CN1006996B - 组合式燃气-蒸汽轮机发电站 - Google Patents
组合式燃气-蒸汽轮机发电站Info
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Abstract
本发明涉及一种组合式燃气—蒸汽轮机发电站(1)。为了最充分地利用粗煤气和净煤汽中相当可观的热量。本发明规定，与流向废热蒸汽发生装置(28)的第一条管路(53)相平行，给水导管有第二条管路(54)，它经过一个按燃气流动方向言位于废热蒸汽发生装置其它的加热面(41、43)后面的加热面(32)，流往装在煤气发生器(4)后面的换热装置(6)的高压蒸汽发生器(8)，本发明的发电站特别适用于大型电源设备。
Description
本发明涉及一种组合式燃气-蒸汽轮机发电站，在它的燃气轮机部分前设有一个煤气发生器;在煤气发生器后面粗煤气一侧装有换热装置，它具有一个高压蒸汽发生器、一个粗煤气-净煤气换热器和一个低压蒸汽发生器;有一个装在此换热装置后面的煤气净化装置，从煤气净化装置到燃气轮机燃烧室之间有一根净煤气导管;有一个流过燃气轮机排气的带有一个高压蒸汽发生器的废热蒸汽发生装置;有一个节热器（即给水加热面）和一个高压蒸汽发生器，以及有一个废热蒸汽发生装置相接的发电站蒸汽轮机部分。
由DE-OS3319711已知一种此类组合式燃气-蒸汽轮机发电站。在这种现有的组合式燃气-蒸汽轮机发电站中，从煤气发生器出来的热粗煤气进入煤气净化装置前，在一个换热装置中被冷却到煤气净化装置所能承受的温度约100℃。这里所排出的热量用来在换热装置的高压蒸汽发生器中产生高压蒸汽、在粗煤气-净煤气换热器中对供往燃气轮机燃烧室的净煤气再次加热以及在低压的换热器中产生低压蒸汽。在这种已知的组合式燃气-蒸汽轮机发电站中，所产生的这些高压蒸汽和低压蒸汽供给高压蒸汽轮机和低压蒸汽轮机。此外，在这种发电站中，其余的高压蒸汽由流过燃气轮机排气的废热蒸汽发生装置产生。这种燃气-蒸汽轮机发电站的一个突出的优点是，电站的功率可以在一个很大的范围内变化。甚至在燃气轮机完全切断以及装在燃气轮机后面的废热蒸汽发生装置中停止产生蒸汽时，借助于接在煤气发生器后面的换热装置所产生的蒸汽，可以使蒸汽轮机继续运行，尽管这
时功率较小。因此，甚至在这种极端情况下，仍可通过由蒸汽轮机所带动的发电机满足该组合式燃气-蒸汽轮机发电站自身对电功率的需求。
本发明的目的是在这种组合式燃气-蒸汽轮机发电站中更充分地利用在煤气发生器后的粗煤气和燃气轮机的排气中存在的可观的热量。
上述目的是通过在节热器（即给水加热面）前，供水管还分出几个彼此独立敷设的管道，和通至废热蒸汽发生器装置（28）的供水管第一管道相平行，设有供水管的另一条管道（54），它通过废热蒸汽发生器装置其它加热面（41，43）后面连接的加热面（32）通至煤气发生器（4）的高压蒸汽发生器装置（8）后面连接的换热装置达到的。装在煤气发生器（4）后面的换热装置（6）的高压蒸汽发生器（8）中，顺着粗煤气的流动方向依次至少含有一个过热器加热面（45）和第一、第二蒸发加热面（46、47）。通往废热蒸汽发生装置（28）的高压蒸汽发生器（30）的给水导管第一条管路（53）流经过一个按燃气流动方向而言位于此高压蒸汽发生器加热面（41、43）后面的加热面（31）。就给水而言，废热蒸汽发生装置（28）的高压蒸汽发生器（30）和装在煤气发生器（4）后面的换热装置（6）的高压蒸汽发生器是并联的。位于废热蒸汽发生装置（28）中的高压蒸汽发生器（30）至少包含一个蒸发加热面（43）和一个按燃气流动方向而言位于它前面的过热器加热面（41）。高压蒸汽发生器（8）的第二蒸发加热面（47）直接与从废热蒸汽发生装置（28）来的给水导管另一条管路（54）相连，它的出口端则经由一个水-蒸汽分离罐（48）和第一蒸发加热面（46）和过热器加热面（45）联结。水-蒸汽分离罐（48）的蒸汽腔与过热器加热面（45）相通。水-蒸汽分离罐（48）中充满了水的下部腔室经过供水泵（49）与第一蒸发加热面（46）相联，后者的出口端重新再与此水-蒸汽分离罐连接起来。
与第一条管路并联地通入废热蒸汽发生装置中的给水导管另一条管路，可以使附加的给水在按燃气流动的方向而言处于废热蒸汽发生装置的高压蒸汽发生器后面的加热面中进行预热，并将已经预热的给水供往装在煤气发生器后面的换热装置的高压蒸汽发生器中去。因此不会影响到在废热蒸汽发生装置的高压蒸汽发生器前置加热面所产生蒸汽的数量和质量。然而装在煤气发生器后面的换热装置的高压蒸汽发生器中所能产生的高压蒸汽的数量却可以在不改变其质量的情况下显著增加。
流入装在煤气发生器后面的换热装置的高压蒸汽发生器中粗煤气可观的热量还可以更充分地加以利用，只要按照本发明的设计，在它的高压蒸汽发生器中沿粗煤气的流动方向一个接一个地至少包含有一个过热器加热面以及第一和第二蒸发加热面。高压蒸汽发生器的这种结构，可以使高压蒸汽发生器各个加热面的温度差更好地与当地的粗煤气温度相适应。
同时地，流入废热蒸汽发生装置中的燃气轮机的排气中所含有的可观的热量也还可以更好地加以利用，只要按照本发明的进一步设计，使流往废热蒸汽发生装置的高压蒸汽发生器去的给水导管的第一条管路通过按燃气流动方向而言系装在高压蒸汽发生器加热面后面的加热面。
现通过附图所示之实施例对本发明作进一步详细介绍。
附图所示是本发明的组合式燃气-蒸汽轮机发电站中各换热器加热面以及它们彼此之间连接关系的结构示意图。
图中表示了组合式燃气-蒸汽轮机发电站1各结构部分之间彼此的连接关系。此组合式燃气-蒸汽轮机发电站基本的组成部分为：发电站的燃汽轮机部分2;发电站的蒸汽轮机部分3;装在燃气轮机部分2前面的煤气发生器4，此煤气发生器前带有一个空气分离装置5;在煤气发生器4后面粗煤气一侧的换热装置6;以及装在此换热装置6后面的煤气净化装置7。换热装置6包括一个高压蒸汽发生器8、一个粗煤气-净煤气换热器9和一个低压蒸汽发生器10。在实施例中与换热装置相邻接的煤气净化装置7包括一个粗煤气净化器11，一个硫-氢吸收装置12和一个硫回收装置13。发电站的燃气轮机部分2中有一台燃气轮机14、由燃气轮机传动的一台空气压缩机15以及一台发电机16。在空气压缩机15上连有通往燃气轮机燃烧室17和空气分离装置5的新鲜空气导管18。此外，通往空气分离装置5的新鲜空气导管18还与另一台可根据需要开动并可单独传动的空气压缩机19相连。离开空气分离装置5的氧气导管20通过一台氧气压缩机21与煤气发生器4相连通。图中表明了煤气发生器4的煤入口通道22和排灰通道23。离开煤气净化装置7的净煤气导管24，途经换热装置6的粗煤气-
净煤气换热器9，并与燃气轮机14的燃烧室17相连。离开空气分离装置5的氮气导管25，经由一台氮气压缩机26，同样也与燃气轮机14的燃烧室相通。
燃气轮机14的排气导管27经过废热蒸汽发生装置28后紧接着便通往烟囱29。废热蒸汽发生装置28顺着排气流动方向依次包括一个高压蒸汽发生器30、二个给水加热面31、32以及一个低压蒸汽发生器33。
发电站蒸汽轮机部分3的蒸汽轮机34与发电机35相联，其排汽端与冷凝器36相连。冷凝器36通过冷凝水泵37将水排入给水储箱38。与给水储箱38相连并设有给水泵39的给水导管第一条管路53，通过装在废热蒸汽发生装置28的高压蒸汽发生器30之后的给水加热面31，与一个水-蒸汽分离罐40相接。此水-蒸汽分离罐40的蒸汽端与废热蒸汽发生装置28的高压蒸汽发生器30的过热器加热面41相连。该过热器加热面则与蒸汽轮机34的高压端相连接。水-蒸汽分离罐40中的水通过一台单独的供水泵42与按排气流动的方向来说是位于过热器加热面41后面的高压蒸汽发生器加热面43相连。后者之出口端与水-蒸汽分离罐40相通。
与给水储箱38相连并设有一台给水泵44的给水导管的第二条管路54与废热蒸汽发生装置28的给水加热面32相连，给水加热面32按排气流动方向而言装在前述给水加热面31之后。最后所提到的这一给水加热面32与位于煤气发生器4后面的换热装置6的高压蒸汽发生器8相接。在本图所示之实施例中，此高压蒸汽发生器8设计成有三个加热面，其中朝着煤气发生器4的那个加热面作为过热器加热面45，而另外两个加热面则设计成为第一和第二蒸发加热面46、47。远离煤气发生器4的第二蒸发加热面47的进口端是与废热蒸汽发生装置28中最后一个提到的给水加热面32相连，其出口端则与一个水-蒸汽分离罐48相接。该水-蒸汽分离罐中的水通过供水泵49与高压蒸汽发生器8的第一蒸发加热面46相连，第一蒸发加热面46的出口端重新再汇入水-蒸汽分离罐48中。水-蒸汽分离罐40的蒸汽端与高压蒸汽发生器8的过热器加热面45相通。这一过热器加热面的出口同样与蒸汽轮机34的高压端相联。
设有给水泵50的给水导管第三条管路55和位于废热蒸汽发生装置28所有其它加热面之后的低压蒸汽发生器33以及与此并联的、位于换热装置6其余所有加热面之后的低压蒸汽发生器10相连接。这两个低压蒸汽发生器的出口均与蒸汽轮机34的中间进口51相通。
当此组合式燃气-蒸汽轮机发电站1运行时，通过位于燃气轮机14轴上的空气压缩机15将空气供往燃烧室17和空气分离装置5的空气导管18中去。通过紧接在空气分离装置5的氧气导管20后面的氧气压缩机21，使氧气到达煤气发生器4。经过一个借助于气体密封闸门52可关闭的煤入口通道22，将磨碎了的煤供入煤气发生器4中。在煤气发生器中所生成的粗煤气在换热装置6中首先经过高压蒸汽发生器8的各加热面，随后流入粗煤气-净煤气换热器9和低压蒸汽发生器10中。在流经高压蒸汽发生器8的各加热面时，先是通过过热器加热面45，然后是第一和第二蒸发加热面46和47。温度降到大约100℃的粗煤气在煤气净化装置7中经由一个粗煤气净化器11供入硫-氢吸收装置12中去。被洗掉的硫化物在位于硫-氢吸收装置后面的硫回收装置13中被还原为纯硫。离开硫-氢吸收装置12的净煤气在粗煤气-净煤气换热器9中再次被加热，并与来自空气分离装置5的氮一起供入燃气轮机14的燃烧室17中去。为了克服压力差，在氮气通道25中另外还装设了一台氮气压缩机26。
离开燃气轮机14的排气经过排气导管27流入废热蒸汽发生装置28，并在那里首先经过过热器加热面41流入高压蒸汽发生器30的蒸发加热面43，然后排气流经给水加热面31、32和低压蒸汽发生器33。此刻温度大约降为120℃的排气被送入烟囱29中。
通过这样排列废热蒸汽发生装置28和换热装置6中的各加热面，以及这样排列煤气发生器4的粗煤气、燃气轮机14的排气和给水流过这些加热面的次序，可以达到在各个加热面中有基本上相同的温度差，并因此能更充分地利用煤气发生器粗煤气的余热和煤气轮机排气的余热。这时，特别是与净煤气流相比要大得多的离开燃气轮机14的排气体积，不仅被利用来对废热蒸汽发生装置28的高压蒸汽发生器30中的给水加热，而且也用来对装在煤气发生器后面的换热装置6的高压蒸汽发生装置8的给水一起给以加热。因此可以在从煤气发生器4流出的粗煤气具有更高的温度水平上生产出多得多的高压蒸汽，如同在其它已知的流程线路图中那样。
Claims (8)
1、一种组合式燃气-蒸汽轮机发电站，在它的燃气轮机部分前面有一个煤气发生器；在煤气发生器后面粗煤气一侧装有换热装置；它具有一个高压蒸汽发生器、一个粗煤气-净煤气换热器和一个低压蒸汽发生器；有一个装在此换热装置后面的煤气净化装置；从煤气净化装置到燃气轮机燃烧室之间设有一根净煤气导管；有一个流过燃气轮机排气的带有一个高压蒸汽发生器的废热蒸汽发生装置；有一个节热器(即给水加热面)和一个高压蒸汽发生器；以及有一个与废热蒸汽发生装置相接的发电站蒸汽轮机部分，其特征在于，在节热器(即给水加热面)前，供水管还分出几个彼此独立敷设的管道，和通至废热蒸汽发生器装置(28)的供水管第一管道相平行，设有供水管的另一条管道(54)，它通过废热蒸汽发生器装置其它加热面(41，43)后面连接的加热面(32)通至煤气发生器(4)的高压蒸汽发生器装置(8)后面连接的换热装置。
2、按照权利要求1所述之组合式燃气-蒸汽轮机发电站，其特征在于：装置煤气发生器（4）后面的换热装置（6）的高压蒸汽发生器（8）中，顺着粗煤气的流动方向依次至少含有一个过热器加热面（45）和第一、第二蒸发加热面（46、47）。
3、按照权利要求1所述之组合式燃气-蒸汽轮机发电站，其特征在于，通往废热蒸汽发生装置（28）的高压蒸汽发生器（30）的给水导管第一条管路（53）流经过一个按燃气方向而言位于此高压蒸汽发生器加热面（41、43）后面的加热面（31）。
4、按照权利要求3所述之组合式燃气-蒸汽轮机发电站，其特征在于，就给水而言，废热蒸汽发生装置（28）的高压蒸汽发生器（30）和装在煤气发生器（4）后面的换热装置（6）的高压蒸汽发生器是并联的。
5、按照权利要求3所述之组合式燃气-蒸汽轮机发电站，其特征在于，位于废热蒸汽发生装置（28）中的高压蒸汽发生器（30）至少包含一个蒸发加热面（43）和一个按燃气流动方向而言位于它前面的过热器加热面（41）。
6、按照权利要求2所述之组合式燃气-蒸汽轮机发电站，其特征在于，高压蒸汽发生器（8）的第二蒸发加热面（47）直接与从废热蒸汽发生装置（28）来的给水导管另一条管路（54）相连，它的出口端则经由一个水-蒸汽分离罐（48）和第一蒸发加热面（46）和过热器加热面（45）联结。
7、按照权利要求6所述之组合式燃气-蒸汽轮机发电站，其特征在于，水-蒸汽分离罐（48）的蒸汽腔与过热器加热面（45）相通。
8、按照权利要求6所述之组合式燃气-蒸汽轮机发电站，其特征在于，水-蒸汽分离罐（48）中充满了水的下部腔室经过供水泵（49）与第一蒸发加热面（46）相联，后者的出口端重新再与此水-蒸汽分离罐连接起来。
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