用于調(diào)控水到蒸汽和燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)施的煙氣通道中的噴入的設(shè)備和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種借助于將水噴入到蒸汽和燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)施(GUD)的煙氣通道中以調(diào)控廢氣和蒸汽溫度的方法，其中包含在燃?xì)廨啓C(jī)的減壓的煙氣(廢氣)中的熱量用來產(chǎn)生用于蒸汽輪機(jī)的蒸汽。此外，本發(fā)明針對(duì)該方法運(yùn)行的蒸汽和燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)施。
【背景技術(shù)】
[0002]在蒸汽和燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)施中，包含在燃?xì)廨啓C(jī)的減壓的煙氣中的熱量用來產(chǎn)生用于蒸汽輪機(jī)的蒸汽。在連接在燃?xì)廨啓C(jī)下游的廢熱蒸汽發(fā)生器(AHDE)中進(jìn)行熱傳遞，在所述廢熱蒸汽發(fā)生器中呈加熱管或管形式的加熱面設(shè)置成管束并且接入到蒸汽輪機(jī)的水-蒸汽循環(huán)中。
[0003]廢熱蒸汽發(fā)生器和蒸汽輪機(jī)形成蒸汽和燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)施的蒸汽部件。燃?xì)廨啓C(jī)通常設(shè)計(jì)成，使得其廢氣參數(shù)(溫度、質(zhì)量流、過壓)在寬的運(yùn)行范圍中匹配于連接在下游的系統(tǒng)的入口參數(shù)。
[0004]而在這種設(shè)施運(yùn)行時(shí)，在不同的運(yùn)行狀態(tài)下引入到蒸汽發(fā)生器中的熱功率是不同的。在此，由于設(shè)施部件不同的動(dòng)態(tài)特性通常出現(xiàn)臨界的運(yùn)行狀態(tài)。這些運(yùn)行狀態(tài)由于蒸汽輪機(jī)設(shè)施相對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)施的不同的靈敏度以及相對(duì)大的延遲或反應(yīng)時(shí)間而產(chǎn)生。因此例如在起動(dòng)或負(fù)載變動(dòng)運(yùn)行時(shí)，尤其在所謂的快速啟動(dòng)或急速負(fù)載變化的情況下出現(xiàn)大的溫度梯度和/或溫度的時(shí)間變化以及減壓的煙氣的質(zhì)量流的顯著的變化。因此，燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)施通常在起動(dòng)和負(fù)載變動(dòng)運(yùn)行時(shí)在溫度和功率方面受限。
[0005]用于燃?xì)廨啓C(jī)的熱氣溫度的調(diào)控裝置和溫度測量裝置在EP I 462 633中描述。EP I 442 203 BI描述了一種用于控制燃?xì)廨啓C(jī)組的冷卻空氣質(zhì)量流的方法。然而，在這些文獻(xiàn)中沒有克服在快速啟動(dòng)或急劇的負(fù)載變化時(shí)出現(xiàn)大的溫度梯度的問題。
[0006]為了抵消該問題，能夠通過在燃?xì)廨啓C(jī)和廢熱蒸汽發(fā)生器之間接入的旁通排氣管將燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽部件脫耦。因此，在對(duì)于蒸汽發(fā)生器而言表示臨界狀態(tài)的運(yùn)行情況中，減壓的煙氣經(jīng)由蒸汽發(fā)生器上游的旁通排氣管導(dǎo)出。對(duì)于蒸汽和燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)施而言，這表示功率下降以及效率減小。
[0007]如果不存在旁通排氣管，那么燃?xì)廨啓C(jī)和廢熱蒸汽發(fā)生器不能夠彼此脫耦。尤其當(dāng)所述設(shè)施在環(huán)境溫度高的情況下主要在部分負(fù)荷范圍中運(yùn)行時(shí)，在沒有旁通排氣管的蒸汽和燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)施中出現(xiàn)臨界的運(yùn)行狀態(tài)。因?yàn)椴淮嬖谂酝ㄅ艢夤?，所以迫使蒸汽發(fā)生器一起運(yùn)行。為了將蒸汽發(fā)生器中的溫度保持在蒸汽管路、蒸汽輪機(jī)和/或旁路站所允許的設(shè)計(jì)界限之下，必須冷卻在蒸汽發(fā)生器中產(chǎn)生的蒸汽。因此，發(fā)電廠設(shè)施的調(diào)度技術(shù)必須在蒸汽發(fā)生器中蒸汽產(chǎn)生不可避免地降低時(shí)確保避免換熱管和收集器的材料溫度由于加熱面處的不允許高的溫度所引起的不允許的提高。這要求人為地降低燃?xì)廨啓C(jī)的煙氣溫度。這種運(yùn)行方式與整個(gè)設(shè)施的效率損失關(guān)聯(lián)，因?yàn)榇嬖谟跓煔庵械臒崃肯陆颠M(jìn)而部分地保持不被使用。
[0008]該強(qiáng)制運(yùn)行通過燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽部件的強(qiáng)烈的耦聯(lián)和相關(guān)性通常對(duì)所述設(shè)施的靈活性有負(fù)面的影響，因?yàn)檎羝考H以明顯的延遲且極其復(fù)雜地對(duì)通過燃?xì)廨啓C(jī)提供的廢熱做出反應(yīng)。
[0009]為了應(yīng)對(duì)該問題，在歐洲專利文獻(xiàn)EP O 579 061 Al中描述了一種用于運(yùn)行蒸汽和燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)施的設(shè)備和方法，所述方法在全部運(yùn)行狀態(tài)下、即也在起動(dòng)或負(fù)載變換運(yùn)行時(shí)的臨界狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)盡可能平和的運(yùn)行同時(shí)實(shí)現(xiàn)高的總效率。為此，公開如下方法，其中在達(dá)到蒸汽和燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)施的臨界的運(yùn)行狀態(tài)的情況下通過將水引入到減壓的煙氣中降低減壓的煙氣的溫度。在此，水通過噴入設(shè)備噴入到煙氣通道中。待引入的水量根據(jù)煙氣溫度來設(shè)定。為此，在煙氣通道中設(shè)有執(zhí)行元件、控制元件兩個(gè)溫度傳感器。溫度傳感器在煙氣通道中設(shè)置在噴入設(shè)備下游。因此，溫度傳感器檢測煙氣的溫度，所述煙氣已經(jīng)通過噴入的水降溫冷卻?？刂圃⑺鶞y量的實(shí)際溫度與預(yù)設(shè)的理論溫度比較并且在理論溫度和實(shí)際溫度之間存在偏差時(shí)調(diào)控待引入的水量。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)主要是:由于在測量部位上游噴入水而使得測量結(jié)果歪曲，這在燃?xì)廨啓C(jī)的靜態(tài)的運(yùn)行方式中，但是尤其即使在非靜態(tài)的運(yùn)行方式中也引起有誤差地確定燃?xì)廨啓C(jī)中的燃燒溫度，進(jìn)而在其調(diào)控中實(shí)行強(qiáng)烈負(fù)面的干預(yù)。其造成強(qiáng)烈歪曲的測量值，因?yàn)橛捎谒鶉娙氲乃饻囟确植贾械膹?qiáng)烈的波動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是:提出一種方法和一種設(shè)備，經(jīng)由其不僅能夠相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)提高沒有旁通排氣管的蒸汽和燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)施的無干擾的運(yùn)行還能夠提高靈活性，使得在蒸汽和燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)施平和運(yùn)行的同時(shí)提供改進(jìn)的設(shè)施可用性。
[0012]針對(duì)方法的目的通過一種用于運(yùn)行蒸汽和燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)施的方法實(shí)現(xiàn)，其中通過如下方式將包含在燃?xì)廨啓C(jī)的減壓的煙氣中的熱量用來產(chǎn)生用于蒸汽輪機(jī)的蒸汽:在出現(xiàn)臨界的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，通過將水引入到燃?xì)廨啓C(jī)和在流動(dòng)方面連接在下游的廢熱蒸汽發(fā)生器之間的煙氣通道中的減壓的煙氣中來降低減壓的煙氣的溫度。在此，根據(jù)本發(fā)明，在將水引入到煙氣中之前測量煙氣的至少一個(gè)第一煙氣溫度，并且從這個(gè)被測量的煙氣溫度中確定燃?xì)廨啓C(jī)的平均燃燒溫度，并且根據(jù)調(diào)控函數(shù)調(diào)節(jié)設(shè)置待噴入的水量，所述調(diào)控函數(shù)以平均燃燒溫度為基礎(chǔ)。
[0013]本發(fā)明利用現(xiàn)有技術(shù)中的知識(shí)并且通過將水噴入到燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽發(fā)生器之間的煙氣通道中實(shí)現(xiàn)煙氣溫度的降低。然而與現(xiàn)有技術(shù)不同，待引入的水量不僅根據(jù)在水噴嘴下游測量的煙氣溫度來確定，而且根據(jù)出自燃?xì)廨啓C(jī)的平均燃燒溫度的復(fù)雜的調(diào)控函數(shù)來確定。
[0014]將噴入到燃?xì)廨啓C(jī)的煙氣通道中的水質(zhì)量流用作為用于調(diào)控的控制變量。借助該控制變量能夠極其快速地且有效地調(diào)節(jié)調(diào)控變量。在將該控制變量結(jié)合到模塊控制級(jí)中時(shí)，將燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)在寬的范圍中(可能幾乎在整個(gè)運(yùn)行范圍中)熱脫耦。這引起:不再提供并且取消當(dāng)前存在的調(diào)控和運(yùn)行限制以及不危害所述設(shè)施的可用性。
[0015]通過燃?xì)鉁囟鹊拇藭r(shí)顯著更加精確的、與水噴入不相關(guān)的測量進(jìn)而通過平均的燃燒溫度的極其精確的可確定性以及用于廢氣的注射水系統(tǒng)在調(diào)節(jié)方面結(jié)合到蒸汽溫度控制裝置的調(diào)控回路中，解決一系列通過至今為止的方法沒有被解決的問題:
[0016]因此，在現(xiàn)有的設(shè)施中通過本發(fā)明消除如下問題:當(dāng)通過裝入升級(jí)裝置改變?nèi)細(xì)廨啓C(jī)的參數(shù)時(shí)，蒸汽部件通常不再在最佳的運(yùn)行范圍中工作或者甚至不再能夠確保水-蒸汽循環(huán)的各個(gè)組成部分的可靠且溫度的運(yùn)行。
[0017]通過本發(fā)明也能夠降低發(fā)射排放。因此，至今為止在具有深度部分負(fù)荷的運(yùn)行類型中必須將燃?xì)廨啓C(jī)的廢氣溫度降低至使得不超過蒸汽發(fā)生器的負(fù)荷界限。這在燃?xì)廨啓C(jī)中引起提高的CO排放。為了使燃?xì)廨啓C(jī)的CO排放不過高并且不超過所述設(shè)施的相應(yīng)的限制，盡管存在燃?xì)廨啓C(jī)能夠運(yùn)行到更深度的負(fù)荷中的潛在性，但是在達(dá)到CO限制時(shí)提升燃?xì)廨啓C(jī)的最小功率。該狀態(tài)對(duì)于設(shè)施的靈活性具有極其負(fù)面的影響。
[0018]根據(jù)作為平均的燃燒溫度的函數(shù)的極其精確確定的調(diào)控變量，通過根據(jù)本發(fā)明以調(diào)控的方式干預(yù)水噴入，在深度部分負(fù)荷的情況下不必降低燃?xì)廨啓C(jī)的廢氣溫度，以便保護(hù)蒸汽發(fā)生器。如果廢氣溫度保持恒定，或者如果該廢氣溫度能夠被提高，那么CO發(fā)射也保持在預(yù)設(shè)的限制之內(nèi)。該運(yùn)行方式的優(yōu)點(diǎn)不僅是降低CO發(fā)射，而且也是如下可行性:將所述設(shè)施穩(wěn)定地在極其深度的部分負(fù)荷下且最佳地以相對(duì)高的效率運(yùn)行進(jìn)而能夠可靠且靈活地進(jìn)行反應(yīng)并且顯著節(jié)約燃料。
[0019]在所述設(shè)施的起動(dòng)過程中(尤其在冷啟動(dòng)時(shí))，燃?xì)廨啓C(jī)必須緩慢地加熱蒸汽發(fā)生器并且等待水蒸汽循環(huán)的可用性。為此，燃?xì)廨啓C(jī)相對(duì)長地運(yùn)行到部分負(fù)荷(大約I小時(shí)或更長)上。在該時(shí)間期間中，燃?xì)廨啓C(jī)不僅在功率極其小的情況下產(chǎn)生相對(duì)高的發(fā)射，而且其功率、效率和靈活性也強(qiáng)烈地受損。此外，需要相對(duì)更多的燃料，所述燃料不能夠極其有益地轉(zhuǎn)換成電功率。
[0020]如果在根據(jù)本發(fā)明的啟動(dòng)過程中以調(diào)控的方式引入水，那么盡管蒸汽發(fā)生器和水-蒸汽循環(huán)尚未預(yù)熱進(jìn)而還不能夠運(yùn)行，但是由此能夠?qū)㈠仩t入口溫度設(shè)置為，使得燃?xì)廨啓C(jī)能夠運(yùn)行到全負(fù)荷上。因此，經(jīng)由水噴入以根據(jù)本發(fā)明的方式調(diào)控蒸汽發(fā)生器的入口溫度能夠用于:緩慢地(即根據(jù)運(yùn)行預(yù)定參數(shù))預(yù)熱蒸汽發(fā)生器并且能夠逐漸地吸收功率。通過根據(jù)本發(fā)明的調(diào)控實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)不僅在于在燃?xì)廨啓C(jī)完全起動(dòng)時(shí)顯著的時(shí)間節(jié)約，而且也在于顯著的燃料節(jié)約以及顯著地節(jié)省發(fā)射、尤其CO發(fā)射。當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)應(yīng)短暫地運(yùn)行時(shí)，可以提供所述調(diào)控的另外的應(yīng)用，以便例如覆蓋峰值負(fù)荷。在這種情況下，可以將蒸汽部件簡單地與燃?xì)廨啓C(jī)脫耦。因此，通過根據(jù)本發(fā)明的調(diào)控顯著擴(kuò)展所述設(shè)施的整體靈活性。
[0021]在環(huán)境溫度高的情況下，在全負(fù)荷還有在部分負(fù)荷下，迄今為止通常達(dá)到或超過蒸汽發(fā)生器的限制。為了在環(huán)境溫度高的情況下確保設(shè)施的運(yùn)行，迄今為止在極端情況下必須降低燃?xì)廨啓C(jī)的廢氣溫度，這引起功率和效率損失。根據(jù)本發(fā)明，此時(shí)通過在環(huán)境溫度高的情況下精確調(diào)控水噴入，燃?xì)廨啓C(jī)廢氣溫度以及其他的參數(shù)(例如蒸汽溫度)能夠與鍋爐和蒸汽輪機(jī)限制相匹配。因此，燃?xì)廨啓C(jī)還能夠在其最佳運(yùn)行中運(yùn)行并且不引起功率和效率的降低。
[0022]在將升級(jí)裝置裝入到燃?xì)廨啓C(jī)中的情況下關(guān)于提高的燃?xì)廨啓C(jī)火焰溫度，至今為止通常達(dá)到并且在寬的范圍中超過蒸汽發(fā)生器的限制。根據(jù)本發(fā)明來調(diào)控的水噴入的組合實(shí)現(xiàn)升級(jí)裝置的裝入并且實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)中關(guān)于提高的火焰溫度的進(jìn)一步改進(jìn)，因?yàn)楝F(xiàn)在蒸汽發(fā)生器的限制不再是限制。
[0023]燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽發(fā)生器的調(diào)控至今為止彼此極其強(qiáng)烈地相關(guān)并且在沒有旁通排氣管的情況下不能夠分開地執(zhí)行。通過根據(jù)本發(fā)明精確地調(diào)控水噴入并且將該調(diào)控集成到模塊線路中，燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽部件在極其寬的運(yùn)行范圍中彼此脫耦。由此能夠更優(yōu)化且靈活地運(yùn)行整個(gè)設(shè)施。燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)的相應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)能夠幾乎完全被利用。
[0024]煙氣通道中的溫度傳感器是如下測量部位，所述測量部位對(duì)于確定燃?xì)廨啓C(jī)中的燃燒溫度總歸是需要的。第一測量部位用于測量燃?xì)馔ǖ赖娜肟谔幍臒煔鉁囟?