用于快速调节热电设备发电功率的方法及相应的热电设备技术

一种快速调节热电设备发电功率的方法及相应的热电设备。当具有一个包括一台汽轮机（２）和一台发电机（６）在内的涡轮发电机组的热电设备（１）运行时，将水（Ｗ）喷入一过热器加热面中或喷到一过热器加热面之前。为了保证以特别低的成本可靠地快速调节功率，在快速调节热电设备发电功率的本发明专利技术方法中。提高水（Ｗ）的喷入速率以调节发电机的多余功率。而在一种特别适用于实施该方法的热电设备中，蒸汽发生器（２８）的过热器加热面配备有一水喷头（７０、７２），该水喷头与一个调节器组件（８）连接，以便调节水（Ｗ）喷入过热器加热面中的速率，其中，该调节器组件（８２）根据所需的发电机多余功率给出一个用于水喷头（７０、７２）的调节信号。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种快速调节热电设备发电功率的方法，该热电设备具有一个包括一台汽轮机和一台发电机在内的涡轮发电机组。本专利技术还涉及一种适合于实施该方法的热电设备。在供电系统中实现安全可靠供电的前提条件是一些发电机组产生的电能和配电网中的一些用电器所消耗的电能之间要谨慎仔细地协调。若产生电能和消耗电能的程度相同，则作为电网重要特征参数之一的电网频率保持恒定不变。它的标称值例如在欧洲联合电网中为50Hz，而例如由于发电机组的失效和用电器的接入与断开引起的频率偏差(波动)可视为是发电功率提高和下降的量度。除了要控制供电系统中的频率偏差之外，还有另一任务，即，要保持将预定的传输功率通过接点发送给组成配电网(联合电网或小岛电网)的分电网。因此要求能在几十秒内快速提高发电机组的功率。例如要求能在30秒内相对于满负荷迅即将负荷提高约3-5％。快速调节功率和保持频率的可能性在印刷出版物“VGB电厂技术”，1980年第1期，第18至23页中有所记载。当对于在几十秒内快速改变发电功率存在着多项可同时或选择性执行的操作措施时，为了持续改变发电机组发电功率需要改变燃料的输入量。因此在燃烧矿物燃料的热电设备中，通常为了防止发生延滞要在最初的几十秒内将事先保持在节流位置的汽轮机的调节阀打开，并由此实际上无延滞地启动蓄汽器且排空它。然而这种处于节流状态的热电设备的运行方式却会导致自身的热损耗很高，因而经济实用性有限。除了通过取消对汽轮机的调节阀的节流来提高发电功率以外，还可以切断设置在汽轮机水汽循环中的借助于从汽轮机来的抽汽进行加热的预热器。与此同时，流经低压预热器的凝结水流可在几秒内停止并重新得以提高。这种通过切断预热器来阻断凝结水流，从而快速调节燃烧矿物燃料的发电机组的发电功率的措施例如在德国专利文献DE-PS 3304292中有记载。为了调节和/或控制快速的二级储备，亦即调节流往蓄热预热器和/或热冷凝器的蒸汽流，以及为了调节和/或控制在发电机组的汽轮机的水汽循环中的过程蒸汽和冷凝水，通常采用一个调节装置。它对于快速的功率调节，亦即激活二级储备，对于节流流向预热器的蒸汽量，对于节流过程蒸汽和/或对于节流冷凝水均能发挥作用。其中汽轮机抽汽设备中调节阀的位置额定值和调节冷凝水的调节机构的位置额定值这样来构成，即，使得能得到所需要的发电机多余功率。然而其缺点是适用于此的汽轮机的结构成本相对较大，而且所述调节机构复杂，容易发生故障，使得这种系统用于快速调节功率时工作可靠性有限。因此，本专利技术的目的在于提供一种用于快速调节上述类型热电设备的发电功率的方法，保证仅用特别少的成本就能快速可靠地调节发电功率。另外还提供一种特别适用于实施该方法的热电设备。本专利技术有关方法方面的目的是这样来实现的，即，在一个热电设备中，当其运行时，将水喷入过热器加热面中，为了调节发电机的多余功率而提高水的喷入速率。本专利技术基于这样的考虑，即，为了在可靠快速地调节功率的同时，使所采用的设备部件的成本特别低，应当省去对汽轮机的水汽循环中的蓄汽器所进行的复杂激活措施。在放弃对蓄汽器的激活后，通过附加地将水喷入过热器加热面中或喷到过热器加热面之前，有待输往汽轮机的蒸汽质量流短时提高，从而可相对较快地提高汽轮机的输出功率。将水附加地喷入过热器加热面区域，会产生附加的蒸汽流，它在短时间内就能提高汽轮机输出的功率。通过提高水的喷入速率，过热器加热面中的蒸汽温度首先下降。降低蒸汽温度会提高决定传热量大小的在过热器加热面和蒸汽之间的温度差。利用这种方式可从过热器加热面吸取存储器热量，从烟气中吸取附加的更多热量，这样一来，在蒸汽发生器中传递到过热器加热面上的热量会暂时升高。为了调节发电机的多余功率，相宜地提高水喷入高压过热器和/或中间过热器的速率。为了避免汽轮机输出的功率发生不期望的返回，比较有利的是最迟在过了约1分钟后(从水的喷入速率提高后开始计算)，从过热器加热面流出的蒸汽的温度额定值下降一个预定的值。就象已指出的那样，过热器加热面中的蒸汽温度由于水的喷入速率提高在大约60秒后下降。这在温度调节控制时会导致水的喷入速率下降，从而导致汽轮机输出功率返回。当从过热器加热面流出的蒸汽的温度额定值及时下降时，就能可靠地避免这一点。比较有利的是，在水的喷入速率提高的同时，配属于热电设备的蒸汽发生器的燃烧矿物燃料的燃烧室所需的燃料尽可能快地，亦即在水的喷入速率提高的同时或紧随其后增大一个与所要求的发电机多余功率相匹配的量值。燃料量的提高(例如在以煤为燃料的蒸汽发生器的情况下)可在大约2至4分钟后导致汽轮机输出的电能有效地增多。按照汽轮机输出的电能随燃料的提高而增多的程度，水的喷入速率可重新减少至其初始值，为长期运行而设置的蒸汽温度调控又能重新被激活。对于具有一个包括一台汽轮机与一台发电机在内的涡轮发电机组以及一个蒸汽发生器(其加热面连接在汽轮机的水汽循环中)的热电设备来说，本专利技术的目的是这样来实现的，即，为蒸汽发生器的过热器加热面配备一个水喷头，该水喷头与一个调节器组件相连，以便调节水喷入过热器加热面中的速率，而该调节器组件则根据一个所要求的发电机多余功率为水喷头预定一个调节信号。经过对调节器组件的设计，借助于水喷入过热器加热面中速率的提高可实现短期所需要的发电机多余功率。设置在水喷头上的喷水阀受调节器组件控制并为此相宜地配备快速驱动机构。此外，通过对调节器组件的设计，使得用于喷水阀驱动机构的开启脉冲和关闭脉冲由热电设备的功率调节器给出，而不是由热电设备的温度调节器给出。比较有利的是，所述调节器组件出口端通过一根信号线与一个为调节供入蒸汽发生器中的给水量而设置的调节阀相连接，或者是与一个为调节供入配属于所述蒸汽发生器的燃烧室中的燃料量而设置的调节阀相连接。通过调节器组件，一方面通过提高水的喷入速率短期内可激活功率储备，另一方面通过改变输往燃烧室的燃料量，中长期内可激活对持续功率输出的提高。本专利技术实现的优点尤其在于借助于采用非常简单的手段提高水的喷入速率，也无需对所采用的部件提出附加的要求就可以实现对发电机多余功率的调节。尤其是无需昂贵的措施来使汽轮机满足快速功率调节的要求。快速调节功率的方案因而也特别适用于普通构型的汽轮机，这种普通构型的汽轮机在整个负载区域内运行时热量损耗特别低。汽轮机在这种快速的功率调节过程中只受到很小的应力，因此即便是多次重复这种快速的功率调节过程也不会损伤汽轮机。下面借助附图对本专利技术的一个实施例予以详细说明，该附图为热电设备的简略示图。图中所示热电设备1包括一台汽轮机2，它通过一根汽轮机轴4与一台发电机6相连接。在本实施例中，该汽轮机2包括一个高压段2a和一个低压段2b。该汽轮机2因而为两级式。但作为变型方案，汽轮机2也可以仅仅为单级，或者为多级，尤其是三压力级。汽轮机2的出口端通过一根蒸汽管道10与一个冷凝器12相连。冷凝器12则通过一根管道线路14与一个给水箱20相连接，一个冷凝器泵16和一个用蒸汽加热的预热器18接入该管道线路中。给水箱20的出口端通过一根输水管22与一个设置在一个蒸汽发生器28中的加热面装置30相连接。一台给水泵24和一个用蒸汽加热的预热器26接在该输水管22中。该加热面装置30包括一个蒸发器加热面32。该蒸发器加热面32在此可以设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于快速调节热电设备（１）发电功率的方法，该热电设备（１）具有一个包括一台汽轮机（２）和一台发电机（６）在内的涡轮发电机组，当其运行时水（Ｗ）喷入一过热器加热面中或喷到一过热器加热面之前，其中，为了调节发电机的多余功率，提高水（Ｗ）的喷入速率。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：冈特卡利纳，鲁道夫克拉尔，埃伯哈德威特乔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]