本發(fā)明屬于電站節(jié)能領(lǐng)域，特別涉及一種新型部分回?zé)崛細(xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)是利用天然氣或油等為燃料，通過壓縮空氣后燃燒產(chǎn)生高溫高壓煙氣，進(jìn)而利用燃?xì)廨啓C(jī)和余熱鍋爐進(jìn)行熱功轉(zhuǎn)換的一種高效循環(huán)方式。

燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)具有啟動(dòng)快、熱效率高、調(diào)峰能力強(qiáng)、污染小等優(yōu)點(diǎn)。對于燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)而言，現(xiàn)代燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展的過程中燃燒初溫不斷提高，蒸汽輪機(jī)作為底循環(huán)的參數(shù)也在提高，它們組成的聯(lián)合循環(huán)效率同樣上升。近幾十年來發(fā)展迅速，電站使用的重型燃?xì)廨喸诮鼛资甑陌l(fā)展非常迅速，其設(shè)計(jì)壓比與初溫不斷提高，效率與出功不斷增大，GE公司生產(chǎn)的系列產(chǎn)品9E級到最先進(jìn)的9H級燃機(jī)機(jī)組效率從33.89%提高到41.8%、聯(lián)合循環(huán)效率從52%提高到61.8%，聯(lián)合循環(huán)出功從193.2MW提高到755MW，設(shè)計(jì)壓比從12.3提高到23，設(shè)計(jì)流量與溫度從400kg/s與1204℃提高到685kg/s與1436℃。隨著燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)參數(shù)提高，余熱鍋爐主蒸汽壓力不斷增加，目前重型燃機(jī)匹配的較先進(jìn)余熱鍋爐形式為三壓再熱余熱鍋爐。

燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組由于參與電網(wǎng)的調(diào)峰，常常處于部分負(fù)荷工況運(yùn)行，而隨著燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷的降低，其熱效率相應(yīng)降低，因此如何讓燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)在變工況依舊保持較高的熱效率顯得非常重要。回?zé)峒夹g(shù)運(yùn)用在燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)中以提高其循環(huán)效率，因?yàn)榭梢垣@得更高的燃燒室入口溫度和更少的燃料消耗量。聯(lián)合循環(huán)中加熱燃料可以在燃機(jī)相同工況下減少總?cè)剂舷牧?，其中底循環(huán)給水是燃料加熱的典型熱源。但是回?zé)崞鞯牟贾脮?huì)吸收燃?xì)廨啓C(jī)排汽高溫段能量，導(dǎo)致聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)電能力下降嚴(yán)重。

燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)是全球近幾十年來大力發(fā)展的工業(yè)發(fā)電形式。為適應(yīng)電力市場的快速發(fā)展和在電網(wǎng)安全與清潔環(huán)保之間協(xié)調(diào)發(fā)展，我們迫切需要尋找新的途徑來提高燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)的效率，這已成為我國發(fā)電行業(yè)日益重視的課題。

本發(fā)明提出了一種新型部分回?zé)崛細(xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，適用于燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)電站，其核心設(shè)計(jì)思想在于：通過只將部分而不是全部的燃?xì)馔钙脚艧熡糜诨責(zé)?，且在較高負(fù)荷時(shí)采用調(diào)節(jié)參與回?zé)岬臒煔獗壤齺碚{(diào)節(jié)負(fù)荷，從而在不損失較多燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)出功的情況下，使該部分回?zé)崧?lián)合循環(huán)熱效率相對于不帶回?zé)岬穆?lián)合循環(huán)機(jī)組有較大的提升。整個(gè)部分回?zé)崛細(xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)新系統(tǒng)的變工況性能優(yōu)異，且該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)出功與不帶回?zé)岬穆?lián)合循環(huán)機(jī)組出功幾乎相等，在工程上有較好的應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)變工況熱效率較低、簡單回?zé)嵫h(huán)出功遠(yuǎn)小于不帶回?zé)嵫h(huán)出功等問題，提出屬于電站節(jié)能領(lǐng)域的一種新型部分回?zé)崛細(xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，通過只將部分而不是全部的燃?xì)馔钙脚艧熡糜诨責(zé)?，從而在不損失較多燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)出功的情況下，使聯(lián)合循環(huán)熱效率有較大的提升。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

一種新型部分回?zé)崛細(xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括回?zé)崞?、燃?xì)馔钙健⑷紵?、壓氣機(jī)、汽輪機(jī)高壓缸、汽輪機(jī)中壓缸、汽輪機(jī)低壓缸、發(fā)電機(jī)、凝汽器、高壓過熱器2、再熱器2、再熱器1、高壓過熱器1、高壓蒸發(fā)器、高壓省煤器2、低壓過熱器、高壓省煤器1、低壓蒸發(fā)器、低壓省煤器、噴水減溫器等裝置；其特征在于：燃?xì)廨啓C(jī)排氣一部分流入回?zé)崞黝A(yù)熱壓氣機(jī)出口空氣，回?zé)嵬甑倪@部分排氣在底循環(huán)的再熱器1之前通入余熱鍋爐，另一部分排氣則直接通入余熱鍋爐的高壓過熱器2、再熱器2，兩股燃?xì)馔钙脚艢庠谠贌崞?之前充分混合后依次流經(jīng)再熱器1、高壓過熱器1、高壓蒸發(fā)器、高壓省煤器2、低壓過熱器、高壓省煤器1、低壓蒸發(fā)器、低壓省煤器，并排向大氣。蒸氣循環(huán)中的水從凝汽器出來后，流入低壓省煤器后分成兩股流體，一股流經(jīng)高壓省煤器1、高壓省煤器2、高壓蒸發(fā)器、高壓過熱器1、高壓過熱器2后進(jìn)入汽輪機(jī)高壓缸做功；汽輪機(jī)排汽流經(jīng)再熱器1、再熱器2再熱后重新達(dá)到較高的溫度，并進(jìn)入汽輪機(jī)中壓缸繼續(xù)做功；另一股流體流經(jīng)低壓蒸發(fā)器、低壓過熱器后與汽輪機(jī)中壓缸的排汽充分混合，并一同流入汽輪機(jī)低壓缸做功；低壓缸的排汽流入凝汽器后冷凝成水。壓氣機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)透平同軸并連接汽輪機(jī)高壓缸、汽輪機(jī)中壓缸、汽輪機(jī)低壓缸、發(fā)電機(jī)。

所述的系統(tǒng)不同于簡單回?zé)崛細(xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)，該新循環(huán)中燃?xì)馔钙降呐艧煵糠钟糜诨責(zé)釅簹鈾C(jī)出口空氣，而不是全部用于回?zé)?；且在設(shè)計(jì)工況時(shí)，因回?zé)岜壤^小，因此該系統(tǒng)聯(lián)合循環(huán)出功與不帶回?zé)嵫h(huán)的聯(lián)合循環(huán)設(shè)計(jì)出功幾乎相等。

所述的系統(tǒng)回?zé)嵬隉煔獾臏囟冗h(yuǎn)小于未參與回?zé)岬臒煔?，所以將回?zé)崞鞒隹跓煔馀c再熱器2出口煙氣混合后通入再熱器1，從而合理利用煙氣溫度分布。回?zé)嵬隉煔馔ㄈ胗酂徨仩t的具體布置位置受余熱鍋爐的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與煙氣溫度分布變化影響，因此根據(jù)不同余熱鍋爐結(jié)構(gòu)可進(jìn)行調(diào)整以達(dá)到最合理應(yīng)用。

所述的系統(tǒng)運(yùn)用一種新的運(yùn)行方式調(diào)節(jié)聯(lián)合循環(huán)負(fù)荷，即在較高負(fù)荷時(shí)保持透平入口溫度T3不變，調(diào)節(jié)參與回?zé)岬臒煔庹伎偀煔獾谋壤齺斫档拓?fù)荷，而不是調(diào)節(jié)壓氣機(jī)IGV的開度以減小壓氣機(jī)入口空氣流量；同時(shí)壓氣機(jī)出口空氣在流入回?zé)崞鞴艿郎显O(shè)計(jì)了旁路閥以調(diào)節(jié)進(jìn)入回?zé)崞鞯目諝饬髁浚箍諝饬髁空級簹鈾C(jī)入口空氣流量的比例與參與回?zé)岬臒煔庹伎偀煔獾谋壤嗟取Ｔ撨\(yùn)行方式可在聯(lián)合循環(huán)高負(fù)荷時(shí)仍保持與設(shè)計(jì)工況相近的聯(lián)合循環(huán)熱效率，很大程度上優(yōu)化了燃?xì)廨啓C(jī)在變工況時(shí)效率急劇下降的問題，在工程上有較好的應(yīng)用前景。

本發(fā)明通過在簡單燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)中布置回?zé)崞?，充分利用燃?xì)馔钙脚艧煹挠酂嶙鳛闊嵩磳簹鈾C(jī)出口空氣進(jìn)行預(yù)熱，從而提高燃燒室入口空氣溫度，減小所需的燃料量，提高聯(lián)合循環(huán)熱效率；在此基礎(chǔ)上改造回?zé)嵫h(huán)為部分回?zé)?，即透平排煙僅部分用于預(yù)熱燃燒室入口空氣，且設(shè)計(jì)工況下回?zé)岜壤^小，新系統(tǒng)的聯(lián)合循環(huán)出功與不帶回?zé)岬难h(huán)出功相近，有效解決了因回?zé)岫鴰淼难h(huán)出功下降的問題；新系統(tǒng)配合上述的新調(diào)節(jié)方式，可以使系統(tǒng)在變工況時(shí)仍保持較高的熱效率。

附圖說明

圖1為新型部分回?zé)崛細(xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)示意圖

圖中：1-透平；2-燃燒室；3-回?zé)崞鳎?-壓氣機(jī)；5-高壓缸；6-中壓缸；7-低壓缸；8-發(fā)電機(jī)；9-高壓過熱器2；10-再熱器2；11-再熱器1；12-高壓過熱器1；13-高壓蒸發(fā)器；14-高壓省煤器2；15-低壓過熱器；16-高壓省煤器1；17-低壓蒸發(fā)器；18-低壓省煤器；19-凝汽器；20-噴水減溫器；21-再循環(huán)泵；22-高壓給水泵；23-減溫水泵；24-凝結(jié)水泵。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提出一種新型部分回?zé)崛細(xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)。下面結(jié)合附圖和實(shí)例予以說明。

如圖1所示的新型部分回?zé)崛細(xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)示意圖中，系統(tǒng)主要包括回?zé)崞鳌⑷細(xì)馔钙?、燃燒室、壓氣機(jī)、汽輪機(jī)高壓缸、汽輪機(jī)中壓缸、汽輪機(jī)低壓缸、發(fā)電機(jī)、凝汽器、高壓過熱器2、再熱器2、再熱器1、高壓過熱器1、高壓蒸發(fā)器、高壓省煤器2、低壓過熱器、高壓省煤器1、低壓蒸發(fā)器、低壓省煤器、噴水減溫器等裝置；其特征在于：燃?xì)廨啓C(jī)（1）排氣一部分流入回?zé)崞鳎?）預(yù)熱壓氣機(jī)（4）出口空氣，回?zé)嵬甑倪@部分排氣在底循環(huán)的再熱器1（11）之前通入余熱鍋爐，另一部分排氣則直接通入余熱鍋爐的高壓過熱器2（9）、再熱器2（10），兩股燃?xì)馔钙脚艢庠谠贌崞?（11）之前充分混合后依次流經(jīng)再熱器1（11）、高壓過熱器1（12）、高壓蒸發(fā)器（13）、高壓省煤器2（14）、低壓過熱器（15）、高壓省煤器1（16）、低壓蒸發(fā)器（17）、低壓省煤器（18），并排向大氣。蒸氣循環(huán)中的水從凝汽器（19）出來后，流入低壓省煤器（18）后分成兩股流體，一股流經(jīng)高壓省煤器1（16）、高壓省煤器2（14）、高壓蒸發(fā)器（13）、高壓過熱器1（12）、高壓過熱器2（9）后進(jìn)入汽輪機(jī)高壓缸（5）做功；汽輪機(jī)排汽流經(jīng)再熱器1（11）、再熱器2（10）再熱后重新達(dá)到較高的溫度，并進(jìn)入汽輪機(jī)中壓缸（6）繼續(xù)做功；另一股流體流經(jīng)低壓蒸發(fā)器（17）、低壓過熱器（15）后與汽輪機(jī)中壓缸（6）的排汽充分混合，并一同流入汽輪機(jī)低壓缸（7）做功；低壓缸（7）的排汽流入凝汽器（19）后冷凝成水。壓氣機(jī)（4）與燃?xì)廨啓C(jī)透平（1）同軸并連接汽輪機(jī)高壓缸（5）、汽輪機(jī)中壓缸（6）、汽輪機(jī)低壓缸（7）、發(fā)電機(jī)（8）。

如圖1所示，在新型部分回?zé)崛細(xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)中，燃?xì)馔钙剑?）的排煙部分用于回?zé)釅簹鈾C(jī)（4）出口空氣，而不是全部用于回?zé)?；且在設(shè)計(jì)工況時(shí)，因回?zé)岜壤^小，因此該系統(tǒng)聯(lián)合循環(huán)出功與不帶回?zé)嵫h(huán)的聯(lián)合循環(huán)設(shè)計(jì)出功幾乎相等。

如圖1所示，在新型部分回?zé)崛細(xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)中，由于回?zé)嵬隉煔獾臏囟冗h(yuǎn)小于未參與回?zé)岬臒煔猓詫⒒責(zé)崞鳎?）出口煙氣與再熱器2（10）出口煙氣混合后通入再熱器1（11），從而合理利用煙氣溫度分布。回?zé)嵬隉煔馔ㄈ胗酂徨仩t的具體布置位置受余熱鍋爐的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與煙氣溫度分布變化影響，因此根據(jù)不同余熱鍋爐結(jié)構(gòu)可進(jìn)行調(diào)整以達(dá)到最合理應(yīng)用。

如圖1所示，在新型部分回?zé)崛細(xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)中，針對該新系統(tǒng)運(yùn)用一種新的運(yùn)行方式調(diào)節(jié)聯(lián)合循環(huán)負(fù)荷，即在較高負(fù)荷時(shí)保持透平（1）入口溫度T3不變，調(diào)節(jié)參與回?zé)岬臒煔庹伎偀煔獾谋壤齺斫档拓?fù)荷，而不是調(diào)節(jié)壓氣機(jī)IGV的開度以減小壓氣機(jī)（4）入口空氣流量；同時(shí)壓氣機(jī)（4）出口空氣在流入回?zé)崞鳎?）管道上設(shè)計(jì)了旁路閥以調(diào)節(jié)進(jìn)入回?zé)崞鳎?）的空氣流量，使空氣流量占壓氣機(jī)入口空氣流量的比例與參與回?zé)岬臒煔庹伎偀煔獾谋壤嗟?。該運(yùn)行方式可在聯(lián)合循環(huán)高負(fù)荷時(shí)仍保持與設(shè)計(jì)工況相近的聯(lián)合循環(huán)熱效率，很大程度上優(yōu)化了燃?xì)廨啓C(jī)在變工況時(shí)效率急劇下降的問題，在工程上有較好的應(yīng)用前景。

本發(fā)明首次提出了將燃?xì)廨啓C(jī)排煙部分用于回?zé)崛紵胰肟诳諝?，在改善回?zé)崞饕鸬穆?lián)合循環(huán)出功較低的不利影響后，改變回?zé)嵬甑臒煔膺M(jìn)入余熱鍋爐的位置，分級合理利用燃?xì)馔钙脚艧熌芰浚Ａ舾邷責(zé)煔馓匦赃M(jìn)而保持了蒸氣循環(huán)設(shè)計(jì)參數(shù)，將合理溫度區(qū)間煙氣利用于提升燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)性能，最終達(dá)到聯(lián)合循環(huán)整體性能大幅提升且不嚴(yán)重影響出功能力的效果。同時(shí)，針對該新系統(tǒng)運(yùn)用一種新的運(yùn)行方式調(diào)節(jié)聯(lián)合循環(huán)負(fù)荷，即通過調(diào)節(jié)參與回?zé)岬臒煔獗壤{(diào)節(jié)負(fù)荷，該調(diào)節(jié)方式可在聯(lián)合循環(huán)高負(fù)荷時(shí)仍保持與設(shè)計(jì)工況相近的聯(lián)合循環(huán)熱效率，很大程度上優(yōu)化了燃?xì)廨啓C(jī)在變工況時(shí)效率急劇下降的問題。因此部分回?zé)崛細(xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)回?zé)嵫h(huán)系統(tǒng)，工程應(yīng)用前景大幅提高，同時(shí)具有較強(qiáng)的實(shí)用性和科學(xué)價(jià)值。