CN105579673A - 具有燃气轮机和氢冷发电机的发电站 - Google Patents

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埃斯特班·格劳·索拉雷恩
克里斯蒂安·耶克尔
马里奥·克贝
马蒂亚斯·科瓦尔斯基
克里斯托夫·莱曼
安德雷·马什金
奥尔加·普洛特尼科瓦
卡罗琳·席尔德
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Abstract

本发明涉及一种发电站，其具有：燃气轮机(1)；由燃气轮机(1)驱动用于产生电能的发电机(2)；和用于将损耗热量从发电机(2)中导出的氢冷循环系统，其中氢冷循环系统具有用于将氢(H)从氢罐(4)中输入到发电机(2)中的输入管道(3)和用于将加热的氢(H)从发电机(2)中导出的导出管道(5)，并且其中导出管道(5)与混合装置(7)连接，使得出自导出管道(5)的加热的氢(H)能够与其他的燃料(E)混合并且经由燃料供给管道(6)供给燃气轮机。

Description

具有燃气轮机和氢冷发电机的发电站
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的发电站，其具有燃气轮机和由燃气轮机驱动用于产生电能的氢冷发电机。
背景技术
长久以来普遍已知借助于冷却气体将在发电机中的损耗热量导出。在此，初始地将空气设作为冷却气体。当然，空气冷却的发电机仅设置用于直至最大300MVA的低的功率，因为可借助空气实现的冷却作用强制性受限进而在功率较高的情况下用空气不能够确保所需要的冷却。
对于较高功率的发电机优选将氢气用作为冷却物质，氢相对于空气实现显著更高的冷却功率，所述显著更高的冷却功率还能够通过将氢气置于压力下并且在过压下执行冷却的方式来进一步提高。因为氢具有比空气更高的热容和更高的热导率，所以与这借助于空气可能实现的情况相比，通过用氢填充发电机壳体能够将热量更好地从发电机导出。当然，借助氢气进行冷却需要附加的、不小的耗费，所述耗费在采购时并且稍后在运行中体现在成本中。从EP1580868A1中已知这种氢冷发电机，其中氢在闭合的循环系统中穿流发电机。
燃气轮机能借助极其不同的燃料或燃料混合物运行。当前的研发在于：由于例如来自再生源的电能的增加的过量供应，这种暂时的过量供应越来越多地用于产生氢然后将所述氢连同其他的燃气一起、例如在与天然气混合之后通过在燃气轮机中燃烧再次转换成电能。
发明内容
现在，本发明的目的是：改进包括这种燃气轮机和由燃气轮机驱动用于产生电能的氢冷发电机的发电站，使得发电站的优化的运行是可行的。
所述目的借助具有权利要求1的特征的发电站实现。
通过将用于冷却发电机的氢通过吸收发电机的损耗热量来加热并且经由燃气轮机的混合站供给用于燃烧的方式，能够更有效地利用氢，其中在所述混合站中氢与其他的燃料(优选天然气)混合。一方面，现在，能够节约否则在氢冷循环系统中所需的用于氢的再冷却的冷却器，这引起成本节约。另一方面，改进发电站的总效率，因为出自氢冷循环系统的氢已经预热地供给燃气轮机，使得也降低在发电站中的燃料消耗。整体上因此能够优化发电站的运行。
如果在导出管道中附加地设置有分离设备并且其构成为，使得仅有氢穿过，那么能够用具有极其高纯度的燃料供给燃气轮机。
附图说明
现在，应根据下面的附图示例性地阐述本发明。其示出：
图1示出用于冷却发电机的从现有技术中已知的闭合的氢冷循环系统的示意图，
图2示出发电站的燃气轮机和发电机的根据本发明的设置方式的示意图。
具体实施方式
在图1中示意地示出氢冷发电机2。在发电机2的端侧上设置有输入管道3。在另一端侧上设置有导出管道5。氢冷发电机2具有壳体。在壳体中设置有未详细示出的定子和转子。在氢罐中存放氢H。氢H通过下述方式用作为用于氢冷发电机2的冷却物质：氢H从氢罐经由输入管道3流入到发电机2中且在那里吸收发电机的所产生的损耗热量。随后，加热的氢H经由导出管道5并且经由未详细示出的、用于使在发电机中加热的氢H降温的冷却器流动回到氢罐中。因此，氢H(除由于非密封性等而引起的常见的损耗之外)穿流尽可能闭合的循环系统。
现在，在图2中示意地示出根据本发明的装置，其由燃气轮机1、由燃气轮机1驱动用于产生电能的发电机2和用于将损耗热量从发电机2中导出的氢冷循环系统构成。通过导出管道5现在与混合装置7连接的方式，加热的氢不再必须耗费地在冷却器中降温，其中在所述混合装置中能够将来自导出管道5的加热的氢H与其他的燃料E混合，并且用所述混合物经由燃料供给管道6供给燃气轮机1。在此产生的损耗能量现在不必再被丢弃，而是甚至能够作为预热的燃烧气体供给燃气轮机。由此尽管形成开放的氢冷循环系统，即必须持续地用新的氢H供给发电机2，但是相反必须在燃气轮机侧上供给少量的燃料，以至于纯的消耗量平衡应几乎相同。但是因为将供给燃气轮机1的氢预热，所以在燃气轮机1中在燃料量相同的情况下能够实现更好的效率，这因此改进发电站的总效率。当在导出管道5中设有用于清洁在发电机2中加热的氢的分离设备8时，还能够进一步改进所述总效率。附加的设置在导出管道5中的(但是在图2中未示出的)用于调节压强和/或流量的调节配件调节流入到混合装置7中的且在发电机中加热的氢质量流，以便因此实现对于在燃气轮机中燃烧最优的与其他燃料的混合比。因此，整体上，出于消耗材料平衡的角度，即用于发电站运行所需要的燃料和冷却物质的消耗材料平衡的角度，以及出于总效率的角度，借助本发明，发电站的优化的运行是可行的。

Claims (4)

1.一种发电站，其具有：燃气轮机(1)；由所述燃气轮机(1)驱动用于产生电能的发电机(2)；和用于将损耗热量从所述发电机(2)中导出的氢冷循环系统，其中所述氢冷循环系统具有用于将氢(H)从氢罐(4)中输入到所述发电机(2)中的输入管道(3)和用于将加热的所述氢(H)从所述发电机(2)中导出的导出管道(5)，
其特征在于，
所述导出管道(5)与混合装置(7)连接，使得出自所述导出管道(5)的加热的所述氢(H)能够与其他的燃料(E)混合并且经由燃料供给管道(6)供给所述燃气轮机。
2.根据权利要求1所述的发电站，
其特征在于，
所述其他的燃料(E)是天然气。
3.根据权利要求1或2所述的发电站，
其特征在于，
在所述导出管道(5)中设有用于清洁加热的所述氢(H)的分离设备(8)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的发电站，
其特征在于，
设置在所述导出管道(5)中的调节配件设置用于调节流动到所述混合装置(7)中的加热的所述氢(H)的压强和/或流量。
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