[发明专利]发电机-蒸汽涡轮机-涡轮压缩机-线及其运行的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电机-蒸汽涡轮机-涡轮压缩机-线和一种用于运行该发电机-蒸汽涡轮机-涡轮压缩机-线的方法。

背景技术

涡轮压缩机比如应用在化学工业的设备中。在所述设备中传统上供应过程蒸汽的形式的热能。在过程蒸汽系统中提供过程蒸汽，从所述过程蒸汽系统可以提取用于驱动蒸汽涡轮机的过程蒸汽。蒸汽涡轮机传统上用于驱动涡轮压缩机。

传统上涡轮压缩机在不同的运行状态中运行，所述运行状态会伴随着涡轮压缩机的不同的转速。传统上涡轮压缩机的转速影响着由涡轮压缩机消耗的驱动功率，其中由过程蒸汽系统提供的热功率传统上大于为驱动涡轮压缩机所需要的功率。这种功率过剩随涡轮压缩机的功率消耗的下降而增加。

传统上这种功率过剩未被利用或者在一个在所述设备中额外设置的由蒸汽涡轮机和发电机组成的汽轮发电机组中排出(verstromt)。

图2示出了具有发电机101和蒸汽涡轮机102的汽轮发电机组。所述蒸汽涡轮机102借助于第一离合器104驱动发电机101。为驱动蒸汽涡轮机102，由新鲜蒸汽管路106将新鲜蒸汽输入蒸汽涡轮机102。将由发电机101产生的电功率输出给电网107。

此外，用新鲜蒸汽管路106的蒸汽来驱动另外的蒸汽涡轮机108，该蒸汽涡轮机108本身借助于离合器105与涡轮压缩机103相耦合用于驱动该涡轮压缩机103。涡轮压缩机103的转速借助于转速反馈装置109来调节，该转速反馈装置109控制新鲜蒸汽阀108a。由此在借助于转速反馈装置109来预先给定涡轮压缩机103的事先确定的转速的情况下来如此触发所述新鲜蒸汽阀108a，从而如此调节由新鲜蒸汽管路106输入蒸汽涡轮机108的蒸汽量，使得将涡轮压缩机103调节到事先确定的转速。

出于调节技术和过程技术的原因，用于驱动涡轮压缩机103的蒸汽涡轮机108超尺寸地设计。所述蒸汽涡轮机108在使用新鲜蒸汽管路106的最小的参数的情况下提供涡轮压缩机103的最大必需的驱动功率。此外，所述蒸汽涡轮机108也必须能够在降低新鲜蒸汽参数的情况下起动涡轮压缩机103。因而在额定运行状态中，向蒸汽涡轮机108仅仅加载最大的蒸汽流量的大约70％。其结果是，蒸汽涡轮机108在大多数的运行时间里在用新鲜蒸汽阀108a节流的情况下运行。由此蒸汽涡轮机108的效率远低于其效率最大值。

借助于蒸汽涡轮机102和发电机101，将在新鲜蒸汽管路106中提供的过剩的新鲜蒸汽排出。但是在设备中额外地设置蒸汽涡轮机102和发电机106这种做法十分麻烦且成本很高。

在图3中示出了传统的具有发电机101、蒸汽涡轮机102和涡轮压缩机103的线。向蒸汽涡轮机102馈给来自新鲜蒸汽管路106的新鲜蒸汽，并且该蒸汽涡轮机102为了进行驱动借助于离合器104与发电机101相耦合并且借助于离合器105与涡轮压缩机103相耦合。

将在发电机101中产生的电功率输出给电网107。所述涡轮压缩机103以恒定的转速运行。

所述蒸汽涡轮机102出于前面提到的原因在额定负载和部分负载时在节流情况下运行，因而蒸汽涡轮机102的效率同样低于其效率最佳值。此外，不存在通过转速来调节涡轮压缩机103的可能性，这会导致总过程的效率损失。

发明内容

本发明的任务是，提供一种发电机-蒸汽涡轮机-涡轮压缩机-线和一种用于运行该发电机-蒸汽涡轮机-涡轮压缩机-线的方法，其中所述发电机-蒸汽涡轮机-涡轮压缩机-线具有高的效率、良好的可调节性以及微小的投资成本。

所述按本发明的发电机-蒸汽涡轮机-涡轮压缩机-线具有频率可变的发电机、蒸汽涡轮机和能够由所述发电机和/或蒸汽涡轮机驱动的涡轮压缩机，它们耦合成一个轴系，其中所述发电机能够电耦合到电网上用于向电网馈电并且所述蒸汽涡轮机能够连接到用于向该蒸汽涡轮机输入新鲜蒸汽的新鲜蒸汽供给管路上，使得所述发电机-蒸汽涡轮机-涡轮压缩机-线能够通过电网馈电的变化并且/或者通过新鲜蒸汽供给来调节转速。

所述按本发明的用于运行发电机-蒸汽涡轮机-涡轮压缩机-线的方法具有以下步骤：

提供发电机-蒸汽涡轮机-涡轮压缩机-线；改变发电机的电网馈电并且/或者改变输送给蒸汽涡轮机的新鲜蒸汽供给从而对发电机-蒸汽涡轮机-涡轮压缩机-线进行转速调节。

在所述发电机-蒸汽涡轮机-涡轮压缩机-线中，涡轮压缩机能够由蒸汽涡轮机来驱动，其中向所述线提供的过程能量完全得到转换。所述蒸汽涡轮机驱动发电机，由此不必设置额外的发电机驱动装置，因而用于发电机-蒸汽涡轮机-涡轮压缩机-线的投资成本微小。