[发明专利]循环废热蒸汽生成器的运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于运行循环废热蒸汽生成器的方法，其中在循环废热蒸汽生成器的压力级中为调节锅筒内的水平面高度根据预先给定的额定值提供给水质量流。

背景技术

废热蒸汽生成器是回收热气体流热量的换热器。废热蒸汽生成器通常可用于用来发电的燃气和蒸汽涡轮机设备（GuD设备）中。在此，现代的GuD设备通常包括一个至四个燃气涡轮机和至少一个蒸汽涡轮机，其中每个涡轮机分别驱动一个发电机（多轴设备）或燃气涡轮机与蒸汽涡轮机在共同的轴上驱动唯一的发电机（单轴设备）。燃气涡轮机的热废气在此在废热蒸汽生成器中用于产生水蒸汽。蒸汽然后被提供到蒸汽涡轮机。通常，电功率的大约三分之二来自燃气涡轮机且三分之一来自蒸汽过程。

类似于蒸汽涡轮机的不同的压力级，废气蒸汽生成器也包括多个带有分别所含有的水-蒸汽混合物的不同的热状态的压力级。在这些压力级的每一个中，流动介质在其流动路径上首先流过节能器，所述节能器利用余热将流动介质预热，且然后流动介质流过不同的蒸发器和过热器加热面的级。在蒸发器中将流动介质蒸发且将所得到的蒸汽在过热器内进一步加热。

在目前的GuD设备中，在大多数情况下循环废热蒸汽生成器使用在所有的压力级中，其中废热蒸汽生成器具有中心锅筒，所述锅筒与蒸汽生成器、蒸发器、节能器的所有三个水侧部分连接。在锅筒内总是保持液体相且连续地通过下降管为蒸发器供给。蒸汽泡上升到水表面，且在上方从锅筒排出。所产生的蒸汽通过随后供给以给水被节能器补充。因此，在锅筒内的水面近似于维持恒定。

在带有通常的锅筒的尺寸的循环蒸汽发生器中，目前通常以所谓的三部件调节器来提供给水流动。根据新鲜蒸汽的质量流量为给水质量流选择额定值。此给水调节的更重要的目的是维持锅筒内的希望的水平面高度。由此原因，实际的锅筒水高度水平面高度被用作修正调节量，所述修正调节量根据与希望值的偏差导致给水质量流的定向的改变。由于造成了修正调节器的缓慢行为的锅筒内的大的水存储器（缓冲体积），考虑到锅筒内的低波动的且可靠的水平面高度也可存在临界瞬态过程，例如在极限值内的快速的载荷改变。

但现代发电厂要求高效率，这随着蒸汽参数的提高已涉及到更高的燃气涡轮机出口温度，且另一方面要求尽可能灵活的运行方式。由于高温和高压，在大型锅炉中锅筒具有很大的壁厚。这又在快速加热或冷却时导致热应力，所述热应力可达直至材料的载荷极限。厚壁的锅筒因此限制了蒸汽生成器的最大允许上行和下行运行梯度。为将壁厚限制在可接受的程度上，锅筒直径应降低。

因此，如果由于在蒸汽参数以及应用灵活性方面的更高的要求而降低锅筒直径，则对于给水调节构思的要求且因此也对于在循环蒸发器中的锅筒的水平面高度调节的要求升高。在大缓冲体积下仍提供合适的结果的迟钝的三部件调节器在此可能不再能合适地使用。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题是给出前述类型的方法，所述方法实现了循环废热蒸汽生成器的特别高的效率同时实现了特别高的运行灵活性。

此技术问题根据本发明通过如下方式解决，即在确定据以引导给水质量流的额定值时，将引入到压力级的蒸发器内的热功率用作输入量。

本发明在此从如下考虑出发，即可通过合适地调节锅筒的水平面高度实现带有由效率决定的特别小的锅筒直径的循环废热蒸汽生成器的运行灵活性的升高。特别地，锅筒水平面高度的波动通过合适的给水调节而被有效补偿得越快且因此可将所述波动最小化得越快，则可实现的灵活性越高。

为达到此目的，应使得给水量不能仅在已确定了锅筒水平面高度的改变时才与锅筒水平面高度相匹配，而是应以预测调节的方式事先就已与水平面高度的期望的改变相匹配。在此，锅筒内的水平面高度基本上取决于流动介质在蒸发器内的实际蒸发得如何且因此通过节能器补充得如何。在蒸发器出口处的流动介质的蒸汽部分和水部分在此取决于向蒸发器内的热输入。因此，向蒸发器内的热输入适合于作为用来调节锅筒内水平面高度的预测修正量。在确定给水质量流的额定值时，因此应使用引入到蒸发器内的热功率作为输入量。

有利地，在确定引入到压力级的蒸发器内的热功率时使用烟气质量流和烟气在压力级的蒸发器的入口和出口处的比焓的差异。引入到蒸发器内的热功率的确定因此通过蒸发器的烟气侧热收支来进行。用于烟气质量流的值可在此例如从单元控制级中获得，因为此值直接取决于典型地接在之前的燃气涡轮机的实际运行状态。