[发明专利]燃气轮机设备和用于运行燃气轮机设备的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电厂的燃气轮机设备，所述燃气轮机设备具有压缩机、耦联到所述压缩机上的涡轮机以及环形燃烧室。

背景技术

燃气轮机设备通常具有压缩机和涡轮机，所述压缩机和涡轮机借助于共同的轴彼此耦联。在压缩机和涡轮机之间设置有燃烧室，在所述燃烧室之内在添加借助于压缩机压缩的空气的情况下进行气态燃料的燃烧。以这种方式产生的废气在涡轮机中膨胀，这引起所述涡轮机的旋转运动。在轴上还耦联有发电机，借助于所述发电机产生电能。为了确保相对有效率的燃烧，燃烧室构成为环形燃烧室。换言之，燃烧室关于轴旋转对称地设置，所述轴将压缩机与涡轮机耦联。

在燃气轮机设备的部分负荷运行中，少量燃料到达燃烧室中，这引起燃烧温度降低。由于温度降低，现有的燃料，通常包含碳的气体，不完全地还原为二氧化碳。由此，剩下在燃气轮机设备的废气中的一氧化碳的相对大的份额。因此，燃气轮机设备的效率在部分负荷运行中降低。只要存在关于在废气之内的一氧化碳份额的法律上的规定，例如不能超过10ppm的边界值，那么燃气轮机设备的运营商就必须关断所述燃气轮机设备，或者以超过实际的功率要求的功率要求运行燃气轮机设备。在此，剩余做功没有被利用。

发明内容

本发明基于的目的是，提出一种发电厂的燃气轮机设备，所述燃气轮机设备可相对有效率地运行。本发明的另一目的是，提出一种用于运行发电厂的燃气轮机设备的方法。

根据本发明，所述目的通过一种燃气轮机设备以及一种用于运行燃气轮机设备的方法来实现。有利的改进方案和设计方案在本文中阐述。

燃气轮机设备，也称作燃气轮机，具有压缩机和涡轮机，所述压缩机和涡轮机彼此耦联。尤其，压缩机根据轴流式压缩机的类型构成，所述轴流式压缩机具有在运行中旋转的轴，其中所述轴转为涡轮机的轴或者与所述涡轮机的轴是一件式的。在压缩机和涡轮机之间流动连通地设置有环形燃烧室，所述环形燃烧室具有至少一个燃烧器。适宜地，环形燃烧室包括多个这种燃烧器。燃烧器尤其具有用于提供燃料的入流管路。借助于燃烧器加热借助于压缩机压缩的空气和/或将所述空气考虑用于燃料的燃烧，其中形成废气，所述废气被输送给涡轮机。在此，空气尤其理解为环境空气，然而也理解为被加工过的环境空气，例如具有提高的氧含量的被处理过的或被过滤的环境空气，以及所述空气还理解为基本上纯的氧气。此外，空气基本上尤其理解为任意气态的氧化剂，所述氧化剂在燃气轮机设备之内，特别是在环形燃烧室之内，与已输送的燃料进行放热的化学反应。

燃气轮机设备还具有旁通管路，借助于所述旁通管路绕过燃烧器。换言之，旁通管路与燃烧器并联连接，其中旁通管路设计并且配置为，用被压缩的空气加载。为此，旁通管路具有入口，所述入口在燃烧器的上游耦联于压缩机，耦联于环形燃烧室，或者耦联于可能的、流动连通地设置在所述压缩机和所述环形燃烧室之间的构件，在运行中所述构件引导借助于压缩机压缩的空气。相反，旁通管路的出口设置在燃烧器下游并且尤其通到环形燃烧室中或者通到其他的流动连通地设置在涡轮机上游的构件中，在所述构件之内，在运行中借助于燃烧器产生的废气被输送给涡轮机。

换言之，借助于旁通管路，绕过燃烧器引导被压缩的空气，使得所述空气不参与燃烧或者不由燃烧直接加热。概括地说，压缩机与涡轮机经由环形燃烧室气动地连接，所述环形燃烧室具有燃烧器，其中借助于旁通管路提供压缩机与涡轮机的并联连接，所述并联连接不具有燃烧器。

借助于旁通管路实现减少输送给燃烧器的空气。由此能够影响燃料与所提供的空气质量的比例，进而尤其与具有降低的燃料通流量的燃气轮机的部分负荷运行相关联。适宜地，借助于燃烧器燃烧的燃料与为此所提供的空气质量的比例基本上关于所有功率要求保持恒定或至少在特定的值域之内保持恒定。以这种方式，燃烧温度基本上设定为不变的值，并且禁止排放一氧化碳或者至少减少一氧化碳。由于流动连通地在涡轮机上游引入借助于旁通管路绕过燃烧器引导的空气，重新利用在该部分被压缩的空气中储存的能量，进而不降低燃气轮机设备的效率。

燃气轮机设备是发电厂的组成部分，借助于所述组成部分提供电流。例如，燃气轮机设备是燃气-蒸汽轮机发电厂的组成部分。尤其，燃气轮机设备的最大功率大于或等于250MW并且尤其大于或等于295MW。驱动涡轮机的轴的最大转速适宜地大于每分钟1500转并且例如小于每分钟5000转。尤其，转速在每分钟2500和3500转之间。