[发明专利]用于灵活地运行发电站设备的方法

说明书

本发明涉及一种用于灵活地运行具有按照强制直流原理工作的废热蒸汽发生器的发电站设备的方法。

对现代发电站设备不仅要求高效率而且也要求尽可能灵活的工作方式。属于所述灵活工作方式的例如有非常短的启动时间和较高的载荷改变速度，以及例如能够补偿电网中的频率干扰。根据不同国家的各个电网的要求情况以及所属的偿付模式，在组合式的燃气和蒸汽发电站设备中尤其意义重大的是，在峰值载荷范围中通过附加燃烧为电网提供尽可能迅速的附加功率(通过水-蒸汽-循环回路)。这种具有附加燃烧的燃气和蒸汽发电站设备例如由专利DE102010060064A1，EP1050667A1和US3980100已知。

在当前已知的具有附加燃烧的发电站设备中，在各种情况下使用汽包锅炉。在启动附加燃烧之后，在蒸发器中产生的蒸汽量在经历显著的时间延迟之后才上升。因此受影响的加热面蒸发管的蒸汽冷却(其直接与蒸汽生产的瞬时表现相关)也仅能时间延时地改善。这具体意味着，在开启附加燃烧时过热器加热面和再热器加热面首先必须以几乎相同的蒸汽质量流量经受得起在烟气侧的增加的加热。但是反过来这也意味着，仅能通过限制附加燃烧的功率提高使得流体温度和因而这些加热面的壁温度保持在可靠的极限内。然而这种要求明显限制了设备灵活性。

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种能够克服前述缺点的方法。

所述技术问题通过具有权利要求1的特征的、用于灵活地运行发电站设备的方法解决。

通过使用附加燃烧装置，其尤其设置在废热蒸汽发生器的烟气通道的过热器/再热器区域中，则向水-蒸汽-循环回路中传递的热功率增加，由此所产生的蒸汽量增加并且最终结果是通过蒸汽轮机产出的机械功率增加了。但是其中要注意的是，在烟气通道中、在开启的附加燃烧装置的周围烟气温度升高。沿烟气方向位于附加燃烧装置下游的加热面(通常是高压过热器加热面)在这种情况下恰好承受了很高的热载荷。然而所述加热面的充分的管冷却为了保证安全的持续运行是必不可少的。若想要避免使用其他部件，例如附加的喷射冷却器时(其用于在烟气通道中的相应的加热面的充分的管冷却)，所述管冷却到头来还是通过在蒸发器中产生的蒸汽量保证。因为在蒸发器中的蒸汽产出在开启附加燃烧装置之后经过明显的时间延迟才会增加，所以过热器至少紧接在开启附加燃烧装置之后、在管冷却特性大致相同的情况承受明显更大的加热以及所有由此导致的后果。

因此按照本发明规定，为了灵活地运行具有按照强制直流原理(Zwangsdurchlaufprinzip：强制直通原理)工作的废热蒸汽发生器的发电站设备，所述废热蒸汽发生器具有设置在烟气通道中的不同的废热蒸汽发生器压力级的加热面，为了提高功率，几乎在启动设置在废热蒸汽发生器的烟气通道中的附加燃烧装置的启动同时，增大流过加热面的给水的给水质量流量。

本发明的核心构思在于充分利用强制直流系统相对汽包系统的技术-物理优点。按照本发明，强制直流系统的系统特性被利用，该系统特性是具有汽包蒸发器的系统所不具备的。所述系统特性为发电站设备(其具有配备集成在烟气通道中的附加燃烧装置的废热蒸汽发生器)提供了明显的优点，因为通过调节给水可以主动地干预对于过高受热的过热器加热面的冷却。因此与汽包锅炉相比，反正可以灵活调整的强制直流系统通过附加燃烧装置和与此协调的同时的给水调节导致了更高的设备灵活性。此外，通过提高蒸汽质量流量、对于过热器的结构设计而言很重要的最大温度被降低。因此设置在附加燃烧装置下游的过热器的结构设计还可以借助更廉价的材料实现。

本发明一种优选的扩展设计目的在于蒸发器的自我保护。通过在启动附加燃烧装置时主动降低在蒸发器出口处的过热基础理论值，蒸发器管还可以更好地经受由附加燃烧装置导致的更大的加热。在此，通过蒸发器的流量的提高导致了更好的管冷却。对此特别适用的调节如何进行可以参照EP2194320A1。

当在启动附加燃烧装置之后在蒸发器出口处的实际过热应该更快地降低，或者蒸汽质量流量所需的提高没有足够快地导致尤其过热器的更好的冷却，则可以提供附加的预控制信号，使得给水质量流量的提高被加强。为此优选通过DT1-微分元件评估附加燃烧装置的功率提高，并且作为附加的因数接入给水质量流量信号。通过由于这种DT1-微分元件的特性导致的、仅在附加燃烧的瞬时过程或瞬变过程中形成附加的信号，该附加信号连同给水质量流量信号在附加燃烧装置关闭时或附加燃烧功率恒定时不会改变。