Método de operación del grupo turbo de gas
Descripción general
 Mejore la economía enfriando una o más estructuras del grupo turbo de gas y reduzca la emisión de sustancias nocivas. ] El flujo másico parcial (17) se extrae de la turbina de alta presión (15) para el enfriamiento de la estructura (18, 19) a cargar por la cantidad de calor del grupo de la turbina de gas, Se enfrían directa y / o indirectamente por un medio de enfriamiento y luego se guían a través de la estructura a enfriar. ] Estructura, por ejemplo, un generador de calor en el lado de baja presión, una turbina de baja presión y similares se realiza mediante una cantidad predeterminada de gas de escape desde la turbina de alta presión.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un método para hacer funcionar un grupo de turbocombi de gas de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.
Antecedentes de la técnica
En las centrales térmicas, especialmente aquellas con instalaciones de almacenamiento a presión de aire, surgen problemas especiales con la refrigeración de la turbina. Este problema es causado por la relación de compresión extremadamente alta de aproximadamente 30: 1 a 70: 1 que es necesaria para la compatibilidad con acumuladores de aire de presión económicamente rentables. Esta relación de compresión también requiere al menos un calentamiento intermedio de la expansión de la turbina por razones económicas. En ese momento, la turbina de alta presión (en adelante denominado HD turbina), resultando en un gradiente de temperatura significativamente menor gradiente térmico, en otras palabras que la turbina de baja presión (en lo sucesivo denominado ND turbina). En una turbina de gas de acumulación de aire que tiene una sección de refrigeración intermedia en el compresor, el aire comprimido se transporta a la cavidad del acumulador mediante una máquina eléctrica alimentada. El intercambiador de calor aire / agua enfría el aire comprimido caliente procedente de la última unidad del compresor para aliviar el volumen específico y transfiere el calor al dispositivo de almacenamiento de calor de agua a presión. En este caso, durante la llamada operación de carga, se abre el mecanismo de cierre correspondiente. En el caso de generar energía eléctrica nuevamente a partir del aire presurizado almacenado, el grupo de compresores se detiene a través del dispositivo de control. Al liberar el mecanismo de conexión correspondiente, se opera el grupo de turbinas que consiste en la turbina HD, la turbina ND y la máquina eléctrica para la generación de energía. Esto se hace primero por el aire presurizado del acumulador precalentado en el intercambiador de calor por el agua caliente almacenada. Después de la ignición en la cámara de combustión, el producto es recibido por energía eléctrica. También es posible operar la instalación consistentemente como una turbina de gas mediante la disposición apropiada del mecanismo de cierre y el acoplamiento. En ese caso, se puede almacenar algo de aire al mismo tiempo o se puede eliminar algo de aire de la cavidad. Este tipo de equipo no solo no cumple con la economía actual de reducir el consumo de combustible ni puede cumplir con las normas para las emisiones de sustancias peligrosas actuales. Es posible proporcionar una caldera de calefacción para la generación de vapor. El vapor generado de este modo puede suministrarse al grupo de la turbina de vapor o puede suministrarse directamente al grupo de la turbina de gas de una manera conocida. El método que es ventajoso para la utilización de vapor depende del tiempo de operación durante la operación de la turbina. Si es menos de aproximadamente 23 horas por día, la inyección de vapor es apropiada. Si es aerodinámico tal planta de energía térmica, la temperatura del gas caliente correspondiente a la técnica conocida, en la entrada de la turbina de HD, inmediatamente que no puede ser utilizado como un medio de refrigeración para la turbina de ND, el humo de HD turbina La temperatura de salida del gas de la calle surge. Por lo tanto, es común que la turbina se enfríe con aire de enfriamiento tomado desde la parte frontal de la cavidad del acumulador de presión de aire, como es el medio convencional de enfriamiento de la turbina. En una operación de turbina de gas consistente, el aire de enfriamiento suministrado a la turbina se retira en el punto presurizado a presión para evitar pérdidas por estrangulamiento. Mientras tanto, ya que el consumo de aire de refrigeración para la turbina para reducir la eficiencia de la turbina, en particular mediante la mezcla de las pérdidas a temperatura dada en la entrada de mezcla, el consumo de aire de refrigeración para la turbina de ND actúa muy negativamente. Esto se debe a que el aire de enfriamiento pasa a través de la turbina HD y no hace ningún trabajo.
Un objeto de la presente invención es proporcionar un método de operación capaz de mejorar la economía enfriando una o una pluralidad de estructuras de un grupo turbo de gas y aliviando la emisión de sustancias nocivas, resolviendo de este modo el problema anterior. .
Medios para resolver el problema
La esencia de la presente invención que resuelve los problemas anteriores es la descrita en la reivindicación 1.
Efecto de la invención
La principal ventaja de la presente invención es que el enfriamiento de estructuras tales como generadores de calor en el lado de baja presión, turbinas ND y similares se realiza mediante una cantidad predeterminada de gas de escape de la turbina HD. En ese caso, este flujo de masa parcial se guía ventajosamente a través de un intercambiador de calor que se hace fluir por medio de un flujo de aire de refrigeración desde el grupo turbo de gas o desde el acumulador de presión de aire, antes de su uso.
Además, también es posible activar el vapor del circuito de circulación de vapor como medio de refrigeración para el intercambiador de calor.
Además, el enfriamiento del flujo másico parcial puede llevarse a cabo directamente mediante inyección de agua y / o vapor.
Otra ventaja de la presente invención es que las estructuras a enfriar del grupo de turbinas de gas también se pueden hacer fluir en paralelo o en serie mediante un flujo de gas parcial.
Otra configuración de la presente invención se describe en la reivindicación 2 y la siguiente.
Las realizaciones de la presente invención se describirán ahora en detalle con referencia a los dibujos. Todos los elementos no necesarios para una comprensión directa de la invención se omiten. La dirección de flujo del medio está indicada por flechas.
Los dibujos ilustran una turbina de gas del tipo de acumulador de aire, el grupo grupo de turbina de gas de turbina de gas 32 se compone equipo acumulador de aire 34 y la circulación de vapor de circuito 33, es en la circulación de vapor de gas de escape de circuito del grupo grupo de turbina de gas 32, el dispositivo combi (Kombianlage ) En el sentido de calorías, se usa. El grupo de compresores en el grupo 32 de turbocopladores de gas está compuesto por un primer compresor 1a, un segundo compresor 1b y un refrigerador intermedio 2 dispuesto entre ellos. Este grupo de compresores comprime el aire aspirado 3 y transporta este aire a través del conducto 4 a la cavidad 5 del equipo de acumulación de aire. El transporte del aire comprimido desde la cavidad 5 se realiza mediante un segundo conducto 6 que se bifurca desde el primer conducto 4. Este conducto 6 también forma una ruta de transporte al primer generador de calor 7 del grupo turbo de gas 32. En ese caso, los miembros de ajuste dispuestos son responsables de conmutar el funcionamiento de ambos conductos 4, 6 uno con respecto al otro. Conduit 6 a la cavidad 5 está primero provisto de un elemento 8 de ajuste inmediatamente después de la ramificación del conducto 4, otros dos miembros de ajuste 9 y 10 aguas arriba y aguas abajo del elemento de ajuste 8 es respectivos conductos 4,6 La conectividad está garantizada. Transporte de aire comprimido a la cavidad 5 se abre el primer elemento de ajuste 9 y el elemento de ajuste 8 en el conducto 6 en el conducto 4 es causada por el segundo miembro de ajuste 10 en el conducto 4 está cerrada. Cerrando el elemento de ajuste 8 en el conducto 6 y al mismo tiempo abriendo los elementos de ajuste 9, 10 en el conducto 4, la instalación puede funcionar de forma consistente como un grupo de gas turbo puro. Un intercambiador de calor 11 está dispuesto aguas abajo del miembro de regulación 8 en el conducto 6 a la cavidad 5 y este intercambiador de calor 11 está conectado al regenerador 13 a través de un sistema de conducto 12. Este acumulador 13 recibe la entalpía de compresión de la última etapa de compresor 1b. En ese caso, el compresor es accionado por una máquina eléctrica 14 que funciona como un motor y, por lo tanto, extrae la energía que se almacenará desde la red de suministro de potencia. La entalpía de compresión retenida en el regenerador 13 se suministra de nuevo al aire del acumulador frío durante la operación de descarga, dando como resultado un aumento en su capacidad de trabajo. Si la temperatura del medio de trabajo es aumentada por el generador de calor operado por el combustible gaseoso, la capacidad de trabajo puede incrementarse aún más, lo cual es una gran ventaja económica. Esto se debe a que hay menos inversión adicional para ganar trabajo. Las plantas de energía con instalaciones de almacenamiento a presión de aire son operadas de forma rentable. Sin embargo, para mantener el costo de la cavidad 5 lo más bajo posible, la presión de aire debe aumentarse tanto como sea posible. En este caso, la presión del aire generalmente está entre 50 y 70 bar. Sin embargo, dicha alta presión es la turbina HD sea aguas arriba de la turbina de HD 15 permitido para promover la generación de NOx en el primer generador de calor 7 a la carga por el gas caliente, esto es un punto de vista ecológico No es permisible desde. Esta dificultad se puede superar por medios apropiados, por ejemplo inyectando amoníaco en un lugar apropiado.
Además, es posible enfriar el dispositivo con carga calórica del grupo turbo de gas 32. El circuito en el que se realiza el enfriamiento de la turbina ND 19 por el gas de escape de la turbina HD 5 se muestra en el dibujo. Se extrae una corriente de gas parcial de la turbina HD 15 a través de un conducto de gas refrigerante 17 en un punto de despegue 16 adecuado y se suministra al intercambiador de calor 20. La mayor parte de la corriente de gas de escape restante extraída de la turbina HD 15 es guiada a otro generador de calor subsiguiente 18 en el que se realiza una nueva preparación calórica y este gas de trabajo pasa luego a través de una turbina ND. 19 está cargado. El intercambiador de calor 20 funciona en el conducto de aire 4, en cuyo caso la corriente de gas de escape 17, que todavía es demasiado alta para el enfriamiento, se enfría por intercambio de calor con el aire comprimido relativamente frío 4. El intercambiador de calor 20 puede estar dispuesto en un flujo parcial del conducto de aire 4. En este caso, el flujo parcial se calienta de forma correspondiente fuertemente. El aire de trabajo relativamente fuertemente calentado se introduce a continuación en puntos apropiados en un generador de calor 7 en el lado de alta presión a través de un conducto, no mostrado. En este caso, debe tenerse en cuenta que el aire que fluye en el conducto 4 tiene una temperatura relativamente baja. Incluso en la operación de turbo de gas consistente y la operación de descarga de la instalación de acumulación de presión de aire 34, el intercambiador de calor 20 funciona con un flujo de masa de aire relativamente frío. En una operación de turbo de gas consistente, el refrigerador intermedio 2 realiza la refrigeración intermedia dentro del grupo de compresor, de modo que el nivel de temperatura se mantiene bajo. En la operación de descarga de la instalación de acumulación de presión de aire 34, el nivel de temperatura se mantiene a aproximadamente 200ºC, que es significativamente menor que el nivel de temperatura de enfriamiento general de 360 ​​400ºC. Para aumentar el gradiente de presión del flujo de refrigeración, varias porciones recuperados de HD de turbina 15 con fines de refrigeración de la estructura del gas de refrigeración del grupo de grupo de turbina de gas 17 se recibe ventajosamente a partir de la turbina antes de salir de la expansión. Esto se indica mediante un conducto de extracción 27 que se muestra esquemáticamente. La estructura se organiza entonces en paralelo o en serie dependiendo del grado de carga calórica y del potencial de enfriamiento de la cantidad parcial de gas refrigerante. Para la disposición del paralelo, el flujo de gas de refrigeración parcial 23 se divide en dos corrientes de aguas abajo de la soplante de aumento de presión 26 por ejemplo, mientras que el flujo fluye a través de la turbina ND 19 para fines de refrigeración, otra corriente 23a es baja Generador de calor lateral 18. En esta disposición, el miembro de ajuste 10b está abierto aguas arriba de la turbina ND y el otro miembro de ajuste 10a está cerrado aguas abajo del generador de calor 18. En el caso de una disposición en serie, el miembro de ajuste 10b está cerrado. El flujo de gas de enfriamiento parcial 23 fluye completamente a través del conducto 23a al generador de calor 18 y luego a la turbina ND 19 a través de otro conducto 23b. En la última disposición, el miembro de ajuste 10a está abierto corriente abajo del generador de calor 18. La técnica de enfriamiento en el generador de calor 18 se elige de acuerdo con el tipo de refrigeración de la estructura, en otras palabras, dependiendo de si es paralela o en serie. El gradiente de presión del flujo de gas de enfriamiento parcial se obtiene mediante el ventilador 26 que aumenta la presión. Este soplante está situado en algún lugar del flujo de gas de escape refrigerado a la turbina ND 19, en otras palabras, dentro del conducto de suministro 23 del aire de refrigeración de la turbina 21, ventajosamente en el punto de temperatura más baja de este conducto de suministro. Además, el intercambiador de calor 20, en lugar de colocar el conducto de aire 4, el combustible fluya a 31, ventajosamente dispuesto en la corriente de combustible gaseoso, de este modo, también es posible realizar calentamiento del combustible al mismo tiempo . Además, de acuerdo con una realización no mostrada, el intercambiador de calor 20 también puede disponerse en el flujo principal o en el flujo secundario del circuito de circulación de vapor. La refrigeración del flujo de gases de combustión en el conducto de suministro 23 puede efectuarse selectivamente o adicionalmente al intercambiador de calor 20 mediante la inyección de una cierta cantidad de agua o vapor, en casos particulares, intercambio de calor Puedes omitir el instrumento en absoluto. Según la última medida mencionada, se produce un aumento en el flujo del medio refrigerante para la turbina ND 19, de modo que la extracción al final de la expansión 16 debe comprimirse en cualquier caso. La inyección de agua o vapor 24 es ventajosamente pequeña. Esto se debe a que esta inyección causa una pérdida de agua y una pérdida de agua. Por otro lado, no se puede decir que esto significa que aumenta la producción eléctrica generada. En el caso de inyección de vapor, el aumento máximo de presión de flujo requerido para la distribución de gas de refrigeración en la turbina ND 19 se realiza mediante el dispositivo de inyección o el punto de mezcla 25. La fuente del vapor 24 a inyectar puede ser arbitraria. Ventajosamente, el vapor se elimina de la caldera 29 o se retira de la turbina de vapor 30 del circuito de circulación de vapor 33. En ese caso, se describe un circuito de vapor de este tipo, por ejemplo, en el documento EP B1 0150340b. La reducción de la temperatura en la corriente de gas de combustión 17 al nivel requerido para el enfriamiento de la turbina ND 19 se puede realizar incorporando aire relativamente frío a través del conducto de suministro de agua o vapor 24. En una operación consistente de gas turbo, este aire puede tomarse ventajosamente del punto de extracción apropiado del compresor 1b. Esta eliminación también se puede realizar desde el conducto de aire 4, pero de nuevo se usa la función del dispositivo de chorro 25 para aumentar la presión del aire de refrigeración. El dispositivo de lavado 22 dispuesto en el conducto de suministro 23 del flujo de los gases de escape a la turbina ND 19 puede volver a limpiar el gas de escape de la turbina usado para refrigeración dependiendo del combustible utilizado. El enfriamiento de las turbinas y los generadores de calor, que son particularmente efectivos en equipos combinados, se realiza con vapor. Combustible 31 requerido para el suministro de energía al lado de alta presión de los generadores de calor 7 y el lado de baja presión del generador de calor 18, por lo que no se usa para el retorno de la turbina de aire de enfriamiento Enfriamiento como ya se ha mencionado, la pérdida de energía mínimo Tanto como sea posible, precalentado en contracorriente al gas de combustión en la caldera 29 del proceso de vapor 33.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista esquemática de una realización de la presente invención.
1 un primer compresor, 1 b segundo compresor, 2 refrigerador intermedio, 3 aire, 5 cavidad, 6 conductos, 7 generador de calor, 8, 9, 10, 10 a, 10 b elemento de ajuste, 11 intercambiador de calor, 12 aire de refrigeración de la turbina, 23 conductos de suministro, 23 a, 23 b, 23 b, 23 b, 23 a, 23 b, 23 a, 23 b, 23 b flujo de gas de enfriamiento, 24 agua o vapor, 25 dispositivo de inyección, 26 ventilador de aumento de presión, 29 caldera de calentamiento, 31, 31 un conducto de combustible, 33 proceso de vapor, 34 equipo de acumulación de aire
Reclamo
1. Un método operativo con o sin un proceso de evaporación integrado de un grupo de turbina de gas que comprende al menos un compresor, al menos una turbina de gas y al menos una máquina eléctrica, comprendiendo el método los pasos de: Un tipo en el que el primer dispositivo generador de calor se hace funcionar aguas arriba de la primera turbina de gas y otro dispositivo generador de calor se opera aguas abajo de la primera turbina de gas cuando se divide en la dirección de flujo en etapas de presión , Se extrae un flujo másico parcial (17) desde una turbina de alta presión (15) para el enfriamiento de uno o una pluralidad de cuerpos estructurales (18, 19) ) Directamente o indirectamente por medio de un medio de enfriamiento y luego guiarlo a través de la estructura a enfriar.
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el flujo de masa parcial para enfriamiento (17) es guiado a través de un intercambiador de calor que fluye por un flujo de aire.
3. Método de funcionamiento según la reivindicación 2, en el que el flujo de aire se saca del grupo compresor (1a, 1b, 2) y / o el acumulador de aire (34) del grupo de turbina de gas.
4. Procedimiento de funcionamiento según la reivindicación 1, en el que el flujo másico parcial para enfriamiento (17) es guiado a través de un intercambiador de calor (20) que fluye a través de la corriente principal o corriente parcial del circuito de circulación de vapor (33).
5. Un método operativo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el flujo de masa parcial para enfriamiento (17) es guiado a través de un intercambiador de calor (20) que fluye a través del flujo de combustible (31, 31a).
6. El método operativo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el flujo másico parcial (17) se enfría mediante inyección de agua o vapor (24).
7. El método según la reivindicación 1, en el que la estructura a enfriar (18, 19) está dispuesta en paralelo o en serie.
8. El método operativo de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el flujo de masa parcial refrigerado (17) es guiado a través de un generador de calor del lado de baja presión (18) y una turbina de baja presión (19).
9. El método operativo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el flujo másico parcial (17) es guiado a través del dispositivo de purificación (22) antes de fluir a través de la estructura a refrigerar (18, 19).
El flujo de la reivindicación 10 parcial de masa (17), antes de la estructura a ser enfriado (18, 19) para fluir a través del método de funcionamiento de acuerdo con la reivindicación 1 para guiar a través del dispositivo de chorro (25) y o un soplador (26).
Dibujo :
Application number :1994-010706
Inventors :
Original Assignee :