专利名称：汽轮机驱动负载负荷瞬间宽幅自动调节和功热电联产方法
技术领域：
本发明涉及汽轮机应用技术领域，尤其涉及一种汽轮机驱动负载负荷瞬间宽幅自 动调节和功热电联产方法。
背景技术：
传统的固定床间歇式煤气炉其运行周期分为吹风、上吹、下吹、二次上吹、空气吹 净五个步骤，分别采用空气和蒸汽作为气化剂，一般每三分钟循环一次。为煤气炉提供气 化用空气的风机原设计使用6000V、440Kw电机拖动，因间歇式煤气炉的运行周期影响负 荷变动大，易造成喘振、电能浪费和设备损害。工业汽轮机虽然目前已在锅炉给水泵等方 面有较多的应用，但均为负载相对平衡的工况，而作为固定床间歇式煤气炉气化剂的空气 及蒸汽为间歇送入，其用气特性决定了负荷变化幅度大(80Kw 450Kw)、风压变化幅度大 (22Kpa 32Kpa)、变化频率高(> 2次/分钟)，同时蒸汽供煤气炉使用总管压力波动也较 大。由于汽轮机的机械特性较软，跟随性较差，即使采用仪表自动控制，仍无法适应该种工 况，限制了具有较好节能效果的汽轮机驱动技术在间歇式煤气炉系统的应用。煤气炉使用的入炉蒸汽主要是由外管0. 5MPa、250 280°C的过热蒸汽经减压阀 减压到0. 05MPa使用，使得蒸汽在节流减压过程中损失大量能量。因此合理利用这部分能 量具有较大的经济效益。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种汽轮机驱动负载负荷瞬间宽幅自 动调节和功热电联产方法。使用汽轮机驱动间歇式煤气炉的空气风机，回收入炉蒸汽节流 膨胀的动能，削减电能消耗。汽轮机驱动负载负荷瞬间宽幅自动调节和功热电联产方法是在固定床间歇式煤 气炉中，电机汽轮机、风机通过联轴器同轴连接，在煤气炉送风时，当汽轮机输出功率小于 风机输出功率时，汽轮机、电机共同驱动风机做功；当汽轮机输出功率等于风机输出功率 时，汽轮机驱动风机做功；当汽轮机输出功率大于风机输出功率时，汽轮机同时驱动风机、 电机做功；在煤气炉停止送风时，风机功率消耗瞬时减小，汽轮机转速加快到大于电机的同 步转速，电机发电，将电能反馈给电网；在煤气炉再次送风时，风机功率消耗瞬时增大，利用 电机硬机械特性，克服汽轮机启动慢的缺陷，迅速提升输出功率，提高风机送风量，当转速 提高接近电机的临界转速后，汽轮机接替电机驱动风机。所述电机汽轮机、风机通过联轴器同轴连接的顺序为风机、电机和汽轮机，或者风 机、汽轮机和电机。与现有技术相比，本发明具有以下显著效果1、利用汽轮机驱动间歇式煤气炉的空气风机，充分回收了入炉蒸汽节流膨胀的动 能，削减了电能消耗，实现了节能减排的目的。2、将电机和汽轮机并联拖动负载，巧妙使用两种动力的机械特性得到互补，并利用电机的可逆性实现汽轮机驱动负载负荷频繁瞬间宽幅的自动调节，使周期性波动的生产 过程得以平稳的运行。3、巧妙的利用电网作为缓冲电容，充分利用了因煤气炉停止送风汽轮机2富裕的 能量转换成电能回馈给电网，实现功热电联产。4、安全性。电机拖动系统断电时电机立刻停止运行，人工来不及切断物料，煤气极 易倒入空气管，发生爆炸。汽轮机在断气后压力下降有一段时间，可以维持空气总管压力， 具有充足的时间供人工切断物料，确保意外停电期间的安全。
图1为汽汽轮机驱动负载负荷瞬间宽幅自动调节和功热电联产方法示意图；图2为本发明的风机_电机_汽轮机顺序的连接方式示意图；图3为本发明的风机_汽轮机_电机顺序的连接方式示意图。
具体实施例方式汽轮机驱动负载负荷瞬间宽幅自动调节和功热电联产方法是在固定床间歇式煤 气炉中，电机3汽轮机2、风机1通过联轴器同轴连接，在煤气炉送风时，当汽轮机2输出功 率小于风机1输出功率时，汽轮机2、电机3共同驱动风机1做功；当汽轮机2输出功率等 于风机1输出功率时，汽轮机2驱动风机1做功；当汽轮机2输出功率大于风机1输出功率 时，汽轮机2同时驱动风机1、电机3做功；在煤气炉停止送风时，风机1功率消耗瞬时减小， 汽轮机2转速加快到大于电机3的同步转速，电机3发电，将电能反馈给电网；在煤气炉再 次送风时，风机1功率消耗瞬时增大，利用电机3硬机械特性，克服汽轮机2启动慢的缺陷， 迅速提升输出功率，提高风机1送风量，当转速提高接近电机3的临界转速后，汽轮机2接 替电机3驱动风机1。所述电机3汽轮机2、风机1通过联轴器同轴连接的顺序为风机1、电机3和汽轮 机2，或者风机1、汽轮机2和电机3。下面结合
本发明的
具体实施例方式参见图1 汽轮机2进汽从0.5MPa蒸汽管网接入，利用蒸汽膨胀做功冲动工业 汽轮机2驱动空气风机1，出口蒸汽送入炉蒸汽总管供煤气炉使用，替代了由外管0. 5MPa 250 280°C的过热蒸汽经减压阀减压到0. 05MPa再进入煤气炉使用的方式，较好的利用蒸 汽在减压节流过程中的能量同时削减了电耗，实现节能减排的目的。参见图2或图3:蒸汽管网向汽轮机2提供稳定的蒸汽，在汽轮机2中，蒸汽的热能 转化为机械能做功。当煤气炉开始送风时，风机1功率消耗瞬时增大，利用电机3较硬的机 械特性，迅速提升输出功率，提高风机1送风量，满足生产要求，当转速提高接近临界转速 后，汽轮机2接替电机3驱动风机1 ；随着送风量的增加风机1的输出功率增大，风机1的 输出功率等于汽轮机2的功率时，汽轮机2驱动风机1做功；当风机1的输出功率大于汽轮 机2的功率时，其不足的功率由电机3补充，汽轮机2和电机3共同驱动风机1做功，此次 电机3处于电动状态；但风量到达做大分量时，风量开始减小，当风机1的输出功率小于汽 轮机2的功率时，汽轮机2驱动风机做功，并提供一部分能量驱动电机3，此时电动机3处于 发电状态；当风量减小到零时，汽轮机2驱动电机3，电机发电，将电反馈给电网，此时电机处于发电状态。本发明克服了汽轮机2机械特性软，跟随性较差，无法适应不稳定的工况的问题， 通过电机3和汽轮机2联动拖动负载，利用电机3的可逆性实现汽轮机2驱动负载负荷频 繁瞬间宽幅的自动调节，使驱动周期性负载波动的汽轮机2得以平稳的运行；并利用电网 作为缓冲电容，将电机3产生的电能回馈给电网；同时有效回收了蒸汽在减压节流过程中 的能量，合理利用资源，实现了节能减排的目的。汽轮机驱动空气风机测试报告
权利要求
一种汽轮机驱动负载负荷瞬间宽幅自动调节和功热电联产方法，其特征在于在固定床间歇式煤气炉中，电机(3)汽轮机(2)、风机(1)通过联轴器同轴连接，在煤气炉送风时，当汽轮机(2)输出功率小于风机(1)输出功率时，汽轮机(2)、电机(3)共同驱动风机(1)做功；当汽轮机(2)输出功率等于风机(1)输出功率时，汽轮机(2)驱动风机(1)做功；当汽轮机(2)输出功率大于风机(1)输出功率时，汽轮机(2)同时驱动风机(1)、电机(3)做功；在煤气炉停止送风时，风机(1)功率消耗瞬时减小，汽轮机(2)转速加快到大于电机(3)的同步转速，电机(3)发电，将电能反馈给电网；在煤气炉再次送风时，风机(1)功率消耗瞬时增大，利用电机(3)硬机械特性，克服汽轮机(2)启动慢的缺陷，迅速提升输出功率，提高风机(1)送风量，当转速提高接近电机(3)的临界转速后，汽轮机(2)接替电机(3)驱动风机(1)。
2.根据权利要求1所述的一种汽轮机驱动负载负荷瞬间宽幅自动调节和功热电联产 方法，其特征在于所述电机(3)汽轮机(2)、风机(1)通过联轴器同轴连接的顺序为风机 (1)、电机(3)和汽轮机(2)，或者风机(1)、汽轮机(2)和电机(3)。
全文摘要
本发明公开了一种汽轮机驱动负载负荷瞬间宽幅自动调节和功热电联产方法。在固定床间歇式煤气炉中，电机、汽轮机、风机通过联轴器同轴连接，利用汽轮机驱动间歇式煤气炉的风机，充分回收入炉蒸汽节流膨胀的动能，削减电能消耗，实现节能减排的目的。电机和汽轮机并联拖动负载，使两种动力的机械特性得到互补，并利用电机的可逆性实现汽轮机驱动负载负荷频繁瞬间宽幅变化的自动调节，使周期波动的生产过程得以平稳运行。利用电网作为缓冲电容，将汽轮机富裕的能量转换成电能回馈给电网，实现功热电联产。汽轮机断汽后一定时间内可维持空气总管压力，供人工切断物料，防止煤气倒入空气管发生爆炸，确保意外停电期间的安全。
文档编号H02J3/38GK101963074SQ20101026877
公开日2011年2月2日 申请日期2010年8月27日 优先权日2010年8月27日
发明者俞宏伟, 张光宇, 赵陈 申请人:浙江晋巨化工有限公司;青岛华捷透平动力有限公司;巨化集团公司