PL204901B1 - Sposób sterowania palnikiem turbiny gazowej i instalacja elektrowni zwłaszcza do sterowania palnikiem turbiny gazowej - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób sterowania palnikiem turbiny gazowej i instalacja elektrowni zwłaszcza do sterowania palnikiem turbiny gazowej.

Instalacja turbiny gazowej i parowej z kompleksową gazyfikacją paliwa kopalnego zawiera zwykle urządzenie do gazyfikacji dla paliwa, które jest połączone po stronie wyjściowej przez pewną liczbę elementów przewidzianych do oczyszczania gazu z komorą spalania turbiny gazowej. Do turbiny gazowej może być przy tym dołączony po stronie gazów spalinowych kocioł parowy na ciepło odpadowe, którego powierzchnie grzejne są włączone w obieg woda - para turbiny parowej. Tego rodzaju instalacja jest znana, na przykład, z GB-A 2 234 984 lub USA 4 697 415.

W celu redukcji emisji substancji szkodliwych przy spalaniu zgazowanego paliwa kopalnego lub gazu syntezowego, do przewodu gazowego może być włączony nasycalnik, w którym do gazu syntezowego podczas pracy instalacji jest doprowadzana para wodna. W tym celu zgazowane paliwo przepływa do nasycalnika w przeciwprądowym strumieniu względem strumienia wody, który jest doprowadzany w obiegu wody, oznaczonym jako obieg nasycalnika. Dla szczególnie dużej sprawności jest przy tym przewidziane sprzężenie ciepła z obiegu woda - para instalacji turbiny gazowej i parowej w obiegu nasycalnika.

Przez kontakt z włączonym do obiegu nasycalnikiem ogrzany strumień wody w nasycalniku nasyca parą wodną zgazowane paliwo i podlega w ograniczonym zakresie nagrzaniu. Na podstawie techniki cieplnej, a także warunków pracy, może być przy tym wymagane dalsze nagrzewanie paliwa, zanim zostanie doprowadzone do komory spalania tej turbiny gazowej.

W DE 19 832 293 A1 jest opisana instalacja turbiny gazowej i parowej z dołączonym do turbiny gazowej po stronie gazów spalinowych kotłem parowym na ciepło odpadowe. Powierzchnie grzejne kotła parowego na ciepło odpadowe są przy tym włączone w obieg woda - para turbiny parowej. W celu kompleksowego zgazowania paliwa kopalnego dla komory spalania turbiny gazowej, komora spalania jest dołączona z przodu przez przewód paliwowy urządzenia do gazyfikacji paliwa. Dla szczególnie dużej sprawności instalacji, w przewodzie paliwowym między urządzeniem do gazyfikacji i nasycalnikiem jest dodatkowo dołączony wymiennik ciepła po stronie pierwotnej do urządzenia mieszającego do domieszania azotu, a po stronie wtórnej, między nasycalnikiem i komorą spalania, również w przewodzie paliwowym.

Podobna instalacja turbiny gazowej i parowej, jak opisana w DE 19 832 293 A1, pochodzi z WO 00/20728. Opisana tam instalacja turbiny gazowej i parowej powinna być możliwa do wykorzystania także przy zastosowaniu oleju jako paliwa kopalnego, ze szczególnie dużą sprawnością instalacji.

W tym celu w publikacji WO/20728 w przewodzie paliwowym, w kierunku strumienia zgazowywanego paliwa, przed urządzeniem mieszającym do domieszania azotu do zgazowanego paliwa, jest włączony po stronie pierwotnej wymiennik ciepła, który jest wykonany po stronie wtórnej jako parownik dla środka w strumieniu. Wymiennik ciepła jest połączony po stronie parowania z komorą spalania turbiny gazowej.

Aby zapewnić szczególnie bezpieczną pracę instalacji turbiny gazowej i parowej, w dowolnym czasie doprowadzanie gazu syntezowego do komory spalania turbiny gazowej powinno być możliwe do przerwania. W tym celu zwykle przed komorą spalania w przewodzie gazowym jest włączona armatura zatrzaskowa. Armatura zatrzaskowa blokuje, przy żądaniu szczególnie krótkiego czasu, przewód gazowy, tak że żaden gaz syntezowy nie może dochodzić do komory spalania przyporządkowanej turbinie gazowej.

Instalacja paliwowa zawiera, na podstawie właściwych przepisów bezpieczeństwa pracy, zwykle jedną blokadę gazu. Blokada gazu ma dwie armatury, na przykład, zawory kulkowe z kurkami kulistymi, które służą do otwierania lub zamykania przepływu gazu. Między tymi oboma armaturami jest włączone urządzenie spustowe lub przewód ciśnieniowy. Urządzenie spustowe może być dołączone do elementu, który może oddziaływać na przepływający gaz. Alternatywnie do urządzenia spustowego może być dołączony przewód ciśnieniowy, który służy do tego, żeby żaden gaz nie mógł przepływać przez armatury blokady gazu. Blokada gazu oddziela więc gazoszczelnie instalację paliwową w pierwszym obszarze lub urządzenie do gazyfikacji powyżej blokady gazu i w drugim obszarze albo tak zwaną instalację paliwową turbiny gazowej poniżej blokady gazu.

Instalacja turbiny gazowej i parowej z urządzeniem do gazyfikacji może pracować zarówno z gazem syntezowym, który moż e być wytwarzany, na przykł ad, z wę gla, przemysł owych pozostał oś ci lub odpadów, jak również z drugim paliwem, na przykład, z gazem ziemnym lub olejem. Przy zmianie

PL 204 901 B1 gazu syntezowego na drugie paliwo lub inaczej ze względu na bezpieczeństwo pracy, jest wymagane, żeby obszar między blokadą gazu i komorą spalania, tzn. układ turbina gazowa - paliwo przepłukać środkiem obojętnym, jak azot lub para.

W celu wybiórczej pracy instalacji turbiny gazowej i parowej z gazem syntezowym z urządzenia do gazyfikacji albo drugim lub zastępczym paliwem, palnik w komorze spalania przyporządkowanej turbinie gazowej musi być wykonany jako palnik paliwa dwu lub wieloskładnikowego, który może być zasilany zarówno gazem syntezowym, jak również drugim paliwem, na przykład gazem ziemnym lub olejem opałowym, każdorazowo zgodnie z wymaganiem. Każde paliwo jest doprowadzane przy tym przez kanał paliwa w palniku komory spalania.

Celem wynalazku jest dostarczenie sposobu sterowania palnikiem turbiny gazowej, w którym jest osiągana poprawiona praca gazu syntezowego.

Celem wynalazku jest dostarczenie instalacji elektrowni, zwłaszcza do sterowania palnikiem turbiny gazowej.

Sposób sterowania palnikiem turbiny gazowej, w którym paliwo kopalne poddaje się zgazowaniu i to zgazowane paliwo kopalne doprowadza się jako gaz syntezowy do palnika dołączonego do turbiny gazowej dla spalenia, według wynalazku charakteryzuje się tym, że gaz syntezowy dzieli się na pierwszy strumień częściowy i drugi strumień częściowy, a strumienie częściowe doprowadza się oddzielnie do palnika dla spalenia.

Korzystnie pierwszy strumień częściowy i drugi strumień częściowy doprowadza się każdorazowo z regulacją do palnika.

Korzystnie przynajmniej do jednego ze strumieni częściowych dodaje się poprzez zmieszanie gaz ziemny lub parę dla zmiany wartości opałowej.

Korzystnie strumienie częściowe ustala się w zależności od uzyskiwanej mocy turbiny gazowej.

Korzystnie strumienie częściowe ustala się w zależności od uzyskiwanej mocy turbiny gazowej.

Korzystnie przy pracy z minimalnym obciążeniem lub przy biegu jałowym turbiny gazowej jeden strumień częściowy jest równy zero.

Korzystnie przy pracy z minimalnym obciążeniem lub przy biegu jałowym turbiny gazowej jeden strumień częściowy jest równy zero.

Instalacja elektrowni, zwłaszcza do sterowania palnikiem turbiny gazowej, której jest przyporządkowana komora spalania z co najmniej jednym palnikiem, i z dołączoną do komory spalania instalacją paliwową, która zawiera urządzenie do gazyfikacji dla paliwa kopalnego i przewód gazowy odgałęziony od urządzenia do gazyfikacji i uchodzący do komory spalania, według wynalazku charakteryzuje się tym, że od przewodu gazowego jest odgałęziony powyżej komory spalania następny przewód gazowy, przy czym przewód gazowy jest dołączony do pierwszego kanału paliwowego palnika, zaś następny przewód gazowy jest dołączony do drugiego kanału paliwowego palnika, którego strumień jest oddzielony technicznie od strumienia pierwszego kanału paliwowego.

Korzystnie w przewodzie gazowym i w następnym przewodzie gazowym jest zamontowana każdorazowo armatura regulacyjna, za pomocą której jest każdorazowo regulowany strumień paliwa w przyporządkowanych kanałach paliwowych.

Korzystnie w przewodzie gazowym jest włączona blokada gazu, która jest umieszczona powyżej miejsca odgałęzienia następnego przewodu gazowego od przewodu gazowego.

Korzystnie do następnego przewodu gazowego jest doprowadzany gaz ziemny lub para poprzez urządzenie doprowadzające.

Korzystnie do następnego przewodu gazowego jest dostarczany gaz syntezowy wytwarzany w urzą dzeniu do gazyfikacji.

Korzystnie instalacja jest wykonana jako instalacja turbiny gazowej i parowej z dołączoną do turbiny gazowej po stronie gazów spalinowych wytwornica pary, której powierzchnie grzejne są włączone w obieg woda - para turbiny parowej.

Wynalazek jest oparty przy tym na spostrzeżeniu, że sprawność ogólna instalacji elektrowni, na przykład instalacji turbin gazowych i parowych ze zintegrowanym zgazowaniem paliwa kopalnego pogarsza się tym bardziej, im większe są spadki ciśnienia po stronie paliwa w palniku zasilanym przez paliwo w celu spalenia. Spadki ciśnienia są przy tym ustalane przez opór przepływu względnie przewodność strumienia palnika dla odpowiedniego gazu palnego. Gdy gaz przepływa przez przewód, wtedy powstająca przy tym różnica ciśnień jest proporcjonalna do strumienia gazu, na przykład, strumienia masowego gazu. Czynnik proporcjonalności nazywa się oporem przepływu. Odwrotność oporu przepływu jest nazywana przewodnością strumienia. Na podstawie powyższych rozważań o sprawno4

PL 204 901 B1 ści instalacji elektrowni staje się konieczne utrzymywanie tych spadków ciśnienia palnika w przypadku wyłączenia, tzn. na przykład przy obciążeniu znamionowym, jako możliwie małych. Z tego wynika jednak, że przy bardzo małych mocach turbin gazowych, względnie przy biegu jałowym turbiny gazowej, są ustalane zbyt małe po stronie paliwa spadki ciśnienia palnika i wystarczająca stabilność spalania względem drgań płomienia już nie jest zapewniona. Stąd jest możliwa dla takiej koncepcji instalacji praca z wydajnością w trybie syntezy tylko między mocą podstawową i zależną od każdorazowego przypadku minimalną mocą częściową turbiny gazowej.

Dzięki wynalazkowi zostaje teraz pokazana zupełnie nowa droga użytkowania palnika turbiny gazowej z gazem syntezowym, przy czym powstający ze zgazowania paliwa kopalnego, niskokaloryczny w porównaniu do gazu ziemnego gaz palny jest doprowadzany oddzielnie w co najmniej dwóch strumieniach częściowych w celu spalenia. Przez to rozszerza się znacznie szerokość strumienia masowego paliwa, ustalana w dopuszczalnym zakresie spadków ciśnienia palnika po stronie paliwa, przez co są możliwe mniejsze strumienie masowe paliwa w porównaniu ze znanym sterowaniem palnikiem. Przez podział gazu syntezowego na pierwszy strumień częściowy i drugi, oddzielny strumień częściowy lub wybiórczo na następne strumienie częściowe, do palnika może być doprowadzane paliwo w odpowiednio przestrzennie różnych miejscach w celu spalenia. Odpowiednio do tego powstają dwie lub więcej stref spalania, które są przyporządkowane każdorazowemu strumieniowi częściowemu gazu syntezowego.

Korzystnie unika się przez to niestabilności spalania wskutek zbyt małych spadków ciśnienia palnika przy pracy z gazem syntezowym. Poza tym mogą okazać się zbyteczne drogie konstrukcyjne modyfikacje palnika dla dopasowania do pracy z gazem syntezowym, w szczególności dla uniknięcia zakłóceń palnika względnie komory spalania. Wobec pracy tylko z jednym kanałem gazu syntezowego, celowe jest zasilanie palnika gazem syntezowym w co najmniej dwóch strumieniach częściowych, stwarzające ogólnie ulepszoną możliwość przez ustalenie i optymalizację sterowania palnikiem. Szczególną korzyścią okazuje się przy tym, że spalanie gazu syntezowego w palniku przez wprowadzenie strumieni częściowych może być celowo ustalone i zoptymalizowane bardzo wydajnie na żądany tryb sterowania palnikiem, na przykład, moc podstawową lub moc częściową albo bieg jałowy. Wskutek rozszerzonej możliwości ustalenia sterowania, staje się łatwiejsze dopasowanie systemu do zmienianych skrajnych warunków spalania.

Przez te nowe sposoby sterownia jest możliwa skuteczna praca z gazem syntezowym. Ten umożliwia po pierwsze wystarczająco mały spadek ciśnienia na palniku w przypadku całkowitego obciążenia przy odpowiednio znacznych strumieniach masowych dla wszystkich strumieni częściowych, w szczególności pierwszego i drugiego strumienia częściowego i po drugie także pracę z minimalnym obciążeniem względnie biegu jałowego turbiny gazowej przyporządkowanej palnikowi tylko przy znacznym strumieniu częściowym gazu syntezowego. Przy tym korzystnie pierwszy strumień częściowy lub w danym przypadku następne strumienie częściowe i drugi strumień częściowy, przy oddzielnych przepływach palnika i dopływach do każdorazowej strefy spalania, mogą mieć różne przewodności strumienia, przy czym jest osiągany, przy zadanym zakresie zmian strumienia masowego paliwa, zakres zmian spadów ciśnienia w palniku znacznie mniejszy w porównaniu z tylko z jednym strumieniem gazu syntezowego. Korzystnie tutaj spadek ciśnienia w palniku przy obciążeniu podstawowym turbiny gazowej w porównaniu ze spadkiem ciśnienia przy minimalnym obciążeniu, na przykład przy biegu jałowym, jest mniejszy niż przy koncepcji dopływu przy tym samym projekcie palnika.

W korzystnym wykonaniu pierwszy strumień częściowy i drugi częściowy są każ dorazowo regulowane przy doprowadzaniu do palnika. Przez tę konfigurację strumienie częściowe są regulowane niezależnie od siebie, przez co zakres sterowania palnikiem jest rozszerzony. Przy tym dla przykładu może być wykonany jeden rodzaj pracy, przy której całkowity strumień masowy gazu syntezowego jest utrzymywany stale, przy czym pierwszy strumień częściowy i drugi strumień częściowy są dopasowywane do siebie ze względu na osiąganą sprawność spalania i stabilną pracę.

Korzystnie do co najmniej jednego strumienia częściowego zostaje domieszany gaz ziemny lub para dla zmiany wartości opałowej. Zależnie od wymagań wartość opałowa strumienia częściowego może być przy tym zwiększana lub zmniejszana przez domieszanie gazu ziemnego lub pary. Korzystnie oba strumienie częściowe mogą być niezależnie od siebie zobojętniane przez zasilanie parą lub innym środkiem zobojętniającym, jak na przykład azotem. Dla obu strumieni częściowych gazu syntezowego jest więc ustalana wartość opałowa, w szczególności jest ustalana różna wartość opałowa strumieni częściowych, przez co w każdorazowej strefie spalania jest osiągana odpowiednio różna wymiana ciepła przez spalanie. Przez to jest do dyspozycji korzystnie następny stopień swobody,

PL 204 901 B1 mianowicie wartość opałowa, przy czym może ona być ustalona dla każdego strumienia częściowego gazu syntezowego indywidualnie, zależnie od wymagań.

Korzystnie strumienie częściowe są ustalane w zależności od wymaganej mocy turbiny gazowej. W sposobie sterowania palnikiem turbiny gazowej z gazem syntezowym okazuje się szczególnie korzystna regulacja strumieni częściowych, tzn. w szczególności każdorazowa wielkość strumienia masowego gazu lub każdorazowa specyficzna wartość opałowa, w zależności od wymaganej mocy turbiny gazowej. Przy tym dla przykładu moc turbiny gazowej może być zadawana dla wspólnej dla wszystkich kanałów paliwowych wartości zadanej i strumienie gazu są regulowane dla każdego kanału niezależnie w dołączonym obwodzie regulacji w zależności od dalszych, opisanych powyżej wymagań, na przykład w zamkniętym obwodzie regulacji, odpowiednio do wartości zadanej.

Korzystnie przy minimalnym obciążeniu lub biegu jałowym turbiny gazowej, jeden ze strumieni częściowych jest równy zero. Ten tryb pracy może więc być zrealizowany już przez dostarczenie strumienia częściowego gazu syntezowego do palnika. Przy tym korzystnie do tego zostają wybrane strumienie częściowe dla minimalnego obciążenia lub biegu jałowego turbiny gazowej, które są osiągane ze względu na wymagany do tego najmniejszy spadek ciśnienia dla odpowiedniego oporu strumienia przy przepływach przez palnik do strefy spalania. Przy znamionowym oporze strumienia można także uniknąć, przy małym strumieniu masowym wybieranego strumienia częściowego gazu syntezowego, niestabilności spalania, na przykład wskutek zbyt niskiego spadku ciśnienia na palniku.

Zadanie dotyczące instalacji elektrowni jest rozwiązane według wynalazku przez instalację elektrowni, w szczególności do przeprowadzenia opisanego powyżej sposobu, z turbiną gazową, która jest przyporządkowana komorze spalania z co najmniej jednym palnikiem, i z dołączoną do komory spalania instalacją paliwową, która zawiera urządzenie do gazyfikacji dla paliwa kopalnego i przewód gazowy odgałęziony od urządzenia do gazyfikacji i uchodzący do komory spalania, przy czym przed komorą spalania od przewodu gazowego odgałęzia się następny przewód gazowy, przy czym przewód gazowy jest dołączony do pierwszego kanału paliwowego palnika i następny przewód gazowy do oddzielonego technicznie od pierwszego kanału paliwowego drugiego kanału paliwowego palnika.

Przy tym korzystnie występujący już przy palniku drugi kanał paliwowy, który zwykle jest wykonany jako kanał dla gazu ziemnego o wysokiej wartości opałowej od typowo 40 000 kJ/kg, teraz może być wykorzystywany dodatkowo jako drugi, przyporządkowany technicznie pierwszemu kanałowi paliwowemu, kanał dla gazu syntezowego. Palnik instalacji elektrowni ma więc dwa kanały paliwowe do gazu syntezowego, który przygotowuje się w urządzeniu do gazyfikacji przez zgazowanie paliwa kopalnego i doprowadzenie je oddzielnie przez przewód gazowy i następny przewód gazowy każdorazowo tam przyłączanego kanału paliwowego. Przewodność strumienia dla gazu syntezowego może przy tym być różna dla pierwszego kanału paliwowego i drugiego kanału paliwowego, w wyniku czego przez celowe zasilanie kanału paliwowego przez każdorazowy strumień częściowy gazu syntezowego jest osiągane stopniowe, w szczególności dwustopniowe doprowadzanie paliwa. Instalacja elektrowni jest przez to w szczególny sposób zaprojektowana dla spalania niskokalorycznego gazu palnego, na przykład ze zgazowania węgla jako paliwa kopalnego. Przez stopniowe doprowadzanie gazu syntezowego rozszerza się korzystnie szerokość strumienia masowego paliwa przy pracy gazu syntezowego, ustalana w dopuszczalnym zakresie spadku napięcia paliwa po stronie paliwa, więc spadek ciśnienia palnika przy pracy z całkowitym obciążeniem może być minimalizowany lub przynajmniej znacznie zmniejszany.

W korzystnym przykładzie wykonania w przewodzie gazowym i nastę pnym przewodzie gazowym każdorazowo jest przewidziana armatura regulacyjna, przez którą strumień paliwa jest regulowany każdorazowo w przyporządkowanych kanałach paliwowych. Przewody gazowe z armaturami regulacyjnymi dla gazu syntezowego są przy tym połączone równolegle, tak że każda armatura reguluje każdorazowy strumień częściowy w przyporządkowanym mu kanale paliwowym.

Korzystnie do przewodu gazowego jest włączona blokada gazu, która jest umieszczona przed miejscem odgałęzienia następnego przewodu gazowego od przewodu gazowego.

Przez to z jednej strony jest zapewniona funkcja blokady gazu i z drugiej strony jest osiągnięte zmniejszenie liczby armatur blokujących i regulacyjnych. Przed miejscem odgałęzienia następnego przewodu gazowego od przewodu gazowego jest przewidziana w przewodzie gazowym korzystnie armatura zatrzaskowa względnie armatura zamykana szczelnie.

Instalacja elektrowni z urządzeniem do gazyfikacji może pracować zarówno z gazem syntezowym, który jest wytwarzany na przykład z węgla lub redukatu, również z drugim paliwem, jak na przykład gaz ziemny. Przy zmianie gazu syntezowego na drugie paliwo lub odwrotnie, jest wymagane ze

PL 204 901 B1 względów bezpieczeństwa przepłukanie obszaru między blokadą gazu i komorą spalania, tzn. instalacji paliwowej turbiny gazowej przez czynnik obojętny, jak azot lub para. To wymaganie w instalacji paliwowej może być osiągane na przykład przez to, że włączona w przewodzie gazowym blokada gazu, która jest umieszczona przed komorą spalania, zawiera armaturę zatrzaskową, układ zmniejszania ciśnienia lub nadciśnienia oraz armaturę blokady gazu. Przez to przy zmianie gazu doprowadzanego do palnika turbiny gazowej jest zapewnione usuwanie gazu syntezowego lub drugiego paliwa, jak również w danym przypadku gazu spalinowego z instalacji paliwowej w szczególnie niezawodny sposób, ponieważ spłukiwana objętość jest porównywalnie mała. Przy małej spłukiwanej objętości okazuje się poza tym spłukiwanie wystarczająco w tylko jednym kierunku przez oba kanały paliwowe, przez co unika się złożonych mechanizmów regulacyjnych procesu spłukiwania. Przy zmianie na drugie paliwo, na przykład gaz, unika się spłukiwania następnego przewodu gazowego, jak również przyporządkowanych kanałów paliwowych. Tylko przy zastosowaniu wytrzasku turbiny gazowej oba kanały paliwowe, w danym przypadku także więcej kanałów paliwowych jest spłukiwanych.

Płukanie następuje przy tym korzystnie tylko w kierunku do przodu, tzn. w kierunku komory spalania względem palnika turbiny gazowej. Proces spłukiwania może być odmiennie przeprowadzony przez parę lub azot, na przykład czysty azot. Spłukiwanie azotem jest szczególnie ekonomiczne dla małych spłukiwanych objętości. Dalej przy tym z instalacji turbiny gazowej, przyporządkowanej instalacji elektrowni, nie może być odbierana żadna para dla procesu spłukiwania, przez co ogólna sprawność instalacji elektrowni, jest szczególnie wysoka. Dodatkowo odpada użycie stali wysokostopowej, ponieważ mogą wystąpić albo żadna albo tylko małe zjawiska korozyjne. Mała spłukiwana objętość może być osiągnięta w instalacji elektrowni przez zwarty układ elementów. Umieszcza się blokadę gazową i armaturę zatrzaskową na przykład obok siebie, tak że armatura zatrzaskowa może przejąć funkcję armatury przewidzianej w blokadzie gazowej, przez co tej armatury unika się i to powoduje uzyskanie szczególnie małej spłukiwanej objętości instalacji paliwowej turbiny gazowej. Dzięki porównywalnie mniejszej objętości instalacji paliwowej ponadto odciążanie przy nadmiernej prędkości obrotowej staje się znacznie prostsze, w szczególności w wyniku mniejszego zjawiska ruchu bezwładności składników doprowadzanych w gazie.

Jako armatury dla blokady gazu, która jest umieszczona w szczególności przed miejscem odgałęzienia następnego przewodu gazowego, odprowadzonego od danego przewodu gazowego i jest włączona w przewód gazowy, zwykle są zastosowane kulkowe zawory kurkowe czyli zawory kulowe. Mają one szczególnie dużą szczelność gazową. Armatura zatrzaskowa może być na przykład wykonana jako klapa zatrzaskowa. W zależności od wielkości armatury, możliwa do zastosowania jest tutaj jednak każda inna armatura szybkozamykająca się, jak na przykład właściwy zawór zatrzaskowy. Tak więc instalacja elektrowni z urządzeniem do gazyfikacji może pracować szczególnie niezawodnie przy pracy z gazem syntezowym lub przy zmianie paliwa na drugie paliwo.

W korzystnym wykonaniu instalacji elektrowni nastę pnym przewodem gazowym moż na doprowadzać gaz ziemny lub parę przez urządzenie doprowadzające. Następny przewód gazowy, który jest dołączony do drugiego kanału paliwowego palnika, może być wprowadzony przez domieszkę gazu ziemnego lub pary do gazu syntezowego ze względu na wartość opałową dla pracy drugiego kanału paliwowego. Przez domieszkę gazu ziemnego do gazu syntezowego, wartość opałowa jest zwiększona. Przez domieszkę pary do gazu syntezowego, wartość opałowa może być natomiast zmniejszona. Przez celową domieszkę gazu ziemnego lub pary przez urządzenie doprowadzające, wartość opałowa może być bardzo dokładnie dopasowana do żądanego trybu pracy palnika.

Korzystnie do następnego przewodu gazowego można doprowadzać gaz syntezowy, który jest wytwarzany w szczególności przez zgazowanie paliwa kopalnego w urządzeniu do gazyfikacji. Tak więc do następnego przewodu gazowego jest doprowadzany celowo, zgodnie z życzeniem gaz syntezowy, gaz ziemny, para lub mieszanka różnych paliw. Korzystnie instalacja elektrowni jest wykonana jako instalacja turbiny gazowej i parowej, z dołączonym do turbiny gazowej po stronie gazu spalinowego kotłem parowym na ciepło odpadowe, którego powierzchnie grzejne są włączone do obiegu woda - para turbiny parowej.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1A i fig. 1B przedstawia instalację elektrowni, przy czym do turbiny gazowej jest przyłączona instalacja paliwowa z urządzeniem do gazyfikacji, i fig. 2 przedstawia fragment z fig. 1 z przyporządkowanym palnikiem turbiny gazowej.

Instalacja elektrowni 3 według fig. 1A, 1B jest wykonana jako instalacja turbiny gazowej i parowej 1 i zawiera instalację turbiny gazowej 1a (pokazanej na fig. 1A) i instalację turbiny parowej 1b

PL 204 901 B1 (pokazaną na fig. 1B). Instalacja turbiny gazowej 1a zawiera turbinę gazową 2 z dołączoną sprężarką powietrzną 4 i dołączoną z przodu turbiny gazowej 2 komorę spalania 6, która jest dołączona do przewodu 8 sprężonego powietrza sprężarki 4. Komora spalania 6 ma palnik 7. Turbina gazowa 2 i sprężarka powietrzna 4, jak również generator 10 są umieszczone na wspólnym wale 12.

Instalacja turbiny parowej 1b zawiera turbinę parową 20 z dołączonym generatorem 22 i w obiegu woda-para 24 dołączony do turbiny parowej 20 skraplacz 26, jak również wytwornicę pary 30 na ciepło odpadowe. Turbina parowa 20 składa się z pierwszego stopnia ciśnieniowego lub części wysokociśnieniowej 20a i drugiego stopnia ciśnieniowego lub części średniociśnieniowej 20b. Dalej jest przewidziany trzeci stopień ciśnieniowy lub część niskociśnieniowa 20c turbiny parowej 20, przy czym stopnie ciśnieniowe 20a, 20b, 20c napędzają przez wspólny wał 32 generator 22.

W celu doprowadzania czynnika roboczego AM lub gazu spalinowego, rozprężonego w turbinie gazowej 2, do wytwornicy pary 30 ciepła odpadowego, przewód odprowadzający 34 gazy spalinowe jest dołączony do wejścia 30a wytwornicy pary 30 ciepła odpadowego. Rozprężony czynnik roboczy AM z turbiny gazowej 2 opuszcza wytwornicę pary 30 ciepła odpadowego przez jej wyjście 30b w kierunku nieprzedstawionego bliżej komina.

Wytwornica pary 30 ciepła odpadowego zawiera podgrzewacz 40 skroplin, który jest dołączony po stronie wejściowej za pomocą przewodu 42 skroplin do pompy 44 skroplin, przy czym skropliny K ze skraplacza 26 mogą być zbierane. Podgrzewacz 40 skroplin, po stronie wyjściowej, jest dołączony za pomocą przewodu 45 do zbiornika 46 wody zasilającej. W celu wymaganego obejścia podgrzewacza 40 skroplin, może być dołączony do niego przewód 42 skroplin przez nieprzedstawiony przewód obejściowy połączony bezpośrednio ze zbiornikiem 46 wody zasilającej. Zbiornik 46 wody zasilającej jest dołączony przewodem 47 do wysokociśnieniowej pompy zasilającej 48 z ujściem średniociśnieniowym.

Wysokociśnieniowa pompa zasilająca 48 doprowadza wodę zasilającą S wypływającą ze zbiornika 46 wody zasilającej do stopnia wysokociśnieniowego 50 przyporządkowanego części wysokociśnieniowej 20a turbiny parowej 20 w obiegu woda - para 24 o właściwym poziomie ciśnienia. Występującą pod wysokim ciśnieniem wodę zasilającą S można doprowadzić do stopnia wysokociśnieniowego 50 przez podgrzewacz 52 wody zasilającej, który jest dołączony, po stronie wyjściowej, za pomocą przewodu 56 wody zasilającej zamykanego zaworem 54, do walczaka wysokociśnieniowego 58. Walczak wysokociśnieniowy 58 jest połączony z parownikami wysokociśnieniowymi 60 umieszczonymi w wytwornicy pary 30 ciepła odpadowego dla tworzenia obiegu woda - para 62. Aby odprowadzić świeżą parę F walczak wysokociśnieniowy 58 jest dołączony do umieszczonego w wytwornicy pary 30 ciepła odpadowego przegrzewacza wysokociśnieniowego 64, który jest połączony, po stronie wyjściowej, z wlotem pary 66 części wysokociśnieniowej 20a turbiny parowej 20.

Wylot pary 68 części wysokociśnieniowej 20a turbiny parowej 20 jest dołączony przez przegrzewacz 70 pary międzystopniowej do wlotu pary 72 części średniociśnieniowej 20b turbiny parowej 20, której wylot pary 74 jest połączony przez przewód przelewowy 76 z wlotem pary 78 części niskociśnieniowej 20c turbiny parowej 20. Wylot pary 80 części niskociśnieniowej 20c turbiny parowej 20 jest dołączony przez przewód parowy 82 do skraplacza 26, tak że powstaje obieg woda - para 24.

Od wysokociśnieniowej pompy zasilającej 48 odgałęzia się ponadto przewód boczny 84 do miejsca ujęcia wody, w którym skropliny K osiągnęły średnie ciśnienie. Jest on połączony poprzez dalszy podgrzewacz wody zasilającej 86 lub ekonomizer średniego ciśnienia z przyporządkowanym części średniociśnieniowej 20b turbiny parowej 20 stopniem średniociśnieniowym 90 obiegu woda para. Podgrzewacz wody zasilającej 86 jest przy tym podłączony, po stronie wyjściowej, za pomocą przewodu wody zasilającej 94 zamykanej zaworem 92 do walczaka średniociśnieniowego 96 stopnia średniociśnieniowego 90. Walczak średniociśnieniowy 96 jest połączony z umieszczoną w wytwornicy pary 30 ciepła odpadowego, wykonaną jako parownik średniociśnieniowy powierzchnią grzejną 98 dla tworzenia obiegu woda - para 100. Dla odprowadzania świeżej pary F o średnim ciśnieniu, walczak średniociśnieniowy 96 jest podłączony za pomocą przewodu parowego 102 do przegrzewacza 70 pary międzystopniowej i przez to do wlotu pary 72 części średniociśnieniowej 20b turbiny parowej 20.

Od przewodu 47 odgałęzia się przewód 110 z niskociśnieniową pompą zasilającą 107 i zamykany zaworem 108. Przewód 110 jest dołączony do przyporządkowanego części niskociśnieniowej 20c turbiny parowej 20 stopnia niskociśnieniowego 120 obiegu woda - para 24. Ten stopień niskociśnieniowy 120 zawiera walczak niskociśnieniowy 122, który jest połączony z umieszczoną w wytwornicy pary 30 ciepła odpadowego, wykonaną jako parownik niskociśnieniowy powierzchnią grzejną 124 dla tworzenia obiegu woda - para 126. Dla odprowadzania świeżej pary F” o niskim ciśnieniu walczak

PL 204 901 B1 niskociśnieniowy 122 jest podłączony przewodem parowym 127, w który jest włączony przegrzewacz niskociśnieniowy 128 z przewodem przelewowym 76. Obieg woda - para 24 instalacji gazowej i parowej 1 zawiera w przykładzie wykonania trzy stopnie ciśnieniowe 50, 90, 120. Można też zastosować mniejszą liczbę stopni ciśnieniowych szczególnie dwa stopnie ciśnieniowe.

Instalacja turbiny gazowej 1a jest wykonana do pracy ze zgazowanym gazem surowym lub gazem syntezowym SG, który jest wytwarzany przez gazyfikację paliwa kopalnego B. Jako gaz syntezowy SG może być, na przykład, zastosowany zgazowany węgiel lub zgazowany olej. Poza tym instalacja turbiny gazowej 1a zawiera instalację paliwową 129, do której jest doprowadzany gaz syntezowy SG poprzez komorę spalania 6 przyporządkowaną palnikowi 7 w turbinie gazowej 2. Instalacja paliwowa 129 zawiera przewód gazowy 130, który łączy urządzenie do gazyfikacji 132 z komorą spalania 6 turbiny gazowej 2. Do urządzenia do gazyfikacji 132 jest doprowadzony za pomocą układu doprowadzającego 134 węgiel, gaz ziemny lub olej jako paliwo kopalne B. Ponadto instalacja paliwowa 129 zawiera elementy, które są włączone między urządzenie do gazyfikacji 132 i komorę spalania 6 turbiny gazowej 2 w przewodzie gazowym 130.

Przy komorze spalania 6 od przewodu gazowego 130 odgałęzia się dalszy przewód gazowy 131, przy czym przewód gazowy 130 i dalszy przewód gazowy 131 są dołączone oddzielnie do palnika 7 komory spalania 6. Za pomocą przewodu gazowego 130 i dalszego przewodu gazowego 131 gaz syntezowy SG jest rozdzielany na pierwszy strumień częściowy SG1 i drugi strumień częściowy SG2. Strumienie częściowe SG1, SG2 gazu syntezowego SG mogą być przy tym doprowadzane oddzielnie do palnika 7 dla spalenia. Pierwszy strumień częściowy SG1 jest przy tym doprowadzany przewodem gazowym 130, zaś drugi strumień częściowy SG2 jest doprowadzany dalszym przewodem gazowym 131. Dalszy przewód gazowy 131 odgałęzia się przy tym od przewodu gazowego 130 w obszarze 236, który jest bliżej pokazany na fig. 2. Przy obszarze 236 przewód gazowy 130 i dalszy przewód gazowy 131 są zasadniczo technicznie połączone równolegle i dołączone w różnych miejscach do palnika 7, tak że strumienie częściowe SG1, SG2 są podzielone technicznie i doprowadzone niezależnie od siebie do palnika 7.

Dla przygotowania tlenu O₂ potrzebnego do zgazowania paliwa kopalnego B, urządzenie do gazyfikacji 132 jest dołączone przez przewód tlenowy 136 do układu rozdzielania powietrza 138, przyporządkowanego systemowi paliwowemu 129. Układ rozdzielania powietrza 138 jest zasilany po stronie wejściowej strumieniem powietrza L, który składa się z pierwszego strumienia częściowego powietrza L1 i drugiego strumienia częściowego powietrza L2. Pierwszy strumień częściowy powietrza L1 może być pobierany z powietrza sprężonego w sprężarce powietrznej 4. W tym celu układ rozdzielania powietrza 138 jest dołączony po stronie wejściowej do przewodu upustowego 140 powietrza, który odgałęzia się w miejscu odgałęzienia 142 od przewodu ciśnieniowego 8 powietrza. Do przewodu upustowego 140 powietrza wpada przy tym dalszy przewód 143 powietrza, w którym jest włączona dodatkowa sprężarka powietrzna 144 i przez który jest doprowadzany drugi strumień częściowy L2 powietrza układu rozdzielania powietrza 138. W przykładzie wykonania płynący do układu rozdzielania powietrza 138 cały strumień powietrza L składa się więc ze strumienia częściowego powietrza L2 odgałęzionego od przewodu ciśnieniowego powietrza A i z doprowadzanego z dodatkowej sprężarki powietrza 144 strumienia częściowego powietrza L2. Tego rodzaju idea połączenia oznacza także częściowo zintegrowaną ideę instalacji. W odmiennym do tego wykonaniu, tak zwanej całkowicie zintegrowanej idei instalacji, dalszy przewód powietrza 143 może być zastosowany wraz z dodatkową sprężarką powietrzną 144, tak że zasilanie układu rozdzielania powietrza 138 następuje całkowicie przez powietrze strumienia częściowego powietrza L1 pobieranego przez przewód ciśnieniowy 8 powietrza. Azot N₂ uzyskiwany w układzie rozdzielania powietrza 138 przy rozdzielaniu strumienia powietrza L, dodatkowo do tlenu O₂, jest doprowadzany przez dołączony do układu rozdzielania powietrza 138 przewód doprowadzający 230 azot do urządzenia mieszającego 146 i tam jest domieszany do gazu syntezowego SG. Urządzenie mieszające 146 jest przy tym wykonane odpowiednio do szczególnie równomiernego i bezwirowego zmieszania azotu N2 z gazem syntezowym. Urządzenie mieszające 146 jest optymalne i może być wykonane także wraz z innymi koncepcjami instalacji ze zmniejszonymi zawartościami tlenu w azocie.

Płynący z urządzenia do gazyfikacji 132 gaz syntezowy SG dochodzi przez przewód gazowy 130 najpierw do kotła parowego 147 ciepła odpadowego dla gazu syntezowego, w którym następuje schłodzenie gazu syntezowego SG w wyniku wymiany ciepła z czynnika strumienia. Para wysokoprężna wytwarzana przy tej wymianie ciepła jest doprowadzana w bliżej nieprzedstawiony sposób do stopnia wysokociśnieniowego 50 obiegu woda - para 24.

PL 204 901 B1

W kierunku przepływu strumienia gazu syntezowego SG, widoczne za kotłem parowym 147 ciepła odpadowego dla gazu syntezowego i przed urządzeniem mieszającym 146, do przewodu gazowego 130 są dołączone urządzenia odpylające 148 dla gazu syntezowego SG, jak również urządzenie odsiarczające 149. W odmiennym wykonaniu zamiast urządzenia odpylającego 148, zwłaszcza przy zgazowaniu oleju jako paliwo, można także zastosować urządzenie oczyszczające z sadzy.

W celu szczególnie małej emisji substancji szkodliwych przy spaleniu zgazowanego paliwa B, w umieszczonym w komorze spalania 6 palniku 7 jest zastosowane załadowanie do zgazowanego paliwa B pary wodnej przed wejściem do komory spalania 6. To może następować w szczególnie korzystny cieplnie sposób techniczny w układzie nasycalnika. W tym celu w przewodzie gazowym 130 jest włączony nasycalnik 150, do którego jest doprowadzane zgazowane do gazu syntezowego SG paliwo B, przeciwnie do strumienia ogrzewanej wody W nasycalnika. Woda W nasycalnika krąży przy tym w dołączonym do nasycalnika 150 obiegu 152 nasycalnika, w którym są włączone pompa obiegowa 154, jak również wymiennik ciepła 156 do podgrzewania wody W nasycalnika. Wymiennik ciepła 156 jest przy tym zasilany po stronie pierwotnej podgrzewaną wodą zasilającą w stopniu średniociśnieniowym 90 obiegu woda - para 24. W celu wyrównania występujących przy nasycaniu zgazowanego paliwa strat wody W nasycalnika, do obiegu nasycalnika 152 jest dołączony przewód zasilający 158.

W kierunku strumienia gazu syntezowego SG, widoczny za nasycalnikiem 150, jest włączony do przewodu gazowego 130 po stronie wtórnej jest włączony wymiennik ciepła 159 działający jako wymiennik ciepła gaz syntezowy - gaz miejski. Wymiennik ciepła 159 jest przy tym po stronie pierwotnej dołączony do miejsca przed urządzeniem odpylającym 148, jak również w przewodzie gazowym 130, tak że gaz syntezowy SG dopływający do urządzenia odpylającego 148 przenosi część swojego ciepła do gazu syntezowego SG odpływającego z nasycalnika 150. Doprowadzanie gazu syntezowego SG 9 przez wymiennik ciepła 159 przed wejściem do urządzenia odsiarczającego 149 może być także przewidziane przy tym w idei połączeń zmienionej pod względem innych elementów. W szczególności przy włączeniu urządzenia oczyszczającego z sadzy, wymiennik ciepła 159 może być korzystnie umieszczony po stronie syntezy gazowej za urządzeniem oczyszczającym z sadzy.

Między nasycalnikiem 150 i wymiennikiem ciepła 159 jest włączony do przewodu gazowego 130 po stronie wtórnej następny wymiennik ciepła 160, który może mieć po stronie pierwotnej ogrzewaną wodę zasilającą lub także parę. Przez wymiennik ciepła 159 wykonany jako wymiennik ciepła gazu syntezowego - gazu czystego i wymiennik ciepła 160 jest zapewnione szczególnie niezawodne podgrzewanie gazu syntezowego SG dopływającego do palnika 7 komory spalania 6 turbiny gazowej 2, także w różnych stanach pracy instalacji turbiny gazowej i parowej 1. Dla schładzania doprowadzanego do układu rozdzielania powietrza 138, oznaczonego również jako pobierane powietrze, strumienia częściowego L1 sprężonego powietrza jest włączony do przewodu upustowego 140 powietrza po stronie pierwotnej wymiennik ciepła 162, który jest wykonany po stronie wtórnej jako parownik średniociśnieniowy dla czynnika strumienia S'. Wymiennik ciepła 162 jest połączony, dla tworzenia obiegu parownika 163, z walczakiem woda - para 146 wykonanym jako walczak średniociśnieniowy. Walczak woda - para 164 jest połączony przez przewody 166, 168 z przyporządkowanym obiegowi woda - para 100 walczakowi średniociśnieniowemu 96. Odmiennie wymiennik ciepła 162 może jednak być także dołączony po stronie wtórnej bezpośrednio do walczaka średniociśnieniowego 96. W przykładzie wykonania walczak woda - para 164 jest więc pośrednio dołączony do wykonanej jako parownik średniociśnieniowy powierzchni grzejnej 98. Dla późniejszego zasilania odparowanym czynnikiem strumienia Sj walczak woda - para 164 jest w tym celu dołączony do przewodu wody zasilającej 170.

W kierunku strumienia częściowego L1 sprężonego powietrza, widoczny po wymienniku ciepła 162 jest włączony do przewodu upustowego 140 powietrza następny wymiennik ciepła 172, który po stronie wtórnej jest wykonany jako parownik niskociśnieniowy dla czynnika strumienia S”. Wymiennik ciepła 172 jest przy tym dołączony, dla tworzenia obiegu parownika 174, do walczaka woda - para, wykonanego jako walczak niskociśnieniowy. W przykładzie wykonania walczak woda - para 176 jest dołączony przez przewody 178, 180 do walczaka niskociśnieniowego 122 przyporządkowanego obiegowi woda - para 126 i przez to pośrednio do wykonanej jako parownik niskociśnieniowy powierzchni grzejnej 124. Odmiennie walczak woda - para 176 może być jednak także dołączony w inny właściwy sposób, przy czym para pobierana przez walczak woda - para 176 może być doprowadzana do pomocniczego odbiornika jako para procesowa i/lub jako para grzejna. W dalszym odmiennym wykonaniu wymiennik ciepła 172 może być dołączony po stronie wtórnej także bezpośrednio do walczaka niskociśnieniowego 122. Walczak woda - para 176 jest przy tym dołączony do przewodu wody zasilającej 182.

PL 204 901 B1

Obiegi parowników 163, 174 mogą być każdorazowo zrealizowane jako obieg wymuszony, przy czym obieg czynnika strumienia S' względnie S” jest zapewniony przez pompę obiegową i przy tym czynnik strumienia S', S” przynajmniej częściowo paruje w wymienniku ciepła 162 względnie 172 wykonanym jako parownik. W przykładzie wykonania jednak zarówno obieg parownika 163, jak też obieg parownika 174, są każdorazowo zrealizowane jako obieg naturalny, przy czym obieg czynnika strumienia względnie SI jest zapewniony przez powstające w procesie parowania różnice ciśnienia i/lub przez układ konstrukcyjny każdego wymiennika ciepła 162 względnie 172 i każdego walczaka woda para 164 względnie 176. W tym wykonaniu do obiegu parownika 163 względnie do obiegu parownika 174 jest każdorazowo włączona tylko jedna, bliżej nieprzedstawiona, stosunkowo mało wymiarowana pompa obiegowa do uruchamiania systemu.

Do sprzężenia cieplnego w obiegu 152 nasycalnika jest przewidziany dodatkowo dla wymiennika ciepła 156, który jest zasilany ogrzaną wodą zasilającą S, odgałęziającą się od podgrzewacza 86 wody zasilającej, wymiennik ciepła 184 wody nasycalnika, który jest zasilany po stronie pierwotnej wodą zasilającą S ze zbiornika 46 wody zasilającej. W tym celu wymiennik ciepła 184 wody nasycalnika jest dołączony po stronie pierwotnej wejściowej, przez przewód 186 do przewodu bocznego 84 i po stronie wyjściowej przez przewód 88 do zbiornika 46 wody zasilającej. Do ponownego ogrzewania schłodzonej wody zasilającej S płynącej z wymiennika ciepła 184 wody zasilającej do przewodu 188, jest włączony dodatkowy wymiennik ciepła 190, który jest przyłączony po stronie pierwotnej do wymiennika ciepła 172 w przewodzie upustowym 140 powietrza. Dzięki takiemu układowi jest osiągane szczególnie duże odzyskiwanie ciepła z uchodzącego powietrza, a więc szczególnie duża instalacja turbiny gazowej i parowej 1. W kierunku strumienia częściowego strumienia L1 powietrza, widocznego między wymiennikiem ciepła 172 i wymiennikiem ciepła 190, odgałęzia się od przewodu upustowego 140 przewód 192 powietrza chłodzącego, przez który do turbiny gazowej 2 jest doprowadzana część L schłodzonego strumienia częściowego L jako powietrze chłodzące dla schłodzenia łopatek. To wykonanie znajduje czasami zastosowanie.

Przy pracy instalacji turbiny gazowej i parowej 1 do palnika 7 turbiny gazowej 2 jest doprowadzany gaz syntezowy SG, który jest uzyskiwany przez zgazowanie paliwa kopalnego B w urządzeniu do gazyfikacji 132. Gaz syntezowy SG jest przy tym dzielony w obszarze 236 na pierwszy strumień częściowy SG1 i drugi strumień częściowy SG2 i strumienie częściowe SG1, SG2 są doprowadzane oddzielnie do palnika 1 dla spalenia. Pierwszy strumień częściowy SG1 i drugi strumień częściowy SG2 mogą przy tym być każdorazowo doprowadzane z regulacją do palnika 7.

Koncepcja połączeń, na której polega praca gazu syntezowego palnika 7 turbiny gazowej 2, jest przedstawiona szczegółowo na fig. 2. Fig. 2 pokazuje przy tym w zasadzie powiększone przedstawienie obszaru 236 według fig. 1 i odpowiednie przyłączenie do pokazanego w powiększeniu palnika 7. Palnik 7 jest umieszczony w komorze spalania 6, przy czym komorze spalania 6 jest przyporządkowana turbina gazowa 2 (patrz fig. 1). W obszarze 236 w miejscu odgałęzienia 242 odgałęzia się następny przewód gazowy 131 od przewodu gazowego 130. Palnik 7 ma oś 252, wzdłuż której rozciąga się pierwszy kanał paliwowy 238 i drugi kanał paliwowy 240, którego strumień jest oddzielony technicznie od kanału paliwowego 238. Ponadto palnik ma komorę spalinową 246, w której są utworzone pierwsza strefa spalania 248a, jak również druga strefa spalania 248b. Pierwsza strefa spalania 248a jest przyporządkowana pierwszemu kanałowi paliwowemu 238 i druga strefa spalinowa 248b drugiemu kanałowi paliwowemu 240. Strefy spalania 248a, 248b mogą się przy tym pokrywać przestrzennie przynajmniej częściowo. Kanały paliwowe 238, 240 są oddalone od siebie promieniowo wokół osi 252 palnika 7, przy czym kanały paliwowe 238, 240 tworzą każdorazowo cylindryczną przestrzeń pierścieniową. Podczas sterowanie palnikiem 7 jest on zasilany powietrzem L_v do spalania, które jest pobierane przez przewód ciśnieniowy 8 sprężarki 4 (patrz fig. 1). Dalej przewód gazowy 130 jest dołączony do pierwszego kanału paliwowego 238 i następny przewód gazowy 131 do drugiego kanału paliwowego 240, tak że pierwszy strumień częściowy SG1 gazu syntezowego SG pierwszego kanału paliwowego 238 i drugi strumień częściowy SG2 gazu syntezowego SG drugiego kanału paliwowego 240 są połączone w celu spalania. Przy tym pierwszy strumień częściowy SG1 jest ładowany i spalany w pierwszej strefie spalania 248a, a drugi strumień częściowy SG2 w drugiej strefie spalania 248b z powietrzem L do spalania, przy czym są wytwarzane gorące gazy spalinowe, którymi turbina gazowa 2 jest zasilana.

Przy stosowaniu instalacji paliwowej 129 według fig. 1A jest wymagane płukanie. Następuje to w sposób, w którym w jednym lub kilku etapach są płukane pierwszy i drugi obszar instalacji paliwowej 129 do gazyfikacji oddzielnie za pomocą azotu N₂. Instalacja do gazyfikacji lub pierwszy obszar i instaPL 204 901 B1 lacja paliwowa-turbina gazowa lub drugi obszar są przy tym oddzielone od siebie przez pokazaną na fig. 2 blokadę 200 gazu w obszarze 236. Blokada 200 gazu jest przy tym włączona do przewodu gazowego 130, przy czym blokada 200 gazu jest umieszczona przed miejscem odgałęzienia 242 następnego przewodu gazowego 131 od przewodu gazowego 130. Instalacja do gazyfikacji sama zawiera przy tym urządzenie do gazyfikacji 132 aż do blokady 200 gazu i instalacja paliwowa - turbina gazowa zawiera blokadę 200 gazu i dołączone elementy aż do komory spalania 6 turbiny gazowej 2 mającej palnik 7.

Blokada 200 gazu zawiera włączoną w przewód gazowy 130 armaturę zatrzaskową 202, która jest dołączona bezpośrednio jako armatura 204 blokady gazu, wykonana jako kulkowy zawór kurkowy. Przez przewód odprowadzający 207 gazy spalinowe jest odprowadzany gaz resztkowy przy spłukiwaniu po odłączeniu urządzenia do gazyfikacji 132 lub przy spłukiwaniu nasycalnika 150 i wymiennika ciepła dołączonego do zbiornika. Przewód odprowadzający 207 gazy spalinowe z przyporządkowaną mu armaturą służy jako układ odciążający 206 ciśnienie blokady 200 gazu.

Przez blokadę 200 gazu przewód gazowy 130 może być blokowany gazoszczelnie i w razie potrzeby zamykany przez armaturę zatrzaskową 202 w bardzo krótkim czasie. Blokada 200 gazu jest dołączona bezpośrednio do włączonej w przewód gazowy 130 armatury regulacyjnej 208a, przez którą jest regulowany pierwszy strumień częściowy SG1 gazu syntezowego SG, płynącego do palnika 7. Następna armatura regulacyjna 208b jest włączona w następny przewód gazowy 131 odgałęziony od przewodu gazowego 130. Przez armaturę regulacyjną 208b jest regulowany drugi strumień częściowy SG2 gazu syntezowego SG płynącego do palnika 7.

Do spłukiwania układu do gazyfikacji lub pierwszego obszaru instalacji paliwowej z azotem N2, więc od urządzenia do gazyfikacji 132 aż do blokady 200 gazu, jest przewidziany czysty azot R - N₂ z układu rozdzielania 138 powietrza. Przy tym azot N₂, wytwarzany dodatkowo do tlenu O₂ w układzie rozdzielania 138 powietrza, przy rozdzielaniu strumienia powietrza L, jako czysty azot R - N₂ jest odprowadzany przez przewód doprowadzający 210 z układu rozdzielania 138 powietrza. Od pierwszego przewodu doprowadzającego 210 odgałęzia się możliwy do blokowania przez zawór 212 przewód boczny 214, który uchodzi w celu spłukania pierwszego obszaru instalacji paliwowej 129 i urządzenia do gazyfikacji 132 paliwa kopalnego.

Do spłukiwania drugiego obszaru lub instalacji paliwowej turbiny gazowej przez azot N₂ jako środek przepłukujący, jest przewidziany również czysty azot R - N2. W tym celu przewód doprowadzający 210 uchodzi do zbiornika 220 azotu. Do przewodu doprowadzającego 210 uchodzi dodatkowo możliwy do blokowania przez zawór 222 przewód rezerwowy 224, który po stronie wejściowej jest dołączony do awaryjnego układu napełniania 226 dla czystego azotu R - N₂. Przez to, że zbiornik 220 azotu jest dołączony zarówno do układu rozdzielania 138 powietrza, jak też do awaryjnego układu napełniania 226, może on być napełniany zarówno przez czysty azot R - N₂ z układu rozdzielania powietrza, jak również przez czysty azot R - N₂ z awaryjnego układu napełniania 226. Przez to jest także zapewnione przy wyłączeniu układu rozdzielania 138 powietrza spłukiwanie instalacji paliwowej 129 w sposób szczególnie niezawodny. Zbiornik 226 azotu jest przy tym tak wymiarowany, że spełnia zapotrzebowanie na czysty azot R - N2 dla procesu spłukiwania z wystarczająco dużą zdolnością rezerwową. Zbiornik 226 azotu jest po stronie wyjściowej dołączony przez przewód przepłukujący 228 do przewodu gazowego 130. Ujście przewodu przepłukującego 228 do przewodu gazowego 130 zgodnie ze strumieniem gazu syntezowego SG jest w obszarze bezpośrednio po blokadzie 200 gazu, a więc za armaturą 204 blokady gazu.

Od układu rozdzielania 138 powietrza (fig. 1) odgałęzia się, w celu doprowadzania wytwarzanego w układzie rozdzielania 138 powietrza nieczystego azotu 2 U - N₂, drugi przewód doprowadzający 230, który uchodzi do urządzenia mieszającego 146. W urządzeniu mieszającym 146 do nieczystego azotu U - N₂ zostaje domieszany gaz syntezowy SG w celu zmniejszenia emisji NO_x turbiny gazowej. Urządzenie mieszające 146 jest przy tym wykonane właściwie do szczególnie równomiernego i jednorodnego zmieszania azotu N₂ z gazem syntezowym SG.

Przy każdej zmianie obciążenia turbiny gazowej 2 z gazu syntezowego SG na drugie paliwo, co odpowiada zmianie gazu palnego doprowadzanego do palnika 7 komory spalania 6, jest przewidziane spłukiwanie instalacji paliwowej 129 turbiny gazowej przez azot. W wyniku procesu spłukiwania gaz syntezowy SG, znajdujący się w instalacji paliwowej 129 turbiny gazowej, musi być ze względów bezpieczeństwa technicznego prawie całkowicie usunięty.

Przy pracy gazu syntezowego, tzn. przy spalaniu gazu syntezowego SG, który jest doprowadzany w strumieniach częściowych SG1 i SG2 do pokazanych na fig. 2, przyporządkowanych im ka12

PL 204 901 B1 nałów paliwowych 240, 238 do spalania, do drugiego strumienia częściowego SG2 może być domieszany gaz ziemny EG lub para D. Przez to wartość opałowa pierwszego strumienia częściowego SG1, zastosowanego do pracy drugiego kanału paliwowego 240, może być zwiększona względnie zmniejszona zgodnie z zapotrzebowaniem. W tym celu jest zastosowane urządzenie doprowadzające 244, które zawiera układ doprowadzający 244a gaz ziemny, jak również następny układ doprowadzający 244b dla pary D lub czystego azotu R - N₂. Urządzenie doprowadzające 244 jest dołączone w węźle 250 w obszarze 236 do następnego przewodu gazowego 131, tak że zgodnie z żądaniem jest możliwe zasilanie odpowiednim środkiem płynnym następnego przewodu gazowego 131 i drugiego kanału paliwowego 240 przez urządzenie doprowadzające 244. Przy tym jest korzystne zasilanie drugiego kanału paliwowego 240 niezależnie od pierwszego kanału paliwowego 238 gazem syntezowym SG. Dalej można zasilać strumienie częściowe SG1, SG2 niezależnie od siebie czystym azotem R - N₂ lub parą D przez przewód przepłukujący 228 względnie następny układ doprowadzający 244b urządzenia doprowadzającego 244 i przez to ewentualnie spłukiwać. Oba strumienie częściowe gazu syntezowego SG1, SG2 mogą więc pracować z różną regulowaną wartością opałową. Układ doprowadzający 244, który jest przyporządkowany drugiemu kanałowi paliwowemu, spełnia tutaj dwa zadania, mianowicie redukuje NOx przy pracy z gazem ziemnym, jak również celowe ustalenie wartości opałowej i robocze sterowanie spalaniem przy pracy z gazem syntezowym.

Dzięki temu nowemu sposobowi sterowania palnikiem 7 i za pomocą opisanej koncepcji instalacji, jest możliwa etapowa praca instalacji elektrowni 3 z gazem syntezowym. Ta praca etapowa cechuje się z jednej strony wystarczająco niskim spadkiem ciśnienia w przypadku całkowitego obciążenia przy przepływach każdorazowych strumieni częściowych SG1, SG2 w obu kanałach paliwowych 238, 240. Po drugie jest jednak także zapewniony, przy pracy z minimalnym obciążeniem względnie przy biegu jałowym turbiny gazowej 2 z gazem syntezowym SG, wymagany minimalny spadek ciśnienia przez żądane, wyłączne użycie na przykład drugiego kanału paliwowego 240. W tym celu drugi kanał paliwowy 240 może mieć większy opór przepływu niż pierwszy kanał paliwowy 238 przez odpowiednie wykonanie konstrukcyjne i wymiarowanie drugiego kanału paliwowego 240. Jednoczesne użycie obu kanałów paliwowych 238, 240, które mogą mieć różne opory przepływów, umożliwia przy zadanym zakresie zmian doprowadzanego do palnika 7, całkowitego strumienia masowego paliwa, uzyskanie znacznie mniejszego zakresu zmian spadków ciśnienia w porównaniu z dotychczas znanymi instalacjami. W wyniku tego spadek ciśnienia przy obciążeniu podstawowym, w porównaniu ze spadkiem ciśnienia przy minimalnym obciążeniu, np. przy biegu jałowym turbiny gazowej 2, jest mniejszy niż przy koncepcji jednego kanału, w której tylko jeden strumień gazu syntezowego jest doprowadzany do jednego palnika 7 w celu spalenia.

Przez dopasowanie stopnia rozcieńczenia gazu syntezowego SG przez urządzenie doprowadzające 244, który to gaz jest doprowadzany do drugiego kanału paliwowego 240, pierwszy kanał paliwowy 238, który może służyć jako kanał główny dla gazu syntezowego SG, może być stabilizowany. Przy małym rozcieńczeniu drugiego strumienia częściowego SG2 gazu syntezowego SG przez drugi kanał paliwowy 240, drugi kanał paliwowy 240 może służyć jako płomień pilotujący dla odpowiednio silniej rozcieńczonego pierwszego kanału paliwowego 238. Stąd przez celowe oddziaływanie na stopień rozcieńczenia powstaje możliwość bardzo skutecznego oddziaływania na drgania płomienia bez wymagających nakładów zmian geometrii palnika 7 wyłącznie przez wstępne dopasowanie strumieni częściowych SG1, SG2. Dzięki koncepcji dwóch strumieni palnika 7 pracującego sposobem według wynalazku, jest możliwe w szczególnie korzystny sposób dopasowanie przebiegu spalania. Przez to jest znacznie zwiększona możliwość optymalizacji przebiegu spalania ze względu na wahania spalania i temperatury palnika przez dopasowanie każdorazowego ustalenia pracy. Wynalazek cechuje się przy tym szczególnie tym, że przynajmniej jeden kanał paliwowy palnika 7, np. drugi kanał paliwowy 240, jest używany do podwójnej funkcji, mianowicie jako kanał syntezowy przy pracy z gazem syntezowym lub jako kanał paliwowy dla następnego gazowego paliwa (B), na przykład gazu ziemnego (EG) przy pracy z gazem ziemnym. Przy tym jest także możliwe doprowadzanie mieszanki gazu syntezowego i gazu ziemnego w przypadku żądania, z domieszką pary kanału paliwowego i realizowanie nowego rodzaju pracy z mieszaniem.

Claims (13)

1. Sposób sterowania palnikiem turbiny gazowej, w którym paliwo kopalne poddaje się zgazowaniu i to zgazowane paliwo kopalne doprowadza się jako gaz syntezowy do palnika dołączonego do turbiny gazowej dla spalenia, znamienny tym, że gaz syntezowy (SG) dzieli się na pierwszy strumień częściowy (SG1) i drugi strumień częściowy (SG2), a strumienie częściowe (SG1, SG2) doprowadza się oddzielnie do palnika (7) dla spalenia.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszy strumień częściowy (SG1) i drugi strumień częściowy (SG2) doprowadza się każdorazowo z regulacją do palnika (7).

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przynajmniej do jednego ze strumieni częściowych (SG1, SG2) dodaje się poprzez zmieszanie gaz ziemny (EG) lub parę (D) dla zmiany wartości opałowej.

4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że strumienie częściowe (SG1, SG2) ustala się w zależności od uzyskiwanej mocy turbiny gazowej (2).

5. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że strumienie częściowe (SG1, SG2) ustala się w zależności od uzyskiwanej mocy turbiny gazowej (2).

6. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że przy pracy z minimalnym obciążeniem lub przy biegu jałowym turbiny gazowej (2) jeden strumień częściowy (SG1, SG2) jest równy zero.

7. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że przy pracy z minimalnym obciążeniem lub przy biegu jałowym turbiny gazowej (2) jeden strumień częściowy (SG1, SG2) jest równy zero.

8. Instalacja elektrowni, zwłaszcza do sterowania palnikiem turbiny gazowej, której jest przyporządkowana komora spalania z co najmniej jednym palnikiem, i z dołączoną do komory spalania instalacją paliwową, która zawiera urządzenie do gazyfikacji dla paliwa kopalnego i przewód gazowy odgałęziony od urządzenia do gazyfikacji i uchodzący do komory spalania, znamienna tym, że od przewodu gazowego (130) jest odgałęziony powyżej komory spalania (6) następny przewód gazowy (131), przy czym przewód gazowy (130) jest dołączony do pierwszego kanału paliwowego (238) palnika (7), zaś następny przewód gazowy (131) jest dołączony do drugiego kanału paliwowego (240) palnika (7) którego strumień jest oddzielony technicznie od strumienia pierwszego kanału paliwowego (238).

9. Instalacja według zastrz. 8, znamienna tym, że w przewodzie gazowym (130) i w następnym przewodzie gazowym (131) jest zamontowana każdorazowo armatura regulacyjna (208a, 208b), za pomocą której jest każdorazowo regulowany strumień paliwa w przyporządkowanych kanałach paliwowych (238, 240).

10. Instalacja według zastrz. 8 albo 9, znamienna tym, że w przewodzie gazowym (130) jest włączona blokada (200) gazu, która jest umieszczona powyżej miejsca odgałęzienia (242) następnego przewodu gazowego (131) od przewodu gazowego (130).

11. Instalacja według zastrz. 8 albo 9, znamienna tym, że do następnego przewodu gazowego (131) jest doprowadzany gaz ziemny (EG) lub para (D) poprzez urządzenie doprowadzające (244).

12. Instalacja według zastrz. 8 albo 9, znamienna tym, że do następnego przewodu gazowego (131) jest dostarczany gaz syntezowy (SG) wytwarzany w urządzeniu do gazyfikacji (32).

13. Instalacja według zastrz. 8 albo 9, znamienna tym, że jest wykonana jako instalacja turbiny gazowej i parowej (1) z dołączoną do turbiny gazowej (2) po stronie gazów spalinowych wytwornicą pary (30), której powierzchnie grzejne są włączone w obieg woda - para (24) turbiny parowej (20).