[发明专利]用于运行发电厂设备的方法

说明书

技术领域

本发明与发电厂技术的领域有关。本发明涉及一种按权利要求1 前序部分所述的用于运行发电厂设备的方法。

背景技术

在大型的具有处于大于100MW的范围内的功率的发电厂设备 中，产生电流的发电机由燃气涡轮机和/或蒸汽涡轮机来驱动并且将 所产生的电功率馈入具有预先给定的电网频率(比如50或者60Hz) 的电网中。大型的发电厂设备通常拥有在涡轮机的(机械的或者空气 动力的)转速与电网频率之间的固定的耦合装置。发电机的输出端在 此通过连接结构在频率耦合的情况下与电网相连接，而该发电机则要 么直接地(单轴设备)由所述涡轮机来驱动要么通过机械的传动机构 在转速耦合的情况下由所述涡轮机来驱动。发电厂设备的这样的配置 在图2和3中极为简化地示出。借助于传动机构，在电网频率与涡轮 机之间仅仅能够实现固定的传动比。但也可以设想一些解决方案，在 这些解决方案中发电机由有效涡轮机来驱动，所述有效涡轮机可以用 有别于本来的燃气涡轮机的转速来运行。

图1以极为简化的示意图示出了公知的类型的发电厂设备10’， 该发电厂设备10’借助于燃气涡轮机12连同所耦合的发电机18来产 生电流并将其馈入电网21中。所述燃气涡轮机12和发电机18通过 共同的轴19相连接并且形成单轴-涡轮机段(Turbinenstrang)11。 所述燃气涡轮机在最简单的情况下包括一台压缩机13，该压缩机13 通过进气口16吸入燃烧用空气并对其进行压缩。所述压缩机13可以 由多台先后布置的分压缩机所组成，所述分压缩机在上升的压力水平 上工作并且必要时能够对被压缩的空气进行中间冷却。在压缩机13 中被压缩的燃烧用空气到达燃烧室15中，通过燃料输入管路将液态 的(比如油)或者气态的(比如天然气)燃料喷入所述燃烧室15中 并且在消耗燃烧用空气的情况下燃烧。

从燃烧室15中流出的很热的气体在接下来的涡轮机14中在工作 功率下膨胀并且就这样驱动所述压缩机13和用法兰连接的发电机 18。在从涡轮机中流出时依然比较热的废气可以额外地穿过接下来的 废热蒸汽发生器23，用于在单独的水-蒸汽-回路25中产生用于运行 蒸汽涡轮机24的蒸汽。这样的组合称为组合发电厂。所述蒸汽涡轮 机24在此可以在与涡轮机14对置的一侧上与发电机18相耦合。但 是所述蒸汽涡轮机24也可以驱动自身的发电机。

在图1的单轴设备中，所述燃气涡轮机12的转速与在发电机18 中产生的交流电压频率处于固定的比例中，所述交流电压频率必须等 于电网21的电网频率。在目前常见的大型的具有超过100MW的功 率的燃气涡轮机单元中，为60Hz的发电机频率或者说电网频率分配 了燃气涡轮机的3600U/min的转速(比如申请人的燃气涡轮机GT24) 并且为50Hz的发电机频率分配了3000U/min的转速(比如申请人的 燃气涡轮机GT26)。

如果应该在燃气涡轮机12的转速与发电机频率或者说电网频率 之间实现另一种比例，那么按照图2原则上可以在发电厂设备10” 中在所述燃气涡轮机12的轴19与所述发电机18(涡轮机段11’)之 间插入一个机械的传动机构26，该传动机构26通常构造为减速器并 且由此能够实现燃气涡轮机12的更高的转速和更小的结构。但是， 这样的机械的传动机构26出于强度原因仅仅能够用于大约130MW 以下的功率。另一方面，每燃气涡轮机超过100MW的很大的功率以 及很高的效率首先用比较慢地旋转的单轴机器来实现。

从涡轮机转速与电网频率之间的固定的耦合中产生以下缺点：

-只能受限制地在电网上进行稳定的运行；

-在通过燃气涡轮机进口温度的提高来进行动态调节以支持电网 频率时在涡轮机上出现功率扰动或者说出现很高的热负荷和机械负 荷；

-不可能不依赖于电网频率或者说不依赖于用电设备对发电厂设 备进行功率调节；

-不可能不依赖于电网频率或者说不依赖于用电设备对发电厂设 备进行效率优化；

-不可能不依赖于电网频率或者说不依赖于用电设备对发电厂设 备进行部分负荷优化；

-只能在受限制的情况下对燃气涡轮机进行排放调节；