專利名稱：用于運行組合式燃氣和蒸汽輪機設(shè)備的方法以及設(shè)置用于實施該方法的燃氣和蒸汽輪機 ...的制作方法
用于運行組合式燃氣和蒸汽輪機設(shè)備的方法以及設(shè)置用于實施該方法的燃氣和蒸汽輪機設(shè)備和相應(yīng)的調(diào)節(jié)裝置本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1前序部分所述的用于運行組合式燃氣和蒸汽輪機設(shè)備的方法，其中，所述組合式燃氣和蒸汽輪機設(shè)備具有燃氣輪機和在廢氣側(cè)或燃氣側(cè)連接在燃氣輪機之后的廢熱蒸汽發(fā)生器。本發(fā)明還涉及一種設(shè)置用于實施所述方法的燃氣和蒸汽輪機設(shè)備以及一種相應(yīng)的調(diào)節(jié)裝置。廢熱蒸汽發(fā)生器是一種從熱廢氣流中回收熱量的熱交換器。廢熱蒸汽發(fā)生器使用在主要用于發(fā)電的燃氣和蒸汽輪機設(shè)備中(GUD-Anlagen)。在此，現(xiàn)代的燃氣和蒸汽輪機設(shè)備通常包括不超過四個的燃氣輪機和至少一個蒸汽輪機，其中，要么是每個渦輪機分別驅(qū)動一個發(fā)電機(多軸設(shè)備)，要么是一個燃氣輪機與蒸汽輪機一起在共同的軸上驅(qū)動唯一的發(fā)電機(單軸設(shè)備)。在此，燃氣輪機的熱廢氣在廢熱蒸汽發(fā)生器中用于產(chǎn)生水蒸汽。接著將蒸汽輸送給蒸汽輪機。通常大約三分之二的電功率分攤到燃氣輪機，三分之一的電功率分攤到蒸汽輪機。在此出于完整性需要指出，作為用于廢熱蒸汽發(fā)生器以及蒸汽輪機的流動介質(zhì)原則上可以使用各種物質(zhì)。以下示例性地以使用水或水蒸汽為參考，因為它們是最常用的流動介質(zhì)。與蒸汽輪機的各個不同壓力級類似，廢熱蒸汽發(fā)生器通常也包括多個壓力級，其分別含有的水-蒸汽混合物在正常運行中具有不同的熱動力狀態(tài)。在給水或蒸汽循環(huán)中，流動介質(zhì)在其流動路徑上首先流過省煤器，在省煤器中將廢氣流中的余熱用于預(yù)加熱流動介質(zhì)。在省煤器后連接所謂的蒸發(fā)器，其優(yōu)選可設(shè)計為強制直通蒸發(fā)器，尤其設(shè)計為所謂的本生鍋爐。流動介質(zhì)在蒸發(fā)器出口處以蒸汽或水-蒸汽混合物形式存在，其中，可能存在的殘余水在設(shè)置于該處的分離裝置中被分離。繼續(xù)導引的蒸汽在過熱器內(nèi)被進一步加熱。之后，過熱的蒸汽流入蒸汽 輪機的高壓部分中，在該處減壓并且輸送給蒸汽發(fā)生器的下一壓力級。蒸汽在該處重新過熱并且接著導入蒸汽輪機的下一壓力級。在蒸汽輪機出口處連接有冷凝器，減壓的蒸汽在冷凝器中冷凝并且作為給水輸送給貯水池。最后，給水泵再將給水從貯水池泵送到省煤器中。在此，通過連接在給水泵之后的調(diào)節(jié)閥控制給水質(zhì)量流。根據(jù)廢熱蒸汽發(fā)生器的運行狀態(tài)并且因此與之關(guān)聯(lián)地根據(jù)當前的蒸汽發(fā)生器功率，調(diào)節(jié)給水循環(huán)中并且尤其是蒸發(fā)器中的給水質(zhì)量流。在負載變化時，蒸發(fā)器流量應(yīng)盡可能與引入蒸發(fā)器加熱面的熱量同時地變化，因為否則將不能可靠地避免流動介質(zhì)在蒸發(fā)器出口處的比焓與其額定值的偏差。這種不期望的比焓偏差加大了調(diào)節(jié)由蒸汽發(fā)生器流出的新蒸汽的溫度的難度并且還造成較大的材料負荷，由此使蒸汽發(fā)生器的使用壽命縮短。為了使比焓與期望額定值的偏差保持盡可能小，并且使由此造成的不期望程度的溫度波動在蒸汽發(fā)生器的所有運行狀態(tài)下，尤其是在瞬變狀態(tài)或負荷變換時也能保持盡可能小，可將給水流量的調(diào)節(jié)設(shè)計為所謂預(yù)測或預(yù)見性的方式。在此，尤其應(yīng)在負荷變換時也能根據(jù)當前的或者對于下一刻預(yù)期的運行狀態(tài)提供所需的給水質(zhì)量流額定值。與之相關(guān)的適宜的調(diào)節(jié)系統(tǒng)在本申請人的歐洲專利申請公開文獻EP2065641A2和EP2194320A1中進行了描述。在此可明確地參考上述專利文獻中的全部公開內(nèi)容。
現(xiàn)代的發(fā)電站并不只要求高的效率，而是也要求盡可能靈活的運行方式。這除了包括較短的啟動時間和較高的負荷變化速度外還包括補償發(fā)電并網(wǎng)時頻率擾動的可能性。為了滿足這種要求，發(fā)電站必須能夠在短短幾秒內(nèi)提供例如5%或更多的過剩功率。
這在迄今普遍的GUD發(fā)電站中通常通過提高燃氣輪機負載實現(xiàn)。但在某些情況下尤其可能在較高負載范圍內(nèi)出現(xiàn)的情況是，期望的功率升高不能僅由燃氣輪機提供或者不能由燃氣輪機足夠快地提供。因此也隨之出現(xiàn)這樣的解決方案，其中蒸汽輪機同樣可以并且應(yīng)該尤其是緊接在功率需求之后有助于支持頻率。
這例如可通過打開部分節(jié)流的蒸汽輪機渦輪閥或者打開所謂的分級閥實現(xiàn)，由此降低蒸汽輪機之前的蒸汽壓力。從連接在之前的廢熱蒸汽發(fā)生器的蒸汽存儲器流出的蒸汽由此被輸出并且輸送給蒸汽輪機。通過這種措施可在幾秒內(nèi)實現(xiàn)GUD發(fā)電站內(nèi)的功率上升。
這種附加功率可在相對較短的時間內(nèi)釋放，因此可至少部分地補償由于燃氣輪機(受到其結(jié)構(gòu)或運行所致的最大負荷變化速度的限制)而延遲的功率升高。整個發(fā)電機組通過該措施直接實現(xiàn)了功率階躍并且通過燃氣輪機隨之的功率上升也能夠持續(xù)地保持該功率水平或者甚至超過該功率水平，前提是所述設(shè)備在附加地要求使用功率儲備時處于部分負載范圍。
然而，渦輪閥永久節(jié)流以保持儲備總是導致功率損失，因此為了經(jīng)濟的運行方式，應(yīng)將節(jié)流程度保持在必需那么小。此外，廢熱蒸汽發(fā)生器的一些結(jié)構(gòu)形式，如強制直流式蒸發(fā)器可能具有比例如自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器明顯更小的儲存容積。存儲器尺寸的區(qū)別在上述方法中影響GUD發(fā)電站的蒸汽輪機功率變化時的性能。
因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種開頭所述類型的用于運行具有廢熱蒸汽發(fā)生器的燃氣和蒸汽輪機設(shè)備的方法，其中在需要時可釋放瞬時功率儲備，并且設(shè)備的正常運行效率不會受到過分影響。同時，應(yīng)該能夠與廢熱蒸汽發(fā)生器的結(jié)構(gòu)形式無關(guān)地在不對整個系統(tǒng)進行明顯介入式結(jié)構(gòu)修改的情況下實現(xiàn)較快的功率提升。本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題在于，提供一種特別適用于實施所述方法的燃氣和蒸汽輪機設(shè)備以及一種相應(yīng)的調(diào)節(jié)裝置。
關(guān)于方法的技術(shù)問題按本發(fā)明通過權(quán)利要求1的特征解決。從屬權(quán)利要求包含本發(fā)明的部分有利的和部分本身具有創(chuàng)造性的擴展設(shè)計。
開發(fā)按照本 發(fā)明的方法的出發(fā)點是考慮暫時地提高流過蒸發(fā)器的給水流量。通過該措施將蒸發(fā)器和之后的過熱器加熱面中的熱能輸出并且在蒸汽輪機中以附加功率的形式釋放。
作為實現(xiàn)其的一種可能性，原則上可以考慮，簡單地從由于針對標準或正常運行的較高效率而優(yōu)選使用的所謂“本生控制模式”轉(zhuǎn)換為所謂的“水位控制模式(LevelControl Mode)”。
在“水位控制模式”中，簡單而言就是永久地為蒸發(fā)器過量地提供給水，即實際上過量供給。由此積累的越來越多的仍未蒸發(fā)的給水需要在之后連接的分離器中與蒸汽分離。以此方式，盡管有效地實現(xiàn)了提高給水質(zhì)量流以提供附加功率，但在所述情況下也會在蒸發(fā)器出口處出現(xiàn)不期望的剩余水。此外，當前的給水調(diào)節(jié)方案設(shè)計為，使得在兩種運行模式之間的轉(zhuǎn)換過程中不對參數(shù)進行跳躍式修正。取而代之，通常規(guī)定在兩種動態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)之間進行逐漸的并且因此相對耗時的轉(zhuǎn)換。而在“本生控制模式”中，試圖通過預(yù)測控制將正好這么多給水導引通過蒸發(fā)器，使得給水盡可能完全轉(zhuǎn)換為具有確定熱動力狀態(tài)的新蒸汽。在此，在蒸發(fā)器出口處預(yù)設(shè)所謂的過熱額定值。因此，蒸汽在所述出口處的溫度應(yīng)比介質(zhì)沸點高出期望的差值。為此首先確定表征蒸發(fā)器內(nèi)的熱流的特征值。在考慮暫存于蒸發(fā)器構(gòu)件中的熱量的情況下，得出可供給水使用的熱能。由此又能夠計算可借助熱量供應(yīng)轉(zhuǎn)化為具有預(yù)設(shè)溫度超出量的蒸汽的給水量。最后，通過相應(yīng)地調(diào)節(jié)連接在給水泵之后的調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)形成由此算出的用于給水質(zhì)量流的初級額定值。為了按照本發(fā)明地釋放瞬時功率儲備，將過熱額定值從其設(shè)計用于燃氣和蒸汽輪機設(shè)備以相對較高效率標準運行的標準值降低為較小的激活值。由此通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)提高給水質(zhì)量流。這在煙氣的熱量供應(yīng)大致不變的情況下直接降低了過熱或蒸發(fā)器出口處的流動介質(zhì)溫度。由此，蒸發(fā)器和設(shè)在下游的過熱器的相關(guān)加熱面的材料溫度也降低了。最后，材料溫度的這種降低使得由蒸發(fā)器和過熱器的加熱面放出的熱能由于提高的介質(zhì)流量而以降低的介質(zhì)溫度被輸出并且以附加功率的形式在蒸汽輪機中釋放。在此有利的是，在兩個過熱額定值之間突然地并且跳躍式地轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時間優(yōu)選最大為一秒或者小于一秒。以此方式在盡可能短的時間內(nèi)提供瞬時功率儲備作為對發(fā)電并網(wǎng)時頻率擾動的反應(yīng)。因為瞬時功率儲備的高度隨著激活值減小而升高，所以有利的是，為溫度超出量選擇接近介質(zhì)沸點的值。同時業(yè)已證明太接近沸點是不利的，因為在這種情況下可能在蒸發(fā)器出口處出現(xiàn)更多不期望的剩余水。與此相關(guān)地，將相對介質(zhì)沸點在5K至15K之間的溫度超出量作為激活值被認為是對此合理的折中方案。而作為用于廢熱蒸汽發(fā)生器和蒸汽輪機的標準運行的標準值力爭達到最小為30K至40K之間的溫度超出量。為了更準確地預(yù)設(shè)新蒸汽的熱動力狀態(tài)而在進一步改善的方法變型方案中規(guī)定，不將沸點作為固定值保存在存儲器中，而是間接地通過在蒸發(fā)器入口或出口處優(yōu)選持續(xù)進行的壓力測量來確定沸點。在一種另外非常適宜的方法變型中，通過求商來計算用于給水質(zhì)量流的初級額定值。在此，分子是表征由煙氣傳遞到蒸發(fā)器的熱流的熱流特征值，其中考慮了暫存于蒸發(fā)器構(gòu)件中的熱量。分母由介質(zhì)在蒸發(fā)器出口處的焓額定值與在蒸發(fā)器入口處測得的介質(zhì)焓之間的差構(gòu)成，所述焓額定值通過相應(yīng)的過熱額定值以及在蒸發(fā)器出口處測得的壓力表征，而在蒸發(fā)器入口處測得的介質(zhì)焓本身可通過相應(yīng)的溫度以及壓力測量來確定。因此，給出了給水質(zhì)量流的基本額定值，其在系統(tǒng)調(diào)節(jié)狀態(tài)下在最有利的情況下也持續(xù)地產(chǎn)生所需的額定值。這被定義為相應(yīng)負荷情況的100%狀態(tài)或者初始狀態(tài)。這與廢熱蒸汽發(fā)生器和蒸汽輪機中的系統(tǒng)處于部分負荷運行狀態(tài)還是滿負荷運行狀態(tài)無關(guān)。通常在有限的數(shù)值范圍內(nèi)特別有效地工作的整體調(diào)節(jié)系統(tǒng)由此總是準確地保持在該數(shù)值范圍內(nèi)。按照一種用于實施按照本發(fā)明方法的優(yōu)選調(diào)節(jié)系統(tǒng)，作為對預(yù)測式控制回路或初級控制回路的補充，設(shè)置有并行工作的第二控制回路或次級控制回路。借助該第二控制回路確定用于給水質(zhì)量流的次級額定值。為此，由在蒸發(fā)器出口處測得的介質(zhì)焓和相應(yīng)預(yù)設(shè)的焓額定值構(gòu)成差值。在 此，次級額定值在某種程度上用作修正值，其進一步提高調(diào)節(jié)準確性并且在初級額定值由于系統(tǒng)原因而具有較大誤差或波動的情況下進行修正或使之穩(wěn)定的干預(yù)。
尤其在使用將次級額定值轉(zhuǎn)換為匹配的相對參數(shù)的修正控制器時，在這種情況下特別適宜的是，通過相乘將用于給水質(zhì)量流的兩個額定值相結(jié)合。由此可以將絕對參數(shù)對于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響進一步減小。
作為對預(yù)設(shè)過熱額定值亦即溫度的備選，也可在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中預(yù)設(shè)焓額定值，其要么通過特征值確定，要么確定地作用在特征值上。無論如何，對應(yīng)的標準值和對應(yīng)的激活值之間的轉(zhuǎn)換應(yīng)使得熱供應(yīng)被重新分配給更大量的給水。
在將系統(tǒng)調(diào)回標準運行中時可能有利的是，從激活值回到標準值的轉(zhuǎn)換不是跳躍式進行的，而是連續(xù)地并且因此在時間上延遲地回調(diào)。如果在這段時間內(nèi)期望整個發(fā)電站具有連續(xù)的功率，這種回調(diào)可以例如與燃氣輪機的功率提升同時進行。為此目的，調(diào)節(jié)裝置可以在適當部位配備有相應(yīng)的延遲元件。
在此所述的用于運行廢熱蒸汽發(fā)生器以及連接在之后的燃氣輪機的方法(具備在此期間或臨時釋 放瞬時功率儲備的選擇可能性)優(yōu)選使用在組合式燃氣和蒸汽輪機設(shè)備中。在此，該瞬時功率儲備首先用作迅速可供使用的功率緩沖器，因為可在相對較短的時間內(nèi)釋放附加功率。借助功率緩沖器可跨接有限的時間間隔，其足夠用于至少部分地補償由于燃氣輪機(受到其結(jié)構(gòu)和運行所致的最大負荷變化速度的限制)而延遲的功率升高。通過該措施，整個發(fā)電機組直接實現(xiàn)了功率階躍并且也可以通過并行開始的燃氣輪機功率提升持續(xù)地保持該功率水平或者甚至超過該功率水平。
最后需要明確，按照本發(fā)明的方法也可以在不進行介入性結(jié)構(gòu)措施的情況下實現(xiàn)。所述方法可以只通過在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中設(shè)置附加的模塊而實施。因此在不產(chǎn)生附加成本的情況下實現(xiàn)了更高的設(shè)備靈活性和更高的設(shè)備利用率。
此外，所述方法與其它措施無關(guān)，因此例如也可以附加地打開節(jié)流的渦輪閥，以便進一步加強蒸汽輪機的功率提升。此外，可以同步地以相同的調(diào)節(jié)目的調(diào)節(jié)設(shè)置在廢熱蒸汽發(fā)生器內(nèi)的噴射冷卻器或類似器件的噴射質(zhì)量流。本發(fā)明所述方法的效力基本上不受這些并行措施的影響。
以下根據(jù)框圖進一步闡述本發(fā)明的實施例。
唯一的附

圖1以框圖的形式示出具有配屬的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的燃氣和蒸汽輪機設(shè)備的示意圖。
按照本發(fā)明的方法在所述實施例中用于運行組合式燃氣和蒸汽輪機設(shè)備(GUD設(shè)備)。出于直觀性原因，在此討論只具有一個壓力級的蒸汽輪機DT。與之相關(guān)地，本領(lǐng)域技術(shù)人員也能夠毫無問題地理解將該蒸汽輪機DT擴展為具有多個壓力級和相應(yīng)的中間過熱級的情形。
GUD設(shè)備的蒸汽輪機DT連接入給水循環(huán)I中。給水從給水貯水池R借助泵2輸送到強制直流式蒸發(fā)器3中。在所述強制直流式蒸發(fā)器3之前通常附加地連接有此處未示出的用于預(yù)加熱給水的省煤器。進入強制直流式蒸發(fā)器3的給水質(zhì)量流可以通過調(diào)節(jié)閥4改變，所述調(diào)節(jié)閥的閥位置通過屬于所述調(diào)節(jié)閥的伺服電機M進行調(diào)節(jié)。在強制直流式蒸發(fā)器3 (以下簡稱為蒸發(fā)器3)中設(shè)置有多個加熱面。根據(jù)結(jié)構(gòu)，可以按照所述加熱面在給水循環(huán)I中的順序稱為省煤器加熱面5、蒸發(fā)器加熱面6和過熱器加熱面7。在蒸發(fā)器出口處，給水轉(zhuǎn)入其氣相并且作為蒸汽借助連接在之后的過熱器加熱面8進一步加熱。在蒸發(fā)器3和過熱器加熱面8之間還具有分離器AS，其在需要情況下將不期望的剩余水與蒸汽分離。過熱的蒸汽最后用于在蒸汽輪機DT中產(chǎn)生電能并且在連接在之后的冷凝器K中再次冷凝成給水，所述給水被輸送回給水貯水池R中。給水循環(huán)I的所有加熱面均布置在熱煙氣通道9中。在所述熱煙氣通道9中導入燃氣輪機GT的廢氣。所述廢氣首先流過過熱器加熱面7、8，然后流過蒸發(fā)器加熱面6和最后流過省煤器加熱面5以及(如果存在的話)流過圖中未示出的用于預(yù)加熱給水的省煤器。以此方式實現(xiàn)了廢熱蒸汽發(fā)生器，用所述廢熱蒸汽發(fā)生器(通過與蒸汽輪機DT的結(jié)合)可以將存儲于燃氣輪機GT的廢氣中的熱量至少部分地用于產(chǎn)生電能。為了確保盡可能高的效率，給水循環(huán)I中的給水質(zhì)量流需要進行調(diào)節(jié)并且與可能由燃氣輪機GT造成的熱煙氣供應(yīng)波動協(xié)調(diào)適配。為此設(shè)置有相應(yīng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)10，所述調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制伺服電機M并且使調(diào)節(jié)閥4的位置匹配。所述調(diào)節(jié)系統(tǒng)10基本上由所謂的功能模塊FB01-FB10構(gòu)成。所述模塊或單元能夠處理測量信號、調(diào)取保存在存儲器中的數(shù)據(jù)并且通過邏輯連接將所述信號或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為功能值，所述功能值要么傳輸給其它功能模塊FBO1-FBIO，要么用作控制后續(xù)連接的設(shè)備如伺服電機M的指令代碼。在所示實施例中，由功能模塊FBOl生成用于伺服電機M的控制指令。在此，作為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)或輸入信號使用兩個通過并行工作的控制回路確定的額定值，所述額定值通過乘法元件11相互連接。所述兩個控制回路之一設(shè)計為所謂的預(yù)測或預(yù)見式控制回路。通過這個以下稱為初級回路的控制回路在考慮系統(tǒng)反應(yīng)時間的情況下預(yù)先計算出，用多少給水質(zhì)量流能夠在之后的時段內(nèi)實現(xiàn)基本上可靠且效率特別高的運行。所附屬的代表質(zhì)量流大小的參數(shù)稱為初級額定值并且在所述之后的時段內(nèi)相當于通過乘法元件11相連的兩個額定值中的第一個。為了確定初級額定值，將兩個參數(shù)A和B在除法元件12處進行比對。通過功能模塊FB02確定的參數(shù)A在此·代表可供介質(zhì)(即水)使用的熱量，即從燃氣輪機GT的廢氣中放出并且存儲在蒸發(fā)器3中的熱量減去暫存在蒸發(fā)器加熱面5、6、7中的熱量。正是應(yīng)該利用該熱量來引起蒸發(fā)器3中的介質(zhì)確定的焓變化B。所述焓變化B通過在加法元件13處形成蒸發(fā)器出口處的期望介質(zhì)焓值與蒸發(fā)器入口處的介質(zhì)焓值之間的差而產(chǎn)生。蒸發(fā)器入口處的介質(zhì)焓值在該計算中視為給定但可變，并且通過調(diào)用溫度傳感器14和壓力傳感器14a的測量信號的功能模塊FB03確定。而介質(zhì)的熱動力狀態(tài)并且因此還有蒸發(fā)器出口處的焓值應(yīng)預(yù)先設(shè)定。為此，在功能模塊FB04中保存有過熱額定值。因此，蒸發(fā)器出口處的蒸汽溫度應(yīng)比介質(zhì)沸點溫度高出預(yù)設(shè)的量，即標準值，所述介質(zhì)沸點溫度借助蒸發(fā)器出口處的傳感器15的數(shù)據(jù)確定。由此得出的蒸發(fā)器出口處的介質(zhì)焓額定值由功能模塊FB04傳輸給減法元件13。在計算初級額定值時，還可以考慮其它參數(shù)，如用于動態(tài)影響因素的特征參數(shù)。相應(yīng)的修正項由功能模塊FB05確定并且添加到連接在除法元件12之后的加法元件16處。也稱為次級回路的第二控制回路設(shè)計為作出反應(yīng)的控制回路并且應(yīng)以精調(diào)的形式進一步提高整個調(diào)節(jié)系統(tǒng)10的精確度。這借助在減法元件17處進行額定值與實際值的比較實現(xiàn)。通過功能模塊FB06將由功能模塊FB04算出的蒸發(fā)器出口處的介質(zhì)焓額定值作為額定值輸入減法元件17。附屬的焓實際值基于蒸發(fā)器出口處的溫度傳感器18以及壓力傳感器15的測量信號并且由功能模塊FB07確定。最后，將由此確定的額定值與實際值的偏差輸入比例積分調(diào)節(jié)元件19，所述比例積分調(diào)節(jié)元件19在輸出側(cè)提供用于乘法元件11的第二額定值或次級額定值。所述額定值指的是無量綱的相對參數(shù)，其與組合式發(fā)電站是處于滿負荷運行還是部分負荷運行無關(guān)地接近于值I。因為控制回路的各部件只在有限的數(shù)值范圍內(nèi)特別有效地工作，所以可通過引用這種相對參數(shù)而使預(yù)期的數(shù)值范圍與絕對參數(shù)無關(guān)地在很大程度上與關(guān)于部件的有利數(shù)值范圍一致。
按照本發(fā)明，為了釋放瞬時功率儲備，將過熱額定值從它的設(shè)計用于燃氣和蒸汽輪機設(shè)備以相對較高的效率穩(wěn)定運行的標準值降低為較小的激活值。這種額定值的降低既影響調(diào)節(jié)系統(tǒng)10的初級回路，也影響調(diào)節(jié)系統(tǒng)10的次級回路。與此相關(guān)的系統(tǒng)區(qū)域通過附圖標記20和21標出。
作為示例，過熱額定值在所述實施例中跳躍性地變化。因此，可通過轉(zhuǎn)換每個控制回路中的開關(guān)22、23來引起這種變化。在此，每個開關(guān)通過附屬的功能模塊FB08、FB09控制，其中，兩個開關(guān)22、23的轉(zhuǎn)換基本上同時進行。作為對此的備選也可以設(shè)計為沒有開關(guān)22、23。在這種情況下，功能模塊FB08、FB09承擔了更復(fù)雜的任務(wù)。取代只簡單地在兩個值之間來回切換，功能模塊FB08、FB09根據(jù)在發(fā)電并網(wǎng)時測得的頻率擾動自動地預(yù)設(shè)處于保存的數(shù)值范圍內(nèi)的匹配的過熱額定值。
蒸發(fā)器出口處的介質(zhì)焓額定值也隨著過熱額定值的降低而降低?；诩せ钪档撵暑~定值通過附加的功能模塊FBlO計算。在瞬時功率儲備的激活階段期間，所述焓額定值既在次級回路的減法元件17處也在初級回路的減法元件13處代替屬于標準值的焓額定值。
由此，輸入蒸發(fā)器3中的給水質(zhì)量流增大，因此通過蒸發(fā)器3的給水流量也升高了。通過該措施，蒸發(fā)器3和后續(xù)的過熱器加熱面中的熱能通過具有相對較低介質(zhì)溫度的更高通流量被輸出并且在蒸 汽輪機DT中以附加功率的形式釋放。
權(quán)利要求
1.一種用于運行組合式燃氣和蒸汽輪機設(shè)備的方法，所述組合式燃氣和蒸汽輪機設(shè)備具有燃氣輪機(GT)、在廢氣側(cè)或燃氣側(cè)連接在燃氣輪機(GT)之后的具有至少一個可供流動介質(zhì)流通的蒸發(fā)器加熱面出)的廢熱蒸汽發(fā)生器和在流動介質(zhì)側(cè)連接在所述廢熱蒸汽發(fā)生器之后的蒸汽輪機(DT)，在所述組合式燃氣和蒸汽輪機設(shè)備中將流動介質(zhì)以給水的形式輸送給廢熱蒸汽發(fā)生器，其中，設(shè)有用于預(yù)測控制給水質(zhì)量流的初級控制回路，并且根據(jù)表征流動介質(zhì)在蒸發(fā)器加熱面￠)出口處相對其沸點的溫度超出量的過熱額定值和根據(jù)表征通過蒸發(fā)器加熱面(6)從燃氣傳遞到流動介質(zhì)的熱流的熱流特征值，在考慮在蒸發(fā)器加熱面構(gòu)件中存入的熱量的情況下，確定用于給水質(zhì)量流的初級額定值，并且相應(yīng)地再調(diào)節(jié)給水質(zhì)量流，其特征在于， 為了激活可暫時使用的瞬時功率儲備，將過熱額定值從其設(shè)計用于燃氣和蒸汽輪機設(shè)備以相對較高效率穩(wěn)定運行的標準值降低為較小的激活值。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述轉(zhuǎn)換過程突然地并且跳躍式地進行。
3.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，這樣選擇所述激活值，使得溫度超出量在激活階段保持為正。
4.按權(quán)利要求3所述的方法，其中，在激活階段，將所述溫度超出量調(diào)節(jié)到5K至15K之間的范圍內(nèi)，優(yōu)選為10K。
5.按權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其中，在處于激活階段之前的正常運行中，將所述溫度超出量調(diào)節(jié)為至少30K，優(yōu)選至少40K。
6.按權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其中，流動介質(zhì)在所述蒸發(fā)器加熱面(6)出口處的沸點根據(jù)在該處測得的流動介質(zhì)壓力并且在必要時根據(jù)其它測量參數(shù)確定。
7.按權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其中，為了確定用于給水質(zhì)量流的初級額定值，求出所述熱流特征值與表征流動介質(zhì)在所述蒸發(fā)器加熱面￠)內(nèi)的焓升高量的焓差特征值之間的商，并且其中，根據(jù)換算為焓額定值的過熱額定值和在蒸發(fā)器加熱面(6)入口處測得的流動介質(zhì)焓確定所述焓差特征值。
8.按權(quán)利要求1至7之一所述的方法，其中，借助次級控制回路通過將在蒸發(fā)器加熱面(6)出口處測得的流動介質(zhì)焓與在該處預(yù)設(shè)的焓額定值進行比較，確定用于給水質(zhì)量流的次級額定值，并且其中，根據(jù)由所述初級額定值和次級額定值構(gòu)成的總額定值再調(diào)節(jié)所述給水質(zhì)量流。
9.按權(quán)利要求8所述的方法，其中，將所述初級額定值與次級額定值相乘以構(gòu)成總額定值。
10.按權(quán)利要求8或9所述的方法，其中，在所述激活階段，將所述焓額定值從其設(shè)計用于燃氣和蒸汽輪機設(shè)備以相對較高效率穩(wěn)定運行的初始值轉(zhuǎn)換為較小的激活值。
11.按權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述焓額定值基本上與溫度額定值同時轉(zhuǎn)換。
12.按權(quán)利要求1至11之一所述的方法，其中，在所述激活階段結(jié)束時，連續(xù)地并且在時間上延遲地從各激活值轉(zhuǎn)換回對應(yīng)的標準值。
13.—種組合式燃氣和蒸汽輪機設(shè)備，具有燃氣輪機(GT)、在廢氣側(cè)連接在燃氣輪機(GT)之后的具有至少一個可供流動介質(zhì)流通的蒸發(fā)器加熱面￠)的廢熱蒸汽發(fā)生器、在流動介質(zhì)側(cè)連接在所述 廢熱蒸汽發(fā)生器之后的蒸汽輪機(DT)和能夠通過調(diào)節(jié)閥(4)調(diào)節(jié)的用于廢熱蒸汽發(fā)生器的給水入口，其中，設(shè)有用于給水質(zhì)量流的調(diào)節(jié)裝置，所述調(diào)節(jié)裝置具有用于實施按權(quán)利要求1至12之一所述的方法的器件。
14.一種用于組合式燃氣和蒸汽輪機設(shè)備的調(diào)節(jié)裝置，具有用于實施按權(quán)利要求1至12之一所述的方 法的器件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于運行組合式燃氣和蒸汽輪機設(shè)備的方法，所述燃氣和蒸汽輪機設(shè)備具有燃氣輪機(GT)、在廢氣側(cè)或燃氣側(cè)連接在燃氣輪機(GT)之后的具有至少一個可供流動介質(zhì)流通的蒸發(fā)器加熱面(6)的廢熱蒸汽發(fā)生器和在流動介質(zhì)側(cè)連接在所述廢熱蒸汽發(fā)生器之后的蒸汽輪機(DT)，在所述蒸汽輪機中將流動介質(zhì)以給水的形式輸送給廢熱蒸汽發(fā)生器，其中，設(shè)有用于預(yù)測控制給水質(zhì)量流的初級控制回路，并且根據(jù)表征流動介質(zhì)在蒸發(fā)器加熱面(6)出口處相對其沸點的溫度超出量的過熱額定值和根據(jù)表征通過蒸發(fā)器加熱面(6)從燃氣傳遞到流動介質(zhì)的熱流的熱流特征值，在考慮在蒸發(fā)器加熱面構(gòu)件中存入的熱量的情況下，確定用于給水質(zhì)量流的初級額定值，并且相應(yīng)地再調(diào)節(jié)給水質(zhì)量流。所述方法的特征在于，為了激活可暫時使用的瞬時功率儲備，將過熱額定值從其設(shè)計用于燃氣和蒸汽輪機設(shè)備以相對較高效率穩(wěn)定運行的標準值降低為較小的激活值。
文檔編號F22B35/10GK103249997SQ201180055142
公開日2013年8月14日 申請日期2011年10月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月14日
發(fā)明者J.布魯克納, A.伯格邁斯特, F.托馬斯 申請人:西門子公司