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CN109923285B - 用于运行联合循环电厂的方法 - Google Patents

用于运行联合循环电厂的方法 Download PDF

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CN109923285B CN201780068806.6A CN201780068806A CN109923285B CN 109923285 B CN109923285 B CN 109923285B CN 201780068806 A CN201780068806 A CN 201780068806A CN 109923285 B CN109923285 B CN 109923285B
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Abstract

本发明涉及一种用于运行联合循环电厂(1)的方法，其中所述联合循环电厂(1)具有燃气轮机(2)和蒸汽轮机(3)，并且其中为了使所述燃气轮机(2)和所述蒸汽轮机(3)停机，所述燃气轮机(2)和所述蒸汽轮机(3)运行成，使得所述燃气轮机(2)和所述蒸汽轮机(3)在基本上相同的时间点(t1)减荷。

Description

用于运行联合循环电厂的方法
技术领域
本发明涉及一种用于运行联合循环电厂的方法。
背景技术
在此，联合循环电厂理解为燃气和蒸汽组合式电厂或燃气和蒸汽轮机电厂，其将燃气轮机电厂和蒸汽轮机电厂的原理组合。在此，燃气轮机用作为连接在下游的锅炉的热源，所述锅炉还用作为用于燃气轮机的蒸汽发生器。
借助于所述组合，在热力学循环过程中达到比借助于燃气轮机在正常运行中或在常规点火的蒸汽电厂中更高的效率。组合式电厂以直至60％的电效率属于最有效的常规电厂。
此外，这种组合式电厂可在电厂管理方面非常灵活地使用。由于起动时间短和更快改变负荷的可能性，所述组合式电厂是理想的中等负荷电厂。所述电厂主要在中等负荷范围内并且在需要时甚至在峰值电流的范围内运行。
然而，燃气轮机在低于最小功率时不提供恒定的排气温度。这在燃气轮机停机时也造成蒸汽温度降低。如果蒸汽轮机随后继续运行，那么这造成高的使用寿命消耗或者说使用寿命缩短。
因此，在燃气轮机在低负荷范围内运行之前将蒸汽轮机停机。在蒸汽轮机停机过程的时间段内，燃气轮机必须保持在恒定的功率水平。这与启动相比引起相对长的停机过程。此外，在停机期间效率不是最优的。
从EP 2 775 106 A1中已知一种用于运行具有燃气轮机和蒸汽轮机的联合循环电厂的方法，以便以最小负荷运行。关于停机，EP 2 775 106 A1提出，燃气轮机的减荷和蒸汽压力的降低选择为，使得在蒸汽温度降低之前达到最小的蒸汽轮机负荷和最小的蒸汽压力，这由于在燃气轮机减荷期间降低燃气轮机排气温度而引起。
还从EP 2 664 749 A1中已知一种联合循环电厂。设有控制器，所述控制器在停机之后引起穿过热量回收装置的蒸汽流。
还从EP 1 275 817 A1中已知一种联合循环电厂，所述联合循环电厂除了燃气轮机和蒸汽轮机以外还具有紧急油切断设备，所述紧急油切断设备仅可以停止蒸汽轮机或替选地在技术故障的情况下也停止燃气轮机。
发明内容
因此，本发明的目的在于，表明如何能够加速停机的至少一个途径。
根据本发明，在用于运行具有燃气轮机和蒸汽轮机以及停机装置的联合循环电厂的方法，借助于停机装置，燃气轮机和蒸汽轮机运行成，使得燃气轮机和蒸汽轮机在如下时间窗之内，在基本上相同的时间点减荷并且机组功率降为零，所述时间窗从在第一时间点停机过程开始延伸直至在第二时间点蒸汽温度降至下极限值，其中储存在联合循环电厂中的热能防止在所述时间窗之内低于燃气轮机的最小功率运行时蒸汽温度立即降低。
在此，本发明利用如下状况，即联合循环电厂的热容量，例如在管道系统中循环的蒸汽和燃气，然而也在将联合循环电厂的部件彼此连接的管道的壁部中，足以在燃气轮机停机时防止快速的温度下降。换言之，储存在联合循环电厂中的热能防止在低于燃气轮机的最小功率运行时蒸汽温度立即降低。因此，在从停机过程开始延伸直至蒸汽温度降至下极限值的该时间窗之内，燃气轮机可以与蒸汽轮机同时地停机。因此可以加速停机。然而有利地，在此不存在燃气轮机具有高动力性的先决条件。
优选地，与燃气轮机关联有燃气轮机功率控制器并且与蒸汽轮机关联有蒸汽轮机功率控制器，并且为燃气轮机功率控制器和蒸汽轮机功率控制器借助相应的停机-给定值-分布曲线预设相应的给定值，以便使燃气轮机和蒸汽轮机在基本上相同的时间点减荷。在此，基本上在相同的时间点理解为：不损害蒸汽轮机的运行和/或造成使用寿命的缩短。因此，针对停机，为燃气轮机功率控制器和蒸汽轮机功率控制器预设不同于正常运行的给定值。给定值可以分别是一系列值减小的变量，所述变量相互协调并且所述变量在经过相应的预定时长之后依次接入到相应的控制器上。相应的控制器随后引起根据相应的给定值修正相应的实际值。
优选地，与燃气轮机关联有燃气轮机功率控制器并且与蒸汽轮机关联有蒸汽轮机功率控制器，并且燃气轮机功率控制器的和蒸汽轮机功率控制器的相应的控制变量分别加载有停机-预控-分布曲线，以便使燃气轮机和蒸汽轮机在基本上相同的时间点减荷。停机-预控-分布曲线可以分别具有一系列值减小的变量，所述变量相互协调并且所述变量在经过相应的预定时长之后依次接入到相应的控制器上。在停机期间可以利用预控。通过预控，相应的控制变量附加地加载有与控制段的状态无关的值。所述预控能够实现以简单的方式考虑基于给定值分布曲线待期望的控制变量需求。因为所述预控是附加的控制，其不损害控制段的稳定性。
通过将给定变量适当地转换为预控的控制变量，能构成不具有对控制回路稳定性的不利影响的动态控制。给定变量至控制变量的转换进行成，使得连续的一系列减少的给定值导致一系列连续的控制变量。
此外，属于本发明的是，一种用于执行这种方法的计算机程序产品，一种这样的联合循环电厂以及一种用于这种联合循环电厂的停机装置。
附图说明
下面，根据示意的附图阐述根据本发明的连接元件的一个优选的实施方式。附图示出：
图1示出联合循环电厂的示意图；
图2示出在图1中示出的联合循环电厂的控制器结构的示意图；
图3示出在图1中示出的联合循环电厂的另一控制器结构的示意图；
图4示出在图1中示出的联合循环电厂的控制结构的示意图；以及
图5示出在图1中示出的联合循环电厂在停机时的转速分布曲线和机组功率分布曲线的示意图。
具体实施方式
首先参照图1。
在图1中示出联合循环电厂1。
在本实施例中，联合循环电厂1具有燃气轮机2、蒸汽轮机3、冷凝器4和锅炉5。
联合循环电厂1可以构成为多轴设备(英语Multishaft)，其中燃气轮机2和蒸汽轮机3分别驱动发电机(未示出)。替选地，联合循环电厂1也可以构成为单轴设备(英语：singleshaft)，其中燃气轮机2和蒸汽轮机3以及发电机来自共同的轴，其中附加地可以设有用于与自同步的超越离合器。
在正常运行中，为燃气轮机2输送空气和燃气。燃气轮机2的热排气经由排气管路14输送给锅炉5以产生水蒸气并且经由排出口15导出。经由蒸汽管路16，蒸汽从锅炉5被输送给蒸汽轮机3并且在那里膨胀。经由另一蒸汽管路17，膨胀的蒸汽被输送给冷凝器4，随后冷凝物经由冷凝物管路18被输送给锅炉5。
现在附加地参照图2。
示出的是，用于在图1中示出的联合循环电厂1的控制器结构。
控制器结构具有燃气轮机功率控制器8和蒸汽轮机功率控制器9，其中燃气轮机功率控制器8与燃气轮机2相关联，所述燃气轮机在图2中由控制段-燃气轮机6象征地表示，并且蒸汽轮机功率控制器9与蒸汽轮机3相关联，所述蒸汽轮机在图2中由控制段-蒸汽轮机7象征地表示。
如已知的，检测燃气轮机2的和蒸汽轮机3的输出变量作为相应的实际值IST，控制差由相应的给定值SOLL以及实际值IST求得并且作为控制偏差e输送给相应的燃气轮机功率控制器8和蒸汽轮机功率控制器9。相应的燃气轮机功率控制器8和蒸汽轮机功率控制器9随后提供相应的控制变量u，以所述控制变量加载相应的控制段-燃气轮机6和控制段-蒸汽轮机7，以便因此确保期望的功率。
在停机期间，停机装置13起作用。停机装置13在图2中示出的实施例中构成为给定值预设设备10。
停机装置13将用于燃气轮机2的停机-给定值-分布曲线ASV I和用于蒸汽轮机3的停机-给定值-分布曲线ASV II作为相应的给定值接入到燃气轮机功率控制器8和蒸汽轮机功率控制器9上。在此，用于燃气轮机2的停机-给定值-分布曲线ASV I和用于蒸汽轮机3的停机-给定值-分布曲线ASV II在本实施例中分别具有一系列值减小的变量，所述变量相互协调并且在经过预定的时长之后接入到燃气轮机功率控制器8和蒸汽轮机功率控制器9上，以便因此使燃气轮机2和蒸汽轮机3在基本上相同的时间点t1(参见图5)减荷。
现在，附加地参照图3。
示出的是用于在图1中示出的联合循环电厂1的另一控制器结构。
在图3中示出的控制器结构具有停机装置13，所述停机装置在本身实施例中也可以构成为预控设备11。
停机装置13通过其相应的停机-给定值-分布曲线ASV I、ASV II也将用于燃气轮机2的停机-预控-分布曲线AVV I和用于蒸汽轮机3的停机-预控-分布曲线AVV II作为相应的控制值s直接接入到燃气轮机2或控制段-燃气轮机6和蒸汽轮机3或控制段-蒸汽轮机7上。在此，用于燃气轮机2的停机-预控-分布曲线AVV I和用于蒸汽轮机3的停机-预控-分布曲线AVV II在本实施例中分别具有一系列值减小的变量，所述变量相互协调并且相继接入，以便因此使燃气轮机2和蒸汽轮机3在基本上相同的时间点t1(参见图5)减荷。
现在，附加地参照图4。
示出的是用于在图1中示出的联合循环电厂1。
在图4中示出的控制结构具有停机装置13，所述停机装置在本实施例中构成为控制设备12并且具有用于控制燃气轮机2的燃气轮机控制单元13和用于控制蒸汽轮机3的蒸汽轮机控制单元14。
停机装置13将停机-控制变量-分布曲线ASG I接入到燃气轮机2或控制段-燃气轮机6上和将停机-控制变量-分布曲线ASG I接入到蒸汽轮机3或控制段-蒸汽轮机7上，以便因此使燃气轮机2和蒸汽轮机3在基本上相同的时间点t1(参见图5)减荷。
现在，附加地参照图5。
以示意的形式示出联合循环电厂1的转速分布曲线n和机组功率分布曲线P。
停机在时间点t0开始。因此，在该时间点停机装置13起作用。
如果停机装置13构成为给定值预设设备10，那么停机装置13将用于燃气轮机2的停机-给定值-分布曲线ASV I和用于蒸汽轮机3的停机-给定值-分布曲线ASV II作为相应的给定值接入到燃气轮机功率控制器8和蒸汽轮机功率控制器9上，以便因此使燃气轮机2和蒸汽轮机3在基本上相同的时间点t1减荷。
如果停机装置13构成为预控设备11，那么停机装置13将用于燃气轮机2的停机-预控-分布曲线AVV I和用于蒸汽轮机3的停机-预控-分布曲线AVV II作为相应的给定值直接接入到燃气轮机2或控制段-燃气轮机6和蒸汽轮机3或控制段-蒸汽轮机7上，以便因此使燃气轮机2和蒸汽轮机3在基本上相同的时间点t1减荷。
如果停机装置13构成为控制设备12，那么停机装置13将停机-控制变量-分布曲线ASG I接入到燃气轮机2或控制段-燃气轮机6上和将停机-控制变量-分布曲线ASG I接入到蒸汽轮机3或控制段-蒸汽轮机7上，以便因此使燃气轮机2和蒸汽轮机3在基本上相同的时间点t1减荷。
因此，在从第二时间点t0延伸直至时间点t1，即从停机过程开始延伸直至蒸汽温度降至下极限值的时间窗之内，燃气轮机2与蒸汽轮机3同时停机。此外，在t0至t1之间的时间窗之内，机组功率分布曲线P降至零。
因此，可以加速停机。然而有利地，在此不存在燃气轮机2具有高动力性的先决条件。
尽管已通过优选的实施例详细说明和描述了本发明的细节，但是本发明不受公开的实例限制并且本领域技术人员可以从中推导出其他变型形式，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于运行联合循环电厂(1)的方法，
其中所述联合循环电厂(1)具有燃气轮机(2)和蒸汽轮机(3)以及停机装置(13)，并且其中为了使所述燃气轮机(2)和所述蒸汽轮机(3)停机，所述燃气轮机(2)和所述蒸汽轮机(3)在如下时间窗之内运行，所述时间窗从在第一时间点停机过程开始延伸直至在第二时间点(t1)蒸汽温度降至下极限值，
其特征在于，
所述停机装置(13)将所述燃气轮机(2)和所述蒸汽轮机(3)运行成，使得所述燃气轮机(2)和所述蒸汽轮机(3)在基本上相同的时间点(t1)减荷并且机组功率降为零，其中储存在所述联合循环电厂(1)中的热能防止在所述时间窗之内在低于所述燃气轮机(2)的最小功率运行时蒸汽温度立即降低。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中与所述燃气轮机(2)关联有燃气轮机功率控制器(7)并且与所述蒸汽轮机(3)关联有蒸汽轮机功率控制器(8)，并且其中为所述燃气轮机功率控制器(7)和所述蒸汽轮机功率控制器(8)借助相应的停机-给定值-分布曲线(ASV I，ASV II)预设相应的给定值，以便使所述燃气轮机(2)和所述蒸汽轮机(3)在基本上相同的时间点(t1)减荷。
3.根据权利要求1所述的方法，
其中与所述燃气轮机(2)关联有燃气轮机功率控制器(7)并且与所述蒸汽轮机(3)关联有蒸汽轮机功率控制器(8)，并且其中所述燃气轮机功率控制器(7)的和所述蒸汽轮机功率控制器(8)的相应的控制变量分别加载有停机-预控-分布曲线，以便使所述燃气轮机(2)和所述蒸汽轮机(3)在基本上相同的时间点(t1)减荷。
4.根据权利要求1所述的方法，
其中借助于所述停机装置(13)分别为所述燃气轮机(2)和所述蒸汽轮机(3)预设停机-控制变量-分布曲线(ASG I，ASG II)，以便使所述燃气轮机(2)和所述蒸汽轮机(3)在基本上相同的时间点(t1)减荷。
5.一种计算机程序产品，
其具有构成用于执行根据权利要求1至4中任一项所述的方法的组件。
6.一种联合循环电厂(1)，其具有燃气轮机(2)和蒸汽轮机(3)以及停机装置(13)，其中所述停机装置(13)构成用于在如下时间窗之内使所述燃气轮机(2)和所述蒸汽轮机(3)运行，所述时间窗从在第一时间点停机过程开始延伸直至在第二时间点(t1)蒸汽温度降至下极限值，
其特征在于，
所述燃气轮机(2)和所述蒸汽轮机(3)在基本上相同的时间点(t1)减荷并且机组功率降为零，其中储存在所述联合循环电厂(1)中的热能防止在所述时间窗之内在低于所述燃气轮机(2)的最小功率运行时蒸汽温度立即降低。
7.根据权利要求6所述的联合循环电厂(1)，
其中与所述燃气轮机(2)关联有燃气轮机功率控制器(7)并且与所述蒸汽轮机(3)关联有蒸汽轮机功率控制器(8)，并且其中所述停机装置(13)为所述燃气轮机功率控制器(7)和所述蒸汽轮机功率控制器(8)根据相应的停机-给定值-分布曲线(ASVI，ASVII)预设相应的给定值，以便使所述燃气轮机(2)和所述蒸汽轮机(3)在基本上相同的时间点(t1)减荷。
8.根据权利要求6所述的联合循环电厂(1)，
其中与所述燃气轮机(2)关联有燃气轮机功率控制器(7)并且与所述蒸汽轮机(3)关联有蒸汽轮机功率控制器(8)，并且其中所述停机装置(13)分别为所述燃气轮机功率控制器(7)和所述蒸汽轮机功率控制器(8)加载停机-预控-分布曲线，以便使所述燃气轮机(2)和所述蒸汽轮机(3)在基本上相同的时间点(t1)减荷。
9.根据权利要求6所述的联合循环电厂(1)，
其中所述停机装置(13)相应地预设停机-控制变量-分布曲线(ASG I，ASGII)，以便使所述燃气轮机(2)和所述蒸汽轮机(3)在基本上相同的时间点(t1)减荷。
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