WO2012113662A2 - Verfahren zur regelung einer kurzfristigen leistungserhöhung einer dampfturbine - Google Patents

Verfahren zur regelung einer kurzfristigen leistungserhöhung einer dampfturbine Download PDF

Info

Publication number
WO2012113662A2
WO2012113662A2 PCT/EP2012/052312 EP2012052312W WO2012113662A2 WO 2012113662 A2 WO2012113662 A2 WO 2012113662A2 EP 2012052312 W EP2012052312 W EP 2012052312W WO 2012113662 A2 WO2012113662 A2 WO 2012113662A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fossil
steam generator
power
steam
flow
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/052312
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2012113662A3 (de
Inventor
Frank Thomas
Jan BRÜCKNER
Martin Effert
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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 Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to US14/001,281 priority Critical patent/US9080467B2/en
Priority to DK12705819.6T priority patent/DK2655811T3/en
Priority to PL12705819T priority patent/PL2655811T3/pl
Priority to JP2013554845A priority patent/JP5815753B2/ja
Priority to KR1020137022263A priority patent/KR101818090B1/ko
Priority to AU2012219798A priority patent/AU2012219798B2/en
Priority to EP12705819.6A priority patent/EP2655811B1/de
Priority to CN201280019457.6A priority patent/CN103492678B/zh
Publication of WO2012113662A2 publication Critical patent/WO2012113662A2/de
Publication of WO2012113662A3 publication Critical patent/WO2012113662A3/de

Links

Classifications

    • 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
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/02—Controlling, e.g. stopping or starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B35/00—Control systems for steam boilers
    • F22B35/06—Control systems for steam boilers for steam boilers of forced-flow type
    • F22B35/10—Control systems for steam boilers for steam boilers of forced-flow type of once-through type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22D—PREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
    • F22D11/00—Feed-water supply not provided for in other main groups
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22D—PREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
    • F22D11/00—Feed-water supply not provided for in other main groups
    • F22D11/003—Emergency feed-water supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22G—SUPERHEATING OF STEAM
    • F22G5/00—Controlling superheat temperature
    • F22G5/02—Applications of combustion-control devices, e.g. tangential-firing burners, tilting burners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22G—SUPERHEATING OF STEAM
    • F22G5/00—Controlling superheat temperature
    • F22G5/12—Controlling superheat temperature by attemperating the superheated steam, e.g. by injected water sprays

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a short-term increase in output of a steam turbine with an upstream fossil-fueled continuous steam generator with a number of a flow path-forming, flowed through by a flow medium economizer, evaporator and Matterhitzersammlung surfaces.
  • a fossil-fueled steam generator produces superheated steam using the heat generated by burning fossil fuels.
  • Fossil fueled steam generators are mostly used in steam power plants, which are mainly used for power generation.
  • the generated steam is fed to a steam turbine.
  • the fossil-fueled steam generator also comprises a plurality of pressure stages with different thermal states of the respectively contained water-steam mixture.
  • the first (high) pressure level the flow medium passing through the flow path on its first economiser, to use the residual heat Voricar ⁇ mung of the flow medium, and then various levels of dene ⁇ evaporator and superheater.
  • the evaporator the flow medium is evaporated, then separated any residual moisture in a separator and further heated the remaining steam in the superheater. Thereafter, the superheated steam in the high pressure part of the steam turbine flows, is there decompressed, and the following print ⁇ stage of the steam generator is supplied. There he is again supplied via ⁇ hitzt (reheat) and the next-pressure part of the steam turbine.
  • the heat output transferred to the superheaters can fluctuate greatly. There- It is often necessary to control the overheating temperature. Usually, this is usually achieved by an injection of feed water before or after individual superheater heating surfaces for cooling, ie, an overflow branch branches off from the main flow of the flow medium and leads to injection coolers arranged accordingly there.
  • the injection is customarily controlled by a predetermined for the Tempe ⁇ raturabweichungen by a temperature setpoint at the outlet of the superheater characteristic parameter value with the aid of valves.
  • Such power changes of a power plant block in the se ⁇ customer area are possible only by a coordinated interaction of steam generator and steam turbine.
  • the contribution of fossil fuel-fired steam generator can do this is by using his memory, ie the steam but also the fuel storage, as well as rapid changes in the controlling variable ⁇ SEN feedwater, injection water, fuel and air.
  • This measure an increase in performance is achieved within a few seconds. This additional power can be released in a relatively short time, so that the delayed power increase can be at least partially compensated by the increase in the firing capacity.
  • the entire block makes by this measure immediately a jump in performance and can also permanently maintain or exceed this level of performance by a subsequent increase in the firing capacity, ⁇ the system was set at the time of additional requested power reserves in the partial load range.
  • a permanent throttling of the turbine valves for Vorhal ⁇ tion of a reserve however, always leads to a loss ⁇ efficiency, so that for an economical driving the degree of throttling should be kept as low as absolutely necessary.
  • some types of fossil-fueled steam generators such. B. forced flow steam generator may have a significantly smaller storage volume than z. B. natural circulation steam generator.
  • the difference in the size of the memory has an influence on the behavior of changes in the power plant block in the method described above.
  • the design pressure in the entire steam generator must not be exceeded, so that this measure in the upper load range only limited or can not be applied.
  • This object is achieved according to the invention, by increasing the short-term ⁇ power increase of the steam turbine, the flow of fluid medium through the fossil-fired steam generator.
  • the invention is based on the consideration that the introduced heat output into the steam generator is determined by the firing capacity and only has a comparatively slow effect in the event of a sudden change.
  • a zusiger ⁇ Liche power delivery in the steam turbine should be performed by a use of the stored in the heating surfaces of the steam generator heat energy. The withdrawal of this heat requires a lowering of the average material temperature. This should be achieved by increasing the flow, ie the amount of flow medium flowing through per unit of time. Due to the higher flow with comparatively lower medium temperatures, the average material temperature of all heating surfaces is lowered by this measure and as a result thermal energy is released from all these heating surfaces and released in the steam turbine in the form of additional power.
  • the enthalpy desired value is reduced at the exit of an evaporator heating surface .
  • the setpoint value for the specific enthalpy is used in the control system of the Dampferzeu ⁇ gers as a control variable for the determination of the desired value for the flow of the flow medium.
  • This switching action has two effects: First, the basic setpoint for the evaporator flow rate calculated in the feedwater setpoint determination increases. Second, the increased Enthalpiekor ⁇ rekturregler - especially when the reduction particularly rapidly (suddenly) is carried out - by now larger anste ⁇ rising control deviation to be output to rapidly as possible to reduce the enthalpy at the evaporator outlet. As a result, the amount of feed water at the beginning of this measure even increases disproportionately and it is a particularly fast storage of heat from the heating surfaces with the associated glossentitati in the steam turbine possible.
  • the enthalpy desired value is reduced to a given minimum enthalpy value . This is a ⁇ hand in all load conditions, a maximum tripodentbin- while maintaining operational safety.
  • the Swiss-Shenthalpiewert is dimensioned such that in all load conditions of the fossil-fueled steam generator complete Verdamp ⁇ tion of the flow medium is achieved in the evaporator heating.
  • Verdamp ⁇ tion of the flow medium is achieved in the evaporator heating.
  • subcritical operation namely, should be ensured that the enthalpy at the evaporator ⁇ outlet is not lowered too far and consequently a seizure of residual water in a downstream separator can be safely avoided.
  • a maximum increase in additional feed water and thus additional performance relief should be achieved with the safest possible driving.
  • the parameters of the measures taken are matched to the required power release in the steam turbine and optimized. For this amount and / or duration of the reduction of Enthalpiesollwerts be determined from the Need Beer ⁇ saturated power increase.
  • flow medium removed in the flow path in the region of a superheater heating surface of the steam generator is injected for short-term increase in output of the steam turbine.
  • Derar ⁇ term injections can in fact make a further contribution to the short-term rapid change in performance.
  • the stored thermal energy is used for ei ⁇ ne temporary increase in power of the steam turbine. This thus results in the additional advantage that a particularly high excess power can be maintained at a constant level over a geeig ⁇ designated coordinating all measures available quickly and as long as possible.
  • the material load can also be positively influenced.
  • the heat input is increased in the fossil-fired steam generator, that is, increases the firing capacity of the burner.
  • a temperature reduction at the evaporator outlet can be favorably influenced or even completely avoided by the described method, since the measure acts as a Vorhaltsignal on the Spei ⁇ sewasser.
  • the method not only allows a short-term increase in performance, but is also used for faster adjustment of a longer-term performance increase.
  • a control system for a fossil-fired steam generator with a number of flow-forming, flowed through by a flow medium economizer, evaporator and Kochhitzersammlungflä- chen means for carrying out the method.
  • a fossil-fired steam generator for a steam power plant comprises such a control system and a steam power plant such a fossil-fired steam generator.
  • FIG. 1 shows a diagram with simulation results for improving the instantaneous reserve of a fossil-fired continuous steam generator by increasing the feedwater quantity together with injection of high-pressure steam, reheat steam and in each case in both pressure systems in an upper load range, and
  • FIG. 2 shows a diagram with simulation results for improving the immediate reserve of a fossil-fueled continuous steam generator by increasing the amount of feed water together with injection of high-pressure steam, reheat steam and in each case in both pressure systems in a lower load range.
  • FIG 1 is a diagram showing simulation results by taking advantage of the control method in a fossil-fired steam generator, ie a sudden reduction in the contained ⁇ piesollwerts at the evaporator outlet to increase the feed water flow at constant ⁇ firing.
  • Up ⁇ carry the percent additional power is related to full load 1 against time in seconds after a 2 sprunghaf ⁇ th reduction of the target value of the specific enthalpy at the evaporator outlet to 100 kJ / kg at 95% load.
  • This reduction tion provides the control concept for an increase in Lucaswas ⁇ ser diehne.
  • Curve 4 shows the result without ⁇ additional use of injections
  • curves 6 and 8 represent the results for an additional use of injections in the high pressure stage or in the high-pressure and medium-pressure stage.
  • additional cure ⁇ ventool 10 shown 12, 14, which results in high pressure stage without raised stabili ⁇ hung the supply amount of water, but by sole use of injections (curve 10), medium-pressure stage (curve 12) and two pressure stages (curve 14 ) demonstrate.
  • the injection is achieved by reducing the setpoint for live steam temperature and, if appropriate, reheaction temperature by 20 K.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

Ein Verfahren zur Regelung einer kurzfristigen Leistungserhöhung einer Dampfturbine mit einem vorgeschalteten fossil befeuerten Durchlaufdampferzeuger mit einer Anzahl von einen Strömungsweg bildenden, von einem Strömungsmedium durchströmten Economiser-, Verdampfer- und Überhitzerheizflächen soll in besonderem Maße geeignet sein, eine kurzfristige Leistungssteigerung einer nachgeschalteten Dampfturbine zu ermöglichen, ohne dass dabei der Wirkungsgrad des Dampfprozesses über Gebühr beeinträchtigt wird. Dazu wird zur kurzfristigen Leistungserhöhung der Dampfturbine der Fluss des Strömungsmediums durch den fossil befeuerten Durchaufdampferzeuger erhöht.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Regelung einer kurzfristigen Leistungserhöhung einer Dampfturbine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer kurzfristigen Leistungserhöhung einer Dampfturbine mit einem vorgeschalteten fossil befeuerten Durchlaufdampferzeuger mit einer Anzahl von einen Strömungsweg bildenden, von einem Strömungsmedium durchströmten Economiser-, Verdampfer- und Überhitzerheiz flächen .
Ein fossil befeuerter Dampferzeuger erzeugt überhitzten Dampf mit Hilfe der durch Verbrennung fossiler Brennstoffe erzeugten Wärme. Fossil befeuerte Dampferzeuger kommen meist in Dampfkraftwerken zum Einsatz, die überwiegend der Stromerzeugung dienen. Der erzeugte Dampf wird dabei einer Dampfturbine zugeführt .
Analog zu den verschiedenen Druckstufen einer Dampfturbine umfasst auch der fossil befeuerte Dampferzeuger eine Mehrzahl von Druckstufen mit unterschiedlichen thermischen Zuständen des jeweils enthaltenen Wasser-Dampf-Gemisches. In der ersten (Hoch- ) Druckstufe durchläuft das Strömungsmedium auf seinem Strömungsweg zunächst Economiser, die Restwärme zur Vorwär¬ mung des Strömungsmediums nutzen, und anschließend verschie¬ dene Stufen von Verdampfer- und Überhitzerheizflächen. Im Verdampfer wird das Strömungsmedium verdampft, danach eventuelle Restnässe in einer Abscheideeinrichtung abgetrennt und der übrig behaltene Dampf im Überhitzer weiter erhitzt. Danach strömt der überhitzte Dampf in den Hochdruckteil der Dampfturbine, wird dort entspannt und der folgenden Druck¬ stufe des Dampferzeugers zugeführt. Dort wird er erneut über¬ hitzt (Zwischenüberhitzer) und dem nächsten Druckteil der Dampfturbine zugeführt.
Aufgrund unterschiedlichster äußerer Einflüsse kann die an die Überhitzer übertragene Wärmeleistung stark schwanken. Da- her ist es häufig notwendig, die Überhitzungstemperatur zu regeln. Üblicherweise wird dies meistens durch eine Einsprit¬ zung von Speisewasser vor oder nach einzelnen Überhitzerheizflächen zur Kühlung erreicht, d. h., eine Überströmleitung zweigt vom Hauptstrom des Strömungsmediums ab und führt zu dort entsprechend angeordneten Einspritzkühlern. Die Einspritzung wird dabei üblicherweise über einen für die Tempe¬ raturabweichungen von einem vorgegebenen Temperatursollwert am Austritt des Überhitzers charakteristischen Kennwert mit Hilfe von Armaturen geregelt.
Von modernen Kraftwerken werden nicht nur hohe Wirkungsgrade gefordert, sondern auch eine möglichst flexible Betriebswei¬ se. Hierzu gehört außer kurzen Anfahrzeiten und hohen Laständerungsgeschwindigkeiten auch die Möglichkeit, Frequenzstörungen im Stromverbundnetz auszugleichen. Um diese Anforderungen zu erfüllen, muss das Kraftwerk in der Lage sein, Mehrleistungen von beispielsweise 5 % und mehr bezogen auf Volllastleistung innerhalb weniger Sekunden zur Verfügung zu stellen .
Derartige Leistungsänderungen eines Kraftwerksblockes im Se¬ kundenbereich sind nur durch ein abgestimmtes Zusammenwirken von Dampferzeuger und Dampfturbine möglich. Der Beitrag, den der fossil befeuerte Dampferzeuger hierfür leisten kann, ist die Nutzung seiner Speicher, d. h. des Dampf- aber auch des BrennstoffSpeichers, sowie schnelle Änderungen der Stellgrö¬ ßen Speisewasser, Einspritzwasser, Brennstoff und Luft.
Dies kann beispielsweise durch das Öffnen teilweise angedros¬ selter Turbinenventile der Dampfturbine oder eines so genann¬ ten Stufenventils geschehen, wodurch der Dampfdruck vor der Dampfturbine abgesenkt wird. Dampf aus dem DampfSpeicher des vorgeschalteten fossil befeuerten Dampferzeugers wird dadurch ausgespeichert und der Dampfturbine zugeführt. Mit dieser Maßnahme wird innerhalb weniger Sekunden ein Leistungsanstieg erreicht . Diese zusätzliche Leistung kann in relativ kurzer Zeit freigesetzt werden, so dass die verzögerte Leistungserhöhung durch die Erhöhung der Feuerungsleistung zumindest teilweise kompensiert werden kann. Der gesamte Block macht durch diese Maßnahme unmittelbar einen Leistungssprung und kann durch eine nachfolgende Erhöhung der Feuerungsleistung auch dieses Leistungsniveau dauerhaft halten bzw. überschreiten, voraus¬ gesetzt die Anlage befand sich zum Zeitpunkt der zusätzlich angeforderten Leistungsreserven im Teillastbereich.
Eine permanente Androsselung der Turbinenventile zur Vorhal¬ tung einer Reserve führt jedoch immer zu einem Wirkungsgrad¬ verlust, so dass für eine wirtschaftliche Fahrweise der Grad der Androsselung so gering wie unbedingt notwendig gehalten werden sollte. Zudem weisen einige Bauformen von fossil befeuerten Dampferzeugern, so z. B. Zwangdurchlaufdampferzeuger unter Umständen ein erheblich kleineres Speichervolumen auf als z. B. Naturumlauf-Dampferzeuger. Der Unterschied in der Größe des Speichers hat im oben beschriebenen Verfahren Ein- fluss auf das Verhalten bei Leistungsänderungen des Kraftwerksblocks. Darüber hinaus darf insbesondere im oberen Last¬ bereich durch die Androsselung der Auslegungsdruck im gesamten Dampferzeuger nicht überschritten werden, so dass diese Maßnahme im oberen Lastbereich nur begrenzt bzw. gar nicht angewendet werden kann.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Regelung einer kurzfristigen Leistungserhöhung einer Dampfturbine anzugeben, das in besonderem Maße geeignet ist, eine kurzfristige Leistungssteigerung einer nachgeschalteten Dampfturbine zu ermöglichen, ohne dass dabei der Wirkungsgrad des Dampfprozesses über Gebühr beeinträchtigt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem zur kurz¬ fristigen Leistungserhöhung der Dampfturbine der Fluss des Strömungsmediums durch den fossil befeuerten Dampferzeuger erhöht wird. Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass die eingebrachte Wärmeleistung in den Dampferzeuger durch die Feuerungsleistung bestimmt wird und sich bei einer plötzlichen Änderung nur vergleichsweise langsam auswirkt. Eine zusätz¬ liche Leistungsentbindung in der Dampfturbine sollte daher durch eine Nutzung der in den Heizflächen des Dampferzeugers eingespeicherten Wärmeenergie erfolgen. Die Ausspeicherung dieser Wärme erfordert ein Absenken der mittleren Materialtemperatur. Dies sollte durch eine Erhöhung der Flusses, d. h. der durchströmenden Menge an Strömungsmedium pro Zeiteinheit erreicht werden. Durch diese Maßnahme wird auf Grund der höheren Durchströmung mit vergleichsweise geringeren Mediumstemperaturen die mittlere Materialtemperatur aller Heizflächen abgesenkt und infolgedessen thermische Energie aus all diesen Heizflächen ausgespeichert und in der Dampfturbine in Form zusätzlicher Leistung entbunden.
In vorteilhafter Ausgestaltung wird zur kurzfristigen Leistungserhöhung der Dampfturbine der Enthalpiesollwert am Aus¬ tritt einer Verdampferheizfläche reduziert. Der Sollwert für die spezifische Enthalpie wird im Regelsystem des Dampferzeu¬ gers als Regelgröße für die Ermittlung des Sollwerts für den Fluss des Strömungsmediums verwendet. Diese Umschaltmaßnahme bewirkt zwei Effekte: Erstens vergrößert sich der in der Speisewassersollwertermittlung berechnete Grundsollwert für den Verdampferdurchfluss . Zweitens erhöht der Enthalpiekor¬ rekturregler - insbesondere wenn die Reduzierung besonders schnell (schlagartig) erfolgt - durch eine nun größer anste¬ hende Regelabweichung sein Ausgangssignal, um die Enthalpie am Verdampferaustritt möglichst zügig zu reduzieren. Dadurch steigt die Speisewassermenge zu Beginn dieser Maßnahme sogar überproportional an und es ist eine besonders schnelle Aus- speicherung von Wärme aus den Heizflächen mit der verbundenen Leistungsentbindung in der Dampfturbine möglich.
Vorteilhafterweise wird der Enthalpiesollwert auf einen vor¬ gegebenen Mindestenthalpiewert reduziert. Dadurch ist einer¬ seits in allen Lastzuständen eine maximale Leistungsentbin- dung bei gleichzeitiger Erhaltung der Betriebssicherheit gewährleistet .
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung wird der Mindestent- halpiewert derart bemessen, dass in allen Lastzuständen des fossil befeuerten Dampferzeugers eine vollständige Verdamp¬ fung des Strömungsmediums in den Verdampferheizflächen erreicht wird. Insbesondere im unterkritischen Betrieb sollte nämlich gewährleistet sein, dass die Enthalpie am Verdampfer¬ austritt nicht zu weit abgesenkt wird und infolgedessen ein Anfall von Restwasser in einer nachgeschalteten Abscheideeinrichtung sicher vermieden werden kann. Somit ist bei möglichst sicherer Fahrweise ein maximaler Anstieg an zusätzlichem Speisewasser und damit zusätzlicher Leistungsentbindung zu erzielen.
Dabei ist hervorzuheben, dass je höher die tatsächliche Ent¬ halpie am Verdampferaustritt im Stationärbetrieb gewählt wird, d. h. je größer der Abstand zur fest vorgegebenen Mindestenthalpie ist, desto mehr thermische Energie kann auch ausgespeichert werden, d. h. desto mehr Dampfturbinenleistung kann kurzfristig generiert werden. Demnach ist bei einer auf diese Maßnahme zugeschnittenen Kesselauslegung ein möglichst großer Abstand zur Mindestenthalpie im Stationärbetrieb bzw. im Frequenzstützbetrieb anzustreben. Dabei ist allerdings zu berücksichtigen, dass unter den genannten Umständen nur durch ein geeignetes Kesseldesign unzulässig hohe Temperaturschief¬ lagen am Verdampferaustritt zu vermeiden sind. Darüber hinaus sind auch die auftretenden transienten Belastungen in der Auslegung bzw. für das bestehende Dampferzeugerdesign zu berücksichtigen, die je nach Größe und Häufigkeit zu einer ent¬ sprechenden Materialermüdung führen können. Hier sei aber erwähnt, dass insbesondere im überkritischen Dampferzeugerbetrieb, bei dem die größtmögliche Reduktion der Verdampfer¬ austrittsenthalpie realisiert werden kann, auf Grund der Was¬ ser-Dampf-Eigenschaften des Strömungsmedium mit nur moderaten Temperaturreduzierungen am Verdampferaustritt zu rechnen ist, und sich somit die Materialbelastung des Verdampfers entspre¬ chend in Grenzen hält.
Vorteilhafterweise werden die Parameter der getroffenen Maßnahmen auf die geforderte Leistungsentbindung in der Dampfturbine abgestimmt und optimiert. Dazu werden Höhe und/oder Dauer der Reduzierung des Enthalpiesollwerts anhand der benö¬ tigten Leistungserhöhung bestimmt.
In alternativer oder zusätzlicher vorteilhafter Ausgestaltung wird zur kurzfristigen Leistungserhöhung der Dampfturbine im Strömungsweg entnommenes Strömungsmedium im Bereich einer Überhitzerheizfläche des Dampferzeugers eingespritzt. Derar¬ tige Einspritzungen können nämlich einen weiteren Beitrag zur kurzfristigen schnellen Leistungsänderung leisten. Durch diese zusätzliche Einspritzung im Bereich der Überhitzer kann nämlich der Dampfmassenstrom temporär erhöht werden. Hierbei wird ebenfalls die eingespeicherte thermische Energie für ei¬ ne temporäre Leistungssteigerung der Dampfturbine genutzt. Es ergibt sich so der zusätzliche Vorteil, dass über eine geeig¬ nete Koordination aller zur Verfügung stehenden Maßnahmen ein besonders hoher Leistungsüberschuss schnell und möglichst lange auf konstantem Niveau gehalten werden kann. Durch Staffelung der einzelnen Maßnahmen ist auch die Materialbelastung positiv beeinflussbar.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung wird die Wärmezufuhr in den fossil befeuerten Dampferzeuger erhöht, d. h. die Feuerungsleistung der Brenner erhöht. Somit kann durch das beschriebene Verfahren eine Temperaturverminderung am Verdampferaustritt günstig beeinflusst oder sogar völlig vermieden werden, da die Maßnahme wie ein Vorhaltsignal auf das Spei¬ sewasser wirkt. Somit ermöglicht das Verfahren nicht nur eine kurzfristige Leistungserhöhung, sondern ist auch zur schnelleren Einstellung einer längerfristigen Leistungserhöhung einsetzbar . In vorteilhafter Ausgestaltung umfasst ein Regelsystem für einen fossil befeuerten Dampferzeuger mit einer Anzahl von einen Strömungsweg bildenden, von einem Strömungsmedium durchströmten Economiser-, Verdampfer- und Überhitzerheizflä- chen Mittel zum Ausführen des Verfahrens. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung umfasst ein fossil befeuerter Dampferzeuger für ein Dampfkraftwerk ein derartiges Regelsystem sowie ein Dampfkraftwerk einen derartigen fossil befeuerten Dampferzeuger .
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die kurzfristige Erhöhung der Speisewas¬ sermenge eine besonders schnelle Leistungsentbindung in der dem Dampferzeuger nachgeschalteten Dampfturbine durch Nutzung der in allen Heizflächen gespeicherten Wärmeenergie ermöglicht wird. Zusätzlich ist diese Maßnahme ohne invasive bau¬ liche Maßnahmen nur mit minimalen Anpassungen des Speisewasserregelkonzepts durchführbar, so dass trotz erheblich erhöhter Anlagenflexibilität keine zusätzlichen Kosten verursacht werden.
Darüber hinaus kann im Vergleich zur Nutzung der Einspritzungen als leistungserhöhende Maßnahme auch auf die eingespei¬ cherte thermische Energie des Economisers, des Verdampfers und der ersten Überhitzerheizflächen, die strömungsmediums- seitig noch vor der ersten Einspritzung lokalisiert sind, als zusätzliche Energiequelle zurückgegriffen werden. Es steht somit für die zusätzlich angeforderte Leistung ein wesentlich größeres Reservoir an gespeicherter thermischer Energie zur Verfügung. Infolgedessen kann entweder ein größerer Leistungsanstieg (Peak) generiert werden, oder aber eine zusätzlich entbundene Leistung kann auf niedrigerem Niveau länger aufrechterhalten werden. Insbesondere im oberen Lastbereich, bei dem beispielsweise eine Androsselung der Turbinenventile auf ein bestimmtes Maß beschränkt sein muss, um den maximalen Auslegungsdruck im Hochdruckteil nicht zu überschreiten, kann im Bedarfsfall durch das beschriebene Verfahren ein hoher Leistungsüber- schuss gewährleistet werden. Und gerade im oberen Lastbereich kommen die Vorteile dieser Maßnahme zu Geltung, da sich hier die Temperaturänderungen am Verdampferaustritt auf Grund der Wasser-Dampf-Eigenschaften des Strömungsmediums in tolerablen Grenzen bewegen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer
Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
FIG 1 ein Diagramm mit Simulationsergebnissen zur Verbesserung der Sofortreserve eines fossil befeuerten Durchlaufdampferzeugers durch Erhöhung der Speise¬ wassermenge zusammen mit Einspritzung von Hochdruck-Dampf, Zwischenüberhitzungs-Dampf und jeweils in beiden Drucksystemen in einem oberen Lastbereich, und
FIG 2 ein Diagramm mit Simulationsergebnissen zur Verbesserung der Sofortreserve eines fossil befeuerten Durchlaufdampferzeugers durch Erhöhung der Speise¬ wassermenge zusammen mit Einspritzung von Hochdruck-Dampf, Zwischenüberhitzungs-Dampf und jeweils in beiden Drucksystemen in einem unteren Lastbereich.
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszei¬ chen versehen.
FIG 1 zeigt ein Diagramm mit Simulationsergebnissen unter Ausnutzung des Regelverfahrens in einem fossil befeuerten Dampferzeuger, d. h. eine sprunghafte Reduzierung des Enthal¬ piesollwerts am Verdampferaustritt zur Erhöhung der Speise¬ wassermenge bei konstant gehaltener Feuerungsleistung. Aufge¬ tragen ist die prozentuale zusätzliche Leistung bezogen auf Volllast 1 gegen die Zeit 2 in Sekunden nach einer sprunghaf¬ ten Reduzierung des Sollwerts der spezifischen Enthalpie am Verdampferaustritt um 100 kJ/kg bei 95 % Last. Diese Reduzie- rung sorgt im Regelkonzept für eine Erhöhung der Speisewas¬ serdurchflussmenge . Kurvenzug 4 zeigt das Ergebnis ohne zu¬ sätzliche Nutzung von Einspritzungen, während Kurvenzüge 6 und 8 die Ergebnisse für eine zusätzliche Nutzung von Ein- spritzungen in der Hochdruckstufe bzw. in der Hochdruck- und Mitteldruckstufe darstellen. Zum Vergleich sind weitere Kur¬ venzüge 10, 12, 14 dargestellt, die die Ergebnisse ohne Erhö¬ hung der Speisewassermenge, sondern durch alleinige Nutzung der Einspritzungen in Hochdruckstufe (Kurvenzug 10), Mittel- druckstufe (Kurvenzug 12) und beiden Druckstufen (Kurvenzug 14) zeigen. Die Einspritzung wird dabei jeweils durch Reduktion des Sollwerts für Frischdampftemperatur und gegebenenfalls Zwischenüberhitzungs-Temperatur um 20 K erreicht wurden .
In FIG 1 ist erkennbar, dass die Maxima der Kurvenzüge 4, 6 und 8 höher angeordnet sind als die der Kurvenzüge 10, 12 und 14. Die zusätzlich entbundene Leistung ist damit höher. Insbesondere eine Kombination der Maßnahmen in Bezug auf Speise- wasser und Einspritzungen zeigt eine signifikante Leistungs¬ erhöhung (Kurvenzüge 6, 8) . Bereits Kurvenzug 4 zeigt aber, dass bei der hohen Last in FIG 1 die Erhöhung des Speisewas¬ serdurchflusses die größte Leistungsausbeute aller Einzelma߬ nahmen (Vergleich der Kurvenzüge 10, 12, 14) zeigt. Die Nut- zung von Einspritzungen sorgt jedoch für eine noch schnellere Bereitstellung zusätzlicher Leistung, wie an den weiter links in der Grafik liegenden Peaks der entsprechenden Kurvenzüge erkennbar ist. FIG 2 ist gegenüber FIG 1 nur geringfügig modifiziert und zeigt die simulierten Kurvenzüge 4, 6, 8, 10, 12, 14 für 40 % Last, alle übrigen Parameter stimmen mit FIG 1 überein, ebenso die Bedeutung der Kurvenzüge 4, 6, 8, 10, 12, 14. Hier zeigen insbesondere die Kurvenzüge 4, 6, 10 einen wesentlich flacheren Verlauf als in FIG 1, d. h., es erfolgt eine lang¬ samere Leistungserhöhung in geringerer Höhe. Auch ist der Leistungsüberschuss durch die Speisewasserdurchflusserhöhung geringer ausgeprägt, wenngleich noch immer signifikant. Lediglich die Modifikation der Zwischenüberhitzung, dargestellt in Kurvenzug 12 zeigt einen vergleichsweise hohen Leistungsanstieg ca. 60 Sekunden nach Änderung des Sollwerts, der danach rasch wieder abfällt, um in das Maximum des fla¬ chen Verlaufs überzugehen. Dieser Leistungsanstieg zeigt sich entsprechend auch bei einer Modifikation beider Druckstufen nach Kurvenzug 8 und 14. In allen Fällen zeigt sich aber, dass die Erhöhung der Leistung bei einer Erhöhung der Speise- wassermenge die größte Leistungsausbeute bei höherer Dauer ermöglicht, wobei dieser Effekt insbesondere im hohen Lastbe¬ reich ausgeprägt ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Regelung einer kurzfristigen Leistungserhöhung einer Dampfturbine mit einem vorgeschalteten fossil befeuerten Durchlaufdampferzeuger mit einer Anzahl von einen Strömungsweg bildenden, von einem Strömungsmedium durchströmten Economiser-, Verdampfer- und Überhitzerheizflächen, bei dem zur kurzfristigen Leistungserhöhung der Dampfturbine der Fluss des Strömungsmediums durch den fossil befeuerten Durch¬ laufdampferzeuger erhöht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Enthalpiesollwert am Austritt einer Verdampferheizflache als Regelgröße für die Ermittlung des Sollwerts für den Fluss des Strömungsmediums durch den fossil befeuerten Durchlaufdampferzeuger verwendet wird und zur kurzfristigen Leistungserhöhung der Dampfturbine der Enthalpiesollwert reduziert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Enthalpiesollwert auf einen vorgegebenen Mindestenthalpiewert reduziert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Mindestenthalpiewert derart bemessen wird, dass in allen Lastzuständen des fossil befeuerten Durchlaufdampferzeugers eine vollständige Verdampfung des Strömungsmediums in den Verdampferheizflächen erreicht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem Höhe und/oder Dauer der Reduzierung des Enthalpiesollwerts anhand der benötigten Leistungserhöhung bestimmt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur kurzfristigen Leistungserhöhung der Dampfturbine im Strömungsweg entnommenes Strömungsmedium im Bereich einer Überhitzerheizfläche des fossil befeuerten Durchlaufdampf- erzeugers eingespritzt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Wärmezufuhr in den fossil befeuerten Durchlaufdampf- erzeuger erhöht wird.
8. Regelsystem für einen fossil befeuerten Durchlaufdampf- erzeuger mit einer Anzahl von einen Strömungsweg bildenden, von einem Strömungsmedium durchströmten Economiser-, Verdamp fer- und Überhitzerheizflächen mit Mitteln zum Ausführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
9. Fossil befeuerter Durchlaufdampferzeuger für ein Dampfkraftwerk mit einem Regelsystem nach Anspruch 8.
10. Dampfkraftwerk mit einem fossil befeuerten Durchlaufdampferzeuger nach Anspruch 9.
PCT/EP2012/052312 2011-02-25 2012-02-10 Verfahren zur regelung einer kurzfristigen leistungserhöhung einer dampfturbine WO2012113662A2 (de)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/001,281 US9080467B2 (en) 2011-02-25 2012-02-10 Method for regulating a brief increase in power of a steam turbine
DK12705819.6T DK2655811T3 (en) 2011-02-25 2012-02-10 A method for controlling a transient increase in power a steam turbine
PL12705819T PL2655811T3 (pl) 2011-02-25 2012-02-10 Sposób regulacji krótkookresowego wzrostu mocy turbiny parowej
JP2013554845A JP5815753B2 (ja) 2011-02-25 2012-02-10 蒸気タービンの短期間の出力増大を調節するための方法
KR1020137022263A KR101818090B1 (ko) 2011-02-25 2012-02-10 증기 터빈의 단기간 출력 상승의 조절 방법
AU2012219798A AU2012219798B2 (en) 2011-02-25 2012-02-10 Method for regulating a brief increase in power of a steam turbine
EP12705819.6A EP2655811B1 (de) 2011-02-25 2012-02-10 Verfahren zur regelung einer kurzfristigen leistungserhöhung einer dampfturbine
CN201280019457.6A CN103492678B (zh) 2011-02-25 2012-02-10 用于调节汽轮机的短期的功率提高的方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011004712 2011-02-25
DE102011004712.3 2011-02-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2012113662A2 true WO2012113662A2 (de) 2012-08-30
WO2012113662A3 WO2012113662A3 (de) 2013-03-21

Family

ID=45757393

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2012/052312 WO2012113662A2 (de) 2011-02-25 2012-02-10 Verfahren zur regelung einer kurzfristigen leistungserhöhung einer dampfturbine

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9080467B2 (de)
EP (1) EP2655811B1 (de)
JP (1) JP5815753B2 (de)
KR (1) KR101818090B1 (de)
CN (1) CN103492678B (de)
DK (1) DK2655811T3 (de)
PL (1) PL2655811T3 (de)
WO (1) WO2012113662A2 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016218763A1 (de) 2016-09-28 2018-03-29 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur kurzfristigen Leistungsanpassung einer Dampfturbine eines Gas-und Dampfkraftwerks für die Primärregelung

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4933002A (de) 1972-08-04 1974-03-26
FR2401380A1 (fr) * 1977-08-23 1979-03-23 Sulzer Ag Generateur de vapeur a circulation forcee
EP0308728B1 (de) 1987-09-21 1991-06-05 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben eines Durchlaufdampferzeugers
DE4117796A1 (de) * 1991-05-30 1993-01-21 Ver Energiewerke Ag Verfahren zur dampftemperaturregelung an ueberhitzern von dampfanlagen
JP2563099B2 (ja) 1992-05-04 1996-12-11 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 強制貫流蒸気発生器
DE19749452C2 (de) 1997-11-10 2001-03-15 Siemens Ag Dampfkraftanlage
DE19750125A1 (de) 1997-11-13 1999-03-11 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Primärregelung eines Dampfkraftwerkblocks
US6230480B1 (en) * 1998-08-31 2001-05-15 Rollins, Iii William Scott High power density combined cycle power plant
US6766646B1 (en) 2003-11-19 2004-07-27 General Electric Company Rapid power producing system and method for steam turbine
US7690201B2 (en) * 2005-11-07 2010-04-06 Veritask Energy Systems, Inc. Method of efficiency and emissions performance improvement for the simple steam cycle
EP2194320A1 (de) * 2008-06-12 2010-06-09 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben eines Durchlaufdampferzeugers sowie Zwangdurchlaufdampferzeuger
DE102010041964A1 (de) 2010-10-05 2012-04-05 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Regelung einer kurzfristigen Leistungserhöhung einer Dampfturbine
US9091182B2 (en) * 2010-12-20 2015-07-28 Invensys Systems, Inc. Feedwater heater control system for improved rankine cycle power plant efficiency
US9316122B2 (en) * 2010-12-20 2016-04-19 Invensys Systems, Inc. Feedwater heater control system for improved Rankine cycle power plant efficiency

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None

Also Published As

Publication number Publication date
PL2655811T3 (pl) 2016-03-31
AU2012219798A1 (en) 2013-08-29
DK2655811T3 (en) 2016-01-11
CN103492678A (zh) 2014-01-01
CN103492678B (zh) 2016-03-09
JP5815753B2 (ja) 2015-11-17
KR101818090B1 (ko) 2018-01-12
WO2012113662A3 (de) 2013-03-21
EP2655811B1 (de) 2015-10-14
EP2655811A2 (de) 2013-10-30
US20130327043A1 (en) 2013-12-12
JP2014508272A (ja) 2014-04-03
KR20140007857A (ko) 2014-01-20
US9080467B2 (en) 2015-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2603672B1 (de) Abhitzedampferzeuger
EP2606206B1 (de) Verfahren zur regelung einer kurzfristigen leistungserhöhung einer dampfturbine
EP2812542B1 (de) Energiespeicherkraftwerk und verfahren zum betreiben eines solchen kraftwerks
DE102009036064B4 (de) rfahren zum Betreiben eines mit einer Dampftemperatur von über 650°C operierenden Zwangdurchlaufdampferzeugers sowie Zwangdurchlaufdampferzeuger
EP3025031B1 (de) Verfahren zum betreiben einer dampfturbinenanlage
EP1421317B1 (de) Verfahren zum anfahren eines dampferzeugers mit einem in einer annähernd horizontalen heizgasrichtung durchströmbaren heizgaskanal und dampferzeuger
CH621187A5 (de)
DE10001995A1 (de) Verfahren zur Einstellung bzw. Regelung der Dampftemperatur des Frischdampfes und/oder Zwischenüberhitzerdampfers in einem Verbundkraftwerk sowie Verbundkraftwerk zur Durchführung des Verfahrens
EP3269948B1 (de) Verfahren zur anpassung der leistung einer dampfturbinen-kraftwerksanlage und dampfturbinen-kraftwerksanlage
EP2616643B1 (de) Verfahren zur regelung einer kurzfristigen leistungserhöhung einer dampfturbine
EP3475539A1 (de) Verfahren zur kurzfristigen leistungsanpassung einer dampfturbine eines gas-und dampfkraftwerks für die primärregelung
DE102012204218A1 (de) Leistungsregelung und/oder Frequenzregelung bei einem solarthermischen Dampfkraftwerk
EP2655811B1 (de) Verfahren zur regelung einer kurzfristigen leistungserhöhung einer dampfturbine
WO2012062708A2 (de) Fossil befeuerter dampferzeuger
WO2015028366A2 (de) Betriebsverfahren für einen extern beheizten zwangdurchlaufdampferzeuger
EP2625390B1 (de) Fossil befeuerter dampferzeuger
WO2013149900A1 (de) Kraftwerk und verfahren zum betreiben einer kraftwerksanlage
WO2014032827A1 (de) Vorrichtung zur schnellen wirkleistungsänderung von kraftwerksanlagen
DE112012001451T5 (de) Wärmerückgewinnungsdampferzeuger und Kraftwerk
WO2014146846A2 (de) Verfahren zum betreiben eines solarthermischen kraftwerks
WO2014056772A1 (de) Verfahren zum flexiblen betrieb einer kraftwerksanlage
AT512176A4 (de) Abhitzedampferzeuger
CH338472A (de) Verfahren zur Regelung von bei hohem Druck betriebenen Zwangdurchlaufdampferzeugern und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201280019457.6

Country of ref document: CN

DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012705819

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2013554845

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

Ref document number: 20137022263

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14001281

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2012219798

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20120210

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12705819

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2