[go: up one dir, main page]

FI96717B - Process for improving the responsiveness of a PFBC plant - Google Patents

Process for improving the responsiveness of a PFBC plant Download PDF

Info

Publication number
FI96717B
FI96717B FI930622A FI930622A FI96717B FI 96717 B FI96717 B FI 96717B FI 930622 A FI930622 A FI 930622A FI 930622 A FI930622 A FI 930622A FI 96717 B FI96717 B FI 96717B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
compressor
pfbc
plant
turbine
pressure vessel
Prior art date
Application number
FI930622A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI96717C (en
FI930622A0 (en
FI930622L (en
Inventor
Ben Kyrklund
Original Assignee
Abb Carbon Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Abb Carbon Ab filed Critical Abb Carbon Ab
Publication of FI930622A0 publication Critical patent/FI930622A0/en
Publication of FI930622L publication Critical patent/FI930622L/en
Application granted granted Critical
Publication of FI96717B publication Critical patent/FI96717B/en
Publication of FI96717C publication Critical patent/FI96717C/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L5/00Blast-producing apparatus before the fire
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/061Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with combustion in a fluidised bed
    • F01K23/062Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with combustion in a fluidised bed the combustion bed being pressurised

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Description

9671796717

Menetelmä PFBC-laitoksen reagoimiskyvyn parantamiseksiA method for improving the responsiveness of a PFBC plant

Keksintö liittyy menetelmään sellaisen PFBC-laitok-sen reagoimiskyvyn parantamiseksi, jossa on kompressori 5 PFBC-laitoksen paineastian paineistamiseksi ja PFBC-lai- toksesta käytettävä turbiini, joka on kytketty mekaanisesti suoraan kompressoriin.The invention relates to a method for improving the responsiveness of a PFBC plant having a compressor 5 for pressurizing a pressure vessel in a PFBC plant and a turbine operated from the PFBC plant which is mechanically connected directly to the compressor.

PFBC-laitos on sen tyyppinen kuin US-A-4660375:ssä on esitetty.The PFBC plant is of the type disclosed in US-A-4660375.

10 Kun PFBC-laitoksen tehoa on tarkoitus nostaa säi lyttäen samalla sallittu (optimaalinen) hyötysuhde, mikä tarkoittaa, että PFBC-laitosta on tarkoitus käyttää oleellisesti vakiosuuruisella ilman ylimäärän kertoimella kuormitustilasta riippumatta (alhaisella teholla pitäisi pie-15 nemmällä massavirran asteella ja suuremmalla teholla pitäisi suuremmalla massavirran asteella syöttää polttokam-mioon), niin paineastiassa olevaa painetta on kohotettava - paineastia on "kuormattava" - massavirran kasvattamiseksi polttokammioon mukaan lukien leijukuivatin (poltin), 20 joka on suljettu paineastian sisään. Tämä kuormitus suoritetaan nykyisen tekniikan mukaan kasvattamalla kompressorin kierroslukua, mikä merkitsee, että kompressoria käytetään erillisesti.10 When the power of a PFBC plant is to be increased while maintaining the allowable (optimal) efficiency, which means that the PFBC plant is to be operated with a substantially constant excess air coefficient regardless of the load condition (low power should be at a lower mass flow rate and higher power should be higher). degree of mass flow to the combustion chamber), then the pressure in the pressure vessel must be increased - the pressure vessel must be "loaded" - to increase the mass flow into the combustion chamber including a fluidized bed dryer (burner) 20 enclosed inside the pressure vessel. This load is carried out according to the current technology by increasing the speed of the compressor, which means that the compressor is operated separately.

Turbiiniyksikkö on kuitenkin rakenteeltaan yksin-25 kertaisempi ja lisäksi luotettavampi, jos kompressoria käytetään suoraan turbiinin akselilta, mutta koska tällaiset yksiakseliset turbiiniyksiköt kompressori mukaan lukien pyörivät vakiosuuruisella kierrosluvulla, kompressorin imuilman tilavuus aikayksikköä kohti (m3/s) on aina 30 vakio, mikä tarkoittaa, että myös ilman massa aikayksikös- ,· sä (kg/s) on aina vakio riippumatta massavirran asteen muutoksesta, joka johtuu muutoksista imuilman (ulkoilman) tiheydessä. Jotta tällaisella turbiiniyksiköllä olisi suuri reagoimiskyky samalla, kun yllä mainittu vaatimus 35 saman ilman ylimäärän kertoimen säilyttämisestä kaikissa 2 96717 kuormitusolosuhteissa täytetään, mikä tarkoittaa massavir-ran asteen vaihtelemista polttokammioon - toiminta osittaisella kuormituksella voi vaatia massavirran asteen pu-dostusta 40 %:iin massavirran asteesta täydellä kuormituk-5 sella - vaaditaan, että kompressori on konstruoitava uudelleen ja varustettava pyörivien siipien rivien suurella määrällä. Tämä on kallista ja vähentää huomattavasti yksiakselisen turbiiniyksikön käyttämisen taloudellista edullisuutta samalla, kun laitoksen reagoimiskykyyn vaiku-10 tetaan negatiivisesti, koska pyörivien siipien suuri määrä tekee laitoksen monimutkaiseksi ja voi aiheuttaa käyttö-häiriöitä.However, the turbine unit is simpler in design and more reliable if the compressor is driven directly from the turbine shaft, but since such single-shaft turbine units, including the compressor, rotate at a constant speed, the compressor intake air volume per unit time (m3 / s) is always 30, also the mass of air in units of time (kg / s) is always constant regardless of the change in the degree of mass flow due to changes in the density of the intake air (outdoor air). In order for such a turbine unit to have a high reactivity while meeting the above requirement 35 to maintain the same excess air coefficient under all 2 96717 load conditions, which means varying the mass flow rate into the combustion chamber - partial load operation may require a mass flow rate drop of 40% full mass flow a load-5 - requires that the compressor be reconstructed and equipped with a large number of rows of rotating blades. This is expensive and greatly reduces the economic cost of operating a single-shaft turbine unit while negatively affecting plant responsiveness, as the large number of rotating blades makes the plant complex and can cause operational disruptions.

US-A-4 170 874 esittää turbiiniyksikön, joka käsittää paisuntaturbiinin, jossa on säädettävät sisääntulon 15 ohjaussiivet, jotka on kytketty turbiinin käyttämään kompressoriin. Kompressori syöttää ilmaa polttimeen, joka syöttää kaasua turbiiniin. Optimaalisen hyötysuhteen saamiseksi turbiiniyksikön koko kuormitusalueelle paisunta-turbiini toimii kompressorina turbiiniyksikön täydellä 20 kuormalla.US-A-4 170 874 discloses a turbine unit comprising an expansion turbine with adjustable inlet control vanes connected to a compressor driven by the turbine. The compressor supplies air to the burner, which supplies gas to the turbine. To obtain optimal efficiency over the entire load range of the turbine unit, the expansion turbine acts as a compressor with a full 20 loads of the turbine unit.

Nopean massavirran muutoksen antamiseksi käyttöön, joka on yllä tarkastellun kaltaisessa PFBC-laitoksessa tähdätty paineastian nopeaan kuormitukseen, kun tehoa on tarkoitus nostaa, ja täten laitoksen reagoimiskyvyn lisää-25 miseksi käyttäen turbiiniyksikköä, joka on rakenteeltaan vähemmän monimutkainen, keksinnön menetelmä käsittää patenttivaatimuksen 1 tunnusomaiset piirteet.In order to provide a rapid change in mass flow in a PFBC plant as discussed above for rapid loading of the pressure vessel when the power is to be increased, and thus to increase the reactivity of the plant using a less complex turbine unit, the method of the invention comprises the features of claim 1.

Laitos käsittää PFBC-tyyppisen kaasugeneraattorin, joka käsittää paineastian 10, joka sisältää polttokammion 30 11, jossa on yksi tai useampia leijukuivattimia, joihin . syötetään paineistettua ilmaa - juoksevaksi tekevää ilmaa ja polttoilmaa - paineastiasta, ja jossa on palokaasun ulostulo 12. Polttokammiossa olevissa lämmityskierukoissa 13 tuotetaan höyryä, joka syötetään yksiakselisessa tur-35 biiniyksikössä olevaan turbiiniin 14, joka on kytketty il ; ib.f liiti I it a 3 96717 sähkögeneraattoriin 15 sähkövoiman tuottamiseksi. Yksiak-selinen turbiiniyksikkö käsittää myös kompressorin 16, jota käytetään höyryturbiinilla 14 tai paisuntaturbiinil-la, jossa polttokammiosta 11 tulevan palokaasun annetaan 5 paisua, ja tämä kompressori on kytketty sen painepuolelta paineastiaan 10, jolloin kompressorin imupuoli ottaa ilmaa ympäristöstä yksivaiheisen paisuntaturbiinin 17 kautta, joka on myös kytketty turbiiniyksikön akselille. Turbiinissa 17 on symmetriset siipiprofiilit ja on varustettu 10 pyörivien sisääntulosiipien renkaalla 18.The plant comprises a gas generator of the PFBC type, comprising a pressure vessel 10 containing a combustion chamber 30 11 with one or more fluidized bed dryers to which. supplying pressurized air - fluidizing air and combustion air - from a pressure vessel and having a flue gas outlet 12. The heating coils 13 in the combustion chamber produce steam which is fed to a turbine 14 in a uniaxial turbine unit connected to il; ib.f connected I it a 3 96717 to an electric generator 15 to generate electric power. The single-shaft turbine unit also comprises a compressor 16 operated by a steam turbine 14 or an expansion turbine in which 5 flues of combustion gas from the combustion chamber 11 are supplied, and this compressor is connected from its pressure side to a pressure vessel 10, the compressor suction side taking air from the environment. also connected to the turbine unit shaft. The turbine 17 has symmetrical vane profiles and is provided with a ring 18 of rotating inlet vanes 10.

Kun PFBC toimii osittaiskuormalla, siipien rengas on säädetty antamaan ilman virtaukselle suhteellisen suuri pudotus. Kompressorilla 16 sisäänotettu ilma paisuu sitten turbiinissa 17 aiheuttaen paineen putoamisen kompres-15 sorin ylävirtapuolella ja täten kompressorilla sisään otetun ilman alhaisemman tiheyden (ympäröivään ilmaan nähden). Koska kompressori pyörii vakiosuurtuisella kierros-luvulla ja ottaa täten sisään aina saman tilavuusvirran (m3/s), sisäänotettu massavirta (kg/s) on vastaavasti pie-20 nempi verrattuna siihen massavirtaan, joka pitäisi ottaa kompressorilla sisään, kun ilma otetaan suoraan ympäristöstä eikä turbiinin 17 kautta.When the PFBC operates at part load, the vane ring is adjusted to give a relatively large drop in air flow. The air drawn in by the compressor 16 then expands in the turbine 17, causing the pressure to drop upstream of the compressor 15 and thus the lower density (relative to the ambient air) of the air drawn in by the compressor. Since the compressor rotates at a constant speed and thus always draws in the same volume flow (m3 / s), the intake mass flow (kg / s) is correspondingly smaller than the mass flow that should be drawn in by the compressor when the air is taken in directly from the environment and not the turbine. 17 through.

Jos siipien rengas 18 avataan kokonaan, paisunta-turbiini toimii kompressorina eli kompressorin 16 ahtime-25 na, mikä tarkoittaa, että kompressori 16 ottaa ilmaa sisään suuremmalla paineella ja syöttää täten suuremman mas-savirran paineastiaan 10. Tätä säätöä on siis tarkoitus käyttää, kun PFBC-laitos toimii täydellä kuormalla. Siipien renkaan 18 säätö voidaan suorittaa nopeasti sitä seu-30 raavalla massavirran nopealla muutoksella kompressorista . ; 16, mikä tarkoittaa, että laitoksen reagoimiskyky on suu ri, koska paineastiaa 10 voidaan paineistaa, kuormittaa, nopeasti niin paljon kuin tarvitaan laitoksen muuttamiseksi osittaiskuormalta täydelle kuormalle.If the vane ring 18 is fully opened, the expansion turbine acts as a compressor, i.e. a supercharger 25 of the compressor 16, which means that the compressor 16 draws in air at a higher pressure and thus supplies a higher mass flow into the pressure vessel 10. This control is thus intended when the PFBC plant operates at full load. The adjustment of the vane ring 18 can be accomplished rapidly by a rapid change in mass flow from the compressor. ; 16, which means that the reactivity of the plant is high, because the pressure vessel 10 can be pressurized, loaded, as quickly as necessary to change the plant from partial load to full load.

4 967174,96717

Sallittu hyötysuhde eli oleellisesti saman ilman ylimääräkertoimen säilyttäminen PFBC-laitoksen koko kuor-mitusalueella voidaan saavuttaa mitoittamalla kompressori 16 ja turbiini 17 oikein, mikä on keskimääräisen ammatti-5 miehen tietämyksen piirissä.The permissible efficiency, i.e. the maintenance of essentially the same excess air coefficient over the entire load range of the PFBC plant, can be achieved by correctly sizing the compressor 16 and the turbine 17, which is within the knowledge of the average professional 5.

««

m λμ:e f in tti-Mm λμ: e f in tti-M

Claims (1)

96717 Patenttivaatimus: • Menetelmä PFBC-laitoksen reagoimiskyvyn parantami seksi, kun laitoksessa on kompressori (16) paineastian 5 (10) paineistamiseksi ja PFBC-laitoksesta käytettävä, kom pressoriin mekaanisesti suoraan kytketty turbiini (14), tunnettu siitä, että PFBC-laitoksen tehon lisäämiseksi alhaisesta arvosta korkeaan arvoon, edullisesti maksimiarvoon, paineastiassa (10) oleva paine kohotetaan 10 muuttamalla mekaanisesti suoraan kompressoriin (16) kytketty paisuntaturbiini (17) toimimaan ahtimena ilman mas-savirran lisäämiseksi kompressorista PFBC-laitoksen paineastiaan. « 96717 Förfarande för förbättrande av reaktionaförmägan i en PFBC-anläggning, di det i anläggningen finns en kom-5 pressor (16) för att generera tryck i ett tryckkärl (10) och en fr&n PFBC-anläggningen driven turbin (14) som är mekaniskt direkt kopplad tili kompressorn, kanne-t e c k n a d därav, att för att öka PFCB-anläggningens effekt frin ett l&gt värde tili ett högt värde, fördelak-10 tigt tili ett maximalt värde, höjer man trycket i tryck-kärlet (10) genom att ändra en mekaniskt direkt tili kompressorn (16) kopplad expansionsturbin (17) tili att verka som en kompressor för att öka luftens massaflöde fr in kompressorn tili PFBC-anläggningens tryckkärl. 15 n ( * « * sai «Ίΐι r i ftfl . . i96717 Claim: • A method for improving the responsiveness of a PFBC plant when the plant has a compressor (16) for pressurizing the pressure vessel 5 (10) and a turbine (14) mechanically connected directly to the compressor from the PFBC plant, characterized in that from a low value to a high value, preferably a maximum value, the pressure in the pressure vessel (10) is increased by mechanically converting the expansion turbine (17) connected directly to the compressor (16) to act as a supercharger to increase the air mass flow from the compressor to the PFBC plant pressure vessel. «96717 For use in the reaction to the PFBC process, in the case of the PFBC process (16) for the production of three or more presses (10) and in the case of the PFBC process driven turbine (14) direct coupling with compressor, entry of a total of PFCB-anthropogenic effect frin that l & gt värde account that högt värde, fördelak-10 tigt account to maximal fever, Höjer man trycket i tryck-kärlet (10) genom att ändra en mechanically direct compressor (16) expansion expansion turbine (17) account for the compressor for the air mass flow in the compressor account PFBC-anläggningens tryckkärl. 15 n (* «* sai« Ίΐι r i ftfl.. I
FI930622A 1990-08-14 1993-02-12 Process for improving the responsiveness of a PFBC plant FI96717C (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9002639 1990-08-14
SE9002639A SE501736C2 (en) 1990-08-14 1990-08-14 Ways to quickly supply the required airflow at a PFBC plant in case of a power increase
PCT/SE1991/000528 WO1992003687A1 (en) 1990-08-14 1991-08-12 Method of responding to load changes in a pfbc plant
SE9100528 1991-08-12

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI930622A0 FI930622A0 (en) 1993-02-12
FI930622L FI930622L (en) 1993-02-12
FI96717B true FI96717B (en) 1996-04-30
FI96717C FI96717C (en) 1996-08-12

Family

ID=20380146

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI930622A FI96717C (en) 1990-08-14 1993-02-12 Process for improving the responsiveness of a PFBC plant

Country Status (7)

Country Link
JP (1) JPH05509389A (en)
DE (1) DE4191937T (en)
ES (1) ES2087810B1 (en)
FI (1) FI96717C (en)
GB (1) GB2265187B (en)
SE (1) SE501736C2 (en)
WO (1) WO1992003687A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE509666C2 (en) * 1995-11-28 1999-02-22 Abb Carbon Ab Method and apparatus for supplying air to a combustion chamber

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH517929A (en) * 1969-12-19 1972-01-15 Bbc Sulzer Turbomaschinen Furnace for the thermal treatment of metals
US3975900A (en) * 1972-02-18 1976-08-24 Engelhard Minerals & Chemicals Corporation Method and apparatus for turbine system combustor temperature
US4170874A (en) * 1972-11-13 1979-10-16 Stal-Laval Turbin Ab Gas turbine unit
ZA835029B (en) * 1982-09-27 1984-03-28 English Electric Co Ltd Power-generation plant and method
SE453114B (en) * 1986-04-29 1988-01-11 Asea Stal Ab SET FOR OPERATION OF A TURBIN DEVICE

Also Published As

Publication number Publication date
FI96717C (en) 1996-08-12
SE9002639L (en) 1992-02-15
GB2265187A (en) 1993-09-22
WO1992003687A1 (en) 1992-03-05
JPH05509389A (en) 1993-12-22
GB2265187B (en) 1994-04-13
SE501736C2 (en) 1995-05-02
ES2087810B1 (en) 1997-01-01
FI930622A0 (en) 1993-02-12
SE9002639D0 (en) 1990-08-14
FI930622L (en) 1993-02-12
ES2087810A1 (en) 1996-07-16
DE4191937T (en) 1993-05-13
GB9301846D0 (en) 1993-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1244661A (en) Gas turbine engine of improved thermal efficiency
US5203159A (en) Pressurized fluidized bed combustion combined cycle power plant and method of operating the same
US3703807A (en) Combined gas-steam turbine power plant
JP2540539B2 (en) Gas turbine unit operating method
EP2669492A2 (en) Gas turbine compressor inlet pressurization and flow control system
CZ163492A3 (en) Combined gas/steam power plant
JPH0584376B2 (en)
US20100175385A1 (en) Method for Increasing Turndown Capability in an Electric Power Generation System
US20160123190A1 (en) Method and system for gas turbine extraction
PL115137B1 (en) Steam-gas power plant
CS199691A3 (en) Process and system for detecting and controlling of a combined turbine unit excessive speed
JP2866863B2 (en) Method of reducing the impact load applied to the governing stage blade of a partial-feed steam turbine
EP0908603A4 (en) MIXED CYCLE POWER PLANT WITH SINGLE SHAFT AND OPERATING METHOD
US5727377A (en) Method of operating a gas turbine power plant with steam injection
FI96717B (en) Process for improving the responsiveness of a PFBC plant
EP4504393B1 (en) Method for controlling a synthesis loop
US3966362A (en) Process air compression system
JP2954754B2 (en) Operation control device for gas turbine system and pressurized fluidized bed boiler power plant
SK58694A3 (en) Device with combined gas-steam turbine power station
KR19990071577A (en) Method and apparatus for supplying air to the combustor
CN101672251A (en) Unconventional wind-accumulation acceleration type wind power generator
RU2042847C1 (en) Method of fuel regeneration and purifying exhaust gases in gas-turbine aircraft engine with free turbine
JPS56101025A (en) System for controlling guide vane at air inlet of gas turbine
RU1815370C (en) Control system for gas-turbine power plant
SU848710A1 (en) Automatic regulating system for steam-gas unit

Legal Events

Date Code Title Description
BB Publication of examined application