專利名稱：燃?xì)鉁u輪機壓縮機水洗系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動機，并且更具體地涉及用于聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)或簡單循環(huán)系統(tǒng)使寄生損失減少的燃?xì)鉁u輪機壓縮機水洗和清潔系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
總體而言，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠使用燃?xì)鉁u輪機和蒸汽渦輪機的組合來產(chǎn)生電力或者通過其它方式驅(qū)動負(fù)載。具體而言，燃?xì)鉁u輪機循環(huán)可以通過余熱蒸汽發(fā)生器(“HRSG”)等操作性地與蒸汽渦輪機循環(huán)組合。HRSG是允許通過燃?xì)鉁u輪機排氣的熱燃燒氣體對用于蒸汽發(fā)生過程的給水進行加熱的換熱器。聯(lián)合循環(huán)裝置的主要效能是利用燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的通過其它方式“被浪費”的熱。具體而言，HRSG的效率涉及燃?xì)鉁u輪機燃燒氣體(“熱側(cè)”)與給水和蒸汽(“冷側(cè)”)之間的傳熱效率。盡管聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)是高效的，但是總體系統(tǒng)操作中涉及多種類型的寄生損失。例如，來自HRSG的高壓水可以用于對通向燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的燃料流進行加熱，以便改進總體渦輪機性能。然而，該高壓水在對燃料進行加熱之后直接傾泄至冷凝器，而沒有利用其中所有的壓力能。寄生損失的另一個示例是壓縮機清洗系統(tǒng)?？梢酝ㄟ^功率輸出的減少以及熱耗率和燃料消耗的同時增加來檢測可歸因于壓縮機積垢污染的燃?xì)鉁u輪機性能的損失。因此，可以使用在線清洗系統(tǒng)和離線清洗系統(tǒng)。這些清洗系統(tǒng)通常將水滴噴射到壓縮機中，以清潔受到污染的壓縮機輪葉等。這些水洗系統(tǒng)通常包括軟化水箱、清洗劑源、以及定位在水洗滑道上的一個或多個泵等，以便將水流引導(dǎo)至壓縮機進口中。盡管這種水洗系統(tǒng)改進總體壓縮機效率，但是水洗系統(tǒng)的操作同樣具有寄生損失。因此，存在對所具有的寄生損失有所減少的改進的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)和/或簡單循環(huán)系統(tǒng)的期望。例如，可以減少和/或消除與壓縮機水洗系統(tǒng)相關(guān)的寄生損失，以便改進總體系統(tǒng)效率。同樣地，通過其它方式被浪費的熱可以用于提供有用功。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供一種用于與燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的壓縮機一起使用的水洗系統(tǒng)。該水洗系統(tǒng)可以包括與壓縮機相連通的多個噴射噴嘴、余熱蒸汽發(fā)生器、來自余熱蒸汽發(fā)生器的加熱水流、以及分接線路，分接線路與加熱水流以及噴射噴嘴相連通，以便將加熱水流輸送至壓縮機。本發(fā)明進一步提供一種操作用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的壓縮機的水洗系統(tǒng)的方法。該方法可以包括以下步驟:使來自余熱蒸汽發(fā)生器的加熱水流轉(zhuǎn)向；使經(jīng)過轉(zhuǎn)向的加熱水流通過性能加熱器，以對用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的燃燒器的燃料流進行加熱；以及使經(jīng)過轉(zhuǎn)向的加熱水流流向圍繞壓縮機的進口定位的多個噴射噴嘴。本發(fā)明進一步提供一種用于與具有壓縮機和燃燒器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機一起使用的水洗系統(tǒng)。該水洗系統(tǒng)可以包括與壓縮機相連通的多個噴射噴嘴、與燃燒器相連通的水供給部、以及位于水供給部下游的高壓泵。水供給部通過高壓泵與噴射噴嘴相連通。當(dāng)結(jié)合若干附圖以及所附權(quán)利要求閱覽下文的詳細(xì)描述時，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，本申請以及所獲得的專利的這些和其它的特征以及改進將變得顯而易見。


圖1是具有燃?xì)鉁u輪發(fā)動機、蒸汽渦輪機、以及余熱蒸汽發(fā)生器的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的示意圖。圖2是圖1的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的示意圖，其中示出了燃?xì)鉁u輪發(fā)動機、蒸汽渦輪機、余熱蒸汽發(fā)生器、以及水洗系統(tǒng)的一部分。圖3是本發(fā)明實施例的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的示意圖，其中示出了燃?xì)鉁u輪發(fā)動機、蒸汽渦輪機、余熱蒸汽發(fā)生器、以及水洗系統(tǒng)的一部分。圖4是本發(fā)明實施例的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的備選實施例的示意圖。圖5是本發(fā)明實施例的簡單循環(huán)系統(tǒng)的示意圖，其中示出了燃?xì)鉁u輪發(fā)動機和水洗系統(tǒng)。
具體實施例方式現(xiàn)在參照附圖，其中相似的附圖標(biāo)記在全部若干視圖中表示相似元件，圖1示出了聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)10的示意圖。聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)10可以包括燃?xì)鉁u輪發(fā)動機12。燃?xì)鉁u輪發(fā)動機12可以包括壓縮機14。壓縮機14對進入的空氣流16進行壓縮。壓縮機14將壓縮空氣流16輸送至燃燒器18。燃燒器18將壓縮空氣流16與加壓燃料流20混合并且點燃混合物，以產(chǎn)生燃燒氣體流22。盡管僅示出一個燃燒器18，但是燃?xì)鉁u輪發(fā)動機12可以包括任何數(shù)量的燃燒器18。燃燒氣體流22接著被輸送至渦輪24。燃燒氣體流22驅(qū)動渦輪24，以便產(chǎn)生機械功。渦輪24中所產(chǎn)生的機械功通過軸26驅(qū)動壓縮機14以及外部負(fù)載28，例如發(fā)電機等。燃?xì)鉁u輪發(fā)動機12可以使用天然氣、各種類型的合成氣、以及其它類型的燃料。燃?xì)鉁u輪發(fā)動機12可以具有不同的構(gòu)造并且可以使用其它類型的部件。聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)10還包括蒸汽渦輪機30。蒸汽渦輪機30可以包括高壓部段32、中間壓力部段34、以及一個或多個低壓部段36，所述一個或多個低壓部段36具有處于不同壓力下的多個蒸汽準(zhǔn)入點。低壓部段36可以向冷凝器38中排氣。本實施例可以使用一個或多個軸26。本實施例也可以使用其它的構(gòu)造和其它的部件。聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)10還可以包括余熱蒸汽發(fā)生器40 (“HRSG”)。HRSG40可以包括低壓部段42、中間壓力部段44、和高壓部段46。每一個部段42、44、46通常都包括一個或多個節(jié)能器、蒸發(fā)器、和過熱器。來自冷凝器38的冷凝液可以通過冷凝液泵48被進給至HRSG40。冷凝液通過HRSG40的部段42、44、46并且與來自燃?xì)鉁u輪發(fā)動機12的燃燒氣體流22交換熱。HRSG40中所產(chǎn)生的蒸汽接著可以用于驅(qū)動蒸汽渦輪機30。同樣地，HRSG中所產(chǎn)生的熱的高壓水可以用于性能加熱器50中，以對通向燃燒器18的進入的燃料流20進行加熱。用于性能加熱器50的水通常在使用后傾泄至冷凝器38。本實施例還可以使用其它的部件和其它的構(gòu)造。圖2更詳細(xì)地示出了聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)10的一部分。具體而言，可以從位于中間壓力節(jié)能器下游并且位于中間壓力蒸發(fā)器56之前的HRSG40的中間壓力部段44獲取用于性能加熱器50的加熱水流52。加熱水流52可以通過性能加熱器50，在性能加熱器50處，加熱水52在燃料流20進入燃燒器18之前與燃料流20交換熱。加熱水52可以處于高壓下。加熱水52接著可以傾泄至冷凝器38中不再使用。聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)10還可以使用圍繞燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的壓縮機14的壓縮機水洗系統(tǒng)60。總體而言，壓縮機水洗系統(tǒng)60可以包括其中具有軟化水供給的水箱62、其中具有清洗劑的清洗劑箱64、以及水洗泵66。噴射器68或者其它類型的供給機構(gòu)可以用于在離線模式下供給來自清洗劑箱64的清洗劑。水箱62、清洗劑箱64、水洗泵66、噴射器68、以及其它部件可以定位在水洗滑道(skid)70或者其它位置上。壓縮機水洗系統(tǒng)60還可以包括多個噴射噴嘴72。噴射噴嘴72可以圍繞壓縮機14的進口定位。壓縮機水洗系統(tǒng)60還可以包括多個閥74。閥74可以用于改變噴水壓力等。壓縮機水洗系統(tǒng)60可以在在線模式或離線模式下操作，水洗泵66和閥74提供處于不同的壓力和速度下的水。通?？梢栽趬嚎s機14的進口引導(dǎo)葉片的角度大于大約七十度(70° )并且進口溫度大于五十(50)華氏度(大約十(10)攝氏度)時進行在線水洗。每天可以執(zhí)行在線水洗大約十五(15)至大約(30)分鐘?？梢灾芷谛缘鼗蛘咴谶\轉(zhuǎn)中斷期間進行離線水洗?？梢栽谄饎铀俣认逻M行離線水洗。本實施例可以使用多種不同的參數(shù)和操作過程。本實施例也可以使用其它的部件和其它的構(gòu)造。聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)10也可以包括噴水系統(tǒng)76。噴水系統(tǒng)76可以包括軟化水供給部78、高壓噴水泵80、以及多個閥82。在某些類型的雙燃料燃燒器18中，可以在超過大約百分之三十(30% )的負(fù)載的液體燃料操作期間應(yīng)用水，以便保持總體排放符合適用規(guī)則。本實施例可以使用多種不同的參數(shù)和操作過程。本實施例也可以使用其它的部件和其它的構(gòu)造。圖3是聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)100的示例的示意圖。聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)100可以包括與上文所描述的類似的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機110。燃?xì)鉁u輪發(fā)動機110可以包括壓縮機120、燃燒器130、以及渦輪140。本實施例可以使用其它的部件和其它的構(gòu)造。聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)100還可以包括與上文所描述的類似的蒸汽渦輪機142。蒸汽渦輪機142可以包括低壓部段144、冷凝器146、泵148、以及如上文所描述的其它部件。同樣地，聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)100可以包括與上文所描述的類似的余熱蒸汽發(fā)生器150 ( “HRSG”)。HRSG150可以使加熱水流160轉(zhuǎn)入性能加熱器170，以便對燃料流20進行加熱?？梢詮奈挥谥虚g壓力節(jié)能器190下游并且位于中間壓力蒸發(fā)器200之前的HRSG150的中間壓力部段180獲取加熱水流160。本文中可以使用其它的部件和其它的構(gòu)造。聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)100還可以包括噴水系統(tǒng)210。與上文所描述的類似，噴水系統(tǒng)210可以包括軟化水供給部220、高壓噴水泵230、以及多個閥240。因此，噴水系統(tǒng)210將軟化水提供給燃燒器130等。本實施例中可以使用其它的部件和其它的構(gòu)造。聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)100還可以包括壓縮機水洗系統(tǒng)250。壓縮機水洗系統(tǒng)250可以包括其中具有清洗劑的清洗劑箱260、噴射器270或者其它類型的供給機構(gòu)、以及多個噴射噴嘴280。噴射噴嘴280可以圍繞壓縮機120的進口定位。本文中也可以使用其它的部件和其它的構(gòu)造。代替使用位于水滑道70上的獨立水箱62，本實施例所描述的壓縮機水洗系統(tǒng)250可以與噴水系統(tǒng)210相連通。具體而言，軟化水供給部220和高壓噴水泵230可以通過多個閥與噴射噴嘴280相連通:開關(guān)閥290、壓力釋放閥300等。本實施例中可以使用其它的部件和其它的構(gòu)造。壓縮機水洗系統(tǒng)250也可以通過分接線路(tap off line)310與加熱水流160相連通。分接線路310可以捕獲處于性能加熱器170下游并且處于蒸汽渦輪機144的冷凝器148之前的加熱水流160。因此，分接線路310可以與噴射噴嘴280相連通。分接線路310可以具有過濾器320、開關(guān)閥330、一個或多個壓力釋放閥340等。本實施例中可以使用其它的部件和其它的構(gòu)件。在使用中，來自HRSG150的中間壓力部段180的加熱水流160可以在在線模式下通過分接線路310用于壓縮機水洗系統(tǒng)250?？梢酝ㄟ^壓力釋放閥340等對該加熱水流160的壓力進行調(diào)節(jié)。因此，可以捕獲加熱水流160的壓力能用于有用功，而不使用相關(guān)的泵并且不產(chǎn)生寄生能量損失。如果不能從HRSG的中間壓力部段180獲得加熱水流160或者如果由于其高溫而不能使用加熱水流160，那么壓縮機水洗系統(tǒng)250也可以使用如在在線模式下由壓力釋放閥300等調(diào)節(jié)的噴水系統(tǒng)210的軟化水供給部220和高壓噴水泵230。此外，壓縮機水洗系統(tǒng)250也可以在離線模式下使用噴水系統(tǒng)210。具體而言，噴射器270可以添加來自清洗劑箱260的清洗劑。因此，使用噴水系統(tǒng)210消除了對分離的水洗泵和箱的需要。水接著可以再循環(huán)回到軟化水供給部220等。本實施例中可以使用其它的部件和其它的構(gòu)造。圖4示出了進一步的實施例聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)350。聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)350可以與上文所描述的類似。在該示例中，壓縮機水洗系統(tǒng)250可以包括位于分接線路380上的壓力交換器370。具體而言，壓力交換器370是正移位壓力交換裝置。眾所周知，壓力交換器370通過轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)等在流體流之間交換壓力。分接線路380可以從性能加熱器170的下游延伸至噴射噴嘴280。壓力交換器370還可以與軟化水供給部220或者其它類型的水供給部相連通。因此，壓力交換器370可以具有與軟化水供給部220相連通的低壓軟化水輸入390以及與噴射噴嘴280相連通的高壓軟化水輸出400。同樣地，壓力交換器370可以包括與性能加熱器170相連通的高壓加熱水輸入410以及與冷凝器148相連通的低壓加熱水輸出420。壓力交換器370提供高效壓力交換而不使相應(yīng)的流體流混合。具體而言，壓力交換器370因此允許間接利用加熱水160的壓力能來驅(qū)動噴射噴嘴280。因此，本發(fā)明中所描述的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)100有效地利用加熱水流160的被浪費的熱來使得能夠總體改進性能和效率。具體而言，與加熱水流160相關(guān)的能量可以通過分接線路310用于壓縮機水洗系統(tǒng)250中，而不是直接傾泄至冷凝器148。此外，隨著在基本負(fù)載附近或者噴水泵230正在運行期間的基本負(fù)載處進行在線水洗,還可以從噴水系統(tǒng)210的高壓噴水泵230獲得分接。同樣地，現(xiàn)有的高壓噴水泵230可以用于離線水洗，使得可以消除分離的水洗泵66和水洗滑道70。消除水洗滑道70減少了總體封裝(footprint)并且提供了成本節(jié)約。還通過使用加熱水流160的被浪費的能量提供了寄生損失的減少。使用壓縮機水洗系統(tǒng)250對總體軟化水系統(tǒng)和/或補充(make-up)水系統(tǒng)的尺寸和使用的影響應(yīng)當(dāng)很小。圖5示出了簡單循環(huán)系統(tǒng)450的示例的示意圖。簡單循環(huán)系統(tǒng)450可以與上文所描述的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)100類似，但是不使用蒸汽渦輪機144和余熱蒸汽發(fā)生器150。這樣一來，壓縮機水洗系統(tǒng)450因此使用既用于在線使用又用于離線使用的噴水系統(tǒng)210的軟化水供給部220和高壓噴水泵230。以該方式使用噴水系統(tǒng)210還消除了對分離的水洗泵和滑道的需要。本實施例中可以使用其它的部件和其它的構(gòu)造。應(yīng)當(dāng)顯而易見的是，上文僅涉及本申請以及所獲得的專利的某些實施例。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以在不偏離由所附權(quán)利要求及其等同形式所限定的本發(fā)明的總體精神和范圍的前提下在本文中進行多種改變和改型。
權(quán)利要求
1.一種用于與燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的壓縮機一起使用的水洗系統(tǒng)，所述水洗系統(tǒng)包括: 多個噴射噴嘴，所述多個噴射噴嘴與所述壓縮機相連通； 余熱蒸汽發(fā)生器； 加熱水流，所述加熱水流來自所述余熱蒸汽發(fā)生器；以及 分接線路，所述分接線路與所述加熱水流以及所述多個噴射噴嘴相連通，以便將所述加熱水流輸送至所述壓縮機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水洗系統(tǒng)，其特征在于，所述余熱蒸汽發(fā)生器包括中間壓力部段，并且所述加熱水流起源于所述中間壓力部段中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水洗系統(tǒng)，其特征在于，所述中間壓力部段包括中間壓力節(jié)能器，并且所述加熱水流起源于所述中間壓力節(jié)能器的下游。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水洗系統(tǒng)，其特征在于，所述水洗系統(tǒng)進一步包括性能加熱器，所述性能加熱器與用于所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的燃燒器的燃料流相連通，并且所述加熱水流與所述性能加熱器相連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水洗系統(tǒng)，其特征在于，所述水洗系統(tǒng)進一步包括位于所述性能加熱器下游的冷凝器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水洗系統(tǒng)，其特征在于，所述分接線路起源于所述性能加熱器與所述冷凝器之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水洗系統(tǒng)，其特征在于，所述分接線路包括壓力調(diào)節(jié)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水洗系統(tǒng)，其特征在于，所述水洗系統(tǒng)進一步包括水供給部，所述水供給部與所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的燃燒器相連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水洗系統(tǒng)，其特征在于，所述水供給部通過高壓泵與所述多個噴射噴嘴相連通。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水洗系統(tǒng)，其特征在于，所述水供給部通過壓力釋放閥與所述多個噴射噴嘴相連通。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水洗系統(tǒng)，其特征在于，所述水洗系統(tǒng)進一步包括位于所述水供給部下游的清洗劑箱。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的水洗系統(tǒng)，其特征在于，所述水洗系統(tǒng)進一步包括噴射器，所述噴射器與所述清洗劑箱相連通。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水洗系統(tǒng)，其特征在于，所述分接線路上包括壓力交換器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的水洗系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力交換器與水源和冷凝器相連通。
15.一種操作用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的壓縮機的水洗系統(tǒng)的方法，所述方法包括以下步驟: 使來自余熱蒸汽發(fā)生器的加熱水流轉(zhuǎn)向； 使經(jīng)過轉(zhuǎn)向的加熱水流通過性能加熱器，以對用于所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的燃燒器的燃料流進行加熱；以及 使經(jīng)過轉(zhuǎn)向的加熱水流流向圍繞所述壓縮機定位的多個噴射噴嘴。
16.一種用于與具有壓縮機和燃燒器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機一起使用的水洗系統(tǒng)，所述水洗系統(tǒng)包括:多個噴射噴嘴，所述多個噴射噴嘴與所述壓縮機相連通； 水供給部，所述水供給部與所述燃燒器相連通；以及 高壓泵，所述高壓泵位于所述水供給部的下游； 其中所述水供給部通過所述高壓泵與所述多個噴射噴嘴相連通。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的水洗系統(tǒng)，其特征在于，所述水供給部通過壓力釋放閥與所述多個噴射噴嘴相連通。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的水洗系統(tǒng)，其特征在于，所述水洗系統(tǒng)進一步包括位于所述水供給部下游的清洗劑箱。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的水洗系統(tǒng)，其特征在于，所述水洗系統(tǒng)進一步包括噴射器，所述噴射器與所述清洗劑箱相連通。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的水洗系統(tǒng)，其特征在于，所述水洗系統(tǒng)進一步包括聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)或簡單循環(huán)系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及并提供一種用于與燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的壓縮機一起使用的水洗系統(tǒng)。該水洗系統(tǒng)可以包括與壓縮機相連通的多個噴射噴嘴、余熱蒸汽發(fā)生器、來自余熱蒸汽發(fā)生器的加熱水流、以及分接線路，分接線路與加熱水流以及噴射噴嘴相連通，以便將加熱水流輸送至壓縮機。
文檔編號F04D29/70GK103216471SQ20131002322
公開日2013年7月24日 申請日期2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月23日
發(fā)明者R.薩哈, L.默錢特, V.R.阿卡納 申請人:通用電氣公司