用于使燃气轮机以低于其额定功率操作的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于使燃气轮机以低于其额定功率操作的方法，其中燃气轮机的废气中的一氧化碳排放量随着输出燃气轮机功率的减小而增大，其中，如果达到了一氧化碳排放量的预定阈值或者如果输出燃气轮机功率的预定阈值下冲，燃气轮机的燃烧室中的燃烧温度将升高。
【背景技术】
[0002]在燃气轮机用于产生电能的情况中，已知这些不仅在额定负载下工作还低于额定负载操作。然而，所谓的部分负载操作可以导致在燃料燃烧过程中遇到明显过量的空气；于是燃烧空气比率远大于I。如果发生负载减小，通常是压缩机流率减小的情况，因此压缩机的压力比以及燃烧室中的燃料空气混合物的燃烧温度减小，其在与一氧化碳排放量有关的主要区域温度上具有类似的影响。如果这时温度未达到最小值，产生增大的一氧化碳排放量。在进一步减小的主要区域温度的情况中，一氧化碳排放量可以增大到超过一般法律规定的排放量阈值的程度，由此，燃气轮机不再工作在符合有关一氧化碳排放量的部分负载范围中。如果法定一氧化碳排放量阈值有效，该状态可以强制燃气轮机的操作员关闭燃气轮机除非可以进一步减小其燃气轮机的功率并且同时一氧化碳排放量阈值下冲。
[0003]为了进一步增强上述燃气轮机的部分负载能力，现有技术已知的文献DE 10 2008044442 Al提出了配备有旁路系统的燃气轮机，可以通过旁路系统引导压缩机出气的一部分经过燃烧室并馈送至燃气轮机的废气管道。这样，可以减小用于燃烧所供给的空气流率，并且因此提高了燃烧温度以及相关的主要区域温度。这种提高将导致一氧化碳排放量的减小，使得燃气轮机可以以符合有关一氧化碳排放量的方式工作而不管进一步减小的负载操作。然而，缺点在于:由于被引导通过旁路的压缩空气不利于燃气轮机的性能，现有技术已知的操作模式不必要地降低了燃气轮机的效率。
【发明内容】
[0004]因此，本发明的目的在于提供用于操作燃气轮机的方法，其显示了不论部分负载操作在符合有关一氧化碳排放量的操作中相对高的效率而。本发明的另一个目的在于提供其中燃气轮机操作符合有关排放量的方法在更低的负载方面中的扩展。
[0005]该目的涉及通过权利要求1所述的特征装置实现的方法。从属权利要求中规定的有利改进，其技术教导可以根据需要相互结合。
[0006]根据本发明，在用于使燃气轮机以低于其额定功率操作的方法中，其中燃气轮机的废气中的一氧化碳排放量随着输出燃气轮机功率的减小而增大，其中，如果达到一氧化碳排放量的预定阈值(其可以根据需要选择)或者如果在相对或绝对条件中规定的，输出燃气轮机功率的预定阈值下冲，燃气轮机的燃烧室中的燃烧温度将升高，这规定了，对于恒定功率输出，作为燃烧温度增加的结果，在燃气轮机出口处产生的废气温度增加，至少部分通过液体或气体介质补偿。
[0007]废气温度的增加提供了用于一氧化碳排放量减小的有效设备。然而，所述的测量目前是被燃气轮机部件以及燃气轮机出口下游的部件的最大容许工作温度限制的。这种限制废气温度的部件的示例包括锅炉，其作为用于位于燃气轮机下游的蒸汽轮机的余热回收蒸汽发生器工作，燃气轮机的废气壳体，和/或燃气轮机的废气扩散器。由于废气温度通过燃气轮机出口处或下游处的额外的液体或气体介质减小，在产生附加物的位置的上游占主导的废气温度远大于位于其下游的废气引导部件的最大容许工作温度。因此，以高于所述部件的工作温度的废气温度执行燃气轮机中产生的周期，其中限制废气温度的部件仍然使废气的温度低于最大容许工作温度。因此，不论提高的燃烧温度，保证了燃气轮机出口下游的部件不会变得太热。这减小了在部分负载操作中的一氧化碳排放量的发生或者使燃气轮机可能工作在其它更低的功率范围而不损害部件。
[0008]在本申请的上下文中，燃烧温度可以理解为燃烧器的主要区域中产生的火焰的温度。所述温度也已知为理论火焰温度。
[0009]在本发明的情况中，必须保证雾状的或液体的介质不加入到火焰中而是加入到火焰产生的废气中。前者是传统的，并且还用在较早的时间点，使其可能去控制和减小目前常见的扩散燃烧器的NOx排放量。优选地，介质直接加入至燃气轮机的最后涡轮级的下游或者其中燃气轮机的转子通常是放射状安装的燃气轮机的轴承星形的下游。这些用于执行所述方法的结构相比于直接添加介质至火焰下游的结构而言是比较简单的，例如，第一涡轮级的上游或第二涡轮级的上游。然而，后者可能具有功率优势，因此效率比添加点设置在其它下游处的情况高。
[0010]预定一氧化碳排放量阈值可能具有任意的期望值，超出该预定一氧化碳排放量阈值，燃气轮机的燃烧室的燃烧温度将增大。所述阈值独立于针对一氧化碳排放量的法律规定的排放量阈值。选择根据本发明的针对一氧化碳排放量的预定阈值，使得其根据期望的操作模式启动根据本发明的方法的起始。
[0011]还可能在根据本发明的方法的启动中考虑除了一氧化碳排放量之外的参数，这也是不言而喻的。其它参数可以额外地或可选地用于具有低一氧化碳排放量的部分负载操作的起始。例如，仅仅当燃气轮机功率在相对或绝对条件下规定的阈值下冲时，可以执行根据本发明的方法。可以基于热力学数据或者还可以基于发电机终端功率确定输出燃气轮机功率。
[0012]在特定的优选改进中，雾状介质是混合气体和汽轮机发电厂的生产用蒸汽，为了所述生产用蒸汽能够冷却该废气，在非常小负载输出的情况下，其必须不能释放任何生产用蒸汽。
[0013]在本方法的一个特定优选改进中，提高了燃烧温度，并且选择添加的介质流率，使得在添加介质后占主导的废气温度大约等于或仅仅略微偏离于没有添加介质的额定功率的情况下在相同位置产生的废气温度。改进是基于以下推论的:
[0014]通常，对于额定负载下进行的负载的减小，压缩机的进气量流率首先通过在闭合方向旋转的压缩机的入口导流叶片减小。采用该措施，减小燃气轮机的压力比，并且因此，在燃烧温度保持恒定的情况下，废气温度升高。如上文已经进一步描述的，涡轮出气口处的最大容许废气温度由燃气轮机和位于下游的任何锅炉(用于蒸汽产生)的材料温度来预定。如果在负载减小的情况下，通过压缩机质量流率减小的方式，废气到达最大温度，其在现有技术中是必须的，随着负载的进一步减小，还可以进一步减小燃烧温度。