專利名稱：一種聯(lián)合裝置的啟動方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以具有一共用軸的單軸裝置構(gòu)成的聯(lián)合裝置的一種啟動方法，該聯(lián)合裝置主要具有一壓縮機(jī)，一燃燒室，一渦輪，一汽輪機(jī)，一發(fā)電機(jī)，以及一用來壓縮低卡燃料的燃料壓縮機(jī)。
這種類型的以具有一共用軸的單軸裝置構(gòu)成的聯(lián)合裝置的一種啟動方法已經(jīng)公開。
相對于那種以傳統(tǒng)的具有40MJ/kg或更高熱值的如天燃?xì)饣蚴偷倪@種中卡或高卡燃料來驅(qū)動的燃?xì)廨啓C(jī)來說，采用一種熱值數(shù)量級為2-4MJ/kg的低卡燃料的燃?xì)廨啓C(jī)則需要一種專門的燃料壓縮機(jī)。這種燃料壓縮機(jī)需要大功率來對燃料進(jìn)行壓縮。
因此，為了啟動該燃?xì)廨啓C(jī)和這種汽輪機(jī)以使渦輪達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，就要采用專門的啟動方法。
本發(fā)明的任務(wù)在于，針對上述類型的由具有一共用軸的單軸裝置構(gòu)成的聯(lián)合裝置的啟動方法，提供一種經(jīng)濟(jì)且簡單的啟動方法。
本發(fā)明的任務(wù)是這樣實(shí)現(xiàn)的，即，通過將外來的蒸汽導(dǎo)入汽輪機(jī)而啟動該汽輪機(jī)，借助汽輪機(jī)來啟動燃?xì)廨啓C(jī)，在燃燒室中點(diǎn)燃中卡或高卡的輔助燃料，使共用軸以額定的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，借助于輔助燃料和外來的蒸汽獲取在燃料壓縮機(jī)內(nèi)壓縮低卡燃料所需的功率，當(dāng)燃料壓縮機(jī)內(nèi)具有足夠的壓力時，進(jìn)行從輔助燃料到低卡燃料的切換。
本發(fā)明的下述優(yōu)點(diǎn)及其它的優(yōu)點(diǎn)是可以理解到的，即其中可以不用運(yùn)轉(zhuǎn)專門的啟動裝置。然而應(yīng)該注意到，在低負(fù)荷的情況下，石油或天然氣火焰比一種低卡火焰要發(fā)出較高的熱。
因此，尤其實(shí)用的是，如果在廢熱鍋爐中采用渦輪的廢氣來產(chǎn)生蒸汽，則可將發(fā)生的除外來的蒸汽之外的蒸汽導(dǎo)入汽輪機(jī)，并且將會借助輔助燃料和外來的蒸汽并通過在廢熱鍋爐中產(chǎn)生蒸汽來獲得的燃料壓縮機(jī)內(nèi)壓縮低卡燃料所需的功率。
由此，可以使輔助燃料的需求減到最小，從而顯著地節(jié)省了用于驅(qū)動該聯(lián)合裝置的大量費(fèi)用。
現(xiàn)在設(shè)置的燃燒室只用于低卡運(yùn)轉(zhuǎn)，由此，可以省去燃燒室中水的噴射或一種可調(diào)的空氣分配。于是，簡化了該聯(lián)合裝置并降低了其費(fèi)用。另外還減少了對外來蒸汽的需求。
圖中按照聯(lián)合裝置的一種示意性的附圖
示出了本發(fā)明的一個實(shí)施例。
它只是為理解本發(fā)明圖示了基本的元件。該裝置中未圖示例如軸的安裝、所有水-蒸汽的回路，以及發(fā)電機(jī)安裝的激勵器。
工作介質(zhì)的流動方向由箭頭所示。
一共用軸10與一燃?xì)廨啓C(jī)連接，其主要由壓縮機(jī)1，燃燒室2，渦輪3，一燃料壓縮機(jī)4，一汽輪機(jī)5和一發(fā)電機(jī)6。該公用軸10由一個單軸構(gòu)成，該單軸通過來詳細(xì)圖示的聯(lián)軸器連接。
在壓縮機(jī)1中，由一空氣入口20吸入的空氣被壓縮并且該被壓縮的空氣被導(dǎo)入燃燒室2中。在那兒，燃料以輔助燃料21的形式或壓縮的低卡燃料12的形式被供給燃燒空氣并且燃料空氣的混合物在一燃燒室中被燃燒。其產(chǎn)生的熱氣被導(dǎo)入渦輪3，它在那兒膨脹并且熱氣的能量的一部分被轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)動能。還處于熱態(tài)的廢氣通過一廢熱通道22供給一廢熱鍋爐30。在廢熱通道22中有一廢氣閥24，廢氣通過該閥可以被導(dǎo)入廢熱鍋爐30中或直接導(dǎo)入廢熱煙囪25中。在廢熱鍋爐30中廢氣的熱能被取走并借此來蒸發(fā)水。廢氣在發(fā)出熱能之后，通過煙囪23被釋放掉。所出現(xiàn)的蒸汽排通過一蒸汽通道31導(dǎo)入汽輪機(jī)的一蒸汽入口7并被用來驅(qū)動一級或多級汽輪機(jī)5。在蒸汽出口8排出的蒸汽被冷凝然后被供給廢熱鍋爐30。通過一外來的蒸汽通道33，附加的外來蒸汽可以被導(dǎo)入該汽輪機(jī)5。由于通過并聯(lián)外來的蒸汽系數(shù)比較小，因此，汽輪機(jī)5總是按照出自廢熱鍋爐30的蒸汽來設(shè)計(jì)。
由于在通常情況下低卡燃料用在還需要蒸汽的工藝中，例如生產(chǎn)鋼的工藝中。因此，可以不采用專門的啟動裝置。借助于外來蒸汽可采用汽輪機(jī)5來啟動所述的聯(lián)合裝置。
因?yàn)槿紵龎嚎s機(jī)4是按照功率優(yōu)化進(jìn)行設(shè)計(jì)的，因此，在通常情況下它只是從額定轉(zhuǎn)速獲得噴射低卡燃料所需的壓力。為此，燃料壓縮機(jī)4需要一定的取決于所述聯(lián)合裝置大小的功率(例如40MW)，該功率不是單靠汽輪機(jī)5借助外來蒸汽所能獲得的。這樣，為啟動聯(lián)合裝置需要一種中卡或高卡的附加燃料，這種燃料通常是天然氣或石油。
當(dāng)啟動一渦輪機(jī)裝置的時候，它總是由一未圖示的軸旋轉(zhuǎn)裝置中斷并借助蒸汽進(jìn)行預(yù)熱，然后再獲得一定的轉(zhuǎn)速。當(dāng)然，在啟動的時候，壓縮機(jī)1，4的未圖示的可調(diào)節(jié)的引導(dǎo)葉柵是關(guān)閉的。
在第一個實(shí)施例中，外來的蒸汽在閥34開啟時，經(jīng)由外來的蒸汽導(dǎo)管33被導(dǎo)入汽輪機(jī)中。蒸汽管道31中的閥32保持關(guān)閉。當(dāng)軸10達(dá)到足夠的功率和轉(zhuǎn)速時，空氣壓縮機(jī)1的引導(dǎo)葉柵被開放啟而噴入燃燒室的輔助燃料21(石油天然氣等)被點(diǎn)燃。這時可以采用燃?xì)廨啓C(jī)3來繼續(xù)啟動聯(lián)合裝置。廢氣通道22中的廢氣閥24使廢氣導(dǎo)入廢氣煙囪25。在達(dá)到額定轉(zhuǎn)速之后，軸10被同步運(yùn)行并且渦輪3的功率被加大。當(dāng)軸10達(dá)到足夠的功率和轉(zhuǎn)速時，則可調(diào)的燃燒室4的引導(dǎo)葉柵被打開。燃料壓縮機(jī)4的功率需求在增高，而當(dāng)燃料壓縮機(jī)達(dá)到足夠的壓力時，被切換到低卡燃料12。直到燃料壓縮機(jī)4中充滿足夠的壓力時，低卡燃料通過一未圖示的回路和冷卻器而被再循環(huán)。根據(jù)采用組件5，4，1，3的情況，這種操作可儀在燃?xì)廨啓C(jī)達(dá)到大約40％時結(jié)束。借此，啟動結(jié)束，廢氣閥24被切換而在廢熱鍋爐30中產(chǎn)生蒸汽。
所設(shè)計(jì)的燃燒室2必須使附加燃料21在啟動過程中發(fā)出較高的熱量。為此，向燃燒室2中噴射水，因此減少了溫度和輻射、或者，也可以向燃燒室2中引入一種可調(diào)的空氣分布。
在第二種實(shí)施例中，當(dāng)閥34開啟的時候，通過外來蒸汽導(dǎo)管33向經(jīng)預(yù)熱的汽輪機(jī)5引入外來的蒸汽。蒸汽導(dǎo)管31中的閥32暫且處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)軸10達(dá)到足夠的功率和轉(zhuǎn)速時，壓縮機(jī)1的引導(dǎo)葉柵被開啟并且向燃燒室內(nèi)噴射的輔助燃料21被點(diǎn)燃。此時可以采用渦輪3來繼續(xù)啟動聯(lián)合裝置。當(dāng)渦輪3的廢氣溫度足夠大(大約450℃)時，切換廢氣導(dǎo)管22中的廢氣閥24，以便廢氣被導(dǎo)入廢熱鍋爐30中。蒸汽導(dǎo)管31中的閥32被開啟，并向汽輪機(jī)5提供在廢熱鍋爐30中產(chǎn)生的蒸汽。當(dāng)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時，軸10被同步運(yùn)行而可調(diào)的燃料壓縮機(jī)4中的引導(dǎo)葉柵被打開。此時所需的功率通過廢熱鍋爐30中產(chǎn)生的蒸汽和外來蒸汽來獲得。以便所需外來蒸汽的那部分被減到最小。因此，渦輪3能夠以不到10％的功率被保持在一個低功率的水準(zhǔn)上。在燃燒室2中最多燃燒這么多的輔助燃料21就夠了，即其中，在滿負(fù)荷的情況下，其熱負(fù)荷不比采用低卡燃料12的熱負(fù)荷大。由于此時渦輪3必須產(chǎn)生比10％的功率小的功率，輔助燃料的消耗和渦輪中的壓力都比第一實(shí)施例中的要小。因此，燃燒壓縮機(jī)4需要較小的軸功率來向低卡燃料12切換。由此， 可以較早地向低卡燃燒的操作進(jìn)行切換，這就又降低了輔助燃料的消耗，由此，在回路中則需較小的冷卻器。由于在燃燒室2中具有相當(dāng)?shù)偷臏囟?，因此，可以不用噴水或不需那種可控的空氣的分配。
在啟動和切換過程結(jié)束后，通過閥34將外來蒸汽切斷。
可以理解到，本發(fā)明不限于圖示和所描述的實(shí)施例。在第二實(shí)施例中，可以省去廢氣閥而可以以通常的方式配備一蒸汽旁路通道。廢熱鍋爐的布置僅是示意性的，并且它可以被任意地布置。
附圖標(biāo)記目錄1壓縮機(jī)2燃燒室3渦輪4燃料壓縮機(jī)5汽輪機(jī)6發(fā)電機(jī)7蒸汽入口8蒸汽出口10 軸系11 燃料入口12 低卡燃燒20 空氣入口21 輔助燃料22 廢氣通道23 煙囪24 廢氣閥25 廢氣煙囪
30廢熱鍋爐31蒸汽通道32閥33外來蒸汽通道34閥
權(quán)利要求
1.一種以具有一共用軸系(10)的單軸裝置構(gòu)成的聯(lián)合裝置的啟動方法，該聯(lián)合裝置主要具有一壓縮機(jī)(1)，一燃燒室(2)，一渦輪(3)，一汽輪機(jī)(5)，一發(fā)電機(jī)(6)，以及一用來壓縮低卡燃料(12)的燃料壓縮機(jī)(4)，其特征在于，通過將外來的蒸汽(33)導(dǎo)入汽輪機(jī)而啟動該汽輪機(jī)(5)，借助汽輪機(jī)(5)來啟動燃?xì)廨啓C(jī)(1，2，3)，在燃燒室(2)中點(diǎn)燃中卡或高卡的輔助燃料(21)，使共用軸系(10)以額定的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，借助于輔助燃料(21)和額外的蒸汽(33)獲取在燃料壓縮機(jī)(4)內(nèi)壓縮低卡燃料(12)所需的功率，當(dāng)燃料壓縮機(jī)(4)內(nèi)具有足夠的壓力時，進(jìn)行從輔助燃料(21)到低卡燃料(12)的切換。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在廢熱鍋爐(30)中采用渦輪(3)的廢氣來產(chǎn)生蒸汽，則可將發(fā)生的附加到外來蒸汽(33)的蒸汽(31)導(dǎo)入汽輪機(jī)(5)，并且將會借助輔助燃料(21)和外來的蒸汽(33)并通過在廢熱鍋爐(30)中產(chǎn)生蒸汽來獲得在燃料壓縮機(jī)(4)內(nèi)壓縮低卡燃料(12)所需的功率。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在燃燒室(2)中最多燃燒這么多的輔助燃料(21)就夠了，即其中，在滿負(fù)荷的情況下，其熱負(fù)荷不比采用低卡燃料(12)的熱負(fù)荷大。
全文摘要
一種以具有一共用軸系的單軸裝置構(gòu)成的聯(lián)合裝置的啟動方法，該聯(lián)合裝置主要具有一壓縮機(jī)、一燃燒室、一渦輪、一汽輪機(jī)、一發(fā)電機(jī)、和一壓縮低卡燃料的燃料壓縮機(jī)，通過將外來蒸汽導(dǎo)入汽輪機(jī)將其啟動，借助汽輪機(jī)啟動燃?xì)廨啓C(jī)，在燃燒室中點(diǎn)燃中卡或高卡輔助燃料，使共用軸系以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，借助于輔助燃料和外來蒸汽獲取在燃料壓縮機(jī)內(nèi)壓縮低卡燃料所需功率，當(dāng)燃料壓縮機(jī)內(nèi)具有足夠壓力時，進(jìn)行從輔助燃料到低卡燃料的切換。
文檔編號F01K23/16GK1156787SQ9611328
公開日1997年8月13日 申請日期1996年8月8日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月8日
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