DK153098B - Procesanlaeg og fremgangsmaade til genvinding af spildvarmeenergi under anvendelse af en gasdrevet turbogenerator - Google Patents

Description

i

DK 153098 B

Opfindelsen angår et procesanlæg med genvinding af spildvarmeenergi fra et spildvarmefluidum, såsom en eller flere gasarter dannet direkte ved forbrænding af en gas, der er fremkommet ved en industriel proces, og hvor dette spildvarmefluidum an-5 vendes som et drivmiddel, der ekspanderer gennem en turbine, der er i drivende forbindelse med en elektrisk generator, der er forbundet elektrisk til en belastning, f.eks. et lysnet, og hvor der i en tilgangsrørledning til turbinen er en normalt åben afspærringsventil, som er indrettet til at kunne afbryde 10 tilførselen af drivmiddel til turbinen for at reducere drivkraften til generatoren, og hvor der endvidere foran afspærringsventilen er tilsluttet normalt lukkede omløbsorganer, omfattende en ventil og en rørledning, med afgang til det fri, for at undgå en afbrydelse af den ovennævnte industrielle proces, når 15 afspærringsventi 1 en påvirkes.

Det er formålet med opfindelsen at tilvejebringe et anlæg og en fremgangsmåde til at genvinde energi fra et spildvarmefluidum på en mere effektiv og økonomisk måde end hidtil 20 kendt, ved brug af en turbine, som driver en belastet generator, og indrettet således at det kan indbygges i bestående industrielle anlæg.

Ved mange industrielle anlæg såsom raffinaderier medfører den proces, der anvendes ved fremstillingen af et produkt, en ti 1 -25 vejebringelse af et spildvarmefluidum af relativt høj temperatur. Som følge af mangelen på energi og de stigende priser på fossilt brændstof er det ønskeligt, at den energi, der er i spildvarmefluidet, kan udnyttes til fremstilling af en mere anvendelig energiform såsom elektricitet.

30 I raffinaderier, der arbejder med en katalytisk krakningsproces, frembringes betragtelige mængder af spildvarmefluider. Fluidet er i visse tilfælde blevet udnyttet til at drive en turbomaskine såsom en gasturbine. I disse tilfælde er gastur-35 binen hidtil blevet koblet direkte til en kompressor og har fungeret som den primære drivkraft af denne. Kompressoren anvendes hovedsagelig til at fremstille store mængder af trykluft, som er nødvendigt i forbindelse med den katalytiske krak-

DK 153098B

2 m'ngsproces. Som det vil blive nærmere forklaret i det følgende, har det været nødvendigt at forbinde turbinen direkte til kompressoren for at bevare en energi absorberende belastning af turbinen. Det er underforstået, at en sådan direkte forbindel-5 se også kan omfatte en passende hastighedsudveks-1 ing, hvor en sådan kan anvendes.

Mange af de bestående raffinaderier har imidlertid ikke tilsluttet en kombination af en turbine og en kompressor. I så-1Q danne raffinaderier har det været almindelig praksis at an vende en elektrisk motor eller dampturbine til at drive kompressoren. Det ville være særdeles kostbart at installere en gasturbine til at udnytte energien i spildvarmefluidet og direkte drive kompressoren, hvis den skal indbygges i et eksi-15 sterende anlæg.

Raffinaderi-arealer vurderes sædvanligvis højt. Derfor er der i etablerede anlæg sjældent plads til rådighed i nærheden af kompressoren til placering af en turbine.

20 Endvidere ville det blive nødvendigt at afbryde processen i den tid, det ville tage at forbinde kompressoren og turbinen mekanisk. Sædvanligvis medfører en standsning af en proces alvorlige økonomiske omkostninger og undgås derfor så vidt mu-1 igt.

25

Af de ovennævnte årsager skønner man ofte, at der ikke er tilrådeligt at tilføje en turbine til et eksisterende anlæg, såsom raffinaderi, selv om det ville være særdeles ønskeligt for at spare energi og reducere driftsomkostningerne i forbindelse go med processen.

Som tidligere nævnt, har det hidtil været nødvendigt at forbinde turbinen direkte til kompressoren. En eliminering af dette krav ville gøre det muligt at placere turbinen, hvor det måtte være bekvemt. Endvidere kunne turbinen anvendes til 35 at drive en generator i stedet for en kompresse’, hvor generatoren kunne producere elektrisk energi, som i tilgift kunne bruges til at drive kompressormoto'-en. Årsagerne til et sådant 3

DK 153098 B

krav vil fremgå af det følgende. Spildvarmefluidet til turbinen er et fluidum med en høj massestrøm (kg/s), lav massefylde (kg/m3) og stort specifikt volumen (m3/kg). Fluidet fremføres sædvanligvis gennem relativt store rørledninger, f.eks. med en 5 diameter på over 1 meter. Efter en pludselig lukning af turbinen, hvor ventilerne i rørledningen foran turbinen lukkes for at afbryde strømmen af fluidum, vil en betragtelig mængde af fluidet blive spærret inde mellem den eller de lukkede ventiler og indgangen til turbinen. Det er absolut nødvendigt, at 10 energien i det indespærrede fluidum bliver afledt, for at undgå, at turbinens hastighed overskrider s' kkerhedsgrænserne.

Når turbinen har været forbundet til en kompressor, har kompressoren virket som en energi absorberende belastning, som har 15 sat turbinen i stand til på sikker måde at aflede den inde spærrede energi. Hvis turbinen derimod benyttes til at drive en generator, og den elektriske belastning på generatoren pludselig bliver afbrudt, vil kombinationen af turbinen og generatoren hurtigt accelerere op og overskride de tilladelige 2Q driftshastigheder på grund af mangelen på en energi absorberende belastning. Generator inertien vil ikke i forbindelse med mangelen på en elektrisk belastning forhindre, at den fælles aksel opnår farlige hastigheder. Som følge deraf har en turbi-ne-generator-kombination hidti i indbefattet en kompressor for 25 at sikre, at en energi absorberende belastning til enhver t i d er forbundet til turbinen.

Ved visse processer, af den art, der frembringer store mængder af et spildvarmefluidum, der kan udnyttes i en energigenvindingsturbine, kan der sommetider opstå en efterbrænding af 30 fluidet, hvorved energiniveauet for fluidet, der løber ind i turbinen, overstiger dimensionerings-betingelserne. På grund af det resulterende særligt store energiniveau af fluidet har det hidtil været nødvendigt at overdimensionere generatoren i en turbine-generator-kombination med så meget som 20% for at 35 kunne absorbere den særligt store energi, der kan forekomme i fluidet i tilfælde af en efterbrænding. Den ekstra til rådighed værende energi skal absorberes af generatoren, eftersom

DK 153098B

4 kompressorens energiabsorberende kapacitet er overskredet under en efterbrænding.

Ved at have en generator, der er overdimensioneret med 20%,ar-5 bejder denne under de normale omstændigheder ineffektivt. Det er indlysende, at det er ønskeligt at reducere generatorens størrelse, ikke alene for at reducere anlægsudgifterne, men også for at forbedre generatorens virkningsgrad under normale omstændigheder.

10

Endvidere har man hidtil anset det for at være umuligt at anvende en spildgasturbine til at drive en synkrongenerator. En synkrongenerator er særdeles hastighedsføl som. På grund af egenskaberne af det fluidum, der afgives til turbinen, kan turbinens hastighed ikke kontrolleres nøjagtigt nok til at 15 tillade, at en synkrongenerator forbindes til et forsyningsnet .

US-patentskrift nr. 1.634.213 beskriver en dampturbine, der driver en generator. Turbine-generator-akselen er udstyret med 20 elektrisk bremse til at styre hastigheden af akselen for at opretholde en tilstrækkelig konstant hastighed og som følge deraf en konstant udgangsspænding. Magnetiseringsstrømmen i bremsespol-errre kan varieres, idet den er gjort afhængig af målte hastighedsændr i nger, med det formål at holde den øn-25 skede konstante hastighed. Bremsens primære funktion er at opretholde en ønsket konstant hastighed.

Denne kendte dampturbine modtager hovedsagelig damp med et relativt højt tryk, en høj massefylde og lav massestrøm, dvs. at 3q selv om trykket er stort,og massefylden er stor, er det små mængder,der tilføres. Hvis belastningen på en generator, der drives af en sådan turbine, pludselig fjernes, kan en ventil placeret i tilgangsrøret til turbinen stoppe strømmen af damp til turbinen. Ventilen kan anvendes, eftersom kun en relativt 35 lille dampmængde vil blive indespærret mellem ventilen og turbinens indgang. Den energi, der er indeholdt i den indespærrede damp, kan hurtigt afledes uden at accelerere turbine- generatorkombinationen op til farlige grænser i denne kendte teknik, hvis den eleltriske belastning udkobles.

5

DK 153098 B

Det i US-PS nr. 1.643.213 beskrevne anlæg virker således som en styring til en dampturbine ved brug af en elektrisk betjent bremse til opretholdelse af en ønsket konstant hastighed.

5 US-PS nr. 1.740.356 beskriver et anlæg til at regulere en turbinedrevet generator, der forsyner et anlæg med en variabel belastning. En elektromagnetisk bremse anvendes til at frembringe en styrefunktion ved en udglatning af belastningsfluktuationerne ved, at den elektromagnetiske bremse udgør en kun-10 stig belastning, som kan erstatte den belastning, der i givet fald bliver fjernet fra systemet.

UK-PS nr. 6407 fra 1915 beskriver en turbinedrevet generator, som forsyner en variabel belastning i form af lysarmaturer, som afbrydes og tændes af kunden. For at holde spændingen kon- 15 stant anvendes en hvirvelstrømsbremse, som en styring for at opretholde en konstant belastning, idet bremseorganet indgår i stedet for dampregulatorer.

Begge de sidstnævnte patentbeskrivelser har derfor relation 20 til anlæg, hvori en elektrisk betjent bremse anvendes som en styring i en turbi nedrevet generator til kompensation for fluktuationer i belastningen.

UK-PS nr. 1.309.589 beskriver et energigenvindingsanlæg til en 25 katalytisk krakningsproces, hvori en røggas fra den katalytiske regenerator ledes gennem en turbine koblet til en asynkrongenerator . Det foreslås i skriftet, at energigenvindingsafsnittet af anlægget kan standses øjeblikkeligt ved at lede drivfluidet uden cm turbinen. Der er ingen bremsekonstruktion 30 på denne turbinegeneratoraksel , således at anlægget alene stoppes ved en omledning af drivfluidet. I tilfælde af, at de forsyningsledninger, som tilfører drivfluidet, har en diameter på over 1 meter, vil enertien i enhver ventil umuliggøre en øjeblikkelig åbning og lukning, således at en ødelæggelse af 33 generatoren kunne blive resultatet inden lukningen kan effektueres alene gennem lukningen af forsyningsventilen og ved åbning af ledningens omløbsventil.

DK 153098B

6 I et energi-genvindingsanlæg af den i indledningen angivne art, modtager turbinen et fluidum med et lavt tryk, en lav massefylde og en høj masse, dvs. at selv om trykket er lille og selv om massefylden er lille, er der så store mængder af 5 dette fluidum, at den indespærrede energi er faretruende stor. Det skal her erindres, at rørdimensionerne er meget store, typisk over 1 meter i diameter, og i nogle anlæg ifølge opfindelsen genvindes en effekt på 35.000 HK, dvs. ca. 26.000 kW. Ethvert indespærret fluidum vil foranledige en hurtig accele-10 ration af turbine-generatorakselen, hvis den elektriske belastning udkobles. Derfor kan der ikke anvendes relativt langsomme ventiler til at forhindre en pludselig acceleration af akselen i forbindelse med et pludseligt udfald af en energi absorberende belastning. Til en turbine i et energi-genvin-15 dingsanlæg, der udnytter en spildvarmefluidum, kræves et anlæg som straks kan absorbere energi under trans i ente, dvs. kortvarige ustabile betingelser.

Det er således nødvendigt at tilvejebringe energi absorberende 2Q organer for en kombination af en turbine og en generator, således at disse energiabsorberende organer kun træder i funktion, når turbinen arbejder under andet end stabile driftsbetingelser. Udtrykket "andet end stabile driftsbetingelser" kan her betyde under start, under efterbrænding, under pludseligt 25 tab af belastning eller under lignende transiente tilstande, som er andet end normale driftstilstande for turbine-genera-tor-akselen.

Ifølge opfindelsen tilvejebringes et anlæg af den i indledningen angivne art, der er ejendommeligt ved at et andet, normalt 30 lukket omløbsorgan, såsom en ventil i en rørledning, er tilsluttet forbindelsen mellem afspærringsventilen og turbinen og har afgang til det fri (atmosfæren), samt ved at der er indrettet en elektromagnetisk bremse, som kan påvirkes elektrisk til at bremse generatoren. Dermed har man sikret sig, at det 35 drivmiddel, der fanges mellem afspærringsventilen og turbinen kan frigives til atmosfæren, hvis afspærringsventilen lukkes, samtidig med at generatorens hastighed nedbringes af bremsen.

DK 153098 B

7

Ved et anlæg som omhandlet i krav 1 og den tilsvarende fremgangsmåde omhandlet i krav 5 bliver det herved muligt at placere det temmelig pladskrævende energigenvindingsanlæg med turbine og generator uafhængig af placeringen af en eventuel kompressor, hvortil kommer at generatoren kan gøres mindre, da det ikke længere 5 er nødvendigt at overdimensionere den. Dermed bliver det lettere at finde placeringsmuligheder for energigenvindingsanlægget i bestående raffinaderier. Takket være den mindre generator, opnår man samtidigt en bedre virkningsgrad ved normal drift. Endelig tillader arrangementet at man kan vælge imellem at anvende en 10 synkron og en asynkron generator, da den elektromagnetiske brem se gør det muligt at regulere hastigheden i forbindelse med en indkobling af generatoren på et offentligt net.

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere under hen-15 visning til tegningen, som viser et anlæg ifølge opfindelsen til genvinding af energi fra et spildvarmef1uidum med relativ høj temperatur. Fluidum skal her forstås som et strømmende medium i bredeste forstand, fortrinsvis bestående af gasarter, der er et spildprodukt i forbindelse med en eller anden i ndu-20 striel proces. Energigenvindingsanlægget 10 omfatter en turbi ne 12, der er koblet gennem en passende hastighedsreducerende mekanisme 16 til en elektrisk generator 14, som enten kan være en asynkron- eller en synkrongenerator. Turbinen og generatoren ligger i forlængelse af hinanden med en fælles aksel 20, 25 der er koblet til en dynamisk energi absorberende mekanisme 22.

Den energi absorberende mekanisme 22 er fortrinsvis en hvirvelstrømsbremse med magnetiseringsspoler 24. Spolerne 24 er operativt forbundet med en bremsetromle 26, der er monteret for enden af akselen. Spolerne kan tilsluttes en elektrisk jævn-30 strøm til aktivering af hvirvelstrømsbremsen. Hvirvelstrømsbremser af den beskrevne type fremstilles og sælges af The Eaton Corporation under det indregistrerede varemærke "Dynamat i c".

35 Styresystemet for bremsen 22 omfatter en variabel modstand 28 eller en anden passende regulator, som regulerer størrelsen af DC^-spænd i ngen til spolerne 24. Bremsekraf ten er en funktion af størrelsen af den påtrykte DC-spænding. En afbryder 30 er for-

DK 153098B

8 bundet i serie med den variable modstand 28 således, at man kan påtrykke DC-spændingen over spolerne selektivt fra en passende DC-kilde, f.eks. et batteri 32. Batteriet leverer en DC-spænding på f.eks. 90 volt til spolerne igennem den varia-5 ble modstand 28, Som det vil blive nærmere forklaret senere, kan generatoren 14 fungere som en DC-spændingskiIde i stedet for batteriet 32. Anvendelsen af generatoren 14 som DC-spæn-dingskilde vil bevirke en regenerativ bremsning.

10 Turbinen 12 er tilsluttet en kilde med et relativt varmt spildvarmef1uidum gennem et tilgangsrør 42. Spildvarmefluidet udvider sig på vejen gennem turbinen 12 og kommer ud gennem en rørledning 43. En ventil 40 er monteret i rørledningen 42, som fører fluidet til turbinen 12. Endvidere er ventiler 44 og 46 ^ monteret henholdsvis i en rørledning 48 og en rørledning 50 således, som det vil blive nærmere forklaret senere.

Der kendes mange processer, hvorved der produceres relativt varme spild-varmefluider, som kan udnyttes på tilfredsstillende måde til at fremstille elektrisk energi ved genvinding af 20 den energi, der er indeholdt i fluidet. Et eksempel på en sådan proces findes i ol ieraffinaderi installationer og kendes ti som en katalytisk krakningsproces, se f.eks. US PS 4.392.345, der viser flere variationer af krakningsprocesser. Ved denne proces udvikles spild-varmefluider i en regenerator. I det på 25 tegningen viste anlæg, er en sådan regenerator 34 sat i forbindelse med rørlednigen 42 gennem en rørledning 38.

Strømmen af spild-varmefluidum fra regeneratoren 34 igennem rørledningerne 38 og 42 til turbinen 12, og ekspansionen af 30 fluidet medfører, at turbinen går i gang og følgelig den dertil forbundne generator. Generatoren leverer elektrisk kraft gennem elektriske ledere 60 og 62 til en elektrisk belastning 52, som kan omfatte en elektrisk motor, der benyttes til at drive en kompressor, og som også kan omfatte andre elektrisk 35 drevne komponenter i anlægget og eventuelt kan omfatte et offentligt forsyningsnet. En belastningsafbryder 58 er monteret i lederen 60 og 62, således at den elektriske belastning kan fjernes fra turbo-generatoren 12, 14.

DK 153098B

9

Under normale arbejdsbetingelser for generatoren leveres elektrisk energi gennem ledningerne 64, 66 og gennem en regulator og en ensretter 67 til batteriet 32 for kont i nuerligt at oplade batteriet. Hvis generatoren ikke arbejder, kan batteriet opla-5 des fra forsyningsnettet.

En bremseeffektomskifter 54 er indskudt i ledninger 68 og 70. Ledningerne 68 og 70 leverer elektrisk energi fra ledningerne 60, 62 gennem en regulator og ensretter 56 og elektriske led-10 ninger 72 og 74 til spolerne 24 i hvirvelstrømsbremsen 22 af grunde, som vil blive forklaret nærmere senere (se side 11).

Styringen til bremsen 2:2 kan endvidere omfatte et drivtrin 82, en DC til AC vekselretter 84, en spændingsregulator og ensretter 86, et kondensatorbatteri 88 og en omskifter 90. Disse 15 elektriske elementer er forbundet til batteriet 32 gennem en elektrisk leder 92. Elementerne 82, 84 og 86 ganger DC-rådig-hedsspændingen fra kilden 32 med en relativ stor faktor, f.eks. en faktor 10. Kondensatorbatteriet 88 oplagrer den forstærkede DC-spænding og leverer samme spænding til spolerne 20 24, når omskifteren 90 sluttes. Omskifteren 90 sluttes umiddelbart efter åbningen af belastningsafbryderen 58.

Som allerede omtalt er det, på grund af manglen på fossilt brændstof og de stigende priser på fossilt brændstof, særdeles 25 vigtigt, at der udvindes energi fra sædvanligvis ikke anvendte energikilder. I mange raffinaderier og ved lignende anlæg kræves en højtryksgas, som f.eks. trykluft for at understøtte fremstillingsprocessen i anlægget. En kompressor, som anvendes til frembri ngel se af trykluft, drives ofte af en elektrisk mo-30 tor, der forsynes med elektrisk energi fra et kraftværk. For at reducere driftsudgifterne ved processen og samtidig reducere belastningen på kraftværket, er det særdeles ønskeligt, at anlægget genererer så stor en del som muligt af sit eget energiforbrug. Opfindelsen gør det muligt at placere turbo-genera-35 toren i afstand fra kompressoren og tilføre elektrisk energi til kompressormotoren. Eftersom turbo-generatoren kan anbringes på et afsides sted, vil der kun opstå minimale forstyrrelser i raffinaderiets produktion, når turbo-generatoren installeres i et allerede eksisterende anlsa.

DK 153098B

10

Hidtil har det været nødvendigt at anbringe kompressoren som en energi absorberende belastning direkte på turbinen for at beskytte turbinen mod at overskride de tilladte hastigheder. Dette har medført, at kompressoren må kobles direkte på ek-5 spanderen og derfor har den typiske installation omfattende en turbine, en kompressor og en generator koblet på en fælles aksel, således at turbinen driver både kompressoren og generatoren. Generatoren har været begrænset til asynkrontypen, eftersom synkrongeneratorer er ekstremt hastighedsfølsomme. Det 10 har hidtil være umuligt at regulere turbinens hastighed tilstrækkelig nøjagtigt inden for et lille område for at opnå den fine hastighedskontrol, som er nødvendig for at kunne synkronisere hastigheden af en synkrongenerator, før generatoren kobles til en elektrisk belastning, såsom et offentligt forsy-15 ningsnet.

Under normal drift strømmer spiIdvarmefludiet, der har en relativ høj temperatur, gennem ledningen 38, ventilen 40 og ledningen 42 til turbinen 12. Hvis det skulle blive nødvendigt 20 pludseligt at afbryde forbindelsen mellem generatoren og den elektriske belastning, vil det være nødvendigt øjeblikkeligt at standse turbinen 12. Ventilen 40 lukkes, og ventilerne 44 og 46 åbnes. Dette medfører, at strømmen af fluidum gennem rørledningen 38, ledes videre gennem ventilen 46 og rørlednin- 25 gen 50 til en kedel 36 med direkte afgang til en skorsten. Ef tersom ventilen 44 er åben, vil spi1dvarmef1 udi et, der har en relativ høj temperatur, og som er fanget mellem ventilen 40 og turbinen 12, kunne undslippe. Eftersom der kræves mekaniske bevægelser for at påvirke de forskellige ventiler i den ønskegø de rækkefølge, vil der opstå en forsinkelse på to og tre eller somme tider endnu flere sekunder inden strømmen af fluidum til turbinen rent faktisk er standset. I løbet af denne relative korte tidsperiode kan turbineakselen nå at accelerere ud over den tilladte driftshastighed. En sådan pludselig stigning i 35 turbinens hastighed skyldes den store massestrøm og det store rumfang af fluidet. Det er en relativ stor fluidummængde, der vil blive indespærret mellem ventilen 40 og turbinen på grund af støreisen af rørledningen 42, der som tidligere nævnt kan 11

DK 153098 B

have en diameter på over 1 meter. Inden ventilen 44 kan nå at åbne helt, således at fluidet kan få afløb, vil fluidet derfor trænge ind i turbinen. Eftersom generatoren er ubelastet, vil turbinen accelerere meget hurtigt, hvis fluidet fortsætter med 5 at trænge ind i den.

For at undgå denne ukontrollerede acceleration af turbinen 12, når afbryderen 58 åbner, slutter bremseomskifteren 54 eller omskifteren 90 øjeblikkelig for at påtrykke en DC-spænding over 10 spolerne 24. DC-spændingen til spolerne fås fra generatoren 14 eller fra kondensatorbatteriet 88. Hvis det fås fra generatoren 14, leveres spændingen gennem de elektriske ledere 60 og 62, 68 og 70 og 72 og 74 til spolerne 24. Ved at udnytte den elektriske energi, produceret af generatoren 14 til at aktive-15 re bremsen 22, fås regenerativ bremsning. Den variable modstand 28 kan selektivt justeres til at lade en maksimal DC-spænding nå spolerne 24 på bremsen 22. Hvirvelstrømsbremsen har en karakteristik, hvor det producerede bremsemoment er en funktion af den på spolerne påtrykte DC-spænding. Ved at lade 20 et maksimalt spændingssignal tilflyde spolerne 24 kan der produceres et relativt stort bremsemoment i løbet af få millisekunder. I praksis kan en optransformer ingstransformer tilføjes til kredsløbet for at øge størrelsen af DC-spændingen, som påtrykkes spolerne 24 med en relativ stor faktor, f.eks.

2g med en faktor 10. Dette vil øge det til rådighed værende bremsemoment til 10 gange bremsens normalt maksimale ydelse. Bremsen kan arbejde ved 10 gange sit maksimalt normerede moment i en betydelig større tidsperiode, end hvad der er nødvendig for at sikre, at energien, indeholdt i det indespærrede drivmid-30 del, afledes. Ved at aktivere bremsen 22 fås en positiv be lastning på turbine-generator-akselen, således at man undgår, at turbinen accelererer ud over den tilladelige driftshastighed .

Som tidligere nævnt vil spændingen, der leveres af kondensa-35 torbatteriet 88, også være blevet øget med en relativ stor faktor. Omskifteren 90 kan lukkes i stedet for afbryderen 54 for at forbinde kondensatorbatter i et direkte til spolerne 24.

DK 153098 B

12

Anvendelsen af det regenerative bremsesystem kan etableres som "normal drift", mens anvendelsen af batteriet 32, som DC-spæn-dingskilden kan være til rådighed som en nødforsyning.

g Omskifteren 30 kan sluttes for at levere den nødvendige DC-magnetisering til spolerne 24 fra batteriet 32 ved opstart. Ved at forbinde spolerne 24 med batteriet 32 vil man opnå den nødvendige magnetisering af spolerne. Modstanden 28 kan reguleres passende for at justere spændingen til spolerne 24, 10 hvorved hastigheden af turbinen kan reguleres.

Mens det er ønskeligt at placere det størst mulige bremsemo-ment på akselen 20, når belastningen på generatoren 14 pludselig udkobles, er det kun ønskeligt at placere en del af det til rådighed værende moment på akselen 20 i forbindelse med en 15 efterbrænding. Når en efterbrænding er opdaget f.eks. gennem passende temperaturfølsomme organer, der måler temperaturen af fluidet, der strømmer til turbinen 12, kan omskifteren 30 sluttes for at aktivere spolerne 24 på bremsen 22. Et fast spændingssignal kan påtrykkes spolerne for at skabe et bremsemo- 20 ment af en forud bestemt størrelse til at absorbere den ekstra energi, der afgives af turbinen 12 som følge af tilskuddet af ekstra energi til spildvarmefluidet under efterbræn-di ngen.

25 Hvis generatoren 14 er af den synkrone type, kan hvirvelstrømsbremsen 22 anvendes til at bringe turbinen og generatoren op på synkrone hastigheder, således at en operatør kan forbinde turbine-generator-kombinationen med belastningen (f.x. et offentligt lysnet til 50 Hz). Under opstart af turbine-30 generatoren kan den variable modstand 28 justeres til at regulere størrelsen af DC-spændingen over spolerne 24, således at man kan finjustere hastigheden af turbinen {for at synkronisere generatorerne med lysnettets 50 Hz). Ved at variere bremsemomentet, der påvirker akselen 20, kan hastigheden af 35 generator og turbine direkte reguleres. Styresystemerne kan kombineres på utallig måde, samtidig med at man stadig udnytter opfindelsens ide.

Claims (5)

1. Anlæg til genvinding af energi fra et spildvarmefluidum, 25 såsom en eller flere gasarter dannet direkte ved forbrænding af en gas, der er fremkommet ved en industriel proces, og hvor dette spildvarmefluidum anvendes som et drivmiddel, der ekspanderes gennem en turbine (12), der er i drivende forbindelse med en elektrisk generator (14), der er forbundet elektrisk 30 til en belastning (521, f.eks. et lysnet, og hvor der i en tilgangs rørledning (42.) til turbinen (12) er en normalt åben afspærringsventil (40), som er indrettet til at kunne afbryde tilførslen af drivmiddel til turbinen (12) for at reducere drivkraften til generatoren (14), og hvor der endvidere foran 35 ventilen (40) er tilsluttet normalt lukkede omløbsorganer (46, 50), omfattende en ventil (46) og en rørledning (50), med afgang til det fri, for at undgå en afbrydelse af den ovennævnte industrielle proces, flår afspærringsventilen (40) påvirkes, DK 153098B 14 kendetegnet ved, at et andet, normalt lukket omløbsorgan, såsom en ventil (44) i en rørledning (48), er tilsluttet tilgangsrørledningen (42) mellem afspærringsventilen (40) og turbinens (12) tilgang og har afgang til det fri (atmosfæ-5 ren), samt at der er indrettet en elektromagnetisk bremse (22), som kan påvirkes elektrisk til at bremse generatoren (14)·.

2. Anlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at bremsen (22) omfatter et hvirvelstrømsbremsesystem (24, 26), der operativt er forbundet til generatoren (14), og organer (54, 56, 88, 90), som kan afgive en jævnspænding til bremsesystemet i tilfælde af en udkobling af belastningen (52).

3. Anlæg ifølge krav 2, kendetegnet ved, at jævn-15 spænd ingsforsyningsorganerne omfatter mindst én ensretter (56) forbundet til udgangen af generatoren samt kapacitive oplag-ringsorganer (S8).

4. Anlæg ifølge krav 1, 2 eller 3, hvor afspærringsventilen 20 (40) omfatter en første, mekanisk ventil (40), som normalt er åben og via et indløbsrør (42) er forbundet med turbinen (12), og omløbsorganerne foran afspærringsventi 1 en (40) omfatter en anden, mekanisk ventil (46), som normalt er lukket og er tilsluttet mellem et indløbsrør (38) til den første, mekaniske 25 ventil (40) og en første omløbsrørledning (50), kende tegnet ved, at det andet omløbsorgan omfatter en tredje mekanisk ventil (44), som normalt er lukket og er tilsluttet mellem indløbsrøret (42) og en anden omløbsrørledning ((48), og at den elektrisk påvirkelige bremse kan påvirkes til at 30 påtrykke en bremsekraft på generatoren (14), inden de mekaniske ventiler (40, 44, 46) kan fuldføre deres tilstands-ændringer.

5. Fremgangsmåde til at genvinde energi fra et spi 1dvarmef1ui -dum, såsom en eller flere gasarter, dannet direkte ved forbrænding af en gas, der fremkommer ved en industriel proces, o 5 ved hvilken fremgangsmåde spildvarmefluidet anvendes som et drivmiddel, der ekspanderes gennem en turbine (12), der er i drivende forbindelse med en elektrisk generator (14), der er DK 153098 B 15 forbundet elektrisk tϋ1 en belastning (52), og hvor drivmidlet tilføres turbinen (12| igennem en rørledning (42) med en styret afspærringsventil (40), indrettet til at afbryde tilførslen af drivmiddel til turbinen for at nedsætte drivkraften til 5 generatoren (14), og omløbsorganer (46, 50) indrettet foran afspærringsventilen (40) for at undgå en afbrydelse af processen, når afspærringsventi len (40) påvirkes, k e n d e -tegnet ved, at når afspærringsventilen (40 påvirkes, åbnes et andet, normalt lukket omløbsorgan (44, 48), der er 10 tilsluttet rørledningen (42) mellem turbinens (12) tilgang og afspærringsventilen, for at frigive det drivmiddel, der befinder sig mellem turbinen og afspærringsventilen, og derved yderligere nedsætte drivkraften til generatoren, samt at en elektromagnetisk bremse (22) påtrykkes generatoren (14). 15 20 25 30 35