EP3810906A1 - Turbomachine system and method for operating a turbomachine system - Google Patents

Turbomachine system and method for operating a turbomachine system

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EP3810906A1
EP3810906A1 EP19778865.6A EP19778865A EP3810906A1 EP 3810906 A1 EP3810906 A1 EP 3810906A1 EP 19778865 A EP19778865 A EP 19778865A EP 3810906 A1 EP3810906 A1 EP 3810906A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
area
heating unit
mass flow
turbine
turbomachine
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19778865.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Mario Koebe
Ralf Neuhäuser
Thorsten STRUNK
Michael Wechsung
Carsten Weiss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Energy Global GmbH and Co KG filed Critical Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Publication of EP3810906A1 publication Critical patent/EP3810906A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/34—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being of extraction or non-condensing type; Use of steam for feed-water heating
    • F01K7/40—Use of two or more feed-water heaters in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/16—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
    • F01K7/18—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type the turbine being of multiple-inlet-pressure type
    • F01K7/20—Control means specially adapted therefor

Definitions

  • the present invention relates to a turbomachine system, which enables improved use at part-load operation. Furthermore, the present invention relates to a turbomachine control system for controlling the turbomachine system according to the invention. In addition, the present invention relates to a method for improved use of a turbomachine system in part-load operation. Furthermore, the present invention relates to the use of a part of the mass flow to improve the operation of a flow machine system at part load.
  • Turbomachinery systems such as steam turbine systems are an important part of energy generation. They are operated individually as well as used in conjunction with, for example, a gas turbine to increase the efficiency of power generation in power plants.
  • a gas turbine to increase the efficiency of power generation in power plants.
  • renewable electricity generators feed fluctuating energy outputs into the grid. This requires the remaining power generators to compensate for corresponding fluctuations in the network.
  • corresponding energy generators such as turbomachinery systems mostly ran permanently under full load, nowadays they sometimes have to be operated outside of their optimal load and in particular frequently at part load in order to quickly compensate for a significant drop in the regeneratively fed power in the power grid as a reserve.
  • the present invention relates to a turbomachine system comprising a turbine, a blade area as part of the turbine, an initial area of the blade area, a heating unit, an area in front of the heating unit and a mass flow through the heating unit and the turbine, the turbo machine system being suitable
  • the starting area of the blade area empire extends over the first 44%, more preferably the first 39%, even more preferably the first 37%, of the shovel empire, based on the direction of flow of the mass flow and the distance between the beginning of the first row of blades and the end of the last row of blades.
  • the part of the mass flow is taken from the area behind the heating unit and before the end of the overload introduction area. Surprisingly, it was found that a particularly significant improvement can be achieved when the part of the mass flow is withdrawn in the aforementioned range. At the same time, for example, the effort involved in retrofitting is relatively low, which enables simple adaptation of existing systems.
  • preheater in the sense of the present invention refers to a device which increases the temperature of the mass flow in front of the heating unit. This enables, for example, higher temperatures of the mass flow in the heating unit to be reached Heating or, for example, by an external heat source in addition to a decoupled mass flow from the fluid flow.For example, this also enables the turbomachine system to achieve greater efficiency if the mass flow emerging from the turbine is used for heating in the preheater This enables particularly efficient operation of the turbomachine system.
  • the present invention relates to a turbomachine system comprising a turbine, a Field area in the area of the turbine, an overload introduction area as part of the turbine, a heating unit, an area in front of the heating unit, and a mass flow through the heating unit and the turbine, the turbomachine system being suitable, part of the mass flow behind the heating unit and before the end of the overload introduction area and lead to the heating unit and / or to the area in front of the heating unit.
  • the present invention relates to a turbomachine system control for turbomachine system control for controlling a turbomachine system according to the invention, the turbomachine system control being suitable at a predefined limit value, part of the mass flow from the area between the heating unit and the end of the initial area of the blade area of the turbine to the heating unit and / or redirect to the area in front of the heating unit.
  • the present invention relates to a turbomachine control system for controlling a turbomachine system according to the invention, the turbomachine control system being suitable at a predefined limit value, a part of the mass flow from the area between the heating unit and the end of the overload introduction area of the turbine to the heating unit and / or to the area redirect in front of the heating unit.
  • the present invention relates to a method for providing operation of a turbomachine system which is optimized for partial load, the turbomachine system comprising a turbine, a blade area as part of the turbine, an initial area of the turbines, a heating unit, an area in front of the heating unit, to include, for example, at least one preheater, and one Mass flow through the heating unit and the turbine has, wherein a connection between the area behind the heating unit and before the end of the starting area of the turbine and the heating unit and / or the area in front of the heating unit is provided or repaired, the connection being suitable at partial load to conduct a part of the mass flow from the area behind the heating unit and before the end of the initial area of the blade area of the turbine into the heating unit and / or the area in front of the heating unit, the initial area of the blade area being over the first 44%, more preferably the The first 39%, still more preferably the first 37%, of the blade area extends in relation to the direction of flow of the mass flow and the distance between
  • the phrase “completely guided through the turbine” means that the mass flow intended by the heating unit for the respective turbine flows completely through the turbine. This does not include, in particular, unplanned losses, for example as a result of leakages, which means that a small loss of the mass flow can occur and the total amount of mass flow directed from the heating unit to the turbine is reduced. - If several heating units are connected in parallel to provide the required mass flow, this naturally occurs on the entire resulting mass flow of the heating units. If several turbines are connected to a heating unit, then the corresponding mass flow of the respective turbine is the part of the mass flow resulting from the heating unit for the respective turbine. The combination of several heating units with several turbines is the same.
  • the present invention relates to a method for operating a flow machine system according to the invention, the flow machine system having an overload introduction area as part of the turbine, the method having at least two operating modes, the mass flow from the boiler being completely through the in a first operating mode Turbine is directed, in a second operating mode, a part of the mass flow after the heating unit and before the end of the overload range to the heating unit and / or to the area in front of the heating unit, preferably to the area in front of the heating unit, is passed.
  • the overload introduction area is preferably located in the initial area of the blade area of the turbine.
  • the present invention relates to a method for providing or repairing a turbomachine system according to the invention, a connection between the area behind the heating unit and before the end of the overload introduction area and the heating unit and / or the area in front of the heating unit, preferably to the area in front of the heating unit is provided, the connection being suitable at partial load, part of the mass flow from the overload introduction area into the heating unit and / or the area in front of the heating unit, preferably to the area in front of the heating unit, more preferably in at least one Preheater to conduct.
  • the present invention relates to the use of a part of the mass flow behind the Heating unit of a turbomachine system according to the invention for increasing the inlet temperature in the heating unit, where the part of the mass flow from the area between the heating unit and the end of the initial region of the blade area of the turbine is removed.
  • Figure 1 shows a schematic drawing of a turbomachine system according to a first variant of the present invention, wherein the turbomachine system is not operated in partial load.
  • FIG 2 shows a schematic drawing of a turbomachine system according to the variant of the present invention shown in Figure one, wherein the turbomachine system is operated at partial load.
  • Figure 3 shows a schematic drawing of a flow machine system according to a second variant of the present invention, the flow machine system being operated in partial load.
  • Figure 4 shows a schematic drawing of a turbomachine system according to a third variant of the present invention, the turbomachine system being operated at part load.
  • the present invention allows existing turbomachinery to be operated even at very low partial loads, for example the emission values can be drastically reduced. Only minor adjustments are against existing turbomachinery systems, which can be done not only with low costs, but also with very short changeover times. This not only enables the existing turbomachinery to continue to operate in an economically viable manner, but also represents a significant step in order to enable the desired, growing share of renewable energies in the electricity industry.
  • Corresponding flow machine systems are selected, for example, from flow systems based on a water-steam fluid stream, a fluid stream based on organic liquids or a fluid stream based on carbon dioxide.
  • Fluid streams based on organic liquids are known, for example, as organic ranking cycle systems.
  • a carbon dioxide-based fluid stream preferably uses carbon dioxide in the supercritical state, whereby very high temperatures and pressures are used.
  • the turbomachine system is a steam turbine machine system. Particularly strong improvements, particularly with regard to emissions, were observed.
  • the heating unit is a steam generator.
  • the present invention surprisingly allows operation of the turbomachine, in particular steam turbine plants, under operating conditions which would otherwise be below the minimum operating point for providing stable operating conditions such as evaporation conditions.
  • excellent results are achieved, for example in terms of efficiency, despite the slight changes in relation to known systems.
  • the turbomachine system is suitable for directing part of the mass flow from the overload introduction area to the heating unit and / or to the area in front of the heating unit.
  • the improved operation can be achieved with a lower partial load, while at the same time a higher efficiency can be achieved than with the removal of the part of the mass flow upstream of the overload introduction area.
  • This location also proved to be particularly easy to retrofit, since the overload introduction area is typically characterized by a gap between the blades in the blading area. Even smaller blades, for example, should be used in the overload introduction area in order to enable a better introduction in the event of overload operation, so a tapping according to the invention for the derivation of the part of the mass flow also benefits here.
  • the turbomachine system is suitable for supplying part of the mass flow from the area between the heating unit and the turbine and for directing it to the heating unit and / or to the area in front of the heating unit.
  • the turbomachine system is typically only a low degree of efficiency can be achieved with this, this permits the particularly simple retrofitting of a corresponding turbomachine system.
  • the turbomachine system has an overload introduction. Even if, for example, additionally or alternatively, the derivation of the part of the mass flow from the intermediate area between
  • Heating unit or turbine takes place, such an overload initiation allows, for example, a later quick adjustment to later requirements or fine-tuning, whereby the existing overload initiation can be used.
  • the turbomachine system has an overload introduction in the overload introduction area, the flow machine system being suitable for routing a part of the mass flow through the overload introduction from the overload introduction area to the heating unit and / or to the area in front of the heating unit.
  • the flow machine system being suitable for routing a part of the mass flow through the overload introduction from the overload introduction area to the heating unit and / or to the area in front of the heating unit.
  • at least 60% by weight, more preferably at least 80% by weight, even more preferably at least 95% by weight, of the part of the conduit directed according to the invention to the heating unit and / or to the area in front of the heating unit Mass flow is led through the overload initiation.
  • the complete part of the mass flow which is led to the heating unit and / or the area in front of the heating unit is passed through the overload introduction.
  • the turbomachine system has at least one preheater upstream of the heating unit, the part of the mass flow being introduced into the at least one preheater and / or between the at least one preheater and the heating unit, preferably into the at least one preheater. It was surprisingly found that the supply line can be retrofitted particularly easily at these points. For example, it can be particularly preferred that the part of the mass flow is conducted into the same preheater into which mass flow can also be introduced, which originates from a part of the turbine which is further back and / or an area behind the turbine.
  • the mass flow emerging from the turbine can be used behind the turbine area under normal conditions for heating the pre-heater.
  • mass flow from the initial area of the turbine is additionally or alternatively introduced into the identical preheater.
  • existing system components can be used for typical applications, as a result of which the system according to the invention can be provided quickly, inexpensively and reliably.
  • the turbomachine system has at least one preheater upstream of the heating unit, the part of the mass flow being at least partially, more preferably at least 50% by weight, even more preferably at least 80% by weight, even more preferably completely , into which at least one preheater is led.
  • This mass flow is preferably conducted to the last preheater before the heating unit. Should the fluid machine system only have one preheater in front of the heating unit, this is the last preheater.
  • the present invention relates to a fluid flow machine control system as explained above.
  • the predefined limit value represents a lower limit in relation to the power. It was observed, for example, that good control of the system could be achieved with this, since this represents a typically recorded and well-controlled variable in flow machine systems. At the same time, other parameters such as emissions can be predicted from this with typically sufficient accuracy.
  • the predefined limit value represents an upper limit of an emission.
  • optimization and improvement of the emission values can be achieved with the present invention, especially at lower power levels of the flow machine system.
  • the present invention has proven to be particularly advantageous to carry out a direct coupling of the control with an emission measurement.
  • the present invention has proven to be advantageous for the control and regulation of the NOx emissions.
  • a NOx limit value can thus be used.
  • the present invention relates to a method for operating a turbomachine system as set out above.
  • the first operating mode it is preferred that in the first operating mode no part of the mass flow is introduced directly into the overload initiation area of the turbine. This is preferred, for example, if the first operating mode is an operating mode optimized for the respective turbomachine system, which is designed for optimum efficiency in view of the respective turbomachine system. This is typically the most efficient mode of operation.
  • the turbomachine system has an overload introduction and the method has a third operating mode, wherein in the third operating mode a part of the mass flow from the heating unit is passed into the turbine via the overload introduction.
  • This is typically preferred if the turbomachine system is to be operated beyond the optimized range under increased load. In this way, for example, an increased energy requirement can be compensated for in the short term.
  • the part of the mass flow is led at least partially from the overload introduction area to the heating unit and / or to the area in front of the heating unit, preferably to the area in front of the heating unit. This typically allows a higher efficiency of the turbomachine to be achieved even at low partial loads.
  • the flow machine system has an overload introduction, the part of the mass flow being at least partially, preferably at least 50% by weight, more preferably at least
  • the overload initiation is directed to the heating unit and / or to the area in front of the heating unit.
  • the second operating mode represents a partial load operation of the turbomachine system.
  • Particularly good results were achieved here using the method according to the invention.
  • particularly good emission values such as, for example, NOx emissions were achieved despite the difficult conditions.
  • the partial load operation is in the range from 15% to 50%, more preferably in the range from 18% to 38%, even more preferably in the range from 20% to 33%, of the optimal load of the turbomachine system.
  • excellent emission values could be achieved even in these areas by means of the method according to the invention.
  • the improvement in the combination of optimized performance and emission was particularly pronounced in the aforementioned more preferred embodiments.
  • a connection between the area behind the heating unit and before the end of the overload introduction area and the heating unit and / or the area in front of the heating unit preferably between the area behind the heating unit and before the end of the overload introduction area and the area is provided in front of the heating unit, the connection being suitable at part load to direct part of the mass flow from the overload introduction area into the heating unit and / or the area in front of the heating unit.
  • the flow machine system has at least one preheater in the area in front of the heating unit, the part of the mass flow being partially, preferably at least 50% by weight, more preferably at least 80% by weight, more preferably completely dig, to which at least one preheater is routed.
  • the present invention relates to a use as set out above.
  • the present invention relates to a use according to the invention, the flow machine system having an overload introduction area and the part of the mass flow being removed from the area between the heating unit and the end of the overload introduction area.
  • the part of the mass flow is removed from the overload introduction area, and the part of the mass flow is led through the overload introduction to the area in front of the heating unit.
  • the flow machine system has at least one preheater and the part of the mass flow is at least partially, preferably at least 50% by weight, more preferably at least
  • FIG. 1 shows a schematic drawing of a turbomachine system according to a first variant of the present invention, wherein the turbomachine system is not operated in partial load.
  • the turbomachine system is a steam turbine system.
  • the heating unit is a steam generator.
  • the steam turbine system knows a turbine, an overload initiation area as part of the turbine Heating unit, an overload introduction, several preheaters 5 in the area in front of the heating unit 1 and a mass flow through the heating unit 1 and the turbine 2.
  • the introduction of the mass flow into the turbine 2 takes place via the mass flow introduction 7.
  • the variant shown in FIG. 1 also has a connection 6 between the turbine outlet and preheater, so that the lower-quality mass flow obtained here for the preheater, for example when not operating at partial load 5 to be able to use.
  • the steam turbine system is also suitable for leading a part of the mass flow out of the turbine 2 via the overload introduction 3 in the overload introduction area.
  • This part of the mass flow is passed completely via the connection 4 between the overload introduction 3 and the preheater 5 to the last preheater 5.
  • This part of the mass flow is used to increase the inlet temperature in the heating unit, since the higher-quality steam from the transfer area of the turbine 2 is fed into the preheater 5, and thereby a higher-quality mass flow can be supplied to the heating unit 1.
  • the operating conditions of the heating unit can be optimized, in particular to drastically improve the emission values in part-load operation.
  • the steam turbine system is controlled by means of a steam turbine system which, at a predefined limit value, conducts part of the mass flow via the overload introduction 3 from the turbine 2 to the last preheater 5.
  • the load of the steam turbine system serves as the limit value. If, for example, the load falls below 45% as a result of the operation, part of the mass flow can be routed automatically to the preheater 5.
  • the amount of the mass flow withdrawn can be adapted to the respective load of the steam turbine system based on previous calculations or measured values.
  • regulation can alternatively and / or additionally take place based on the emission values.
  • emission values are preferably continuously Certainly during the operation of the steam turbine plant.
  • the emission values preferably comprise the NOx value. As soon as the corresponding emission values rise above a predefined numerical value when the load of the steam turbine system is reduced, the steam turbine system can automatically divert part of the mass flow in order to adapt the process conditions and reduce the emission values.
  • the state shown in this figure represents the third operating mode of the at least two operating modes, the mass flow from the heating unit 1 via the mass flow introduction 7 of the turbine 2 and the overload introduction 3 into the turbine 2.
  • the valve of the overload introduction 3 would be closed, so that the mass flow only via the mass flow introduction 7 of the turbine 2 into the turbine 2 would be headed.
  • FIG 2 shows a schematic drawing of a steam turbine system according to the variant of the present invention shown in Figure one, the steam turbine system being operated at partial load. This represents the second operating mode of the method according to the invention.
  • part of the mass flow is tion range of the steam turbine system via the overload line 3 and the connection 4 between the overload line 3 and preheater 5 to the preheater 5.
  • the higher-quality steam from the overload introduction area is used to generate a higher-quality mass flow in the last preheater 5, which in turn is fed into the heating unit 1.
  • Figure 3 shows a schematic drawing of a steam turbine system according to a second variant of the present invention, the steam turbine system being operated at partial load.
  • a construction of the steam turbine system is similar to that in the first variant.
  • the steam turbine system here has a turbine 2 ', an overload introduction area as part of the turbine 2', a heating unit, several preheaters 5 'in the loading area in front of the heating unit 1' and a mass flow through the heating unit 1 'and the turbine.
  • the mass flow is introduced into the turbines via a mass flow introduction 7 '.
  • the steam turbine system is suitable for deriving part of the mass flow from the area between the heating unit 1 'and the turbine.
  • This part of the mass flow is completely via the connection 8 ', which connects the intermediate area of the heating unit 1' and the turbine and the warmer 5 'connects, directed.
  • This part of the mass flow is used to increase the inlet temperature in the heating unit, since the higher-quality steam is fed from the transfer area of the turbine into the preheater 5 ', and as a result a higher-quality mass flow can be supplied to the heating unit 1'.
  • Figure 4 shows a schematic drawing of a steam turbine system according to a third variant of the present invention, the steam turbine system being operated at partial load.
  • the steam turbine system here knows a turbine 2 '', an overload introduction area as part of the turbine 2 '', a heating unit 1 '', several preheaters in the area in front of the heating unit 1 '' and a mass flow through the heating unit 1 '' and the turbine 2 '' on.
  • the mass flow is introduced into the turbine via a mass flow line 7 ′′.
  • a connection 6 ′′ between the turbine outlet and the preheater 5 ′′ is also present here.
  • the steam turbine system is suitable for extracting the part of the mass flow from the turbine 2 ′′.
  • this part of the mass flow is not extracted via an overload introduction 3 ′′, but via an additional extraction point, which is present after approx. 30% of the blade area.
  • the removed part of the mass flow is partially or completely passed through the connec tion 9 ′′, which connects the overload introduction area of the turbine 2 ′′ and the preheater to one another.
  • this part of the mass flow is used to increase the inlet temperature in the heating unit 1 '', since the higher-value steam from the transfer area of the turbine 2 '' is fed into the preheater and thereby a higher-value mass flow is supplied to the heating unit 1 '' can.
  • the present invention has been described in more detail with reference to exemplary embodiments for purposes of illustration. However, the inven tion is not intended to be limited to the specific configuration of these exemplary embodiments. Rather, the

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Abstract

The invention relates to a modified turbomachine system and to a turbomachine system control. The invention further relates to a method for optimized operation of a turbomachine system. The invention also relates to the use of a mass flow for optimizing operation of a turbomachine system.

Description

Beschreibung description
Strömungsmaschinenanlage und Verfahren zum Betrieb einer Strömungsmaschinenanlage Turbomachinery and method for operating a turbomachinery
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strömungsmaschinenan lage, welche eine verbesserte Nutzung bei Teillastbetrieb er möglicht. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Strömungsmaschinenanlagensteuerung zur Steuerung der erfin dungsgemäßen Strömungsmaschinenanlage. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur verbesserten Nutzung einer Strömungsmaschinenanlage bei Teillastbetrieb. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines Teils des Massenstroms zur Verbesserung des Betriebs einer Strö mungsmaschinenanlage bei Teillast. The present invention relates to a turbomachine system, which enables improved use at part-load operation. Furthermore, the present invention relates to a turbomachine control system for controlling the turbomachine system according to the invention. In addition, the present invention relates to a method for improved use of a turbomachine system in part-load operation. Furthermore, the present invention relates to the use of a part of the mass flow to improve the operation of a flow machine system at part load.
Strömungsmaschinenanlagen wie beispielsweise Dampfturbinenan lagen sind ein wichtiger Bestandteil bei der Energieerzeu gung. Sie werden sowohl einzeln betrieben, als auch gekoppelt an beispielsweise eine Gasturbine zur Erhöhung des Wirkungs grades der Stromerzeugung in Kraftwerken genutzt. Infolge des Energiewandels sieht sich die Industrie zunehmend mit dem Problem konfrontiert, dass erneuerbare Stromerzeuger schwan kende Energieleistungen in das Netz einspeisen. Dies fordert von den verbleibenden Stromerzeugern entsprechende Schwankun gen im Netz auszugleichen. Während früher entsprechende Ener gieerzeuger wie Strömungsmaschinenanlagen weitgehend dauer haft unter Volllast liefen, müssen sie heutzutage zeitweise außerhalb ihre optimale Last betrieben werden und insbesonde re häufig bei Teillast, um als Reserve schnell einen deutli chen Abfall der regenerativ eingespeisten Leistung im Strom netz zu kompensieren. Turbomachinery systems such as steam turbine systems are an important part of energy generation. They are operated individually as well as used in conjunction with, for example, a gas turbine to increase the efficiency of power generation in power plants. As a result of energy change, industry is increasingly confronted with the problem that renewable electricity generators feed fluctuating energy outputs into the grid. This requires the remaining power generators to compensate for corresponding fluctuations in the network. Whereas in the past corresponding energy generators such as turbomachinery systems mostly ran permanently under full load, nowadays they sometimes have to be operated outside of their optimal load and in particular frequently at part load in order to quickly compensate for a significant drop in the regeneratively fed power in the power grid as a reserve.
Beispielsweise der Betrieb in insbesondere tiefen Teillasten ist insbesondere jedoch für Dampfturbinenanlagen ein großes Problem, da hierbei typischerweise die Emissionen deutlich ansteigen. Unterhalb einer bestimmten Vorwärmendtemperatur können bestimmte Prozesse im Heizaggregat nicht mehr betrie- ben werden, wodurch beispielsweise ein drastischer Anstieg der Emissionswerte beobachtet werden kann. Gleichzeitig wer den jedoch immer neue und schärfere Auflagen hinsichtlich der Emissionen ausgegeben. For example, operation in particularly low partial loads is a major problem, in particular for steam turbine systems, since the emissions typically increase significantly here. Certain processes in the heating unit can no longer be operated below a certain preheating end temperature. ben, whereby, for example, a drastic increase in emission values can be observed. At the same time, however, new and stricter emissions regulations are being issued.
Bestehende Strömungsmaschinenanlage sehen sich somit mit dem Problem konfrontiert einerseits den flexiblen Betrieb gewähr leisten zu können, andererseits jedoch bei möglichst geringen Kosten diese Herausforderungen, wie beispielsweise verschärf te Emissionsanforderungen, zu bewältigen. Beispielsweise der Einbau zusätzlicher Vorwärmer zur separaten Erhöhung der Vor wärmendtemperatur ist mit hohen Zusatzkosten verbunden und ist teilweise aufgrund des Platzbedarfs und Sicherheitsanfor derungen in bestehenden Anlagen nicht zu realisieren. Existing turbomachinery systems are therefore faced with the problem of being able to guarantee flexible operation on the one hand, but on the other hand to overcome these challenges, such as stricter emission requirements, at the lowest possible cost. For example, the installation of additional preheaters to separately increase the final preheating temperature is associated with high additional costs and cannot be implemented in existing systems due to the space requirements and safety requirements.
Somit besteht der Bedarf eine Möglichkeit bereitzustellen, wie mit möglichst geringem Aufwand und für eine möglichst große Bandbreite an Strömungsmaschinenanlagen eine Optimie rung erfolgen kann, um auch ein zukünftigen Betrieb dieser bestehenden Anlagen zu ermöglichen. There is therefore a need to provide a way of optimizing with as little effort as possible and for the widest possible range of turbomachinery systems, so that these existing systems can also be operated in the future.
Diese Aufgaben werden durch die Vorrichtungen, das Verfahren und die Verwendung wie hierin beschrieben und in an Ansprü chen ausgeführt gelöst. Die abhängigen Ansprüche und weitere Beschreibung enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Er findung, welche weitere Vorteile bereitstellen, die auch zu sätzliche Probleme lösen können. These objects are achieved by the devices, method and use as described herein and set out in claims. The dependent claims and further description contain advantageous refinements of the invention, which provide further advantages which can also solve additional problems.
Gemäß einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Strömungsmaschinenanlage umfassend eine Turbine, einen Schau felbereich als Bestandteil der Turbine, einen Anfangsbereich des Schaufelbereichs, ein Heizaggregat, einen Bereich vor dem Heizaggregat und einen Massenstrom durch den Heizaggregat und die Turbine, wobei die Strömungsmaschinenanlage geeignet ist einen Teil des Massenstroms hinter dem Heizaggregat und vor dem Ende des Anfangsbereichs des Schaufelbereichs abzuführen und zum Heizaggregat und/oder zu dem Bereich vor dem Heizag gregat zu leiten, wobei der Anfangsbereich des Schaufelbe- reichs sich über die ersten 44 %, mehr bevorzugt die ersten 39 %, noch mehr bevorzugt die ersten 37 %, des Schaufelbe reichs erstreckt, bezogen auf die Flussrichtung des Massen stroms und den Abstand zwischen Anfang der ersten Schaufel reihe und Ende der letzten Schaufelreihe. Insbesondere ist es typischerweise bevorzugt, dass der Teil des Massenstroms aus dem Bereich hinter dem Heizaggregat und vor dem Ende des Überlasteinleitungsbereichs entnommen wird. Überraschender weise zeigte sich, dass bei der Entnahme des Teils des Mas senstroms im vorgenannten Bereich eine besonders deutliche Verbesserung erzielen lässt. Gleichzeitig ist beispielsweise der hiermit verbundene Aufwand bei Umrüstungen verhältnismä ßig gering, wodurch eine einfache Anpassung bestehender Anla gen ermöglicht wird. In one aspect, the present invention relates to a turbomachine system comprising a turbine, a blade area as part of the turbine, an initial area of the blade area, a heating unit, an area in front of the heating unit and a mass flow through the heating unit and the turbine, the turbo machine system being suitable To discharge part of the mass flow behind the heating unit and before the end of the starting area of the blade area and to lead it to the heating unit and / or to the area in front of the heating unit, the starting area of the blade area empire extends over the first 44%, more preferably the first 39%, even more preferably the first 37%, of the shovel empire, based on the direction of flow of the mass flow and the distance between the beginning of the first row of blades and the end of the last row of blades. In particular, it is typically preferred that the part of the mass flow is taken from the area behind the heating unit and before the end of the overload introduction area. Surprisingly, it was found that a particularly significant improvement can be achieved when the part of the mass flow is withdrawn in the aforementioned range. At the same time, for example, the effort involved in retrofitting is relatively low, which enables simple adaptation of existing systems.
Der Phrase „vor dem Heizaggregat" bezieht sich auf die Rich tung des Massenstroms. Auch weitere richtungsbezogene Begrif fe oder Begriffe welche auf Reihenfolgen gerichtet sind wie „nach", „erster", „letzter", etc. beziehen sich, soweit es nicht anders angegeben ist, auf die Richtung des Massen stroms . The phrase "in front of the heating unit" refers to the direction of the mass flow. Also other direction-related terms or terms which refer to sequences such as "after", "first", "last", etc. relate, unless otherwise is indicated on the direction of the mass flow.
Der Begriff „Vorwärmer" im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet eine Vorrichtung, welche die Temperatur des Mas senstroms vor dem Heizaggregat erhöht. Dies ermöglicht bei spielsweise das Erreichen höherer Temperaturen des Massen stroms im Heizaggregat. Hierbei kann der Vorwärmer beispiels weise auch aktiv durch eine elektrische Beheizung oder bei spielsweise durch eine externe Wärmequelle neben einem ausge koppelten Massenstrom aus dem Fluidstrom beheizt werden. Fer ner ermöglicht dies beispielsweise das Erreichen einer höhe ren Effizienz der Strömungsmaschinenanlage, wenn für die Er wärmung in dem Vorwärmer der aus der Turbine austretende Mas senstrom genutzt wird. Dies ermöglicht einen besonders effi zienten Betrieb der Strömungsmaschinenanlage. The term "preheater" in the sense of the present invention refers to a device which increases the temperature of the mass flow in front of the heating unit. This enables, for example, higher temperatures of the mass flow in the heating unit to be reached Heating or, for example, by an external heat source in addition to a decoupled mass flow from the fluid flow.For example, this also enables the turbomachine system to achieve greater efficiency if the mass flow emerging from the turbine is used for heating in the preheater This enables particularly efficient operation of the turbomachine system.
Gemäß einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Strömungsmaschinenanlage umfassend eine Turbine, eine Schau- felbereich im Bereich der Turbine, einen Überlasteinleitungs bereich als Bestandteil der Turbine, ein Heizaggregat, einen Bereich vor dem Heizaggregat, und einen Massenstrom durch den Heizaggregat und die Turbine, wobei die Strömungsmaschinenan lage geeignet ist einen Teil des Massenstroms hinter dem Heizaggregat und vor dem Ende des Überlasteinleitungsbereichs abzuführen und zum Heizaggregat und/oder zu dem Bereich vor dem Heizaggregat zu leiten. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass die Entnahme des Teils des Massenstroms in die sem Bereich besonders vorteilhaft ist und besonders große Ef fekte erzielt werden. According to one aspect, the present invention relates to a turbomachine system comprising a turbine, a Field area in the area of the turbine, an overload introduction area as part of the turbine, a heating unit, an area in front of the heating unit, and a mass flow through the heating unit and the turbine, the turbomachine system being suitable, part of the mass flow behind the heating unit and before the end of the overload introduction area and lead to the heating unit and / or to the area in front of the heating unit. Surprisingly, it has been shown that the removal of the part of the mass flow in this area is particularly advantageous and particularly large effects are achieved.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfin dung eine Strömungsmaschinenanlagensteuerung zur Strömungsma schinenanlagensteuerung zur Steuerung einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschinenanlage, wobei die Strömungsmaschinenanla gensteuerung geeignet ist bei einem vordefinierten Grenzwert einen Teil des Massenstroms aus dem Bereich zwischen Heizag gregat und Ende des Anfangsbereichs des Schaufelbereichs der Turbine zum Heizaggregat und/oder zu dem Bereich vor dem Heizaggregat umzuleiten. According to a further aspect, the present invention relates to a turbomachine system control for turbomachine system control for controlling a turbomachine system according to the invention, the turbomachine system control being suitable at a predefined limit value, part of the mass flow from the area between the heating unit and the end of the initial area of the blade area of the turbine to the heating unit and / or redirect to the area in front of the heating unit.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfin dung eine Strömungsmaschinenanlagensteuerung zur Steuerung einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschinenanlage, wobei die Strömungsmaschinenanlagensteuerung geeignet ist bei einem vordefinierten Grenzwert einen Teil des Massenstroms aus dem Bereich zwischen Heizaggregat und Ende des Überlasteinlei tungsbereichs der Turbine zum Heizaggregat und/oder zu dem Bereich vor dem Heizaggregat umzuleiten. According to a further aspect, the present invention relates to a turbomachine control system for controlling a turbomachine system according to the invention, the turbomachine control system being suitable at a predefined limit value, a part of the mass flow from the area between the heating unit and the end of the overload introduction area of the turbine to the heating unit and / or to the area redirect in front of the heating unit.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfin dung ein Verfahren zur Bereitstellung eines für Teillast op timierten Betriebs einer Strömungsmaschinenanlage, wobei die Strömungsmaschinenanlage eine Turbine, einen Schaufelbereich als Bestandteil der Turbine, einen Anfangsbereich der Turbi ne, ein Heizaggregat, einen Bereich vor dem Heizaggregat, um fassend beispielsweise mindestens einen Vorwärmer, und einen Massenstrom durch das Heizaggregat und die Turbine aufweist, wobei eine Verbindung zwischen dem Bereich hinter dem Heizag gregat und vor dem Ende des Anfangsbereichs der Turbine und dem Heizaggregat und/oder dem Bereich vor dem Heizaggregat bereitgestellt oder instandgesetzt wird, wobei die Verbindung geeignet ist bei Teillast einen Teil des Massenstroms aus dem Bereich hinter dem Heizaggregat und vor dem Ende des Anfangs bereichs des Schaufelbereichs der Turbine in das Heizaggregat und/oder den Bereich vor das Heizaggregat zu leiten, wobei der Anfangsbereich des Schaufelbereichs sich über die ersten 44 %, mehr bevorzugt die ersten 39 %, noch mehr bevorzugt die ersten 37 %, des Schaufelbereichs erstreckt, bezogen auf die Flussrichtung des Massenstroms und den Abstand zwischen An fang der ersten Schaufelreihe und Ende der letzten Schaufel reihe, wobei mindestens zwei Betriebsmodi bereitgestellt wer den, wobei in einem ersten Betriebsmodus der Massenstrom vom Heizaggregat vollständig durch den Anfangsbereich, vorzugs weise durch die Turbine, geleitet wird, wobei in einem zwei ten Betriebsmodus ein Teil des Massenstroms aus dem Bereich hinter dem Heizaggregat und vor dem Ende des Anfangsbereichs der Turbine zu dem Heizaggregat und/oder zu dem Bereich vor dem Heizaggregat, vorzugsweise zu dem Bereich vor dem Heizag gregat, abgeleitet wird. Typischerweise ist es bevorzugt, dass eine Verbindung zwischen dem Bereich hinter dem Heizag gregat und vor dem Ende des Anfangsbereichs der Turbine und dem Bereich vor dem Heizaggregat, vorzugsweise mindestens ei nem Vorwärmer, bereitgestellt oder instandgesetzt wird. According to a further aspect, the present invention relates to a method for providing operation of a turbomachine system which is optimized for partial load, the turbomachine system comprising a turbine, a blade area as part of the turbine, an initial area of the turbines, a heating unit, an area in front of the heating unit, to include, for example, at least one preheater, and one Mass flow through the heating unit and the turbine has, wherein a connection between the area behind the heating unit and before the end of the starting area of the turbine and the heating unit and / or the area in front of the heating unit is provided or repaired, the connection being suitable at partial load to conduct a part of the mass flow from the area behind the heating unit and before the end of the initial area of the blade area of the turbine into the heating unit and / or the area in front of the heating unit, the initial area of the blade area being over the first 44%, more preferably the The first 39%, still more preferably the first 37%, of the blade area extends in relation to the direction of flow of the mass flow and the distance between the beginning of the first blade row and the end of the last blade row, at least two operating modes being provided, the first being Operating mode of the mass flow from the heating unit completely d is led through the initial area, preferably through the turbine, in a second operating mode a part of the mass flow from the area behind the heating unit and before the end of the initial area of the turbine to the heating unit and / or to the area in front of the heating unit, preferably to the area before the heating unit. It is typically preferred that a connection between the area behind the heating unit and before the end of the starting area of the turbine and the area in front of the heating unit, preferably at least one preheater, is provided or repaired.
Mit der Phrase „vollständig durch die Turbine geleitet" wird im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet, dass der von dem Heizaggregat für die jeweilige Turbine gedachte Massen strom vollständig durch die Turbine fließt. Hierbei nicht um fasst sind insbesondere ungeplante Verluste beispielsweise infolge von Leakagen, wodurch ein geringer Verlust des Mas senstroms auftreten kann und die Gesamtmenge des vom Heizag gregat zur Turbine geleiteten Massenstroms verringert wird.- Sollten mehrere Heizaggregate parallel geschaltet sein, um den erforderlichen Massenstrom bereitzustellen, so bezieht sich dies naturgemäß auf den gesamten resultierenden Massen stroms der Heizaggregate. Sollten mehrere Turbinen an ein Heizaggregat angeschlossen sein, so handelt es sich bei der entsprechenden Massenstrom der jeweiligen Turbine um den an teiligen Teil des aus dem Heizaggregat resultierenden Massen stroms für die jeweilige Turbine. Die Kombination mehrerer Heizaggregate mit mehreren Turbinen ergibt sich analog. For the purposes of the present invention, the phrase “completely guided through the turbine” means that the mass flow intended by the heating unit for the respective turbine flows completely through the turbine. This does not include, in particular, unplanned losses, for example as a result of leakages, which means that a small loss of the mass flow can occur and the total amount of mass flow directed from the heating unit to the turbine is reduced. - If several heating units are connected in parallel to provide the required mass flow, this naturally occurs on the entire resulting mass flow of the heating units. If several turbines are connected to a heating unit, then the corresponding mass flow of the respective turbine is the part of the mass flow resulting from the heating unit for the respective turbine. The combination of several heating units with several turbines is the same.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfin dung ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Strö mungsmaschinenanlage, wobei die Strömungsmaschinenanlage ei nen Überlasteinleitungsbereich als Bestandteil der Turbine aufweist, wobei das Verfahren mindestens zwei Betriebsmodi aufweist, wobei in einem ersten Betriebsmodus der Massenstrom vom Kessel vollständig durch die Turbine geleitet wird, wobei in einem zweiten Betriebsmodus ein Teil des Massenstroms nach dem Heizaggregat und vor dem Ende des Überlasteinleitungsbe reichs zu dem Heizaggregat und/oder zu dem Bereich vor dem Heizaggregat, vorzugsweise zu dem Bereich vor dem Heizaggre gat, geleitet wird. Vorzugsweise befindet sich der Über- lasteinleitungsbereich im Anfangsbereichs des Schaufelbe reichs der Turbine. According to a further aspect, the present invention relates to a method for operating a flow machine system according to the invention, the flow machine system having an overload introduction area as part of the turbine, the method having at least two operating modes, the mass flow from the boiler being completely through the in a first operating mode Turbine is directed, in a second operating mode, a part of the mass flow after the heating unit and before the end of the overload range to the heating unit and / or to the area in front of the heating unit, preferably to the area in front of the heating unit, is passed. The overload introduction area is preferably located in the initial area of the blade area of the turbine.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfin dung ein Verfahren zur Bereitstellung oder Instandsetzung ei ner erfindungsgemäßen Strömungsmaschinenanlage, wobei eine Verbindung zwischen dem Bereich hinter dem Heizaggregat und vor dem Ende des Überlasteinleitungsbereiches und dem Heizag gregat und/oder dem Bereich vor dem Heizaggregat, vorzugswei se zu dem Bereich vor dem Heizaggregat, bereitgestellt wird, wobei die Verbindung geeignet ist bei Teillast einen Teil des Massenstroms vom Überlasteinleitungsbereich in das Heizaggre gat und/oder den Bereich vor das Heizaggregat, vorzugsweise zu dem Bereich vor dem Heizaggregat, mehr bevorzugt in min destens einen Vorwärmer, zu leiten. According to a further aspect, the present invention relates to a method for providing or repairing a turbomachine system according to the invention, a connection between the area behind the heating unit and before the end of the overload introduction area and the heating unit and / or the area in front of the heating unit, preferably to the area in front of the heating unit is provided, the connection being suitable at partial load, part of the mass flow from the overload introduction area into the heating unit and / or the area in front of the heating unit, preferably to the area in front of the heating unit, more preferably in at least one Preheater to conduct.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfin dung eine Verwendung eines Teils des Massenstroms hinter dem Heizaggregat einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschinenanlage zur Erhöhung der Eintrittstemperatur in dem Heizaggregat, wo bei der Teil des Massenstroms aus dem Bereich zwischen dem Heizaggregat und dem Ende des Anfangsbereichs des Schaufelbe reichs der Turbine entnommen wird. According to a further aspect, the present invention relates to the use of a part of the mass flow behind the Heating unit of a turbomachine system according to the invention for increasing the inlet temperature in the heating unit, where the part of the mass flow from the area between the heating unit and the end of the initial region of the blade area of the turbine is removed.
Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfin dung wird auf die nachfolgende ausführliche Beschreibung und der in Verbindung hiermit beschriebenen Figuren Abbildungen verwiesen. Die Abbildungen sind hierbei jedoch nur als Ver deutlichung der Erfindung zu verstehen und stellen nur beson ders bevorzugte Ausführungsformen und keine Einschränkung der Erfindung dar. For a more complete understanding of the present invention, reference is made to the following detailed description and the figures described in connection with the figures. However, the figures are only to be understood as a clarification of the invention and represent only particularly preferred embodiments and not a limitation of the invention.
Abbildung 1 zeigt eine schematische Zeichnung eine Strömungs maschinenanlage gemäß einer ersten Variante der vorliegenden Erfindung, wobei die Strömungsmaschinenanlage nicht in Teil last betrieben wird. Figure 1 shows a schematic drawing of a turbomachine system according to a first variant of the present invention, wherein the turbomachine system is not operated in partial load.
Abbildung 2 zeigt eine schematische Zeichnung eine Strömungs maschinenanlage gemäß der in Abbildung eins dargestellten Va riante der vorliegenden Erfindung, wobei die Strömungsmaschi nenanlage in Teillast betrieben wird. Figure 2 shows a schematic drawing of a turbomachine system according to the variant of the present invention shown in Figure one, wherein the turbomachine system is operated at partial load.
Abbildung 3 zeigt eine schematische Zeichnung einer Strö mungsmaschinenanlage gemäß einer zweiten Variante der vorlie genden Erfindung, wobei die Strömungsmaschinenanlage in Teil last betrieben wird. Figure 3 shows a schematic drawing of a flow machine system according to a second variant of the present invention, the flow machine system being operated in partial load.
Abbildung 4 zeigt eine schematische Zeichnung eine Strömungs maschinenanlage gemäß einer dritten Variante der vorliegenden Erfindung, wobei die Strömungsmaschinenanlage in Teillast be trieben wird. Figure 4 shows a schematic drawing of a turbomachine system according to a third variant of the present invention, the turbomachine system being operated at part load.
Die vorliegende Erfindung erlaubt einen Betrieb bestehender Strömungsmaschinenanlage auch bei sehr niedrigen Teillasten, wobei beispielsweise die Emissionswerte drastisch gesenkt werden können. Hierbei sind lediglich geringfügige Anpassun- gen bestehender Strömungsmaschinenanlagen erforderlich, wel che nicht nur mit geringen Kosten, sondern auch mit sehr ge ringen Umrüstzeiten erfolgen können. Dies ermöglicht nicht nur den wirtschaftlich sinnvollen Weiterbetrieb der bestehen den Strömungsmaschinenanlage, sondern stellt insbesondere ei nen signifikanten Schritt dar, um den angestrebten weiter wachsenden Anteil erneuerbarer Energien in der Stromwirt schaft zu ermöglichen. The present invention allows existing turbomachinery to be operated even at very low partial loads, for example the emission values can be drastically reduced. Only minor adjustments are against existing turbomachinery systems, which can be done not only with low costs, but also with very short changeover times. This not only enables the existing turbomachinery to continue to operate in an economically viable manner, but also represents a significant step in order to enable the desired, growing share of renewable energies in the electricity industry.
Entsprechende Strömungsmaschinenanlagen werden beispielsweise ausgewählt aus Strömungsanlagen basierend auf einem Wasser- Dampf-Fluidstrom, einem auf organischen Flüssigkeiten basie renden Fluidstrom oder einem auf Kohlendioxid basierenden Fluidstrom. Auf organischen Flüssigkeiten basierende Fluid ströme sind beispielsweise als organic ranking cycle Systeme bekannt. Ein Kohlendioxid basierender Fluidstrom nutzt vor zugsweise das Kohlendioxid im superkritischen Zustand, wobei sehr hohe Temperaturen und Drücke Einsatz finden. Insbesonde re ist es bei weiteren Ausführungsformen bevorzugt, dass die Strömungsmaschinenanlage eine Dampfturbinenmaschinenanlage ist. Hierbei wurden besonders starke Verbesserungen insbeson dere hinsichtlich der Emissionen beobachtet. In diesem Fall handelt es sich bei dem Heizaggregat um einen Dampferzeuger. Corresponding flow machine systems are selected, for example, from flow systems based on a water-steam fluid stream, a fluid stream based on organic liquids or a fluid stream based on carbon dioxide. Fluid streams based on organic liquids are known, for example, as organic ranking cycle systems. A carbon dioxide-based fluid stream preferably uses carbon dioxide in the supercritical state, whereby very high temperatures and pressures are used. In particular, it is preferred in further embodiments that the turbomachine system is a steam turbine machine system. Particularly strong improvements, particularly with regard to emissions, were observed. In this case, the heating unit is a steam generator.
Ferner erlaubt die vorliegende Erfindung überraschenderweise einen Betrieb des Strömungsmaschinenanlage, insbesondere Dampfturbinenanlagen, bei Betriebsbedingungen, die ansonsten unterhalb des Mindestbetriebspunkts zur Bereitstellung stabi ler Betriebsbedingungen wie Verdampfungsverhältnisse liegen würden. Gleichzeitig werden hierbei trotz der geringfügigen Änderungen in Bezug auf bekannte Systeme hervorragende Ergeb nisse beispielsweise hinsichtlich des Wirkungsgrades erzielt. Furthermore, the present invention surprisingly allows operation of the turbomachine, in particular steam turbine plants, under operating conditions which would otherwise be below the minimum operating point for providing stable operating conditions such as evaporation conditions. At the same time, excellent results are achieved, for example in terms of efficiency, despite the slight changes in relation to known systems.
Nachfolgend werden exemplarisch einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, die weitere spezielle Vorteile bieten. Die Gegenstände dieser Ausführungsformen können auch beliebig miteinander kombiniert werden, um beson- ders vorteilhafte Ausführungsformen für spezielle Anwendungs fälle bereitzustellen. Some embodiments of the present invention, which offer further specific advantages, are described by way of example below. The objects of these embodiments can also be combined with one another as desired in order to ders advantageous embodiments for special applications.
Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass die Strömungsmaschinenanlage geeignet ist einen Teil des Massen stroms von dem Überlasteinleitungsbereich zum Heizaggregat und/oder zu dem Bereich vor dem Heizaggregat zu leiten. Über raschenderweise hat sich gezeigt, dass sich hiermit der ver besserte Betrieb bei niedrigerer Teillast erzielen lässt, während gleichzeitig eine höherer Wirkungsgrad erzielt werden kann, als bei der Entnahme des Teil des Massenstroms vor dem Überlasteinleitungsbereichs. Auch erwies sich diese Stelle als besonders gut nachrüstbar, da sich der Überlasteinlei tungsbereich typischerweise durch eine Lücke zwischen den Schaufeln im Beschaufelungsbereich kennzeichnet. Selbst soll ten beispielsweise lediglich kleinere Schaufeln im Über- lasteinleitungsbereich verwendet werden, um eine bessere Ein leitung im Falle des Überlastbetriebs zu ermöglichen, so pro fitiert auch hier eine erfindungsgemäß angebrachte Anzapfung zur Ableitung des Teils des Massenstroms. In further embodiments, it is preferred that the turbomachine system is suitable for directing part of the mass flow from the overload introduction area to the heating unit and / or to the area in front of the heating unit. Surprisingly, it has been shown that the improved operation can be achieved with a lower partial load, while at the same time a higher efficiency can be achieved than with the removal of the part of the mass flow upstream of the overload introduction area. This location also proved to be particularly easy to retrofit, since the overload introduction area is typically characterized by a gap between the blades in the blading area. Even smaller blades, for example, should be used in the overload introduction area in order to enable a better introduction in the event of overload operation, so a tapping according to the invention for the derivation of the part of the mass flow also benefits here.
Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass die Strömungsmaschinenanlage geeignet ist einen Teil des Massen stroms aus dem Bereich zwischen Heizaggregat und Turbine ab zuführen und zum Heizaggregat und/oder zu dem Bereich vor dem Heizaggregat zu leiten. Zwar kann hiermit typischerweise nur ein geringerer Wirkungsgrad erzielt werden, jedoch erlaubt dies die besonders einfache Nachrüstung einer entsprechenden Strömungsmaschinenanlage . In further embodiments, it is preferred that the turbomachine system is suitable for supplying part of the mass flow from the area between the heating unit and the turbine and for directing it to the heating unit and / or to the area in front of the heating unit. Although typically only a low degree of efficiency can be achieved with this, this permits the particularly simple retrofitting of a corresponding turbomachine system.
Insbesondere ist es für typische Ausführungsformen der vor liegenden Erfindung jedoch bevorzugt, dass die Strömungsma schinenanlage eine Überlasteinleitung aufweist. Selbst wenn beispielsweise zusätzlich oder alternativ die Ableitung des Teils des Massenstroms aus dem Zwischenbereich zwischen In particular, it is preferred for typical embodiments of the present invention that the turbomachine system has an overload introduction. Even if, for example, additionally or alternatively, the derivation of the part of the mass flow from the intermediate area between
Heizaggregat oder Turbine erfolgt, so erlaubt eine derartige Überlasteinleitung beispielsweise eine spätere schnelle An passung an spätere Erfordernisse oder Feinabstimmungen, wobei auf die bestehende Überlasteinleitung zurückgegriffen werden kann . Heating unit or turbine takes place, such an overload initiation allows, for example, a later quick adjustment to later requirements or fine-tuning, whereby the existing overload initiation can be used.
Bei weiteren Ausführungsformen ist es ferner bevorzugt, dass die Strömungsmaschinenanlage eine Überlasteinleitung im Über- lasteinleitungsbereich aufweist, wobei die Strömungsmaschi nenanlage geeignet ist einen Teils des Massenstroms durch die Überlasteinleitung von dem Überlasteinleitungsbereich zum Heizaggregat und/oder zu dem Bereich vor dem Heizaggregat zu leiten. Typischerweise ist es bevorzugt, dass mindestens 60 Gew.-%, mehr bevorzugt mindestens 80 Gew.-%, noch mehr bevor zugt mindestens 95 Gew.-%, des erfindungsgemäß zum Heizaggre gat und/oder zu dem Bereich vor dem Heizaggregat geleiteten Teils des Massenstroms durch die Überlasteinleitung geführt wird. Insbesondere ist es in weiteren Ausführungsformen be vorzugt, dass der vollständige Teil des Massenstroms, der zum Heizaggregat und/oder dem Bereich vor dem Heizaggregat gelei tet wird, durch die Überlasteinleitung geleitet wird. Dies ermöglicht überraschenderweise durch die Nutzung einer vor handenen Überlasteinleitung und lediglich geringfügiger An passung bestehende Strömungsmaschinenanlagen ohne größere Um bauten mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu betreiben. Bei spielsweise müssen lediglich einige zusätzliche Ventile, Rohrleitungen und Bestandteile der Steuerungstechnik einge baut und/oder ausgetauscht werden. In further embodiments, it is further preferred that the turbomachine system has an overload introduction in the overload introduction area, the flow machine system being suitable for routing a part of the mass flow through the overload introduction from the overload introduction area to the heating unit and / or to the area in front of the heating unit. Typically, it is preferred that at least 60% by weight, more preferably at least 80% by weight, even more preferably at least 95% by weight, of the part of the conduit directed according to the invention to the heating unit and / or to the area in front of the heating unit Mass flow is led through the overload initiation. In particular, it is preferred in further embodiments that the complete part of the mass flow which is led to the heating unit and / or the area in front of the heating unit is passed through the overload introduction. Surprisingly, this enables the use of an existing overload introduction and only a slight adjustment to operate existing turbomachine systems without major modifications to the method according to the invention. For example, only a few additional valves, pipes and components of the control technology have to be installed and / or replaced.
Sofern im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf Gew.-% des Massenstroms verwiesen wird, so bezieht sich dies, soweit nicht anders angegeben, auf den Teil des Massenstroms der zum Bereich vor dem Heizaggregat geleitet wird. Dieser Teil des Massenstroms wird der Gesamtmasse des Massenstroms, der vom Heizaggregat zur Turbine geleitet werden soll, entnommen. Sollten mehrere Turbinen an ein Heizaggregat angeschlossen sein, so handelt es sich bei der entsprechenden Gesamtmasse des Massenstroms der jeweiligen Turbine um den anteiligen Teil des aus dem Heizaggregat resultierenden Massenstroms für die jeweilige Turbine. Sollten mehrere Heizaggregate zur Be reitstellung eines Massenstroms für eine Turbine genutzt wer- den, so bezieht sich die Gesamtmasse naturgemäß auf den ge samten resultierenden Massenstrom der Heizaggregate. Weitere Kombinationen ergeben sich logischerweise. Insofar as reference is made to% by weight of the mass flow in the context of the present invention, unless otherwise stated, this relates to the part of the mass flow which is directed to the area in front of the heating unit. This part of the mass flow is taken from the total mass of the mass flow that is to be conducted from the heating unit to the turbine. If several turbines are connected to one heating unit, then the corresponding total mass of the mass flow of the respective turbine is the proportionate part of the mass flow resulting from the heating unit for the respective turbine. If several heating units are used to provide a mass flow for a turbine the, the total mass naturally refers to the total resulting mass flow of the heating units. Logically, further combinations arise.
Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass die Strömungsmaschinenanlage mindestens einen Vorwärmer vor dem Heizaggregat aufweist, wobei der Teil des Massenstroms in den mindestens einen Vorwärmer und/oder zwischen dem mindestens einen Vorwärmer und dem Heizaggregat, vorzugsweise in den mindestens einen Vorwärmer, eingeleitet wird. Es zeigte sich überraschenderweise, dass die Zuleitung an diesen Stellen be sonders einfach nachgerüstet werden kann. Beispielsweise kann es insbesondere bevorzugt sein, dass der Teil des Massen stroms in den gleichen Vorwärmer geleitet wird, in den auch Massenstrom eingeleitet werden kann, der aus einem weiter hinten liegenden Teil der Turbine und/oder einem Bereich hin ter der Turbine stammt. So kann beispielsweise zusätzlich vorgesehen sein eine Möglichkeit bereitzustellen hinter den ersten 50%, mehr bevorzugt den ersten 70%, des Schaufelbe reichs Massenstrom zum Vorwärmer zu leiten. Beispielsweise kann der aus der Turbine austretende Massenstrom hinter dem Turbinenbereich unter Normalbedingungen zum Erwärmen des Vor wärmers eingesetzt werden. Im Teillastbetrieb wird in den identischen Vorwärmer hingegen zusätzlich oder alternativ Massenstrom aus dem Anfangsbereich der Turbine einleitet. Hierbei kann für typische Anwendungsfälle auf bestehende An lagenbestandteile zurückgegriffen werden, wodurch eine schnelle, kostengünstige und verlässliche Bereitstellung des erfindungsgemäßen Systems erfolgen kann. In further embodiments, it is preferred that the turbomachine system has at least one preheater upstream of the heating unit, the part of the mass flow being introduced into the at least one preheater and / or between the at least one preheater and the heating unit, preferably into the at least one preheater. It was surprisingly found that the supply line can be retrofitted particularly easily at these points. For example, it can be particularly preferred that the part of the mass flow is conducted into the same preheater into which mass flow can also be introduced, which originates from a part of the turbine which is further back and / or an area behind the turbine. For example, provision can additionally be made for a possibility to direct mass flow to the preheater behind the first 50%, more preferably the first 70%, of the shovel rich. For example, the mass flow emerging from the turbine can be used behind the turbine area under normal conditions for heating the pre-heater. In partial load operation, however, mass flow from the initial area of the turbine is additionally or alternatively introduced into the identical preheater. In this case, existing system components can be used for typical applications, as a result of which the system according to the invention can be provided quickly, inexpensively and reliably.
Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass die Strömungsmaschinenanlage mindestens einen Vorwärmer vor dem Heizaggregat aufweist, wobei der Teil des Massenstroms zumin dest teilweise, mehr bevorzugt zu mindestens 50 Gew-%, noch mehr bevorzugt mindestens 80 Gew.-%, noch mehr bevorzugt vollständig, in den mindestens einen Vorwärmer geleitet wird. Vorzugsweise wird dieser Massenstrom zum letzten Vorwärmer vor dem Heizaggregat geleitet. Sollte die Strömungsmaschinen- anlage lediglich einen Vorwärmer vor dem Heizaggregat aufwei sen, so handelt es sich hierbei um den letzten Vorwärmer.In further embodiments, it is preferred that the turbomachine system has at least one preheater upstream of the heating unit, the part of the mass flow being at least partially, more preferably at least 50% by weight, even more preferably at least 80% by weight, even more preferably completely , into which at least one preheater is led. This mass flow is preferably conducted to the last preheater before the heating unit. Should the fluid machine system only have one preheater in front of the heating unit, this is the last preheater.
Dies erleichtert ferner das Upgrade bestehende Strömungsma schinenanlagen, da die Arbeiten an entsprechenden Vorwärmern weniger arbeitsintensiv und sicherheitskritisch sind. Ferner kann hiermit ein besonders homogener Fluss des Massenstroms erzielt werden, was überraschenderweise für das weitere Auf heizen des Massenstroms im Heizaggregat weiter vorteilhaft ist . This also makes it easier to upgrade existing flow machine systems, since work on the corresponding preheaters is less labor-intensive and safety-critical. Furthermore, a particularly homogeneous flow of the mass flow can be achieved with this, which is surprisingly further advantageous for the further heating of the mass flow in the heating unit.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfin dung eine Strömungsmaschinenanlagensteuerung wie voranstehend ausgeführt . According to a further aspect, the present invention relates to a fluid flow machine control system as explained above.
Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass der vordefinierte Grenzwert eine Untergrenze bezogen auf die Leistung darstellt. So wurde beobachtet, dass hiermit eine gute Regelung der Anlage erzielt werden konnte, da dies eine typischerweise erfasste und gut kontrollierte Größe in Strö mungsmaschinenanlagen darstellt. Gleichzeitig können hieraus mit typischerweise hinreichender Genauigkeit andere Parameter wie beispielsweise Emissionen vorhergesagt werden. In further embodiments, it is preferred that the predefined limit value represents a lower limit in relation to the power. It was observed, for example, that good control of the system could be achieved with this, since this represents a typically recorded and well-controlled variable in flow machine systems. At the same time, other parameters such as emissions can be predicted from this with typically sufficient accuracy.
Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass der vordefinierte Grenzwert eine Obergrenze einer Emission dar stellt. Insbesondere kann wie bereits ausgeführt mit der vor liegenden Erfindung eine Optimierung und Verbesserung der Emissionswerte gerade bei niedrigeren Leistungen der Strö mungsmaschinenanlage erzielt werden. Angesichts der immer weiter steigenden Anforderungen hinsichtlich der Emissionen, hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, eine direkte Kopplung der Steuerung mit einer Emissionsmessung durchzufüh ren. Insbesondere hat sich die vorliegende Erfindung zur Kon trolle und Regulierung der NOx-Emissionen als vorteilhaft er wiesen. Beispielsweise kann somit ein NOx-Grenzwert herange zogen werden. Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfin dung ein Verfahren zum Betrieb einer Strömungsmaschinenanlage wie voranstehend ausgeführt. In further embodiments, it is preferred that the predefined limit value represents an upper limit of an emission. In particular, as already stated, optimization and improvement of the emission values can be achieved with the present invention, especially at lower power levels of the flow machine system. In view of the ever increasing requirements with regard to emissions, it has proven to be particularly advantageous to carry out a direct coupling of the control with an emission measurement. In particular, the present invention has proven to be advantageous for the control and regulation of the NOx emissions. For example, a NOx limit value can thus be used. According to a further aspect, the present invention relates to a method for operating a turbomachine system as set out above.
Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass im ers ten Betriebsmodus kein Teil des Massenstroms direkt in den Überlasteinleitungsbereich der Turbine eingeleitet wird. Dies ist beispielsweise bevorzugt, wenn es sich beim ersten Be triebsmodus um einen für die jeweilige Strömungsmaschinenan lage optimierten Betriebsmodus handelt, der auf eine optimale Effizienz angesichts der jeweiligen Strömungsmaschinenanlage ausgelegt ist. Dies ist typischerweise der Betriebsmodus mit dem höchsten Wirkungsgrad. In further embodiments, it is preferred that in the first operating mode no part of the mass flow is introduced directly into the overload initiation area of the turbine. This is preferred, for example, if the first operating mode is an operating mode optimized for the respective turbomachine system, which is designed for optimum efficiency in view of the respective turbomachine system. This is typically the most efficient mode of operation.
Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass die Strömungsmaschinenanlage eine Überlasteinleitung aufweist und das Verfahren einen dritten Betriebsmodus aufweist, wobei in dem dritten Betriebsmodus ein Teil des Massenstroms aus dem Heizaggregat über die Überlasteinleitung in die Turbine ge leitet wird. Dies ist typischerweise bevorzugt, wenn die Strömungsmaschinenanlage über den optimierten Bereich hinaus bei erhöhter Last betrieben werden soll. Hiermit kann bei spielsweise ein erhöhter Energiebedarf kurzfristig ausgegli chen werden. In further embodiments, it is preferred that the turbomachine system has an overload introduction and the method has a third operating mode, wherein in the third operating mode a part of the mass flow from the heating unit is passed into the turbine via the overload introduction. This is typically preferred if the turbomachine system is to be operated beyond the optimized range under increased load. In this way, for example, an increased energy requirement can be compensated for in the short term.
Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass der Teil des Massenstroms zumindest teilweise aus dem Über- lasteinleitungsbereich zu dem Heizaggregat und/oder zu dem Bereich vor dem Heizaggregat, vorzugsweise zu dem Bereich vor dem Heizaggregat, geleitet wird. Dies erlaubt typischerweise die Erzielung eines höheren Wirkungsgrades der Strömungsma schinenanlage auch bei niedriger Teillast. In further embodiments, it is preferred that the part of the mass flow is led at least partially from the overload introduction area to the heating unit and / or to the area in front of the heating unit, preferably to the area in front of the heating unit. This typically allows a higher efficiency of the turbomachine to be achieved even at low partial loads.
Bei weiteren Ausführungsformen es bevorzugt, dass die Strö mungsmaschinenanlage eine Überlasteinleitung aufweist, wobei der Teil des Massenstroms zumindest teilweise, vorzugsweise zu mindestens 50 Gew.-%, mehr bevorzugt zu mindestens In further embodiments, it is preferred that the flow machine system has an overload introduction, the part of the mass flow being at least partially, preferably at least 50% by weight, more preferably at least
70 Gew.-%, noch mehr bevorzugt zu mindestens 90 Gew.-%, durch die Überlasteinleitung zu das Heizaggregat und/oder zu dem Bereich vor dem Heizaggregat geleitet wird. Insbesondere ist es typischerweise bevorzugt, dass der Teil des Massenstroms vollständig durch die Überlasteinleitung geleitet wird. 70% by weight, more preferably at least 90% by weight the overload initiation is directed to the heating unit and / or to the area in front of the heating unit. In particular, it is typically preferred for the part of the mass flow to be passed completely through the overload introduction.
Bei weiteren Ausführungsformen ist bevorzugt, dass der zweite Betriebsmodus einen Teillastbetrieb der Strömungsmaschinenan lage darstellt. Insbesondere hierbei wurden mittels des er findungsgemäßen Verfahrens besonders gute Ergebnisse erzielt. Insbesondere wurden hierbei trotz der erschwerten Bedingungen besonders gute Emissionswerte wie beispielsweise hinsichtlich der NOx-Emissionen erzielt. In further embodiments, it is preferred that the second operating mode represents a partial load operation of the turbomachine system. Particularly good results were achieved here using the method according to the invention. In particular, particularly good emission values such as, for example, NOx emissions were achieved despite the difficult conditions.
Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass der Teillastbetrieb im Bereich von 15 % bis 50 %, mehr bevorzugt im Bereich von 18 % bis 38 %, noch mehr bevorzugt im Bereich von 20 % bis 33 %, der optimalen Last der Strömungsmaschinen anlage liegt. Überraschenderweise konnten selbst in diesen Bereichen hervorragende Emissionswerte mittels des erfin dungsgemäßen Verfahrens erzielt werden. Die Verbesserung der Kombination aus optimierter Leistung und Emission war hierbei bei den vorgenannten mehr bevorzugten Ausführungsformen be sonders stark ausgeprägt. In further embodiments, it is preferred that the partial load operation is in the range from 15% to 50%, more preferably in the range from 18% to 38%, even more preferably in the range from 20% to 33%, of the optimal load of the turbomachine system. Surprisingly, excellent emission values could be achieved even in these areas by means of the method according to the invention. The improvement in the combination of optimized performance and emission was particularly pronounced in the aforementioned more preferred embodiments.
Bei weiteren Ausführungsformen bevorzugt, dass eine Verbin dung zwischen dem Bereich hinter dem Heizaggregat und vor dem Ende des Überlasteinleitungsbereiches und dem Heizaggregat und/oder dem Bereich vor dem Heizaggregat, vorzugsweise zwi schen dem Bereich hinter dem Heizaggregat und vor dem Ende des Überlasteinleitungsbereiches und dem Bereich vor dem Heizaggregat bereitgestellt wird, wobei die Verbindung geeig net ist bei Teillast einen Teil des Massenstroms vom Über- lasteinleitungsbereich in das Heizaggregat und/oder den Be reich vor das Heizaggregat zu leiten. Hierbei wurde überra schenderweise insbesondere ein besonders guter Wirkungsgrad der Strömungsmaschinenanlage erzielt. Bei weiteren Ausführungsformen es bevorzugt, dass die Strö mungsmaschinenanlage mindestens einen Vorwärmer im Bereich vor dem Heizaggregat aufweist, wobei der Teil des Massestroms teilweise, vorzugsweise zu mindestens 50 Gew-%, noch mehr be vorzugt mindestens 80 Gew.-%, noch mehr bevorzugt vollstän dig, zu dem mindestens einen Vorwärmer geleitet wird. In further embodiments, it is preferred that a connection between the area behind the heating unit and before the end of the overload introduction area and the heating unit and / or the area in front of the heating unit, preferably between the area behind the heating unit and before the end of the overload introduction area and the area is provided in front of the heating unit, the connection being suitable at part load to direct part of the mass flow from the overload introduction area into the heating unit and / or the area in front of the heating unit. Here, a particularly good efficiency of the turbomachine system was surprisingly achieved. In further embodiments, it is preferred that the flow machine system has at least one preheater in the area in front of the heating unit, the part of the mass flow being partially, preferably at least 50% by weight, more preferably at least 80% by weight, more preferably completely dig, to which at least one preheater is routed.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfin dung eine Verwendung wie voranstehend ausgeführt. In another aspect, the present invention relates to a use as set out above.
Bei weiteren Ausführungsformen betrifft die vorliegende Er findung eine erfindungsgemäße Verwendung, wobei die Strö mungsmaschinenanlage einen Überlasteinleitungsbereich auf weist und wobei die Entnahme des Teils des Massenstroms aus dem Bereich zwischen dem Heizaggregat und dem Ende des Über- lasteinleitungsbereichs erfolgt. In further embodiments, the present invention relates to a use according to the invention, the flow machine system having an overload introduction area and the part of the mass flow being removed from the area between the heating unit and the end of the overload introduction area.
Bei weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass der Teil des Massenstroms aus dem Überlasteinleitungsbereich ent nommen wird, und wobei der Teil des Massenstroms durch die Überlasteinleitung hin zu dem Bereich vor dem Heizaggregat geführt wird. Typischerweise ist es bevorzugt, dass die Strö mungsmaschinenanlage mindestens einen Vorwärmer aufweist, und der Teil des Massenstroms mindestens teilweise, vorzugsweise zu mindestens 50 Gew.-%, mehr bevorzugt zu mindestens In further embodiments, it is preferred that the part of the mass flow is removed from the overload introduction area, and the part of the mass flow is led through the overload introduction to the area in front of the heating unit. Typically, it is preferred that the flow machine system has at least one preheater and the part of the mass flow is at least partially, preferably at least 50% by weight, more preferably at least
70 Gew.-%, noch mehr bevorzugt zu mindestens 90 Gew.-%, zu dem mindestens einen Vorwärmer, vorzugsweise dem letzten Vor wärmer, geleitet wird. 70 wt .-%, more preferably at least 90 wt .-%, to which at least one preheater, preferably the last before warmer, is passed.
Abbildung 1 zeigt eine schematische Zeichnung eine Strömungs maschinenanlage gemäß einer ersten Variante der vorliegenden Erfindung, wobei die Strömungsmaschinenanlage nicht in Teil last betrieben wird. Die Strömungsmaschinenanlage ist hierbei eine Dampfturbinenanlage. Bei dem Heizaggregat handelt es sich hierbei um einen Dampferzeuger. Figure 1 shows a schematic drawing of a turbomachine system according to a first variant of the present invention, wherein the turbomachine system is not operated in partial load. The turbomachine system is a steam turbine system. The heating unit is a steam generator.
Die Dampfturbinenanlage weißt hierbei eine Turbine, einen Überlasteinleitungsbereich als Bestandteil der Turbine, ein Heizaggregat, eine Überlasteinleitung, mehrere Vorwärmer 5 im Bereich vor dem Heizaggregat 1 und einen Massenstrom durch das Heizaggregat 1 und die Turbine 2 auf. Die Einleitung des Massenstroms in die Turbine 2 erfolgt hierbei über die Mas senstromeinleitung 7. Die in Abbildung 1 dargestellte Varian te weist ferner eine Verbindung 6 zwischen Turbinenauslass und Vorwärmer auf, um auch beispielsweise beim Betrieb nicht in Teillast den hier erhaltenen niederwertigeren Massenstrom für den Vorwärmer 5 nutzen zu können. The steam turbine system knows a turbine, an overload initiation area as part of the turbine Heating unit, an overload introduction, several preheaters 5 in the area in front of the heating unit 1 and a mass flow through the heating unit 1 and the turbine 2. The introduction of the mass flow into the turbine 2 takes place via the mass flow introduction 7. The variant shown in FIG. 1 also has a connection 6 between the turbine outlet and preheater, so that the lower-quality mass flow obtained here for the preheater, for example when not operating at partial load 5 to be able to use.
Die Dampfturbinenanlage ist ferner dazu geeignet einen Teil des Massenstroms über die Überlasteinleitung 3 im Über- lasteinleitungsbereich aus der Turbine 2 zu leiten. Dieser Teil des Massenstroms wird vollständig über die Verbindung 4 zwischen der Überlasteinleitung 3 und dem Vorwärmer 5 zum letzten Vorwärmer 5 geleitet. Hierbei wird dieser Teil des Massenstroms verwendet zur Erhöhung der Eintrittstemperatur im Heizaggregat, da der höherwertige Dampf aus dem Überlei tungsbereich der Turbine 2 in den Vorwärmer 5 eingespeist wird und hierdurch auch ein höherwertigerer Massenstrom dem Heizaggregat 1 zugeführt werden kann. Hierdurch können die Betriebsbedingungen des Heizaggregats optimiert werden, um insbesondere die Emissionswerte im Teillastbetrieb drastisch zu verbessern. The steam turbine system is also suitable for leading a part of the mass flow out of the turbine 2 via the overload introduction 3 in the overload introduction area. This part of the mass flow is passed completely via the connection 4 between the overload introduction 3 and the preheater 5 to the last preheater 5. This part of the mass flow is used to increase the inlet temperature in the heating unit, since the higher-quality steam from the transfer area of the turbine 2 is fed into the preheater 5, and thereby a higher-quality mass flow can be supplied to the heating unit 1. In this way, the operating conditions of the heating unit can be optimized, in particular to drastically improve the emission values in part-load operation.
Die Steuerung der Dampfturbinenanlage erfolgt mittels einer Dampfturbinenanlage, welche bei einem vordefinierten Grenz wert ein Teil des Massenstroms über die Überlasteinleitung 3 aus der Turbine 2 zum letzten Vorwärmer 5 leitet. Als Grenz wert dient hierbei beispielsweise die Last der Dampfturbinen anlage. Fällt beispielsweise die Last infolge des Betriebs unter 45 %, so kann automatisiert ein Teil des Massenstroms zum Vorwärmer 5 geleitet werden. Hierbei kann die Menge des entnommenen Massenstroms basierend auf vorherigen Berechnun gen oder Messwerten an die jeweilige Last der Dampfturbinen anlage angepasst werden. Zudem kann eine Regelung alternativ und/oder ergänzend hierzu basierend auf den Emissionswerten erfolgen. Derartige Emissionswerte werden vorzugsweise konti- nuierlich während des Betriebs der Dampfturbinenanlage be stimmt. Vorzugsweise umfassen die Emissionswerte den NOx- Wert. Sobald bei Verringerung der Last der Dampfturbinenanla ge der entsprechende Emissionswerte über einen vordefinierten Zahlenwert steigt, kann die Dampfturbinenanlage automatisiert einen Teil des Massenstroms umleiten, um die Prozessbedingun gen anzupassen und die Emissionswerte zu verringern. The steam turbine system is controlled by means of a steam turbine system which, at a predefined limit value, conducts part of the mass flow via the overload introduction 3 from the turbine 2 to the last preheater 5. For example, the load of the steam turbine system serves as the limit value. If, for example, the load falls below 45% as a result of the operation, part of the mass flow can be routed automatically to the preheater 5. The amount of the mass flow withdrawn can be adapted to the respective load of the steam turbine system based on previous calculations or measured values. In addition, regulation can alternatively and / or additionally take place based on the emission values. Such emission values are preferably continuously Certainly during the operation of the steam turbine plant. The emission values preferably comprise the NOx value. As soon as the corresponding emission values rise above a predefined numerical value when the load of the steam turbine system is reduced, the steam turbine system can automatically divert part of the mass flow in order to adapt the process conditions and reduce the emission values.
Dies ermöglicht die Dampfturbinenanlage mit minimalen Anpas sungen in einem für die Teillast optimierten Betrieb zu be treiben. Auch sind entsprechende Instandsetzungsvorgänge im Rahmen beispielsweise einer Wartung deutlich vereinfacht, da lediglich eine derartige zusätzliche Verbindung 4 zwischen Überlasteinleitung 3 und Vorwärmer 5 und wenige Elemente wie zusätzliche Ventile und Steuerungselemente repariert oder ausgetauscht werden müssen. This enables the steam turbine system to be operated with minimal adjustments in an operation optimized for partial load. Corresponding repair procedures in the context of, for example, maintenance are also significantly simplified, since only such an additional connection 4 between overload introduction 3 and preheater 5 and a few elements such as additional valves and control elements need to be repaired or replaced.
Der in dieser Abbildung dargestellte Zustand stellt den drit ten Betriebsmodus der mindestens zwei Betriebsmodi dar, wobei der Massenstrom aus dem Heizaggregat 1 über die Massenstrom einleitung 7 der Turbine 2 und die Überlasteinleitung 3 in die Turbine 2 geleitet wird. The state shown in this figure represents the third operating mode of the at least two operating modes, the mass flow from the heating unit 1 via the mass flow introduction 7 of the turbine 2 and the overload introduction 3 into the turbine 2.
Sofern die Turbine 2 im ersten Betriebsmodus, welcher nicht in dieser Abbildung dargestellt ist, der mindestens zwei Be triebsmodi betrieben werden soll, wäre das Ventil der Über- lasteinleitung 3 geschlossen, sodass der Massenstrom ledig lich über die Massenstromeinleitung 7 der Turbine 2 in die Turbine 2 geleitet würde. If the turbine 2 is to be operated in at least two operating modes in the first operating mode, which is not shown in this figure, the valve of the overload introduction 3 would be closed, so that the mass flow only via the mass flow introduction 7 of the turbine 2 into the turbine 2 would be headed.
Abbildung 2 zeigt eine schematische Zeichnung eine Dampftur binenanlage gemäß der in Abbildung eins dargestellten Varian te der vorliegenden Erfindung, wobei die Dampfturbinenanlage in Teillast betrieben wird. Dies stellt den zweiten Betriebs modus des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Figure 2 shows a schematic drawing of a steam turbine system according to the variant of the present invention shown in Figure one, the steam turbine system being operated at partial load. This represents the second operating mode of the method according to the invention.
Im Gegensatz zu dem in Abbildung eins dargestellten Betriebs modus wird hierbei ein Teil des Massenstroms aus dem Überlei- tungsbereich der Dampfturbinenanlage über die Überlasteinlei tung 3 und die Verbindung 4 zwischen Überlasteinleitung 3 und Vorwärmer 5 zum Vorwärmer 5 geleitet. Wie bereits hinsicht lich Abbildung 1 ausgeführt wurde, wird hierbei der höherwer- tigere Dampf aus dem Überlasteinleitungsbereich dazu verwen det einen höherwertigen Massenstrom im letzten Vorwärmer 5 zu erzeugen, der wiederum in das Heizaggregat 1 eingespeist wird . In contrast to the operating mode shown in Figure one, part of the mass flow is tion range of the steam turbine system via the overload line 3 and the connection 4 between the overload line 3 and preheater 5 to the preheater 5. As already explained with regard to Figure 1, the higher-quality steam from the overload introduction area is used to generate a higher-quality mass flow in the last preheater 5, which in turn is fed into the heating unit 1.
Hierdurch werden die Betriebsbedingungen im Heizaggregat 1 verändert und beispielsweise die Emissionen deutlich redu ziert. Überraschenderweise kann hierbei dennoch ein sehr ho her Wirkungsgrad erreicht werden, sodass der erforderliche hochflexible Betrieb der Dampfturbinenanlage noch immer mit einer hohen Wirtschaftlichkeit verbunden ist. As a result, the operating conditions in the heating unit 1 are changed and, for example, the emissions are significantly reduced. Surprisingly, a very high degree of efficiency can nevertheless be achieved here, so that the required highly flexible operation of the steam turbine system is still associated with a high level of economy.
Abbildung 3 zeigt eine schematische Zeichnung einer Dampftur binenanlage gemäß einer zweiten Variante der vorliegenden Er findung, wobei die Dampfturbinenanlage in Teillast betrieben wird . Figure 3 shows a schematic drawing of a steam turbine system according to a second variant of the present invention, the steam turbine system being operated at partial load.
In dieser zweiten Variante der vorliegenden Erfindung ist ein ähnlicher Aufbau der Dampfturbinenanlage wie in der ersten Variante gegeben. Die Dampfturbinenanlage weist hierbei eine Turbine 2', einen Überlasteinleitungsbereich als Bestandteil der Turbine 2', ein Heizaggregat, mehrere Vorwärmer 5' im Be reich vor dem Heizaggregat 1' und einen Massenstrom durch das Heizaggregat 1' und die Turbine auf. Auch hierbei wird der Massenstrom über eine Masssenstromeinleitung 7 ' in die Turbi ne eingeleitet. Analog der ersten Variante ist auch hier eine Verbindung 6' zwischen dem Turbinenauslass und dem Vorwärmer 5' vorhanden. In this second variant of the present invention, a construction of the steam turbine system is similar to that in the first variant. The steam turbine system here has a turbine 2 ', an overload introduction area as part of the turbine 2', a heating unit, several preheaters 5 'in the loading area in front of the heating unit 1' and a mass flow through the heating unit 1 'and the turbine. Here, too, the mass flow is introduced into the turbines via a mass flow introduction 7 '. Analogous to the first variant, there is also a connection 6 'between the turbine outlet and the preheater 5'.
Dampfturbinenanlage ist im Gegensatz zur ersten Variante dazu geeignet einen Teil des Massenstroms aus dem Bereich zwischen Heizaggregat 1' und Turbine abzuleiten. Dieser Teil des Mas senstroms wird vollständig über die Verbindung 8', welche den Zwischenbereich von Heizaggregat 1' und Turbine und den Vor- wärmer 5' miteinander verbindet, geleitet. Hierbei wird die ser Teil des Massenstroms verwendet zur Erhöhung der Ein- trittstemperatur im Heizaggregat, da der höherwertige Dampf aus dem Überleitungsbereich der Turbine in den Vorwärmer 5 ' eingespeist wird und hierdurch auch ein höherwertigerer Mas senstrom dem Heizaggregat 1' zugeführt werden kann. In contrast to the first variant, the steam turbine system is suitable for deriving part of the mass flow from the area between the heating unit 1 'and the turbine. This part of the mass flow is completely via the connection 8 ', which connects the intermediate area of the heating unit 1' and the turbine and the warmer 5 'connects, directed. This part of the mass flow is used to increase the inlet temperature in the heating unit, since the higher-quality steam is fed from the transfer area of the turbine into the preheater 5 ', and as a result a higher-quality mass flow can be supplied to the heating unit 1'.
Abbildung 4 zeigt eine schematische Zeichnung einer Dampftur binenanlage gemäß einer dritten Variante der vorliegenden Er findung, wobei die Dampfturbinenanlage in Teillast betrieben wird . Figure 4 shows a schematic drawing of a steam turbine system according to a third variant of the present invention, the steam turbine system being operated at partial load.
Auch in dieser dritten Variante der vorliegenden Erfindung ist ein ähnlicher Aufbau der Dampfturbinenanlage wie in der ersten Variante gegeben. Die Dampfturbinenanlage weißt hier bei eine Turbine 2'', einen Überlasteinleitungsbereich als Bestandteil der Turbine 2'', ein Heizaggregat 1' ' , mehrere Vorwärmer im Bereich vor dem Heizaggregat 1' ' und einen Mas senstrom durch das Heizaggregat 1' ' und die Turbine 2'' auf. Auch hierbei wird der Massenstrom über eine Massenstromein leitung 7'' in die Turbine eingeleitet. Analog der ersten Va riante ist auch hier eine Verbindung 6'' zwischen dem Turbi nenauslass und dem Vorwärmer 5'' vorhanden. In this third variant of the present invention, too, there is a similar structure to the steam turbine system as in the first variant. The steam turbine system here knows a turbine 2 '', an overload introduction area as part of the turbine 2 '', a heating unit 1 '', several preheaters in the area in front of the heating unit 1 '' and a mass flow through the heating unit 1 '' and the turbine 2 '' on. Here, too, the mass flow is introduced into the turbine via a mass flow line 7 ″. Analogous to the first variant, a connection 6 ″ between the turbine outlet and the preheater 5 ″ is also present here.
Die Dampfturbinenanlage ist analog zur ersten Variante dazu geeignet den Teil des Massenstroms aus der Turbine 2 ' ' zu entnehmen. Jedoch erfolgt die Entnahme dieses Teils des Mas senstroms nicht über eine Überlasteinleitung 3'', sondern über eine zusätzliche Entnahmestelle, welche nach ca. 30 % des Schaufelbereichs vorhanden ist. Der entnommene Teil des Massenstroms wird teilweise oder vollständig über die Verbin dung 9'', welche den Überlasteinleitungsbereich der Turbine 2'' und den Vorwärmer miteinander verbindet, geleitet. Hier bei wird dieser Teil des Massenstroms verwendet zur Erhöhung der Eintrittstemperatur im Heizaggregat 1' ' , da der höherwer tige Dampf aus dem Überleitungsbereich der Turbine 2 ' ' in den Vorwärmer eingespeist wird und hierdurch auch ein höherwerti gerer Massenstrom dem Heizaggregat 1' ' zugeführt werden kann. Die vorliegende Erfindung wurde zur Erläuterungszwecken an hand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Die Erfin dung soll jedoch nicht auf die konkrete Ausgestaltung dieser Ausführungsbeispiele beschränkt sein. Vielmehr soll derLike the first variant, the steam turbine system is suitable for extracting the part of the mass flow from the turbine 2 ″. However, this part of the mass flow is not extracted via an overload introduction 3 ″, but via an additional extraction point, which is present after approx. 30% of the blade area. The removed part of the mass flow is partially or completely passed through the connec tion 9 ″, which connects the overload introduction area of the turbine 2 ″ and the preheater to one another. Here at this part of the mass flow is used to increase the inlet temperature in the heating unit 1 '', since the higher-value steam from the transfer area of the turbine 2 '' is fed into the preheater and thereby a higher-value mass flow is supplied to the heating unit 1 '' can. The present invention has been described in more detail with reference to exemplary embodiments for purposes of illustration. However, the inven tion is not intended to be limited to the specific configuration of these exemplary embodiments. Rather, the
Schutzbereich der Erfindung lediglich durch die beigefügten Ansprüche beschränkt sein. Scope of the invention should be limited only by the appended claims.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Strömungsmaschinenanlage umfassend eine Turbine (2, 2', 2''), einen Schaufelbereich als Bestandteil der Turbine (2,1. turbomachine system comprising a turbine (2, 2 ', 2' '), a blade area as a component of the turbine (2,
2' , 2''), einen Anfangsbereich des Schaufelbereichs, ein Heizaggregat (1, 1', 1' ' ) , einen Bereich vor dem Heizaggregat (1, 1', 1'') und einen Massenstrom durch das Heizaggregat (1,2 ', 2' '), an initial area of the blade area, a heating unit (1, 1', 1 ''), an area in front of the heating unit (1, 1 ', 1' ') and a mass flow through the heating unit (1,
1' , 1' ' ) und die Turbine (2, 2' , 2''), 1 ', 1' ') and the turbine (2, 2', 2 ''),
wobei die Strömungsmaschinenanlage geeignet ist einen Teil des Massenstroms hinter dem Heizaggregat (1, 1', 1'') und vor dem Ende des Anfangsbereichs des Schaufelbereichs abzuführen und zum Heizaggregat (1, 1', 1'') und/oder zu dem Bereich vor dem Heizaggregat (1, 1', 1'') zu leiten, wherein the turbomachine system is suitable to discharge a part of the mass flow behind the heating unit (1, 1 ', 1' ') and before the end of the initial area of the blade area and to the heating unit (1, 1', 1 '') and / or to the area in front of the heating unit (1, 1 ', 1' ')
wobei der Anfangsbereich des Schaufelbereichs sich über die ersten 44 % des Schaufelbereichs erstreckt, bezogen auf die Flussrichtung des Massenstroms und den Abstand zwischen An fang der ersten Schaufelreihe und Ende der letzten Schaufel reihe . wherein the initial area of the blade area extends over the first 44% of the blade area, based on the direction of flow of the mass flow and the distance between the beginning of the first blade row and the end of the last blade row.
2. Strömungsmaschinenanlage gemäß Anspruch 1, wobei die Strömungsmaschinenanlage eine Dampfturbinenmaschinenanlage ist . 2. Turbomachine system according to claim 1, wherein the turbomachine system is a steam turbine machine system.
3. Strömungsmaschinenanlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis3. Fluid machine system according to one of claims 1 to
2, wobei die Strömungsmaschinenanlage einen Überlasteinlei tungsbereich aufweist, 2, the turbomachine system having an overload introduction area,
wobei die Stromungsmaschinenanlage geeignet ist einen Teil des Massenstroms von dem Überlasteinleitungsbereich zum wherein the flow machine system is suitable for part of the mass flow from the overload initiation area to
Heizaggregat (1, 1', 1'') und/oder zu dem Bereich vor demHeating unit (1, 1 ', 1' ') and / or to the area in front of the
Heizaggregat (1, 1', 1'') zu leiten. To lead heating unit (1, 1 ', 1' ').
4. Strömungsmaschinenanlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis4. turbomachine system according to one of claims 1 to
3, wobei die Strömungsmaschinenanlage geeignet ist einen Teil des Massenstroms aus dem Bereich zwischen Heizaggregat (1,3, the turbomachine system being suitable for part of the mass flow from the area between the heating unit (1,
1' , 1' ' ) und Turbine (2, 2', 2'') abzuführen und zum Heizag gregat (1, 1', 1' ' ) und/oder zu dem Bereich vor dem Heizag gregat (1, 1', 1' ' ) zu leiten. 1 ', 1'') and turbine (2, 2', 2 '') and to the heating unit (1, 1 ', 1'') and / or to the area before the heating unit (1, 1', 1 '').
5. Strömungsmaschinenanlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis5. turbomachine system according to one of claims 1 to
4, wobei die Strömungsmaschinenanlage eine Überlasteinleitung (3, 3' ) im Überlasteinleitungsbereich aufweist, 4, the turbomachine system having an overload introduction (3, 3 ') in the overload introduction area,
wobei die Strömungsmaschinenanlage geeignet ist einen Teils des Massenstroms durch die Überlasteinleitung (3, 3' ) von dem Überlasteinleitungsbereich zum Heizaggregat (1, 1', 1'') und/oder zu dem Bereich vor dem Heizaggregat (1, 1', 1'') zu leiten . the turbomachine system being suitable for part of the mass flow through the overload introduction (3, 3 ') from the overload introduction area to the heating unit (1, 1', 1 '') and / or to the area in front of the heating unit (1, 1 ', 1') ').
6. Strömungsmaschinenanlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis6. turbomachine system according to one of claims 1 to
5, wobei die Strömungsmaschinenanlage mindestens einen Vor wärmer (5, 5', 5' ' ) vor dem Heizaggregat (1, 1', 1'') auf weist, 5, wherein the turbomachine system has at least one pre-heater (5, 5 ', 5' ') in front of the heating unit (1, 1', 1 ''),
wobei der Teil des Massenstroms zumindest teilweise in den mindestens einen Vorwärmer (5, 5' , 5' ' ) geleitet wird. wherein the part of the mass flow is at least partially conducted into the at least one preheater (5, 5 ', 5' ').
7. Strömungsmaschinenanlagensteuerung zur Steuerung einer7. Turbomachinery control for controlling a
Strömungsmaschinenanlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Strömungsmaschinenanlagensteuerung geeignet ist bei einem vordefinierten Grenzwert einen Teil des Massenstroms aus dem Bereich zwischen Heizaggregat (1, 1', 1'') und Ende des Anfangsbereichs des Schaufelbereichs der Turbine (2, 2' ,Turbomachine according to one of claims 1 to 6, wherein the turbomachine control is suitable at a predefined limit value, part of the mass flow from the area between the heating unit (1, 1 ', 1' ') and the end of the initial area of the blade area of the turbine (2, 2' ,
2' ' ) zum Heizaggregat (1, 1', 1'') und/oder zu dem Bereich vor dem Heizaggregat (1, 1', 1'') umzuleiten. 2 '') to the heating unit (1, 1 ', 1' ') and / or to the area in front of the heating unit (1, 1', 1 '').
8. Strömungsmaschinenanlagensteuerung gemäß Anspruch 7, wo bei der vordefinierte Grenzwert eine Obergrenze einer Emissi on darstellt. 8. Turbomachinery system control according to claim 7, where at the predefined limit value represents an upper limit of an emission.
9. Verfahren zur Bereitstellung eines für Teillast opti mierten Betriebs einer Strömungsmaschinenanlage, 9. Method for providing operation of a turbomachine system that is optimized for partial load,
wobei die Strömungsmaschinenanlage eine Turbine (2, 2' , 2''), einen Schaufelbereich als Bestandteil der Turbine (2, 2' ,The turbomachine system comprising a turbine (2, 2 ', 2' '), a blade area as part of the turbine (2, 2',
2''), einen Anfangsbereich der Turbine (2, 2' , 2''), ein Heizaggregat (1, 1', 1' ' ) , einen Bereich vor dem Heizaggregat (1, 1', 1'') und einen Massenstrom durch das Heizaggregat (1,2 ''), an initial area of the turbine (2, 2 ', 2' '), a heating unit (1, 1', 1 ''), an area in front of the heating unit (1, 1 ', 1' ') and one Mass flow through the heating unit (1,
1' , 1' ' ) und die Turbine (2, 2', 2'') aufweist, 1 ', 1' ') and the turbine (2, 2', 2 ''),
wobei eine Verbindung (4, 8', 9'') zwischen dem Bereich hin- ter dem Heizaggregat (1, 1', 1'') und vor dem Ende des An fangsbereichs der Turbine (2, 2', 2' ' ) und dem Heizaggregat (1, 1', 1'') und/oder dem Bereich vor dem Heizaggregat (1,a connection (4, 8 ', 9'') between the area ter the heating unit (1, 1 ', 1'') and before the end of the initial area of the turbine (2, 2', 2 '') and the heating unit (1, 1 ', 1'') and / or the area in front of the heating unit (1,
1' , 1' ' ) bereitgestellt oder instandgesetzt wird, 1 ', 1' ') is provided or repaired,
wobei die Verbindung (4, 8', 9'') geeignet ist bei Teillast einen Teil des Massenstroms aus dem Bereich hinter dem whereby the connection (4, 8 ', 9' ') is suitable for part load a part of the mass flow from the area behind the
Heizaggregat (1, 1', 1' ' ) und vor dem Ende des Anfangsbe reichs des Schaufelbereichs der Turbine (2, 2', 2’’ ) in das Heizaggregat (1, 1', 1'') und/oder den Bereich vor das Heating unit (1, 1 ', 1' ') and before the end of the beginning area of the blade area of the turbine (2, 2', 2 '') in the heating unit (1, 1 ', 1' ') and / or the area before that
Heizaggregat (1, 1', 1'') zu leiten,  To control the heating unit (1, 1 ', 1' '),
wobei der Anfangsbereich des Schaufelbereichs sich über die ersten 44 % des Schaufelbereichs erstreckt, bezogen auf die Flussrichtung des Massenstroms und den Abstand zwischen An fang der ersten Schaufelreihe und Ende der letzten Schaufel reihe, wherein the initial area of the blade area extends over the first 44% of the blade area, based on the flow direction of the mass flow and the distance between the beginning of the first blade row and the end of the last blade row,
wobei mindestens zwei Betriebsmodi bereitgestellt werden, wobei in einem ersten Betriebsmodus der Massenstrom vom wherein at least two operating modes are provided, the mass flow from
Heizaggregat (1, 1', 1'') vollständig durch den Anfangsbe reich, vorzugsweise die Turbine (2, 2', 2''), geleitet wird, wobei in einem zweiten Betriebsmodus ein Teil des Massen stroms aus dem Bereich hinter dem Heizaggregat (1, 1', 1'') und vor dem Ende des Anfangsbereichs der Turbine (2, 2', 2'') zu dem Heizaggregat (1, 1', 1'') und/oder zu dem Bereich vor dem Heizaggregat (1, 1', 1'') abgeleitet wird. Heating unit (1, 1 ', 1' ') is completely passed through the beginning area, preferably the turbine (2, 2', 2 ''), with a part of the mass flow from the area behind the heating unit in a second operating mode (1, 1 ', 1' ') and before the end of the starting area of the turbine (2, 2', 2 '') to the heating unit (1, 1 ', 1' ') and / or to the area in front of the heating unit (1, 1 ', 1' ') is derived.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei die Strömungsmaschi nenanlage eine Überlasteinleitung (3, 3' ) aufweist, wobei das Verfahren einen dritten Betriebsmodus aufweist, 10. The method according to claim 9, wherein the turbomachine system has an overload introduction (3, 3 '), the method having a third operating mode,
wobei in dem dritten Betriebsmodus ein Teil des Massenstroms aus dem Heizaggregat (1, 1', 1'') über die Überlasteinleitungin the third operating mode, part of the mass flow from the heating unit (1, 1 ', 1' ') via the overload introduction
(3, 3') in die Turbine (2, 2', 2'') geleitet wird. (3, 3 ') in the turbine (2, 2', 2 '') is passed.
11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 10, wobei die11. The method according to any one of claims 9 to 10, wherein the
Strömungsmaschinenanlage eine Überlasteinleitung (3, 3' ) und einen Überlasteinleitungsbereich aufweist, wobei der Teil des Massenstroms zumindest teilweise aus dem Überlasteinleitungs bereich zu dem Heizaggregat (1, 1', 1'') und/oder zu dem Be reich vor dem Heizaggregat (1, 1', 1'') geleitet wird. Turbomachine has an overload introduction (3, 3 ') and an overload introduction area, the part of the mass flow at least partially from the overload introduction area to the heating unit (1, 1', 1 '') and / or to the area in front of the heating unit (1 , 1 ', 1'').
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Strömungsmaschinenanlage eine Überlasteinleitung (3, 3' ) auf weist, 12. The method according to any one of claims 9 to 11, wherein the turbomachine system has an overload introduction (3, 3 '),
wobei der Teil des Massenstroms zumindest teilweise durch die Überlasteinleitung (3, 3') zu dem Heizaggregat (1, 1', 1'') und/oder zu dem Bereich vor dem Heizaggregat (1, 1', 1'') ge leitet wird. wherein the part of the mass flow passes at least partially through the overload introduction (3, 3 ') to the heating unit (1, 1', 1 '') and / or to the area in front of the heating unit (1, 1 ', 1' ') becomes.
13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei der zweite Betriebsmodus einen Teillastbetrieb der Strömungsma schinenanlage darstellt. 13. The method according to any one of claims 9 to 12, wherein the second operating mode is a part-load operation of the flow machine system.
14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei der Teillastbetrieb im Bereich von 15 % bis 50 % der optimalen Last der Strömungsmaschinenanlage liegt. 14. The method according to any one of claims 9 to 13, wherein the partial load operation is in the range of 15% to 50% of the optimal load of the turbomachine system.
15. Verwendung eines Teils des Massenstroms hinter dem 15. Use of part of the mass flow behind the
Heizaggregat (1, 1', 1'') einer Strömungsmaschinenanlage ge mäß einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Erhöhung der Eintritts temperatur in dem Heizaggregat (1, 1', 1' ' ) , wobei der Teil des Massenstroms aus dem Bereich zwischen dem Heizaggregat (1, 1', 1'') und dem Ende des Anfangsbereich des Schaufelbe reichs der Turbine entnommen wird.  Heating unit (1, 1 ', 1' ') of a turbomachine system according to one of claims 1 to 6 to increase the inlet temperature in the heating unit (1, 1', 1 ''), the part of the mass flow from the area between the Heating unit (1, 1 ', 1' ') and the end of the initial area of the blade area of the turbine is removed.
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