CN1299006A - 组合式发电站 - Google Patents

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Abstract

在具有一组动岛(L1、…、L3)的组合式发电站(32)中,动力岛并联工作并分别包括一个燃气轮机设备(3)、一个汽轮机(5)、一个发电机(4)、一个带废热回收蒸汽发生器(13)和一个冷凝器(K1、…、K3)的水/蒸汽回路、以及相关辅助设备(20、21),由于每个动力岛(L1、…、L3)分别具有自己的相连冷却塔(KT1、…、KT3…),而且由于冷却塔(KT1、…、KT3)连接着相应的冷凝器(K1、…、K3),因此可以基本上实现标准化。

Description

组合式发电站
本发明涉及发电站技术领域,特别涉及一种组合式发电站。
这种发电站的实际应用是公知的。
在使发电站设施标准化并使它们更加统一的过程中,标准化动力岛越来越多地被用作发电站的亚组,其中来自燃气轮机设备的高温已燃气用于使汽轮机产生蒸汽。作为示例,图1示出了这样的一个动力岛,其除了包括相关辅助设备和必需的控制技术以外,还包括一个燃气轮机设备、一个汽轮机、一个发电机和一个水/蒸汽回路。
图1所示动力岛1的中央单元是所谓的动力系2(双点划线),其中一个燃气轮机设备3、一个发电机4、一个汽轮机5通过联轴器7布置在一根轴6(单轴设备)上。这样的动力系同样可以标准化。燃气轮机设备3通常包括:一个用于压缩燃烧空气的压缩机10;一个燃烧室9,其中在供应燃烧空气的同时气态和/或液态燃料被燃烧;以及一个涡轮机8,其中来自燃烧室9的高温已燃气将膨胀。涡轮机8可以具有多级。同样,在两级之间可以装有第二燃烧室。
从涡轮机8排出的高温已燃气经过一个后续的废热回收蒸汽发生器(HRSG)或废热锅炉13并在此被冷却,以便向水/蒸汽回路排出热量;随后已燃气通过一个烟囱14排放到大气中。在上述水/蒸汽回路中,来自一个供水箱22的水被一个供水泵15通过一根供水总管18而抽吸流过安置在废热回收蒸汽发生器13中的热交换器(节热器、蒸发器、过热器等)并被转化成高压蒸汽,该蒸汽作为新鲜蒸汽通过一根蒸汽总管16而输送到汽轮机5。
汽轮机5通常包括多个涡轮级(高压级、中压级、低压级),其中两级(11和12)作为示例显示于图1中。除了新鲜蒸汽总管16,其它总管一不同温度和压力级别的蒸汽通过它们而交换一可以装在汽轮机5与废热回收蒸汽发生器13之间。最终从汽轮机5排出的废蒸汽在一个冷凝器17中冷凝并以冷凝水的形式被抽吸回到供水箱22中。冷凝器17反过来又连接着一个冷却装置,如果对于应用来说重要的话,该冷却装置可以成形为冷却塔。
动力岛1还包括(除了各种辅助变压器以外)一个变压器19,用以将发电机4产生的电能转换到以电压表示的所连接电网级别。动力岛1还包括各种类型的辅助设备20、21,例如,用于处理水和燃料、产生应急电能、控制设备的设备等等。
如图2所示,一组图1所示的动力岛L1、…、L3并联在现有类型的组合式发电站23中,以获得发电站的特定功率级。各动力岛L1、…、L3的冷凝器K1、…、K3再通过相应的冷却水总管连接到公用冷却塔25,该冷却塔由一组单个冷却塔单体26构成,这取决于所需的冷却负荷。在冷却塔中汇合的各个冷却塔回路由布置在冷却塔25处的相应主冷却水泵24维持运行。
图2所示组合式发电站23的结构的一个缺点特征是,尽管动力岛1或L1、…、L3是标准化的并以模块方式组合起来以形成更高功率的发电站,但冷却回路与冷却塔必须根据特定的应用而特别处理,这取决于动力岛1或L1、…、L3的数量和类型。这就需要附加的努力以规划和建造设备,并且使得设备部件的基本标准化更加困难。
因此本发明的目的是产生一种由动力岛建造起来的组合式发电站,该组合式发电站可以避免现有组合式发电站的上述缺点,具体地讲,可以将冷却回路基本上标准化。
这个目的可以通过以下所述的技术方案而实现,即本发明提出了
本发明的核心在于这样的事实,即每个动力岛分别具有自己的相连并且连接着相应冷凝器的冷却塔。通过这种方法,单个冷却塔在开始就可以为单个动力岛配制和加工,从而可以包含在模块概念内。
根据本发明的第一个优选实施例,如果在每个动力岛中,燃气轮机设备、汽轮机、发电机布置在一根轴上并形成一个动力系,而且相连冷却塔直接布置在动力系上,则组合式发电站可以特别紧凑。
如果一个轴向废蒸汽出口装于相应动力系的汽轮机上,则相连冷却塔优选布置在动力系的延伸段上。如果一个径向废蒸汽出口装于相应动力系的汽轮机上,则相连冷却塔优选布置在动力系的旁边。
在单个动力岛的情况下,本发明的第二个优选实施例的独特之处在于下列事实,即冷凝器被再次划分为一组冷凝器段,提供了一组主冷却水泵,而冷却塔包括一组并联工作的冷却塔单体,而且在冷凝器段、主冷却水泵和冷却塔单体之间存在特定的联系。这就能够以模块形式非常简单地实现冷却运行步骤标准化。
这个实施例的一种优选改型的独特之处在于下列事实,即一个主冷却水泵与每个冷凝器段相连,而且主冷却水泵分别通过单独的供应总管连接着冷凝器段。另一种优选改型的独特之处在于下列事实,即一个或多个冷却塔单体与每个冷凝器段相连,而且一个或多个冷却塔单体分别通过单独的回流总管连接着冷凝器段。
下面将利用实施例并结合附图而更详细地描述本发明。附图包括:
图1示出了自身公知的用于组合式发电站中的动力岛框图;
图2示出了根据现有技术的由一组图1所示动力岛和通用冷却塔构成的组合式发电站框图;
图3示出了根据本发明第一个实施例的用于组合式发电站中的动力岛,该动力岛在其动力系延伸段上带有自己的冷却塔;
图4示出了根据本发明第一个实施例的用于组合式发电站中的动力岛,该动力岛在其动力系旁边带有自己的冷却塔;
图5示出了根据本发明的带有图3所示动力岛的组合式发电站的优选实施例;
图6-8示出了根据本发明的组合式发电站中的单个动力岛的各种冷却回路。
根据本发明第一个实施例的组合式发电站动力岛的类似于图1的简化框图显示于图3中,动力岛在其动力系延伸段上带有自己的冷却塔。动力岛1与动力系2与图1中的实例一致,出于这种原因,以相同的附图标记表示设备中的相同部件。在图3中,动力岛1具有自己的相连冷却塔28,该冷却塔由一组冷却塔单体29组成。冷却塔28连接着动力岛1的冷凝器17,从而形成一个单独的冷却回路。在冷却回路中,冷却水被一个(或多个)主冷却水泵27从冷却塔28抽吸回到冷凝器27。冷却塔28布置在动力系2的(轴向)延伸段上。如果在汽轮机5中废蒸汽是通过一个轴向废蒸汽出口30排出的话,则冷却塔的这种布置对于空间的再次划分和总管路线布置均是特别有益的。另一方面,如图4所示,如果一个径向废蒸汽出口31装于汽轮机5中,出于前面所述原因,则将与动力岛1相连的冷却塔28布置在动力系2的旁边是有利的。
由诸如图3所示动力岛构成的组合式发电站32显示于图5中。每个动力岛L1、…、L3(图3中的1)分别具有自己的冷却塔KT1、…、KT3(图3中的28),冷却塔分别连接着动力岛L1、…、L3的冷凝器K1、…、K3(图3中的17)。这样就可以利用标准化动力岛和冷却塔以简单的方式获得具有最多功率级变化的组合式发电站。
如果每个动力岛L1、…、L3的冷凝器17或K1、…、K3以及每个动力岛L1、…、L3的冷却塔KT1、…、KT3和主冷却水泵(图3中的27)被布置,以使它们在布局和结构中相匹配,则可能进一步实现标准化。这种匹配冷却回路的第一个实例显示于图6中。在本例中冷凝器17或K1(其蒸汽连接和冷凝器连接未示出)被再次划分为两个冷凝器段KS1和KS2。每个段可以分别通过冷凝器入口KE1、KE2和冷凝器出口KA1、KA2连接着冷却回路。两个冷凝器出口KA1、KA2连接着相连冷却塔KT1,冷却塔KT1由一组(实例中为4个)通过公用回流总管44并联着的冷却塔单体29构成。每个冷却塔单体29上分别以自身公知的方式安置着一个喷射器具35和一个风扇33,二者被一个电机34驱动。所有冷却塔单体29的喷射器具35连接着公用回流总管44。通过蒸发和冷凝而冷却了的冷却水在喷射后将被一个位于冷却塔单体29下方的水槽36俘获和收集,并经过一个管道37而供应到一个泵池38中,再从泵池开始通过两个被电机40、42驱动的主冷却水泵39、41的抽吸作用而经过一根公用供应总管45和冷凝器入口KE1、KE2供应到冷凝器段KS1和KS2。通过这种方式,可以适宜地选择冷凝器段、主冷却水泵和冷却水单体的数量,从而获得标准化功率级。冷凝器段KS1和KS2的数量优选等于主冷却水泵39、41的数量。而在任何情况下,冷却塔单体29的数量均等于n或(n+1)乘以冷凝器段数量(n=1,2,3,…)。使用公用供应总管45和公用回流总管44时需要在冷凝器段KS1、KS2的冷凝器入口KE1、KE2和冷凝器出口KA1、KA2安装阀43。
如图7和8所示,如果利用单独的供应总管45a、45b取代公用供应总管,或利用单独的供水和回流总管45a、45b和44a、44b取代公用供应总管和公用回流总管,则可以部分或完全省略这些阀43。通过这种省略,可以进一步对冷却回路标准化。在图7和8中,还利用虚线表示冷却塔中可以选择性地装备两个、四个(或多个)冷却塔单体29。
综上所述,本发明提供了由动力岛建造组合式发电站的概念,这种组合式发电站可以提高标准化程度并因此而简化设备的设计和实现。
附图标记清单
1         动力岛
2         动力系
3         燃气轮机设备
4         发电机
5         汽轮机
6         轴
7         联轴器
8         涡轮机
9         燃烧室
10        压缩机
11、12    涡轮级
13        废热回收蒸汽发生器13
14        烟囱
15        供水泵
16        新鲜蒸汽总管
17        冷凝器
18        供水总管
19        变压器
20、21    辅助设备
22        供水箱
23、32    组合式发电站
24、27    主冷却水泵
25、28    冷却塔
26、29    冷却塔单体
30        轴向废蒸汽出口
31        径向废蒸汽出口
33        风扇34            电机35            喷射器具36            水槽37            管道38            泵池39、41        主冷却水泵40、42        电机43            阀44、44a、b    回流总管45、45a、b    供应总管L1…L3        动力岛K1…K3        冷凝器KA1、KA2      冷凝器出口KE1、KE2      冷凝器入口KS1、KS2      冷凝器段KT1…KT3      冷却塔

Claims (8)

1.一种组合式发电站(32),其具有一组动力岛(1;L1、…、L3),它们并联工作并分别包括一个燃气轮机设备(3)、一个汽轮机(5)、一个发电机(4)、一个带废热回收蒸汽发生器(13)和一个冷凝(17;K1、…、K3)的水/蒸汽回路、以及相关辅助设备(20、21),其特征在于,每个动力岛(1;L1、…、L3)分别具有自己的相连冷却塔(28;KT1、…、KT3),而且冷却塔(28;KT1、…、KT3)连接着相应的冷凝器(17;K1、…、K3)。
2.如权利要求1所述的组合式发电站,其特征在于,在每个动力岛(1;L1、…、L3)中,燃气轮机设备(3)、汽轮机(5)、发电机(4)布置在一根轴(6)上并形成一个动力系(2),而且相连冷却塔(28;KT1、…、KT3)直接布置在动力系(2)上。
3.如权利要求2所述的组合式发电站,其特征在于,一个轴向废蒸汽出口(30)装于相应动力系(2)的汽轮机(5)上,而且相连冷却塔(28;KT1、…、KT3)布置在动力系(2)的延伸段上。
4.如权利要求2所述的组合式发电站,其特征在于,一个径向废蒸汽出口(31)装于相应动力系(2)的汽轮机(5)上,而且相连冷却塔(28;KT1、…、KT3)布置在动力系(2)的旁边。
5.如权利要求1至4中任一所述的组合式发电站,其特征在于,在各个单独动力岛(1;L1、…、L3)中,冷凝器(17;K1、…、K3)被再次划分为一组冷凝器段(KS1和KS2),提供了一组主冷却水泵(39、41),而冷却塔(28;KT1、…、KT3)包括一组并联工作的冷却塔单体(29),而且在冷凝器段(KS1和KS2)、主冷却水泵(39、41)和冷却塔单体(29)之间存在特定的联系。
6.如权利要求5所述的组合式发电站,其特征在于,主冷却水泵(39、41)通过一根公用供应总管(45)连接着冷凝器段(KS1和KS2),而且冷却塔单体(29)通过一根公用回流总管(44)连接着冷凝器段(KS1和KS2)。
7.如权利要求5所述的组合式发电站,其特征在于,主冷却水泵(39、41)与每个冷凝器段(KS1和KS2)相连,而且主冷却水泵(39、41)分别通过单独的供应总管(45a、45b)连接着冷凝器段(KS1和KS2)。
8.如权利要求5所述的组合式发电站,其特征在于,一个或多个冷却塔单体(29)与每个冷凝器段(KS1和KS2)相连,而且一个或多个冷却塔单体(29)分别通过单独的回流总管(44a、44b)连接着冷凝器段(KS1和KS2)。
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