[发明专利]用于保持电站系统运行频率的方法

说明书

本发明涉及一种用于保持电站系统运行频率的方法。

在一个封闭的电力系统中，如果由于任何原因使较大功率的发电站自发地从网络中掉闸脱开，其余的发电厂必须能够迅速替代损失的功率补给，以免发生整个网络的倾刻瓦解。这一操作允许的时间仅以秒计。所有附备的旋转设备，例如涡轮机组和驱动设备都参与起到阻尼电网瓦解的作用。但是，如果不能立即卸载或断开不重要的负载，或者不能以任何其他方式迅速馈送损失的功率，网络瓦解将不可避免地发生。单轴汽轮机的压缩机当转速低于某一预定的较高转速时会产生电涌波动(喘振现象)，因此它特别容易受到故障的链式反应影响。

另一方面，单轴汽轮机实际上在提供功率正向阶梯函数变化方面具有相当的优势。

在单轴汽轮机中，通过将自来水注入压缩机的下游，可以获得功率的阶梯函数变化。但是这种防护措施由于燃料系统的不活泼性能，可能导致一个负的瞬间效应，使燃烧室内的火焰不稳定，存在火花抑制熄灭的危险。而且，通过这种水注入方式，不能满足和适应自然的负载增高的要求，由于温度降低，使电力系统暂时产生一个与所需的负载增加不适应的负向反应。

因此，本发明的目的在于纠正这一缺陷。如权利要求所述，本发明在本文开头所述的方法的基础上，提供一种保护措施，它允许产生自发的正阶梯函数功率变化。

为此，本发明为克服燃料系统的不活泼性质采用直接填加作为基本媒介物的水的方式。汽化所需的燃料量和加热所产生的蒸汽到混合温度。在同一时间，注入的水量必须与该电功率损失的发电机的过载能力相匹配。

本发明的主要优点是向浓缩的液体燃料供给加压的水，将这种混合物喷入燃烧室的注入装置受频率下降的变化率控制。

置备的基本媒介物以及所涉及的燃料量不局限于只是水和油，也可以采用其他乳化液和溶液。此外，可直接采用气化液体或气体作为基本媒介物。

其他解决所述问题的改进和完善方案及其优选性体现在本发明的从属权利要求中。

下面将结合附图详细说明本发明的一个实施例。对于直接理解本发明无关的那些部件在此予以省略，凡是媒介物的流动方向在图中用箭头表示。

结合附图，并参照下面的详细说明，将使本发明的全貌及其优点变得更加易于理解和明了，该附图表示气轮机组，带有顺序布置的燃烧室和水油混合注入装置。

现在参照附图，其中相同或相应的部件用相类似的标号表示。该图表示这样一种汽轮机，它包括一个压缩机1，与该压缩机的下游连接的第一燃烧室2；以下称为HP燃烧室，一个HP涡轮机3位于该燃烧室的下游，第二燃烧室4在这个HP涡轮机的下游连接，以下称为LP燃烧室，接着一个LP涡轮机5处于该燃烧室的下游。一个发电机6用于发电。压缩机开始工作后，向压缩机1输入的气体16沿上述路径通过，压缩后的气体8被送至HP燃烧室2。燃烧室2用燃料9燃烧，所用燃料本身可以是气态和/或液态，这与燃烧室内采用的燃烧器的特性有关。燃烧室2一般采用扩散型燃烧器；然而，最好采用如欧洲专利EP-B1-0321809所介绍的预混式燃烧器，它的描述有助于对本发明的相应部件的理解。来自HP燃烧室2的热气10最先作用到HP涡轮机3上。在此装置中，涡轮机3应产生最小膨胀，因此它的排出气体11仍带有较高的温度。安装在涡轮机3下游的LP燃烧室4基本上为环状圆柱体式。这个燃烧室4并不采用常规的燃烧器结构，它的燃烧是通过将燃料13喷入到热排出气体11中产生自点火实现的。假设这是一种气态燃料，例如大气，则必须满足以下前提条件才能产生自点火。首先，可以假设，采用目前的装置，自燃不会发生，除非温度达到1000度左右，其次，仅指局部负载操作的情况。但是，这个要求会对汽轮机的优化热动力设计产生不利影响。因此，出于热动力学的考虑，HP涡轮机3的压力比不允许上升到导致例如约500℃的低的出口温度的程度，这样作将有利于下游的常规的燃烧室的可靠工作。为了保证甚至在不利条件下LP燃烧室4均可实现自点火，喷入LP燃烧室4的气体燃料13可被添加到与其他燃料12等量的程度，后者具有低燃烧温度。这里气态燃料是基本燃料，油适于作辅助燃料。这些液态辅助燃料12被喷入，起到爆燃引线作用，这样即使由HP涡轮机3排出的热气11的温度低于最佳自燃温度，也能实现在LP燃烧室4内的自点火。接着由LP燃烧室4输出的热气14供给LP涡轮机5。来自这个LP涡轮机5的排出气体15的热值可以被应用到较高程度，例如在下游连接一个蒸汽流回路7，供给蒸汽流到一蒸汽轮机，和/或将要注入的水预热。