[发明专利]燃气轮机、发电厂和用于减少燃气轮机的CO排放的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于减少燃气轮机的CO排放的方法，该燃气轮机具有压气机、涡轮和从该压气机在上游连接的空气预热器。本发明还涉及一种燃气轮机，该燃气轮机具有压气机，涡轮，从该压气机在上游连接的空气预热器，设置在压气机和空气预热器之间的、在数据输出侧连接至燃气轮机的控制装置的温度测量装置，在数据输出侧连接至控制装置的容量测量装置，以及用于调节空气预热器的传热容量的在控制输入侧连接至控制装置的装置。

背景技术

固定式燃气轮机通常用在发电厂中以发电。燃气轮机发电厂可在电力网中非常灵活地被使用，因为它们提供负载快速变化的可能性。在当存在可再生能源膨胀的这些时候，该可再生能源仅根据风的强度和太阳辐射的量不规则地产生能量，由于其灵活性，燃气轮机发电厂提供补偿这些容量波动的可能性。

然而，据此不希望在不需要容量时关闭燃气轮机并再次启动它，因为，一方面这在能量方面是不利的，另一方面，由于出现的温度波动它在燃气轮机的部件上产生高的机械负载。这降低了它们的寿命。最后但并非最不重要的是，它花费一定的量的时间来启动燃气轮机，使得当从电力网请求容量时，反应时间减少。因此希望的是，当不需要容量时，在部分负载模式下继续以可能的最低容量运行燃气轮机。

然而，在这里可能的最低容量经常被需要，这不是因为技术情况，相反是因为关于对废气中的一氧化碳(CO)排放的限制的法律规定。当容量下降时，燃烧室内的燃烧温度下降，使得燃烧仅不完全地发生并且CO的产生被促进。

为了补救这种情况，通常使用空气预热器，其被布置在压气机的入口。在它们的帮助下，压缩入口温度升高，其结果是燃烧温度最终提高并且废气的CO含量因而下降。用于调节传热容量的对应装置被提供用于调节空气预热器，该对应装置在控制输入侧被连接至燃气轮机的控制装置。

空气预热器和它的传热容量的调节通常是相对复杂的，因为CO排放通常是燃气轮机的相对容量的函数：空气预热器的启动和关闭点因此借助于燃气轮机的相对容量，即关于其最大可能容量被限定。最大可能容量在此取决于当前外部温度，使得用于外部温度的测量装置必须被提供。如果空气预热器被接通，必须由所述空气预热器来实现的温度增加通常被预先确定，即另外的温度测量装置被设置在压气机和空气预热器之间，其确定吸入空气已通过空气预热器之前和之后的温度差。针对这一温度差，目标值被预先确定，空气预热器的传热容量借助该目标值被调节。在这里，该目标值通常继而依赖于外部温度。

因此，空气预热器的调节总体上非常复杂。计算当前相对容量，以便确定接通和切断点单独需要一定程度的计算复杂性，如经由空气预热器确定将被获得的当前温度差一样。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于减少燃气轮机的CO排放的方法，以及一种燃气轮机，其使技术规则更简单，而没有CO排放量的减少的质量的任何下降。

根据本发明，在所述方法的方面这个目的通过借助于用于压气机的入口温度的最小值调节空气预热器的传热容量来实现，并且其中所述最小值被预先确定为燃气轮机的绝对容量的函数。

在这里，本发明开始于这样的考虑，技术规则可以通过去除对当前外部温度的依赖特别地被简化。为了实现这一点，用于压气机入口温度的固定最小值最初应被预先确定，其不依赖于外部温度。而且，依赖于燃气轮机的相对容量的先前的接通和切断点也应不再是必要的。此外，对燃气轮机的相对容量的调节的依赖性通常必须终止适用，因为最大容量也取决于外部温度，在最大容量的基础上计算相对容量为百分比。用于压气机入口温度的最小值因此仅应取决于燃气轮机的绝对容量被预先确定。在此，它已令人惊奇地证明情况是这样的，以这种方式调节的空气预热，其在技术上实现起来相当简单，至少与之前复杂的调节同等，无论是在燃气轮机的效率方面，还是在CO减少的效率方面都是如此。

在本方法的一个有利实施例中，该函数借助于用于燃气轮机的模型计算被确定。因此用于压气机入口温度的最小值对燃气轮机的绝对容量的依赖性在专门用于特定气体轮机的理论基础上被确定。这可以使用相应的热力学数据处理程序来执行。该函数在此与相应的燃气轮机工厂的技术情况和其所安装的地点处关于CO排放的法律规定一致。据此相应的安全措施也有利地被结合，以便确保在任何时候都CO依从运行。

该函数在这里有利的是单调递减，即对于较高的绝对容量值，用于压气机入口温度的较低最小值也被预先确定。其结果是，可以确保在部分负载模式下，即当绝对容量较低时，进入压气机的空气被预热。当容量低时尤其如此，由于燃气轮机的燃烧室内的下降的燃烧温度，CO排放确实增加。