专利名称：用于保持电站系统运行频率的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于保持电站系统运行频率的方法。
在一个封闭的电力系统中，如果由于任何原因使较大功率的发电站自发地从网络中掉闸脱开，其余的发电厂必须能够迅速替代损失的功率补给，以免发生整个网络的倾刻瓦解。这一操作允许的时间仅以秒计。所有附备的旋转设备，例如涡轮机组和驱动设备都参与起到阻尼电网瓦解的作用。但是，如果不能立即卸载或断开不重要的负载，或者不能以任何其他方式迅速馈送损失的功率，网络瓦解将不可避免地发生。单轴汽轮机的压缩机当转速低于某一预定的较高转速时会产生电涌波动(喘振现象)，因此它特别容易受到故障的链式反应影响。
另一方面，单轴汽轮机实际上在提供功率正向阶梯函数变化方面具有相当的优势。
在单轴汽轮机中，通过将自来水注入压缩机的下游，可以获得功率的阶梯函数变化。但是这种防护措施由于燃料系统的不活泼性能，可能导致一个负的瞬间效应，使燃烧室内的火焰不稳定，存在火花抑制熄灭的危险。而且，通过这种水注入方式，不能满足和适应自然的负载增高的要求，由于温度降低，使电力系统暂时产生一个与所需的负载增加不适应的负向反应。
因此，本发明的目的在于纠正这一缺陷。如权利要求所述，本发明在本文开头所述的方法的基础上，提供一种保护措施，它允许产生自发的正阶梯函数功率变化。
为此，本发明为克服燃料系统的不活泼性质采用直接填加作为基本媒介物的水的方式。汽化所需的燃料量和加热所产生的蒸汽到混合温度。在同一时间，注入的水量必须与该电功率损失的发电机的过载能力相匹配。
本发明的主要优点是向浓缩的液体燃料供给加压的水，将这种混合物喷入燃烧室的注入装置受频率下降的变化率控制。
置备的基本媒介物以及所涉及的燃料量不局限于只是水和油，也可以采用其他乳化液和溶液。此外，可直接采用气化液体或气体作为基本媒介物。
其他解决所述问题的改进和完善方案及其优选性体现在本发明的从属权利要求中。
下面将结合附图
详细说明本发明的一个实施例。对于直接理解本发明无关的那些部件在此予以省略，凡是媒介物的流动方向在图中用箭头表示。
结合附图，并参照下面的详细说明，将使本发明的全貌及其优点变得更加易于理解和明了，该附图表示气轮机组，带有顺序布置的燃烧室和水油混合注入装置。
现在参照附图，其中相同或相应的部件用相类似的标号表示。该图表示这样一种汽轮机，它包括一个压缩机1，与该压缩机的下游连接的第一燃烧室2；以下称为HP燃烧室，一个HP涡轮机3位于该燃烧室的下游，第二燃烧室4在这个HP涡轮机的下游连接，以下称为LP燃烧室，接着一个LP涡轮机5处于该燃烧室的下游。一个发电机6用于发电。压缩机开始工作后，向压缩机1输入的气体16沿上述路径通过，压缩后的气体8被送至HP燃烧室2。燃烧室2用燃料9燃烧，所用燃料本身可以是气态和/或液态，这与燃烧室内采用的燃烧器的特性有关。燃烧室2一般采用扩散型燃烧器；然而，最好采用如欧洲专利EP-B1-0321809所介绍的预混式燃烧器，它的描述有助于对本发明的相应部件的理解。来自HP燃烧室2的热气10最先作用到HP涡轮机3上。在此装置中，涡轮机3应产生最小膨胀，因此它的排出气体11仍带有较高的温度。安装在涡轮机3下游的LP燃烧室4基本上为环状圆柱体式。这个燃烧室4并不采用常规的燃烧器结构，它的燃烧是通过将燃料13喷入到热排出气体11中产生自点火实现的。假设这是一种气态燃料，例如大气，则必须满足以下前提条件才能产生自点火。首先，可以假设，采用目前的装置，自燃不会发生，除非温度达到1000度左右，其次，仅指局部负载操作的情况。但是，这个要求会对汽轮机的优化热动力设计产生不利影响。因此，出于热动力学的考虑，HP涡轮机3的压力比不允许上升到导致例如约500℃的低的出口温度的程度，这样作将有利于下游的常规的燃烧室的可靠工作。为了保证甚至在不利条件下LP燃烧室4均可实现自点火，喷入LP燃烧室4的气体燃料13可被添加到与其他燃料12等量的程度，后者具有低燃烧温度。这里气态燃料是基本燃料，油适于作辅助燃料。这些液态辅助燃料12被喷入，起到爆燃引线作用，这样即使由HP涡轮机3排出的热气11的温度低于最佳自燃温度，也能实现在LP燃烧室4内的自点火。接着由LP燃烧室4输出的热气14供给LP涡轮机5。来自这个LP涡轮机5的排出气体15的热值可以被应用到较高程度，例如在下游连接一个蒸汽流回路7，供给蒸汽流到一蒸汽轮机，和/或将要注入的水预热。
采用这种配置结构，燃烧室和涡轮机上的热负载特别高，为此必须具有特别有效的冷却系统。而且同时有必要考虑到这种高性能的汽轮机组通常不能释放太多冷却用气体的事实，因为如果放气太多，会显著降低其效率和功率。不过，这套热负载设备可以靠蒸汽流冷却，下游蒸汽流回路中可提供足够数量和质量的蒸汽。
箱20中容纳有特定量的乳化液或溶液19，它们被加压26，其中含有一些水17和相应数量的液体燃料18。由相应泵17a，18a将这两种媒介物送入箱内。如果必要的话，也就是说当存在电网瓦解的迹象时，增加功率自然是需要的，于是将乳化液19喷入HP燃烧室2和/或LP燃烧室4内。喷入量21、23是受到控制的，装置22同时起作用，初始喷入量与电网频率和/或汽轮机组的转速下降有关。为此，装置22受信号24控制，这个信号是由电网频率产生的，并且在计算机25中得到处理。计算机25根据一适当的体现发电机6的频率和/或转速的函数规律的规则保证乳化液或溶液的连续不断的注入过程。在向浓燃料中注入上述受控量的水的同时，实现自发的功率增加；在这种情况下响应能力毫无延迟，即使出现功率下降的情况。乳化液或溶液19的燃料浓度及其喷入量均是发电机6的容许过载容量及电功率损耗和机械组件情况的函数。掺入燃料的水的注入可以是暂时的。掺入量可以变化，加水量与燃料量相比可增大到9/13。在采用本实施例的串接燃烧室的汽轮机组的情况下，从热动力学观点看，其过载能力大约30％左右。如前所述，乳化物或溶液可由燃料的各种基本媒介物制成，各种类型的燃料均可，它们被喷入机组中的状态可以是气态，从原理上说，应保证加入到水17中的燃料量18的规格，使燃料能量促进水蒸发并使相应的涡轮机3、5的入口处的温度达到过热的混合温度。如果燃料是酒精，则在水中应具有15-20％的酒精含量。这种混合溶液是一种含酒精的溶液，可以毫无问题地存入箱20内。
显然，根据本发明的上述教导，可以作出多种改进和改型方案，它们应视为在所附的权利要求的范围内，而且，本发明的实施并不仅局限于上述的说明书的特例。
权利要求
1.一种用于保持电站系统运行频率的方法，通过在电站系统的运行过程中提供一附加的媒介物，实现电功率自发的增长，其中所述媒介物(19，21，23)，由一种基本物质(17)构成，其可产生化学和/或物理反应，从而获得所需能量(18)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，引入到电站系统的运行过程中的媒介物(19)由一定量的水(17)和一定量的燃料(18)混合形成。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该数量的水(17)包含作为燃料(18)填加的油。并且以此方式得到的乳化液(19)被存入箱(20)中。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该数量的水(17)包含作为燃料(18)填加的酒精，并且以此方式得到的溶液(19)被存入箱(20)中。
5.根据权利要求1-4所述的方法，其特征在于，用于向该电站系统的运行过程提供的存入箱(20)内的媒介物(19)处于压力(26)下保存。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过一受控装置(22)将媒介物(19)连续供应到该电站系统的环节中。
7.根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于，燃料(18)的填加量是定量的，使该数量的水(17)在该电站系统的涡轮机(3，5)的入口处蒸发和被加热到混合温度。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该媒介物(19，21，23)的连续供给发生在该运行过程的一个适当的比例范围之后，这个条件由计算机(25)连续地、作为发电机(6)的频率和/或转速的函数进行分析判定。
9.根据权利要求1-8之一的方法，其特征在于，该电站系统具有至少一个汽轮机组，它的工作由至少一个燃烧室维持。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于，该电站系统由一个与其汽轮机组下游连续的蒸汽回路驱动。
全文摘要
一种用于保持电站系统频率稳定的方法,通过向这个电站系统的运行过程提供一附加的媒介物(19)实现电功率的自发的增长。这个媒介物(19)由一种基本物质(17)构成,其可产生化学和/或物理反应,从中获得所需能量(18)。提供给运行过程的媒介物(19)贮存在箱(20)内,并处于压力(26)下,在任何需要时自发地提供使用。
文档编号F01K13/02GK1184888SQ9712554
公开日1998年6月17日 申请日期1997年12月12日 优先权日1996年12月13日
发明者H·弗鲁赤 申请人:亚瑞亚·勃朗勃威力有限公司