CN101881220A - 用于加热用于燃气轮机的燃料的***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于加热用于燃气轮机的燃料的***和方法，具体而言，在某些实施例中，一种***包括燃料加热器(64)。该燃料加热器(64)包括第一热交换器(74)，该第一热交换器(74)构造成接收来自压缩机(20)的压缩空气(80，84)并将来自该压缩空气(80，84)的热量传递至给水(92)。该燃料加热器(64)还包括第二热交换器(76)，该第二热交换器(76)构造成接收来自第一热交换器(74)的已加热给水(94)并将来自该已加热给水(94)的热量传递至燃料(98)。

Description

用于加热用于燃气轮机的燃料的***和方法

技术领域

本文公开的主题涉及用于燃气轮机的燃料的加热。

背景技术

燃气轮机通常使用燃料和压缩空气的混合物进行燃烧。然而，在一些情形中，燃料可处于相对低的温度，而压缩空气可处于相对高的温度。低燃料温度可降低性能，降低效率，并增加燃气轮机的排放。因此，期望在将燃料与压缩空气混合之前加热燃料以改善燃气轮机的性能、效率以及排放。

发明内容

下面对在范围方面与原本要求保护的发明相当的某些实施例进行概述。这些实施例不意在限制要求保护的发明的范围，而是相反，这些实施例仅意在提供本发明的可能形式的简要概述。实际上，本发明可包括可能类似于或异于下面所论述的实施例的各种形式。

在第一实施例中，一种***包括燃气轮机发动机。该燃气轮机发动机包括构造成接收并压缩空气的压缩机。该燃气轮机发动机还包括构造成接收来自压缩机的压缩空气的第一流以及燃料的燃烧器，其中，该燃烧器构造成燃烧压缩空气和燃料的混合物以产生排气。该燃气轮机发动机还包括构造成接收来自燃烧器的排气并利用排气使轴旋转的涡轮。该***还包括燃料***，该燃料***构造成接收来自压缩机的压缩空气的第二流，以利用来自压缩空气的第二流的热量加热燃料，并且将已加热燃料输送至燃烧器。

在第二实施例中，一种***包括燃料加热器。该燃料加热器包括第一热交换器，该第一热交换器构造成接收来自压缩机的压缩空气并且将来自该压缩空气的热量传递至给水。该燃料加热器还包括第二热交换器，该第二热交换器构造成接收来自第一热交换器的已加热给水并且将来自该已加热给水的热量传递至燃料。

在第三实施例中，一种方法包括使用来自压缩机的压缩空气作为第一热源在第一热交换器内加热给水。该方法还包括使用来自第一热交换器的已加热给水作为第二热源在第二热交换器内加热燃料。

附图说明

当参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面以及优点将变得更好理解，在附图中，相同标号在图中始终表示相同部件，其中：

图1是具有燃气轮机、蒸汽轮机、热回收蒸汽发生(HRSG)***以及燃料***的联合循环动力发生***的一个实施例的示意性流程图；

图2是图1的燃气轮机、进气***以及燃料***的一个实施例的示意性流程图；

图3是用于使用来自图1的燃气轮机的压缩机的已加热空气作为热源来加热图1的燃料***中的燃料的方法的一个实施例的流程图；以及

图4是在起动期间通过燃料***的一个实施例的已加热空气、燃料以及给水的温度和质量流率的图表。

部件列表

10  联合循环动力发生***

12  燃气轮机

14  第一负荷

16  涡轮

18  燃烧器或燃烧室

20  压缩机

22  蒸汽轮机

24  第二负荷

26  低压段

28  中压段

30  高压段

32  HRSG

34  已加热排气

36  冷凝器

38  冷凝泵

40  低压节约器

42  低压蒸发器

44  中压节约器

46  中压蒸发器

48  高压节约器

50  高压蒸发器

52  初级高压过热器

54  终极高压过热器

56  级间调温器

58  初级过热器

60  次级过热器

62  级间调温器

64  燃料***

66  燃料

68  进气***

70  环境空气

72  进气

74  空气给水热交换器

76  给水燃料热交换器

78  公共轴

80  压缩空气

82  热加压排气

84  已加热空气

86  阀

88  控制器

90  温度传感器

92  给水

94  已加热给水

96  已冷却空气

98  源燃料(source fuel)

100  已冷却给水

102  方法

104  方法步骤

106  方法步骤

108  方法步骤

110  方法步骤

112  方法步骤

114  方法步骤

116  方法步骤

118  方法步骤

120  已加热空气质量流率

122  给水质量流率

124  给水进口压力

126  燃料出口压力

128  已加热空气温度

具体实施方式

下面将对本发明的一个或多个具体实施例进行描述。为了致力于提供对这些实施例的简明描述，可能不会在说明书中对实际实现方案的所有特征进行描述。应当意识到的是，当如在任何工程或设计项目中那样开发任何这种实际实现方案时，必须作出许多对实现方案而言专有的决定来实现开发者的具体目标，例如符合与***有关和与商业有关的约束，开发人员的具体目标可根据不同的实现方案彼此有所改变。此外，应当意识到的是，这种开发工作可能是复杂且耗时的，但尽管如此，对受益于本公开的普通技术人员来说，这种开发工作将是设计、生产和制造的例行任务。

当介绍本发明的各实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”以及“所述”意在表示存在一个或多个元件。用语“包括”、“包含”以及“具有”意在为包括性的，并且表示除了列出的元件之外，可存在另外的元件。

所公开的实施例包括用于使用来自燃气轮机的压缩机的已加热空气加热用于燃气轮机的燃料的***和方法。例如，在某些实施例中，可将来自压缩机的压缩空气引导到第一热交换器中，在该第一热交换器中使用压缩空气来加热来自给水***的给水。给水例如可来自热回收蒸汽发生(HRSG)***的中压段。接下来，可将来自第一热交换器的已加热给水引导到第二热交换器中，在该第二热交换器中在将燃料输送到燃气轮机以进行燃烧之前使用已加热给水来加热燃料。使用给水作为中间传热介质排除了在热交换器中结合压缩空气和燃料的可能性。此外，由于给水***已经可结合尤其是联合循环动力发生装置中的燃气轮机一起使用，所以可减少或甚至排除对外部传热设备(例如，辅助锅炉、电加热器等)的需求。在其它实施例中，可使用有别于给水的流体来将来自压缩空气的热量经由第一和第二热交换器传递至燃料。此外，可使用例如燃气轮机排气、蒸汽等的其它热源来加热中间传热介质。另外，还可使用备选热交换器构造，包括其它中间传热介质。

图1是具有燃气轮机、蒸汽轮机、HRSG***以及燃料***的联合循环动力发生***10的一个实施例的示意性流程图。如以下更详细地所描述的那样，燃料***可构造成在将燃料输送至燃气轮机之前加热燃料。特别地，燃料***可包括用于利用来自燃气轮机的压缩机的已加热压缩空气加热给水的第一热交换器和用于利用来自第一热交换器的已加热给水加热燃料的第二热交换器。

***10可包括用于驱动第一负荷14的燃气轮机12。第一负荷14例如可为用于产生电力的发电机。燃气轮机12可包括涡轮16、燃烧器或燃烧室18以及压缩机20。***10还可包括用于驱动第二负荷24的蒸汽轮机22。第二负荷24也可为用于产生电力的发电机。然而，第一负荷14和第二负荷24二者均可为能够由燃气轮机12和蒸汽轮机22驱动的其它类型的负荷。另外，虽然燃气轮机12和蒸汽轮机22如所示的实施例中所显示的那样可驱动分离的负荷14和24，但燃气轮机12和蒸汽轮机22也可串联地被使用以经由单个轴驱动单个负荷。在所示的实施例中，蒸汽轮机22可包括一个低压段26(LP ST)、一个中压段28(IP ST)以及一个高压段30(HP ST)。然而，蒸汽轮机22以及燃气轮机12的具体构造可为实施方案特定的并且可包括段的任何结合。

***10还可包括多级HRSG 32。所示的实施例中的HRSG 32的构件为HRSG 32的简化图示并非意在起限制作用。相反，所示的HRSG32显示为传达此类HRSG***的一般操作。来自燃气轮机12的已加热排气34可传输到HRSG 32中并用来加热用于给蒸汽轮机22提供动力的蒸汽。可将来自蒸汽轮机22的低压段26的排气引导到冷凝器36中。又可借助于冷凝泵38将来自冷凝器36的冷凝物引导到HRSG 32的低压段中。

冷凝物然后可流经低压节约器40(LPECON)，该低压节约器40为一种构造成利用可用来加热冷凝物的气体来加热给水的装置。一部分冷凝物可从低压节约器40中引导到低压蒸发器42(LPEVAP)中，同时可将剩余部分朝中压节约器44(IPECON)泵送。来自低压蒸发器42的蒸汽可返回至蒸汽轮机22的低压段26。同样，一部分冷凝物可从中压节约器44引导到中压蒸发器46(IPEVAP)中，同时可将剩余部分朝高压节约器48(HPECON)泵送。另外，可将来自中压节约器44和/或中压蒸发器46的蒸汽和/或给水运送至燃料***，在该燃料***中蒸汽和/或给水可用来加热用于在燃气轮机12的燃烧室18中使用的燃料。可将来自中压蒸发器46的蒸汽运送至蒸汽轮机22的中压段28。此外，因为所示的实施例仅说明了可采用当前实施例的独特方面的HRSG***的一般操作，因此节约器、蒸发器以及蒸汽轮机22之间的连接可因实施方案不同而有所改变。

最后，可将来自高压节约器48的冷凝物引导到高压蒸发器50(HPEVAP)中。可将离开高压蒸发器50的蒸汽引导到初级高压过热器52和终极高压过热器54中，在其中使蒸汽过热并最终将其运送至蒸汽轮机22的高压段30。来自蒸汽轮机22的高压段30的排气又可引导到蒸汽轮机22的中压段28中。来自蒸汽轮机22的中压段28的排气可引导到蒸汽轮机22的低压段26中。

级间调温器56可定位在初级高压过热器52和终极高压过热器54之间。级间调温器56可允许来自终极高压过热器54的蒸汽的排出温度的更加鲁棒的控制。具体而言，级间调温器56可构造成通过每当离开终极高压过热器54的蒸汽的排出温度超过预定值时将较冷的给水射流喷射到终极高压过热器54上游的过热蒸汽中来控制离开终极高压过热器54的蒸汽的温度。

另外，可将来自蒸汽轮机22的高压段30的排气引导到初级再热器58和次级再热器60中，在其中该排气可在被引导到蒸汽轮机22的中压段28中之前被再加热。初级再热器58和次级再热器60还可与级间调温器62相关联以控制来自再热器的排出蒸汽温度。具体而言，级间调温器62可构造成通过每当离开次级再热器60的蒸汽的排出温度超过预定值时将较冷的给水射流喷射到次级再热器60上游的过热蒸汽中来控制离开次级再热器60的蒸汽的温度。

在联合循环***(如***10)中，热排气34可从燃气轮机12流出并经过HRSG 32并可用来产生高压、高温蒸汽。然后可使由HRSG 32产生的蒸汽经过蒸汽轮机22以用于产生动力。另外，所产生的蒸汽还可供应至任何其它在其中可使用过热蒸汽的过程。燃气轮机12循环通常称为“顶循环”，而蒸汽轮机22发生循环通常称为“底循环”。通过结合如图1中所示的这两个循环，联合循环动力发生***10可在两个循环中导致更高的效率。特别地，来自顶循环的排气热量可被捕获并用来生成用于在顶循环中使用的蒸汽。

燃气轮机12可使用来自燃料***64的燃料操作。特别地，燃料***64可向燃气轮机12供应燃料66，该燃料66可在燃气轮机12的燃烧室18内燃烧。燃料66可包括液体燃料、气体燃料或其结合。另外，在某些实施例中，进气***68可用来收集环境空气70以用作进气72，该进气72可在燃气轮机12的压缩机20内被压缩。

为了确保燃料66在涡轮机12的燃烧室18内的高效燃烧，在某些实施例中，燃料***64可包括用于在将燃料66输送至燃烧室18之前加热燃料66的设备。更具体而言，通过在将燃料66输送至燃烧室18之前加热燃料66，可改善联合循环动力发生***10的性能、效率以及排放。特别地，在联合循环动力发生***10的起动期间加热燃料66已证实为尤其有益的，因为燃料66通常将比在起动期间从压缩机20输送至燃烧室18的压缩空气冷。

一种用于加热燃料66的解决方案是使用带有蒸汽作为加热源的辅助锅炉。然而，使用辅助锅炉加热燃料66可包含一定的缺点。例如，安装辅助锅炉的投资成本可能不是资源的最高效利用，因为辅助锅炉通常可能大于实际需要。本文所公开的实施例大致涉及处理这些缺点。特别地，如以下更详细地所描述的那样，所公开的实施例规定使用来自燃气轮机12的压缩机20的已加热压缩空气加热给水，该给水又可用来在燃料66输送至燃气轮机12的燃烧室18之前加热燃料66。由于来自压缩机20的已加热压缩空气以及给水已经可由联合循环动力发生***10使用，所以使用它们加热燃料66可通过减少对外部传热设备(如辅助锅炉)的需求来降低装置的投资成本。

图2是图1的燃气轮机12、进气***68以及燃料***64的一个实施例的示意性流程图。如图所示，燃料***64可包括空气给水热交换器74和给水燃料热交换器76。如以下更详细地所描述的那样，空气给水热交换器74可用来使用来自燃气轮机12的压缩机20的已加热压缩空气作为热源来加热给水。另外，给水燃料热交换器76可用来使用已加热给水作为热源来加热燃料。因此，一般而言，燃料***64可接收来自燃气轮机12的压缩机20的已加热压缩空气并且可产生用于在燃气轮机12的燃烧室18中使用的已加热燃料66。

为了更好地说明利用来自燃气轮机12的压缩机20的已加热压缩空气来加热燃料66的过程，将提供燃气轮机12大致如何操作的概述。如图所示，涡轮16和压缩机20可联接至公共轴78，该轴78还可连接至负荷14。压缩机20还包括可联接至轴78的叶片。当轴78旋转时，压缩机20内的叶片同样旋转，从而压缩来自进气***68的进气72。可将压缩空气80引导到燃气轮机12的燃烧室18中，在该燃烧室18中压缩空气80与燃料66混合以在燃烧室18内燃烧。更具体而言，燃料喷嘴可以用于优化燃烧、排放、燃料消耗以及动力输出的适当比率将空气燃料混合物喷射到燃烧室18中。空气燃料混合物在燃烧室18内燃烧，从而产生热加压排气82。燃烧室18引导排气82通过涡轮16。当排气82经过涡轮16时，气体推动一个或多个涡轮叶片以使轴78旋转，并且又推动压缩机20和负荷14。更具体而言，涡轮叶片的旋转促使轴78的旋转，从而促使压缩机20内的叶片抽吸并加压从进气***68接收的进气72。

压缩机20产生的压缩空气80不但可处于升高的压力，而且可处于升高的温度。例如，在某些实施例中，压缩机20所产生的压缩空气80可在500℉(例如，处于燃气轮机12上的最小负荷下)至800℉(例如，处于燃气轮机12上的最大负荷下)的范围内。然而，压缩空气80的温度可随实施方案和运行点的不同而变化，并且在某些实施例中可为400℉、450℉、500℉、550℉、600℉、650℉、700℉、750℉、800℉、850℉、900℉等。另外，压缩空气80的温度可随压缩机20的不同级而变化。

因此，尤其与燃料66相比，压缩空气80通常处于升高的温度。因此，代替将压缩空气80的整个流引导到燃气轮机12的燃烧室18中，可将一定量的压缩空气80引导或旁通到燃料***64中作为已加热空气84，以在空气给水热交换器74内用作热源。例如，在某些实施例中，可朝向空气给水热交换器74引导一定百分比(例如，0％-20％)的压缩空气80。在某些实施例中，从压缩机空气80的主流中获得的已加热空气84的百分比可为约1％至3％。然而，从压缩空气80的主流中获得的已加热空气84的百分比也可随实施方案和运行点的不同而变化，并且在某些实施例中可为0.5％、1.0％、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％、3.5％、4.0％、4.5％、5.0％等。这些百分比也可基于压缩空气80的各种特性，例如体积、质量等。实际上，除了被改变方向引导到空气给水热交换器74中的一定百分比以外，加热燃料66所需的一定的质量流率、能量流率等可确定应当将多少已加热空气84引导到空气给水热交换器74中。

在某些实施例中，压缩空气80在燃气轮机12的燃烧室18和燃料***64的空气给水热交换器74之间的分配可由在空气给水热交换器74下游的阀86控制。特别地，阀86可控制待输送到空气给水热交换器74中的已加热空气84的量。在某些实施例中，控制器88可用来控制已加热空气84的流量。特别地，控制器88可包括用于促动阀86以控制流至燃料***64的空气给水热交换器74的压缩空气80的流量的控制逻辑。在某些实施例中，压缩空气80和已加热空气84的流量可由控制器88至少部分基于空气给水热交换器74和给水燃料热交换器76内的状态而调节。例如，压缩空气80在燃烧室18和空气给水热交换器74之间的分配可由控制器88基于从给水燃料热交换器76输送至燃烧室18的燃料66的温度而控制，该温度可由温度传感器90测量。

如上文所描述的那样，引导到空气给水热交换器74中的已加热空气84可用来加热来自联合循环动力发生***10的给水***的给水92。特别地，在某些实施例中，可在空气给水热交换器74内加热来自HRSG 32的中压给水。更具体而言，在某些实施例中，可从HRSG32的中压节约器44和/或中压蒸发器46中接收中压给水。然而，在其它实施例中，也可在空气给水热交换器74内加热来自HRSG 32的高压给水。一般而言，在空气给水热交换器74内加热的给水92可处于比来自燃气轮机12的压缩机20的已加热空气84低得多的温度。例如，在某些实施例中，给水92的温度可为约80°至300℉。然而，此外，给水92的温度可随实施方案和运行点的不同而变化，并且在某些实施例中可为60℉、80℉、100℉、120℉、140℉、160℉、180℉、200℉、220℉、240℉、260℉、280℉、300℉、320℉、340℉等。

因此，已加热气体84可用来加热给水92以产生已加热给水94，已加热给水94可引导到给水燃料热交换器76中。在该过程期间，已加热空气84将被冷却至一定程度，从而产生已冷却空气96。在某些实施例中，可引导已冷却空气96回到进气***68中，在该进气***68中已冷却空气96可作为进气72再次被运送至燃气轮机的压缩机20。然而，在其它实施例中，可将已冷却空气96引导至HRSG烟囱33、燃气轮机12的排出口或其它外部过程。在某些实施例中，给水92的温度可上升至大约425℉，而已加热空气84的温度可降低至大约140℉至240℉。如前文所描述的那样，热交换的量将随实施方案和运行点的不同而变化。由此，输送至给水燃料热交换器76的已加热给水94的温度可在350℉、375℉、400℉、425℉、450℉、500℉等之间变化，而输送回进气***68的已冷却空气96的温度可在100℉、120℉、140℉、160℉、180℉、200℉、220℉、240℉、260℉、280℉、300℉等之间变化。因此，在某些实施例中，给水92的温度在朗肯温标(Rankine scale)上可增加10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％或更多，而已加热空气84的温度在朗肯温标上可降低5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％或更多。

引导到给水燃料热交换器76中的已加热给水94可用来加热源燃料98。一般而言，在给水燃料热交换器76内加热的源燃料98可处于比来自空气给水热交换器74的已加热给水94低得多的温度。例如，在某些实施例中，源燃料98的温度可为大约60℉。然而，此外，源燃料98的温度可随实施方案和运行点的不同而变化，并且在某些实施例中可为40℉、50℉、60℉、70℉、80℉、90℉、100℉、110℉、120℉等。

因此，已加热给水94可用来加热源燃料98以产生已加热燃料66，该已加热燃料66可引导到燃气轮机12的燃烧室18中。在该过程期间，给水94将冷却至一定程度，从而产生已冷却给水100。已冷却给水100可引导回到联合循环动力发生***10的给水***中。在某些实施例中，源燃料98的温度可增大至大约375℉，而已加热给水94的温度可下降至大约120℉。如前文所描述的那样，热交换的量将随实施方案和运行点的不同而变化。由此，待输送至燃气轮机12的燃烧室18的已加热燃料66的温度可在300℉、325℉、350℉、375℉、400℉、425℉、450℉等之间变化，而输送回联合循环动力发生***10的给水***的已冷却给水100的温度可在80℉、90℉、100℉、110℉、120℉、130℉、140℉、150℉、160℉等之间变化。因此，在某些实施例中，源燃料98的温度在朗肯温标上可增加10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％或更多，而已加热给水94的温度在朗肯温标上可降低5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％或更多。

图3是用于使用来自燃气轮机12的压缩机20的已加热空气84作为热源加热燃料***64中的燃料的方法102的一个实施例的流程图。在步骤104中，燃料***64可接收来自压缩机20的已加热空气84。如上文所描述的那样，控制器88可用来确定应当将多少已加热空气84输送至燃料***64以用作热源。例如，如果由温度传感器90测量到的燃料66的温度在目标值之下，则控制器88可确定应当增加输送至燃料***64的已加热空气84的量。相应地，控制器88可促动阀86以增加流入燃料***64中的已加热空气84的流率。相反，如果由温度传感器90测量到的燃料66的温度在目标值之上，则控制器88可确定应当减小输送至燃料***64的已加热空气84的量。相应地，控制器88可促动阀86以降低流入燃料***64中的已加热空气84的流率。

在步骤106中，燃料***64可接收给水92。如上文所描述的那样，给水92可用作用于加热燃料66的中间传热介质。首先在空气给水热交换器74中利用已加热气体84加热给水92并且然后在给水燃料热交换器76中利用已加热给水94加热源燃料98的两步过程通常是有益的，因为减小了在燃料***64中产生可燃的空气燃料混合物的可能性。换言之，由于将给水92用作中间传热介质，所以已加热空气84和源燃料98将混合从而在燃料***64中产生不期望的可燃状况的机会较少。

可从联合循环动力发生***10内部或外部的任何合适的给水***中接收给水92。然而，如上文所描述的那样，在某些实施例中，可从HRSG 32中接收给水92，并且更具体而言，可从HRSG 32的中压节约器44和/或中压蒸发器46中接收给水92。来自HRSG 32的中压段的给水已确认为燃料***64内的尤其合适的中间传热介质。然而，如上文所描述的那样，来自HRSG 32的高压给水也可用作中间传热介质。

在步骤108中，可使用来自燃气轮机12的压缩机20的已加热空气84作为热源在空气给水热交换器74内加热给水92。换言之，在空气给水热交换器74内可将热量从已加热气体84传递至给水92。可使用能够将热量从气体(例如，已加热空气84)传递至流体(例如，给水92)的任何合适的热交换器设计。在步骤108期间，给水92将被加热而变成已加热给水94，该已加热给水94将被引导到给水燃料热交换器76中，而已加热空气84将冷却而变成已冷却空气96。

在步骤110中，可将来自空气给水热交换器74的已加热给水94输送至给水燃料热交换器76。另外，在步骤112中，可可选地朝向燃气轮机12引回来自空气给水热交换器74的已冷却空气96。更具体而言，如上文所描述的那样，可将已冷却空气96引导到与燃气轮机12的压缩机20相关联的进气***68中。然而，在其它实施例中，可将已冷却空气96引导至HRSG烟囱33、燃气轮机的排出口或其它外部过程。

在步骤114中，可使用来自空气给水热交换器74的已加热给水94作为热源在给水燃料热交换器76内加热源燃料98。换言之，在给水燃料热交换器76内将热量从已加热给水94传递至源燃料98。可使用能够将热量从流体(例如，已加热给水94)传递至燃料的任何合适的热交换器设计。在步骤114期间，源燃料98将被加热而变成将引导到燃气轮机12的燃烧室18中的燃料66，而已加热给水98将冷却而变成已冷却给水100，可引导该已冷却给水100回到给水92来自的给水***中。

在步骤116中，可将已在给水燃料热交换器76内加热的燃料66输送至燃气轮机12的燃烧室18。如上文所描述的那样，在某些实施例中，来自给水燃料热交换器76的燃料66的温度可由控制器88经由温度传感器90监测以确定流到燃料***64中的已加热空气84的流率是应当增加、降低还是保持在当前流率下。另外，在步骤118中，可可选地引导已冷却给水100回到给水92来自的给水***中。例如，在某些实施例中，可引导已冷却给水100回到HRSG 32中，并且更具体而言，回到HRSG 32的中压段(例如，中压节约器44和/或中压蒸发器46)中。然而，在其它实施例中，可将已冷却给水100引导到冷凝器36或其它外部过程中。

虽然本文所描述的***和方法可在燃气轮机12和联合循环动力发生***10的操作期间的任何时间下使用，但本文公开的实施例在燃气轮机12和联合循环动力发生***10的起动期间尤其有用。在初始起动时期之后，给水***中的给水92的温度可开始上升。此时，来自给水***的给水92可用来直接加热燃料。例如，给水92可流动通过空气给水热交换器74(例如，在未加热的情况下)而进入给水燃料热交换器76中，在该燃料热交换器76中给水92可用来直接加热源燃料98。

更具体而言，在某些实施例中，控制器88可检测来自给水***的给水92的温度何时上升至期望温度(例如，350℉、375℉、400℉、425℉、475℉、500℉等)。此时，控制器88可确定来自燃气轮机12的压缩机20的已加热空气84不再需要加热给水92。因此，控制器88可促使来自压缩机20的所有压缩空气80被引导到燃气轮机12的燃烧室18中。由此，在空气给水热交换器74内将不会出现加热。取而代之，来自给水***的给水92将流动通过空气给水热交换器74(例如，在未加热的情况下)而进入给水燃料热交换器76中。在其它实施例中，控制器88可促使来自给水***的给水92完全绕开空气给水热交换器74。

使来自给水***的给水92达到期望温度的时间量可仅需要大约5分钟左右。例如，图4是在起动期间通过燃料***64的一个实施例的已加热空气84、燃料66以及给水92的温度和质量流率的图表。如图所示，在6.5分钟左右，输送至空气给水热交换器74的已加热空气质量流率120可开始上升。由此，给水质量流率122将开始增加以使得已加热空气84可对某物加热。另外，进入给水燃料热交换器76中的给水进口温度124和离开给水燃料热交换器76的燃料出口温度126也将开始上升。此外，已加热空气温度128将逐渐开始上升。在一定时刻，给水进口温度124和/或燃料出口温度126可达到期望目标。在所示的实施例中，该时刻在11分钟标记周围。一旦该情况发生，已加热空气质量流率120可开始降低。然而，在该时刻，给水质量流率122、给水进口温度124、燃料出口温度126以及已加热空气温度128可全部保持相对恒定或逐渐稳定。如上文所描述的那样，这主要是由于来自给水***的给水92已达到足够高的温度以使得给水92可用来在给水燃料热交换器76中直接加热燃料的事实。应当注意的是，关于图4所提及的所有值只是说明典型的起动时期并非意在起限制作用。

所公开的实施例的技术效果包括提供用于使用来自燃气轮机的压缩机的压缩空气作为热源加热用于在燃气轮机中使用的燃料的***和方法。更具体而言，第一热交换器可用来利用已加热压缩空气加热给水。接下来，可将已加热给水引导到第二热交换器中，在该第二热交换器中已加热给水可用来加热燃料。通过使用给水作为中间传热介质，减小了空气燃料混合物在第一和第二热交换器中燃烧的可能性。另外，由于来自燃气轮机的压缩机的现有空气和来自给水***的给水可用来加热燃料，所以可减小或甚至排除对外部传热设备(例如，辅助锅炉、电加热器等)的需求，从而降低投资成本。应当注意的是，可结合所公开的***和方法使用其它热交换器构造和/或中间传热介质。

另外，所公开的实施例解决了在燃气轮机12的快速起动期间燃料加热的问题。特别地，所公开的实施例确保了满意的燃料温度以使得燃气轮机12可以不受约束的方式操作。另外，与重新引导已冷却空气96从燃料***64回到燃气轮机12中相反，所公开的实施例能够将已冷却空气96从燃料***64改变路线传送至燃气轮机12的进口、燃气轮机12的排出口或HRSG烟囱33。此外，这确保了燃气轮机12可以不受约束的方式运行，而不是受到已冷却空气96的重新引导的约束。

本书面描述使用实例来公开本发明(包括最佳模式)，并且还使本领域技术人员能够实践本发明(包括制造和使用任何装置或***，以及执行任何结合的方法)。本发明的可授予专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这种其它实例具有不异于权利要求的字面语言的结构元素，或者如果这种其它实例包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等同结构元素，则这种其它实例意在处于权利要求的范围之内。

Claims (10)

1.一种***，包括：

燃料加热器(64)，包括：

第一热交换器(74)，所述第一热交换器(74)构造成接收来自压缩机(20)的压缩空气(80，84)并将来自所述压缩空气(80，84)的热量传递至给水(92)；以及

第二热交换器(76)，所述第二热交换器(76)构造成接收来自所述第一热交换器(74)的已加热给水(94)并将来自所述已加热给水(94)的热量传递至燃料(98)。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述燃料加热器(64)为构造成使用燃气轮机发动机(12)的压缩机(20)来加热用于所述燃气轮机发动机(12)的燃料(98)的燃气轮机燃料加热器。

3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述第一热交换器(74)构造成从热回收蒸汽发生***(32)中接收所述给水(92)。

4.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述第二热交换器(76)构造成将已加热给水(94，100)输送至所述热回收蒸汽发生***(32)。

5.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述第一和第二热交换器(74，76)构造成在燃气轮机发动机(12)和热回收蒸汽发生***(32)的起动时期期间一起操作，并且所述第二热交换器(76)构造成在所述起动时期之后在不带有所述第一热交换器(74)的情况下操作。

6.一种方法，包括：

使用来自压缩机(20)的压缩空气(80，84)作为第一热源在第一热交换器(74)内加热给水(92)；以及

使用来自所述第一热交换器(74)的已加热给水(92)作为第二热源在第二热交换器(76)内加热燃料(98)。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法包括与热回收蒸汽发生***(32)交换给水(92，100)。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法包括将来自所述第二热交换器(76)的已加热燃料(66)输送至燃气轮机发动机(12)的燃烧室(18)。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法包括控制在所述第一热交换器(74)和燃气轮机发动机(12)的燃烧室(18)之间的所述压缩空气(80，84)的流量。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法包括在燃气轮机发动机(12)和热回收蒸汽发生***(32)的起动时期期间操作所述第一和第二热交换器(74，76)二者，并且在所述起动时期之后仅操作所述第二热交换器(76)。

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