燃?xì)獍l(fā)電站的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行燃?xì)獍l(fā)電站的方法，其包括燃?xì)廨啓C(jī)，該燃?xì)廨啓C(jī)具有壓縮機(jī)級(jí)以及渦輪機(jī)級(jí)，并且通過(guò)軸與發(fā)電機(jī)相連，其中發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)為也可作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作，其中所述方法要求發(fā)電機(jī)作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作用于旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)軸，以及同時(shí)將從渦輪機(jī)級(jí)流出的加熱氣流導(dǎo)出和將所述氣流導(dǎo)入用于將熱能從氣流傳遞至熱交換流體的第一熱交換器，其中，熱交換流體設(shè)計(jì)用于要么向熱存儲(chǔ)介質(zhì)輸出熱能、要么自身作為存儲(chǔ)介質(zhì)中間存儲(chǔ)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】燃?xì)獍l(fā)電站

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行燃?xì)獍l(fā)電站的方法，該燃?xì)獍l(fā)電站包括燃?xì)廨啓C(jī)，該燃?xì)廨啓C(jī)通過(guò)軸與發(fā)電機(jī)相連，其中發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)用于也可作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作。此外本發(fā)明還涉及一種這樣的燃?xì)獍l(fā)電站。

【背景技術(shù)】
[0002]由于在公共的供電網(wǎng)中越來(lái)越多地向利用分散布置的可重復(fù)使用的發(fā)電源供電的轉(zhuǎn)變，需要日益改善對(duì)電能的調(diào)節(jié)或適當(dāng)?shù)闹虚g存儲(chǔ)，用于使供電網(wǎng)絡(luò)即使在需求或電流輸入劇烈波動(dòng)時(shí)也能穩(wěn)定運(yùn)行。
[0003]將電能中間存儲(chǔ)為機(jī)械能的形式(例如借助壓力或存儲(chǔ)介質(zhì)的勢(shì)能改變)尤其適用于短期或中期的能量存儲(chǔ)。在此在公共供電網(wǎng)絡(luò)中可供使用的多余電能通常被利用來(lái)改變存儲(chǔ)介質(zhì)的機(jī)械能量狀態(tài)。在抽水蓄能式電站中例如水借助適用的輸送裝置被提升至較高的勢(shì)能水平，用于在不同時(shí)間借助落至其原始水平的水驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)和發(fā)電機(jī)以發(fā)電。電流可以重新輸入公共電網(wǎng)中并且特別是在存在增大的用電需求和調(diào)節(jié)需求時(shí)提供。
[0004]然而，傳統(tǒng)的蓄能電站技術(shù)中的缺點(diǎn)在于，在其可能的應(yīng)用方面地域受到限制。因此例如抽水蓄能式電站在大多數(shù)情況下僅用于位置地形具有合適的高度差的地方。對(duì)此額外的缺點(diǎn)還在于對(duì)風(fēng)景和自然的景觀的負(fù)面影響。尤其通過(guò)必要的白天建造結(jié)構(gòu)較大的裝置而幾乎不能避免這些缺點(diǎn)。
[0005]由于用于中間存儲(chǔ)電能的傳統(tǒng)技術(shù)的缺點(diǎn)而提出的要求在于，提供一種改進(jìn)的技術(shù)解決方案。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題尤其在于，提供一種方法，該方法能夠?qū)⒔柚延械陌l(fā)電站技術(shù)將來(lái)自公共電網(wǎng)的電流轉(zhuǎn)換成合適形式的可存儲(chǔ)的能量。此外特別希望的是提供一種方法，該方法基于現(xiàn)有的發(fā)電站技術(shù)實(shí)現(xiàn)發(fā)電站能夠僅通過(guò)很少的和低成本的改變而改造為，使得其不僅適用于生產(chǎn)電流而且適用于提供合適形式的可存儲(chǔ)的能量。尤其還推薦一種用于提供可存儲(chǔ)能量的方法，該方法相對(duì)更少地干預(yù)自然環(huán)境或完全避免這種干預(yù)。
[0006]按照本發(fā)明，所述技術(shù)問(wèn)題通過(guò)一種按照權(quán)利要求1和2所述的方法以及通過(guò)一種按照權(quán)利要求13、14的燃?xì)獍l(fā)電站解決。
[0007]所述技術(shù)問(wèn)題尤其通過(guò)一種用于運(yùn)行燃?xì)獍l(fā)電站的方法解決，該燃?xì)獍l(fā)電站包括燃?xì)廨啓C(jī)，該燃?xì)廨啓C(jī)具有壓縮機(jī)級(jí)以及渦輪機(jī)級(jí)，并且燃?xì)廨啓C(jī)通過(guò)軸與發(fā)電機(jī)相連，其中發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)用于也可以作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作，該方法包括以下步驟:
[0008]-發(fā)電機(jī)作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作用于旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)軸；
[0009]-同時(shí)將從渦輪機(jī)級(jí)流出的氣流導(dǎo)出，和
[0010]-將該氣流導(dǎo)入用于將熱能從氣流傳遞至熱交換流體的第一熱交換器；
[0011 ]-將熱交換流體輸入蓄熱器；
[0012]此外，所述技術(shù)問(wèn)題通過(guò)一種用于運(yùn)行燃?xì)獍l(fā)電站的方法解決，該燃?xì)獍l(fā)電站包括燃?xì)廨啓C(jī)，該燃?xì)廨啓C(jī)具有壓縮機(jī)級(jí)以及渦輪機(jī)級(jí)，并且燃?xì)廨啓C(jī)通過(guò)軸與發(fā)電機(jī)相連，其中發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)用于也可以作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作，該方法包括以下步驟:
[0013]-發(fā)電機(jī)作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作用于旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)所述軸；
[0014]-同時(shí)將從渦輪機(jī)級(jí)流出的氣流導(dǎo)出，和
[0015]-將所述氣流導(dǎo)入用于將熱能從氣流傳遞至熱交換流體的第一熱交換器；
[0016]-將熱交換流體的熱能傳遞至熱存儲(chǔ)流體，所述熱存儲(chǔ)流體在另外的步驟中輸入蓄熱器；
[0017]此外，所述技術(shù)問(wèn)題通過(guò)一種燃?xì)獍l(fā)電站解決，該燃?xì)獍l(fā)電站包括燃?xì)廨啓C(jī)，該燃?xì)廨啓C(jī)具有壓縮機(jī)級(jí)以及渦輪機(jī)級(jí)，并且燃?xì)廨啓C(jī)通過(guò)軸與發(fā)電機(jī)相連，其中發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)用于也可以作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作，該燃?xì)獍l(fā)電站還包括導(dǎo)氣裝置，該導(dǎo)氣裝置與渦輪機(jī)級(jí)這樣共同作用，使得從渦輪機(jī)級(jí)流出的氣流導(dǎo)出并且導(dǎo)入第一熱交換器中，其中，熱交換器設(shè)計(jì)用于，將熱能從氣流中取出并且傳遞至熱交換流體，該熱交換流體可以輸入蓄熱器中用于中間存儲(chǔ)。
[0018]此外，所述技術(shù)問(wèn)題通過(guò)一種燃?xì)獍l(fā)電站解決，該燃?xì)獍l(fā)電站包括燃?xì)廨啓C(jī)，該燃?xì)廨啓C(jī)具有壓縮機(jī)級(jí)以及渦輪機(jī)級(jí)，并且燃?xì)廨啓C(jī)通過(guò)軸與發(fā)電機(jī)相連，其中發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)用于也可以作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作，該燃?xì)獍l(fā)電站還包括導(dǎo)氣裝置，該導(dǎo)氣裝置與渦輪機(jī)級(jí)這樣共同作用，使得從渦輪機(jī)級(jí)流出的氣流導(dǎo)出并且導(dǎo)入第一熱交換器中，其中，熱交換器設(shè)計(jì)用于，將熱量從氣流中獲取并且向熱交換流體傳遞，該熱交換流體在第二熱交換器中向熱存儲(chǔ)流體輸出至少一部分熱能，該熱存儲(chǔ)流體輸入蓄熱器中用于中間存儲(chǔ)。
[0019]按照本發(fā)明也進(jìn)行電能向熱能的轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換可以借助在許多地方已經(jīng)存在的燃?xì)獍l(fā)電站技術(shù)實(shí)現(xiàn)，方式是即設(shè)計(jì)用于產(chǎn)生電流的發(fā)電機(jī)這樣程度地適配，使得該發(fā)電機(jī)也可以作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作用于產(chǎn)生加熱的氣流。
[0020]因?yàn)榘l(fā)電機(jī)相對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)僅基于技術(shù)原理的轉(zhuǎn)變，所以為了適配發(fā)電機(jī)僅要進(jìn)行相對(duì)較小和廉價(jià)的改變，這種改變?cè)试S發(fā)電機(jī)也可以作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作。在此修改例如發(fā)電機(jī)的保護(hù)方案。此外用于燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電機(jī)常常已經(jīng)構(gòu)造成，使得該發(fā)電機(jī)在直至到達(dá)所期望的最小轉(zhuǎn)速的啟動(dòng)階段中能夠作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作。但這種作為發(fā)動(dòng)機(jī)的工作僅保證了異步工作，該異步工作也不能設(shè)計(jì)用于提供較高的輸入功率來(lái)達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)的額定轉(zhuǎn)速。在傳統(tǒng)的輸入功率中若不通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)加熱幾乎不能提供加熱的氣流，因?yàn)樵谌細(xì)廨啓C(jī)的傳統(tǒng)運(yùn)行中在燃燒室級(jí)中的燃料點(diǎn)燃在達(dá)到額定轉(zhuǎn)速前額外地提供了燃燒功率，也就是負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)期望的壓縮質(zhì)量流。也就是說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)在常規(guī)運(yùn)行中不能提供全部功率用于使燃?xì)廨啓C(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。但是如果燃燒功率不能或不能以如傳統(tǒng)運(yùn)行一樣的標(biāo)準(zhǔn)提供，則這要求通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)提供附加的輸入功率，傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)(作為發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行)不能理解為這種發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0021]在發(fā)電機(jī)作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)使用能夠從公共電網(wǎng)中獲取的電能用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所述軸。所述軸又驅(qū)動(dòng)由燃?xì)廨啓C(jī)包含的渦輪機(jī)級(jí)以及壓縮機(jī)級(jí)，并且因此負(fù)責(zé)氣流通過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)，該氣流與在燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電運(yùn)行中的流體相同定向。但是不同于燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電運(yùn)行的是，在按照本發(fā)明的運(yùn)行中不產(chǎn)生電流，而是僅將電能轉(zhuǎn)換成可合適的可存儲(chǔ)形式的能量。也就是說(shuō)消耗電能。此外，由于燃?xì)廨啓C(jī)的軸、壓縮機(jī)和渦輪機(jī)較大的慣性，電能消耗可使頻率穩(wěn)定地作用于公共電網(wǎng)的電網(wǎng)頻率。因此也可以以適用的方式補(bǔ)償較小的電網(wǎng)波動(dòng)，而同時(shí)從公共電網(wǎng)吸收電能。
[0022]在發(fā)電機(jī)按照本發(fā)明運(yùn)行時(shí)，為了借助燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生熱能，首先將空氣從環(huán)境中吸入壓縮機(jī)級(jí)用于壓縮空氣并因此至少部分地實(shí)現(xiàn)這樣壓縮的空氣的絕熱的加熱。因此在發(fā)電機(jī)按照本發(fā)明作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)從壓縮機(jī)級(jí)流出相對(duì)較熱的空氣，并且經(jīng)過(guò)燃燒室級(jí)以及渦輪機(jī)級(jí)。在從渦輪機(jī)級(jí)流出時(shí)，所述氣體以合適方式導(dǎo)出，其中該氣體的熱能在合適導(dǎo)引后通過(guò)熱交換作用在第一熱交換器中傳遞至熱交換流體中。這種熱交換流體可以存儲(chǔ)在蓄熱器中用于其他的、時(shí)間上后續(xù)的應(yīng)用，例如用于在電流需求較高時(shí)向公共電網(wǎng)返回供電。備選地燃?xì)獍l(fā)電站還可以這樣設(shè)計(jì)，熱交換流體可以在第二熱交換器中將其熱量傳遞給熱存儲(chǔ)流體，熱存儲(chǔ)流體然后同樣存儲(chǔ)在蓄熱器中。因此熱交換流體和/或熱存儲(chǔ)流體的熱能也可以在稍后時(shí)間用于其他的熱應(yīng)用。特別有利的是這種應(yīng)用在來(lái)自公共電網(wǎng)的電流較貴時(shí)進(jìn)行。
[0023]在此需要指出，蓄熱器是一種構(gòu)件，其不被已有的蒸汽發(fā)生器單元包含，蒸汽發(fā)生器單元設(shè)置用于產(chǎn)生蒸汽從而運(yùn)行蒸汽輪機(jī)。而這種蓄熱器是附加的構(gòu)件，該附加的構(gòu)件不包含在傳統(tǒng)的燃?xì)?蒸汽發(fā)電站中。
[0024]此外應(yīng)指出的是，加熱的空氣從渦輪機(jī)級(jí)中導(dǎo)出并且不需要結(jié)構(gòu)上改變?nèi)細(xì)廨啓C(jī)本身。尤其是不需要設(shè)置附加的排出裝置，通過(guò)該排出裝置必須將通過(guò)壓縮加熱的空氣導(dǎo)出。
[0025]在此燃?xì)獍l(fā)電站的概念應(yīng)該以廣義的含義形式理解。燃?xì)獍l(fā)電站尤其也可以理解為組合式的燃?xì)夂驼羝l(fā)電站，其中蒸汽輪機(jī)借助燃?xì)廨啓C(jī)的廢氣的廢熱運(yùn)行。此外，還包括這樣的燃?xì)獍l(fā)電站，其將熱能供給外部的蒸汽發(fā)電站。同樣燃?xì)獍l(fā)電站包括一種大規(guī)模過(guò)程技術(shù)的應(yīng)用，其具有用于發(fā)電的燃?xì)廨啓C(jī)。
[0026]按照本發(fā)明的一種用于運(yùn)行燃?xì)獍l(fā)電站的方法的特別優(yōu)選的實(shí)施形式規(guī)定，發(fā)電機(jī)借助過(guò)剩電流作為發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行。因?yàn)檫^(guò)剩電流有時(shí)免費(fèi)或甚至逆支付地從公共電網(wǎng)中獲取，因此可以非常廉價(jià)地將發(fā)電機(jī)作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作。此外因?yàn)槿細(xì)廨啓C(jī)在當(dāng)公共電網(wǎng)中提供過(guò)剩電流時(shí)通常不能用于發(fā)電，所以發(fā)電機(jī)按照實(shí)施例作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作在經(jīng)濟(jì)角度上是特別合適的。
[0027]按照本發(fā)明的方法的另一種優(yōu)選的實(shí)施形式，發(fā)電機(jī)在轉(zhuǎn)速可變的情況下作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作。這種工作允許從供電網(wǎng)中獲取不同量的電能，并因此以合適的方式適配可支配的過(guò)剩電流的數(shù)量。此外可變的工作還允許通過(guò)不同的壓縮功率提供不同溫度的氣流。根據(jù)相應(yīng)的溫度選擇可以使氣流在其熱含量方面與應(yīng)用的要求相適配。
[0028]按照本發(fā)明的方法另一種實(shí)施形式，發(fā)電機(jī)可以這樣作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作，使得氣流具有至少100°c、優(yōu)選至少150°C和特別優(yōu)選的至少300°C的溫度。在此，發(fā)動(dòng)機(jī)功率或轉(zhuǎn)速相應(yīng)地與氣流的溫度相適配。因?yàn)樵趬嚎s機(jī)質(zhì)量流量較高和因此壓縮機(jī)最終壓力較大時(shí)也會(huì)形成發(fā)動(dòng)機(jī)增加的壓縮率，因此在這種工作條件下將更高的熱量在更高的溫度下向氣流傳遞。這尤其有利地在溫度受控地獲取熱能的方法中或這種方法的溫度受控的步驟中是顯著的。若在燃?xì)廨啓C(jī)中沒(méi)有點(diǎn)火地壓縮時(shí)預(yù)期120°C至200°C的溫度水平，則在合適的點(diǎn)火時(shí)也可以達(dá)到大于200°C、尤其大于300°C的更高的溫度水平。
[0029]按照本發(fā)明的方法的另一種優(yōu)選的實(shí)施形式規(guī)定，在發(fā)電機(jī)作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作以用于通過(guò)氣流輸出熱能的過(guò)程中，不向燃?xì)廨啓C(jī)輸入燃料。在燃?xì)廨啓C(jī)中向氣流傳遞熱能也可以?xún)H歸因于壓縮，氣流在燃?xì)廨啓C(jī)的壓縮機(jī)級(jí)中經(jīng)歷壓縮。相應(yīng)地，此處現(xiàn)行的壓縮率將會(huì)或多或少地提高氣流的溫度水平。按照實(shí)施形式，為了向氣流傳遞熱能可以不需要燃料，因此形成特別廉價(jià)的方法。
[0030]按照本發(fā)明的方法的一種備選的實(shí)施形式規(guī)定，在發(fā)電機(jī)作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作以用于通過(guò)氣流輸出熱能的過(guò)程中，向燃?xì)廨啓C(jī)輸入一定數(shù)量的燃料，該數(shù)量小于在常規(guī)發(fā)電運(yùn)行時(shí)向燃?xì)廨啓C(jī)輸入的數(shù)量，其中燃料在燃?xì)廨啓C(jī)中燃燒以產(chǎn)生熱能。若在壓縮機(jī)級(jí)中的壓縮率不足以實(shí)現(xiàn)氣流預(yù)定的溫度水平，則可以在燃?xì)廨啓C(jī)中向氣流供給燃料，然后通過(guò)點(diǎn)火使燃料燃燒。這種燃燒用于提供向氣流傳遞的熱能。
[0031]但是按照實(shí)施形式給氣流供給燃料與燃?xì)廨啓C(jī)用于發(fā)電的常規(guī)運(yùn)行的區(qū)別在于，熱能沒(méi)有以如同傳統(tǒng)運(yùn)行一樣的標(biāo)準(zhǔn)用于運(yùn)行燃?xì)廨啓C(jī)中的渦輪機(jī)級(jí)。一方面，熱能用于將氣流的熱能含量提高至一水平，該水平通常不會(huì)實(shí)現(xiàn)渦輪機(jī)級(jí)的常規(guī)運(yùn)行。另一方面，燃料(例如天然氣)在燃燒室中的燃燒也實(shí)現(xiàn)了熱功率向渦輪機(jī)級(jí)的輸出，由此可以實(shí)現(xiàn)其機(jī)械的驅(qū)動(dòng)，但是這種驅(qū)動(dòng)小于常規(guī)運(yùn)行時(shí)的驅(qū)動(dòng)。這樣可以通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)燃料輸入和燃料燃燒減少并且甚至控制發(fā)動(dòng)機(jī)的輸入功率。在此相對(duì)用于發(fā)電的傳統(tǒng)運(yùn)行需要更少量的燃料。按照實(shí)施形式還可以有利地提高氣流的溫度或含熱量。
[0032]按照方法的一種擴(kuò)展設(shè)計(jì)還可以規(guī)定，發(fā)電機(jī)作為發(fā)動(dòng)機(jī)的用于通過(guò)氣流輸出熱能的工作相對(duì)發(fā)電機(jī)以常規(guī)發(fā)電運(yùn)行的工作具有小于一個(gè)小時(shí)、優(yōu)選小于半個(gè)小時(shí)的時(shí)間延遲。在此常規(guī)運(yùn)行應(yīng)該理解為滿(mǎn)載運(yùn)行。因此也可以實(shí)現(xiàn)在發(fā)電時(shí)的滿(mǎn)載和用于從電網(wǎng)獲取電流的運(yùn)行(同時(shí)存儲(chǔ)所產(chǎn)生的熱能)之間的相對(duì)較短的交替。給出的銜接時(shí)間一般用于在發(fā)電的燃?xì)廨啓C(jī)停機(jī)時(shí)的熱平衡。為了尤其不必?fù)?dān)心例如由于從滿(mǎn)載向消耗電流的運(yùn)行的快速的載荷切換造成的對(duì)燃?xì)獍l(fā)電站的熱損壞，這種銜接時(shí)間是必要的。
[0033]對(duì)應(yīng)本發(fā)明一種特別優(yōu)選的實(shí)施形式，在另一步驟中從蓄熱器中取出熱交換流體和/或熱存儲(chǔ)流體，其中所取出的熱交換流體和/或熱存儲(chǔ)流體作為過(guò)程蒸汽或用于準(zhǔn)備過(guò)程蒸汽被輸入蒸汽應(yīng)用裝置中。這種蒸汽應(yīng)用優(yōu)選可以是將來(lái)自水-蒸汽回路的蒸汽供給工業(yè)過(guò)程，過(guò)程蒸汽被置入所述水-蒸汽回路中。
[0034]對(duì)應(yīng)本發(fā)明另一種優(yōu)選的實(shí)施形式，在另一步驟中，從蓄熱器中取出熱交換流體和/或熱存儲(chǔ)流體，其中所取出的熱交換流體和/或熱存儲(chǔ)流體設(shè)置用于對(duì)水-蒸汽回路中的給水熱的預(yù)處理以用于運(yùn)行蒸汽渦輪機(jī)。為此給水通過(guò)熱傳遞來(lái)進(jìn)行熱的預(yù)處理用于預(yù)熱和/或蒸發(fā)。熱的預(yù)處理的其他步驟，尤其給水的蒸汽的過(guò)熱通常之后緊接著進(jìn)行。在此給水應(yīng)該理解為出現(xiàn)在耦連的燃?xì)夂驼羝l(fā)電站中的冷凝水，也如同傳統(tǒng)意義上的給水，該給水例如用于供給例如在外部蒸汽發(fā)電站中的外部蒸汽過(guò)程。
[0035]按照另一種實(shí)施形式還可以規(guī)定，在另一步驟中從蓄熱器中取出熱交換流體和/或熱存儲(chǔ)流體，其中所取出的熱交換流體和/或熱存儲(chǔ)流體設(shè)計(jì)用于預(yù)處理燃?xì)廨啓C(jī)在常規(guī)發(fā)電運(yùn)行時(shí)的進(jìn)氣。這種預(yù)處理通常借助進(jìn)氣空氣調(diào)節(jié)器進(jìn)行，該進(jìn)氣空氣調(diào)節(jié)器設(shè)置在壓縮機(jī)級(jí)的吸入?yún)^(qū)域中。通過(guò)從熱交換流體和/或熱存儲(chǔ)流體的適用的熱傳遞可以這樣加熱進(jìn)氣，由此尤其在部分負(fù)載中實(shí)現(xiàn)燃?xì)鉁u輪機(jī)的有效的運(yùn)行。
[0036]按照本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施形式可以規(guī)定，在另一步驟中從蓄熱器中取出熱交換流體和/或熱存儲(chǔ)流體，其中所取出的熱交換流體和/或熱存儲(chǔ)流體導(dǎo)入遠(yuǎn)程熱網(wǎng)中。
[0037]按照燃?xì)獍l(fā)電站的第一種優(yōu)選的實(shí)施形式可以規(guī)定，該燃?xì)獍l(fā)電站包含至少一個(gè)后加熱級(jí)，該至少一個(gè)后加熱級(jí)在燃?xì)廨啓C(jī)下游并且在第一熱交換器上游與氣流共同作用，使得附加的熱能可以輸入氣流中。也就是說(shuō)按照實(shí)施例，氣流的溫度水平可以通過(guò)氣流從后加熱級(jí)獲取另外的熱能而提高。因此在第一熱交換器中形成更高的溫度水平并因此具備更大的熱量，該熱量可以向熱交換流體傳遞。因此所有其他應(yīng)用可以借助更高的能量含量或更高的熱量來(lái)運(yùn)行，所述應(yīng)用需要用熱預(yù)處理的熱交換流體供給。這尤其可以對(duì)這些應(yīng)用的效率產(chǎn)生有利的效果。
[0038]按照這種實(shí)施形式的一種優(yōu)選的擴(kuò)展設(shè)計(jì)，后加熱級(jí)通過(guò)燃燒過(guò)程提供熱能，這種燃燒過(guò)程尤其是由天然氣供給的燃燒過(guò)程。特別優(yōu)選地，天然氣可以從燃料存儲(chǔ)器中取出，該燃料存儲(chǔ)器也可以用于以燃料供給燃?xì)廨啓C(jī)。此外，天然氣相對(duì)例如石油是更加環(huán)保的能量載體，其可以以更高的效率和更少的廢物燃燒。因此，本實(shí)施形式是特別環(huán)保的。此夕卜，在從相同的燃料存儲(chǔ)器(其也用于供給燃?xì)廨啓C(jī))中提取時(shí)不需要另外準(zhǔn)備燃料。
[0039]此外可以有利地規(guī)定，在第一熱交換器中的熱傳遞足夠大以將熱交換流體熱轉(zhuǎn)換為蒸汽，或轉(zhuǎn)換成過(guò)熱的和處于壓力下的流體，其中熱交換流體優(yōu)選可以在壓力下存儲(chǔ)在蓄熱器中。熱交換流體尤其是水并且以過(guò)熱的形式存儲(chǔ)。因此，這種水提供給蒸汽發(fā)電站中的蒸發(fā)過(guò)程以便利用。作為備選，熱存儲(chǔ)流體也可以取代熱交換流體完成這種任務(wù)。
[0040]按照一種特別優(yōu)選的實(shí)施形式，熱交換流體是水。該熱交換流體例如可以包含在蒸汽回路中。這種蒸汽回路特別適用于產(chǎn)生電流，例如借助蒸汽輪機(jī)。因此熱交換流體所包含的熱能可供用有效的發(fā)電過(guò)程，該發(fā)電過(guò)程尤其也可以將時(shí)間延遲地產(chǎn)生的電流饋入公共電網(wǎng)。在此代替熱交換流體，熱存儲(chǔ)流體同樣適合于此。
[0041]按照本發(fā)明另一種實(shí)施形式，熱交換流體和/或熱存儲(chǔ)流體被輸入進(jìn)氣調(diào)節(jié)器中，其設(shè)計(jì)用于預(yù)熱進(jìn)氣，進(jìn)氣在常規(guī)發(fā)電運(yùn)行中通過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)被吸入壓縮機(jī)級(jí)中。通過(guò)預(yù)熱進(jìn)氣可以使燃燒過(guò)程更有效地設(shè)計(jì)。此外，已表明在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生更少的燃燒廢物、尤其是更少的固體燃燒廢物。因此一方面提高了燃燒過(guò)程的效率，另一方面也可以在廢物方面改善燃燒過(guò)程對(duì)燃燒空氣的影響。
[0042]按照本發(fā)明的燃?xì)獍l(fā)電站的一種優(yōu)選的實(shí)施形式，熱交換流體和/或熱存儲(chǔ)流體被輸入第三熱交換器，該第三熱交換器設(shè)計(jì)用于預(yù)熱在蒸汽過(guò)程中用于運(yùn)行蒸汽輪機(jī)的給水。因此可以以合適的方式提高給水的熱含量，由此借助蒸汽輪機(jī)可以更有效地進(jìn)行后續(xù)的發(fā)電過(guò)程。
[0043]按照另一種優(yōu)選的實(shí)施形式，熱交換流體和/或熱存儲(chǔ)流體與遠(yuǎn)程熱網(wǎng)建立熱連接和/或流體連接。因此可以將借助燃?xì)廨啓C(jī)提供的熱量低損失地直接導(dǎo)入最終消耗裝置。
[0044]以下結(jié)合若干附圖例示性地描述本發(fā)明。在此應(yīng)該指出，附圖僅應(yīng)示意性地理解并且在所示實(shí)施形式的具體性方面沒(méi)有限制。此外，在附圖中示出的單獨(dú)的特征可以?xún)H自身的、也可以結(jié)合附圖中示出的其他特征被要求保護(hù)。在附圖中:
[0045]圖1是按照本發(fā)明的燃?xì)獍l(fā)電站的第一實(shí)施形式；
[0046]圖2是按照本發(fā)明的燃?xì)獍l(fā)電站的第二實(shí)施形式；
[0047]圖3是同樣按照本發(fā)明的燃?xì)獍l(fā)電站的第三實(shí)施形式；
[0048]圖4是本發(fā)明的方法的實(shí)施形式的流程圖。
[0049]圖1是按照本發(fā)明的燃?xì)獍l(fā)電站I的第一實(shí)施形式。在此燃?xì)獍l(fā)電站I包括燃?xì)廨啓C(jī)10，該燃?xì)廨啓C(jī)10具有壓縮機(jī)級(jí)11，燃燒室級(jí)12以及渦輪機(jī)級(jí)13。燃?xì)廨啓C(jī)10通過(guò)軸15與發(fā)電機(jī)14相連。按照本發(fā)明發(fā)電機(jī)14適合也作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作。據(jù)此燃?xì)廨啓C(jī)10在以通常的發(fā)電方法運(yùn)行以及也以?xún)H用于提供熱能的消耗電能的方法運(yùn)行。
[0050]在僅用于通過(guò)消耗電能提供熱能的方法中，發(fā)電機(jī)14作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作，其中進(jìn)氣被吸入壓縮機(jī)級(jí)11中并且構(gòu)成氣流16，該氣流穿過(guò)燃燒室級(jí)12，但不會(huì)以一定數(shù)量與燃料混合，如其在常規(guī)運(yùn)行中與氣流16混合那樣。尤其是，氣流16不會(huì)與燃料混合。氣流16由于在壓縮機(jī)級(jí)11中的壓縮通過(guò)流體動(dòng)力學(xué)的壓縮，熱含量增加。然后氣流16進(jìn)入渦輪機(jī)級(jí)13并且穿過(guò)該渦輪機(jī)級(jí)13。在此氣流16向渦輪機(jī)輸出能量，但是該輸出能量比在常規(guī)用于發(fā)電的方法中的輸出能量明顯更少。通常氣流通過(guò)向渦輪機(jī)釋放能量幾乎不會(huì)改變其溫度水平。在從渦輪機(jī)級(jí)13流出后，氣流16流入導(dǎo)氣裝置20中并且以適當(dāng)?shù)姆绞揭氲谝粺峤粨Q器30中，其中熱能從氣流16向熱交換流體31 (在此未示出)輸出。
[0051]為了在需要時(shí)提高氣流16的溫度水平，可以在燃?xì)廨啓C(jī)10和第一熱交換器30之間設(shè)置后加熱級(jí)40，其適用于向氣流16提供附加的熱能。按照一種優(yōu)選的實(shí)施方式，后加熱級(jí)40可以通過(guò)天然氣輸入管45被供給作為燃料的天然氣。因此可以保證，第一熱交換器30被供以足夠的熱能。
[0052]按照一種實(shí)施例，第一熱交換器30與熱交換流體31的回路建立熱的有效連接。
[0053]根據(jù)氣流16的溫度水平可以實(shí)現(xiàn)引發(fā)熱交換流體31的形態(tài)轉(zhuǎn)變。在向熱交換流體31輸入足夠的熱量時(shí)，其會(huì)轉(zhuǎn)變成蒸汽或氣態(tài)的形態(tài)。熱交換流體31同樣也可以在壓力下被過(guò)度加熱，其中保持液態(tài)形態(tài)。熱交換流體31按照實(shí)施例也可以作為蒸汽通過(guò)蒸汽導(dǎo)管32從回路中離開(kāi)，使其可用于其他的蒸汽技術(shù)的應(yīng)用。
[0054]此外可以規(guī)定，熱交換流體31的熱能從通過(guò)泵37流體動(dòng)力學(xué)地驅(qū)動(dòng)的熱回路在第二熱交換器35中傳遞給熱存儲(chǔ)流體36 (在此未顯示)，熱存儲(chǔ)流體36例如被中間存儲(chǔ)在蓄熱器50中。因此熱存儲(chǔ)流體36在第二熱交換器35中吸收熱能，以便存儲(chǔ)在蓄熱器50中用于稍后的應(yīng)用。對(duì)應(yīng)一種備選的實(shí)施形式還可以將熱交換流體31存儲(chǔ)在蓄熱器50中用于稍后的應(yīng)用。
[0055]在需要時(shí)可以將熱存儲(chǔ)流體36再次從蓄熱器50通過(guò)導(dǎo)出管56取出。優(yōu)選可以取出熱存儲(chǔ)流體36用于供給遠(yuǎn)程供熱管。作為從蓄熱器50直接取出熱存儲(chǔ)流體36的備選，還可以借助第三熱交換器60實(shí)現(xiàn)熱能的提取。熱交換器60在此可適配用于預(yù)定的熱應(yīng)用。這些應(yīng)用例如可以是對(duì)給水的預(yù)熱或過(guò)程液體的預(yù)熱以及過(guò)程氣體的預(yù)熱。
[0056]圖2示出按照本發(fā)明的燃?xì)獍l(fā)電站I的另一種實(shí)施形式，其與圖1所示的實(shí)施形式的區(qū)別僅在于，導(dǎo)氣裝置20具有蒸汽發(fā)生器單元71。蒸汽發(fā)生器單元71優(yōu)選設(shè)置在導(dǎo)氣裝置中的后加熱級(jí)40與燃?xì)廨啓C(jī)10之間。蒸汽發(fā)生器單元71在燃?xì)廨啓C(jī)10常規(guī)的發(fā)電運(yùn)行中用于生成蒸汽，其中這樣產(chǎn)生的蒸汽被輸入蒸汽輪機(jī)70用于驅(qū)動(dòng)。按照實(shí)施例的改進(jìn)借助通過(guò)第三熱交換器60提供熱能實(shí)現(xiàn)，該第三熱交換器60從蓄熱器50中提取存儲(chǔ)在其中的熱存儲(chǔ)流體36的能量。因此可以向蒸汽發(fā)生器單元71輸入熱量或預(yù)熱的流體(例如水)，因此在蒸汽發(fā)生器單元71中實(shí)現(xiàn)比在燃?xì)獍l(fā)電站(其不提供按照實(shí)施例的預(yù)熱)中更少的熱傳遞，用于提升至預(yù)定的溫度水平。蒸汽發(fā)生器單元71在此可以具有另外的預(yù)熱器級(jí)或也可以?xún)H具有一個(gè)蒸汽發(fā)生器或過(guò)熱器。
[0057]當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)10從靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)行狀態(tài)時(shí)，特別優(yōu)選地預(yù)熱輸入蒸汽發(fā)生器單元71的流體(例如水)。若設(shè)置在蒸汽發(fā)生器單元71中的流體在燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)時(shí)已經(jīng)處于較高的溫度水平時(shí)，可以在相對(duì)較早的時(shí)刻產(chǎn)生蒸汽。相應(yīng)地蒸汽輪機(jī)70也可以在相對(duì)較早的時(shí)刻用于發(fā)電。因此也可以減小用于運(yùn)行蒸汽輪機(jī)70的啟動(dòng)時(shí)間。
[0058]按照一種備選的、但是在圖2中未示出的實(shí)施形式，也可以借助第二熱交換器35向?qū)胝羝l(fā)生器單元71中的流體傳遞熱能。
[0059]圖3示出按照本發(fā)明的燃?xì)獍l(fā)電站I的另一種實(shí)施形式，其與圖1所示的實(shí)施形式的區(qū)別僅在于，借助第三熱交換器60從蓄熱器50中提取熱能，其中所述能量被導(dǎo)入進(jìn)氣調(diào)節(jié)器62中，該進(jìn)氣調(diào)節(jié)器62設(shè)計(jì)用于預(yù)加熱在燃?xì)廨啓C(jī)10的常規(guī)發(fā)電運(yùn)行時(shí)吸入壓縮機(jī)級(jí)11中的進(jìn)氣。
[0060]圖4示出用于描述按照本發(fā)明的方法的實(shí)施形式的流程圖。在此在第一步驟中，發(fā)電機(jī)10作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作，用于產(chǎn)生氣流16，該氣流具有相對(duì)環(huán)境溫度升高的溫度水平。同時(shí)在第二步驟中導(dǎo)出具有升高的熱能水平的、從渦輪機(jī)級(jí)13流出的氣流16，也就是朝期望的方向?qū)б?。接下?lái)，將氣流16導(dǎo)入第一熱交換器30中用于將至少一部分熱能傳遞至熱交換流體31。按照實(shí)施例可將所述熱能中間存儲(chǔ)在蓄熱器50中用于稍后的應(yīng)用。但作為備選，也可以將所述熱能傳遞到第二熱交換器35中的未進(jìn)一步示出的熱存儲(chǔ)流體36上，熱存儲(chǔ)流體36同樣設(shè)置用于中間存儲(chǔ)在蓄熱器50中。
[0061]本發(fā)明其他的實(shí)施形式由各從屬權(quán)利要求得出。
【權(quán)利要求】
1.一種用于運(yùn)行燃?xì)獍l(fā)電站(I)的方法，該燃?xì)獍l(fā)電站包括燃?xì)廨啓C(jī)(10)，該燃?xì)廨啓C(jī)具有壓縮機(jī)級(jí)(11)以及渦輪機(jī)級(jí)(13)，并且該燃?xì)廨啓C(jī)通過(guò)軸(15)與發(fā)電機(jī)(14)相連，其中所述發(fā)電機(jī)(14)被設(shè)計(jì)成也作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作，該方法包括以下步驟: -發(fā)電機(jī)(14)作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作以用于旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)所述軸(15)； -同時(shí)將從渦輪機(jī)級(jí)(11)流出的氣流(16)導(dǎo)出和 -將所述氣流(16)導(dǎo)入用于將熱能從所述氣流(16)傳遞至熱交換流體(31)的第一熱交換器(30)； -將所述熱交換流體(31)輸入蓄熱器(50)。
2.一種用于運(yùn)行燃?xì)獍l(fā)電站(I)的方法，該燃?xì)獍l(fā)電站包括燃?xì)廨啓C(jī)(10)，該燃?xì)廨啓C(jī)具有壓縮機(jī)級(jí)(11)以及渦輪機(jī)級(jí)(13)，并且該燃?xì)廨啓C(jī)通過(guò)軸(15)與發(fā)電機(jī)(14)相連，其中發(fā)電機(jī)(14)被設(shè)計(jì)成也作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作，該方法包括以下步驟: -所述發(fā)電機(jī)(14)作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作以用于旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)所述軸(15)； -同時(shí)將從渦輪機(jī)級(jí)(11)流出的氣流(16)導(dǎo)出，和 -將所述氣流(16)導(dǎo)入用于將熱能從氣流(16)傳遞至熱交換流體(31)的第一熱交換器(30)； -將所述熱交換流體(31)的熱能向熱存儲(chǔ)流體(36)傳遞，所述熱存儲(chǔ)流體(36)在另外的步驟中輸入蓄熱器(50)中。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)(14)借助過(guò)剩電流作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作。
4.按照前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)(14)在轉(zhuǎn)速可變的情況下作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作。
5.按照前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)(14)這樣作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作，使得所述氣流(16)具有至少100°C、優(yōu)選至少150°C和特別優(yōu)選的至少300°C的溫度。
6.按照前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在所述發(fā)電機(jī)(14)作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作以用于通過(guò)所述氣流(16)輸出熱能的過(guò)程中不向所述燃?xì)廨啓C(jī)(10)輸入燃料。
7.按照權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，在所述發(fā)電機(jī)(14)作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作以用于通過(guò)氣流(16)輸出熱能的過(guò)程中，向所述燃?xì)廨啓C(jī)(10)輸入一定數(shù)量的燃料，該數(shù)量小于在常規(guī)發(fā)電運(yùn)行時(shí)向所述燃?xì)廨啓C(jī)(10)輸入的數(shù)量，其中燃料在所述燃?xì)廨啓C(jī)(10)中燃燒以用于產(chǎn)生熱能。
8.按照前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，發(fā)電機(jī)(14)作為發(fā)動(dòng)機(jī)用于通過(guò)所述氣流(16)輸出熱能的工作相對(duì)發(fā)電機(jī)(14)以常規(guī)發(fā)電運(yùn)行的工作具有小于一個(gè)小時(shí)、優(yōu)選小于半個(gè)小時(shí)的時(shí)間延遲。
9.按照前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在另一步驟中從所述蓄熱器(50)中取出所述熱交換流體(31)和/或所述熱存儲(chǔ)流體(36)，其中，將所取出的熱交換流體(31)和/或熱存儲(chǔ)流體(36)作為過(guò)程蒸汽或?yàn)闇?zhǔn)備過(guò)程蒸汽而輸入蒸汽應(yīng)用裝置中。
10.按照前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在另一步驟中從所述蓄熱器(50)中取出熱交換流體(31)和/或所述熱存儲(chǔ)流體(36)，其中所取出的熱交換流體(31)和/或所述熱存儲(chǔ)流體(36)被設(shè)置用于為運(yùn)行蒸汽輪機(jī)(70)而對(duì)在水-蒸汽回路中的給水進(jìn)行熱的預(yù)處理。
11.按照前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在另一步驟中從所述蓄熱器(50)中取出熱交換流體(31)和/或熱存儲(chǔ)流體(36)，其中，所取出的熱交換流體(31)和/或熱存儲(chǔ)流體(36)設(shè)置用于對(duì)所述燃?xì)廨啓C(jī)(10)在常規(guī)發(fā)電運(yùn)行時(shí)的進(jìn)氣進(jìn)行熱的預(yù)處理。
12.按照前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在另一步驟中從蓄熱器(50)中取出熱交換流體(31)和/或熱存儲(chǔ)流體(36)，其中，將所取出的熱交換流體(31)和/或熱存儲(chǔ)流體(36)輸入遠(yuǎn)程熱網(wǎng)中。
13.一種燃?xì)獍l(fā)電站(I)，所述燃?xì)獍l(fā)電站包括燃?xì)廨啓C(jī)(10)，該燃?xì)廨啓C(jī)(10)具有壓縮機(jī)級(jí)(11)以及渦輪機(jī)級(jí)(13)，并且該燃?xì)廨啓C(jī)(10)通過(guò)軸(15)與發(fā)電機(jī)(14)相連，其中所述發(fā)電機(jī)(14)被設(shè)計(jì)用于也作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作，該燃?xì)獍l(fā)電站(I)還包括導(dǎo)氣裝置(20)，所述導(dǎo)氣裝置與所述渦輪機(jī)級(jí)(13)這樣共同作用，使得從所述渦輪機(jī)級(jí)(13)流出的氣流(16)被導(dǎo)出并且導(dǎo)入第一熱交換器(30)中，其中所述熱交換器(30)設(shè)計(jì)用于，將熱能從所述氣流(16)中取出并且傳遞至熱交換流體(31)，所述熱交換流體(31)被輸入蓄熱器(50)中用于中間存儲(chǔ)。
14.一種燃?xì)獍l(fā)電站(I)，該燃?xì)獍l(fā)電站包括燃?xì)廨啓C(jī)(10)，該燃?xì)廨啓C(jī)(10)具有壓縮機(jī)級(jí)(11)以及渦輪機(jī)級(jí)(13)，并且該燃?xì)廨啓C(jī)(10)通過(guò)軸(15)與發(fā)電機(jī)(14)相連，其中，所述發(fā)電機(jī)(14)被設(shè)計(jì)成也可以作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作，所述燃?xì)獍l(fā)電站(I)還包括導(dǎo)氣裝置(20)，所述導(dǎo)氣裝置(20)與所述渦輪機(jī)級(jí)(13)這樣共同作用，使得從渦輪機(jī)級(jí)(13)流出的氣流(16)導(dǎo)出并且導(dǎo)入第一熱交換器(30)中，其中所述熱交換器(30)設(shè)計(jì)用于，將熱能從所述氣流(16)中取出并且傳遞至熱交換流體(31)，所述熱交換流體(31)在第二熱交換器(35)中將至少一部分熱能輸出給熱存儲(chǔ)流體(36)，所述熱存儲(chǔ)流體被輸入蓄熱器(50)中用于中間存儲(chǔ)。
15.按照權(quán)利要求13或14所述的燃?xì)獍l(fā)電站，其特征在于，所述燃?xì)獍l(fā)電站包含至少一個(gè)后加熱級(jí)(40)，所述至少一個(gè)后加熱級(jí)(40)在所述燃?xì)廨啓C(jī)(10)的下游和第一熱交換器(30)的上游這樣地與所述氣流(16)共同作用，使得附加的熱能能夠輸入所述氣流(16)中。
16.按照權(quán)利要求15所述的燃?xì)獍l(fā)電站，其特征在于，所述后加熱級(jí)(40)通過(guò)燃燒過(guò)程提供熱能，這種燃燒過(guò)程尤其是以天然氣供給的燃燒過(guò)程。
17.按照權(quán)利要求13至16之一所述的燃?xì)獍l(fā)電站，其特征在于，所述熱交換流體(31)是水。
【文檔編號(hào)】F02C6/04GK104136742SQ201380010034
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月20日
【發(fā)明者】O.赫希菲爾德, C.布魯恩休伯, U.倫克, W.梅納佩斯, N.沃特邁耶 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司