用于联合循环发电设备的冷凝器 【技术领域】
本发明的示范实施例涉及联合循环发电设备的领域，并且更加具体地，涉及用于联合循环发电设备的蒸汽涡轮机部分的冷凝器。
背景技术
常规的联合循环发电设备使用操作联接于蒸汽涡轮机系统的燃气涡轮机系统。该燃气涡轮机系统包括联接于燃气涡轮机的压缩机。该蒸汽涡轮机系统包括操作联接于中压(IP)涡轮机部分的高压(HP)涡轮机部分，中压(IP)涡轮机部分依次联接于低压(LP)涡轮机。该LP涡轮机用于驱动例如发电机。在典型的联合循环发电设备中，来自蒸汽涡轮机典型地以蒸汽的形式的排出气体被传送到冷却系统，到底部循环上并且返回热回收蒸汽锅炉以被再加热并且被传送回到蒸汽涡轮机。在将蒸汽冷凝回水的过程中，必须从排出气体移除大量的潜热。
常规的冷却系统使用水通过水对蒸汽热交换器以从排气/蒸汽移除潜热。一旦冷凝，需要大冷却塔或大蓄水池以冷却/储存水。在缺少水的地方，使用蒸汽对空气热交换器。蒸汽对空气热交换器比水对蒸汽热交换器效率低并且需要大占用空间。
【发明内容】
根据本发明的一个示范实施例，联合循环发电设备包括具有入口部分和出口部分的蒸汽涡轮机部分。该蒸汽涡轮机部分从入口部分向出口部分传送蒸汽。联合循环发电设备还包括流体通过地连接到蒸汽涡轮机部分的出口部分的冷凝器。冷凝器包括多个热管，其配置以从由蒸汽涡轮机部分传送的蒸汽取出潜热以形成冷凝水。
根据本发明的另一个示范实施例，从蒸汽流(从蒸汽涡轮机部分传送)取出潜热的方法包括：从蒸汽涡轮机部分传送蒸汽流，引导蒸汽流到具有多个热管的冷凝器，并且使蒸汽流越过多个热管。热管从蒸汽流吸收潜热以形成冷凝水。
根据本发明的再另一个示范实施例，流体通过地连接到蒸汽涡轮机部分的冷凝器包括多个热管，其配置以从蒸汽(从蒸汽涡轮机部分传送的)取出潜热以形成冷凝水。
【附图说明】
图1是根据本发明的示范实施例构建的包括冷凝器的联合循环发电设备的示意图。
图2是根据本发明的示范实施例构建的冷凝器的部分断面右透视图。
部件列表
2 联合循环发电设备 70 出口部分(64)
4 燃气涡轮机系统 75 发电机
6 蒸汽涡轮机系统 78 轴
9 涡轮机(4) 90 热回收蒸汽锅炉(HRSG)
12 入口部分(9) 100 冷凝器
14 出口部分(9) 105 管道
17 压缩机 110 管道
19 轴 112 水泵
22 入口部分(17) 119-123 蒸汽管道
24 出口部分(17) 124 主体(100)
27 燃烧器 125 入口(100)
30 进入空气 126 出口(100)
40 高压(HP)涡轮机部分 128 内部腔(100)
42 轴 146 多个热管
45 入口部分(40) 160 第一端部分(146)
47 出口部分(40) 161 第二端部分
50 中压(IP)涡轮机部分 163 中间或热交换区域
54 轴 167 第一热交换部分
56 入口部分(50) 168 第二热交换部分
58 出口部分(50) 170 热交换器
64 低压涡轮机部分 174 风扇
66 轴 175 风扇
68 入口部分(64)
【具体实施方式】
首先参考图1，根据本发明的示范实施例构建的联合循环发电设备在2处大体上显示。发电设备2包括操作连接到蒸汽涡轮机系统6的燃气涡轮机系统4。如示出的，燃气涡轮机系统4包括具有入口部分12和出口部分14的涡轮机9。涡轮机9通过轴19操作连接到压缩机17。压缩机17包括入口部分22和出口部分24。燃气涡轮机系统4还包括燃烧器27。利用这个设置，进入压缩机17的入口部分22的进入空气30被压缩，与来自燃烧器27的燃料混合并且点燃以形成高压、高温气流。高温、高压气流被传送到涡轮机9。涡轮机9将高温、高压气流转换为转动能以做功。另外，高温气体以处于第一温度的排出气体的形式从涡轮机9的出口部分14传送。
如在图1中进一步示出的，蒸汽涡轮机系统6包括通过轴42操作联接于压缩机17的高压(HP)涡轮机部分40。HP涡轮机部分40包括入口或高压级部分45和出口或低压级部分47。HP涡轮机部分40还通过轴54操作联接于中压(IP)涡轮机部分50。以与上文说明的类似的方式，IP涡轮机部分50包括入口部分56和出口部分58。在出口部分58的蒸汽处于比在入口部分56的蒸汽更低的气压。同样以与上文说明的类似的方式，IP涡轮机部分50还通过轴66操作连接到低压(LP)涡轮机部分64。在典型的联合循环发电设备应用中LP涡轮机部分64在大约60psi-70psi之间的气压下运转。当然也可以使用超过70psi和低于60psi的运转气压。在任何情况下，LP涡轮机部分64包括入口部分68和出口部分70，其中在出口部分70的蒸汽处于比在入口部分68的蒸汽更低的气压。LP涡轮机部分64通过轴78操作联接于发电机75。蒸汽涡轮机系统6使用蒸汽作为工作流体以驱动发电机75。如下文将更详尽论述的，发电设备2联接于热回收蒸汽锅炉(heat recovery steam generator)90，其接收来自冷凝器100的水。更加具体地，冷凝器100通过管道105流体通过地连接到LP涡轮机部分64并且通过管道110连接到HRSG 90。水通过水泵112从冷凝器100抽运到HRSG 90。HRSG 90加热从冷凝器100获得的水以形成在各种不同气压下的蒸汽。蒸汽通过在119-123处显示的蒸汽管道输送回蒸汽涡轮机系统6。
现在将参考图2用于说明根据本发明地示范实施例构建的冷凝器100。如示出的，冷凝器100包括限定具有入口125、出口126和内部腔128的容器的主体124。根据示出的示范性实施例，冷凝器100包括多个热管，在146处大体上显示，其配置以从蒸汽吸收潜热，该蒸汽从LP涡轮机部分64传送。在这点上，应该理解术语“热管”应该解释为指密封的管道或管，其用具有高热导率的例如，但不限于，铜、不锈钢和/或铝等的材料制成。真空泵用于从密封管的内部排除所有流体(气体和液体两者)，在其之后这些管道填充一小部分体积百分比的的工作流体或冷却剂例如，但不限于，水、乙醇、丙酮、钠或水银等。部分真空接近或低于工作流体的蒸汽压使得流体中的一些将处于液相而一些将处于气相。能够吸收流体的芯(没有示出)位于密封管内。热能通过蒸发芯中的流体而传递到热管。热管的其他例子包括不具有内部工作流体的密封管。相反，这样的热管包括具有非常高热导率的“Qu材料”(没有单独地标记)。“Qu材料”典型地以在热管的内部或内表面(没有单独地标记)上提供的涂层的形式。
多个热管146中的每个包括外表面(没有单独地标记)、第一端部分160，第一端部分160延伸穿过内部腔128，通向通过中间或热交换区域163设置在容器的外面的第二端部分161。热交换区域163实际上包括第一热交换部分167，例如多个热管146中的每个位于内部腔128内的部分，和第二热交换部分168，例如多个热管146中的每个位于内部腔128外的部分。在示出的实施例中，第二热交换部分168设置在邻近一对风扇174和175放置的热交换器170中。利用这个设置，在从LP涡轮机部分64通过的蒸汽中产生的潜热从热管146的外表面上流过并且被第一热交换部分163吸收以形成冷凝水。该热快速地通过热交换区域163传导到第二热交换部分168。由风扇174和175产生的对流空气流流动横过第二热交换部分168的外表面以移除热。水被传送到HRSG 90并且被排出气体33再加热以形成另外的蒸汽，其被传送回蒸汽涡轮机系统6的各种不同的部分。
在这点上应该意识到根据本发明的示范实施例构建的冷凝器将是建造简单的并且易于维护并且提供提高的热移除效率。此外，根据示范实施例的冷凝器将不会需要水作为冷却剂或任何关联的水处理/储存设备。最后，根据本发明的示范实施例的冷凝器可以在相对小的占用空间上建造。
一般而言，这个书面的说明书使用例子以公开本发明，包括最佳模式，并且还使任何本领域内技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何包含的方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括那些本领域内技术人员想起的其他例子。这样的其他例子规定为在本发明的示范实施例的范围内如果它们具有不与权利要求的字面语言不同的结构成分，或如果它们包括具有与权利要求的字面语言无实质区别的等效结构成分。