用于改進蒸汽發(fā)電廠中的設備動態(tài)性能和頻率控制的對于預熱器的附加控制抽汽的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于蒸汽發(fā)電廠的預熱器的抽汽方法以及蒸汽發(fā)電廠中的水-蒸汽回路。根據(jù)本發(fā)明，在蒸汽發(fā)電廠的渦輪機上抽取高能蒸汽且將其混入到在渦輪機上抽取的低能蒸汽。將由低能蒸汽和所混入的高能蒸汽組成的蒸汽混合物提供到蒸汽發(fā)電廠的預熱器，尤其是高壓預熱器，尤其是高壓預熱器的最后的高壓預熱級，尤其以便加熱流過預熱器的給水。通過向低能蒸汽尤其是閉環(huán)和/或開環(huán)控制地混入高能蒸汽(控制的抽汽)，尤其是在蒸汽發(fā)電廠的部分負載時，可通過低能蒸汽的溫度改變而實現(xiàn)蒸汽發(fā)電廠中功率的快速改變。
【專利說明】用于改進蒸汽發(fā)電廠中的設備動態(tài)性能和頻率控制的對于預熱器的附加控制抽汽
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于預熱器的抽汽方法，尤其是用于尤其是燃煤發(fā)電廠的蒸汽發(fā)電廠的高壓預熱器的抽汽方法，且涉及蒸汽發(fā)電廠中的水-蒸汽回路。
【背景技術】
[0002]此外，還例如從下列網(wǎng)址已知蒸汽發(fā)電廠或熱電廠:http://de.wikipedia.0rg/wiki/Dampfkraftwerk(2011 年 6 月 22 日可訪問)。
[0003]蒸汽發(fā)電廠是用于由化石燃料發(fā)電的發(fā)電廠類型，其中在蒸汽渦輪機中將水蒸氣的熱能轉換為動能，且進一步在發(fā)電機中轉化為電能。
[0004]在此蒸汽發(fā)電廠中，為運行蒸汽渦輪機所需的水蒸汽首先在蒸汽鍋爐中由通常事先清潔且準備的水(給水)產(chǎn)生。通過在過熱器中將蒸汽進一步加熱，蒸汽的溫度和比體積升聞。
[0005]蒸汽從蒸汽鍋爐通過管道流入到蒸汽渦輪機中，在此處蒸汽將其事先所獲得的能量的部分輸出到渦輪機。在渦輪機上聯(lián)接有發(fā)電機，所述發(fā)電機將機械功率轉化為電功率。
[0006]然后，卸壓且冷卻的蒸汽流入到凝結器中，在凝結器中蒸汽通過向環(huán)境的傳熱凝結且作為液體水被收集。
[0007]由此，通過凝結泵和預熱器，將水中間存儲到給水容器內(nèi)，然后通過給水泵再次提供給蒸汽鍋爐，以此閉合回路。
[0008]蒸汽發(fā)電廠分為不同的類型，例如分為燃煤發(fā)電廠、燃油發(fā)電廠、燃氣和蒸汽組合發(fā)電廠(GuD發(fā)電廠)。
[0009]燃煤發(fā)電廠是蒸汽發(fā)電廠的特殊類型，其中煤作為主要燃料用于產(chǎn)生蒸汽。已知這種用于褐煤以及石煤的燃煤發(fā)電廠。
[0010]在此燃煤發(fā)電廠中，根據(jù)所描述的蒸汽發(fā)電廠的一般回路，首先將褐煤或石煤在磨煤機中磨碎且干燥。然后，將所述褐煤或石煤吹送到煤粉燃燒器(staubfeuerung)的燃燒室內(nèi)且在此完全燃燒。由此釋放的熱量被水管鍋爐吸收且將所供給的水(給水)轉換為水蒸汽。
[0011]水蒸汽通過管道流向蒸汽渦輪機，其中水蒸汽將其能量的部分通過卸壓作為動能輸出給渦輪機。然后，通過聯(lián)接在渦輪機上的發(fā)電機將機械功率轉化為電功率，所述電功率作為電流被饋送到電網(wǎng)內(nèi)。
[0012]通常，在渦輪機下方布置了凝結器，在凝結器內(nèi)蒸汽當在渦輪機內(nèi)卸壓之后將其最大部分的熱量傳遞給冷卻水。在此過程期間，蒸汽通過凝結液化。
[0013]給水泵將形成的液體水作為給水再次輸送到水管鍋爐內(nèi)，以此閉合了回路。
[0014]在蒸汽發(fā)電廠或燃煤發(fā)電廠中全部出現(xiàn)的信息例如測量值、過程數(shù)據(jù)或狀態(tài)數(shù)據(jù)在控制臺中顯示且在此處通常在中央計算機中評估，其中顯示、評估、控制、調控和/或控制單獨的發(fā)電廠部件的運行狀態(tài)。[0015]通過控制機構，發(fā)電廠工作人員可介入燃煤發(fā)電廠的運行流程，例如通過打開或關閉電磁閥或閥，或通過改變所供給的燃料量。
[0016]此控制臺的中心組成部分是計算機，在所述計算機上實施了機組控制系統(tǒng)(blockf u hrung)、中央調控以及控制和/或控制單元，藉此可執(zhí)行蒸汽或燃煤發(fā)電廠的控制、調控和/或控制。
[0017]在解除管制的電力市場中，發(fā)電廠的靈活負載運行和在電網(wǎng)中用于頻率控制的裝置對于發(fā)電廠運行越來越重要。
[0018]在電網(wǎng)的頻率控制方面存在不同類型的頻率控制，例如帶有或不帶有所謂的死區(qū)的初級控制和次級控制。
[0019]因為電能在從生產(chǎn)者到消耗者的路途中不可被存儲，所以發(fā)電和耗電必須每時每刻在電網(wǎng)內(nèi)都處于平衡，即必須精確地發(fā)出如所消耗的量的電能。電能的頻率在此是整體的控制量，且只要發(fā)電和耗電處于平衡則采用網(wǎng)絡頻率額定值。連接在電網(wǎng)上的發(fā)電廠發(fā)電機的轉速與此網(wǎng)絡頻率同步。
[0020]如果在電網(wǎng)中在一定的時刻出現(xiàn)發(fā)電不足，則此不足首先通過旋轉機器(渦輪機、發(fā)電機)的飛輪中所包含的能量滿足。由此，制動機器，因此機器的轉速且因此(網(wǎng)絡)
頻率進一步降低。
[0021]如果不通過電網(wǎng)內(nèi)合適的功率或頻率控制克服此網(wǎng)絡頻率降低，則將導致電網(wǎng)崩潰。
[0022]在所述的死區(qū)內(nèi)，在高達±0.07至0.1Hz的較小的頻率偏差的范圍內(nèi)在正常情況中不進行任何控制干預。在此區(qū)域內(nèi)僅可實現(xiàn)延遲的緩慢的應對控制以補償生產(chǎn)和消耗之間存在的偏差。
[0023]在0.1至3.0Hz的范圍內(nèi)的例如由于發(fā)電廠故障和耗電波動所導致的更大的頻率偏差通過對于參與初級控制的發(fā)電廠的初級控制分別在整個電網(wǎng)中劃分。這為此提供了所謂的初級控制儲備，即被所參與的電場自動地提供到電網(wǎng)上的功率儲備，以便因此通過控制生產(chǎn)在一秒內(nèi)補償生產(chǎn)和消耗之間的不平衡。
[0024]因此，初級控制用于將網(wǎng)絡頻率穩(wěn)定在最可能小的偏差下，但在不同于預先給定的網(wǎng)絡頻率額定值的水平上。
[0025]連接在初級控制上的次級控制的任務是進一步在電網(wǎng)內(nèi)形成發(fā)電和耗電之間的平衡，且因此使網(wǎng)絡頻率返回到預先給定的頻率額定值，例如50Hz。
[0026]為此，參與次級控制的發(fā)電廠提供了次級控制儲備，以便將網(wǎng)絡頻率返回到網(wǎng)絡頻率額定值，且在電網(wǎng)內(nèi)再次形成平衡。
[0027]初級控制的要求和初級控制儲備輸出到電網(wǎng)中自動地通過參與初級控制的發(fā)電廠控制裝置實現(xiàn)(此電網(wǎng)或電網(wǎng)中的頻率改變要求了初級控制儲備)，而次級控制通過電網(wǎng)中布置在上級的網(wǎng)絡控制器在參與初級控制的發(fā)電廠處被要求，且然后在此要求下由發(fā)電廠輸出到電網(wǎng)中。
[0028]部分地，對于發(fā)電廠的頻率控制儲備以及初級和/或次級控制儲備在通過國家規(guī)定給出的一定的情況下是義務性的；由發(fā)電廠提供的控制儲備通常作為特殊的電網(wǎng)服務向發(fā)電廠給出補償。
[0029]當然對于帶有通常在基本負載運行下工作的超臨界蒸汽發(fā)生器的大型現(xiàn)代化熱電廠，參與頻率控制或非基本負載運行在經(jīng)濟上是具有吸引力的。隨著可再生能源(風能)的改建，即使對于大型發(fā)電廠單位的可控制性的要求也趨于尖銳化。
[0030]此外已知，與其中功率在需要時在一秒的級別上可獲取的抽水蓄能發(fā)電廠或燃氣發(fā)電廠相比，例如在頻率控制的情況中燃煤發(fā)電廠的所要求的從任意功率點的功率升高明顯更慢(“功率慣性”)。
[0031]在燃煤發(fā)電廠中此“功率慣性”的原因是燃料煤的“熱慣性”。即，煤燃燒的改變僅在更長的延遲之后即在數(shù)分鐘級別的延遲之后導致燃煤發(fā)電廠的功率改變(燃煤發(fā)電廠的有效功率的改變或分離的熱功率(過程蒸汽)的改變)，這首先是由于費時的煤供給和破碎的過程。如在控制儲備的情況中的功率和功率升高因此僅可時間延遲地提供到相應的電網(wǎng)或配電網(wǎng)中。
[0032]雖然，以此方式由燃煤發(fā)電廠可運行的功率坡度或功率梯度是中等的，但聯(lián)網(wǎng)條件必須滿足目前在德國生效的輸電法規(guī)(最低要求)，例如在30秒內(nèi)功率升高2%所需的初級控制儲備。
[0033]只要在燃煤發(fā)電廠中實現(xiàn)比根據(jù)國家法規(guī)最低要求的更高的頻率儲備以及初級和/或次級控制儲備，則這可使燃煤發(fā)電廠運行商獲得相應的更高的收益。
[0034]此外，一些國家根據(jù)網(wǎng)絡規(guī)模和發(fā)電單元的結構而從具體情況提出比針對其網(wǎng)絡的聯(lián)網(wǎng)要求更高的功率梯度或頻率控制儲備。例如，英國電網(wǎng)法規(guī)要求10秒內(nèi)升高10%的功率。
[0035]為在燃煤發(fā)電廠情況中在頻率以及初級和/或次級控制中加速功率改變，已知使用快速作用的附加措施(“Flexible Load Operation and Frequency Support for SteamTurbine Power Plants”，Wichtmann 等，VGB PowerTech7/2007, 49-55 頁)，所述附加措施基于使用燃煤發(fā)電廠的過程介質中即給水或水蒸汽中包含的能量，如高壓渦輪機控制閥節(jié)流，高壓部分渦輪機的過載引入，凝結器堵塞，高壓預熱器的給水側繞行以及通向高壓預熱器的抽汽蒸汽管道的節(jié)流。
[0036]當然，此過程介質固有的能量存儲器是受到限制的，使得由此可提供的控制儲備也是受到限制的。此外，其內(nèi)可實現(xiàn)頻率控制的運行范圍也相應地是受到限制的。
[0037]此外已知在蒸汽發(fā)電廠或燃煤發(fā)電廠中出現(xiàn)燃燒干擾，這導致不平穩(wěn)的設備運行。在此，任務是平衡此干擾或運行波動，以穩(wěn)定設備運行且優(yōu)化設備動態(tài)性能。
[0038]通常，此干擾或波動的平衡通過相應地改變?nèi)紵齺韺崿F(xiàn)。即，使用導致干擾的控制量以使干擾平衡。此平衡也導致不平穩(wěn)的設備運行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0039]本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種實現(xiàn)改進尤其是燃煤發(fā)電廠的蒸汽發(fā)電廠的動態(tài)設備性能的方法和設備。本發(fā)明所要解決的技術問題也在于改進蒸汽發(fā)電廠或燃煤發(fā)電廠中的頻率控制，尤其是改進功率改變速度和/或功率范圍，即功率控制儲備。
[0040]此技術問題通過帶有根據(jù)各獨立權利要求的特征的、尤其是燃煤發(fā)電廠的蒸汽發(fā)電廠的預熱器尤其是高壓預熱器的抽汽方法以及尤其是燃煤發(fā)電廠的蒸汽發(fā)電廠中的水-蒸汽回路實現(xiàn)。
[0041]根據(jù)按本發(fā)明的方法，在蒸汽發(fā)電廠的渦輪機上抽取高能蒸汽，且將所述高能蒸汽混入到在渦輪機上抽取的低能蒸汽中。
[0042]在此，相對概念“高”和“低”理解為分別相對于兩個抽取的蒸汽。因此，抽取的混合的蒸汽比抽取的、被混入以高能蒸汽的蒸汽更高能。因此，例如已抽取的已混入的蒸汽具有比已抽取的待混入的蒸汽更高的壓力和/或更高的溫度。
[0043]在此，可使用流入到渦輪機內(nèi)或高壓渦輪機內(nèi)的新鮮蒸汽作為向上受限的作為可混入的富能的蒸汽。與之相關地，在渦輪機上抽汽也理解為抽汽不僅直接在渦輪機/渦輪機入口上或高壓渦輪機/高壓渦輪機入口上進行，而且在引向渦輪機內(nèi)或高壓渦輪機內(nèi)的新鮮蒸汽管路上進行。
[0044]將由低能蒸汽和被混入的高能蒸汽組成的蒸汽混合物提供到蒸汽發(fā)電廠的尤其是高壓預熱器的預熱器，尤其以便加熱流過預熱器的給水。尤其實現(xiàn)向最后的高壓預熱器級的提供。
[0045]通過高能蒸汽向低能蒸汽的尤其是閉環(huán)和/或開環(huán)控制的混入(控制抽汽)，尤其是在蒸汽發(fā)電廠的功率控制運行中可通過低能蒸汽的溫度改變實現(xiàn)蒸汽發(fā)電廠中功率的快速改變。尤其是，當本發(fā)明在設備運行中連續(xù)使用時，與通常情況不同，在燃燒干擾時不相應地跟蹤燃燒，而是可通過本發(fā)明改進設備的運行平穩(wěn)性。
[0046]控制的抽汽在此意味著通過開環(huán)/閉環(huán)控制將抽取的高能蒸汽向抽取的低能蒸汽的混合精確地定量，例如通過精確地控制抽取的高能蒸汽的流量精確地定量。作為此控制的控制量，可使用“節(jié)能器”入口溫度或給水溫度。開環(huán)/閉環(huán)可在此在設備的機組控制系統(tǒng)中實施。
[0047]在根據(jù)本發(fā)明的蒸汽發(fā)電廠的水-蒸汽回路中，渦輪機以及尤其是高壓預熱器的預熱器布置在水-蒸汽回路內(nèi)。
[0048]此預熱器已知為高壓預熱器或低壓預熱器。通常，分別將多個此高壓或低壓預熱器構造為相繼的(預熱)級，其中此處被導引的給水(高壓預熱器)或冷凝水(低壓預熱器)的加熱通過多個(溫度)級進行。
[0049]此外，第一抽汽管路與渦輪機連接，以所述第一抽汽管路可在渦輪機上抽取高能蒸汽。第二抽汽管路也與渦輪機連接，以所述第二抽汽管路可在渦輪機上抽取低能蒸汽。
[0050]第一和第二抽汽管路通過例如簡單的管路連接元件的混合設備聯(lián)接，以所述混合設備使來自第一抽汽管路的高能蒸汽和來自第二抽汽管路的低能蒸汽可混合。
[0051]供給管路與混合設備和預熱器連接，以所述供給管路可將由高能蒸汽和低能蒸汽組成的蒸汽混合物供給到預熱器尤其是高壓預熱器，尤其是供給到最后的高壓預熱器級，尤其以便加熱流過預熱器的給水。
[0052]在此，最后的高壓預熱器級是指在其后來自預熱的給水最終離開且被供給到蒸汽生成器的高壓預熱器。
[0053]簡言之，本發(fā)明建議了將在渦輪機上抽取的高能蒸汽混入到在渦輪機上抽取的低能蒸汽，其中升高了低能蒸汽的能量，尤其是升高了低能蒸汽的溫度和壓力。蒸汽混合物尤其是用于加熱高壓預熱器或導弓I通過高壓預熱器的給水。
[0054]尤其是，加熱在最后的聞壓預熱器級(也稱為最聞聞壓預熱級)中進行。
[0055]通過多個或全部高壓預熱器的參與，可限定相應的溫度梯度，且因此保證相應的保護性的設備運行方式。換言之，在此提供多個根據(jù)本發(fā)明的控制抽汽以用于至少最后的高壓預熱器，如需要用于多個或全部高壓預熱器。
[0056]高能蒸汽到低能抽汽蒸汽的開環(huán)/閉環(huán)控制的混入(控制的抽汽)可尤其是在設備的部分負載運行中通過抽汽蒸汽的溫度升高而實現(xiàn)設備的快速和有目的的功率改變。與之相關地，“快速”理解為功率在短時間內(nèi)升高，即可經(jīng)歷大的正向功率梯度?！坝心康牡摹痹诖艘馕吨β氏蝾A先給定的功率狀態(tài)開環(huán)/閉環(huán)控制地改變。
[0057]在此可在尤其是燃煤發(fā)電廠的蒸汽發(fā)電廠的頻率控制以及初級和/或次級控制中，或在蒸汽發(fā)電廠的燃燒干擾中要求功率改變或功率升高。
[0058]因此，功率升高可尤其是處在額定功率的2%至15%的范圍內(nèi)，尤其是優(yōu)選地可處在其2%至10%的范圍內(nèi)。
[0059]此功率升高尤其是在5至600秒的時間范圍內(nèi)，尤其是優(yōu)選地在5至30秒的時間范圍內(nèi)建立。然后，附加的功率可保持在至少5至50分的范圍內(nèi)的另外的時間段期間，尤其是在5至30分的時間段期間。
[0060]機組控制系統(tǒng)通過作為開環(huán)/閉環(huán)控制的控制量的“節(jié)能器”入口溫度或給水最終溫度進行開環(huán)/閉環(huán)控制。
[0061 ] 本發(fā)明在多個方面上已證實是明顯有利的。
[0062]通過本發(fā)明可以以有利的方式且以有利地簡單的方式在尤其是燃煤發(fā)電廠的蒸汽發(fā)電廠中改進動態(tài)設備性能和頻率控制。
[0063]尤其是，與在燃煤發(fā)電廠中的頻率控制以及初級和/或次級控制中用于加速功率改變的已知措施相結合，因此通過本發(fā)明可放大頻率控制以及初級和/或次級控制范圍。也可通過本發(fā)明改進設備的運行平穩(wěn)性。尤其是，當持續(xù)使用本發(fā)明時，為平衡小的燃燒干擾，而與通常情況不同，不相應地跟蹤燃燒。
[0064]通過多個或全部高壓預熱器的參與，可限制相應的溫度梯度且因此保證相應地保護性的設備運行方式。
[0065]本發(fā)明的優(yōu)選的擴展也從各從屬權利要求中得到。所述的擴展涉及方法以及設備。
[0066]根據(jù)一個優(yōu)選的擴展方案，高能蒸汽和低能蒸汽在渦輪機的相同的渦輪機部分上尤其是在渦輪機的高壓部分或中壓部分上抽取。
[0067]也可建議，通過使用蒸汽混合物，將高壓預熱器內(nèi)尤其在最后的高壓預熱級內(nèi)的給水或也將低壓預熱器內(nèi)的冷凝水加熱。
[0068]在另外的優(yōu)選的擴展方案中，高能蒸汽向低能蒸汽的混合被閉環(huán)和/或開環(huán)控制，尤其是通過蒸汽發(fā)電廠的機組控制系統(tǒng)且尤其是通過使用“節(jié)能器”入口溫度或給水最終溫度作為控制量進行所述閉環(huán)和/或開環(huán)控制。
[0069]此外，可建議將本發(fā)明用于升高所抽取的低能蒸汽的溫度和/或壓力，其中通過將高能蒸汽混入到低能蒸汽，將溫度升高了尤其是高達大約20開和/或將壓力升高了尤其是高達大約5巴。
[0070]也可將本發(fā)明用于蒸汽發(fā)電廠、尤其是在部分負載中運行的蒸汽發(fā)電廠的快速、有目的的功率升高，其中功率升高通過已抽取的低能蒸汽的溫度升高所導致。
[0071]此外，本發(fā)明可使用在蒸汽發(fā)電廠中的頻率控制中，尤其是可使用在次級和/或初級控制中，其中通過將高能蒸汽混入到低能蒸汽，導致了用于頻率控制尤其是次級和/或初級控制中所要求的蒸汽發(fā)電廠的功率改變的快速的功率改變，和/或通過將高能蒸汽混入到低能蒸汽，放大了蒸汽發(fā)電廠中的頻率控制范圍，尤其是放大了初級和/或次級控制范圍。
[0072]此外，本發(fā)明可用于提高蒸汽發(fā)電廠中的運行平穩(wěn)性，其中蒸汽發(fā)電廠中的燃燒干擾通過快速功率改變實現(xiàn)，通過高能蒸汽向低能蒸汽的閉環(huán)和/或開環(huán)控制的混入平衡。
[0073]本發(fā)明也可除在通過使用蒸汽發(fā)電廠的過程介質中所含有的能量在蒸汽發(fā)電廠中升高功率之外使用，尤其是除高壓渦輪機控制閥的節(jié)流、向高壓部分渦輪機的過載引入、凝結器堵塞、高壓預熱器的給水側繞行和/或通向高壓預熱器的抽汽蒸汽管道的節(jié)流之外使用。
[0074]本發(fā)明也可持續(xù)地在蒸汽發(fā)電廠的運行中使用，尤其是在部分負載運行中使用，以用于平衡蒸汽發(fā)電廠的燃燒干擾。
[0075]在另外的優(yōu)選的擴展方案中，水-蒸汽回路和/或混合設備具有尤其是實施在蒸汽發(fā)電廠的機組控制系統(tǒng)內(nèi)的開環(huán)/閉環(huán)控制設備，以所述開環(huán)/閉環(huán)控制設備，尤其是通過使用“節(jié)能器”入口溫度或給水最終溫度作為控制量可閉環(huán)和/或開環(huán)控制高能蒸汽和低能蒸汽的混合。
[0076]此外，根據(jù)尤其優(yōu)選的擴展方案可建議，水-蒸汽回路至少兩個分別由第一抽汽管路、第二抽汽管路、混合設備和供給管路構成的單元，且可使用至少兩個單元的每個為預熱器尤其是高壓預熱器供給蒸汽混合物。
[0077]在此可進一步建議，第一單元的第二抽汽管路也是第二單元的第一抽汽管路。以此，可實現(xiàn)級聯(lián)形的蒸汽混合物供給，這降低了對于附加的管路的需求。
[0078]尤其優(yōu)選可提供多個此單元，所述多個或全部高壓預熱器，但至少最后的高壓預熱器級被提供以各蒸汽混合物。通過多個或全部高壓預熱器的參與，可限制相應的溫度梯度且因此保證相應的保護性的設備運行方式。
[0079]此外，可提供具有根據(jù)本發(fā)明的水-蒸汽回路的蒸汽發(fā)電廠，尤其是燃煤發(fā)電廠?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0080]在附圖中圖示了本發(fā)明的實施例，所述實施例進一步詳細解釋。
[0081]各圖為:
[0082]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的燃煤發(fā)電廠中的水-蒸汽回路，
[0083]圖2示出了根據(jù)圖1的水-蒸汽回路的細節(jié)部分(HD渦輪機部分)，
[0084]圖3示出了根據(jù)圖1的水-蒸汽回路的另外的細節(jié)部分(MD渦輪機部分)。
【具體實施方式】
[0085]實施例:用來改進蒸汽發(fā)電廠(燃煤發(fā)電廠)中的設備動態(tài)性能和頻率控制的用于高壓預熱器的附加控制抽汽(圖1至圖3)。
[0086]圖1和圖2和圖3示出了燃煤蒸汽發(fā)電廠I的水-蒸汽回路及其細節(jié)部分。
[0087]在此燃煤蒸汽發(fā)電廠I (簡稱為燃煤發(fā)電廠I)中，根據(jù)通常的煤燃燒在磨煤機中磨碎且干燥褐煤和石煤。然后，將褐煤和石煤吹送到煤粉燃燒器(staubfeuerung)的燃燒空間內(nèi)且在此處完全燃燒。
[0088]因此釋放的熱被水管鍋爐(簡稱為蒸汽發(fā)生器2)吸收且將所饋送的水(給水)3轉換為水蒸汽/高壓蒸汽4。
[0089]在蒸汽發(fā)生器2中生成的高壓蒸汽4進入到蒸汽渦輪機10的高壓部分11內(nèi)，且在其處通過卸壓和冷卻做機械功。
[0090]為達到高的總效率，蒸汽在離開高壓部分11之后又被導引到蒸汽發(fā)生器2內(nèi)且被中間過熱。過熱的蒸汽在雙流式中壓部分12內(nèi)又被供給到渦輪機10，且通過進一步卸壓和冷卻進一步做機械功。
[0091]在離開中壓部分12之后，蒸汽流動到蒸汽渦輪機10的兩個分別具有雙流式構造的低壓部分13、14內(nèi)，在所述低壓部分處通過卸壓和冷卻到排氣壓力水平進一步做機械功。
[0092]然后，通過聯(lián)接在渦輪機10上的發(fā)電機20，將機械功率轉化為電功率，所述電功率以電流的形式被饋送到電網(wǎng)21內(nèi)。
[0093]來自渦輪機的排氣蒸汽在凝結器30內(nèi)借助于主冷卻水凝結。所出現(xiàn)的主凝結水由主凝結水泵提供到低壓(ND)-預熱器40和給水容器50，且在此在預熱級42內(nèi)分別以來自渦輪機10的以及來自渦輪機10的兩個分別具有雙流式構造的低壓部分13、14的抽汽蒸汽41預熱。
[0094]兩個給水泵從給水容器50獲取所要求的給水51，且將此給水51通過升高壓力和進一步在高壓(HD)-預熱器60中加熱而提供回到蒸汽發(fā)生器2。為加熱又使用來自渦輪機10以及來自渦輪機10的抽汽蒸汽61以及來自渦輪機10的高壓部分11和雙流式構造的中壓部分12的抽汽蒸汽61。
[0095]為實現(xiàn)高的總效率，由ND-預熱器40和HD-預熱器60構成的預熱路徑構造為多級地分別帶有多個ND-預熱器42和HD-預熱器62。
[0096]圖2和圖3示出了為HD-預熱器60、62、63、64、65供給以來自渦輪機10的高壓部分11的抽汽蒸汽61 (圖2)以及來自渦輪機10的雙流式中壓部分12的抽汽蒸汽78、79和95(圖 3)。
[0097]如在圖2中所示，分別在渦輪機10的高壓部分11的三個位置71、72、73處在渦輪機10上抽取(抽汽)蒸汽75、76、77。
[0098]在靠近進入渦輪機10的高壓部分11的入口位置74的第一抽汽位置71上導出渦輪機10的高能抽汽蒸汽75，所述高能抽汽蒸汽75通過被控制的流量控制器80被控制地提供到在第二抽汽位置72處抽取的與所述高能抽汽蒸汽75相比低能的蒸汽76。此蒸汽混合物78或此抽汽蒸汽78被提供到HD-預熱器60的最后的高壓預熱器級63以便預熱給水51。
[0099]進一步如在圖2中所示，在渦輪機10的第二抽汽位置72或渦輪機10的高壓級11上獲取的抽汽蒸汽76通過被控制的流量控制器80被控制地提供到在第三抽汽位置73上導出的、與所述抽汽蒸汽76相比低能的蒸汽77。此蒸汽混合物79或此抽汽蒸汽79被提供到HD-預熱器60的倒數(shù)第二的高壓預熱器級64以便預熱給水51。
[0100]如在圖3中所示，在渦輪機10的中壓部分12的兩個位置91、92上也分別抽取(抽汽)蒸汽93、94。[0101]通過在此第一抽汽位置91導出渦輪機10的抽汽蒸汽93，所述抽汽蒸汽93(通過被控制的流量控制器80)受控制地提供到在此第二抽汽位置92上導出的、與所述抽汽蒸汽93相比低能的蒸汽94。此蒸汽混合物95或此抽汽蒸汽95被提供到處于兩個高壓預熱器級63和64前方的、HD-預熱器60的高壓預熱器級65以便預熱給水51。
[0102]混合物的開環(huán)/閉環(huán)控制通過被控制的流量控制器80通過設備的機組控制系統(tǒng)以給水最終溫度作為開環(huán)/閉環(huán)控制的控制量來進行。
[0103]流體的流動導引通過復雜的管道82或復雜的管道系統(tǒng)82進行，這還在控制抽汽的范圍內(nèi)附加地提供了用于流動導引的阻擋物。
[0104]因此，在此分別將壓力高和溫度高的控制抽汽(75至76)和(76至77)和(93至94)提供給三個高壓預熱器級63、64和65使用，至少供最高的高壓預熱器級63使用。通過富能的控制抽汽，在各蒸汽混合物中分別實現(xiàn)了將溫度升高了高達大約20開且將壓力升高了高達大約5巴。
[0105]通過此開環(huán)/閉環(huán)控制的將高能蒸汽75、76、93混入到各低能抽汽蒸汽76、77、94 (混合方式為:75到76 ；76到77 ；93到94)，尤其在燃煤發(fā)電廠I的部分負載運行中通過抽汽蒸汽的溫度改變實現(xiàn)設備的快速和有目的的功率改變。
[0106]通過多個或全部高壓預熱器的參與，在此情況中高壓預熱器級63、64、65的參與，可限制相應的溫度梯度且因此保證相應的保護性的設備運行方式。
[0107]因此，可以以有效且簡單的方式改進燃煤發(fā)電廠中的動態(tài)設備性能和頻率控制。
[0108]因此，與在燃煤發(fā)電廠中的頻率控制以及初級和/或次級控制中用于加速功率改變的已知措施相結合，例如可放大頻率控制范圍以及初級和/或次級控制范圍。尤其是當持續(xù)使用此措施時，也可因此改進設備的運行穩(wěn)定性，以平衡小的燃燒干擾，而與通常情況不同，不相應地跟蹤燃燒。
【權利要求】
1.一種用于尤其是燃煤發(fā)電廠的蒸汽發(fā)電廠的尤其是高壓預熱器的預熱器的抽汽的方法，其特征在于，在蒸汽發(fā)電廠的渦輪機上抽取高能蒸汽且將其混入到在渦輪機上抽取的低能蒸汽，且將由低能蒸汽和所混入的高能蒸汽組成的蒸汽混合物提供到蒸汽發(fā)電廠的預熱器，尤其是高壓預熱器，尤其以便加熱流過預熱器的給水。
2.根據(jù)前述權利要求中至少一項所述的用于預熱器的控制抽汽的方法，其特征在于，所述高能蒸汽和所述低能蒸汽在所述渦輪機的相同的渦輪機部分上，尤其是在所述渦輪機的高壓部分或中壓部分上抽取。
3.根據(jù)前述權利要求中至少一項所述的用于預熱器的控制抽汽的方法，其特征在于，通過使用所述蒸汽混合物加熱高壓預熱器內(nèi)尤其是最后的高壓預熱級內(nèi)的給水或低壓預熱器內(nèi)的冷凝水。
4.根據(jù)前述權利要求中至少一項所述的方法，其特征在于，閉環(huán)和/或開環(huán)控制地執(zhí)行，尤其是通過蒸汽渦輪機的機組控制系統(tǒng)且尤其是通過使用作為控制量的“節(jié)能器”入口溫度或給水最終溫度閉環(huán)和/或開環(huán)控制地執(zhí)行所述高能蒸汽到低能蒸汽的混合。
5.根據(jù)前述權利要求中至少一項所述的方法，所述方法用于升高所抽取的低能蒸汽的溫度和/或壓力，其中通過將高能蒸汽混入到低能蒸汽，將溫度升高了尤其是高達大約20開和/或將壓力升高了尤其是高達大約5巴。
6.根據(jù)前述權利要求中至少一項所述的方法，所述方法用于蒸汽發(fā)電廠、尤其是在部分負載中運行的蒸汽發(fā)電廠的快速、有目的的功率改變，其中，所述功率改變通過抽取的低能蒸汽的溫度升高所導致。
7.根據(jù)前述權利要求中至少一項所述的方法，所述方法用于蒸汽發(fā)電廠中的頻率控制，尤其是次級和/或初級控制，其中通過將高能蒸汽混入到低能蒸汽，導致了用于頻率控制尤其是次級和/或初級控制中所要求的蒸汽發(fā)電廠的功率快速的升高，和/或通過將所述高能蒸汽混入到所述低能蒸汽，放大了蒸汽發(fā)電廠中的頻率控制范圍，尤其是放大了初級和/或次級控制范圍。
8.根據(jù)前述權利要求中至少一項所述的方法，所述方法用于提高蒸汽發(fā)電廠中的運行平穩(wěn)性，其中蒸汽發(fā)電廠中的燃燒干擾通過由高能蒸汽向低能蒸汽的閉環(huán)和/或開環(huán)控制的混入實現(xiàn)的快速功率改變而平衡。
9.根據(jù)前述權利要求中至少一項所述的方法，所述方法除在通過使用蒸汽發(fā)電廠的過程介質中所含有的能量在蒸汽發(fā)電廠中升高功率之外使用，尤其是除高壓渦輪機控制閥的節(jié)流，向高壓部分渦輪機的過載引入、凝結器堵塞、高壓預熱器的給水側繞行和/或通向高壓預熱器的抽汽蒸汽管道的節(jié)流之外在蒸汽發(fā)電廠的運行中尤其是在其部分負載運行中持續(xù)地使用，以平衡所述蒸汽發(fā)電廠的燃燒干擾。
10.一種蒸汽發(fā)電廠尤其是燃煤發(fā)電廠中的水-蒸汽回路，帶有布置在水-蒸汽回路中的渦輪機以及帶有布置在水-蒸汽回路中的預熱器尤其是高壓預熱器，其特征在于，所述水-蒸汽回路具有: -第一抽汽管路，所述第一抽汽管路與所述渦輪機連接，且以所述第一抽汽管路能在所述渦輪機上抽取高能蒸汽， -第二抽汽管路，所述第二抽汽管路與渦輪機連接，且以所述第二抽汽管路能在所述渦輪機上抽取低能蒸汽，-與第一和第二抽汽管路聯(lián)接的混合設備，以所述混合設備能將來自所述第一抽汽管路的高能蒸汽和來自所述第二抽汽管路的低能蒸汽混合，和 -與所述混合設備和所述預熱器連接的供給管路，以所述供給管路能將由高能蒸汽和低能蒸汽組成的蒸汽混合物提供到預熱器尤其是提供到高壓預熱器，尤其以便加熱流過預熱器的給水。
11.根據(jù)至少前述權利要求所述的水-蒸汽回路，其特征在于，所述水-蒸汽回路和/或所述混合設備具有尤其是實施在蒸汽發(fā)電廠的機組控制系統(tǒng)內(nèi)的開環(huán)/閉環(huán)控制設備，以所述開環(huán)/閉環(huán)控制設備尤其是通過使用“節(jié)能器”入口溫度或給水最終溫度作為控制量能閉環(huán)和/或開環(huán)控制高能蒸汽和低能蒸汽的混合。
12.根據(jù)前述權利要求中至少一項所述的水-蒸汽回路，其特征在于，所述水-蒸汽回路具有至少兩個分別由所述第一抽汽管路、所述第二抽汽管路、所述混合設備和所述供給管路構成的單元，且使用至少兩個單元的每個為預熱器尤其是高壓預熱器供給各蒸汽混合物。
13.根據(jù)前述權利要求中至少一項所述的水-蒸汽回路，其特征在于，第一單元的所述第二抽汽管路也是第二單元的所述第一抽汽管路。
14.根據(jù)權利要求12或13所述的水-蒸汽回路，所述水-蒸汽回路帶有多個單元，所述多個單元給多個或全部高壓預熱器，但至少最后的高壓預熱器級提供以各蒸汽混合物。
15.一種蒸汽發(fā)電廠，尤其是燃煤發(fā)電廠，所述蒸汽發(fā)電廠帶有根據(jù)權利要求10至14中至少一項所述的水-蒸 汽回路。
【文檔編號】F01K7/40GK103717846SQ201280031673
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年6月14日 優(yōu)先權日:2011年6月28日
【發(fā)明者】W.威森米勒 申請人:西門子公司