本發(fā)明涉及一種用于運行渦輪機單元的方法，所述渦輪機單元包括至少兩個子渦輪機，其中，蒸汽體積流借助于蒸汽溢流裝置從在上游設(shè)置的子渦輪機被引導(dǎo)至在下游設(shè)置的子渦輪機，所述在下游設(shè)置的子渦輪機在所述在上游設(shè)置的子渦輪機之后接入。

此外，本發(fā)明涉及一種具有渦輪機單元的蒸汽發(fā)電站或燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站，所述渦輪機單元包括至少兩個子渦輪機，所述子渦輪機借助于共同的蒸汽溢流裝置彼此有效連接。

本發(fā)明還涉及一種設(shè)置在蒸汽溢流裝置上的節(jié)流裝置的應(yīng)用，所述蒸汽溢流裝置設(shè)置在兩個子渦輪機之間。

背景技術(shù)：

從現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)已知這種方法、渦輪機單元以及蒸汽發(fā)電站或燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站。

尤其地，燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站理想地主要在滿負載范圍中運行，因為由此此外能夠?qū)崿F(xiàn)盡可能好的效率。

為了能夠?qū)υ谠絹碓届`活地構(gòu)成的電能提供方面變化的市場要求更好地做出反應(yīng)，越來越多地也要求尤其這種燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站的更靈活的運行，其中為了較少地生成能量，其子渦輪機應(yīng)至少部分更頻繁地在較低的部分負載范圍中運轉(zhuǎn)，但是在短期電能要求時能夠快速地再次提供全功率輸出。

尤其在靜態(tài)的運行狀態(tài)中，尤其燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站能夠減速至其可能的滿負載的大致60％，而子渦輪機中的一個子渦輪機的廢蒸汽溫度進而還有在后面接入的另一子渦輪機的蒸汽入口溫度沒有發(fā)生臨界變化，或者至少僅以可忽略的程度發(fā)生臨界變化。然而，這在所謂的igv點之下，即在導(dǎo)向葉片在壓縮機入口處的特定的位置中表現(xiàn)得不同，因為在所述igv點之下，廢蒸汽溫度和/或蒸汽入口溫度能夠以不期望的程度發(fā)生變化。

除了渦輪機的構(gòu)件的由于溫度變化造成的疲勞，這在一些渦輪機構(gòu)型中還能夠引起，出現(xiàn)直至進入到濕蒸汽區(qū)中的不允許的膨脹。由于濕蒸汽或與此相關(guān)的臨界的濕蒸汽形成，那么出現(xiàn)提高的傳熱的危險，所述提高的傳熱又能夠造成徑向地或軸向地刮蹭渦輪機葉片組。

要理解的是，尤其在上文中提到的狀態(tài)明顯限制尤其燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站運行的靈活性。

此外，尤其關(guān)于運行狀態(tài)還產(chǎn)生下述問題，在從部分負載起過快地提升負載時能夠在渦輪機內(nèi)出現(xiàn)臨界的溫度突變，由此能夠不利地影響使用壽命。理論上，雖然存在沖洗廢熱鍋爐的可能性，以便在負載提升時激發(fā)渦輪機溫度升高，使得由此能夠限制至少一個臨界的溫度突變。然而，尤其由于負載消耗會發(fā)生到濕蒸汽區(qū)中的不允許的進而臨界的膨脹。然而，這出于在上文中提到的原因應(yīng)必須避免。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是，進一步改進這種方法和與此相關(guān)的蒸汽發(fā)電站或尤其燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站，使得以在方法上和構(gòu)造上低的耗費能夠適應(yīng)于在更靈活地構(gòu)成的電能提供方面增加的要求。

所述目的通過一種用于運行渦輪機單元的方法來實現(xiàn)，所述渦輪機單元包括至少兩個子渦輪機，其中蒸汽體積流借助于蒸汽溢流裝置從在上游設(shè)置的子渦輪機被引導(dǎo)至在下游設(shè)置的子渦輪機，其中根據(jù)由渦輪機單元所運轉(zhuǎn)的負載范圍來操控蒸汽溢流裝置內(nèi)的壓力水平，使得在上游設(shè)置的子渦輪機的廢蒸汽在渦輪機單元在igv點之下的部分負載范圍中運行時和/或在部分負載快速提高時保持過熱。

由此，渦輪機單元能夠運行可靠地運行，直至進入到更低的部分負載范圍中和/或快速地適應(yīng)于明顯提高的功率需求或能量需求，而在此不出現(xiàn)尤其在上游設(shè)置的子渦輪機的廢蒸汽臨界膨脹直至進入到濕蒸汽區(qū)中的危險。

就此而言，渦輪機單元或其子渦輪機能夠運行可靠地在臨界的濕蒸汽區(qū)中運行。

尤其在本文中，蒸汽關(guān)于在上游設(shè)置的子渦輪機的膨脹變短，使得與此相關(guān)的廢蒸汽更長時間地或繼續(xù)保持過熱，進而也能夠避免在渦輪機單元的不期望的位置上的臨界的濕蒸汽形成的危險。

在此，以相應(yīng)的程度提升在上游設(shè)置的子渦輪機的廢蒸汽在蒸汽溢流裝置內(nèi)存在的壓力水平。

在本發(fā)明的范圍中，表述“過早的或臨界的膨脹”或“臨界的濕蒸汽形成”尤其表示在子渦輪機，例如低壓部件的期望區(qū)域之外的濕蒸汽形成。

在本發(fā)明的范圍中，術(shù)語“較低的部分負載范圍”描述在燃氣輪機的igv點之下的部分負載范圍。

在本發(fā)明的范圍中，術(shù)語“igv點”表示導(dǎo)向葉片在燃氣輪機的壓縮機入口處的特定的位置，其中所述特定的位置引起低的燃料消耗和少的有害物質(zhì)排放。igv表示入口導(dǎo)向葉片(inletguidevanes)并且描述在燃氣輪機的壓縮機入口處的可調(diào)整的導(dǎo)向葉片。借助所述導(dǎo)向葉片能夠控制壓縮機入口處的體積流。

igv點是下述點，在所述點中，可調(diào)整的導(dǎo)向葉片示出其最小開口進而還有小的體積流。igv點為燃氣輪機的最低的運行點，在所述最低的運行點中，燃氣輪機還能運行可靠地并且符合排放地運行。

術(shù)語“快速的提高”描述燃氣輪機的渦輪機單元功率例如以大于每分鐘1％的速度立即提高。

因此，渦輪機單元能夠無問題地在下部的部分負載范圍中運行，而不存在廢蒸汽在渦輪機單元的不期望的區(qū)域中已經(jīng)膨脹進入到濕蒸汽區(qū)中的風險。

此外，在所述下部的部分負載范圍中運行的渦輪機單元能夠更快地再次大致加速直至到滿負載范圍中，而不存在廢蒸汽在渦輪機單元的不期望的區(qū)域中已經(jīng)膨脹進入到濕蒸汽區(qū)中的風險。

就此而言，也有利的是，在上游設(shè)置的子渦輪機的廢蒸汽在渦輪機單元在可達到的滿負載的大約60％的部分負載范圍中運行時保持過熱。

本文的渦輪機單元能夠包括不同的渦輪機類型，例如燃氣輪機、蒸汽輪機或高壓、中壓和/或低壓蒸汽輪機或熱蒸汽、濕蒸汽渦輪機等。

在本發(fā)明的范圍中，術(shù)語“蒸汽溢流裝置”描述下述裝置，借助于所述裝置，子渦輪機中的第一子渦輪機的過熱的廢蒸汽能夠溢流至子渦輪機中的另一子渦輪機。這種裝置例如能夠構(gòu)成為溢流管路或溢流管等。

一個優(yōu)選的方法變型形式提出，操控蒸汽溢流裝置內(nèi)的壓力水平，使得避免來自在上游設(shè)置的子渦輪機的廢蒸汽過早膨脹進入到濕蒸汽區(qū)中。由此，渦輪機單元或其子渦輪機能夠更長時間地在臨界的濕蒸汽區(qū)之外運行，由此實現(xiàn)廢蒸汽能夠盡可能地僅在為此設(shè)有的區(qū)域中膨脹到濕蒸汽區(qū)中。

此外，有利的是，從在上游設(shè)置的子渦輪機中離開的廢蒸汽保持過熱，直至進入到低壓部件中，使得盡可能長時間地避免在上游設(shè)置的子渦輪機的廢蒸汽臨界膨脹進入到濕蒸汽區(qū)中。由此，渦輪機單元或其子渦輪機也能夠更長時間地在臨界的濕蒸汽區(qū)之外運行。

就此而言，有利的是，根據(jù)由渦輪機單元所運轉(zhuǎn)的負載范圍，對在蒸汽溢流裝置中的蒸汽流體積進行節(jié)流，以便避免臨界的濕蒸汽形成。

當借助于設(shè)置在蒸汽溢流裝置內(nèi)的控制機構(gòu)來操控壓力水平時，尤其在本發(fā)明的范圍中執(zhí)行的對壓力水平的操控能夠在構(gòu)造上簡單地進行。這種控制機構(gòu)能夠完全不同地構(gòu)造，如隨后還將闡述。

本發(fā)明的目的一方面也通過一種具有渦輪機單元的蒸汽發(fā)電站或燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站來實現(xiàn)，所述渦輪機單元包括至少兩個子渦輪機，所述子渦輪機借助于共同的蒸汽溢流裝置彼此有效連接，其中蒸汽發(fā)電站或燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站具有用于控制和/或調(diào)節(jié)在共同的蒸汽溢流裝置內(nèi)的壓力水平和/或蒸汽體積流的控制和/或調(diào)節(jié)機構(gòu)，以便影響濕蒸汽性質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明，在共同的蒸汽溢流裝置上使用的所述控制和/或調(diào)節(jié)機構(gòu)用于避免在全部部分負載范圍中的臨界的濕蒸汽，由此能夠?qū)崿F(xiàn)在上文已經(jīng)詳細描述的效果。

本發(fā)明的目的另一方面也通過一種具有渦輪機單元的蒸汽發(fā)電站或燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站來實現(xiàn)，所述渦輪機單元包括至少兩個子渦輪機，所述子渦輪機借助于共同的蒸汽溢流裝置彼此有效連接，其中蒸汽發(fā)電站或燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站包括用于避免臨界的濕蒸汽形成的機構(gòu)，并且其中用于避免臨界的濕蒸汽形成的機構(gòu)至少部分地設(shè)置在蒸汽溢流裝置內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明，在共同的蒸汽溢流裝置中使用的用于避免臨界的濕蒸汽形成的所述機構(gòu)用于避免在全部部分負載范圍中的不期望的濕蒸汽，由此同樣能夠?qū)崿F(xiàn)在上文已經(jīng)詳細描述的效果。

借助于根據(jù)本發(fā)明的蒸汽發(fā)電站或燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站，尤其也能夠有利地執(zhí)行在上文中提到的根據(jù)本發(fā)明的方法。

如果可根據(jù)由渦輪機單元所運轉(zhuǎn)的負載范圍來操縱用于控制和/或調(diào)節(jié)壓力水平或蒸汽體積流的控制和/或調(diào)節(jié)機構(gòu)或用于避免臨界的濕蒸汽形成的機構(gòu)，那么能夠尤其運行可靠地避免不期望的濕蒸汽形成。

另一個有利的實施變型形式提出，蒸汽發(fā)電站或燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站包括用于冷卻或加熱渦輪機單元的廢熱鍋爐的機構(gòu)，借助于所述機構(gòu)，能夠根據(jù)由渦輪機單元所運轉(zhuǎn)的負載范圍來冷卻或加熱廢熱鍋爐。由此，尤其根據(jù)本發(fā)明的方法也適用于瞬時的運行狀態(tài)，因為通過沖洗廢熱鍋爐能夠?qū)⒃诤竺娼尤氲摹⒃谙掠卧O(shè)置的子渦輪機的溫度保持得低，或者僅允許較低的溫度梯度，而控制和/或調(diào)節(jié)機構(gòu)或用于避免臨界的濕蒸汽形成的機構(gòu)確保在上游設(shè)置的子渦輪機的廢蒸汽的足夠的過熱。

如果蒸汽發(fā)電站或燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站具有處理裝置，借助于所述處理裝置，控制和/或調(diào)節(jié)機構(gòu)或用于避免臨界的濕蒸汽形成的機構(gòu)和用于冷卻或加熱渦輪機單元的廢熱鍋爐的機構(gòu)，可彼此配合地被操縱和運行，那么渦輪機單元整體上配合地運行，以便能夠運行可靠地實現(xiàn)在上文中描述的效果。

要理解的是，在上文中提到的控制和/或調(diào)節(jié)機構(gòu)或用于避免臨界的濕蒸汽形成的機構(gòu)能夠在構(gòu)造上不同地實現(xiàn)。

當控制和/或調(diào)節(jié)機構(gòu)或用于避免臨界的濕蒸汽形成的機構(gòu)具有節(jié)流裝置的節(jié)流活門部件或節(jié)流閥部件時，這能夠在結(jié)構(gòu)上尤其簡單地集成到渦輪機單元中。

本發(fā)明的目的也通過一種設(shè)置在蒸汽溢流裝置上的節(jié)流裝置用于避免或至少用于限制臨界的濕蒸汽形成的應(yīng)用來實現(xiàn)，所述蒸汽溢流裝置設(shè)置在兩個子渦輪機之間。

根據(jù)本發(fā)明，尤其在瞬時的運行條件下，節(jié)流裝置能夠用于至少部分地或理想地完全避免臨界的濕蒸汽形成。

如果要在渦輪機單元上執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法，所述渦輪機單元已經(jīng)具有在蒸汽溢流裝置上的節(jié)流裝置，所述節(jié)流裝置適合用于在本發(fā)明的范圍中使用，那么所述渦輪機單元能夠相應(yīng)簡單地改型，以便尤其根據(jù)由渦輪機單元所運行的負載范圍來操控在蒸汽溢流裝置內(nèi)的壓力水平。

尤其地，當前將這種節(jié)流裝置用于避免臨界的濕蒸汽是有利的。

當前，尤其通過當前的渦輪機單元能夠根據(jù)由渦輪機單元所運轉(zhuǎn)的負載范圍，或根據(jù)由在上文中闡述的控制和/或調(diào)節(jié)機構(gòu)或用于避免臨界的濕蒸汽形成的機構(gòu)，操控在蒸汽溢流裝置內(nèi)的壓力水平。

由此尤其能夠可靠地減小下述風險：當渦輪機單元尤其在igv點下方的負載范圍之下運行時和/或所運轉(zhuǎn)的負載從下部的負載范圍開始快速地升高時，出自在上游設(shè)置的子渦輪機的廢蒸汽過早地膨脹到濕蒸汽區(qū)中。

因此，借助于本發(fā)明達到，實現(xiàn)運行可靠的、更低的部分負載，或明顯地減小渦輪機單元的子渦輪機尤其在瞬時過程中的使用壽命消耗。

在任何情況下，借助于本發(fā)明能夠在位置上轉(zhuǎn)移濕蒸汽形成，更確切地說將其轉(zhuǎn)移到低壓部件中，在所述低壓部件中，濕蒸汽形成不是臨界的。

要理解的是，在上文中或在權(quán)利要求中描述的解決方案的特征必要時也能夠組合，以便能夠相應(yīng)累積地實現(xiàn)優(yōu)點。

附圖說明

本發(fā)明的其他的特征、效果和優(yōu)點根據(jù)所附的附圖和隨后的描述闡述，其中示例性地部分地示出和描述根據(jù)本發(fā)明配置的燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站的子渦輪機單元。

在附圖中示出：

圖1示意地示出在燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站上設(shè)有的渦輪機單元的部分視圖，所述渦輪機單元具有兩個借助于蒸汽溢流裝置彼此有效連接的子渦輪機，其中根據(jù)由渦輪機單元所運轉(zhuǎn)的負載范圍來操控在蒸汽溢流裝置內(nèi)的壓力水平，使得在上游設(shè)置的子渦輪機的廢蒸汽在渦輪機單元在igv點下方的部分負載范圍中運行時和/或在部分負載快速提高時保持過熱；和

圖2示意地示出在圖1中示出的燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站的h-s圖表。

具體實施方式

在圖1中示出的燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站1具有渦輪機單元2，其中根據(jù)圖1的視圖僅示出兩個子渦輪機3和4。

這兩個子渦輪機3和4借助于共同的蒸汽溢流裝置5彼此有效連接成，使得出自在上游設(shè)置的子渦輪機3的廢蒸汽6作為蒸汽體積流7被引導(dǎo)至在下游設(shè)置的另一子渦輪機4，使得后者借助于在上游設(shè)置的子渦輪機3的廢蒸汽6運行。

在尤其在圖1中示出的該實施例中，第一子渦輪機3，即在上游設(shè)置的子渦輪機3是中壓蒸汽輪機8，而第二子渦輪機4，即在下游設(shè)置的另一子渦輪機4是低壓蒸汽輪機9。

根據(jù)本發(fā)明，燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站1的特征在于渦輪機單元2，所述渦輪機單元具有用于控制和/或調(diào)節(jié)蒸汽溢流裝置5內(nèi)的蒸汽體積流7和/或壓力水平的控制和/或調(diào)節(jié)機構(gòu)10，以便影響濕蒸汽性質(zhì)，其中所述控制和/或調(diào)節(jié)機構(gòu)10在該實施例中結(jié)構(gòu)簡單地包括設(shè)置在共同的蒸汽溢流裝置5上的節(jié)流裝置11，所述節(jié)流裝置的節(jié)流活門部件12設(shè)置在共同的蒸汽溢流裝置5內(nèi)。

借助于該簡單地構(gòu)造的控制和/或調(diào)節(jié)機構(gòu)10可達到，在當前的渦輪機單元2或在燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站1上按需要實現(xiàn)關(guān)于廢蒸汽6的壓力升高，尤其當渦輪機單元2在igv點下方的更低的部分負載范圍中運行時也如此，由此始終確保所述廢蒸汽6總是盡可能長時間地保持過熱。

同樣內(nèi)容在部分負載快速提高時，尤其從這種更低的部分負載范圍開始快速提高時也適用，其中在此為了降低在后面接入的、在下游設(shè)置的子渦輪機4上的溫度，能夠通過在此未進一步示出的用于冷卻或加熱渦輪機單元2的廢熱鍋爐來冷卻在此未詳細示出的廢熱鍋爐。

就此而言，所述節(jié)流裝置11連同其設(shè)置在共同的蒸汽溢流裝置5中的節(jié)流活門部件12也表現(xiàn)為用于避免在共同的蒸汽溢流裝置5內(nèi)的濕蒸汽形成的機構(gòu)15，以便實現(xiàn)上述效果。

節(jié)流裝置11或其節(jié)流活門部件12在此設(shè)置在共同的蒸汽溢流裝置5的出口接管部件16，使得尤其節(jié)流活門部件12直接安置于在上游設(shè)置的子渦輪機3的廢蒸汽出口17之后。

因此，在本文中，節(jié)流活門部件12表現(xiàn)為控制機構(gòu)18，借助于所述控制機構(gòu)，在本發(fā)明的范圍中能夠操控在共同的蒸汽溢流裝置5內(nèi)的壓力水平。

為了能夠使控制和/或調(diào)節(jié)機構(gòu)10或用于避免濕蒸汽形成的機構(gòu)15和用于冷卻或加熱渦輪機單元2的機構(gòu)彼此配合地投入使用，渦輪機單元2還具有相應(yīng)構(gòu)成的處理裝置20，所述處理裝置構(gòu)成為，使得在此處描述的渦輪機單元2能夠在本發(fā)明的范圍中運行。所述處理裝置20在此能夠不僅作為硬件，而且也作為軟件實現(xiàn)。

在燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站1的在圖1中至少部分示出的渦輪機單元2的在圖2中示出的h-s圖表25中，在橫坐標26上繪制熵值，并且在縱坐標27上繪制焓值，其中在所述h-s圖表25中清楚可見地說明飽和曲線28。

此外，在該h-s圖表25中可看出，在渦輪機單元2在渦輪機單元2的igv點下方的低的部分負載運行中運行時不使用本發(fā)明的控制和/或調(diào)節(jié)機構(gòu)10或用于避免濕蒸汽形成的機構(gòu)15的情況下，關(guān)于在共同的蒸汽溢流裝置5中廢蒸汽6的膨脹表現(xiàn)的常規(guī)的膨脹曲線29。

在所述常規(guī)的膨脹曲線29上方示例性地畫出，在渦輪機單元2在渦輪機單元2的igv點下方的低的部分負載運行中運行時借助于本發(fā)明的控制和/或調(diào)節(jié)機構(gòu)10或用于避免的濕蒸汽形成的結(jié)構(gòu)15的情況下，在共同的蒸汽溢流裝置5中廢蒸汽6的膨脹表現(xiàn)的新的膨脹曲線30。

清楚可見的是，渦輪機單元2以根據(jù)本發(fā)明提出的方法能夠明顯更長時間地在濕蒸汽區(qū)31之外運行。也就是說換言之，濕蒸汽形成發(fā)生在期望的位置上，即在低壓部件的區(qū)域中發(fā)生。

根據(jù)圖2的視圖的常規(guī)的膨脹曲線29在點32的區(qū)域中繼續(xù)朝濕蒸汽區(qū)31的方向伸展，而通過使用本發(fā)明的控制和/或調(diào)節(jié)機構(gòu)10或用于避免濕蒸汽形成的機構(gòu)15至少暫時地實現(xiàn)，新的膨脹曲線30自所述點32起在等溫狀態(tài)變化的范圍中首先基本上沿著等溫線34伸展一段33，由此在新的膨脹曲線30在其繼續(xù)的伸展中再次類似于常規(guī)的膨脹曲線29伸展之前，廢蒸汽6的膨脹能夠更長時間地在飽和曲線28之上進行。

在該處明確指出，在上文中或在權(quán)利要求中描述的解決方案的特征同樣也能夠組合，以便相應(yīng)匹配地能夠?qū)崿F(xiàn)或達到所闡述的特征、效果和優(yōu)點。

盡管本發(fā)明在細節(jié)上通過優(yōu)選的實施例詳細地說明和描述，但本發(fā)明不局限于這些公開的實施例，并且其他變型形式能夠由本領(lǐng)域技術(shù)人員從中導(dǎo)出，而不脫離本發(fā)明的保護范圍。