[发明专利]运行一种耦合的动力/热力过程的方法和一种燃气轮机-建筑物供暖设备

说明书

本发明首先涉及运行一种耦合的动力/热力过程的方法，用于向具有供 暖循环的建筑物供暖设备供给热量，其中，建筑物供暖有最大热量需求，同 时还将部分投入的能量转换为电能，以及所述过程借助设计为多级的装置实 施，此外，借助排出的膨胀气流将热量供给供暖循环并使此气流冷却。

例如由DE19613802A1已知这种方法。已知的这种可用于建筑物居室供 暖系统和供电的过程，按电流自给自足设计。至少为系统运行所需的电能应 当通过住宅或居室供暖系统自己提供。这种已知的、也可以用多个还分别具 有一台发电机的必要时采用多级线路的燃气轮机装置实施的动力/热力过程 的设计，然而考虑到经济性也存在一些缺点。这种关于电流自给自足的设计 要求设置昂贵的电能存储器。虽然供暖期维持一定时间，在此期间只是为了 发电必须实施所述方法，但电能有利地可以取自电网。至少考虑到通常用于 居住目的的建筑物，它们与已存在的供电网相连。即使设两个燃气轮机装置， 仍然有不良的可调性，因为电流方面始终受影响。

从上述先有技术出发，本发明的目的在于，提供一种方法和一种设备， 用于运行有供暖循环的建筑物供暖设备耦合的动力/热力过程，使它们有尽可 能高的经济性。

上述方法方面的发明目的首先并主要通过权利要求1的技术主题达到， 其中规定，根据建筑物供暖的热量需求，借助仅由一个涡轮机(亦即透平机) 和一个压缩机组成的第二级燃气轮机的压缩机，对从第一级燃气轮机排出的 气流进行高度压缩，该第一级燃气轮机只针对建筑物供暖最大热量需求的一 部分设计。

按本发明所述方法优选地针对完全满足建筑物供暖的热量需求和必要 时满足加热饮用水的热量需求来设计。发电似乎只是一种一并利用的副产 品。但此外还通过与本地或地区性管辖的供电企业的电网通常存在的连接实 施补充供电。通过采用各有一个涡轮机和一个压缩机的多级燃气轮机装置， 尤其可以在建筑物的热量需求大于由第一级燃气轮机能提供的热量时，优化 利用燃料。因为第二级燃气轮机只由一个涡轮机和一个压缩机组成，当其接 通时，可以比较方便地鉴于当前的热量需求对该第二级燃气轮机进行跟踪和 调整。循环过程可以以高的温差及压力差运行。另一方面，在比较长时间的 供暖期还可以借助第一级燃气轮机生产附加电能，该附加电能比通过普通电 网获得的电能在成本方面通常更加廉价。也可以将剩余电能馈入公用供电网 中。

因此，可接通的第二级燃气轮机只针对峰值负荷设计。这允许将第二级 燃气轮机，亦即涡轮机和压缩机，设计得比较小。此外，如下面还要补充说 明的那样，这还允许动用标准构件。特别优选地，对于第二级燃气轮机装置 可动用汽车工业中现成的部件，亦即已知的废气涡轮增压器。实际上可以使 用带有排气泄压阀(Wastegate)或可变几何尺寸涡轮(VTG)的全套压缩机-涡 轮机单元，下面对它还要进一步说明。

涉及燃料可优选动用建筑物现有的燃料供应。亦即尤其是天然气和燃 油。

优选地，这种设备和这种方法可以使用于小型至中等规模的建筑物。也 就是在有例如六至二十个居住单元的多户住宅中使用。

鉴于权利要求1的技术主题下面说明其他权利要求的技术主题，但它们 的独立表达必要时同样可以是有意义的。

优选地，从第一级燃气轮机的压缩机排出的气流，若在第二级燃气轮机 的压缩机中进一步压缩，无论如何要事先冷却。这可以使第二次压缩在比较 低的温度下开始，由此导致降低第二次压缩时要提供的单位压缩功。此外由 此使气流在涡轮中的膨胀可以从最佳的高压力水平出发实施。相应地，从第 一级燃气轮机压缩机排出的压缩气体的冷却，在第二级燃气轮机压缩机进口 前实施。

在气流进入燃烧室前，优选地规定借助回热器预热。在这种情况下当第 二级燃气轮机接通时，在气流进一步通过第二压缩机压缩后采用回热器。它 涉及一种气/气换热器，其中，经压缩的气流逆从第一级燃气轮机的涡轮机排 出并相应地膨胀的气流导入换热器内。由此空气(气体)以期望的方式降低从 第一级燃气轮机的涡轮排出的气流的温度，从而使来自膨胀气流的热量输出 耦合在供暖循环中造成一个温度水平，这可以借助比较简单廉价的换热器实 现。