[发明专利]操作燃气轮机组的方法及实施该方法的燃气轮机组

说明书

技术领域

本发明涉及燃气轮机领域。本发明涉及一种操作燃气轮机的方法，在燃气轮机中，压缩空气从压缩机中被抽取并用作冷却热负载部件的冷气流，本发明还涉及一种用于实施该方法的燃气轮机组。

背景技术

为了冷却热部件，尤其是燃烧室以及有热气体流经的涡轮机，燃气轮机(燃气轮机组)一般使用在适当的压力下从压缩机抽取的冷却流体，将其不时进行再冷却，并且在对热部件的冷却完成后将其补充入涡轮机流中。在此情况下，燃气轮机的高热负载部件的冷却一般根据一个固定的程序执行。在最简单的情况下，该冷却空气比例在一个较宽的运行范围下保持为一个较大的常数。例如，机器在热气体温度降低的部分负荷运行时同样如此。

为了根据实际环境和工况成比例地改变和控制冷却空气量，EP1028230提出通过可变冷却空气补给的方式实现对受冷却部件的材料温度的控制。为此，其提出为热负载部件装备热电偶或其他用于温度测量的装置。如果测得的温度大于一个预设的参考值，则增加冷却空气量。反之亦然，如果测得的材质温度小于预设参考值，则冷却空气量被额外限制。

US6615574解决了另一个问题。为了实现以相匹配的输送压力进行灵活送气，其提出在压缩机的不同级分流出压缩空气，然后以受控制的方式将其混合从而以足够的输送压力提供冷却所需的冷却空气量。

此外，EP1967717还公开了用于在带部分负载运行期间使用可控辅助空气系统来提高热燃气温度。

根据预设的运行方式对运行中冷却空气流进行具体调节在本领域是已知的。但是，上述这些方式灵活性较小并且不允许运行方式随着运行目标进行改变。

发明内容

本发明的目的是公开一种用于燃气轮机组的操作方法以及一种实施该方法的燃气轮机组，其避免了已知方法或燃气轮机的缺点，特别是通过冷却空气系统的灵活调整的方式使燃气轮机的运行适应于运行目标。

本发明的一个方面是使用以运行目标为依据的控制元件来对冷却空气质量流进行控制以实现特定的运行目标。为此，在操作燃气轮机组的方法中——所述燃气轮机组包括压缩机，其从入口侧引入进口空气并对其压缩以在排出侧提供压缩机排出空气；燃烧室，在其中通过使用前述压缩机排出空气来燃烧燃料形成热燃气；以及还包括涡轮机，在其中热燃气膨胀做功——气从压缩机中抽取并受控制的压缩机排出空气作为冷却空气流被引导流入燃烧室和/或涡轮机中以冷却热负载部件。该方法的独特之处在于对冷却空气流的控制不依据固定的程序进行，而是为了获得特定的运行目标，使用控制元件依据运行目标来控制冷却空气流。此外，一个实施例允许在燃气轮机组的控制过程中选择不同的运行目标。为了控制的目的，两组或多组可选择的目标值一般被存储在控制器中。

冷却空气流的控制所要适应的运行目标包括使用寿命延长的运行、为了提高低混和温度下的热燃气温度而具有增加的冷却空气流的低排放低部分负载运行，以及具有受控制的或受限制的压缩机出口压力的运行、具有余热锅炉的联合循环电厂中的运行，在其中，涡轮机废气温度被保持在高温，从而在较低的部分负载下进入到余热锅炉的入口具有良好工况，还包括具有受控制的涡轮机废气温度的部分负载运行。

例如，在相对于标准运行方式延长了使用寿命的方法的一个实施例中，所述涡轮机入口温度TIT或所述燃烧室中的热燃气温度被降低，与此同时至少一股冷却空气流增加。这种结合具有两个优点。第一，通过增加冷却空气流，冷却效果以及相应的使用寿命都得以增强，第二，避免热燃气温度急剧地降低，这在不改变能获得相同使用寿命延长的冷却空气流量的情况下是必需的。由于冷却空气流的增加，涡轮机入口质量流量减少。这致使整个涡轮机的压力比减小，进而使温度比降低。作为这样组合的结果相比简单地降低热燃气温度，所导致的废气温度的降低得以减小。这使对于下游的余热锅炉的负面影响最小化并允许以高的总体效率运行。

所用的涡轮机入口温度是例如根据ISO2314(1989)的所谓混和温度，其描述了一种在热燃气与输送到燃烧室和涡轮机的未膨胀的所有质量流混合所得到的理论温度，或者是根据ANSIB133.1/1978的转子入口温度，或者是根据API616/1992的“标称点火温度”。