[发明专利]涡轮机组的运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种运行涡轮机组尤其是运行用于发电站设备的涡轮机组的方法。

背景技术

如用在用于发电的发电站设备中的涡轮机组通常包括用于对燃烧用空气进行压缩的压缩机、用于用燃烧用空气使燃料燃烧的燃烧室以及涡轮机，在该涡轮机中使热的燃烧废气在作功的情况下膨胀。在所述的能量转换装置运行中的问题是产生有害物质排放。因此始终存在着降低有害物质排放尤其NO_X排放这样的需求。NO_X排放的产生与燃烧过程的温度以及燃烧过程的压力存在很大关联，其中NO_X排放随温度的上升或者说随压力的上升而超比例地增加。

在原理上上已知，代替天然气或者代替用水稀释的液态燃料使用一种具有比天然气更高的或更大的反应性的燃料。高反应性的燃料的使用在较低的温度时已经能够进行稳定的燃烧反应。但是，在实际上比如用水蒸汽或者用氮气对所述高反应性的燃料进行较大程度的稀释，用于避免因燃烧反应而使温度过度上升。与此同时，这些措施降低了火焰扩散速度，由此尤其可以降低回火的危险并且由此可以提高涡轮机组的运行可靠性。

但是，将水蒸汽加入到燃料中这种做法会产生很高的开销。比如水必须具有较高的纯度，以便能够毫无问题地添加到涡轮机组的燃料输送系统中。此外，必须将水或者说水蒸汽置于较高的压力上，也就是说置于压缩机的压缩压力上，由此需要相应的能量，这一点最终降低了涡轮机组的总效率。

发明内容

现在开始讲述本发明。如在权利要求中所表明的，本发明的任务是为开头所述类型的运行方法说明一种改进的实施方式，该实施方式尤其在高反应性的燃料燃烧时能够实现较低的NO_X排放值，并且此外降低了回火的危险。此外，应该能够以尽可能低的成本来实现所述运行方法。

按本发明，该任务通过独立权利要求的主题得到解决。优选的实施方式是从属权利要求的主题。

本发明基于这样的总构思，即不是向燃料输送用于稀释燃料的水或者说水蒸汽，而是在燃烧器的上游向燃烧用空气输送水或者说水蒸气。通过用水蒸汽进行稀释，可以降低燃烧器中的燃烧温度。同时，由此可以降低回火的危险。在燃烧用空气侧输送水蒸汽或者说喷入及汽化水在此具有决定意义，因为在燃烧用空气通道中也可以使用不太纯净的水。由此可以用比在燃料侧喷入水的情况中更为低廉的成本实现水处理。此外，可以在明显降低的压力下尤其也在环境压力下实现水的输送，这一点附加地降低了将水加入的开销。用于用水蒸汽对燃料进行稀释的成本由此可以通过按本发明的运行方式得到降低。燃料与燃烧用空气-水蒸汽-混合物在燃烧器中尤其在预混合燃烧器中的充分混合导致燃料的动力活动性降低，由此在点燃混合物之前改善了燃料、燃烧用空气及水蒸汽的混合。均匀化的混合物改善了燃烧并且降低了有害物质排放。

所述燃料是一种具有比天然气更高的反应性的燃料，与天然气的燃烧相比这一点可以用来降低NO_X形成。作为燃料，比如可以使用包含氢气的无碳氢化合物的可燃气体。所述的可燃气体也可以称为合成气。这样的合成气可以比如借助于含碳氢化合物的燃料的部分氧化来生成。作为替代方案，作为燃料也可以使用干性的也就是说无水的或者无水蒸汽的汽化的液态燃料。汽化的液态燃料通常比天然气具有明显更高的反应性，并且因此通常仅仅以用水或者说水蒸汽稀释的形式输送给燃烧器。本发明现在也能够将干性的液态燃料比如干性油用于给涡轮机组的燃烧器进行点火。作为替代方案，作为燃料也可以使用在一定程度上可以无有害物质地转化的氢气。

按照所述运行方法的一种优选的实施方式，将如此多的水喷入所述燃烧用空气中，使得在由压缩机导送给燃烧器的燃烧用空气-水蒸汽-混合物中的蒸汽含量少于十个质量百分点。优选喷入如此多的水，使得在所述燃烧用空气-水蒸汽-混合物中的蒸汽含量处于大约五到八个质量百分点的范围内。

作为附加方案或替代方案，也可以如此设计所述运行方法，从而刚好将如此多的水喷入所述燃烧用空气中，从而为燃烧器中的燃料稀释大约十个体积百分点。

为在燃烧器上游将水喷入燃烧用空气通道中，在此产生多种方案。优选如此将水喷入，使得为喷入水所必需的压力尽可能地低。比如，还在压缩机内部就将水喷入所述燃烧用空气中。所述压缩机本身可以比如具有至少两个压力区，也就是高压区和低压区。同样已知具有三个压力区的压缩机。所述压缩机而后就具有低压区、中压区和高压区。所述压缩机可以由多台单个的增压机构成或者也仅仅具有一台唯一的增压机。所述的压力区而后在所述唯一的增压机内部由相应的轴向区段构成或者在具有多台增压机的情况下分配到单个的增压机上。