用于将燃气轮机在其额定功率以下运行的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于将燃气轮机(10)在其额定功率以下运行的方法，具有如下步骤：将燃气轮机(10)的下功率边界值(P1@TATK＝const.)确定为这样的功率边界值，从该功率边界值起，燃气轮机输出功率的进一步降低导致偏离燃气轮机(10)的CO排放合规的部分负荷范围；提供燃气轮机输出功率的预先给出的边界值(p2)，其中，预先给出的边界值(p2)小于燃气轮机的额定功率；在燃气轮机输出功率在预先给出的边界值(p2)以上的情况下，以恒定的废气温度运行燃气轮机(10)，其中，将燃气轮机的压缩机(12)的进气导叶(13)进一步闭合以降低燃气轮机输出功率。为了在准备燃气轮机(10)的特别低的部分负荷运行时避免较大的温度梯度而设计为，将预先给出的边界值(p2)选择得大至使得主区温度、燃烧温度或废气温度的提高在燃气轮机(10)的尽可能大的CO排放合规的部分负荷范围上延伸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将燃气轮机在其额定功率以下运行的方法
本专利技术涉及一种用于将燃气轮机在其额定功率以下运行的方法，具有如下步骤：-将燃气轮机的下功率边界值确定为这样的功率边界值，从该功率边界值起，燃气轮机输出功率的进一步降低导致偏离燃气轮机的CO排放合规的部分负荷范围；-提供燃气轮机输出功率的预先给出的边界值，其中，该预先给出的边界值小于燃气轮机的额定功率；-在燃气轮机输出功率在预先给出的边界值以上的情况下，以恒定的平均废气温度、或者从中计算出的调整量(下面称作废气温度)运行燃气轮机，其中，将燃气轮机的压缩机的进气导叶进一步闭合以降低燃气轮机输出功率。
技术介绍
在用于电能产生的燃气轮机中已知的是，其不仅以额定负荷运行，还以更低的负荷运行。所谓的部分负荷运行却会导致在燃烧燃料时出现显著的空气过量；于是燃烧用空气比例比1小得多。在此，待由燃气轮机提供的功率越低，则空气过量就越大。在该情况下，燃烧室中燃料-空气混合物的燃烧温度下降，这类似地作用于与CO排放有关的主区温度。当该温度低过最小值时，则CO排放的生成增多。在主区温度进一步下降的情况下，则CO排放上升至使得它经常超过法定排放边界值，由此偏离了CO排放合规的部分负荷范围。通过该事实，只要法定CO排放边界值存在，燃气轮机的运营商就被迫关断其燃气轮机，除非其燃气轮机的功率进一步降低和同时能够低过CO排放边界值。为了进一步提高刚才描述的燃气轮机的部分负荷能力，现有技术中已知的DE102008044442A1提出了为了这种燃气轮机装备旁路系统，通过该旁路系统可以使得一部分压缩机最终气体绕过燃烧室运输，并且可以馈入燃气轮机的废气通道。由此可以降低输送给至燃烧的空气量，这提高了燃烧温度和由此提高了相关的主区温度。该提高然后又避免了CO排放，从而尽管燃气轮机的负荷运行进一步降低，仍可以CO排放合规地运行燃气轮机。然而不利之处在于，该在现有技术中已知的运行方式不必要地降低了燃气轮机的效率，因为被旁路的压缩空气未用于燃气轮机中的功转换。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是提供一种用于运行燃气轮机的方法，它即使在部分负荷运行下，也在CO排放合规的运行方式下具有较高的效率。本专利技术的另一任务是提供一种方法，在该方法中排放合规的燃气轮机运行向更低的负荷扩展。针对该方法的任务以权利要求1的特征解决。有利的构型在从属权利要求中说明，其技术教导可以按照任意方式彼此组合。根据本专利技术，在负荷要求降低时降低所述燃气轮机输出功率，其中，当燃气轮机输出功率低过预先给出的边界值时，将燃气轮机的废气温度随着燃气轮机功率的逐渐降低而逐渐提高，直至最大值，其中，预先给出的边界值被选择得大至使得废气温度的温度提高在燃气轮机的尽可能大的CO排放合规的部分负荷范围上延伸。通常，区分所测量的废气温度和所谓的所校正的废气温度。所测量的废气温度理解为在涡轮机输出端在废气中实际出现的温度。详细而言，通过位于穿流平面中的传感器测量多个废气温度，其值然后被综合成唯一的温度。与其相反地，所校正的废气温度理解为调整量，其是在考虑所吸入的空气的温度和涡轮机转数的情况下从所测量的废气温度中导出的。在本专利申请的意义下，平均废气温度既可以理解为所测量的废气温度、所校正的废气温度，也可以理解为以其它方式确定的废气温度。本专利技术的一个有利的实施形式是，将废气温度的提高实现为使得在达到允许的最高废气温度时才达到CO排放边界值。优选地，预先给出的边界值接近燃气轮机的额定负荷。然而，预先给出的边界值总是小于额定负荷的100％。相对的负荷信息是相对于燃气轮机的额定负荷而言的。特别优选的这样的扩展设计，其中，预先给出的边界值大于额定负荷的70％、尤其大于额定负荷的80％和特别优选大于额定负荷的90％。通过前面描述的措施，进行对废气温度的比较温和的改变，以尽可能小地为与该温度变化相关的燃气轮机构件和下游的、连接在后的部件添负担。由此，借助本专利技术一方面可能的是在进气导叶的调节范围内进一步降低燃气轮机的CO排放合规的工作区域的下边界和由此实现额定功率的较小的百分比，其中还可以在CO排放合规的区域中运行燃气轮机。另一方面得到燃气轮机稳定的调整特性，因为避免了更陡的温度梯度。此外，该新的运行方法引起了燃气轮机在部分负荷运行中改进的效率。此外，在不改动燃气轮机结构的情况下实现根据本专利技术的方法是可能的，即，为了实现本专利技术仅需在无需显著开销的情况下将控制技术匹配于根据本专利技术的方法。然而，当引导废气的构件诸如废气扩散器、废气路径和必要时连接在后的锅炉增强到能承受比迄今更高的废气温度时，这些优点才能在较大程度上出现。在此，特别平缓地构建所出现的负荷转换期间的温度梯度，由此将温度造成的材料拉伸和由此将材料应力保持为比较小。这使得燃气轮机的热气体构件和引导废气的构件的使用寿命延长。当对于其中废气温度与燃气轮机输出功率无关地被调整为恒定值的运行确定了下功率边界值时，优选地规定，随着燃气轮机输出功率的降低，减小下功率边界值。下功率边界值的减小是可能的，因为通过提高废气温度，燃气轮机的那个(其中废气中的排放量高于法定边界值的)功率值减小了。在此，随着废气温度的提高，CO排放合规的运行窗口向下扩展。只要合适，就可以将下功率边界值随着废气温度的提高而减小。根据另一有利构型，在达到可能减小的下边界值时，或者快达到其时，才实现废气温度的最后的、至废气温度最大值的提高。由此保证了，通过功率降低而进行的废气温度的温度提高比较平缓，并且其几乎在燃气轮机的整个CO排放合规的部分负荷范围上延伸。然而在前一段中描述的措施不是强制性的。根据目标设置也有利的是，将废气温度的上升选择得更陡，并且在远未达到可能减小的下边界值的情况下就实现了所允许的最大废气温度。由此使效率提高，因为在功率仅稍有下降时就已经将燃烧温度保持为比较高。于是仅需注意的是，不过烧燃气轮机。合适的是，在废气温度的提高的同时通过燃气轮机的压缩机的进气导叶的进一步旋转闭合而降低向燃烧室输送的燃烧用空气的量。如果调整燃气轮机的废气温度并且在燃气轮机功率低过预先给出的边界值且进一步降低的情况下，将该废气温度的额定值连续提高直至达到废气温度最大值，则上面描述的方法是特别有利的。附图说明借助附图描述中的实施例详细阐述本专利技术的其它优点和特征。其中：图1示出了燃气轮机的示意性结构；图2示出了曲线图，其中根据发电机端功率绘出了进气导叶的位置、废气温度和废气中出现的CO排放。具体实施方式图1示意性示出了固定式燃气轮机10，其具有压缩机12和涡轮机单元14，该涡轮机单元14的转子与压缩机12的转子彼此刚性耦合。在压缩机输出端与涡轮机单元14之间设有燃烧室16。该燃烧室可以构建为圆形燃烧室、管形燃烧室或者环形燃烧室。在管形燃烧室的情况下，通常设有10个、12个或更多管形燃烧室。在压缩机转子上还耦合有用于产生电流的发电机11。在压缩机12的进气口处设有可以围绕其纵轴线偏转的压缩机进气导叶13，借助这些导叶13可以调节压缩机质量流mV。这些导叶13仅被示意性示出。涡轮机单元14根据该实施例包括4个相继的涡轮级14a、14b、14c和14d，它们在该唯一的图中同样仅示意性示出。在运行中，压缩机12吸入环境空气，压缩其和将其输送至燃烧室16。在那里，压缩空气与燃料B本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将燃气轮机(10)在其额定功率以下运行的方法，具有如下步骤：‑将燃气轮机(10)的下功率边界值(p1)确定为这样的功率边界值，从该功率边界值起，燃气轮机输出功率的进一步降低导致偏离燃气轮机(10)的CO排放合规的部分负荷范围；‑提供燃气轮机输出功率的预先给出的边界值(p2)，其中，预先给出的边界值(p2)小于燃气轮机的额定功率；‑在燃气轮机输出功率在预先给出的边界值(p2)以上的情况下，以恒定的平均废气温度、或者从中计算出的调整量运行燃气轮机(10)，‑其中，将燃气轮机(10)的压缩机(12)的进气导叶(13)进一步闭合以降低燃气轮机输出功率，其特征在于如下步骤：‑降低燃气轮机输出功率，其中，当燃气轮机输出功率低过预先给出的边界值(p2)时，随着燃气轮机功率的逐渐降低而逐渐提高燃气轮机(10)的废气温度，直至废气温度最大值，其中，将预先给出的边界值(p2)选择得大至使得温度提高在燃气轮机的尽可能大的CO排放合规的部分负荷范围上延伸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.02.22 DE 102013202982.91.一种用于将燃气轮机(10)在其额定功率以下运行的方法，具有如下步骤：-将燃气轮机(10)的下功率边界值确定为这样的功率边界值，从该功率边界值起，燃气轮机输出功率的进一步降低导致偏离燃气轮机(10)的CO排放合规的部分负荷范围；-提供燃气轮机输出功率的预先给出的边界值(p2)，其中，预先给出的边界值(p2)小于燃气轮机的额定功率；-在燃气轮机输出功率在预先给出的边界值(p2)以上的情况下，以恒定的平均废气温度、或者从中计算出的调整量运行燃气轮机(10)，-其中，将燃气轮机(10)的压缩机(12)的进气导叶(13)进一步闭合以降低燃气轮机输出功率，其特征在于如下步骤：-降低燃气轮机输出功率，其中，当燃气轮机输出功率低过预先给出的边界值(p2)时，随着燃气轮机功率的逐渐降低而逐渐提高燃气轮机(10)的废气温度，直至废气温度最大值，...

【专利技术属性】
技术研发人员：T恩格勒，M戈林斯基，M古特穆思，P克罗伊策，M林克，N萨维利厄斯，K休塞尔贝克，M特蒂尔特，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE