燃?xì)獍l(fā)電站的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于運行燃?xì)獍l(fā)電站的方法，其包括燃?xì)廨啓C，該燃?xì)廨啓C具有壓縮機級以及渦輪機級，并且通過軸與發(fā)電機相連，其中發(fā)電機設(shè)計為也可作為發(fā)動機工作，其中所述方法要求發(fā)電機作為發(fā)動機工作用于旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動軸，以及同時將從渦輪機級流出的加熱氣流導(dǎo)出和將所述氣流導(dǎo)入用于將熱能從氣流傳遞至熱交換流體的第一熱交換器，其中，熱交換流體設(shè)計用于要么向熱存儲介質(zhì)輸出熱能、要么自身作為存儲介質(zhì)中間存儲。
【專利說明】燃?xì)獍l(fā)電站

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于運行燃?xì)獍l(fā)電站的方法，該燃?xì)獍l(fā)電站包括燃?xì)廨啓C，該燃?xì)廨啓C通過軸與發(fā)電機相連，其中發(fā)電機設(shè)計用于也可作為發(fā)動機工作。此外本發(fā)明還涉及一種這樣的燃?xì)獍l(fā)電站。

【背景技術(shù)】
[0002]由于在公共的供電網(wǎng)中越來越多地向利用分散布置的可重復(fù)使用的發(fā)電源供電的轉(zhuǎn)變，需要日益改善對電能的調(diào)節(jié)或適當(dāng)?shù)闹虚g存儲，用于使供電網(wǎng)絡(luò)即使在需求或電流輸入劇烈波動時也能穩(wěn)定運行。
[0003]將電能中間存儲為機械能的形式(例如借助壓力或存儲介質(zhì)的勢能改變)尤其適用于短期或中期的能量存儲。在此在公共供電網(wǎng)絡(luò)中可供使用的多余電能通常被利用來改變存儲介質(zhì)的機械能量狀態(tài)。在抽水蓄能式電站中例如水借助適用的輸送裝置被提升至較高的勢能水平，用于在不同時間借助落至其原始水平的水驅(qū)動渦輪機和發(fā)電機以發(fā)電。電流可以重新輸入公共電網(wǎng)中并且特別是在存在增大的用電需求和調(diào)節(jié)需求時提供。
[0004]然而，傳統(tǒng)的蓄能電站技術(shù)中的缺點在于，在其可能的應(yīng)用方面地域受到限制。因此例如抽水蓄能式電站在大多數(shù)情況下僅用于位置地形具有合適的高度差的地方。對此額外的缺點還在于對風(fēng)景和自然的景觀的負(fù)面影響。尤其通過必要的白天建造結(jié)構(gòu)較大的裝置而幾乎不能避免這些缺點。
[0005]由于用于中間存儲電能的傳統(tǒng)技術(shù)的缺點而提出的要求在于，提供一種改進(jìn)的技術(shù)解決方案。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題尤其在于，提供一種方法，該方法能夠?qū)⒔柚延械陌l(fā)電站技術(shù)將來自公共電網(wǎng)的電流轉(zhuǎn)換成合適形式的可存儲的能量。此外特別希望的是提供一種方法，該方法基于現(xiàn)有的發(fā)電站技術(shù)實現(xiàn)發(fā)電站能夠僅通過很少的和低成本的改變而改造為，使得其不僅適用于生產(chǎn)電流而且適用于提供合適形式的可存儲的能量。尤其還推薦一種用于提供可存儲能量的方法，該方法相對更少地干預(yù)自然環(huán)境或完全避免這種干預(yù)。
[0006]按照本發(fā)明，所述技術(shù)問題通過一種按照權(quán)利要求1和2所述的方法以及通過一種按照權(quán)利要求13、14的燃?xì)獍l(fā)電站解決。
[0007]所述技術(shù)問題尤其通過一種用于運行燃?xì)獍l(fā)電站的方法解決，該燃?xì)獍l(fā)電站包括燃?xì)廨啓C，該燃?xì)廨啓C具有壓縮機級以及渦輪機級，并且燃?xì)廨啓C通過軸與發(fā)電機相連，其中發(fā)電機設(shè)計用于也可以作為發(fā)動機工作，該方法包括以下步驟:
[0008]-發(fā)電機作為發(fā)動機工作用于旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動軸；
[0009]-同時將從渦輪機級流出的氣流導(dǎo)出，和
[0010]-將該氣流導(dǎo)入用于將熱能從氣流傳遞至熱交換流體的第一熱交換器；
[0011 ]-將熱交換流體輸入蓄熱器；
[0012]此外，所述技術(shù)問題通過一種用于運行燃?xì)獍l(fā)電站的方法解決，該燃?xì)獍l(fā)電站包括燃?xì)廨啓C，該燃?xì)廨啓C具有壓縮機級以及渦輪機級，并且燃?xì)廨啓C通過軸與發(fā)電機相連，其中發(fā)電機設(shè)計用于也可以作為發(fā)動機工作，該方法包括以下步驟:
[0013]-發(fā)電機作為發(fā)動機工作用于旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動所述軸；
[0014]-同時將從渦輪機級流出的氣流導(dǎo)出，和
[0015]-將所述氣流導(dǎo)入用于將熱能從氣流傳遞至熱交換流體的第一熱交換器；
[0016]-將熱交換流體的熱能傳遞至熱存儲流體，所述熱存儲流體在另外的步驟中輸入蓄熱器；
[0017]此外，所述技術(shù)問題通過一種燃?xì)獍l(fā)電站解決，該燃?xì)獍l(fā)電站包括燃?xì)廨啓C，該燃?xì)廨啓C具有壓縮機級以及渦輪機級，并且燃?xì)廨啓C通過軸與發(fā)電機相連，其中發(fā)電機設(shè)計用于也可以作為發(fā)動機工作，該燃?xì)獍l(fā)電站還包括導(dǎo)氣裝置，該導(dǎo)氣裝置與渦輪機級這樣共同作用，使得從渦輪機級流出的氣流導(dǎo)出并且導(dǎo)入第一熱交換器中，其中，熱交換器設(shè)計用于，將熱能從氣流中取出并且傳遞至熱交換流體，該熱交換流體可以輸入蓄熱器中用于中間存儲。
[0018]此外，所述技術(shù)問題通過一種燃?xì)獍l(fā)電站解決，該燃?xì)獍l(fā)電站包括燃?xì)廨啓C，該燃?xì)廨啓C具有壓縮機級以及渦輪機級，并且燃?xì)廨啓C通過軸與發(fā)電機相連，其中發(fā)電機設(shè)計用于也可以作為發(fā)動機工作，該燃?xì)獍l(fā)電站還包括導(dǎo)氣裝置，該導(dǎo)氣裝置與渦輪機級這樣共同作用，使得從渦輪機級流出的氣流導(dǎo)出并且導(dǎo)入第一熱交換器中，其中，熱交換器設(shè)計用于，將熱量從氣流中獲取并且向熱交換流體傳遞，該熱交換流體在第二熱交換器中向熱存儲流體輸出至少一部分熱能，該熱存儲流體輸入蓄熱器中用于中間存儲。
[0019]按照本發(fā)明也進(jìn)行電能向熱能的轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換可以借助在許多地方已經(jīng)存在的燃?xì)獍l(fā)電站技術(shù)實現(xiàn)，方式是即設(shè)計用于產(chǎn)生電流的發(fā)電機這樣程度地適配，使得該發(fā)電機也可以作為發(fā)動機工作用于產(chǎn)生加熱的氣流。
[0020]因為發(fā)電機相對發(fā)動機僅基于技術(shù)原理的轉(zhuǎn)變，所以為了適配發(fā)電機僅要進(jìn)行相對較小和廉價的改變，這種改變允許發(fā)電機也可以作為發(fā)動機工作。在此修改例如發(fā)電機的保護方案。此外用于燃?xì)廨啓C的發(fā)電機常常已經(jīng)構(gòu)造成，使得該發(fā)電機在直至到達(dá)所期望的最小轉(zhuǎn)速的啟動階段中能夠作為發(fā)動機工作。但這種作為發(fā)動機的工作僅保證了異步工作，該異步工作也不能設(shè)計用于提供較高的輸入功率來達(dá)到燃?xì)廨啓C的額定轉(zhuǎn)速。在傳統(tǒng)的輸入功率中若不通過發(fā)動機加熱幾乎不能提供加熱的氣流，因為在燃?xì)廨啓C的傳統(tǒng)運行中在燃燒室級中的燃料點燃在達(dá)到額定轉(zhuǎn)速前額外地提供了燃燒功率，也就是負(fù)責(zé)實現(xiàn)期望的壓縮質(zhì)量流。也就是說發(fā)動機在常規(guī)運行中不能提供全部功率用于使燃?xì)廨啓C達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。但是如果燃燒功率不能或不能以如傳統(tǒng)運行一樣的標(biāo)準(zhǔn)提供，則這要求通過發(fā)動機提供附加的輸入功率，傳統(tǒng)的發(fā)電機(作為發(fā)動機運行)不能理解為這種發(fā)動機。
[0021]在發(fā)電機作為發(fā)動機工作時使用能夠從公共電網(wǎng)中獲取的電能用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動所述軸。所述軸又驅(qū)動由燃?xì)廨啓C包含的渦輪機級以及壓縮機級，并且因此負(fù)責(zé)氣流通過燃?xì)廨啓C，該氣流與在燃?xì)廨啓C發(fā)電運行中的流體相同定向。但是不同于燃?xì)廨啓C發(fā)電運行的是，在按照本發(fā)明的運行中不產(chǎn)生電流，而是僅將電能轉(zhuǎn)換成可合適的可存儲形式的能量。也就是說消耗電能。此外，由于燃?xì)廨啓C的軸、壓縮機和渦輪機較大的慣性，電能消耗可使頻率穩(wěn)定地作用于公共電網(wǎng)的電網(wǎng)頻率。因此也可以以適用的方式補償較小的電網(wǎng)波動，而同時從公共電網(wǎng)吸收電能。
[0022]在發(fā)電機按照本發(fā)明運行時，為了借助燃?xì)廨啓C產(chǎn)生熱能，首先將空氣從環(huán)境中吸入壓縮機級用于壓縮空氣并因此至少部分地實現(xiàn)這樣壓縮的空氣的絕熱的加熱。因此在發(fā)電機按照本發(fā)明作為發(fā)動機工作時從壓縮機級流出相對較熱的空氣，并且經(jīng)過燃燒室級以及渦輪機級。在從渦輪機級流出時，所述氣體以合適方式導(dǎo)出，其中該氣體的熱能在合適導(dǎo)引后通過熱交換作用在第一熱交換器中傳遞至熱交換流體中。這種熱交換流體可以存儲在蓄熱器中用于其他的、時間上后續(xù)的應(yīng)用，例如用于在電流需求較高時向公共電網(wǎng)返回供電。備選地燃?xì)獍l(fā)電站還可以這樣設(shè)計，熱交換流體可以在第二熱交換器中將其熱量傳遞給熱存儲流體，熱存儲流體然后同樣存儲在蓄熱器中。因此熱交換流體和/或熱存儲流體的熱能也可以在稍后時間用于其他的熱應(yīng)用。特別有利的是這種應(yīng)用在來自公共電網(wǎng)的電流較貴時進(jìn)行。
[0023]在此需要指出，蓄熱器是一種構(gòu)件，其不被已有的蒸汽發(fā)生器單元包含，蒸汽發(fā)生器單元設(shè)置用于產(chǎn)生蒸汽從而運行蒸汽輪機。而這種蓄熱器是附加的構(gòu)件，該附加的構(gòu)件不包含在傳統(tǒng)的燃?xì)?蒸汽發(fā)電站中。
[0024]此外應(yīng)指出的是，加熱的空氣從渦輪機級中導(dǎo)出并且不需要結(jié)構(gòu)上改變?nèi)細(xì)廨啓C本身。尤其是不需要設(shè)置附加的排出裝置，通過該排出裝置必須將通過壓縮加熱的空氣導(dǎo)出。
[0025]在此燃?xì)獍l(fā)電站的概念應(yīng)該以廣義的含義形式理解。燃?xì)獍l(fā)電站尤其也可以理解為組合式的燃?xì)夂驼羝l(fā)電站，其中蒸汽輪機借助燃?xì)廨啓C的廢氣的廢熱運行。此外，還包括這樣的燃?xì)獍l(fā)電站，其將熱能供給外部的蒸汽發(fā)電站。同樣燃?xì)獍l(fā)電站包括一種大規(guī)模過程技術(shù)的應(yīng)用，其具有用于發(fā)電的燃?xì)廨啓C。
[0026]按照本發(fā)明的一種用于運行燃?xì)獍l(fā)電站的方法的特別優(yōu)選的實施形式規(guī)定，發(fā)電機借助過剩電流作為發(fā)動機運行。因為過剩電流有時免費或甚至逆支付地從公共電網(wǎng)中獲取，因此可以非常廉價地將發(fā)電機作為發(fā)動機工作。此外因為燃?xì)廨啓C在當(dāng)公共電網(wǎng)中提供過剩電流時通常不能用于發(fā)電，所以發(fā)電機按照實施例作為發(fā)動機工作在經(jīng)濟角度上是特別合適的。
[0027]按照本發(fā)明的方法的另一種優(yōu)選的實施形式，發(fā)電機在轉(zhuǎn)速可變的情況下作為發(fā)動機工作。這種工作允許從供電網(wǎng)中獲取不同量的電能，并因此以合適的方式適配可支配的過剩電流的數(shù)量。此外可變的工作還允許通過不同的壓縮功率提供不同溫度的氣流。根據(jù)相應(yīng)的溫度選擇可以使氣流在其熱含量方面與應(yīng)用的要求相適配。
[0028]按照本發(fā)明的方法另一種實施形式，發(fā)電機可以這樣作為發(fā)動機工作，使得氣流具有至少100°c、優(yōu)選至少150°C和特別優(yōu)選的至少300°C的溫度。在此，發(fā)動機功率或轉(zhuǎn)速相應(yīng)地與氣流的溫度相適配。因為在壓縮機質(zhì)量流量較高和因此壓縮機最終壓力較大時也會形成發(fā)動機增加的壓縮率，因此在這種工作條件下將更高的熱量在更高的溫度下向氣流傳遞。這尤其有利地在溫度受控地獲取熱能的方法中或這種方法的溫度受控的步驟中是顯著的。若在燃?xì)廨啓C中沒有點火地壓縮時預(yù)期120°C至200°C的溫度水平，則在合適的點火時也可以達(dá)到大于200°C、尤其大于300°C的更高的溫度水平。
[0029]按照本發(fā)明的方法的另一種優(yōu)選的實施形式規(guī)定，在發(fā)電機作為發(fā)動機工作以用于通過氣流輸出熱能的過程中，不向燃?xì)廨啓C輸入燃料。在燃?xì)廨啓C中向氣流傳遞熱能也可以僅歸因于壓縮，氣流在燃?xì)廨啓C的壓縮機級中經(jīng)歷壓縮。相應(yīng)地，此處現(xiàn)行的壓縮率將會或多或少地提高氣流的溫度水平。按照實施形式，為了向氣流傳遞熱能可以不需要燃料，因此形成特別廉價的方法。
[0030]按照本發(fā)明的方法的一種備選的實施形式規(guī)定，在發(fā)電機作為發(fā)動機工作以用于通過氣流輸出熱能的過程中，向燃?xì)廨啓C輸入一定數(shù)量的燃料，該數(shù)量小于在常規(guī)發(fā)電運行時向燃?xì)廨啓C輸入的數(shù)量，其中燃料在燃?xì)廨啓C中燃燒以產(chǎn)生熱能。若在壓縮機級中的壓縮率不足以實現(xiàn)氣流預(yù)定的溫度水平，則可以在燃?xì)廨啓C中向氣流供給燃料，然后通過點火使燃料燃燒。這種燃燒用于提供向氣流傳遞的熱能。
[0031]但是按照實施形式給氣流供給燃料與燃?xì)廨啓C用于發(fā)電的常規(guī)運行的區(qū)別在于，熱能沒有以如同傳統(tǒng)運行一樣的標(biāo)準(zhǔn)用于運行燃?xì)廨啓C中的渦輪機級。一方面，熱能用于將氣流的熱能含量提高至一水平，該水平通常不會實現(xiàn)渦輪機級的常規(guī)運行。另一方面，燃料(例如天然氣)在燃燒室中的燃燒也實現(xiàn)了熱功率向渦輪機級的輸出，由此可以實現(xiàn)其機械的驅(qū)動，但是這種驅(qū)動小于常規(guī)運行時的驅(qū)動。這樣可以通過適當(dāng)調(diào)節(jié)燃料輸入和燃料燃燒減少并且甚至控制發(fā)動機的輸入功率。在此相對用于發(fā)電的傳統(tǒng)運行需要更少量的燃料。按照實施形式還可以有利地提高氣流的溫度或含熱量。
[0032]按照方法的一種擴展設(shè)計還可以規(guī)定，發(fā)電機作為發(fā)動機的用于通過氣流輸出熱能的工作相對發(fā)電機以常規(guī)發(fā)電運行的工作具有小于一個小時、優(yōu)選小于半個小時的時間延遲。在此常規(guī)運行應(yīng)該理解為滿載運行。因此也可以實現(xiàn)在發(fā)電時的滿載和用于從電網(wǎng)獲取電流的運行(同時存儲所產(chǎn)生的熱能)之間的相對較短的交替。給出的銜接時間一般用于在發(fā)電的燃?xì)廨啓C停機時的熱平衡。為了尤其不必?fù)?dān)心例如由于從滿載向消耗電流的運行的快速的載荷切換造成的對燃?xì)獍l(fā)電站的熱損壞，這種銜接時間是必要的。
[0033]對應(yīng)本發(fā)明一種特別優(yōu)選的實施形式，在另一步驟中從蓄熱器中取出熱交換流體和/或熱存儲流體，其中所取出的熱交換流體和/或熱存儲流體作為過程蒸汽或用于準(zhǔn)備過程蒸汽被輸入蒸汽應(yīng)用裝置中。這種蒸汽應(yīng)用優(yōu)選可以是將來自水-蒸汽回路的蒸汽供給工業(yè)過程，過程蒸汽被置入所述水-蒸汽回路中。
[0034]對應(yīng)本發(fā)明另一種優(yōu)選的實施形式，在另一步驟中，從蓄熱器中取出熱交換流體和/或熱存儲流體，其中所取出的熱交換流體和/或熱存儲流體設(shè)置用于對水-蒸汽回路中的給水熱的預(yù)處理以用于運行蒸汽渦輪機。為此給水通過熱傳遞來進(jìn)行熱的預(yù)處理用于預(yù)熱和/或蒸發(fā)。熱的預(yù)處理的其他步驟，尤其給水的蒸汽的過熱通常之后緊接著進(jìn)行。在此給水應(yīng)該理解為出現(xiàn)在耦連的燃?xì)夂驼羝l(fā)電站中的冷凝水，也如同傳統(tǒng)意義上的給水，該給水例如用于供給例如在外部蒸汽發(fā)電站中的外部蒸汽過程。
[0035]按照另一種實施形式還可以規(guī)定，在另一步驟中從蓄熱器中取出熱交換流體和/或熱存儲流體，其中所取出的熱交換流體和/或熱存儲流體設(shè)計用于預(yù)處理燃?xì)廨啓C在常規(guī)發(fā)電運行時的進(jìn)氣。這種預(yù)處理通常借助進(jìn)氣空氣調(diào)節(jié)器進(jìn)行，該進(jìn)氣空氣調(diào)節(jié)器設(shè)置在壓縮機級的吸入?yún)^(qū)域中。通過從熱交換流體和/或熱存儲流體的適用的熱傳遞可以這樣加熱進(jìn)氣，由此尤其在部分負(fù)載中實現(xiàn)燃?xì)鉁u輪機的有效的運行。
[0036]按照本發(fā)明一種優(yōu)選的實施形式可以規(guī)定，在另一步驟中從蓄熱器中取出熱交換流體和/或熱存儲流體，其中所取出的熱交換流體和/或熱存儲流體導(dǎo)入遠(yuǎn)程熱網(wǎng)中。
[0037]按照燃?xì)獍l(fā)電站的第一種優(yōu)選的實施形式可以規(guī)定，該燃?xì)獍l(fā)電站包含至少一個后加熱級，該至少一個后加熱級在燃?xì)廨啓C下游并且在第一熱交換器上游與氣流共同作用，使得附加的熱能可以輸入氣流中。也就是說按照實施例，氣流的溫度水平可以通過氣流從后加熱級獲取另外的熱能而提高。因此在第一熱交換器中形成更高的溫度水平并因此具備更大的熱量，該熱量可以向熱交換流體傳遞。因此所有其他應(yīng)用可以借助更高的能量含量或更高的熱量來運行，所述應(yīng)用需要用熱預(yù)處理的熱交換流體供給。這尤其可以對這些應(yīng)用的效率產(chǎn)生有利的效果。
[0038]按照這種實施形式的一種優(yōu)選的擴展設(shè)計，后加熱級通過燃燒過程提供熱能，這種燃燒過程尤其是由天然氣供給的燃燒過程。特別優(yōu)選地，天然氣可以從燃料存儲器中取出，該燃料存儲器也可以用于以燃料供給燃?xì)廨啓C。此外，天然氣相對例如石油是更加環(huán)保的能量載體，其可以以更高的效率和更少的廢物燃燒。因此，本實施形式是特別環(huán)保的。此夕卜，在從相同的燃料存儲器(其也用于供給燃?xì)廨啓C)中提取時不需要另外準(zhǔn)備燃料。
[0039]此外可以有利地規(guī)定，在第一熱交換器中的熱傳遞足夠大以將熱交換流體熱轉(zhuǎn)換為蒸汽，或轉(zhuǎn)換成過熱的和處于壓力下的流體，其中熱交換流體優(yōu)選可以在壓力下存儲在蓄熱器中。熱交換流體尤其是水并且以過熱的形式存儲。因此，這種水提供給蒸汽發(fā)電站中的蒸發(fā)過程以便利用。作為備選，熱存儲流體也可以取代熱交換流體完成這種任務(wù)。
[0040]按照一種特別優(yōu)選的實施形式，熱交換流體是水。該熱交換流體例如可以包含在蒸汽回路中。這種蒸汽回路特別適用于產(chǎn)生電流，例如借助蒸汽輪機。因此熱交換流體所包含的熱能可供用有效的發(fā)電過程，該發(fā)電過程尤其也可以將時間延遲地產(chǎn)生的電流饋入公共電網(wǎng)。在此代替熱交換流體，熱存儲流體同樣適合于此。
[0041]按照本發(fā)明另一種實施形式，熱交換流體和/或熱存儲流體被輸入進(jìn)氣調(diào)節(jié)器中，其設(shè)計用于預(yù)熱進(jìn)氣，進(jìn)氣在常規(guī)發(fā)電運行中通過燃?xì)廨啓C被吸入壓縮機級中。通過預(yù)熱進(jìn)氣可以使燃燒過程更有效地設(shè)計。此外，已表明在燃燒過程中產(chǎn)生更少的燃燒廢物、尤其是更少的固體燃燒廢物。因此一方面提高了燃燒過程的效率，另一方面也可以在廢物方面改善燃燒過程對燃燒空氣的影響。
[0042]按照本發(fā)明的燃?xì)獍l(fā)電站的一種優(yōu)選的實施形式，熱交換流體和/或熱存儲流體被輸入第三熱交換器，該第三熱交換器設(shè)計用于預(yù)熱在蒸汽過程中用于運行蒸汽輪機的給水。因此可以以合適的方式提高給水的熱含量，由此借助蒸汽輪機可以更有效地進(jìn)行后續(xù)的發(fā)電過程。
[0043]按照另一種優(yōu)選的實施形式，熱交換流體和/或熱存儲流體與遠(yuǎn)程熱網(wǎng)建立熱連接和/或流體連接。因此可以將借助燃?xì)廨啓C提供的熱量低損失地直接導(dǎo)入最終消耗裝置。
[0044]以下結(jié)合若干附圖例示性地描述本發(fā)明。在此應(yīng)該指出，附圖僅應(yīng)示意性地理解并且在所示實施形式的具體性方面沒有限制。此外，在附圖中示出的單獨的特征可以僅自身的、也可以結(jié)合附圖中示出的其他特征被要求保護。在附圖中:
[0045]圖1是按照本發(fā)明的燃?xì)獍l(fā)電站的第一實施形式；
[0046]圖2是按照本發(fā)明的燃?xì)獍l(fā)電站的第二實施形式；
[0047]圖3是同樣按照本發(fā)明的燃?xì)獍l(fā)電站的第三實施形式；
[0048]圖4是本發(fā)明的方法的實施形式的流程圖。
[0049]圖1是按照本發(fā)明的燃?xì)獍l(fā)電站I的第一實施形式。在此燃?xì)獍l(fā)電站I包括燃?xì)廨啓C10，該燃?xì)廨啓C10具有壓縮機級11，燃燒室級12以及渦輪機級13。燃?xì)廨啓C10通過軸15與發(fā)電機14相連。按照本發(fā)明發(fā)電機14適合也作為發(fā)動機工作。據(jù)此燃?xì)廨啓C10在以通常的發(fā)電方法運行以及也以僅用于提供熱能的消耗電能的方法運行。
[0050]在僅用于通過消耗電能提供熱能的方法中，發(fā)電機14作為發(fā)動機工作，其中進(jìn)氣被吸入壓縮機級11中并且構(gòu)成氣流16，該氣流穿過燃燒室級12，但不會以一定數(shù)量與燃料混合，如其在常規(guī)運行中與氣流16混合那樣。尤其是，氣流16不會與燃料混合。氣流16由于在壓縮機級11中的壓縮通過流體動力學(xué)的壓縮，熱含量增加。然后氣流16進(jìn)入渦輪機級13并且穿過該渦輪機級13。在此氣流16向渦輪機輸出能量，但是該輸出能量比在常規(guī)用于發(fā)電的方法中的輸出能量明顯更少。通常氣流通過向渦輪機釋放能量幾乎不會改變其溫度水平。在從渦輪機級13流出后，氣流16流入導(dǎo)氣裝置20中并且以適當(dāng)?shù)姆绞揭氲谝粺峤粨Q器30中，其中熱能從氣流16向熱交換流體31 (在此未示出)輸出。
[0051]為了在需要時提高氣流16的溫度水平，可以在燃?xì)廨啓C10和第一熱交換器30之間設(shè)置后加熱級40，其適用于向氣流16提供附加的熱能。按照一種優(yōu)選的實施方式，后加熱級40可以通過天然氣輸入管45被供給作為燃料的天然氣。因此可以保證，第一熱交換器30被供以足夠的熱能。
[0052]按照一種實施例，第一熱交換器30與熱交換流體31的回路建立熱的有效連接。
[0053]根據(jù)氣流16的溫度水平可以實現(xiàn)引發(fā)熱交換流體31的形態(tài)轉(zhuǎn)變。在向熱交換流體31輸入足夠的熱量時，其會轉(zhuǎn)變成蒸汽或氣態(tài)的形態(tài)。熱交換流體31同樣也可以在壓力下被過度加熱，其中保持液態(tài)形態(tài)。熱交換流體31按照實施例也可以作為蒸汽通過蒸汽導(dǎo)管32從回路中離開，使其可用于其他的蒸汽技術(shù)的應(yīng)用。
[0054]此外可以規(guī)定，熱交換流體31的熱能從通過泵37流體動力學(xué)地驅(qū)動的熱回路在第二熱交換器35中傳遞給熱存儲流體36 (在此未顯示)，熱存儲流體36例如被中間存儲在蓄熱器50中。因此熱存儲流體36在第二熱交換器35中吸收熱能，以便存儲在蓄熱器50中用于稍后的應(yīng)用。對應(yīng)一種備選的實施形式還可以將熱交換流體31存儲在蓄熱器50中用于稍后的應(yīng)用。
[0055]在需要時可以將熱存儲流體36再次從蓄熱器50通過導(dǎo)出管56取出。優(yōu)選可以取出熱存儲流體36用于供給遠(yuǎn)程供熱管。作為從蓄熱器50直接取出熱存儲流體36的備選，還可以借助第三熱交換器60實現(xiàn)熱能的提取。熱交換器60在此可適配用于預(yù)定的熱應(yīng)用。這些應(yīng)用例如可以是對給水的預(yù)熱或過程液體的預(yù)熱以及過程氣體的預(yù)熱。
[0056]圖2示出按照本發(fā)明的燃?xì)獍l(fā)電站I的另一種實施形式，其與圖1所示的實施形式的區(qū)別僅在于，導(dǎo)氣裝置20具有蒸汽發(fā)生器單元71。蒸汽發(fā)生器單元71優(yōu)選設(shè)置在導(dǎo)氣裝置中的后加熱級40與燃?xì)廨啓C10之間。蒸汽發(fā)生器單元71在燃?xì)廨啓C10常規(guī)的發(fā)電運行中用于生成蒸汽，其中這樣產(chǎn)生的蒸汽被輸入蒸汽輪機70用于驅(qū)動。按照實施例的改進(jìn)借助通過第三熱交換器60提供熱能實現(xiàn)，該第三熱交換器60從蓄熱器50中提取存儲在其中的熱存儲流體36的能量。因此可以向蒸汽發(fā)生器單元71輸入熱量或預(yù)熱的流體(例如水)，因此在蒸汽發(fā)生器單元71中實現(xiàn)比在燃?xì)獍l(fā)電站(其不提供按照實施例的預(yù)熱)中更少的熱傳遞，用于提升至預(yù)定的溫度水平。蒸汽發(fā)生器單元71在此可以具有另外的預(yù)熱器級或也可以僅具有一個蒸汽發(fā)生器或過熱器。
[0057]當(dāng)燃?xì)廨啓C10從靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檫\行狀態(tài)時，特別優(yōu)選地預(yù)熱輸入蒸汽發(fā)生器單元71的流體(例如水)。若設(shè)置在蒸汽發(fā)生器單元71中的流體在燃?xì)廨啓C啟動時已經(jīng)處于較高的溫度水平時，可以在相對較早的時刻產(chǎn)生蒸汽。相應(yīng)地蒸汽輪機70也可以在相對較早的時刻用于發(fā)電。因此也可以減小用于運行蒸汽輪機70的啟動時間。
[0058]按照一種備選的、但是在圖2中未示出的實施形式，也可以借助第二熱交換器35向?qū)胝羝l(fā)生器單元71中的流體傳遞熱能。
[0059]圖3示出按照本發(fā)明的燃?xì)獍l(fā)電站I的另一種實施形式，其與圖1所示的實施形式的區(qū)別僅在于，借助第三熱交換器60從蓄熱器50中提取熱能，其中所述能量被導(dǎo)入進(jìn)氣調(diào)節(jié)器62中，該進(jìn)氣調(diào)節(jié)器62設(shè)計用于預(yù)加熱在燃?xì)廨啓C10的常規(guī)發(fā)電運行時吸入壓縮機級11中的進(jìn)氣。
[0060]圖4示出用于描述按照本發(fā)明的方法的實施形式的流程圖。在此在第一步驟中，發(fā)電機10作為發(fā)動機工作，用于產(chǎn)生氣流16，該氣流具有相對環(huán)境溫度升高的溫度水平。同時在第二步驟中導(dǎo)出具有升高的熱能水平的、從渦輪機級13流出的氣流16，也就是朝期望的方向?qū)б＝酉聛?，將氣?6導(dǎo)入第一熱交換器30中用于將至少一部分熱能傳遞至熱交換流體31。按照實施例可將所述熱能中間存儲在蓄熱器50中用于稍后的應(yīng)用。但作為備選，也可以將所述熱能傳遞到第二熱交換器35中的未進(jìn)一步示出的熱存儲流體36上，熱存儲流體36同樣設(shè)置用于中間存儲在蓄熱器50中。
[0061]本發(fā)明其他的實施形式由各從屬權(quán)利要求得出。
【權(quán)利要求】
1.一種用于運行燃?xì)獍l(fā)電站(I)的方法，該燃?xì)獍l(fā)電站包括燃?xì)廨啓C(10)，該燃?xì)廨啓C具有壓縮機級(11)以及渦輪機級(13)，并且該燃?xì)廨啓C通過軸(15)與發(fā)電機(14)相連，其中所述發(fā)電機(14)被設(shè)計成也作為發(fā)動機工作，該方法包括以下步驟: -發(fā)電機(14)作為發(fā)動機工作以用于旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動所述軸(15)； -同時將從渦輪機級(11)流出的氣流(16)導(dǎo)出和 -將所述氣流(16)導(dǎo)入用于將熱能從所述氣流(16)傳遞至熱交換流體(31)的第一熱交換器(30)； -將所述熱交換流體(31)輸入蓄熱器(50)。
2.一種用于運行燃?xì)獍l(fā)電站(I)的方法，該燃?xì)獍l(fā)電站包括燃?xì)廨啓C(10)，該燃?xì)廨啓C具有壓縮機級(11)以及渦輪機級(13)，并且該燃?xì)廨啓C通過軸(15)與發(fā)電機(14)相連，其中發(fā)電機(14)被設(shè)計成也作為發(fā)動機工作，該方法包括以下步驟: -所述發(fā)電機(14)作為發(fā)動機工作以用于旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動所述軸(15)； -同時將從渦輪機級(11)流出的氣流(16)導(dǎo)出，和 -將所述氣流(16)導(dǎo)入用于將熱能從氣流(16)傳遞至熱交換流體(31)的第一熱交換器(30)； -將所述熱交換流體(31)的熱能向熱存儲流體(36)傳遞，所述熱存儲流體(36)在另外的步驟中輸入蓄熱器(50)中。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述發(fā)電機(14)借助過剩電流作為發(fā)動機工作。
4.按照前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述發(fā)電機(14)在轉(zhuǎn)速可變的情況下作為發(fā)動機工作。
5.按照前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述發(fā)電機(14)這樣作為發(fā)動機工作，使得所述氣流(16)具有至少100°C、優(yōu)選至少150°C和特別優(yōu)選的至少300°C的溫度。
6.按照前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在所述發(fā)電機(14)作為發(fā)動機工作以用于通過所述氣流(16)輸出熱能的過程中不向所述燃?xì)廨啓C(10)輸入燃料。
7.按照權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，在所述發(fā)電機(14)作為發(fā)動機工作以用于通過氣流(16)輸出熱能的過程中，向所述燃?xì)廨啓C(10)輸入一定數(shù)量的燃料，該數(shù)量小于在常規(guī)發(fā)電運行時向所述燃?xì)廨啓C(10)輸入的數(shù)量，其中燃料在所述燃?xì)廨啓C(10)中燃燒以用于產(chǎn)生熱能。
8.按照前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，發(fā)電機(14)作為發(fā)動機用于通過所述氣流(16)輸出熱能的工作相對發(fā)電機(14)以常規(guī)發(fā)電運行的工作具有小于一個小時、優(yōu)選小于半個小時的時間延遲。
9.按照前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在另一步驟中從所述蓄熱器(50)中取出所述熱交換流體(31)和/或所述熱存儲流體(36)，其中，將所取出的熱交換流體(31)和/或熱存儲流體(36)作為過程蒸汽或為準(zhǔn)備過程蒸汽而輸入蒸汽應(yīng)用裝置中。
10.按照前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在另一步驟中從所述蓄熱器(50)中取出熱交換流體(31)和/或所述熱存儲流體(36)，其中所取出的熱交換流體(31)和/或所述熱存儲流體(36)被設(shè)置用于為運行蒸汽輪機(70)而對在水-蒸汽回路中的給水進(jìn)行熱的預(yù)處理。
11.按照前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在另一步驟中從所述蓄熱器(50)中取出熱交換流體(31)和/或熱存儲流體(36)，其中，所取出的熱交換流體(31)和/或熱存儲流體(36)設(shè)置用于對所述燃?xì)廨啓C(10)在常規(guī)發(fā)電運行時的進(jìn)氣進(jìn)行熱的預(yù)處理。
12.按照前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在另一步驟中從蓄熱器(50)中取出熱交換流體(31)和/或熱存儲流體(36)，其中，將所取出的熱交換流體(31)和/或熱存儲流體(36)輸入遠(yuǎn)程熱網(wǎng)中。
13.一種燃?xì)獍l(fā)電站(I)，所述燃?xì)獍l(fā)電站包括燃?xì)廨啓C(10)，該燃?xì)廨啓C(10)具有壓縮機級(11)以及渦輪機級(13)，并且該燃?xì)廨啓C(10)通過軸(15)與發(fā)電機(14)相連，其中所述發(fā)電機(14)被設(shè)計用于也作為發(fā)動機工作，該燃?xì)獍l(fā)電站(I)還包括導(dǎo)氣裝置(20)，所述導(dǎo)氣裝置與所述渦輪機級(13)這樣共同作用，使得從所述渦輪機級(13)流出的氣流(16)被導(dǎo)出并且導(dǎo)入第一熱交換器(30)中，其中所述熱交換器(30)設(shè)計用于，將熱能從所述氣流(16)中取出并且傳遞至熱交換流體(31)，所述熱交換流體(31)被輸入蓄熱器(50)中用于中間存儲。
14.一種燃?xì)獍l(fā)電站(I)，該燃?xì)獍l(fā)電站包括燃?xì)廨啓C(10)，該燃?xì)廨啓C(10)具有壓縮機級(11)以及渦輪機級(13)，并且該燃?xì)廨啓C(10)通過軸(15)與發(fā)電機(14)相連，其中，所述發(fā)電機(14)被設(shè)計成也可以作為發(fā)動機工作，所述燃?xì)獍l(fā)電站(I)還包括導(dǎo)氣裝置(20)，所述導(dǎo)氣裝置(20)與所述渦輪機級(13)這樣共同作用，使得從渦輪機級(13)流出的氣流(16)導(dǎo)出并且導(dǎo)入第一熱交換器(30)中，其中所述熱交換器(30)設(shè)計用于，將熱能從所述氣流(16)中取出并且傳遞至熱交換流體(31)，所述熱交換流體(31)在第二熱交換器(35)中將至少一部分熱能輸出給熱存儲流體(36)，所述熱存儲流體被輸入蓄熱器(50)中用于中間存儲。
15.按照權(quán)利要求13或14所述的燃?xì)獍l(fā)電站，其特征在于，所述燃?xì)獍l(fā)電站包含至少一個后加熱級(40)，所述至少一個后加熱級(40)在所述燃?xì)廨啓C(10)的下游和第一熱交換器(30)的上游這樣地與所述氣流(16)共同作用，使得附加的熱能能夠輸入所述氣流(16)中。
16.按照權(quán)利要求15所述的燃?xì)獍l(fā)電站，其特征在于，所述后加熱級(40)通過燃燒過程提供熱能，這種燃燒過程尤其是以天然氣供給的燃燒過程。
17.按照權(quán)利要求13至16之一所述的燃?xì)獍l(fā)電站，其特征在于，所述熱交換流體(31)是水。
【文檔編號】F02C6/04GK104136742SQ201380010034
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月20日
【發(fā)明者】O.赫希菲爾德, C.布魯恩休伯, U.倫克, W.梅納佩斯, N.沃特邁耶 申請人:西門子公司