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Brennertrimmung zur Verbesserung von Leistung und Wirkungsgrad von GuD-Anlagen

IP.com Disclosure Number: IPCOM000012762D
Original Publication Date: 2003-Jun-25
Included in the Prior Art Database: 2003-Jun-25
Document File: 2 page(s) / 78K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Bei Konstruktion und Betrieb von Energieerzeugungsanlagen, wie z.B. GuD-Anlagen (Gas- und Dampfturbinen-Anlagen), wird unter anderem ein hoher Wirkungsgrad der eingesetzten Energietraeger angestrebt. So bewirkt beispielsweise die Anhebung der ISO-Temperatur (Turbineneintrittstemperatur nach ISO 2314) eine Verbesserung der Leistung und des Wirkungsgrades der Anlage. Die Erhoehung der ISO-Temperatur kann durch eine Vergleichmaessigung der Temperaturverteilung vor dem Turbinenteil der jeweiligen Gasturbine erreicht werden. Eine gleichmaessigere Temperaturverteilung hat weiterhin den Vorteil der verringerten Bildung von Stickoxiden (NOx) und der Verlaengerung der Lebensdauer der Bauteile durch Eliminierung von Temperaturspitzen. Bisher werden lediglich diejenigen Bauteile und Prozesse, die einen Einfluss auf die Temperaturverteilung vor den Turbinen haben, so sorgfaeltig wie moeglich ausgelegt. Hier ist zu nennen eine gleichmaessige Fertigung der Brenner, die jeweils gleichzeitig in einer Turbine in Betrieb sind. Des weiteren ist man um eine Vergleichmaessigung der Verteilung des Brennstoffs auf die Brenner und der Zumischung des Brennstoffs in den Brennern und eine gleichmaessige Kuehlluftzumischung in der Brennkammer bemueht. Nuetzlich kann auch eine Kalibrierung der Brenner auf gleichen Brennstoffdurchfluss sein, was jedoch aufwendig ist.

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S

© SIEMENS AG 2003 file: 2003J01578.doc page: 1

Brennertrimmung zur Verbesserung von Leistung und Wirkungsgrad von GuD- Anlagen

Idea: Heinrich Puetz, DE-Muelheim; Dr. Manfred Ziegner, DE-Muelheim

Bei Konstruktion und Betrieb von Energieerzeugungsanlagen, wie z.B. GuD-Anlagen (Gas- und Dampfturbinen-Anlagen), wird unter anderem ein hoher Wirkungsgrad der eingesetzten Energietraeger angestrebt. So bewirkt beispielsweise die Anhebung der ISO-Temperatur (Turbineneintrittstemperatur nach ISO 2314) eine Verbesserung der Leistung und des Wirkungsgrades der Anlage. Die Erhoehung der ISO-Temperatur kann durch eine Vergleichmaessigung der Temperaturverteilung vor dem Turbinenteil der jeweiligen Gasturbine erreicht werden. Eine gleichmaessigere Temperaturverteilung hat weiterhin den Vorteil der verringerten Bildung von Stickoxiden (NOx) und der Verlaengerung der Lebensdauer der Bauteile durch Eliminierung von Temperaturspitzen.

Bisher werden lediglich diejenigen Bauteile und Prozesse, die einen Einfluss auf die Temperaturverteilung vor den Turbinen haben, so sorgfaeltig wie moeglich ausgelegt. Hier ist zu nennen eine gleichmaessige Fertigung der Brenner, die jeweils gleichzeitig in einer Turbine in Betrieb sind. Des weiteren ist man um eine Vergleichmaessigung der Verteilung des Brennstoffs auf die Brenner und der Zumischung des Brennstoffs in den Brennern und eine gleichmaessige Kuehlluftzumischung in der Brennkammer bemueht. Nuetzlich kann auch eine Kalibrierung der Brenner auf gleichen Brennstoffdurchfluss sein, was jedoch aufwendig ist.

Aus der mit Hilfe von dem jeweiligen Brenner zugeordneten Thermoelementen gemessenen Temperaturverteilung hinter der Turbine koennen Schlussfolgerungen auf die Temperaturverteilung vor der Turbine gezogen werden. Die Idee ist nun, mittels einer als Online-Trimmung bezeichneten Regelung der einzelnen Brenner direkt auf die Temperaturverteilung der jeweiligen Turbine einzuwirken, wobei die Tatsache ausgenutzt wird, dass die Temperaturverteilung hinter der Turbine ein Abbild der Temperaturverteilung vor der Turbine ist. Eine praktikable Moeglichkeit hierzu ist die gezielte Beeinflussung der Brennstoffmengen der einzelnen in der Maschine vorhandenen Brenner durch Trimmung (Einstellung) des jeweiligen Brenners. Eine beispielhafte technische Realisierung der Brennertrimmung ist schematisch in Abb. 1 gezeigt. Auf die dargestellte Weise kann die Temperaturverteilung hinter der Turbine direkt (ohne den Umweg ueber andere Messgroessen) und gezielt (unter Vorgabe einer bestimmten Soll-Temperatur) bei laufender Maschine beeinflusst und vergleichmaessigt werden.

Wie gut mit einer derartigen Regelung eine Vergleichmaessigung...