專利名稱：燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備，該燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備配有帶空氣冷卻器的燃?xì)鉁u輪機(jī)部和帶放熱回收鍋爐的蒸汽渦輪部，更詳細(xì)地說，涉及改良了采用放熱回收鍋爐的給水方式的空氣冷卻器的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備。
背景技術(shù)：
眾所周知，燃?xì)鉁u輪機(jī)利用空氣壓縮機(jī)壓縮空氣并送至燃燒器，使所獲得的壓縮空氣在燃燒器中與燃料一起加熱燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的氣體，通過使該高溫高壓的氣體在渦渦輪機(jī)中膨脹，驅(qū)動渦渦輪機(jī)以獲得發(fā)電機(jī)的動力。
在此，從提高燃?xì)鉁u輪機(jī)的效率的觀點出發(fā)，有必要盡力防止渦渦輪機(jī)中的氣體泄漏，為此，可動部(轉(zhuǎn)動葉片)和靜止部(從外周側(cè)圍住轉(zhuǎn)動葉片的殼體等)之間的間隙被設(shè)計得盡可能的小。
另一方面，從提高燃?xì)鉁u輪機(jī)的熱效率的觀點出發(fā)，工作氣體溫度應(yīng)采用較高的溫度，為了在高溫下確保上述間隙，有效地冷卻渦渦輪機(jī)中成為高溫的部件(以下稱為高溫部件)并抑制熱膨脹成為重要的課題。
因此，在渦渦輪機(jī)中設(shè)有空氣冷卻器，該空氣冷卻器冷卻從空氣壓縮機(jī)中抽出并獲得的高溫空氣，供給高溫部件用于冷卻。
并且，為了有效利用從燃?xì)鉁u輪機(jī)中排出的排出氣體的熱量，將該排出氣體送至放熱回收鍋爐，利用放熱回收鍋爐所獲得的蒸汽驅(qū)動蒸汽渦輪機(jī)，獲得另一個發(fā)電機(jī)的動力，燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備就是這樣實際使用的。
該燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備利用冷凝器冷凝通過驅(qū)動蒸汽渦輪機(jī)而排出的蒸汽，將所獲得的水供應(yīng)給放熱回收鍋爐，來自燃?xì)鉁u輪機(jī)部的排出氣體在放熱回收鍋爐內(nèi)順次經(jīng)過過熱器、蒸發(fā)器、廢氣節(jié)熱器進(jìn)行放熱，另一方面，從冷凝器供應(yīng)的水(給水)通過流經(jīng)廢氣節(jié)熱器、蒸發(fā)器、過熱器并吸收熱量，有效地利用從燃?xì)鉁u輪機(jī)部放出的熱。
進(jìn)而，設(shè)有冷卻水回路，可有效進(jìn)行熱回收，所述冷卻水回路，將向放熱回收鍋爐的給水的一部分作為冷卻導(dǎo)入燃?xì)鉁u輪機(jī)部的空氣冷卻器中的高溫空氣的制冷劑導(dǎo)入到空氣冷卻器中，與高溫空氣進(jìn)行熱交換而溫度升高的給水返回到使放熱回收鍋爐的給水更高溫化的行程中。
但是，上述的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備，由于在蒸汽渦輪機(jī)起動時或切斷負(fù)荷時，通過冷卻水回路的二次側(cè)(從空氣冷卻器返回到放熱回收鍋爐的一側(cè))的行程(例如滾筒等)的壓力升高，冷卻水回路的一次側(cè)(從放熱回收鍋爐導(dǎo)入空氣冷卻器的一側(cè))和二次側(cè)之間的相對壓力差變小，結(jié)果，流過空氣冷卻器的給水量減少，對高溫空氣的冷卻不充分。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述事實，其目的是提供一種燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備，該設(shè)備即使在正常運轉(zhuǎn)時以外的蒸汽渦輪機(jī)起動時或切斷負(fù)荷時等多種運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，也可以穩(wěn)定地冷卻燃?xì)鉁u輪機(jī)的高溫空氣。
為了實現(xiàn)上述目的，如本發(fā)明方案1所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備，配有燃?xì)鉁u輪機(jī)部和蒸汽渦輪機(jī)部，該燃?xì)鉁u輪機(jī)部具有空氣壓縮機(jī)、燃燒器、燃?xì)鉁u輪機(jī)、和冷卻從空氣壓縮機(jī)抽出所獲得的高溫空氣并供應(yīng)于冷卻燃?xì)鉁u輪機(jī)中的高溫部件的空氣冷卻器；上述蒸汽渦輪機(jī)部具有利用燃?xì)鉁u輪機(jī)排出的排出氣體的放熱產(chǎn)生蒸汽的放熱回收鍋爐，利用蒸汽進(jìn)行驅(qū)動的蒸汽渦輪機(jī)、及把蒸汽渦輪機(jī)排出的蒸汽冷凝的冷凝器，其特征在于，在具有冷卻水回路的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備中，所述冷卻水回路使得放熱回收鍋爐中的給水的一部分被導(dǎo)入空氣冷卻器中并與高溫空氣進(jìn)行熱交換，將熱交換后的給水返回到放熱回收鍋爐中，在這樣的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備中，配有將熱交換后的給水導(dǎo)入冷凝器的分支回路，調(diào)整流過該分支回路的給水量的調(diào)節(jié)閥。
這里，導(dǎo)入空氣冷卻器的給水可以是放熱回收鍋爐中任何行程中的給水，由于必須是液相的，所以在蒸發(fā)器上游的行程中的給水例如是通過廢氣節(jié)熱器之前的給水(廢氣節(jié)熱器的入口給水)或通過廢氣節(jié)熱器之后但在通過蒸發(fā)器之前的給水(廢氣節(jié)熱器的出口給水)等。另外，在多個廢氣節(jié)熱器配置有多級的情況下，也可以是這些廢氣節(jié)熱器之間的給水。
采用這種結(jié)構(gòu)的如方案1所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備，在當(dāng)蒸汽渦輪機(jī)起動時和切斷負(fù)荷時等冷卻水回路的一次側(cè)和二次側(cè)之間的壓力差減小的情況下，通過增大設(shè)置在經(jīng)過大致呈真空狀態(tài)的冷卻器的分支回路中的調(diào)節(jié)閥的開度，導(dǎo)入空氣冷卻器的給水(冷卻水)經(jīng)過分支回路流入冷凝器，從而可以充分確保流過空氣冷凝器的給水量，可防止對高溫空氣的冷卻不充分。另一方面，在蒸汽渦輪機(jī)正常運轉(zhuǎn)時，通過縮小調(diào)節(jié)閥的開度(也可以完全關(guān)閉)，導(dǎo)入空氣冷卻器的給水的多余部分(在完全關(guān)閉調(diào)節(jié)閥的情況下，為全部給水)經(jīng)過冷卻回路的二次側(cè)返回到放熱回收鍋爐中，而通過返回到比冷卻回路的一次側(cè)溫度更高的行程中(例如，廢氣節(jié)熱閥出口)，可以比現(xiàn)有技術(shù)熱效率更高地對給水進(jìn)行循環(huán)。
另外，調(diào)節(jié)閥也可以采用在正常運轉(zhuǎn)時完全關(guān)閉、在除上述正常運轉(zhuǎn)之外的切斷負(fù)荷時完全打開的所謂簡單開關(guān)裝置。
并且，如本發(fā)明方案2所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備，其特征在于，在如方案1所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備中，冷卻水回路是將放熱回收鍋爐中廢氣節(jié)熱器入口給水的一部分導(dǎo)入到空氣冷卻器中、使熱交換后的給水與廢氣節(jié)熱器的出口給水合流排水的回路。
該燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備是將冷卻水回路的一次側(cè)和二次側(cè)具體化的設(shè)備，通過使經(jīng)過空氣冷卻器并被高溫化的給水與比廢氣節(jié)熱器的入口給水溫度更高的出口給水合流排水，可以提高系統(tǒng)內(nèi)的熱效率。
另外，當(dāng)放熱回收鍋爐配有前述多級的廢氣節(jié)熱器時，上述廢氣節(jié)熱器不限于最上游側(cè)或最下游側(cè)的廢氣節(jié)熱器，也可以是多級的中間部的廢氣節(jié)熱器，因此，廢氣節(jié)熱器的入口給水不限于最上游側(cè)的廢氣節(jié)熱器的入口給水，并且，廢氣節(jié)熱器的出口給水也不限于最下游側(cè)的廢氣節(jié)熱器的出口給水。
并且，如方案3所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備，其特征為，在方案2所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備中，在廢氣節(jié)熱器的出口和入口之間設(shè)有調(diào)節(jié)通過廢氣節(jié)熱器的給水量、相對的增、減導(dǎo)入到空氣冷卻器中的給水量的第二調(diào)節(jié)閥。
廢氣節(jié)熱器的入口給水，多余部分流入該廢氣節(jié)熱器，一部分分支并流到冷卻水回路的一次側(cè)，而通過縮小或完全關(guān)閉第二調(diào)節(jié)閥，減小流入該廢氣節(jié)熱器的給水量，結(jié)果，可以相對增加分支到通過空氣冷卻器的冷卻水回路的一次側(cè)中的給水量，提高由該空氣冷卻器冷卻的高溫空氣的溫度控制性，同時，還可以提高設(shè)在廢氣節(jié)熱器下游的其它調(diào)節(jié)閥的流量控制性。
并且，如方案4所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備，其特征在于，在方案1至3中任何一項的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備中，配有將比冷卻水回路的一次側(cè)的給水溫度低的給水導(dǎo)入到空氣冷卻器中的旁通回路，和在冷卻水回路的一次側(cè)和旁通回路之間有選擇地進(jìn)行切換的切換閥。
上述方案1至3所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備，雖然借助于確保通過空氣冷卻器的給水的流量，確保對高溫空氣的冷卻性能，但是，如方案4所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備，進(jìn)一步通過使導(dǎo)入空氣冷卻器的給水的溫度更為降低，提高了空氣冷卻器的冷卻性能。
即，采用方案4所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備，在當(dāng)蒸汽渦輪機(jī)起動時或切斷負(fù)荷時冷卻水回路的一次側(cè)和二次側(cè)之間的壓力差減小的情況下，通過將切換閥切換到旁通回路側(cè)，使冷卻水回路一次側(cè)的給水停止，由于從旁通回路將比冷卻水回路的一次側(cè)給水溫度低的給水導(dǎo)入到空氣冷卻器中，所以可以進(jìn)一步提高空氣冷卻器的冷卻性能。
并且，如方案5所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備，其特征在于，在方案4所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備中，放熱回收鍋爐具有高壓側(cè)廢氣節(jié)熱器，和設(shè)置在該高壓側(cè)廢氣節(jié)熱器上游側(cè)的低壓側(cè)廢氣節(jié)熱器，冷卻水回路將高壓側(cè)廢氣節(jié)熱器的入口給水的一部分導(dǎo)入空氣冷卻器，將熱交換后的給水與高壓側(cè)的廢氣節(jié)熱器的出口給水合流排水，旁通回路將低壓側(cè)的廢氣節(jié)熱器的入口給水的一部分導(dǎo)入空氣冷卻器。
即，如方案5所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備，是將冷卻水回路的一次側(cè)和二次側(cè)、還有旁通回路具體化的設(shè)備，作為比冷卻水回路的一次側(cè)的給水、也就是高壓側(cè)的廢氣節(jié)熱器的入口給水溫度低的給水，通過適當(dāng)采用低壓側(cè)的廢氣節(jié)熱閥的入口給水，可以從具有多級的廢氣節(jié)熱閥的放熱回收鍋爐中容易地獲得更低溫度的給水。
并且，如方案6所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備，配有燃?xì)鉁u輪機(jī)部和蒸汽渦輪機(jī)部，該燃?xì)鉁u輪機(jī)部具有空氣壓縮機(jī)、燃燒器、燃?xì)鉁u輪機(jī)、和冷卻從空氣壓縮機(jī)抽出所獲得的高溫空氣并供應(yīng)于冷卻燃?xì)鉁u輪機(jī)中的高溫部件的空氣冷卻器；上述蒸汽渦輪機(jī)部具有利用燃?xì)鉁u輪機(jī)排出的排出氣體的放熱產(chǎn)生蒸汽的放熱回收鍋爐、利用蒸汽進(jìn)行驅(qū)動的蒸汽渦輪機(jī)、和將蒸汽渦輪機(jī)排出的蒸汽冷凝的冷凝器，其特征在于，在具有冷卻水回路的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備中，所述冷卻水回路使得放熱回收鍋爐中的給水的一部分被導(dǎo)入到空氣冷卻器中并與高溫空氣進(jìn)行熱交換，將熱交換的給水返回到放熱回收鍋爐中，在這樣的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備中，配有將比冷卻水回路的一次側(cè)的給水溫度低的給水導(dǎo)入到空氣冷卻器的旁通回路，和在冷卻水回路的一次側(cè)和旁通回路之間有選擇地進(jìn)行切換的切換閥。
采用這種結(jié)構(gòu)的方案6所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備，在當(dāng)燃?xì)鉁u輪機(jī)起動時或切斷負(fù)荷時冷卻水回路的一次側(cè)和二次側(cè)之間的壓力差減小的情況下，雖然通過空氣冷卻器的給水量減少，但通過將切換閥切換到旁通回路側(cè)，由于不是從冷卻水回路的一次側(cè)而是從旁通回路將比冷卻水回路的一次側(cè)溫度低的給水供應(yīng)到空氣冷卻器中，所以空氣冷卻器的冷卻性能比過去提高了，可以防止高溫空氣的冷卻不充分。另一方面，在蒸汽渦輪機(jī)正常運轉(zhuǎn)時，通過將切換閥切換到冷卻水回路的一次側(cè)，與過去一樣，從冷卻水回路的一次側(cè)將給水導(dǎo)入到空氣冷卻器中，可以根據(jù)給水的流量進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦鋮s。
并且，如本發(fā)明的方案7所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備，其特征在于，在方案6所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備中，冷卻水回路的一次側(cè)是將放熱回收鍋爐中廢氣節(jié)熱器的出口給水的一部分導(dǎo)入空氣冷卻器的一側(cè)，旁通回路是將廢氣節(jié)熱器的入口給水的一部分導(dǎo)入到空氣冷卻器中的回路。
該燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備是將冷卻水回路的一次側(cè)和旁通回路具體化的設(shè)備，在作用冷卻水回路的一次側(cè)采用廢氣節(jié)熱器的出口給水的情況下，由于廢氣節(jié)熱器的入口給水是比出口給水溫度低的給水，所以通過將該入口給水作為旁通回路用的給水，可以從具有廢氣節(jié)熱器的放熱回收鍋爐中容易地獲得溫度更低的給水。
另外，當(dāng)放熱回收鍋爐配有多級的廢氣節(jié)熱器時，上述廢氣節(jié)熱器不限于最上游側(cè)或最下游側(cè)的廢氣節(jié)熱器，也可以是多級的中間部分的廢氣節(jié)熱器，因而，廢氣節(jié)熱器的出口給水不限于最下游側(cè)的廢氣節(jié)熱器的出口給水，并且，廢氣節(jié)熱器的入口給水不限于最上游側(cè)的廢氣節(jié)熱器的入口給水。


圖1是表示本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備的第一實施形式的示意圖。
圖2是表示本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備的第二實施形式的示意圖。
圖3是表示本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備的第三實施形式的示意圖。
圖4是表示本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備的第四實施形式的示意圖。
圖5是表示本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備的第五實施形式的示意圖。
具體實施例方式
以下，參照

根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪機(jī)的聯(lián)合設(shè)備。另外，本發(fā)明不受這些實施形式的限制。
(實施形式1)圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備的第一實施形式的框圖。圖中所示的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備10由燃?xì)鉁u輪機(jī)部20和蒸汽渦輪機(jī)部30構(gòu)成。燃?xì)鉁u輪機(jī)部20配有壓縮空氣的空氣壓縮機(jī)21，將由空氣壓縮機(jī)21壓縮的高溫空氣和燃料混合加熱并燃燒的燃燒器22，利用燃燒器22所獲得的燃燒氣體旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的燃?xì)鉁u輪機(jī)23，和冷卻從空氣壓縮機(jī)21抽出所獲得的高溫空氣并供應(yīng)于冷卻燃?xì)鈾C(jī)23中的高溫部材中的空氣冷卻器24，另一方面，蒸汽渦輪機(jī)部30配有利用燃?xì)鉁u輪機(jī)23排出的排出氣體的放熱產(chǎn)生蒸汽的放熱回收鍋爐34，由蒸汽驅(qū)動的兩個蒸汽渦輪機(jī)31a、31b，使從蒸汽渦輪機(jī)31a排出的蒸汽冷凝的冷凝器32，和密封冷凝器33。
在此，放熱回收鍋爐34配有低壓廢氣節(jié)熱器35、低壓滾筒36、低壓蒸發(fā)器37、低壓過熱器38、高壓廢氣節(jié)熱器39、高壓滾筒40、高壓蒸發(fā)器41、高壓過熱器42、和對低壓廢氣節(jié)熱器35的出口給水進(jìn)行升壓并將其作為高壓廢氣節(jié)熱器39的入口給水的給水泵43，分別將由低壓過熱器38過熱所獲得的低壓過熱蒸汽導(dǎo)入低壓側(cè)的蒸汽渦輪機(jī)31a中，將由高壓過熱器42過熱所獲得的高壓過熱蒸汽導(dǎo)入高壓側(cè)的蒸汽渦輪機(jī)31b中。
并且，高壓廢氣節(jié)熱器39的入口給水，作為通過空氣冷卻器24的高溫空氣的制冷劑被導(dǎo)入到空氣冷卻器24內(nèi)，與高溫空氣熱交換且溫度升高的給水分支到與高壓廢氣節(jié)熱器39的出口給水合流的回路和與冷凝器32合流的回路中，在各回路中設(shè)有調(diào)節(jié)流過各回路的給水的流量的調(diào)節(jié)閥44、45，進(jìn)而，在從高壓廢氣節(jié)熱器39到高壓滾筒40之間的給水回路中設(shè)有調(diào)節(jié)閥46。并且，第一發(fā)電機(jī)51與燃?xì)鉁u輪機(jī)23連接，第二發(fā)電機(jī)52與蒸汽渦輪機(jī)31a、31b連接。
下面，對作為第一實施形式的燃?xì)鉁u輪機(jī)10的作用進(jìn)行說明。首先，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動燃?xì)鉁u輪機(jī)部20的空氣壓縮機(jī)21，通過該空氣壓縮機(jī)21的驅(qū)動對供給的空氣進(jìn)行壓縮，供應(yīng)給燃燒器22。將被壓縮且變成高溫的空氣(高溫空氣)和燃料供應(yīng)給燃燒器22，使它們的混合氣體加熱燃燒形成高溫高壓氣體，供應(yīng)給燃?xì)鉁u輪機(jī)23。燃?xì)鉁u輪機(jī)23被供應(yīng)的高溫高壓氣體旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，其驅(qū)動力成為第一發(fā)電機(jī)51的動力。
并且，從空氣壓縮機(jī)21的中途將空氣的一部分被抽到空氣冷卻器24中，由該空氣冷卻器24冷卻，向燃?xì)鉁u輪機(jī)23的轉(zhuǎn)子或翼、殼體等高溫部件抽氣，對這些高溫部件進(jìn)行冷卻。
另一方面，從燃?xì)鉁u輪機(jī)23排出的氣體(排出氣體)，被導(dǎo)入到蒸汽渦輪機(jī)部30的放熱回收鍋爐34中，利用該排出氣體的放熱，從密封冷凝器33導(dǎo)入到放熱回收鍋爐34的給水被過熱蒸汽化，該過熱蒸汽被供應(yīng)給各蒸汽渦輪機(jī)31a、31b，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動各蒸汽渦輪機(jī)31a、31b，該驅(qū)動力成為第二發(fā)電機(jī)52的動力。
在此，從密封冷凝器33導(dǎo)入放熱回收鍋爐34的給水被低壓廢氣節(jié)熱器35加熱，分支到低壓滾筒36和給水泵43，供應(yīng)給低壓滾筒36的給水借助低壓蒸發(fā)器37形成飽和蒸汽，借助低壓過熱器38形成過熱蒸汽并供應(yīng)給低壓側(cè)的蒸汽渦輪機(jī)31a，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動低壓側(cè)的蒸汽渦輪機(jī)31a。
導(dǎo)入給水泵43的給水向高壓廢氣節(jié)熱器39供水(入口給水)，其一部分被供應(yīng)給空氣冷卻器24，用于冷卻從空氣壓縮機(jī)21抽出的高溫空氣。而且，與高溫空氣進(jìn)行熱交換并變成高溫的給水被分支到與高壓廢氣節(jié)熱器39的出口給水合流的回路和向冷凝器32排水的回路中，而在蒸汽渦輪機(jī)31a、31b的正常運轉(zhuǎn)中，設(shè)置在與高壓冷凝器39的出口給水合流的回路中的調(diào)節(jié)閥44被打開，由于設(shè)置在向冷凝器32排水的回路中的調(diào)節(jié)閥45被關(guān)閉，來自空氣冷卻器24的給水全部與高壓廢氣節(jié)熱器39的出口給水合流。這時，高壓廢氣節(jié)熱器39的出口給水溫度和從空氣冷卻器24排出的給水的溫度大致一致，可高效地進(jìn)行熱回收。
高壓廢氣節(jié)熱器39的出口給水通過打開的調(diào)節(jié)閥供應(yīng)給高壓滾筒40，借助高壓蒸發(fā)器41形成飽和蒸汽，借助高壓過熱器42形成過熱蒸汽并供應(yīng)給高壓側(cè)的蒸汽渦輪機(jī)31b，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動高壓側(cè)的蒸汽渦輪機(jī)31b。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動高壓蒸汽渦輪機(jī)31b之后的蒸汽借助冷凝器32重新轉(zhuǎn)變成水，返回密封冷凝器33。
以上是燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備10正常運轉(zhuǎn)的操作，下面，說明在蒸汽渦輪機(jī)31a、31b切斷負(fù)荷時的操作。
在蒸汽渦輪機(jī)31a、31b切斷負(fù)荷時，由于蒸汽渦輪機(jī)31a、31b的旋轉(zhuǎn)停止，所以高壓滾筒40側(cè)的壓力升高，高壓廢氣節(jié)熱器39的入口側(cè)和出口側(cè)的壓力差減小，流過高壓廢氣節(jié)熱器39的給水流量減小，同時，流過空氣冷卻器24的給水量也減小。因此，相對空氣冷卻器24產(chǎn)生的高溫空氣的冷卻性能下降，供應(yīng)給燃?xì)鉁u輪機(jī)23的高溫部件的空氣未被充分冷卻，燃?xì)鉁u輪機(jī)23由于該高溫部件的熱膨脹而受到損傷。
在此，在本實施形式的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備10中，設(shè)置在與高壓廢氣節(jié)熱器39的出口給水合流的回路中的調(diào)節(jié)閥44將被關(guān)閉，設(shè)置在向冷凝器32排水的回路中的調(diào)節(jié)閥45將被打開。通過這樣操作兩個調(diào)節(jié)閥44、45，恢復(fù)空氣冷卻器24的入口側(cè)和出口側(cè)的壓力差，流過空氣冷卻器24的給水的流量增加，可確保對高溫空氣的冷卻性能。
即，在關(guān)閉調(diào)節(jié)閥45且打開調(diào)節(jié)閥44的狀態(tài)下，空氣冷卻器24的入口側(cè)和出口側(cè)之間的壓力差，由于與高溫廢氣節(jié)熱器39的入口側(cè)和出口側(cè)之間的壓力差一致，在切斷負(fù)荷時，在高溫廢氣節(jié)熱器39的入口側(cè)和出口側(cè)之間不能獲得充分的壓力差，因此，空氣冷卻器24的入口側(cè)和出口側(cè)之間的壓力差也減小，給水流量減少，但是，在調(diào)節(jié)閥44關(guān)閉且設(shè)置在通過大致為真空的冷凝器32的回路中的調(diào)節(jié)閥44打開的狀態(tài)，由于能將空氣冷卻器24的出口側(cè)給水吸引到冷凝器32中，與高溫廢氣節(jié)熱器39的入口側(cè)和出口側(cè)之間的壓力差無關(guān)，可以充分確保空氣冷卻器24的入口側(cè)和出口側(cè)之間的壓力差，可以確保流過空氣冷卻器24的給水流量。
另外，在上述的說明中，對蒸汽渦輪機(jī)31a、31b的切斷負(fù)荷時的情況進(jìn)行了說明，但對于蒸汽渦輪機(jī)31a、31b停止時和起動時等正常運轉(zhuǎn)之外的運轉(zhuǎn)狀態(tài)(非正常運轉(zhuǎn)時)，通過與切斷負(fù)荷時相同的操作，也可以確保空氣冷卻器24的冷卻性能。
并且，調(diào)節(jié)閥44、45，不光有完全打開的狀態(tài)和完全關(guān)閉的狀態(tài)，還可以根據(jù)被空氣冷卻器24冷卻的空氣溫度使其開度連續(xù)地變化，對開度進(jìn)行調(diào)節(jié)以使空氣溫度形成所需的溫度。
這樣，采用本實施形式的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備10，在正常運轉(zhuǎn)時，通過將經(jīng)過空氣冷卻器24并被高溫化的給水與高溫廢氣節(jié)熱器39的出口給水合流排水，以便有效進(jìn)行熱回收，在非正常運轉(zhuǎn)時，可以充分確保流過空氣冷卻器24的給水量，可以防止高溫空氣的冷卻不充分。
(實施形式2)圖2是表示本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備的第二實施形式的示意圖，相對第一實施形式的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備10，在高壓廢氣節(jié)熱器39的入口給水回路中，在向空氣冷卻器24的分支回路的下游給水回路中，進(jìn)一步設(shè)有調(diào)節(jié)流過該回路的給水流量的調(diào)節(jié)閥47。
該實施形式的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備10，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥47的開度，可以調(diào)節(jié)流過高壓廢氣節(jié)熱器39的給水和流過空氣冷卻器24的給水的相對流量比，通過縮小調(diào)節(jié)閥47的開度并增大調(diào)節(jié)閥47的開度，使流過空氣冷卻器24的給水流量增加，可以提高空氣冷卻器24對高溫空氣的冷卻性能，另一方面，通過縮小調(diào)節(jié)閥44的開度并增大調(diào)節(jié)閥47的開度，使流過空氣冷卻器24的給水流量減小，可以抑制空氣冷卻器24對高溫空氣的冷卻性能，因而，可根據(jù)調(diào)節(jié)閥44和47的開度控制由空氣冷卻器24冷卻的高溫空氣的溫度。
另外，在正常運轉(zhuǎn)時，僅通過在從空氣冷卻器24合流到高壓廢氣節(jié)熱器39的出口給水中的給水回路中設(shè)置調(diào)節(jié)閥44，也可以調(diào)節(jié)流過高壓廢氣節(jié)熱器39的給水和流過空氣冷卻器24的給水的相對流量比，但是，僅利用該調(diào)節(jié)閥44，使流過空氣冷卻器24的給水量相對較高是困難的，而通過連帶調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥47的開度，可以任意地調(diào)節(jié)流過高壓廢氣節(jié)熱器39的給水量和流過空氣冷卻器24的給水量的比，因而，特別是可以提高向著使空氣冷卻器24的冷卻性能提高的方向的溫度控制性，同時，也可以提高調(diào)節(jié)閥44的流量控制性。
(實施形式3)圖3是表示根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪機(jī)的第三實施形式的框圖，相對第一實施形式的燃?xì)鉁u輪機(jī)10，代替從空氣冷卻器24分支到冷凝器32的給水回路，配有從密封冷卻器33直接合流到低壓廢氣節(jié)熱器35的出口給水中并將低壓廢氣節(jié)熱器35作為旁路的給水回路，同時，在該旁通回路中設(shè)置開閉旁通回路的開關(guān)閥49，進(jìn)而，在低壓廢氣節(jié)熱器35的出口側(cè)給水回路中，旁通回路在合流處的上游位置中設(shè)有開關(guān)流過該低壓廢氣節(jié)熱閥35的回路的開關(guān)閥48。
在此，當(dāng)打開開關(guān)閥48和開關(guān)閥49中的一個時，使另一個關(guān)閉，起到以下述方式進(jìn)行切換的切換結(jié)構(gòu)的作用，即，來自密封冷凝器33的給水僅在低壓廢氣節(jié)熱器35或旁通回路的任何一個中流動。
即，在正常運轉(zhuǎn)時，打開開關(guān)閥48并關(guān)閉開關(guān)閥49，從密封冷凝器33而來的給水不經(jīng)過旁通回路，全部通過低壓廢氣節(jié)熱器35，該低壓廢氣節(jié)熱器35的出口給水被給水泵43增壓并供應(yīng)給空氣冷卻器24。
另一方面，在蒸汽渦輪機(jī)31a、31b切斷負(fù)荷時，在由于空氣冷卻器24的出入口之間的給水壓力差變小而使流過空氣冷卻器24的給水量減小時，通過關(guān)閉低壓廢氣節(jié)熱器35出口側(cè)回路的開關(guān)閥48、打開旁通回路的開關(guān)閥49，將流入空氣冷卻器24的給水從低壓廢氣節(jié)熱器35的出口給水切換為入口給水，從而流入空氣冷卻器24的給水(低壓廢氣節(jié)熱器35的入口給水)比正常運轉(zhuǎn)時的給水(低壓廢氣節(jié)熱器35的出口給水)溫度低。因此，即使給水流量減少，也可以防止空氣冷卻器24對高溫空氣的冷卻性能不充分。
另外，該實施形式中的結(jié)構(gòu)為，通過連帶地開和關(guān)兩個開關(guān)閥48、49，使來自密封冷凝器33的給水通過低壓廢氣節(jié)熱器35，并且使低壓廢氣節(jié)熱器35作為旁通路徑，但是，代替這兩個開關(guān)閥48、49，也可以在兩個給水回路的分支部分或合流部分中設(shè)置選擇兩個給水回路中的一個并從其中通過的單一的切換閥。
并且，也可以將兩個開關(guān)閥48、49分別改換為開度連續(xù)可調(diào)的調(diào)節(jié)閥，根據(jù)由空氣冷卻器24冷卻的空氣溫度分別連續(xù)地改變各調(diào)節(jié)閥的開度，以使空氣溫度變成所需溫度的方式調(diào)節(jié)開度。
根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備，不限于上述各實施形式，例如可以采用如圖4所示，在第一實施形式的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備10基礎(chǔ)上組合入第三實施形式的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備10的形式，或者，采用如圖5所示，在第二實施形式的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備10基礎(chǔ)上組合入第二實施形式的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備10的形式，分別具有第一實施形式的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備10和第三實施形式的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備10的結(jié)合效果，或者，第二實施形式的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備10和第三實施形式的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備10的結(jié)合效果。
如上述說明，根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備(方案1)，在當(dāng)蒸汽渦輪機(jī)起動時和切斷負(fù)荷時冷卻水回路的一次側(cè)和二次側(cè)之間的壓力差減小的情況下，借助增大設(shè)置在通過大致為真空狀態(tài)的冷凝器的分支回路中的調(diào)節(jié)閥的開度，使導(dǎo)向空氣冷卻器的給水(冷卻水)通過分支回路送入冷凝器，從而，可以充分確保流過空氣冷卻器的給水量，可防止高溫空氣的冷卻不充分。另一方面，在蒸汽渦輪機(jī)正常運轉(zhuǎn)時，通過縮小調(diào)節(jié)閥的開度(也可以完全關(guān)閉)，使導(dǎo)向空氣冷卻器的給水的多余部分(在完全關(guān)閉調(diào)節(jié)閥的情況下，是全部給水)經(jīng)過冷卻回路的二次側(cè)返回到放熱回收鍋爐，通過返回到比冷卻回路的一次側(cè)溫度高的行程(例如廢氣節(jié)熱器出口)，可以像以前所說的那樣熱效率良好地使給水循環(huán)。
并且，本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備(方案2)，通過使經(jīng)過空氣冷卻器并被高溫化的給水與作為比廢氣節(jié)熱器的入口給水溫度高的出口給水合流排水，可提高系統(tǒng)內(nèi)的熱效率。
并且，根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備(方案3)，通過縮小或完全關(guān)閉第二調(diào)節(jié)閥，使流過廢氣節(jié)熱器的給水量減少，從而，可相對地增加分支到通過空氣冷卻器中的冷卻水回路的一次側(cè)的吸水量，提高被空氣冷卻器冷卻的高溫空氣的溫度控制性，同時，可提高設(shè)在廢氣節(jié)熱器下游的其它調(diào)節(jié)閥的流量控制性。
并且，根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備(方案4)，在當(dāng)蒸汽渦輪機(jī)起動時或切斷負(fù)荷時冷卻水回路的一次側(cè)和二次側(cè)之間的壓力差減小的情況下，通過將切換閥切換到旁通回路側(cè)，使冷卻水回路的一次側(cè)的給水停止，將比冷卻水回路的一次側(cè)的給水溫度低的給水從旁通回路導(dǎo)入空氣冷卻器，從而，可進(jìn)一步提高空氣冷卻器的冷卻性能。
并且，根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備(方案5)，通過采用低壓側(cè)廢氣節(jié)熱器的入口給水比作為冷卻水回路的一次側(cè)的給水的高壓側(cè)廢氣節(jié)熱器的入口給水溫度低的給水，可以容易地從具有多級廢氣節(jié)熱器的放熱回收鍋爐獲得更低溫度的給水。
并且，根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備(方案6)，在當(dāng)蒸汽渦輪機(jī)起動時或切斷負(fù)荷時，冷卻水回路的一次側(cè)和二次側(cè)之間的壓力差減小的情況下，雖然通過空氣冷卻器的給水量變小，但是，通過將切換閥切換到旁通回路中，不從冷卻水回路的一次側(cè)而從旁通回路將比冷卻水回路一次側(cè)溫度低的給水供應(yīng)給空氣冷卻器，從而，比現(xiàn)有技術(shù)提高了空氣冷卻器的冷卻性能，可以防止對高溫空氣的冷卻不充分。另一方面，在蒸汽渦輪機(jī)正常運轉(zhuǎn)時，通過將切換閥切換到冷卻水回路的一次側(cè)，與現(xiàn)有技術(shù)一樣，從冷卻水回路一次側(cè)將給水導(dǎo)入空氣冷卻器，可根據(jù)給水的流量進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦鋮s。
并且，根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備(方案7)，在作為冷卻水回路的一次側(cè)采用廢氣節(jié)熱器的出口給水的情況下，由于廢氣節(jié)熱器的入口給水比出口給水的溫度低，所以通過將入口給水作為旁通回路用的給水，可以容易地從具有廢氣節(jié)熱器的放熱回收鍋爐中獲得溫度更低的給水。
權(quán)利要求
1.一種燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備，配有燃?xì)鉁u輪機(jī)部和蒸汽渦輪機(jī)部，該燃?xì)鉁u輪機(jī)部具有空氣壓縮機(jī)、燃燒器、燃?xì)鉁u輪機(jī)、和冷卻從空氣壓縮機(jī)抽出所獲得的高溫空氣并供給冷卻燃?xì)鉁u輪機(jī)中的高溫部件從而將其冷卻的空氣冷卻器；所述蒸汽渦輪機(jī)部具有利用燃?xì)鉁u輪機(jī)排出的排出氣體的放熱產(chǎn)生蒸汽的放熱回收鍋爐、利用蒸汽進(jìn)行驅(qū)動的蒸汽渦輪機(jī)、和將蒸汽渦輪機(jī)排出的蒸汽冷凝的冷凝器，所述燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備中具有冷卻水回路，所述冷卻水回路將放熱回收鍋爐中的給水的一部分導(dǎo)入到空氣冷卻器中并與高溫空氣進(jìn)行熱交換，將熱交換后的給水返回給放熱回收鍋爐中，其特征在于，該燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備配有將所述熱交換后的給水導(dǎo)入冷凝器的分支回路，以及調(diào)整流過該分支回路的給水量的調(diào)節(jié)閥。
2.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備，其特征在于，所述冷卻水回路是將放熱回收鍋爐中廢氣節(jié)熱器入口給水的一部分導(dǎo)入到空氣冷卻器中，使熱交換后的給水與廢氣節(jié)熱器的出口給水合流并排水的回路。
3.如權(quán)利要求2所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備，其特征為，在所述廢氣節(jié)熱器的出口和入口之間設(shè)有調(diào)節(jié)通過廢氣節(jié)熱器的給水量，相對地增、減導(dǎo)入到空氣冷卻器中的給水量的第二調(diào)節(jié)閥。
4.如權(quán)利要求1至3中任何一項所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備，其特征在于，配有將比冷卻水回路的一次側(cè)的給水溫度低的給水導(dǎo)入空氣冷卻器中的旁通回路，和在冷卻水回路的一次側(cè)和旁通回路之間有選擇地進(jìn)行切換的切換閥。
5.如權(quán)利要求4所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備，其特征在于，所述放熱回收鍋爐具有高壓側(cè)廢氣節(jié)熱器，和設(shè)置在該高壓側(cè)廢氣節(jié)熱器上游側(cè)的低壓側(cè)廢氣節(jié)熱器，冷卻水回路將高壓側(cè)廢氣節(jié)熱器的入口給水的一部分導(dǎo)入空氣冷卻器，將熱交換后的給水與高壓側(cè)的廢氣節(jié)熱器的出口給水合流并排水，旁通回路將低壓側(cè)的廢氣節(jié)熱器的入口給水的一部分導(dǎo)入空氣冷卻器。
6.一種燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備，配有燃?xì)鉁u輪機(jī)部和蒸汽渦輪機(jī)部，該燃?xì)鉁u輪機(jī)部具有空氣壓縮機(jī)、燃燒器、燃?xì)鉁u輪機(jī)、和冷卻從空氣壓縮機(jī)抽出所獲得的高溫空氣并供給冷卻燃?xì)鉁u輪機(jī)中的高溫部件從而將其冷卻的空氣冷卻器；所述蒸汽渦輪機(jī)部具有利用燃?xì)鉁u輪機(jī)排出的排出氣體的放熱產(chǎn)生蒸汽的放熱回收鍋爐、利用蒸汽進(jìn)行驅(qū)動的蒸汽渦輪機(jī)、和將蒸汽渦輪機(jī)排出的蒸汽冷凝的冷凝器，在具有冷卻水回路的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備中，所述冷卻水回路將放熱回收鍋爐中的給水的一部分導(dǎo)入到空氣冷卻器中并與高溫空氣進(jìn)行熱交換，將熱交換的給水返回給放熱回收鍋爐中，其特征在于，該燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備配有將比冷卻水回路的一次側(cè)的給水溫度低的給水導(dǎo)入到空氣冷卻器的旁通回路，及在冷卻水回路的一次側(cè)和旁通回路之間有選擇地進(jìn)行切換的切換閥。
7.如權(quán)利要求6所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備，其特征在于，冷卻水回路的一次側(cè)是將放熱回收鍋爐中廢氣節(jié)熱器的出口給水的一部分導(dǎo)入空氣冷卻器的一側(cè)，旁通回路是將廢氣節(jié)熱器的入口給水的一部分導(dǎo)入到空氣冷卻器中的回路。
全文摘要
一種燃?xì)鉁u輪機(jī)聯(lián)合設(shè)備,即使在蒸汽渦輪機(jī)起動時和切斷負(fù)荷時等正常運轉(zhuǎn)時以外的多種運轉(zhuǎn)狀態(tài)下,也可以穩(wěn)定地對燃?xì)鉁u輪機(jī)的高溫空氣進(jìn)行冷卻。將高壓廢氣節(jié)熱器(39)的入口給水作為通過空氣冷卻器(24)的高溫空氣的制冷劑導(dǎo)入到空氣冷卻器(24)內(nèi),與高溫空氣進(jìn)行熱交換并已高溫化的給水被分支到與高壓廢氣節(jié)熱器(39)的出口給水合流的回路、和與冷卻器(32)合流的回路中,在各回路中設(shè)有調(diào)節(jié)流過這些回路的給水的流量的調(diào)節(jié)閥(44)、(45)。
文檔編號F02C7/18GK1388306SQ0214107
公開日2003年1月1日 申請日期2002年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月10日
發(fā)明者園田隆, 東一也, 田中知佳, 山崎邦史 申請人:三菱重工業(yè)株式會社