EP3194730A1 - Verfahren zum betreiben einer turbineneinheit, dampfkraftwerk oder kombiniertes gas- und dampfkraftwerk sowie verwendung einer drosseleinrichtung - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer turbineneinheit, dampfkraftwerk oder kombiniertes gas- und dampfkraftwerk sowie verwendung einer drosseleinrichtung

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EP3194730A1
EP3194730A1 EP15797899.0A EP15797899A EP3194730A1 EP 3194730 A1 EP3194730 A1 EP 3194730A1 EP 15797899 A EP15797899 A EP 15797899A EP 3194730 A1 EP3194730 A1 EP 3194730A1
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EP
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steam
power plant
turbine
steam power
turbine unit
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EP15797899.0A
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Rainer Herberg
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Original Assignee
Siemens AG
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a turbine unit comprising at least two sub-turbines, in which a steam flow is directed by means of a Dampfüberström founded from the upstream turbine section to a downstream of this upstream turbine arranged downstream turbine turbine.
  • the invention further relates to a steam power plant or a combined gas and steam power plant with a turbine unit comprising at least two sub-turbines, which are operatively connected to each other by means of a common Dampfüberström immunity.
  • the invention also relates to a use of a throttling device provided on a vapor overflow device arranged between two sub-turbines.
  • Generic method, turbine units and steam power plants ⁇ or combined gas and steam power plants are already known from the prior art.
  • the object is achieved by a method for operating a turbine unit comprising at least two partial turbines, in which a steam volume flow is conducted by means of a Dampfillerström adopted from the upstream turbine section to a downstream arranged turbine part, wherein a pressure level within the Dampfüberström featured depending on a driven by the turbine unit Load range is manipulated such that the exhaust steam of the upstream turbine section remains overheated during operation of the turbine unit in a partial load range below the IGV point and / or a rapid increase in the partial load.
  • the turbine unit can be operated reliably and in TIE fere part load regions into and / or quickly be adapted to a significantly increased power or Ener ⁇ energy requirement, without this danger be ⁇ is that the exhaust steam in particular, the upstream is arrange ⁇ th Sub-turbine critically expanded into the wet steam area inside.
  • the turbine unit or its partial turbines can be driven ⁇ reliable outside the critical wet steam region.
  • the expansion of the steam is shortened with respect to the upstream turbine section, so that the relevant Abdampf longer or continues to overheat, and thus the risk of kriti ⁇ rule wet steam formation can be avoided at undesirable point of the turbine unit.
  • critical wet steam formation refers in particular to the formation of wet steam outside desired regions of the sub-turbine, such as a low-pressure part.
  • lower part load ranges in the context of the present invention describes partial load ranges below the IGV point of the gas turbine.
  • IGV point within the meaning of the invention ei ⁇ ne certain position of the guide vanes at the compressor intake of the gas turbine, said specific position leads to ei ⁇ nem low fuel consumption and low pollutant emissions.
  • IGV stands for inlet guide Vanes and ⁇ writes the adjustable vanes at the compressor inlet of the gas turbine.With the vanes, the volume flow can be controlled at the compressor inlet.
  • the IGV point is the point at which the adjustable vanes show their minimum opening and thus also a low volume flow.
  • the IGV point represents the lowest operating point of the gas turbine, in which the gas turbine can still be operated safely and emissions-compliant.
  • the terminology "rapid increase" describes an announce clearl ⁇ term increase in the turbine unit of the gas turbine, for example, by more than 1% per minute.
  • the turbine units can be easily operated in lower part load ranges, without the risk that the exhaust steam in an undesirable area of the turbine unit already expanded into the wet steam area inside.
  • the turbine units which are operated in these lower partial load ranges can be brought up again faster to approximately the full load range, without the risk that the exhaust steam in an undesired area of the turbine unit will already expand into the wet steam area.
  • the present turbine unit can be varied Tur ⁇ binenart, such as gas turbines, steam turbines or high, intermediate and / or low pressure steam or superheated steam, wet steam, or the like.
  • vapor overflow device describes any device by means of which superheated exhaust steam from one of the sub-turbines can overflow to another of the sub-turbines
  • Such devices can be designed, for example, as an overflow line or an overflow pipe or the like.
  • a preferred variant of the method provides that the pressure level within the DampfÜberström worn such manipu ⁇ lines is that a premature expansion of the stream coming from the ⁇ arranged on turbine exhaust steam in the wet steam region is in ⁇ avoided. This allows the turbine nen unit or their sub-turbines are operated longer outside the critical wet steam area, thereby achieving that the exhaust steam can expand as possible only in designated areas in the wet steam area.
  • the volume of vapor flow in a vapor overflow device is throttled in order to avoid critical formation of wet steam.
  • Manipu lation of the pressure level can be made structurally simple when the pressure level is manipulated by means of an arranged within the DampfÜberström coupled actuator.
  • Such actuator can be constructed differently, as will be explained later.
  • the object of the invention is on the one hand also achieved by a steam power plant or a combined cycle gas and steam power plant with a turbine unit comprising at least two turbine sections, which are operatively interconnected by means of a common Dampfüberström Surprise, wherein the steam power plant or the combined gas and steam power ⁇ factory control and / or regulating means for controlling and / or regulating a pressure level and / or steam volume flow within the common vapor overflow device to influence a wet steam behavior.
  • the object of the invention is on the other hand also solved by a steam power plant or a combined gas and steam power plant with a turbine unit comprising at least two sub-turbines, which are operatively connected to each other by means of a common Dampfauerström Stein, wherein the steam power plant or the combined gas and steam power ⁇ factory means to avoid critical wet steam formation, and wherein the means for avoiding critical wet steam formation are at least partially disposed within the steam overflow means.
  • control and / or regulation means for controlling and / or regulating a pressure level or a steam volume flow or means for avoiding critical wet steam formation in dependence on a load range operated by the turbine unit can be actuated, undesired wet steam formation can be avoided particularly reliably.
  • the steam power plant or the combined gas and steam power ⁇ plant comprises means for cooling or heating of a waste heat boiler of the turbine unit, by means of which the Abhitzekes- is coolable or heatable in response to an operatio ⁇ surrounded by the turbine unit load range is.
  • the process of the invention is also suitable for transient operating states, since the temperature at the down- stream, located downstream by a suitable Absprit ⁇ wetting the waste heat boiler turbine section can be kept low and only leaves a lower temperature gradient, during the control and / or regulating means or the means for avoiding a critical wet steam formation to ensure sufficient overheating of the exhaust steam of upstream turbine suburb.
  • Structurally particularly simple they can be integrated into a turbine unit when the control and / or regu ⁇ insurance agents or means for avoiding the critical wet steam education have a throttle part or a throttle valve ⁇ part of a throttle device.
  • the object of the invention is also achieved by using a throttling device provided at a vapor overflow device arranged between two sub-turbines for avoiding or at least suppressing a critical formation of wet steam.
  • the throttle device according to the invention can be used in order to avoid a critical formation of wet steam at least partially or ideally in its entirety.
  • Turbinenein may specifically by the present Turbinenein ⁇ standardize the pressure level within the DampfÜberström observed in response to a driven by the turbine unit load range or, depending on the above réelle- th control and / or regulating means or means for avoiding a critical wet steam formation be manipulated.
  • wet steam formation can be displaced locally, specifically into the low pressure part, in which wet steam formation is not critical.
  • FIG. 1 schematically shows a partial view of an opening provided at a combined gas and steam power plant turbine unit with two operatively interconnected by means of a DampfÜberström ⁇ means turbine sections, wherein a pressure level within the steam ⁇ ström raised in dependence puliert such mani by a driven by the turbine unit load range that the exhaust steam of the upstream is arranged ⁇ turbine during operation of the Turbi ⁇ nenech in a partial load range below the IGV point and / or remains superheated at a rapid increase in the partial load; and
  • FIG. 2 schematically shows an h-s diagram of the combined gas and steam power plant shown in FIG.
  • the combined gas and shown in the Figure 1 steam power ⁇ plant 1 comprises a turbine unit 2 from which according to the illustration of Figure 1 only two turbine sections are shown. 3 and 4
  • the combined gas and steam ⁇ power plant 1 is characterized by a turbine unit 2, rungs- which Steue- and / or regulating means 10 for controlling and / or regulating a pressure level and / or a Dampfvolumen- stream 7 within the DampfÜberström learned 5, in order to influence a wet steam behavior, wherein this control and / or regulating means 10 in this embodiment ⁇ structurally simple one provided on the common Dampfillerström sexual 5 throttle device 11 include the throttle valve member 12 is disposed within the common Dampfschreibström immunity 5.
  • this throttle device 11 with its arranged in the common DampfÜberström responded 5 throttle body part 12 also embodies means 15 for avoiding one
  • the throttle device 11 or its throttle valve part 12 are in this case arranged in an outlet connection part 16 of the common vapor overflow device 5, so that in particular the throttle valve part 12 is placed directly behind an exhaust outlet 17 of the upstream part turbine 3.
  • the throttle ⁇ part 12 represents an actuator 18, by means of which the pressure level within the common DampfÜberström adopted 5 in the sintering ne of the present invention can be manipulated.
  • the turbine unit 2 is still a suitably removablestal ⁇ tete process device 20, which is configured such that the turbine unit 2 described herein can be operated within the meaning of the invention.
  • This process means 20 may in this case be re ⁇ alinstrument both hardware as well as software.
  • the entropy values are plotted on the abscissa 26 and the enthalpy values on the ordinate 27; This hs diagram 25 clearly illustrates the saturation curve 28.
  • this conventional expansion curve 29 is a new expansion curve 30 of a Expansionsver ⁇ holding the exhaust steam 6 within the common steam ⁇ ström Huawei 5 is at ⁇ way of example rungs- with the aid of the present Steue- and / or regulating means 10 or the means 15 for preventing the wet steam formation in an operation of the turbine unit 2 in a deep part load operation below the IGV point of the turbine unit 2 drawn. It can be clearly seen that the turbine unit 2 can be operated much longer outside of the wet steam area 31 with the method proposed according to the invention. In other words, wet steam formation is local takes place there, where it is desired, namely in the range ei ⁇ nes low pressure part.

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Turbineneinheit, Dampfkraftwerk oder kombiniertes Gas- und Dampfkraftwerk sowie Verwendung einer Drosseleinrichtung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Turbineneinheit (2) umfassend wenigstens zwei Teilturbinen (3, 4, 8, 9), bei welchem ein Dampfvolumenstrom (7) mittels einer Dampfüberströmeinrichtung (5) von der stromauf angeordneten Teilturbine (3, 8) zu einer dieser stromauf angeordneten Teilturbine (3, 8) nachgeschalteten, stromab angeordneten Teilturbine (4, 9) geleitet wird, wobei ein Druckniveau innerhalb der Dampfüberströmeinrichtung (5) in Abhängigkeit von einem von der Turbineneinheit (2) gefahrenen Lastbereich derart manipuliert wird, dass der Abdampf (6) der stromauf angeordneten Teilturbine (3, 8) bei einem Betrieb der Turbineneinheit (2) in einem Teillastbereich unterhalb des IGVPunktes und/oder bei einer raschen Erhöhung der Teillast überhitzt bleibt.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betreiben einer Turbineneinheit, Dampfkraftwerk oder kombiniertes Gas- und Dampfkraftwerk sowie Verwendung einer Drosseleinrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Turbineneinheit umfassend wenigstens zwei Teilturbinen, bei wel- ehern ein Dampf olumenstrom mittels einer DampfÜberströmeinrichtung von der stromauf angeordneten Teilturbine zu einer dieser stromauf angeordneten Teilturbine nachgeschalteten, stromab angeordneten Teilturbine geleitet wird. Die Erfindung betrifft ferner ein Dampfkraftwerk oder ein kombiniertes Gas- und Dampfkraftwerk mit einer Turbineneinheit umfassend wenigstens zwei Teilturbinen, welche mittels einer gemeinsamen DampfÜberströmeinrichtung miteinander wirkverbunden sind.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Verwendung einer an einer zwischen zwei Teilturbinen angeordneten DampfÜberströmeinrichtung vorgesehenen Drosseleinrichtung. Gattungsgemäße Verfahren, Turbineneinheiten sowie Dampfkraft¬ werke oder kombinierte Gas- und Dampfkraftwerke sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt.
Insbesondere kombinierte Gas- und Dampfkraftwerke werden ide- alerweise überwiegend im Volllastbereich betrieben, da hierdurch unter anderem der bestmöglichste Wirkungsgrad erzielt werden kann.
Um auf die sich geänderten Marktanforderungen hinsichtlich einer immer flexibler gestalteten Bereitstellung von elektrischer Energie besser reagieren zu können, ist zunehmend auch ein flexiblerer Betrieb insbesondere solcher kombinierten Gas- und Dampfkraftwerke gefordert, wobei deren Teilturbinen für eine geringere Energieerzeugung zumindest teilweise häu¬ figer in tieferen Teillastbereichen gefahren werden sollen, aber bei kurzfristiger Anforderung von elektrischer Energie rasch wieder die volle Leistungsabgabe erbringen können.
Speziell in einem statischen Betriebszustand können insbesondere kombinierte Gas- und Dampfkraftwerke bis auf etwa 60% ihrer möglichen Volllast herunterfahren, ohne dass sich die Abdampftemperatur einer der Teilturbinen und damit auch die Dampfeintrittstemperatur einer nachgeschalteten weiteren
Teilturbine kritisch ändern, oder zumindest nur in einem zu vernachlässigendem Maß. Dies verhält sich jedoch unterhalb des sogenannten IGV-Punktes, also bei einer bestimmten Stel¬ lung von Leitschaufeln an dem Verdichtereinlass , anders, da sich unterhalb dieses IGV-Punktes die Abdampf- und/oder
Dampfeintrittstemperaturen in einem unerwünschten Maße ändern können .
Neben einer durch die Temperaturwechsel bedingten Ermüdung von Bauteilen der Turbinen kann dies bei einigen Turbinenkonfigurationen noch dazu führen, dass es zu einer unzulässigen Expansion bis in das Nassdampfgebiet hinein kommt. Aufgrund des Nassdampfes bzw. einer diesbezüglichen kritischen Nassdampfbildung besteht dann die Gefahr eines erhöhten Wärme- Übergangs, welcher wiederum ein radiales bzw. axiales An¬ streifen einer Turbinenbeschaufelung zur Folge haben kann.
Es versteht sich, dass speziell die vorgenannten Umstände die Flexibilität des Betriebs insbesondere von kombinierten Gas- und Dampfkraftwerken erheblich einschränkt.
Darüber hinaus ergibt sich speziell hinsichtlich eines Be- triebszustände noch das Problem, dass es bei einer zu raschen Anhebung der Last aus der Teillast heraus zu einem kritischen Temperatursprung innerhalb der Turbine kommen kann, wodurch die Lebensdauer nachteilig beeinträchtigt werden kann. Theo¬ retisch bestünde zwar die Möglichkeit der Abspritzung des Abhitzekessels, um die Turbinentemperatur bei einer Lastan- hebung zu aktivieren, so dass hierdurch zumindest ein kritischer Temperatursprung begrenzt werden kann. Jedoch ist speziell durch die Lastaufnahme eine unzulässige und damit kri¬ tische Expansion in das Nassdampfgebiet zu erwarten. Dies ist jedoch aus den vorstehend genannten Gründen zwingend zu vermeiden .
Es ist Aufgabe der Erfindung, gattungsgemäße Verfahren und diesbezügliche Dampfkraftwerke oder im Speziellen kombinierte Gas- und Dampfkraftwerke derart weiterzuentwickeln, dass die¬ se mit einem geringen verfahrenstechnischen und konstruktiven Aufwand an die gestiegenen Anforderungen hinsichtlich einer flexibler gestalteten Bereitstellung von elektrischer Energie angepasst werden können.
Die Aufgabe wird von einem Verfahren zum Betreiben einer Turbineneinheit umfassend wenigstens zwei Teilturbinen gelöst, bei welchem ein Dampfvolumenstrom mittels einer Dampfüberströmeinrichtung von der stromauf angeordneten Teilturbine zu einer stromab angeordneten Teilturbine geleitet wird, wobei ein Druckniveau innerhalb der DampfÜberströmeinrichtung in Abhängigkeit von einem von der Turbineneinheit gefahrenen Lastbereich derart manipuliert wird, dass der Abdampf der stromauf angeordneten Teilturbine bei einem Betrieb der Tur- bineneinheit in einem Teillastbereich unterhalb des IGV-Punk- tes und/oder bei einer raschen Erhöhung der Teillast überhitzt bleibt.
Hierdurch kann die Turbineneinheit betriebssicher bis in tie- fere Teillastbereiche hinein betrieben werden und/oder schnell an einen signifikant erhöhten Leistungs- bzw. Ener¬ giebedarf angepasst werden, ohne dass hierbei die Gefahr be¬ steht, dass der Abdampf insbesondere der stromauf angeordne¬ ten Teilturbine kritisch bis in das Nassdampfgebiet hinein expandiert. Insofern können die Turbineneinheit bzw. deren Teilturbinen betriebssicher außerhalb des kritischen Nassdampfgebietes be¬ trieben werden. Insbesondere wird in diesem Zusammenhang die Expansion des Dampfes bezüglich der stromauf angeordneten Teilturbine verkürzt, so dass der diesbezügliche Abdampf länger bzw. weiterhin überhitzt bleibt, und somit auch die Gefahr einer kriti¬ schen Nassdampfbildung an unerwünschter Stelle der Turbinen- einheit vermieden werden kann.
Hierbei wird das innerhalb der DampfÜberströmeinrichtung vorherrschende Druckniveau des Abdampfs der stromauf angeordne¬ ten Teilturbine in einem entsprechenden Maß angehoben.
Die Ausdrücke „vorzeitige bzw. kritische Expansion" bzw.
„kritische Nassdampfbildung" bezeichnen im Sinne der Erfindung insbesondere eine Nassdampfbildung außerhalb von erwünschten Bereichen der Teilturbine, wie etwa einem Nieder- druckteil.
Die Begrifflichkeit „tiefere Teillastbereiche" beschreibt im Sinne der vorliegenden Erfindung Teillastbereiche unterhalb des IGV-Punktes der Gasturbine.
Der Begriff „IGV-Punkt" bezeichnet im Sinne der Erfindung ei¬ ne bestimmte Stellung der Leitschaufeln an dem Verdichter- einlass der Gasturbine, wobei diese bestimmte Stellung zu ei¬ nem geringen Brennstoffverbrauch und einem geringen Schad- Stoffausstoß führt. IGV steht für Inlet Guide Vanes und be¬ schreibt die verstellbaren Leitschaufeln am Verdichtereinlass der Gasturbine. Mit den Leitschaufeln kann der Volumenstrom am Verdichtereintritt geregelt werden.
Der IGV-Punkt ist der Punkt, in dem die verstellbaren Leit- schaufeln ihre minimale Öffnung zeigen und somit auch einen geringen Volumenstrom. Der IGV-Punkt stellt den tiefsten Betriebspunkt der Gasturbine dar, in dem die Gasturbine noch betriebssicher und emissionskonform betrieben werden kann. Die Begrifflichkeit „rasche Erhöhung" beschreibt eine sofor¬ tige Erhöhung der Turbineneinheitsleistung der Gasturbine beispielsweise um mehr als 1% pro Minute.
Somit können die Turbineneinheiten problemlos in unteren Teillastbereichen betrieben werden, ohne die Gefahr, dass der Abdampf in einem unerwünschten Bereich der Turbineneinheit bereits in das Nassdampfgebiet hinein expandiert.
Darüber hinaus können die in diesen unteren Teillastbereichen betriebenen Turbineneinheiten schneller wieder bis etwa in den Volllastbereich hochgefahren werden, ohne die Gefahr, dass der Abdampf in einem unerwünschten Bereich der Turbinen- einheit bereits in das Nassdampfgebiet hinein expandiert.
Insofern ist es auch vorteilhaft, wenn der Abdampf der stromauf angeordneten Teilturbine bei einem Betrieb der Turbineneinheit in einem Teillastbereich unterhalb von ca. 60% der erzielbaren Volllast überhitzt bleibt.
Die vorliegende Turbineneinheit kann unterschiedlichste Tur¬ binenarten, wie etwa Gasturbinen, Dampfturbinen bzw. Hochdruck-, Mitteldruck-, und/oder Niederdruckdampfturbinen bzw. Heißdampf-, Nassdampfturbinen oder dergleichen umfassen.
Der Begriff „DampfÜberströmeinrichtung" beschreibt im Sinne der Erfindung jegliche Einrichtung, mittels welcher ein überhitzter Abdampf einer ersten der Teilturbinen zu einer weite- ren der Teilturbinen überströmen kann. Derartige Einrichtungen können zum Beispiel als eine Überströmleitung bzw. ein Überströmrohr oder dergleichen ausgestaltet sein.
Eine bevorzugte Verfahrensvariante sieht vor, dass das Druck- niveau innerhalb der DampfÜberströmeinrichtung derart manipu¬ liert wird, dass eine vorzeitige Expansion des von der strom¬ auf angeordneten Teilturbine kommenden Abdampfs in das Nass¬ dampfgebiet hinein vermieden wird. Hierdurch kann die Turbi- neneinheit bzw. deren Teilturbinen länger außerhalb des kritischen Nassdampfgebietes betrieben werden, wodurch erzielt wird, dass der Abdampf möglichst nur in hierfür vorgesehene Bereiche in das Nassdampfgebiet expandieren kann.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn der aus der stromauf angeord neten Teilturbine austretende Abdampf bis in einen Niederdruckteil hinein überhitzt gehalten wird, so dass eine kriti sehe Expansion des Abdampfs der stromauf angeordneten Teil¬ turbine in das Nassdampfgebiet hinein möglichst lange vermie den wird. Auch hierdurch kann die Turbineneinheit bzw. deren Teilturbinen länger außerhalb des kritischen Nassdampfgebietes betrieben werden.
Insofern ist es vorteilhaft, wenn in Abhängigkeit von einem von der Turbineneinheit gefahrenen Lastbereich der Dampfstromvolumen in einer DampfÜberströmeinrichtung gedrosselt wird, um eine kritische Nassdampfbildung zu vermeiden.
Insbesondere die im Sinne der Erfindung durchgeführte Manipu lation des Druckniveaus kann konstruktiv einfach vorgenommen werden, wenn das Druckniveau mittels eines innerhalb der DampfÜberströmeinrichtung angeordneten Stellorgans manipuliert wird. Ein derartiges Stellorgan kann unterschiedlichst konstruiert sein, wie später noch erläutert ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird einerseits auch von einem Dampfkraftwerk oder einem kombinierten Gas- und Dampfkraftwerk mit einer Turbineneinheit umfassend wenigstens zwei Teilturbinen gelöst, welche mittels einer gemeinsamen Dampfüberströmeinrichtung miteinander wirkverbunden sind, wobei das Dampfkraftwerk oder das kombinierte Gas- und Dampfkraft¬ werk Steuerungs- und/oder Regulierungsmittel zum Steuern und/oder Regulieren eines Druckniveaus und/oder Dampfvolumen Stroms innerhalb der gemeinsamen DampfÜberströmeinrichtung aufweist, um ein Nassdampfverhalten zu beeinflussen. Diese an der gemeinsamen DampfÜberströmeinrichtung eingesetz ten Steuerungs- und/oder Regulierungsmittel werden erfin¬ dungsgemäß zur Vermeidung von kritischem Nassdampf in allen Teillastbereichen genutzt, wodurch die vorstehend bereits ausführlich beschriebenen Effekte erzielt werden können.
Die Aufgabe der Erfindung wird andererseits auch von einem Dampfkraftwerk oder einem kombinierten Gas- und Dampfkraftwerk mit einer Turbineneinheit umfassend wenigstens zwei Teilturbinen gelöst, welche mittels einer gemeinsamen Dampfüberströmeinrichtung miteinander wirkverbunden sind, wobei das Dampfkraftwerk oder das kombinierte Gas- und Dampfkraft¬ werk Mittel zum Vermeiden einer kritischen Nassdampfbildung umfasst, und wobei die Mittel zum Vermeiden der kritischen Nassdampfbildung zumindest teilweise innerhalb der Dampfüber Strömeinrichtung angeordnet sind.
Diese innerhalb der gemeinsamen DampfÜberströmeinrichtung eingesetzten Mittel zum Vermeiden der kritischen Nassdampfbildung werden erfindungsgemäß zur Vermeidung von unerwünsch tem Nassdampf in allen Teillastbereichen genutzt, wodurch ebenfalls die vorstehend bereits ausführlich beschriebenen Effekte erzielt werden können.
Mittels der erfindungsgemäßen Dampfkraftwerke bzw. der kombi nierten Gas- und Dampfkraftwerke kann insbesondere auch das vorstehend genannte erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft durchgeführt werden.
Sind die Steuerungs- und/oder Regulierungsmittel zum Steuern und/oder Regulieren eines Druckniveaus oder eines Dampfvolu- menstroms oder Mittel zum Vermeiden einer kritischen Nassdampfbildung in Abhängigkeit von einem von der Turbineneinheit betriebenen Lastbereich betätigbar, kann eine unerwünschte Nassdampfbildung besonders betriebssicher vermieden werden . Eine weitere vorteilhafte Ausführungsvariante sieht vor, dass das Dampfkraftwerk oder das kombinierte Gas- und Dampfkraft¬ werk Mittel zum Abkühlen oder Erhitzen eines Abhitzekessels der Turbineneinheit umfasst, mittels welchen der Abhitzekes- sei in Abhängigkeit von einem von der Turbineneinheit betrie¬ benen Lastbereich kühlbar oder erhitzbar ist. Hierdurch eignet sich insbesondere das erfindungsgemäße Verfahren auch für transiente Betriebszustände, da durch eine geeignete Absprit¬ zung des Abhitzekessels die Temperatur an der nachgeschalte- ten, stromab angeordneten Teilturbine niedrig gehalten werden kann bzw. nur einen geringeren Temperaturgradienten zu lässt, während die Steuerungs- und/oder Regulierungsmittel bzw. die Mittel zum Vermeiden einer kritischen Nassdampfbildung eine ausreichende Überhitzung des Abdampfes der stromauf angeord- neten Teilturbine gewährleisten.
Weist das Dampfkraftwerk oder das kombinierte Gas- und Dampf¬ kraftwerk eine Prozesseinrichtung auf, mittels welcher die Steuerungs- und/oder Regulierungsmittel oder Mittel zum Ver- meiden der kritischen Nassdampfbildung, und Mittel zum Abkühlen oder Erhitzen eines Abhitzekessel der Turbineneinheit ko¬ ordiniert zueinander betätigbar und betreibbar sind, kann die Turbineneinheit insgesamt derart koordiniert betrieben wer¬ den, um die vorstehend beschrieben Effekte betriebssicher er- zielen zu können.
Es versteht sich, dass die vorstehend erwähnten Steuerungs¬ und/oder Regulierungsmittel bzw. die Mittel zum Vermeiden der kritischen Nassdampfbildung konstruktiv unterschiedlich rea- lisiert sein können.
Baulich besonders simpel können diese in eine Turbineneinheit integriert werden, wenn die Steuerungs- und/oder Regulie¬ rungsmittel oder Mittel zum Vermeiden der kritischen Nass- dampfbildung ein Drosselklappenteil oder ein Drosselventil¬ teil einer Drosseleinrichtung aufweisen. Die Aufgabe der Erfindung wird auch von einer Verwendung einer an einer zwischen zwei Teilturbinen angeordneten Dampfüberströmeinrichtung vorgesehenen Drosseleinrichtung zum Vermeiden oder zumindest zum Eindämmen einer kritischen Nass- dampfbildung gelöst.
Insbesondere bei transienten Betriebsbedingungen kann die Drosseleinrichtung erfindungsgemäß dazu verwendet werden, um eine kritische Nassdampfbildung zumindest teilweise oder ide- alerweise zur Gänze zu vermeiden.
Sollte das erfindungsgemäße Verfahren an einer Turbineneinheit durchgeführt werden, welche bereits eine Drosseleinrich¬ tung an der DampfÜberströmeinrichtung, welche dazu geeignet erscheint, im Sinne der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden zu können, kann diese Turbineneinheit entsprechend einfach modifiziert werden, um das Druckniveau innerhalb der DampfÜberströmeinrichtung insbesondere in Abhängigkeit von einem von der Turbineneinheit betriebenen Lastbereich zu ma- nipulieren.
Insbesondere ist vorliegend die Verwendung einer solchen Drosseleinrichtung zum Vermeiden von kritischem Nassdampf vorteilhaft .
Vorliegend kann speziell durch die vorliegende Turbinenein¬ heit das Druckniveau innerhalb der DampfÜberströmeinrichtung in Abhängigkeit von einem von der Turbineneinheit gefahrenen Lastbereich bzw. in Abhängigkeit von der vorstehend erläuter- ten Steuerungs- und/oder Regulierungsmittel oder Mittel zum Vermeiden einer kritischen Nassdampfbildung manipuliert werden .
Hierdurch kann die Gefahr besonders zuverlässig reduziert werden, dass der von der stromauf angeordneten Teilturbine kommende Abdampf zu früh in das Nassdampfgebiet expandiert, wenn die Turbineneinheit insbesondere unterhalb eines Lastbe¬ reichs unterhalb des IGV-Punktes betrieben wird und/oder eine gefahrene Last aus einem unteren Lastbereich heraus rasch erhöht wird.
Mittels der vorliegenden Erfindung gelingt es somit, be- triebssicher tiefere Teillasten zu erreichen bzw. den Lebensdauerverbrauch von Teilturbinen einer Turbineneinheit insbesondere bei transienten Vorgängen signifikant zu reduzieren.
Jedenfalls kann mittels der vorliegenden Erfindung eine Nass- dampfbildung örtlich verlagert werden, und zwar in den Niederdruckteil hinein, in welchem eine Nassdampfbildung unkritisch ist.
Es versteht sich, dass die Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die Vorteile entsprechend kumu¬ liert umsetzen zu können.
Weitere Merkmale, Effekte und Vorteile vorliegender Erfindung werden anhand anliegender Zeichnung und nachfolgender Beschreibung erläutert, in welchen beispielhaft teilweise eine Turbineneinheit eines erfindungsgemäß ausgerüsteten kombi¬ nierten Gas- und Dampfkraftwerks dargestellt und beschrieben ist .
In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 schematisch eine Teilansicht einer an einem kombinierten Gas- und Dampfkraftwerk vorgesehenen Turbi- neneinheit mit zwei mittels einer DampfÜberström¬ einrichtung miteinander wirkverbundenen Teilturbinen, wobei ein Druckniveau innerhalb der Dampfüber¬ strömeinrichtung in Abhängigkeit von einem von der Turbineneinheit gefahrenen Lastbereich derart mani- puliert wird, dass der Abdampf der stromauf ange¬ ordneten Teilturbine bei einem Betrieb der Turbi¬ neneinheit in einem Teillastbereich unterhalb des IGV Punktes und/oder bei einer raschen Erhöhung der Teillast überhitzt bleibt; und
Figur 2 schematisch ein h-s-Diagramm des in der Figur 1 ge- zeigten kombinierten Gas- und Dampfkraftwerks.
Das in der Figur 1 gezeigte kombinierte Gas- und Dampfkraft¬ werk 1 weist eine Turbineneinheit 2 auf, von welcher gemäß der Darstellung der Figur 1 lediglich zwei Teilturbinen 3 und 4 gezeigt sind.
Diese zwei Teilturbinen 3 und 4 sind mittels einer gemeinsamen DampfÜberströmeinrichtung 5 derart miteinander wirkverbunden, dass ein von der stromauf angeordneten Teilturbine 3 kommender Abdampf 6 als ein Dampfvolumenstrom 7 zu der weiter stromab angeordneten Teilturbine 4 geleitet wird, so dass Letztere mittels des Abdampfes 6 der stromauf angeordneten Teilturbine 3 betrieben wird. In diesem speziell in der Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die erste Teilturbine 3, also die stromauf angeord¬ nete Teilturbine 3, eine Mitteldruckdampfturbine 8 und die zweite Teilturbine 4, also die weiter stromab angeordneten Teilturbine 4, eine Niederdruckdampfturbine 9.
Erfindungsgemäß zeichnet sich das kombinierte Gas- und Dampf¬ kraftwerk 1 durch eine Turbineneinheit 2 aus, welche Steue- rungs- und/oder Regulierungsmittel 10 zum Steuern und/oder Regulieren eines Druckniveaus und/oder eines Dampfvolumen- Stroms 7 innerhalb der DampfÜberströmeinrichtung 5 aufweist, um ein Nassdampfverhalten zu beeinflussen, wobei diese Steue- rungs- und/oder Regulierungsmittel 10 in diesem Ausführungs¬ beispiel konstruktiv einfach eine an der gemeinsamen Dampfüberströmeinrichtung 5 vorgesehene Drosseleinrichtung 11 um- fassen, deren Drosselklappenteil 12 innerhalb der gemeinsamen DampfÜberströmeinrichtung 5 angeordnet ist. Mittels dieser einfach aufgebauten Steuerungs- und/oder Regulierungsmittel 10 gelingt es an der vorliegenden Turbineneinheit 2 bzw. an dem kombinierten Gas- und Dampfkraftwerk 1 bedarfsweise eine Druckerhöhung bezüglich des Abdampfes 6 zu erzielen, insbesondere wenn die Turbineneinheit 2 in tieferen Teillastbereichen unterhalb des IGV-Punktes betrieben wird, wodurch stets sichergestellt wird, dass dieser Abdampf 6 im¬ mer möglichst lange überhitzt bleibt. Gleiches gilt auch bei einer raschen Erhöhung der Teillast, insbesondere aus derartigen tieferen Teillastbereichen heraus, wobei hierbei zum Reduzieren der Temperatur an der nachgeschalteten, stromab angeordneten Teilturbine 4 ein hier nicht näher gezeigter Abhitzekessel durch hier nicht weiter gezeigte Mittel zum Abkühlen oder Erhitzen des Abhitzekessels der Turbineneinheit 2 gekühlt werden kann.
Insofern verkörpert diese Drosseleinrichtung 11 mit ihrem in der gemeinsamen DampfÜberströmeinrichtung 5 angeordneten Drosselklappenteil 12 auch Mittel 15 zum Vermeiden einer
Nassdampfbildung innerhalb der gemeinsamen DampfÜberströmeinrichtung 5, um die vorstehend beschriebenen Effekte zu erzie¬ len . Die Drosseleinrichtung 11 bzw. deren Drosselklappenteil 12 sind hierbei in einem Auslassstutzenteil 16 der gemeinsamen DampfÜberströmeinrichtung 5 angeordnet, so dass insbesondere das Drosselklappenteil 12 unmittelbar hinter einem Abdampf- auslass 17 der stromauf angeordneten Teilturbine 3 platziert ist.
Somit verkörpert vorliegend allein schon das Drosselklappen¬ teil 12 ein Stellorgan 18, mittels welchem das Druckniveau innerhalb der gemeinsamen DampfÜberströmeinrichtung 5 im Sin- ne der vorliegenden Erfindung manipuliert werden kann.
Um die Steuerungs- und/oder Regulierungsmittel 10 bzw. die Mittel 15 zum Vermeiden der Nassdampfbildung, und die Mittel zum Abkühlen oder Erhitzen des Abhitzekessels der Turbineneinheit 2 untereinander koordiniert einsetzten zu können, weist die Turbineneinheit 2 noch eine entsprechend ausgestal¬ tete Prozesseinrichtung 20 auf, welche derart ausgestaltet ist, dass die hier beschriebene Turbineneinheit 2 im Sinne der Erfindung betrieben werden kann. Diese Prozesseinrichtung 20 kann hierbei sowohl als Hardware als auch als Software re¬ alisiert sein. Bei dem in der Figur 2 gezeigten h-s-Diagramm 25 der in der Figur 1 zumindest teilweise gezeigten Turbineneinheit 2 des kombinierten Gas- und Dampfkraftwerks 1 sind an der Abszisse 26 die Entropie-Werte und an der Ordinate 27 die Enthalpie- Werte abgetragen, wobei in diesem h-s-Diagramm 25 gut er- sichtlich die Sättigungskurve 28 illustriert ist.
Darüber hinaus erkennt man in diesem h-s-Diagramm 25 eine herkömmliche Expansionskurve 29 bezüglich eines Expansions¬ verhaltens des Abdampfes 6 innerhalb der gemeinsamen Dampf- Überströmeinrichtung 5 ohne den Einsatz der vorliegenden
Steuerungs- und/oder Regulierungsmittel 10 bzw. der Mittel 15 zum Vermeiden der Nassdampfbildung bei einem Betrieb der Turbineneinheit 2 in einem tiefen Teillastbetrieb unterhalb des IGV-Punktes der Turbineneinheit 2.
Oberhalb dieser herkömmlichen Expansionskurve 29 ist bei¬ spielhaft eine neue Expansionskurve 30 eines Expansionsver¬ haltens des Abdampfes 6 innerhalb der gemeinsamen Dampfüber¬ strömeinrichtung 5 unter Zuhilfenahme der vorliegenden Steue- rungs- und/oder Regulierungsmittel 10 bzw. der Mittel 15 zum Vermeiden der Nassdampfbildung bei einem Betrieb der Turbineneinheit 2 in einem tiefen Teillastbetrieb unterhalb des IGV-Punktes der Turbineneinheit 2 eingezeichnet. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Turbineneinheit 2 mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren deutlich länger außerhalb des Nassdampfgebietes 31 betrieben werden kann. Das heißt mit anderen Worten, dass die Nassdampfbildung örtlich dort stattfindet, wo es gewünscht ist, nämlich im Bereich ei¬ nes Niederdruckteils.
Während die herkömmliche Expansionskurve 29 gemäß der Dar- Stellung nach der Figur 2 im Bereich des Punktes 32 weiter in Richtung des Nassdampfgebietes 31 läuft, gelingt es durch den Einsatz der vorliegenden Steuerungs- und/oder Regulierungsmittel 10 bzw. der Mittel 15 zum Vermeiden der Nassdampfbil- dung zumindest temporär, dass die neue Expansionskurve 30 ab diesem Punkt 32 für eine Strecke 33 im Sinne einer isothermen Zustandsänderung vorerst im Wesentlichen entlang einer Isothermen 34 verläuft, wodurch die Expansion des Abdampfes 6 länger oberhalb der Sättigungskurve 28 erfolgen kann, bevor die neue Expansionskurve 30 in ihrem weiteren Verlauf wieder ähnlich der herkömmlichen Expansionskurve 29 verläuft.
An dieser Stelle sei explizit darauf hingewiesen, dass die Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die erläuterten Merkmale, Effekte und Vorteile entsprechend kumu¬ liert umsetzen bzw. erzielen zu können.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch dieses offenbarte Ausführungsbei¬ spiel eingeschränkt, und andere Variationen können vom Fach¬ mann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Turbineneinheit (2) umfassend wenigstens zwei Teilturbinen (3, 4, 8, 9),
bei welchem ein Dampf olumenstrom (7) mittels einer Dampfüberströmeinrichtung (5) von der stromauf angeordneten Teilturbine (3, 8) zu einer dieser stromauf angeordneten Teilturbine (3, 8) nachgeschalteten, stromab angeordneten Teilturbine (4, 9) geleitet wird,
wobei ein Druckniveau innerhalb der DampfÜberströmeinrichtung (5) in Abhängigkeit von einem von der Turbineneinheit (2) gefahrenen Lastbereich derart manipuliert wird, dass der Abdampf (6) der stromauf angeordneten Teilturbine (3, 8) bei einem Betrieb der Turbineneinheit (2) in einem Teil¬ lastbereich unterhalb des IGV-Punktes und/oder bei einer raschen Erhöhung der Teillast überhitzt bleibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei das Druckniveau innerhalb der DampfÜberströmeinrich¬ tung (5) derart manipuliert wird, dass eine vorzeitige Ex¬ pansion des von der stromauf angeordneten Teilturbine (3, 7) kommenden Abdampfs (6) in das Nassdampfgebiet (31) hin¬ ein vermieden wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
wobei in Abhängigkeit von einem von der Turbineneinheit (2) betriebenen Lastbereich der DampfStromvolumen (7) in einer DampfÜberströmeinrichtung (5) gedrosselt wird, um eine kritische Nassdampfbildung zu vermeiden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei das Druckniveau mittels eines innerhalb der Dampf¬ überströmeinrichtung (5) angeordneten Stellorgans (18) manipuliert wird. 1 b
5. Dampfkraftwerk oder kombiniertes Gas- und Dampfkraftwerk (1) mit einer Turbineneinheit (2) umfassend wenigstens zwei Teilturbinen (3, 4, 8, 9),
welche mittels einer gemeinsamen DampfÜberströmeinrichtung (5) miteinander wirkverbunden sind, insbesondere zum Durchführen des vorstehend genannten Verfahrens,
wobei das Dampfkraftwerk oder das kombinierte Gas- und Dampfkraftwerk (1) Steuerungs- und/oder Regulierungsmittel (10) zum Steuern und/oder Regulieren eines Druckniveaus und/oder Dampfvolumenstroms (7) innerhalb der gemeinsamen
DampfÜberströmeinrichtung (5) aufweist, um ein Nassdampfverhalten zu beeinflussen.
6. Dampfkraftwerk oder kombiniertes Gas- und Dampfkraftwerk (1) mit einer Turbineneinheit (2) umfassend wenigstens zwei
Teilturbinen (3, 4, 8, 9),
welche mittels einer gemeinsamen DampfÜberströmeinrichtung (5) miteinander wirkverbunden sind, insbesondere zum Durchführen des vorstehend genannten Verfahrens,
wobei das Dampfkraftwerk oder das kombinierte Gas- und
Dampfkraftwerk (1) Mittel (15) zum Vermeiden einer kritischen Nassdampfbildung innerhalb der gemeinsamen Dampfüberströmeinrichtung (5) umfasst, und
wobei die Mittel (15) zum Vermeiden der kritischen Nass- dampfbildung zumindest teilweise innerhalb der gemeinsamen
DampfÜberströmeinrichtung (5) angeordnet sind.
7. Dampfkraftwerk oder kombiniertes Gas- und Dampfkraftwerk (1) nach Anspruch 5 oder 6,
wobei Steuerungs- und/oder Regulierungsmittel (10) zum
Steuern und/oder Regulieren eines Druckniveaus oder eines Dampfvolumenstroms (7) oder Mittel (15) zum Vermeiden einer kritischen Nassdampfbildung in Abhängigkeit von einem von der Turbineneinheit (2) betriebenen Lastbereich betätigbar sind.
8. Dampfkraftwerk oder kombiniertes Gas- und Dampfkraftwerk (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
wobei das Dampfkraftwerk oder das kombinierte Gas- und Dampfkraftwerk (1) Mittel zum Abkühlen oder Erhitzen eines Abhitzekessels der Turbineneinheit (2) umfasst, mittels welchen der Abhitzekessel in Abhängigkeit von einem von der Turbineneinheit (2) betriebenen Lastbereich kühlbar oder erhitzbar ist.
9. Dampfkraftwerk oder kombiniertes Gas- und Dampfkraftwerk (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
wobei das Dampfkraftwerk oder das kombinierte Gas- und Dampfkraftwerk (1) eine Prozesseinrichtung (16) aufweist, mittels welcher die Steuerungs- und/oder Regulierungsmittel (10) oder Mittel (15) zum Vermeiden der kritischen Nassdampfbildung, und
Mittel zum Abkühlen oder Erhitzen eines Abhitzekessels der Turbineneinheit (2) koordiniert zueinander betätigbar und betreibbar sind.
10. Dampfkraftwerk oder kombiniertes Gas- und Dampfkraftwerk (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
die Steuerungs- und/oder Regulierungsmittel (10) oder Mit¬ tel (15) zum Vermeiden einer kritischen Nassdampfbildung ein Drosselklappenteil (12) oder ein Drosselventilteil ei¬ ner Drosseleinrichtung (11) aufweisen.
11. Verwendung einer an einer zwischen zwei Teilturbinen (3, 4, 8, 9) angeordneten DampfÜberströmeinrichtung (5) vorge- sehenen Drosseleinrichtung (10) zum Vermeiden oder zumindest zum Eindämmen einer kritischen Nassdampfbildung .
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