差，所述控制器(56)還構(gòu)造成當(dāng)所述控制器(56) 確定所述溫差lt值大于第一閾值時(shí)導(dǎo)致所述第一致動(dòng)器(50)將所述節(jié) 流閥(48)移動(dòng)到所述開啟的操作位置，所述控制器(56)還構(gòu)造成當(dāng)所述 控制器(56)確定所述溫差數(shù)值小于第二閾值時(shí)導(dǎo)致所述第一致動(dòng)器 (50)將所述節(jié)流閥(48)移動(dòng)到所述關(guān)閉的操作位置，所述第二閾值小于 所述第一閾值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)(244),其特征在于，所述排氣調(diào) 溫裝置(214)還包括與所述第一管道(258)成并聯(lián)連通的第二管道 (276)，所述第二管道(276)構(gòu)造成接收來自所述燃?xì)廨啓C(jī)(218)的所述 排氣的另一部分。
全文摘要
本發(fā)明公開了具有排氣調(diào)溫裝置的發(fā)電系統(tǒng)及用于控制排氣溫度的方法，具體而言，提供了一種具有排氣調(diào)溫裝置(14)的發(fā)電系統(tǒng)(10)及用于控制排氣溫度的方法。排氣調(diào)溫裝置(14)包括第一管道(58)和文丘里部件(60)。第一管道(58)構(gòu)造成接收來自燃?xì)廨啓C(jī)(18)的排氣的至少一部分。文丘里部件(60)布置在第一管道(58)中，并限定了經(jīng)由其中用于接收第一管道(58)中的排氣的流道(64)。第一管道(58)和文丘里部件(60)具有經(jīng)由其中延伸并與流道(64)連通的孔(66，68)，使得流經(jīng)流道(64)的排氣將周圍空氣通過孔(66，68)吸入流道(64)，以降低流經(jīng)第一管道(58)的排氣的溫度。
文檔編號(hào)F01K23/10GK101377135SQ20081021253
公開日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2008年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月31日
發(fā)明者J·R·希布什曼二世 申請(qǐng)人:通用電氣公司