Комбинированная маневренная энергоустановка Российский патент 2022 года по МПК F01K3/22 H02J7/34 

Комбинированная маневренная энергоустановка относится к области теплоэнергетики и применяется для повышения эффективности систем энергоснабжения малых городов и поселений.

Известна парогазовая установка (Патент РФ №2409746 РФ, МПК F01К 21/04, опубл. 20.01.2011), которая содержит паровую турбину, компрессор, камеру сгорания, газовую турбину, котел-утилизатор с пароперегревателем, испарителем, газоводяным подогревателем питательной воды, газопровод, электрогенератор, конденсатор, паропровод острого пара, трубопровод питательной воды, пароперегреватель котла-утилизатора связан паропроводом острого пара с входом паровой турбины, конденсатор трубопроводом питательной воды соединен с входом газоводяного подогревателя питательной воды. Недостатками данной установки являются: усложнение регулирования при покрытии переменной части графика электрической нагрузки по причине изменения температуры и расхода продуктов сгорания в газотурбинной установке, увеличение капитальных вложений в приводную паровую турбину и вспомогательное оборудование, что ограничивает область ее применения.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является комбинированная установка, в которой электрическая энергия ветроэнергетической установки (ВЭУ) используется в теплоэлектронагревательных элементах (ТЭН) для подогрева воздуха перед камерой сгорания газотурбинной установки (ГТУ) (Пат. РФ №2557049. Способ работы паротурбинной установки / С.В. Жарков, А.В. Кейко, И.В. Постников, А.В. Пеньковский. Зарегистрирован 20.07.2015.).

Газотурбинная установка содержит компрессор, соединенный с теплоэлектронагревательным элементом (ТЭН) и камерой сгорания, продукты сгорания из которой подают на вход газовой турбины. К выходу газовой турбины подключен паровой котел-утилизатор, вырабатывающий пар для паротурбинной установки. Вход котла-утилизатора по пароводяному тракту соединен питательным насосом, а выход - с паровой турбиной. Привод компрессора газотурбинной установки осуществляется от газовой турбины. Электрическая энергия, вырабатываемая ВЭУ, используется в ТЭН для подогрева воздуха перед камерой сгорания.

Недостатком такого устройства является нестабильность вырабатываемой ВЭУ электрической энергии, оказывающей влияние на степень нагрева воздуха перед камерой сгорания, что приводит к колебаниям расхода топлива ГТУ в зависимости от скорости ветра и вырабатываемой мощности ветрогенератором. Кроме того в схеме присутствует двойное преобразование энергии ветра сначала в электрическую, а затем в тепловую, что снижает эффективность использования ветровой энергии.

Техническим результатом изобретения является повышение экономичности и маневренности комбинированной энергоустановки. Технический результат достигается тем, что компрессор ГТУ соединен последовательно с камерой сгорания и газовой турбиной, выход которой подключен к водогрейному котлу-утилизатору, соединенному по горячей воде с тепловым потребителем. Установка, использующая возобновляемые энергоресурсы, соединена с аккумулятором, в котором накапливается электрическая энергия. При необходимости покрытия пика электрической нагрузки ток от аккумулятора подается на электродвигатель, который присоединяется с помощью эластичной гидромуфты к валу компрессора. Вал компрессора с помощью эластичной гидромуфты отсоединяется от вала газовой турбины, что приводит к росту полезной мощности газовой турбины.

Изобретение поясняется чертежом (фиг. 1), где изображена тепловая схема комбинированной энергоустановки, где позициями на фигуре указаны:

1 - ветрогенератор;

2 - преобразователь тока;

3 - аккумулятор;

4 - разъединитель;

5 - электродвигатель;

6 – эластичная гидромуфта;

7 - компрессор;

8 - камера сгорания;

9 - газовая турбина;

10 - электрогенератор;

11 – эластичная гидромуфта;

12 - котел-утилизатор;

13 - дожигающее устройство;

14 - сетевой насос;

15 - подпитка тепловой сети;

16 - потребитель тепла.

Комбинированная маневренная энергоустановка работает следующим образом. Выработанная электроэнергия ветрогенератором 1, использующим возобновляемые энергоресурсы, после преобразователя тока 2 накапливается в аккумуляторе 3. При необходимости покрытия пика электрической нагрузки напряжение от аккумулятора подается с помощью разъединителя 4 на электродвигатель 5. Вал электродвигателя эластичной гидромуфтой 6 соединяется с валом компрессора 7, эластичная гидромуфта 11 отсоединяет вал компрессора от вала газовой турбины 9 и электрогенератора 10. Продукты сгорания из камеры сгорания 8 расширяются в газовой турбине 9 и направляются в котел-утилизатор 12. При увеличении количества вырабатываемой тепловой энергии на входе в котел-утилизатор установлено дожигающее устройство 13. Циркуляция сетевой воды к потребителю тепла 16 обеспечивается сетевым насосом 14. Для компенсации утечек в тепловой сети производится подпитка 15.

Использование накопленной в аккумуляторе электрической энергии для привода компрессора позволяет увеличить полезную электрическую мощность ГТУ для покрытия пика электрической нагрузки.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и применяется для повышения эффективности систем энергоснабжения малых городов и поселений. Техническим результатом изобретения является повышение экономичности и маневренности комбинированной энергоустановки. Технический результат достигается тем, что компрессор ГТУ соединен последовательно с камерой сгорания и газовой турбиной, выход которой подключен к водогрейному котлу-утилизатору, соединенному по горячей воде с тепловым потребителем. Установка, использующая возобновляемые энергоресурсы, соединена с аккумулятором, в котором накапливается электрическая энергия. При необходимости покрытия пика электрической нагрузки ток от аккумулятора подается на электродвигатель, который присоединяется с помощью эластичной гидромуфты к валу компрессора. Вал компрессора с помощью эластичной гидромуфты отсоединяется от вала газовой турбины, что приводит к росту полезной мощности газовой турбины. 1 ил.

Комбинированная маневренная энергоустановка, содержащая компрессор, соединенный последовательно с камерой сгорания и газовой турбиной, к выхлопу которой подключен водогрейный котел-утилизатор, соединенный по сетевой воде с тепловым потребителем, и установку, использующую возобновляемые энергоресурсы, соединенную с аккумулятором, отличающаяся тем, что она содержит электродвигатель и эластичную гидромуфту, соединяющую вал электродвигателя с валом компрессора, а также содержит дополнительно установленную эластичную гидромуфту, отсоединяющую вал компрессора от вала газовой турбины, причём при необходимости покрытия пика электрической нагрузки ток от аккумулятора подается на электродвигатель.