[发明专利]用于调控水到蒸汽和燃气轮机设施的烟气通道中的喷入的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种借助于将水喷入到蒸汽和燃气轮机设施(GUD)的烟气通道中以调控废气和蒸汽温度的方法，其中包含在燃气轮机的减压的烟气(废气)中的热量用来产生用于蒸汽轮机的蒸汽。此外，本发明针对该方法运行的蒸汽和燃气轮机设施。

背景技术

在蒸汽和燃气轮机设施中，包含在燃气轮机的减压的烟气中的热量用来产生用于蒸汽轮机的蒸汽。在连接在燃气轮机下游的废热蒸汽发生器(AHDE)中进行热传递，在所述废热蒸汽发生器中呈加热管或管形式的加热面设置成管束并且接入到蒸汽轮机的水-蒸汽循环中。

废热蒸汽发生器和蒸汽轮机形成蒸汽和燃气轮机设施的蒸汽部件。燃气轮机通常设计成，使得其废气参数(温度、质量流、过压)在宽的运行范围中匹配于连接在下游的系统的入口参数。

而在这种设施运行时，在不同的运行状态下引入到蒸汽发生器中的热功率是不同的。在此，由于设施部件不同的动态特性通常出现临界的运行状态。这些运行状态由于蒸汽轮机设施相对于燃气轮机设施的不同的灵敏度以及相对大的延迟或反应时间而产生。因此例如在起动或负载变动运行时，尤其在所谓的快速启动或急速负载变化的情况下出现大的温度梯度和/或温度的时间变化以及减压的烟气的质量流的显著的变化。因此，燃气轮机设施通常在起动和负载变动运行时在温度和功率方面受限。

用于燃气轮机的热气温度的调控装置和温度测量装置在EP1462633中描述。EP1442203B1描述了一种用于控制燃气轮机组的冷却空气质量流的方法。然而，在这些文献中没有克服在快速启动或急剧的负载变化时出现大的温度梯度的问题。

为了抵消该问题，能够通过在燃气轮机和废热蒸汽发生器之间接入的旁通排气管将燃气轮机和蒸汽部件脱耦。因此，在对于蒸汽发生器而言表示临界状态的运行情况中，减压的烟气经由蒸汽发生器上游的旁通排气管导出。对于蒸汽和燃气轮机设施而言，这表示功率下降以及效率减小。

如果不存在旁通排气管，那么燃气轮机和废热蒸汽发生器不能够彼此脱耦。尤其当所述设施在环境温度高的情况下主要在部分负荷范围中运行时，在没有旁通排气管的蒸汽和燃气轮机设施中出现临界的运行状态。因为不存在旁通排气管，所以迫使蒸汽发生器一起运行。为了将蒸汽发生器中的温度保持在蒸汽管路、蒸汽轮机和/或旁路站所允许的设计界限之下，必须冷却在蒸汽发生器中产生的蒸汽。因此，发电厂设施的调度技术必须在蒸汽发生器中蒸汽产生不可避免地降低时确保避免换热管和收集器的材料温度由于加热面处的不允许高的温度所引起的不允许的提高。这要求人为地降低燃气轮机的烟气温度。这种运行方式与整个设施的效率损失关联，因为存在于烟气中的热量下降进而部分地保持不被使用。

该强制运行通过燃气轮机和蒸汽部件的强烈的耦联和相关性通常对所述设施的灵活性有负面的影响，因为蒸汽部件仅以明显的延迟且极其复杂地对通过燃气轮机提供的废热做出反应。

为了应对该问题，在欧洲专利文献EP0579061A1中描述了一种用于运行蒸汽和燃气轮机设施的设备和方法，所述方法在全部运行状态下、即也在起动或负载变换运行时的临界状态下，实现尽可能平和的运行同时实现高的总效率。为此，公开如下方法，其中在达到蒸汽和燃气轮机设施的临界的运行状态的情况下通过将水引入到减压的烟气中降低减压的烟气的温度。在此，水通过喷入设备喷入到烟气通道中。待引入的水量根据烟气温度来设定。为此，在烟气通道中设有执行元件、控制元件两个温度传感器。温度传感器在烟气通道中设置在喷入设备下游。因此，温度传感器检测烟气的温度，所述烟气已经通过喷入的水降温冷却。控制元件将所测量的实际温度与预设的理论温度比较并且在理论温度和实际温度之间存在偏差时调控待引入的水量。

现有技术的缺点主要是：由于在测量部位上游喷入水而使得测量结果歪曲，这在燃气轮机的静态的运行方式中，但是尤其即使在非静态的运行方式中也引起有误差地确定燃气轮机中的燃烧温度，进而在其调控中实行强烈负面的干预。其造成强烈歪曲的测量值，因为由于所喷入的水引起温度分布中的强烈的波动。

发明内容

本发明的目的是：提出一种方法和一种设备，经由其不仅能够相对于现有技术提高没有旁通排气管的蒸汽和燃气轮机设施的无干扰的运行还能够提高灵活性，使得在蒸汽和燃气轮机设施平和运行的同时提供改进的设施可用性。