專利名稱：用于加速燃氣輪機裝置和蒸汽輪機裝置的方法
技術領域：
本發明涉及一種起動燃氣和蒸汽輪機裝置到規定的裝置負載的方法， 該燃氣和蒸汽輪機裝置包括燃氣輪機、蒸汽輪機、至少一個水汽循環和至 少一個旁通設備，水汽循環可經過該旁通設備在蒸汽輪機旁通過。
背景技術：
燃氣和蒸汽輪機裝置或電廠(GUD電廠)往往用作所謂的中等容量發 電廠。中等容量發電廠的一個重要特征是起動時間，亦即直至提供規定的 裝置功率的時間。因此短的起動時間是特別有利的，因為它實現了參與例 如分鐘或小時預備的能量調節市場的可能性。參與分鐘預備的電廠必須有 能力在幾分鐘后(在德國例如在15分鐘后)提供規定的功率。在小時預備 時，功率應在60分鐘后提供。此外，在裝置的過渡狀態，亦即電廠從一個功率水平轉變為另一個功 率水平時的狀態，電流生產往往比連續的電流生產品質差，在連續生產時 生產與電網經營者約定的功率。因此存在一種使過渡狀態保持得盡可能短 的要求。發明內容本發明所要解決的技術問題是，提供一種起動燃氣和蒸汽輪機裝置的 方法，借助此方法可以使裝置很快加速到規定的部分負載。上述技術問題通過一種按權利要求1所述的燃氣和蒸汽輪機裝置的起 動方法得以解決。從屬權利要求包含按照本發明的方法的有利設計。按照本發明提供一種起動燃氣和蒸汽輪機裝置到規定的裝置負載的方 法，該裝置包括燃氣輪機、蒸汽輪機、至少一個水-汽循環和至少一個旁通 設備，水-汽循環可經過該旁通設備在蒸汽輪機旁通過。本方法包括下列步 驟1.將燃氣輪機置于一個燃氣輪機負載，此時燃氣和蒸汽輪機裝置具有規定的裝置負載。在此階段中水-汽循環在蒸汽輪機旁通過。換句話說，一 個旁通設備或 一 些旁通設備是完全打開的。2. 在蒸汽輪機加熱并調整水-汽循環的運行參數后，使蒸汽輪機同步 化。所述運行參數尤其包括水-汽循環內的蒸汽壓力、蒸汽溫度、蒸汽量和 蒸汽純度。3. 通過關閉旁通設備并將蒸汽導向蒸汽輪機而對蒸汽輪機加載。在這 里同時進行燃氣輪機的卸載，使得裝置的負載保持恒定。在蒸汽被完全接 收后，亦即在完全關閉一個旁通設備或一些旁通設備后，以燃氣輪機和蒸 汽輪機聯合運行的方式在期望的功率上實現裝置的運行。所說明的方法可以將從裝置的靜態直至達到規定的部分負載的起動時間縮短約15分鐘，在這里，所述的縮短與規定的裝置負載有關。在方法的一開始，裝置負載僅由燃氣輪機負擔。只是在方法的末尾，裝置負載不僅 由燃氣輪機負擔，而且也由蒸汽輪機共同負擔。與本發明的方法不同，在現有技術中為了起動燃氣和蒸汽輪機電廠，首先起動燃氣輪機并置于部分負載，該部分負載通過所謂的IGV角點規定。 IGV角點代表燃氣輪機的壓縮機進口處導向葉片的一個規定的位置，它導 致最佳的效率并因而導致低的燃料消耗量和低的有害物質排放。IGV角點 相當于燃氣輪機裝置全負荷的約50%。燃氣輪機保持在此狀態下如此之久 和水-汽循環按旁通運行方式運行如此之久，直至加熱蒸汽輪機和調整好水-汽循環的運行參數。在這之后使蒸汽輪機起動、同步化和加載。旁通設備 越來越多地關閉，從而有越來越多的蒸汽導向蒸汽輪機。只有關閉了所有 的旁通設備，燃氣輪機才進一步加速。但是由現有技術已知的方法不可能使燃氣和蒸汽輪機裝置很快加速到 處于IGV角點之上的部分負載。由于這一原因，在現有技術中當應迅速達 到處于IGV角點之上的部分負載時，燃氣輪機單獨在要求的部分負載水平 上運行以及在那里保持不接通蒸汽輪機。水-汽循環在此期間處于旁通運行 狀態。若后來裝置應轉換為燃氣和蒸汽輪機運行，則燃氣輪機負載回到IGV 角點并如上所述起動蒸汽輪機。與按照本發明的方法相比，按按照現有技術的方法的缺點在于，燃氣 和蒸汽輪機裝置單獨通過燃氣輪機的運行，與裝置以燃氣輪機和蒸汽輪機 聯合運行方式相比效率要低。與現有技術不同，采用按照本發明起動燃氣和蒸汽輪機裝置的方法，當應迅速達到一個處于IGV角點之上的裝置負載 時，燃氣和蒸汽輪機裝置也能以燃氣輪機和蒸汽輪機聯合運行的方式運行。除了能更迅速地達到電網經營者要求的功率外，按照本發明的方法還 提高了裝置柔性以及在燃氣輪機和蒸汽輪機聯合運行時參與能量調節市 場，也就是說，通過與單純燃氣輪機運行相比提高了效率并因而降低燃料 消耗，從而可以減小能量的生產費用。為了盡可能快速地達到規定的裝置負載，特別有利的是，燃氣輪機裝 置以最大允許的負載斜坡運行到燃氣輪機負載。
由下面參見附圖對實施例的說明中給出本發明的其他特征、特性和優點。圖1表示燃氣和蒸汽輪機裝置的系統圖；圖2表示曲線圖，它表示燃氣輪機負載和蒸汽輪機負載與從燃氣輪機 裝置起動后經歷的時間的關系。
具體實施方式
圖1中示意性表示的燃氣和蒸汽輪機裝置1包括燃氣輪機裝置la和蒸 汽輪機裝置lb。燃氣輪機裝置la配備有燃氣輪機2、壓氣機4和至少一個 連接在壓氣機4與燃氣輪機2之間的燃燒室6。借助壓氣機4將新鮮空氣L 吸入、壓縮、以及通過新鮮空氣管道8供入燃燒室6的一個或多個燃燒器。 供入的空氣與通過燃料管10供入的液態或氣態燃料B混合并點燃此混合 物。與此同時形成的燃氣形成燃氣輪機裝置la的工質AM，它供給燃氣輪 機2,在那里工質膨脹做功以及驅動一根與燃氣輪機2連接的軸14。軸14 除了與燃氣輪機2連接外還與壓氣機4和發電機12連接以驅動發電機。膨 脹后的工質AM經排氣管34排入蒸汽輪機裝置lb的廢熱鍋爐30。在廢熱鍋爐30內，利用從燃氣輪機裝置la輸出的溫度約為500°-600° C的工質來產生并過熱蒸汽。蒸汽輪機裝置lb除了尤其可以設計為強制式直流鍋爐的廢熱鍋爐30 外，還包括具有一些透平級20a、 20b、 20c的蒸汽輪機20和凝汽器26。廢 熱鍋爐30和凝汽器26與凝結水管或給水管35、 40以及與蒸汽管48、 53、64、 70、 80、 100—起共同構成一個蒸汽系統，它與蒸汽輪機20—起構成 一個水-汽循環。來自給水箱38的水借助給水泵42供入也稱為省煤器的高壓預熱器44， 從那里進一步流向與省煤器44出口側連接的以及設計用于直流工作的蒸發 器46。蒸發器46本身在出口側通過其中連接一個水分離器50的蒸汽管48 與過熱器52相連。過熱器52在出口側通過蒸汽管53與蒸汽輪機20的高 壓級20a的蒸汽進口 54連接。在蒸汽輪機20的高壓級20a內被過熱器52過熱的蒸汽，在它經高壓 級20的蒸汽出口 56進一步供給中間過熱器58之前驅動透平。在中間過熱器58內過熱后，蒸汽通過另一根蒸汽管81進一步流向蒸 汽輪機20的中壓級20b的蒸汽進口 60，在那里蒸汽驅動透平。中壓級20b的蒸汽出口 62經聯通管64與蒸汽輪機低壓級20c的蒸汽 進口66連接。在流過低壓級20c以及與之相關聯地驅動透平后，已冷卻和 膨脹的蒸汽經低壓級20c的蒸汽出口 68排入蒸汽管70，它將蒸汽導向凝汽 器26。凝汽器26將進入的蒸汽轉變為凝結水，并借助凝結水泵36將凝結水 經凝結水管35進一步輸入給水箱38。除已提及的水-汽循環的構件外，該水汽循環還包括一根所謂高壓旁路 的旁通管100，它在蒸汽管53到達高壓級20a的蒸汽進口 54之前從蒸汽管 53叉出。高壓旁通管100繞過高壓級20a并匯入到去往中間過熱器58的輸 入管80中。另一根所謂的中壓旁路200的旁通管，在蒸汽管81通入中壓 級30b的蒸汽進口 60之前從蒸汽管81叉出。中壓旁通管200不僅繞過中 壓級20b而且也繞過低壓級20c,以及匯入到導向凝汽器26的蒸汽管70內。在高壓旁通管IOO和中壓旁通管200內裝入截止閥102、 202，借助它 可以將旁通管截止。同樣，截止閥104、 204處于蒸汽管53內或蒸汽管81 內，確切地說，分別處于旁通管100或200的分叉點與高壓級20a的蒸汽進 口 54或中壓級20b的蒸汽進口 60之間。旁通管100、 200和截止閥102、 104、 202、 204用于在燃氣和蒸汽輪 機裝置1起動期間使部分蒸汽繞過蒸汽輪機2走旁路。下面參見圖1表示的裝置和圖2表示的曲線圖，說明按照本發明用于 將燃氣和蒸汽輪機裝置起動到規定的裝置負載的方法。在方法的一開始起動燃氣輪機裝置la，并在其同步化后用最大負載斜 坡(Lastrampe )加載(圖2中階段GT1 )。在達到要求的裝置負載AL后， 燃氣輪機保持在對于維持裝置負載AL必要的燃氣輪機負載GL1 (階段 GT2)上。從燃氣輪機排出的工質AM通過進口 30a供給廢熱鍋爐30。經膨脹的 工質AM流過廢熱鍋爐30,并通過出口 30b朝著去往圖1中未表示的煙自 的方向離開廢熱鍋爐30。在流過廢熱鍋爐30時，熱量從工質傳給水-汽循環中的水或蒸汽。傳 輸的廢熱導致在水-汽循環內開始生產蒸汽。在起動的這一階段截止閥102 和202完全打開。反之，截止閥104和204完全關閉，因此所有的蒸汽都 流過旁通管100或200并因而繞過蒸汽輪機20直接輸入凝汽器26。在這里， 蒸汽導致蒸汽系統中的壓力升高。因此壓力連續上升，由此減少廢熱鍋爐 內的蒸汽生產。在階段DT1中當調整了水-汽循環內期望的運行參數以及蒸汽輪機通 過部分打開載止閥104和204而加熱后，蒸汽輪機與電網同步化。接著， 通過越來越大地打開截止閥104和204以及越來越多地關閉截止閥102和 200而實施對蒸汽輪才幾200的加載，從而使越來越大的部分蒸汽流動通過蒸 汽輪機20 (階段DT2 )。由此使蒸汽輪機負載上升。為了避免由于蒸汽輪機 負載上升而使裝置負載增大，燃氣輪機負載同時連續地回到燃氣輪機負載 GL2(階段GT3)。燃氣輪機負載回返的斜坡選擇為，補償基于蒸汽輪機負 載的上升裝置.負載的增加。總加起來保持裝置負載AL為常數。在截止閥104和204完全打開和截止閥102和202完全關閉后，也就 是說，當旁通設備完全關閉后，裝置以燃氣輪機和蒸汽輪機聯合運行的方 式在期望的功率上運行(階段GT4和DT3 )。因此蒸汽輪機和燃氣輪機保持 它們各自的負載GL2和DL。
權利要求
1.一種起動燃氣和蒸汽輪機裝置(1)到規定的裝置負載的方法，該燃氣和蒸汽輪機裝置包括燃氣輪機(2)、蒸汽輪機(20)、至少一個水-汽循環和至少一個旁通設備(100、102、200、202)，水-汽循環可經過該旁通設備在蒸汽輪機(20)旁通過，本方法包括下列步驟-將燃氣輪機(2)置于一燃氣輪機負載，此時燃氣和蒸汽輪機裝置(1)具有規定的裝置負載，以及水-汽循環在蒸汽輪機(20)旁通過；-在蒸汽輪機(20)加熱并調整水-汽循環的運行參數后，使蒸汽輪機(20)同步化；-通過關閉旁通設備(100、102、200、202)并將蒸汽導向汽輪機(20)，在對燃氣輪機(2)卸載的同時對蒸汽輪機(20)加載，使得裝置負載保持為常數。
2. 按照權利要求1所述的方法，其中，燃氣輪機裝置(2)以最大允許 的負載斜坡運行到燃氣輪機負載。
3. 按照權利要求1或2所述的方法，其中，燃氣輪機負載處于IGV角 點之上。
全文摘要
本發明涉及一種起動燃氣和蒸汽輪機裝置(1)到規定的裝置負載的方法，該燃氣和蒸汽輪機裝置包括燃氣輪機(2)、蒸汽輪機(20)、至少一個水-汽循環和至少一個旁通設備(100、102、200、202)，水-汽循環可經過該旁通設備在蒸汽輪機(20)旁通過。本方法包括下列步驟將燃氣輪機(2)置于一個燃氣輪機負載，此時燃氣和蒸汽輪機裝置(1)具有規定的裝置負載，以及水-汽循環在蒸汽輪機(20)旁通過；在蒸汽輪機(20)加熱并調整水-汽循環的運行參數后，使蒸汽輪機(20)同步化；通過關閉旁通設備(100、102、200、202)并將蒸汽導向汽輪機(20)，在對燃氣輪機(2)卸載的同時對蒸汽輪機(20)加載，使裝置的負載保持為常數。
文檔編號F01K23/10GK101218417SQ200680022327
公開日2008年7月9日 申請日期2006年6月13日 優先權日2005年6月21日
發明者霍爾格-馬克斯·恩伯格 申請人:西門子公司