Энергетический комплекс выработки тепловой и электрической энергии и способ его работы (варианты) Российский патент 2023 года по МПК F02C3/00 C25B1/04 B01D5/00 F25J1/00 

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к способам и установкам для экологически чистой выработки механической и тепловой энергии.

Известен способ регулирования и установка для выработки механической и тепловой энергии (патент РФ №2698865, опубл. 30.08.2019), включающий определение электромагнитного момента на якоре генератора, соединенного с парогазовой турбиной; оценку текущего рабочего режима установки для выработки механической и тепловой энергии на основе электромагнитного момента на якоре генератора, при этом при уменьшении электромагнитного момента ниже первого порогового значения, повышают производительность блока сжижения, в котором сжиженное углеродсодержащее топливо поступает в теплоизолированную емкость для хранения сжиженного углеродсодержащего топлива, а дополнительный жидкий кислород поступает в теплоизолированную емкость для хранения сжиженного кислорода, а при увеличении электромагнитного момента на якоре генератора выше второго порогового значения, снижают производительность блока сжижения, и включающий этапы, на которых: (а) горячие газы из камеры сгорания направляют на вход в парогазовую турбину; (b) ОГ из турбины поступают в первый охладитель ОГ; (с) ОГ из первого охладителя подают в первый контактный охладитель, где они охлаждаются до температуры, необходимой для отделения воды из ОГ путем ее конденсации, далее сконденсированная вода выводится из первого контактного охладителя; (d) ОГ из первого контактного охладителя, содержащие в качестве основного составляющего диоксид углерода, направляются на вход в компрессор; (е) сжатые компрессором ОГ подают во второй контактный охладитель, где они охлаждаются; (f) из второго контактного охладителя охлажденные ОГ поступают во второй охладитель, где ОГ охлаждаются до температуры, необходимой для конденсации диоксида углерода, далее сконденсированный диоксид углерода выводится из второго охладителя; (g) некоторая часть выведенной из первого контактного охладителя воды поступает на вход водяного насоса-регулятора, который закачивает ее в камеру сгорания; (h) некоторая часть диоксида углерода, сконденсированного во втором охладителе, поступает на вход углекислотного насоса-регулятора, который закачивает его в камеру сгорания; (i) в камеру сгорания топливным насосом-регулятором и кислородным насосом-регулятором подаются углеродсодержащее топливо и кислород соответственно, под давлением, необходимым для осуществления подачи в камеру сгорания, при этом углеродсодержащее топливо подают из теплоизолированной емкости для накопления углеродсодержащего топлива.

Известен энерготехнологический комплекс выработки тепловой и электрической энергии и способ работы комплекса (патент РФ 2759794 С1, опубл. 17.11.2021), выбранный в качестве наиболее близкого аналога, содержащий энергетическую установку, установку криогенного разделения воздуха, соединенную с энергетической установкой линией подачи жидкого кислорода и линией подачи жидкого азота, источник топлива. Дополнительно содержит парогазовую установку (ИГУ), выполненную с возможностью выработки тепловой и электрической энергий, электролизер и соединенную с ним установку для выработки электроэнергии от возобновляемых источников энергии (ВИЭ), при этом электролизер выполнен с возможностью вырабатывать кислород и водород из воды, поступающей от энергетической установки, электролизер линией подачи кислорода соединен с энергетической установкой и линией подачи водорода - с ИГУ, которая также выполнена с возможностью передачи вырабатываемой энергии установке криогенного разделения воздуха и электролизеру.

Способ работы энерготехнологического комплекса, заключающийся в том, что выработанную установкой для выработки электроэнергии от возобновляемых источников энергии (ВИЭ) электрическую энергию подают на электролизер, где разлагают воду, которую подают от энергетической установки, на водород и кислород, полученный таким образом кислород подают по линии подачи кислорода в энергетическую установку, где его направляют в камеру сгорания энергетической установки, а полученный водород по линии подачи водорода подают в парогазовую установку (ПТУ), где за счет сжигания этого водорода вырабатывают тепловую и электрическую энергии, при этом по меньшей мере один из видов вырабатываемой ПТУ энергии подают к электролизеру, а к установке криогенного разделения воздуха от ПГУ подают электрическую и/или механическую энергию, в установке криогенного разделения воздуха получают по меньшей мере жидкие азот и кислород, которые по линиям подачи жидкого кислорода и подачи жидкого азота подают в энергетическую установку.

К недостаткам представленных аналогов можно отнести низкую экономичность при различных условиях эксплуатации, отсутствие возможности поддержания стабильного температурного состояния электролизера при отсутствии ВИЭ, низкая эффективность выработки электрической энергии в теплофикационном режиме работы комплекса.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является устранение указанных недостатков.

Технический результат заключается в повышении коэффициента использования топлива на различных режимах эксплуатации комплекса и, таким образом, повышение энергоэффективности комплекса в целом в том числе и за счет рекуперации энергии, а также в повышении надежности комплекса.

Технический результат достигается энергетическим комплексом выработки тепловой и электрической энергии, содержащим энергетическую установку (1), установку (2) криогенного разделения воздуха (ВРУ), соединенную с энергетической установкой (1) линией подачи кислорода, источник (3) топлива (ИТ), установку (6) для выработки электроэнергии от возобновляемых источников энергии (ВИЭ), соединенную с электролизером (5) (УЭЛ), соединенным с камерой (35) сгорания энергетической установки (1) линией подачи кислорода. ИТ (3) соединен с камерой (35) сгорания энергетической установки (1) линией (28) подачи природного газа, включающей насос (47) высокого давления сжиженного природного газа (СПГ), теплообменник-утилизатор (31) холода СНГ, расположенный в конденсаторе (34) диоксида углерода, и рекуперативный теплообменник (93) подогрева топлива. Линия (28) подачи природного газа включает линию (94) байпаса природного газа, обеспечивающую прохождение природного газа в обход рекуперативного теплообменника (93) подогрева топлива. ВРУ (2) соединена с камерой (35) сгорания энергетической установки (1) линией подачи кислорода, включающей по меньшей мере одну аккумуляторную емкость (85) кислорода, при этом емкостей (85) может такое количество, суммарный объем которых позволяет обеспечивать комплекс кислородом в течении некоторого времени, например, до 8 часов и, при необходимости, более 8 часов, насос (48) высокого давления кислорода, теплообменник-утилизатор (40) холода кислорода, расположенный в конденсаторе (34) диоксида углерода, и рекуперативный теплообменник (39) подогрева кислорода, а на участке (18) линии подачи кислорода от УЭЛ (5) в камеру (35) сгорания установлен клапан (19), конденсатор (34) диоксида углерода соединен с камерой (35) сгорания линией подачи диоксида углерода, включающей насос (46) высокого давления диоксида углерода, теплообменник (38) охлаждения воды и теплообменник (37) охлаждения отработанных газов, камера (35) сгорания соединена с системой (67) удаления несконденсированных газов в атмосферу линией охлаждения и ковденсации отработанных газов, включающую парогазовую турбину (36), соединенную с генератором (49), рекуперативный теплообменник (13) подогрева воды, теплообменник (37) охлаждения отработанных газов, конденсатор (32) воды низкого давления, компрессор (42) отработанного газа, конденсатор (33) воды высокого давления и конденсатор (34) диоксида углерода, при этом один из выходов сконденсированной воды конденсатора (32) воды низкого давления соединен с УЭЛ (5) через насос (7) воды высокого давления, клапан (15) паровой системы и рекуперативный теплообменник (13), а другой выход сконденсированной воды конденсатора (32) воды низкого давления соединен с по меньшей мере одной секцией (69) подачи воды конденсатора (32) низкого давления через подогреватель (41) сетевой воды и теплообменник (91) отвода тепла воды в окружающую среду и с по меньшей мере одной другой секцией (68) подачи воды конденсатора (32) низкого давления через рекуперативный теплообменник (39) подогрева кислорода и рекуперативный теплообменник (93) подогрева топлива, а также через теплообменник (38) охлаждения воды, также один из выходов конденсатора (33) воды высокого давления соединен с по меньшей мере одной секцией подачи воды конденсатора (33) высокого давления циркуляционным насосом (45) через теплообменник (38) охлаждения воды, кроме того, генератор (49) и ВИЭ (6) соединены с системой (51) преобразования энергии (СПЭ), кроме того, один из выходов подогревателя (41) сетевой воды соединен со входом тепловой сети (ТС) (73), выход которой по линии (74) через циркуляционный насос (75) сетевой воды соединен с одним входом подогревателя (41) сетевой воды, также УЭЛ (5) соединен с линией (20) подачи водорода, выполненной с возможностью подачи по меньшей мере части водорода к потребителю через клапан (90) системы отбора водорода.

Комплекс также содержит газогенераторную установку (4) (ГГ), состоящую из воздушного компрессора (53), с приводом от парогазовой турбины (54) ГГ (4), и камеры (23) сгорания, один вход которой соединен с компрессором, а другой вход - с турбодетандером (22), выполненным с возможностью привода генератора (66) и соединенным с УЭЛ (5) линией (20) подачи водорода с регулируемым клапаном (21) водорода и с ИТ (3) линией (28) подачи природного газа с регулируемым клапаном (29) природного газа, выход турбины (54) ГГ (4) соединен со входом газового подогревателя (55) сетевой воды через котел-утилизатор (12), выполненный с возможностью передачи тепла воде, поступающей от по меньшей мере одного конденсатора воды (32) низкого давления энергетической установки (1) к паровой турбине (27) с генератором (65), соединенной линией (26) отбора пара с камерой (23) сгорания ГГ (4) и УЭЛ (5), выход паровой турбины (27) соединен с котлом-утилизатором (12) через теплообменник (77) сетевого подогревателя, питательный насос (89) паровой турбины (27) и насос (7) высокого давления, кроме того, выход циркуляционного насоса (75) сетевой воды дополнительно через байпас, проходящий через теплообменник (77) сетевого подогревателя, соединен со входом тепловой сети (73), кроме того, другой вход газового подогревателя (55) сетевой воды соединен с выходом тепловой сети (73) через циркуляционный насос (75) сетевой воды, а один из выходов газового подогревателя (55) сетевой воды соединен со входом тепловой сети (73).

Выход паровой турбины (27) соединен с котлом-утилизатором (12) дополнительно через рекуперативный теплообменник (13) подогрева воды, один выход газового подогревателя (55) сетевой воды соединен с атмосферой через дополнительную линию охлаждения и конденсации отработанных газов, включающую последовательно соединенных конденсатора (56) воды низкого давления, компрессора (58), конденсатора (57) воды высокого давления, конденсатор (61) диоксида углерода, турбодетандер (59) с генератором (63), теплообменник (60) конденсатора (61) диоксида углерода и теплообменник (62) охлаждения воды, один из выходов воды конденсатора (56) низкого давления соединен с насосом (7) высокого давления, при этом каждый конденсатор (56, 57) конденсации воды включает по меньшей мере одну секцию подачи воды для контактного охлаждения.

Комплекс дополнительно содержит парокомпрессионный тепловой насос (84), включающий испаритель (78), вакуумный компрессор (79) водяного пара и конденсатор (81), при этом один из выходов конденсатора (56) низкого давления дополнительной линии охлаждения соединен с распылителями парокомпрессионного испарителя (78), выход для воды которого соединен через циркуляционный насос (82) с по меньшей мере одной секцией (71) подачи воды конденсатора (56) воды низкого давления и с по меньшей мере одной другой секцией (70) подачи воды конденсатора (56) воды низкого давления через теплообменник (62) подачи воды, выход для воды из конденсатора (81) соединен через конденсаторный насос (83) с насосом (7) высокого давления, вход теплообменника (76) конденсатора (81) парокомпрессионного теплового насоса (84) соединен с выходом циркуляционного насоса (75) сетевой воды, а выход теплообменника (76) - со входом ТС (73), кроме того, выход для воды конденсатора (57) воды высокого давления дополнительной линии охлаждения и конденсации отработанных газов соединен с рекуперативным теплообменником (30) подогрева СПГ, расположенного в линии (28) подачи природного газа энергетической установки (1) после теплообменника-утилизатора (31) холода СПГ, а выход рекуперативного теплообменника (30) подогрева СПГ соединен с по меньшей мере одной секцией подачи воды, расположенной в конденсаторе (57) воды высокого давления дополнительной линии охлаждения и конденсации отработанных газов.

Конденсаторы (33, 57) воды высокого давления и конденсатор (56) воды низкого давления дополнительной линии охлаждения и конденсации отработанных газов выполнены с возможностью отвода избытка сконденсированной воды из комплекса, также система (52) автоматического регулирования комплекса выполнена с возможностью регулирования работы энергетического комплекса, конденсатор (34) диоксида углерода энергетической установки (1) дополнительно включают теплообменник холодильной установки (50), а конденсатор (61) диоксида углерода дополнительной линии охлаждения и конденсации включает теплообменник холодильной установки (87), кроме того, генераторы (63, 65, 66) соединены с СПЭ (51), которая соединена с САУ (52) и дополнительно с внешней электросетью (72), к которой подключается также генератор (49).

Кроме того, указанный технический результат достигается способом работы энергетического комплекса для выработки тепловой и механической энергии, включающий выработку электрической энергии генератором (49) энергетической установки (1) и установкой (6) для выработки электроэнергии от возобновляемых источников энергии (ВИЭ), при этом в камеру (35) сгорания энергетической установки (1) насосами (47, 48) высокого давления сжиженного природного газа (СПГ) и кислорода от источника (3) топлива (ИТ) и установки (2) криогенного разделения воздуха (ВРУ) с давлением по меньшей мере 7,5 МПа подают СПГ и кислород, которые, проходя через конденсатор (34) диоксида углерода, охлаждают в нем отработанные газы до температуры конденсации диоксида углерода при заданном давлении, а проходя через рекуперативные теплообменники (93, 39) подогрева топлива и кислорода, охлаждают воду, поступающую в конденсатор (32) воды низкого давления через по меньшей мере одну секцию (68) подачи воды для охлаждения и конденсации воды из отработанных газов, также в камеру (35) сгорания из конденсатора (34) диоксида углерода по линии подачи диоксида углерода подают диоксид углерода с давлением по меньшей мере 7,5 МПа, при этом жидкий диоксид углерода направляют насосом (46) высокого давления диоксида углерода через теплообменник (38) охлаждения воды, в котором охлаждают воду, по меньшей мере часть которой подают в по меньшей мере один конденсатор (32, 33) воды, далее диоксид углерода направляют через теплообменник (37) охлаждения отработанных газов, где он нагревается перед подачей в камеру (35) сгорания; в камере (35) сгорания смесь СПГ и кислорода сжигают, а диоксидом углерода балластируют до необходимых температур горячие газы, при этом количество СПГ, кислорода и диоксида углерода регулируют насосами высокого давления (47, 48, 46), получившуюся парогазовую смесь из камеры (35) сгорания подают на парогазовую турбину (36), где парогазовая смесь, расширяясь до давления 0,6 МПа, совершает работу, далее отработанные газы проходят рекуперативный теплообменник (13) подогрева воды и теплообменник (37) охлаждения отработанных газов, где они охлаждаются до температуры близкой к температуре точки росы водяного пара, далее отработанные газы поступают в конденсатор (32) воды низкого давления, где за счет контактного охлаждения с водой конденсируют часть воды из отработанных газов, после чего компрессором (42) отработанного газа повышают давление отработанных газов до 3,5 МПа и подают их в конденсатор (33) воды высокого давления, где конденсируют оставшуюся часть воды из отработанных газов, после этого отработанные газы подают в конденсатор (34) диоксида углерода, где конденсируют диоксид углерода, а несконденсированные газы, такие как кислород, примеси СПГ, выводятся в атмосферу системой (67) удаления несконденсированных газов продувкой дренажным устройством; кроме того, дополнительно насосом (7) воды высокого давления забирают воду из конденсатора (32) воды низкого давления и с давлением по меньшей мере 7,5 МПа подают в электролизер (5) (УЭЛ).

Насосом (7) воды высокого давления воду в УЭЛ (5) подают через рекуперативный теплообменник (13) подогрева воды, выработанный УЭЛ (5) кислород подают в камеру (35) сгорания под давлением по меньшей мере 7,5 МПа, а выработанный водород - к внешнему потребителю, а питание электрической энергией УЭЛ (5) обеспечивается ВИЭ (6).

В УЭЛ (5) отключают электролиз, при этом перекрывают участок (18) линии подачи кислорода от УЭЛ (5) в камеру (35) сгорания, а воду из УЭЛ (5), обеспечивающую термостатирующий прогрев УЭЛ (5), направляют через рекуперативные теплообменники (39, 93) подогрева кислорода и топлива в конденсатор (32) воды низкого давления.

Дополнительно циркуляционным насосом (44) из конденсатора (32) воды низкого давления часть воды направляют через подогреватель (41) сетевой воды, через который циркуляционным насосом (75) сетевой воды прокачивают сетевую воду из тепловой сети (73) и далее подогретую сетевую воду подают в тепловую сеть (73), а воду из конденсатора (32) воды низкого давления после подогревателя (41) сетевой воды подают через теплообменник (91) отвода тепла воды в окружающую среду в конденсатор (32) воды низкого давления через по меньшей мере одну секцию (69) подачи воды, а насосом (7) воды высокого давления воду в УЭЛ (5) подают в обход рекуперативного теплообменника (13) подогрева воды через котел-утилизатор (12), при этом на входе в котел-утилизатор (12) насос (7) воды высокого давления обеспечивает давление по меньшей мере 9,0 МПа, в газогенераторной установке (4) (ГГ) атмосферный воздух сжимается компрессором (53) воздушным до давления по меньшей мере 1,2 МПа, который подают в камеру (23) сгорания ГГ (4), в которую также подают СПГ от источника (3) топлива насосом (47) высокого давления СПГ через конденсатор (34) диоксида углерода, рекуперативный теплообменник (30) подогрева СПГ и по линии (28) через турбодетандер (22), где СПГ расширяется до давления по меньшей мере 1,2 МПа, и далее поступает в камеру (23) сгорания ГГ (4), где соответственно сжигается, при этом дополнительно в камеру (23) сгорания по линиям (24), (25) подают часть воды в виде пара из котла-утилизатора (12), прошедшую через паровую турбину (27), таким образом снижают температуру газов в камере (23) сгорания и уменьшают образование вредных окислов азота, из которой газы направляют на парогазовую турбину (54) для привода воздушного компрессора (53), где расширяются до давления немногим более атмосферного - 0,1 МПа, при этом другую часть воды в виде пара, прошедшего через паровую турбину (27), направляют в котел-утилизатор (12) через теплообменник (77) сетевого подогревателя, в котором передают тепло сетевой воде, циркулирующей через тепловую сеть (73), далее отработанные в ГГ (4) газы последовательно направляют через котел-утилизатор (12), газовый подогреватель (55) сетевой воды, через дополнительную линию охлаждения и конденсации отработанных газов, включающую конденсатор (56) воды низкого давления, где конденсируют часть воды из отработанных газов, компрессор (58), конденсатор (57) воды высокого давления, где конденсируют оставшуюся часть воды в отработанных газах, конденсатор (61) диоксида углерода, где конденсируют диоксид углерода, турбодетандер (59), теплообменник (60) конденсатора (61) диоксида углерода и теплообменник (62) охлаждения воды, далее оставшиеся газы, которыми являются в основном азот и кислород, выводят в атмосферу, при этом воду к по меньшей мере одной секции (71) подачи воды контактного теплообменника (56) низкого давления и к по меньшей мере одной секции (70) через теплообменник (62) охлаждения воды подают из испарителя (78) парокомпрессионного теплового насоса (84), в который воду подают из контактного теплообменника (56) , а воду к по меньшей мере одной секции подачи воды контактного теплообменника (57) высокого давления подают циркуляционным насосом (88) воды из этого контактного теплообменника (57) через рекуперативный теплообменник (30) подогрева СПГ, кроме того, испаренную в испарителе (78) воду вакуумным компрессором (79) подают в конденсатор (81) теплового насоса (84), сетевая вода из тепловой сети (73) проходит теплообменник (76) конденсатора (81) теплового насоса (84) и возвращается в тепловую сеть (73), а сконденсированную в конденсаторе (81) воду конденсаторным насосом (83) подают в котел-утилизатор (12), а также по меньшей мере часть сконденсированной воды из конденсатора (56) воды низкого давления подают в котел-утилизатор (12), при этом турбодетандеры (22, 59) и паровая турбина (27) соединены с генераторами (66, 63, 65).

Выработанный УЭЛ (5) водород с давлением по меньшей мере 7,5 МПа вместе с СПГ подают в камеру (23) сгорания ГГ (4) через турбодетандер (22), при этом ВИЭ (6) дополнительно соединен с внешней электросетью ВЭС (72) через систему (51) преобразования энергии (СПЭ), при этом системой (52) автоматического регулирования (САУ) управляют СПЭ (51), а именно регулируют напряжение и частоту тока, передаваемых во ВЭС (72), вплоть до прекращения подачи тока.

Излишки сконденсированной воды из конденсатора (33) высокого давления энергетической установки (1) и конденсаторов (56, 57) низкого и высокого давлений дополнительной линии охлаждения и конденсации, а также излишки сконденсированного диоксида углерода из конденсаторов (34, 61) диоксида углерода энергетической установки (1) и дополнительной линии охлаждения и конденсации отводят из комплекса к внешнему потребителю или на хранение.

Также указанный технический результат достигается способом работы энергетического комплекса для выработки тепловой и механической энергии, заключающийся в том, что в камеру (35) сгорания энергетической установки (1) отсутствует подача кислорода, природного газа и диоксида углерода, при этом электрическую энергию вырабатывают генераторами (66, 65, 63), приводимыми турбодетандером (22), паровой турбиной (27) и турбодетандером (59) дополнительной линии охлаждения и конденсации, а СПГ от источника (3) топлива, подачу которого обеспечивают насосом (47) топлива высокого давления через конденсатор (34) диоксида углерода, рекуперативный теплообменник (30) подогрева СПГ, подают в камеру (23) сгорания газогенераторной установки (ГГ) (4) через турбодетандер (22), приводящий генератор (66), где СПГ расширяется до давления по меньшей мере 1,2 МПа, при этом в (ГГ) (4) атмосферный воздух сжимается компрессором (53) воздушным до давления по меньшей мере 1,2 МПа, который подают в камеру (23) сгорания ГГ (4), где полученную топливно-воздушную смесь сжигают, насосом (7) высокого давления воду в электролизер (УЭЛ) (5) подают в обход рекуперативного теплообменника (13) подогрева воды через котел-утилизатор (12), при этом на входе в котел-утилизатор (12) насос (7) воды высокого давления обеспечивает давление по меньшей мере 9,0 МПа, дополнительно в камеру (23) сгорания подают часть воды в виде пара из котла-утилизатора (12), прошедшую через паровую турбину (27), таким образом снижают температуру газов и образование вредных окислов азота в камере (23) сгорания, из которой газы направляют на парогазовую турбину (54) для привода воздушного компрессора (53), при этом другую часть воды в виде пара, прошедшего через паровую турбину (27), направляют в котел-утилизатор (12) через теплообменник (77) сетевого подогревателя, в котором передают тепло сетевой воде, циркулирующей через тепловую сеть (73), далее отработанные в ГГ (4) газы последовательно направляют через котел-утилизатор (12), газовый подогреватель (55) сетевой воды, через дополнительную линию охлаждения и конденсации отработанных газов, включающую конденсатор (56) воды низкого давления, где конденсируют часть воды из отработанных газов, компрессор (58), конденсатор (57) воды высокого давления, где конденсируют оставшуюся часть воды в отработанных газах, конденсатор (61) диоксида углерода, где конденсируют диоксид углерода, турбодетандер (59), теплообменник (60) конденсатора (61) диоксида углерода и теплообменник (62) охлаждения воды, далее оставшиеся газы выводят в атмосферу, при этом воду к по меньшей мере одной секции (71) подачи воды контактного теплообменника (56) низкого давления и к по меньшей мере одной секции (70) через теплообменник (62) охлаждения воды подают из испарителя (78) парокомпрессионного теплового насоса (84), в который воду подают из контактного теплообменника (56) , а воду к по меньшей мере одной секции подачи воды контактного теплообменника (57) высокого давления подают циркуляционным насосом (88) воды из этого контактного теплообменника (57) через рекуперативный теплообменник (30) подогрева СПГ, кроме того, испаренную в испарителе (78) воду вакуумным компрессором (79) подают в конденсатор (81) теплового насоса (84), сетевая вода из тепловой сети (73) проходит теплообменник (76) конденсатора (81) теплового насоса (84) и возвращается в тепловую сеть (73), а сконденсированную в конденсаторе (81) воду конденсаторным насосом (83) подают в котел-утилизатор (12), а также по меньшей мере часть сконденсированной воды из конденсатора (56) воды низкого давления подают в котел-утилизатор (12).

Дополнительно установкой (6) для выработки электроэнергии от возобновляемых источников энергии (ВИЭ) вырабатывают электрическую энергию, и питают ей электролизер (5) (УЭЛ), выработанный УЭЛ (5) кислород направляют в по меньшей мере одну емкость (85) кислорода для его аккумулирования, а водород (в случае отсутствия внешнего потребителя) вместе с СПГ от источника (3) топлива подают в камеру сгорания (23) ГГ (4) через турбодетандер (22).

Дополнительно установкой (6) для выработки электроэнергии от возобновляемых источников энергии (ВИЭ) вырабатывают электрическую энергию и подают ее к внешней электрической сети (72), а также через систему преобразования энергии (СПЭ) (51) к установке (2) криогенного разделения воздуха (ВРУ), при этом УЭЛ (5) не вырабатывает кислород и водород, а выработанный кислород ВРУ (2) аккумулируют в емкостях (85) кислорода.

Часть выработанной в комплексе электрической энергии передают внешней электрической сети (72), а другую часть передают ВРУ (2).

Излишки сконденсированной воды из конденсаторов (56, 57) низкого и высокого давлений дополнительной линии охлаждения и конденсации, а также излишки сконденсированного диоксида углерода из конденсатора (61) диоксида углерода отводят из комплекса к внешнему потребителю или на хранение.

На представленной фигуре показана схема энергетического комплекса выработки тепловой и электрической энергии для выработки тепловой и механической энергии.

На представленной фигуре обозначены следующие элементы.

1 - энергетическая установка (бескомпрессорная парогазовая установка - БкПГУ);

2 - установка криогенного разделения воздуха (ВРУ) - источник кислорода;

3 - источник топлива (ИТ);

4 - газогенераторная установка (ГГ) теплофикационной части энергетического комплекса;

5 - электролизер (УЭЛ);

6 - установка для выработки электроэнергии от возобновляемых источников энергии (ВИЭ);

7 - насос воды высокого давления;

8, 9, 10, 11 трубопроводы линий воды (жидкой и водяного пара) высокого давления;

12 - котел-утилизатор;

13 - рекуперативный теплообменник;

14, 15, 16, 17 - клапаны паровой системы;

18- участок линии подачи кислорода от УЭЛ (5);

19 - клапан на участке линии подачи кислорода от УЭЛ (5);

20 - линия подачи водорода;

21 - регулируемый клапан водорода в ГГ;

22 - турбодетандер;

23 - камера сгорания ГГ с зонами горения и смешения;

24 - линия подачи пара в зону смешения камеры сгорания ГГ;

25 - линия подачи пара в зону горения камеры сгорания ГГ;

26 - линия отбора пара из паровой турбины;

27 - паровая турбина;

28 - линия подачи природного газа;

29 - регулируемый клапан природного газа;

30 - рекуперативный теплообменник подогрева СПГ;

31 - теплообменник-утилизатор холода СПГ;

32 - конденсатор воды низкого давления энергетической установки (1);

33 - конденсатор воды высокого давления энергетической установки (1);

34 - конденсатор диоксида углерода энергетической установки (1);

35 - камера сгорания энергетической установки (1);

36 - парогазовая турбина энергетической установки (1);

37 - теплообменник охлаждения отработанных газов (ОГ);

38 - теплообменник охлаждения воды;

39 - рекуперативный теплообменник подогрева кислорода;

40 -теплообменник-утилизатор холода кислорода;

41 - подогреватель сетевой воды энергетической установки (1);

42 - компрессор отработанного газа;

43 - электродвигатель привода компрессора (42) отработанного газа;

44 - циркуляционный насос воды конденсатора (32) воды низкого давления;

45 - циркуляционный насос воды конденсатора (33) высокого давления;

46 - насос высокого давления диоксида углерода (С0₂);

47 - насос высокого давления сжиженного природного газа (СПГ);

48 - насос высокого давления кислорода;

49 - генератор электрической энергии энергетической установки (1);

50 - установка холодильная энергетической установки (1);

51 - система преобразования энергии (СПЭ);

52 - система автоматического регулирования (САУ);

53 - воздушный компрессор ГГ;

54 - парогазовая турбина ГГ (4);

55 - газовый подогреватель сетевой воды;

56 - конденсатор воды низкого давления дополнительной линии охлаждения и конденсации отработанных газов;

57 - конденсатор воды высокого давления дополнительной линии охлаждения и конденсации отработанных газов;

58 - компрессор дополнительной линии охлаждения и конденсации отработанных газов;

59 - турбодетандер (холодная турбина);

60 - теплообменник конденсатора (61) диоксида углерода дополнительной линии охлаждения и конденсации отработанных газов;

61 - конденсатор диоксида углерода дополнительной линии охлаждения и конденсации отработанных газов;

62 - теплообменник охлаждения воды;

63 - генератор электрической энергии;

64 - электродвигатель;

65 - генератор электрической энергии;

66 - генератор электрической энергии;

67 - система удаления несконденсированных газов;

68, 69 - секции подачи воды конденсатора воды (32) низкого давления;

70, 71 - секции подачи воды конденсатора воды (56) низкого давления дополнительной линии охлаждения и конденсации отработанных газов;

72 - внешняя электросеть (ВЭС);

73 - тепловая сеть (ТС);

74 - гидравлическая линия сетевой воды;

75 - циркуляционный насос сетевой воды;

76 - теплообменник конденсатора теплового насоса;

77 - теплообменник сетевого подогревателя;

78 - испаритель парокомпрессионного теплового насоса;

79 - вакуумный компрессор водяного пара теплового насоса;

80 - электродвигатель;

81 - конденсатор парокомпрессионного теплового насоса;

82 - циркуляционный насос воды через конденсатор (56) воды низкого давления дополнительной линии охлаждения и конденсации отработанных газов;

83 - конденсаторный насос;

84 - парокомпрессионный тепловой насос;

85 - емкость кислорода для аккумулирования;

86 - клапан дренажной системы УЭЛ (5);

87 - установка холодильная;

88 - циркуляционный насос воды конденсатора (57) воды высокого давления дополнительной линии охлаждения и конденсации отработанных газов;

89 - питательный насос паровой турбины (27);

90 - клапан системы отбора водорода;

91 - теплообменник отвода тепла воды в окружающую среду;

92 - градирня;

93 - рекуперативный теплообменник подогрева топлива;

94 - линия байпаса природного газа;

95 - топливный клапан.

Стрелками показаны направления движения сред в установке.

Энергетический комплекс выработки тепловой и электрической энергии содержит энергетическую установку (1) (бескомпрессорная парогазовая установка - БкГЕГУ) и соединенные с ней установку (2) криогенного разделения воздуха (ВРУ), источник (3) топлива (ИТ), при этом дополнительно содержит установку газогенераторную (4) (ГГ), установку электролизер (5) (УЭЛ) и соединенное с ней устройство (6) выработки электроэнергии от возобновляемых источников энергии (ВИЭ). УЭЛ (5) выполнен с возможностью вырабатывать кислород и водород из воды в виде водяного пара, подаваемого насосом (7) воды высокого давления энергетической установки (1). Выход гидравлический насоса (7) соединен с УЭЛ (5) линиями (8), (9), (10), (11), через рекуперативные теплообменники (12), (13) и клапана (14), (15), (16) (17). УЭЛ (5) линией (18) подачи кислорода, соединена, через клапан (19) с энергетической установкой (1) и линией (20) подачи водорода, через регулируемый клапан (21) и турбодетандер (22) - с зоной горения камеры сгорания (23) ГГ (4). Камера сгорания (23) линиями (24), (25) и линией отбора пара (26) соединена с паровой турбиной (27), а линией подачи топлива (28) с регулируемым клапаном (29) и теплообменники (30), (31) с ИТ (3). Кроме этого, установка БкПГУ (1) имеет конденсаторы (32), (33) воды и (34) диоксида углерода, камеру сгорания (35), парогазовую турбину (36), теплообменник (37) охлаждения отработанных газов (ОГ), теплообменник (38) охлаждения воды, рекуперативный теплообменник (39) подогрева кислорода, теплообменник-утилизатор (40) холода кислорода, подогреватель (41) сетевой воды, компрессор (42) отработанного газа с электродвигателем (43), циркуляционные насосы (44), (45) воды, насосы высокого давления (46) диоксида углерода, (47) СПГ и (48) кислорода, генератор электрической энергии (49), холодильную установку (50), систему преобразования энергии (51) (СПЭ), выполненную с возможностью изменения частоты и напряжения тока, и систему автоматического регулирования (52) (САУ). ГГ (4) имеет воздушный компрессор (53), пневматический вход которого соединен с атмосферой, а выход через камеру сгорания (23) - со входом в парогазовую турбину (54), у которой пневматический выход через котел-утилизатор (12) и газовый подогреватель (55) сетевой воды, конденсаторы (56, 57) воды низкого и высокого давлений, компрессор (58), турбодетандер (59), теплообменник (60) конденсатора (61) диоксида углерода и теплообменник (62) охлаждения воды соединен с атмосферой. Турбина (54) кинематически соединена с воздушным компрессором (53). Турбодетандер (59) соединен с генератором (63) электрической энергии, компрессор (58) с электродвигателем (64), паровая турбина (27) с генератором (65) электрической энергии, а турбодетандер (22) с генератором (66) электрической энергии. Конденсатор (34) диоксида углерода содержит систему (67) удаления несконденсированных газов, а конденсаторы (32), (56) воды низкого давления состоят из по меньшей мере двух секций (68, 69) и (70, 71) подачи воды низкого давления, при этом увеличение количества секций позволяет более плавно охлаждать ОГ для конденсации воды. Внешними потребителями энергии являются внешняя электросеть (72) (ВЭС) и тепловая сеть (73) (ТС), связанная гидравлической линией (74) сетевой воды через циркуляционный насос (75) с подогревателем (41) сетевой воды, газовым подогревателем (55) сетевой воды, теплообменником (76) конденсатора (81) теплового насоса (84) и теплообменником (77) сетевого подогревателя. Теплообменник (76) конденсатора теплового насоса вместе с испарителем (78), вакуумным компрессором (79) с электродвигателем (80), конденсатором (81) и насосами (82), (83) входят в тепловой насос 84. Имеются по меньшей мере одна аккумуляторная емкость кислорода (85), соединенная с ВРУ (2) и УЭЛ (5), клапан (86) дренажной системы УЭЛ (5), холодильная установка (87), насосы циркуляционный (88) конденсатора (57) и питательный (89) паровой турбины (27), клапан (90) системы отбора водорода, теплообменники (91) отвода тепла воды в окружающую среду с по меньшей мере одной градирней (92) и рекуперативный теплообменник (93) подогрева топлива с линией байпаса (94) природного газа.

Энергетический комплекс выполнен с возможностью вывода сконденсированных воды и диоксида углерода, а также водорода, полученного в ходе электролиза в УЭЛ (5) к внешнему потребителю и/или на хранение. ИТ (3) реализует сжиженный природный газ - СПГ. ВЭС (72) электрическими линиями связана с СПЭ (51), УЭЛ (5), ВИЭ (6), ВРУ (2) и всеми генераторами электрической энергии, электродвигателями приводов клапанов, компрессоров и насосов комплекса, при этом указанные элементы комплекса связаны линиями сигналов управления с САУ (52), что позволяет обеспечить более точное управление комплексом в том числе и за счет рекуперации энергии на различных режимах работы и повышении коэффициента использования топлива.

Комплекс работает следующим образом.

При работе энергетической установки (1), наличии энергии от ВИЭ (6) и внешним потреблением электроэнергии и вырабатываемого УЭЛ (5) водорода (Режим работы А):

- в части энергетической установки (1): в камеру сгорания (35) насосами (47, 48) от ИТ (3) и ВРУ (2) с давлением по меньшей мере 7,5 МПа подают СПГ и кислород, которые, проходя через конденсатор (34) диоксида углерода, охлаждают через теплообменники-утилизаторы (31, 40) холода отработанные газы до температуры, необходимой для конденсации диоксида углерода при заданном давлении, а проходя через рекуперативные теплообменники (93, 39) для подогрева СПГ и кислорода, охлаждают воду, которая подается в по меньшей мере одну секцию (68) подачи воды конденсатора (32) воды низкого давления для охлаждения отработанных газов, при этом сжиженный природный газ СПГ и жидкий кислород претерпевают фазовый переход в газообразное состояние, что повышает энергоэффективность комплекса за счет рекуперации тепловой энергии;

в камеру сгорания (35) насосом (46) высокого давления диоксида углерода по линии подачи диоксида углерода с давлением по меньшей мере 7,5 МПа подают диоксид углерода, при этом жидкий диоксид углерода забирают из конденсатора (34) диоксида углерода и подают через теплообменник (38) охлаждения воды для подогрева диоксида углерода, где он охлаждает воду, которую подают в по меньшей мере один из конденсаторов воды (32, 33), направляя диоксид углерода далее по линии подачи диоксида углерода через теплообменник (37) охлаждения отработанных газов, где его нагревают перед подачей в камеру сгорания (35), при этом жидкий диоксид углерода претерпевает фазовый переход в газообразное состояние, что повышает энергоэффективность комплекса за счет рекуперации тепловой энергии;

в камере сгорания (35) углеводородное топливо вступает с кислородом в химическую реакцию окисления, в результате которой выделяется тепло и образуется диоксид углерода и вода в виде высокотемпературной парогазовой смеси. Подаваемый в камеру сгорания (35) насосом (46) диоксид углерода балластирует до необходимых температур горячие газы химической реакции горения. Парогазовую смесь из камеры сгорания (35) подают на парогазовую турбину (36), где рабочее тело расширяется до давления примерно 0,6 МПа, совершая работу. После парогазовой турбины (36) отработанные газы проходят рекуперативный теплообменник (13) и теплообменник охлаждения ОГ (37), где они охлаждаются до температуры максимально близкой температуре росы, то есть до температуры максимально близкой к температуре конденсации водяного пара, входящего в состав отработанных газов, после чего они поступают в конденсатор (32) воды низкого давления, где за счет охлаждения конденсируют часть воды из отработанных газов. Далее компрессором (42) повышают давление отработанных газов до давления примерно 3,5 МПа и подают в конденсатор (33) высокого давления, где конденсируют оставшуюся часть воды из отработанных газов, что обеспечивает повышение рекуперации холода в установке и повышает КПД установки, а также надежность установки в целом за счет обеспечения поддержания заданной сухости газа в конденсаторе диоксида углерода (34). А именно к по меньшей мере одной секции (69) конденсатора (32) воды низкого давления для конденсации воды, содержащейся в отработанных газах, подают воду с температурой несколько выше температуры окружающей среды, а к по меньшей мере одной второй секции (68) конденсатора (32) - подают воду с температурой несколько выше температуры жидкого диоксида углерода. На выходе из конденсатора (32) воды низкого давления отработанные газы представляют собой в большей степени диоксид углерода с небольшими примесями, в том числе еще остается небольшое количество воды. Таким образом, чтобы избежать обмерзания теплообменных поверхностей при конденсации диоксида углерода, давление рабочего тела повышается компрессором (42) до 3,5 МПа - это давление, при котором в конденсаторе (33) обеспечивается конденсация большей части остатка водяного пара охлаждающей водой после теплообменника (38), и температура конденсации диоксида углерода выше температуры замерзания несущественных остатков воды газа, которые будут поступать в конденсатор диоксида углерода (34), что обеспечивает поддержание оптимального температурного режима работы за счет рекуперации тепловой энергии, что также повышает надежность установки;

после этого отработанные газы подают в устройство (34) ожижения диоксида углерода, где отработанные газы охлаждают жидким кислородом и СПГ через теплообменники-утилизаторы (40, 31), в том числе и холодильной установкой (50), что повышает экологичность установки за счет обеспечения конденсации диоксида углерода, а также повышает энергоэффективность комплекса за счет рекуперации тепловой энергии, а именно использование холода жидких СПГ и кислорода.

Воду к по меньшей мере одной секции (69) подачи воды из по меньшей мере двух секций (68, 69) подачи воды конденсатора (32) воды низкого давления забирают из этого же конденсатора (32) воды и подают одним циркуляционным насосом (44) к по меньшей мере одной секции (69) подачи воды через теплообменник (91) отвода тепла воды в окружающую среду через по меньшей мере одну градирню (92), а к по меньшей мере одной другой секции (68) подачи воды через рекуперативные теплообменники для подогрева (39, 93) кислорода, СПГ и теплообменник (38) охлаждения воды для подогрева диоксида углерода, при этом воду для охлаждения отработанных газов в конденсаторе (33) воды высокого давления другим циркуляционным насосом (45) забирают из конденсатора (33) воды высокого давления и направляют через теплообменник (38) охлаждения воды для подогрева диоксида углерода, что повышает энергоэффективность комплекса за счет рекуперации тепловой энергии.

Воду к теплообменнику (13) через открытый клапан (15) забирают из конденсатора (32) воды низкого давления и насосом (7) с давлением по меньшей мере 7,5 МПа подают по трубопроводам линий (8), (10) через открытый клапан (14) в УЭЛ (5), где с помощью электрического тока от ВИЭ (6) водяной пар разлагается на водород и кислород. Кислород от УЭЛ (5) с давлением по меньшей мере 7,5 МПа (не учитывая потери давления в системах), подают по линии (18) через открытый клапан (19) в камеру сгорания (35), что повышает энергоэффективность комплекса за счет снижения расхода энергии на выработку кислорода в ВРУ (2), благодаря использованию внешним потребителем через открытый клапан (90) водорода, выработанного за счет энергии от ВИЭ (6). При этом, излишки кислорода, выработанные ВРУ (2), могут аккумулироваться в по меньшей мере одной емкости (85) кислорода. При этом, клапаны (16), (21), 29 по линиям (11), (20), (28), клапан (17) и линия байпаса (94) природного газа закрыты.

Излишки сжиженной воды и диоксида углерода выводят из установки (1) (указано на рисунке стрелками), а несконденсированные газы из конденсатора (34) диоксида углерода выводят с помощью системы (67) удаления несконденсированных газов.

Парогазовая турбина (36) передает вращение генератору (49) электрической энергии, а компрессор (42) ОГ вращается электродвигателем (43), для которого необходимую частоту и напряжение тока обеспечивает СПЭ (51), а управление работой энергетического комплекса осуществляют САУ (52), что позволяет обеспечить автоматическое регулирование режимов работы комплекса и как следствие повышение коэффициента использования топлива, а также повышение энергоэффективности комплекса за счет рекуперации энергии.

Другой режим работы комплекса соответствует указанному выше режиму работы, при этом при работе энергетической установки (1), наличии внешнего потребления вырабатываемого УЭЛ (5) водорода, но с отсутствием энергии от ВИЭ (6) (режим работы В) и отличается подачей электрической энергии к УЭЛ (5) через СПЭ (51) от установки (1).

Следующий режим работы соответствует указанному выше первому режиму работы (по режиму работы А), включающий при работе энергетической установки (1), но при отсутствии внешнего потребления водорода (режим работы С), отличается открытием дренажного клапана (86) с закрытыми клапанами (90), (19), ВИЭ (6) через СПЭ (51) соединен с ВЭС (72). При этом, подаваемый от установки (1) пар по линии (10) обеспечивает термостабильное состояние УЭЛ (5).

Следующий режим работы соответствует указанному выше первому режиму работы (по режиму работы А), включающий при работе энергетической установки (1), наличии энергии от ВИЭ (6), потреблением ТС (73) тепла и внешним потреблением вырабатываемого УЭЛ (5) водорода (режим работы D) со следующими отличиями:

- в части энергетической установки (1) и ТС (73): открывается линия байпаса (94), ТС (73), связанная с энергетическим комплексом гидравлической линией (74), циркуляционным насосом (75) сетевой воды прокачивает обратную (холодную) сетевую воду через подогреватель (41) сетевой воды энергетической установки (1), после чего она снова поступает в ТС (73). В подогревателе (41) сетевая вода нагревается, охлаждая воду по меньшей мере одной (69) из по меньшей мере двух секций (68, 69) подачи воды конденсатора (32) воды низкого давления (32), подаваемой циркуляционным насосом (44), что повышает энергоэффективность комплекса за счет рекуперации тепловой энергии. Нагретая в подогревателе (41) (прямая) сетевая вода подается в ТС (73). Клапаны (14) (15) закрыты, клапан (16) на линии (11) открыт.

Давление воды, создаваемое насосом (7) воды высокого давления, повышают до давления по меньшей мере 9,0 МПа и выше и подают в котел-утилизатор (12).

- в части ГГ (4) и ТС (73): поступающий на вход компрессора (53) атмосферный воздух сжимается компрессором (53) до давления по меньшей мере 1,2 МПа далее сжатый воздух поступает в камеру сгорания (23) ГГ (4), куда подают и СПГ частично по описанному выше пути: от ИТ (3) насосом (47) с давлением по меньшей мере 7,5 МПа через конденсатор (34) диоксида углерода, охлаждая через теплообменник-утилизатор (31) отработанные газы энергетической установки (1) до температуры, необходимой для конденсации диоксида углерода при заданном давлении, а проходя через рекуперативный теплообменник (30) подогрева СПГ, охлаждают воду, которая подается в конденсатор (57) воды высокого давления дополнительной линии охлаждения и конденсации, для охлаждения отработанных газов ГГ (4), что повышает энергоэффективность комплекса за счет рекуперации тепловой энергии, при этом углеводородное топливо СПГ претерпевает фазовый переход в газообразное состояние;

далее углеводородное топливо с давлением по меньшей мере 7,5 МПа, (без учета потерь давления в системах), по линии (28) подачи природного газа через регулируемый клапан (29) поступает на вход турбодетандера (22), где расширяется до давления, соответствующего давлению за воздушным компрессором (53), а именно по меньшей мере 1,2 МПа, и поступает в зону горения камеры сгорания (23) ГГ (4), где вступает в химическую реакцию горения с кислородом воздуха из воздушного компрессора (53). В зону горения и зону смешения камеры сгорания (23) ГГ (4) по линиям (24) и (25) поступает также водяной пар. Пар обеспечивает снижение температуры газа -по линии (25) с уменьшением образования вредных выбросов окислов азота в высокотемпературной зоне горения камеры сгорания (23) и - по линии (24) в зоне смешения камеры сгорания (23) до необходимой температуры перед парогазовой турбиной (54). Парогазовую смесь на выходе из камеры сгорания (23) в основном содержит азот воздуха, некоторое количества избытка атмосферного кислорода, пары воды (впрыска и химической реакции горения - «топливная») и углекислый газ реакции горения.

Далее парогазовую смесь из камеры сгорания (23) ГГ (4) подают на парогазовую турбину (54), где рабочее тело расширяется до давления примерно 0,6 МПа, совершая работу, которая вращает кинематически связанный с турбиной (54) компрессор (53). После парогазовой турбины (54) отработанные газы проходят рекуперативные охладители - котел-утилизатор (12) и газовый подогреватель (55) сетевой воды, где они охлаждаются до температуры максимально близкой температуре росы, то есть до температуры максимально близкой к температуре конденсации водяного пара, входящего в состав отработанных газов, после чего они поступают в контактный теплообменник (56) низкого давления, где за счет охлаждения конденсируют часть воды из отработанных газов, что повышает энергоэффективность комплекса за счет рекуперации тепловой энергии, далее компрессором (58) повышают давление отработанных газов и подают в конденсатор (57) воды высокого давления дополнительной линии охлаждения и конденсации, где конденсируют оставшуюся часть воды из отработанных газов, что обеспечивает повышение рекуперации холода в установке и повышает КПД установки, а также надежность установки в целом за счет обеспечения поддержания заданного режима работы каждого теплообменника. А именно к по меньшей мере одной секции (71) подачи воды конденсатора (56) низкого давления для конденсации воды, содержащейся в отработанных газах, подают воду охлажденную тепловым насосом (84), а к по меньшей мере одной второй секции (70) подачи воды конденсатора (56) подают воду охлажденную тепловым насосом (84) и затем дополнительно в теплообменнике (62) охлаждения воды холодными газами выхлопа ГТ (4), что повышает энергоэффективность комплекса за счет рекуперации тепловой энергии. При этом изначально воду для секций (70, 71) подачи воды забирают из конденсатора (56) воды низкого давления и направляют на распыл для охлаждения в контактно-вакуумный испаритель (78) теплового насоса (84), а уже охлажденную воду из испарителя (78) циркуляционным насосом (82) подают к секциям (70, 71) конденсатора (56) воды низкого давления, что повышает энергоэффективность комплекса за счет рекуперации тепловой энергии. Испаритель (78) теплового насоса (84) соединен с вакуумным компрессором (79) водяного пара теплового насоса (84). Вакуумный компрессор (79) откачивает пары воды из контактно-вакуумного испарителя (78) теплового насоса (84). Разряжение в испарителе (78), созданное вакуумным компрессором (79), обеспечивает испарение части воды, поступающей в испаритель (78). Процесс парообразования в условиях разряжения испарителя (78) сопровождается снижением температуры воды. Неиспарившаяся холодная вода циркуляционным насосом (82) подается снова в конденсатор (56) воды низкого давления навстречу парогазовому потоку. Пар из испарителя (78) вакуумным компрессором (79) водяного пара перекачивается в конденсатор (81) теплового насоса (84). При этом температура и давление пара возрастает. Так, температура пара может достигать после вакуумного компрессора (79) 120-150°С и выше. В конденсаторе (81) пар охлаждается путем передачи тепла сетевой воде ТС (73), перекачиваемой циркуляционным насосом сетевой воды (75). Сетевая вода в теплообменнике (76) конденсатора (81) нагревается до температуры 90-120°С, а сконденсировавшийся пар в виде дистиллята насосами (83, 7) конденсаторным и высокого давления подается в котел-утилизатор (12). При этом давление воды, создаваемое насосом (7), повышают до давления по меньшей мере 9,0 МПа и выше. Вращения вакуумного компрессора (79) водяного пара обеспечивает электродвигатель (80).

Благодаря работе теплового насоса (84) осуществляется охлаждение воды впрыска конденсатора (56) воды низкого давления с минимальными потерями тепла в окружающую среду, обеспечивается подогрев сетевой воды ТС (73), что повышает энергоэффективность комплекса за счет рекуперации тепловой энергии, а также упрощается схема водоподготовки котельной воды, так как химическая очистка воды осуществляется в контактно-вакуумном испарителе (78) и конденсаторе (81), благодаря чему возможен отказ от большого количества составляющих системы водоподготовки котельной воды, что дополнительно повышает надежность комплекса в целом.

Еще одна часть воды из конденсатора (56) воды низкого давления дополнительной линии охлаждения и конденсации ОГ насосом (7) воды высокого давления подается в котел-утилизатор (12).

На выходе из конденсатора (56) воды низкого давления отработанные газы представляют собой в большей степени азот, кислород, диоксид углерода с небольшими примесями, в том числе еще остается небольшое количество воды. Таким образом, чтобы избежать обмерзания, давление рабочего тела повышается компрессором (58) до 3,5 МПа - это давление, при котором в конденсаторе (57) обеспечивается конденсация большей части остатка водяного пара охлаждающей водой после теплообменника (30) и температура конденсации диоксида углерода выше температуры замерзания несущественных остатков воды газа, которые будут поступать в конденсатор (61) диоксида углерода, что повышает надежность комплекса; при этом воду для охлаждения отработанных газов в конденсаторе (57) воды высокого давления другим циркуляционным насосом (88) забирают из конденсатора (57) воды и направляют через рекуперативный теплообменник для подогрева (30) СПГ.

После конденсатора (56) воды низкого давления, конденсатора (57) сухие отработанные газы поступают в конденсатор (61) диоксида углерода, где отработанные газы охлаждают холодными газами через теплообменник (60), в том числе и холодильной установкой (87), что обеспечивает снижение выбросов в атмосферу. Выхлоп конденсатора диоксида углерода (61) - азот и избыточный кислород с небольшими примесями и давлением по меньшей мере 3,5МПа (не считая потери давления в системах) поступает в турбодетандер (59), где расширяется до атмосферного давления (не считая потери давления в системах). При этом турбодетандер (59) совершает работу вращения генератора (63) электрической энергии, а температура выхлопа снижается. Холодный выхлоп проходит теплообменники (60), (62) охлаждая газ в конденсаторе (61) диоксида углерода и воду по меньшей мере одной секции (70) подачи воды конденсатора (56) воды низкого давления для конденсации воды, после чего сбрасывается в атмосферу.

Пар высокого давления, с давлением по меньшей мере 9,0 МПа и выше (не учитывая потери давления в системах), после котла-утилизатора (12) поступает на вход паровой турбины (27), где расширяется до давления температуры конденсации в теплообменнике (77) сетевого подогревателя, например, 0,12 МПа. Конденсат из теплообменника (77) сетевого подогревателя питательным насосом (89) перекачивается на вход насоса (7). Сетевая вода в теплообменник (77) подается из ТС (73) циркуляционным насосом (75) сетевой воды и после прохождения теплообменника (77) возвращается в ТС (73). Отбор пара из паровой турбины (27) обеспечивает подачу пара с давлением по меньшей мере 7,5 МПа в камеру сгорания (23) по линиям (24), (25) и в УЭЛ (5) через открытый клапан (17). Паровая турбина (27) совершает работу вращением генератора (65) электрической энергии.

Излишки сжиженной воды и диоксида углерода выводят из конденсаторов (57, 56) воды и диоксида углерода (61) подобно выводу из энергетической установки (1) (указано на рисунке стрелками). Необходимые частоты тока работы электрических устройств тепловой части, как и установки (1) обеспечивает СПЭ (51), а управление работой энергетического комплекса осуществляют САУ (52).

Следующий режим работы соответствует предыдущему режиму работы (по режиму работы D), включающий при работе энергетической установки (1), наличии энергии от ВИЭ (6), потреблением ТС (73) тепла и отсутствием внешнего потребления вырабатываемого УЭЛ (5) водорода (режим работы Е) со следующими отличиями: клапан (90) закрыт, регулируемый клапан (21) на линии (20) подачи водорода открыт. При этом водород из УЭЛ (5) с давлением по меньшей мере 7,5 МПа вместе с углеводородным топливом, поступающим по линии (28) с тем же давлением по меньшей мере 7,5 МПа, расширяется в турбодетандере (22) где расширяется до давления по меньшей мере 1,2 МПа и поступает в зону горения камеры сгорания (23), где вступает в химическую реакцию горения с кислородом воздуха из-за компрессора (53), что повышает энергоэффективность комплекса за счет использования водорода.

Следующий режим работы соответствует приведенному выше режиму работы D (по режиму работы D), включающий при работе энергетической установки (1), наличии энергии от ВИЭ (6), потребление ТС (73) тепла и отсутствием внешнего потребления вырабатываемого УЭЛ (5) водорода (режим работы Е1) со следующими отличиями: клапан (86) открыт, клапан (90) закрыт, ВИЭ (6) через СПЭ (51) соединен с ВЭС (72).

Следующий режим работы соответствует приведенному выше режиму работы D (по режиму работы D), при работе теплотехнической части комплекса, наличии энергии от ВИЭ (6), потреблением ТС (73) тепла и отсутствием внешнего потребления электрической энергии ВЭС (72) и вырабатываемого УЭЛ (5) водорода (режим работы F) со следующими отличиями:

- энергетическая установка (1) не работает, при этом клапаны (15), (19), (90), (95) закрыты, насосы (7), (47) работают, клапаны (16), (21) открыты, кислород от УЭЛ (5) аккумулируется в по меньшей мере одной емкости (85) кислорода, а водород подается в турбодетандер (22), что повышает энергоэффективность комплекса при отсутствии необходимости работы энергетической установки (1).

Следующий режим работы соответствует приведенному выше режиму работы D (по режиму работы D), при работе теплотехнической части установки, наличии энергии от ВИЭ (6), потреблением ТС (73) тепла и минимальным потреблением электрической энергии ВЭС (72) и отсутствием потребления вырабатываемого УЭЛ (5) водорода (режим работы F1) со следующими отличиями:

- энергетическая установка (1) не работает, при этом клапаны (15), (19), (21), (90), (95) закрыты, насосы (7), (47) работают, клапана (16), (86) открыты. ВИЭ (6) через СПЭ (51) соединен с ВРУ (2), кислород от ВРУ (2) аккумулируется в емкостях (85) кислорода, что повышает энергоэффективность комплекса при отсутствии необходимости работы энергетической установки (1).

Следующий режим работы соответствует предыдущему режиму работы F1 (по режиму работы F1), при работе теплотехнической части установки, потреблением ТС (73) тепла и отсутствием электрической энергии ВЭС (72), минимальным потреблением электроэнергии ВЭС (72) и отсутствием потребления вырабатываемого УЭЛ (5) водорода (режим работы F2) со следующими отличиями:

- энергетическая установка (1) не работает, при этом, клапана (15), (19), (21), (90), (95) закрыты, насосы (7), (47) работают, клапана (16), (86) открыты, излишки электрической мощности теплотехнической части передаются ВРУ (2), кислород от ВРУ (2) аккумулируется в емкостях (85) кислорода что повышает энергоэффективность комплекса при отсутствии необходимости работы энергетической установки (1).

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к способам и установкам для экологически чистой выработки механической и тепловой энергии. Энергетический комплекс выработки тепловой и электрической энергии содержит энергетическую установку (1), выполненную с возможностью охлаждения и конденсации воды и диоксида углерода, содержащихся в отработанных газах. Также содержит газогенераторную установку (4) (ГГ), электролизер (5) (УЭЛ), установку (6) для выработки электроэнергии от возобновляемых источников энергии (ВИЭ). При этом вход камеры (23) сгорания ГГ соединен с турбодетандером (22) и паровой турбиной (27), вход которой соединен с котлом-утилизатором (12). Выход ГГ (4) соединен через котел-утилизатор с конденсаторами (56, 57, 60), выполненными с возможностью конденсации воды и диоксида углерода, при этом охлаждение ОГ в конденсаторе (56) обеспечивается за счет охлаждения воды из этого же конденсатора (56) тепловым насосом (84). Кроме того, раскрыты связи теплообменников, обеспечивающие рекуперацию тепла и возможность подачи его в тепловую сеть (73). Также раскрыты варианты способов работы энергетического комплекса для выработки тепловой и механической энергии. Технический результат заключается в повышении коэффициента использования топлива на различных режимах эксплуатации комплекса и, таким образом, повышение энергоэффективности комплекса в целом, в том числе и за счет рекуперации энергии, а также в повышении надежности комплекса. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Энергетический комплекс выработки тепловой и электрической энергии, содержащий энергетическую установку (1), установку (2) криогенного разделения воздуха (ВРУ), соединенную с энергетической установкой (1) линией подачи кислорода, источник (3) топлива (ИТ), установку (6) для выработки электроэнергии от возобновляемых источников энергии (ВИЭ), соединенную с электролизером (5) (УЭЛ), соединенным с камерой (35) сгорания энергетической установки линией подачи кислорода, отличающийся тем, что источник (3) топлива соединен с камерой (35) сгорания энергетической установки (1) линией (28) подачи природного газа, включающей насос (47) высокого давления сжиженного природного газа (СПГ), теплообменник-утилизатор (31) холода СПГ, расположенный в конденсаторе (34) диоксида углерода, и рекуперативный теплообменник (93) подогрева топлива, при этом линия (28) подачи природного газа включает линию (94) байпаса природного газа, обеспечивающую прохождение природного газа в обход рекуперативного теплообменника (93) подогрева топлива, ВРУ (2) соединена с камерой (35) сгорания энергетической установки (1) линией подачи кислорода, включающей по меньшей мере аккумуляторную емкость (85) кислорода, насос (48) высокого давления кислорода, теплообменник-утилизатор (40) холода кислорода, расположенный в конденсаторе (34) диоксида углерода, и рекуперативный теплообменник (39) подогрева кислорода, а на участке (18) линии подачи кислорода от УЭЛ (5) в камеру (35) сгорания установлен клапан (19), конденсатор (34) диоксида углерода соединен с камерой (35) сгорания линией подачи диоксида углерода, включающей насос (46) высокого давления диоксида углерода, теплообменник (38) охлаждения воды и теплообменник (37) охлаждения отработанных газов, камера (35) сгорания соединена с атмосферой через систему (67) удаления несконденсированных газов линией охлаждения и конденсации отработанных газов, включающую парогазовую турбину (36), соединенную с генератором (49), рекуперативный теплообменник (13) подогрева воды, теплообменник (37) охлаждения отработанных газов, конденсатор (32) воды низкого давления, компрессор (42) отработанного газа, конденсатор (33) воды высокого давления и конденсатор (34) диоксида углерода, при этом один из выходов сконденсированной воды конденсатора (32) воды низкого давления соединен с УЭЛ (5) через насос (7) воды высокого давления, клапан (15) паровой системы и рекуперативный теплообменник (13), а другой выход сконденсированной воды конденсатора (32) воды низкого давления соединен с по меньшей мере одной секцией (69) подачи воды конденсатора (32) низкого давления через подогреватель (41) сетевой воды и теплообменник (91) отвода тепла воды в окружающую среду и с по меньшей мере одной другой секцией (68) подачи воды конденсатора (32) низкого давления через рекуперативный теплообменник (39) подогрева кислорода и рекуперативный теплообменник (93) подогрева топлива, а также через теплообменник (38) охлаждения воды, также один из выходов конденсатора (33) воды высокого давления соединен с по меньшей мере одной секцией подачи воды конденсатора (33) высокого давления циркуляционным насосом (45) через теплообменник (38) охлаждения воды, кроме того, генератор (49) и ВИЭ (6) соединены с системой (51) преобразования энергии (СПЭ), кроме того, один из выходов подогревателя (41) сетевой воды соединен с входом тепловой сети (ТС) (73), выход которой через циркуляционный насос (75) сетевой воды соединен с одним входом подогревателя (41) сетевой воды, также УЭЛ (5) соединен с линией (20) подачи водорода, выполненной с возможностью подачи по меньшей мере части водорода к потребителю через клапан (90) системы отбора водорода.

2. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что содержит газогенераторную установку (4) (ГГ), состоящую из воздушного компрессора (53), приводящегося парогазовой турбиной (54) ГГ (4), и камеры (23) сгорания, один вход которой соединен с компрессором, а другой вход - с турбодетандером (22), выполненным с возможностью привода генератора (66) и соединенным с УЭЛ (5) линией (20) подачи водорода с регулируемым клапаном (21) водорода и с ИТ (3) линией (28) подачи природного газа с регулируемым клапаном (29) природного газа, выход турбины (54) ГГ (4) соединен с входом газового подогревателя (55) сетевой воды через котел-утилизатор (12), выполненный с возможностью передачи тепла воде, поступающей от по меньшей мере одного конденсатора воды (32) низкого давления энергетической установки (1) к паровой турбине (27) с генератором (65), соединенной линией (26) отбора пара с камерой (23) сгорания ГГ (4) и УЭЛ (5), выход паровой турбины (27) соединен с котлом-утилизатором (12) через теплообменник (77) сетевого подогревателя, питательный насос (89) паровой турбины (27) и насос (7) высокого давления, кроме того, выход циркуляционного насоса (75) сетевой воды дополнительно через байпас, проходящий через теплообменник (77) сетевого подогревателя, соединен с входом тепловой сети (73), кроме того, другой вход газового подогревателя (55) сетевой воды соединен с выходом тепловой сети (73) через циркуляционный насос (75) сетевой воды, а один из выходов газового подогревателя (55) сетевой воды соединен с входом тепловой сети (73).

3. Комплекс по п. 2, отличающийся тем, что выход паровой турбины (27) соединен с котлом-утилизатором (12) дополнительно через рекуперативный теплообменник (13) подогрева воды, один выход газового подогревателя (55) сетевой воды соединен с атмосферой через дополнительную линию охлаждения и конденсации отработанных газов, включающую последовательно соединенных конденсатора (56) воды низкого давления, компрессора (58), конденсатора (57) воды высокого давления, конденсатор (61) диоксида углерода, турбодетандер (59) с генератором (63), теплообменник (60) конденсатора (61) диоксида углерода и теплообменник (62) охлаждения воды, один из выходов воды конденсатора (56) низкого давления соединен с насосом (7) высокого давления, при этом каждый конденсатор (56, 57) конденсации воды включает по меньшей мере одну секцию подачи воды для контактного охлаждения.

4. Комплекс по п. 3, отличающийся тем, что дополнительно содержит парокомпрессионный тепловой насос (84), включающий испаритель (78), вакуумный компрессор (79) водяного пара и конденсатор (81), при этом один из выходов конденсатора (56) низкого давления дополнительной линии охлаждения соединен с распылителями парокомпрессионного испарителя (78), выход для воды которого соединен через циркуляционный насос (82) с по меньшей мере одной секцией (71) подачи воды конденсатора (56) воды низкого давления и с по меньшей мере одной другой секцией (70) подачи воды конденсатора (56) воды низкого давления через теплообменник (62) подачи воды, выход для воды из конденсатора (81) соединен через конденсаторный насос (83) с насосом (7) высокого давления, вход теплообменника (76) конденсатора (81) парокомпрессионного теплового насоса соединен с выходом циркуляционного насоса (75) сетевой воды, а выход теплообменника (76) - с входом ТС (73), кроме того, выход для воды конденсатора (57) воды высокого давления дополнительной линии охлаждения и конденсации отработанных газов соединен с рекуперативным теплообменником (30) подогрева СПГ, расположенного в линии (28) подачи природного газа энергетической установки (1) после теплообменника-утилизатора (31) холода СПГ, а выход рекуперативного теплообменника (30) подогрева СПГ соединен с по меньшей мере одной секцией подачи воды, расположенной в конденсаторе (57) воды высокого давления дополнительной линии охлаждения и конденсации отработанных газов.

5. Комплекс по п. 4, отличающийся тем, что конденсаторы (33, 57) воды высокого давления и конденсатор (56) воды низкого давления дополнительной линии охлаждения и конденсации отработанных газов выполнены с возможностью отвода избытка сконденсированной воды из комплекса, также система (52) автоматического регулирования комплекса выполнена с возможностью регулирования работы энергетического комплекса, конденсатор (34) диоксида углерода энергетической установки (1) дополнительно включают теплообменник холодильной установки (50), а конденсатор (61) диоксида углерода дополнительной линии охлаждения и конденсации включает теплообменник холодильной установки (87), кроме того, генераторы (63, 65, 66) соединены с СПЭ (51), которая соединена с САУ (52) и дополнительно с внешней электросетью (72).

6. Способ работы энергетического комплекса для выработки тепловой и механической энергии, включающий выработку электрической энергии генератором (49) энергетической установки (1) и установкой (6) для выработки электроэнергии от возобновляемых источников энергии (ВИЭ), при этом в камеру (35) сгорания энергетической установки (1) насосами (47, 48) высокого давления сжиженного природного газа (СПГ) и кислорода от источника (3) топлива (ИТ) и установки (2) криогенного разделения воздуха (ВРУ) с давлением по меньшей мере 7,5 МПа подают СПГ и кислород, которые, проходя через конденсатор (34) диоксида углерода, охлаждают в нем отработанные газы до температуры конденсации диоксида углерода при заданном давлении, а проходя через рекуперативные теплообменники (93, 39) подогрева топлива и кислорода, охлаждают воду, поступающую в конденсатор (32) воды низкого давления через по меньшей мере одну секцию (68) подачи воды для охлаждения и конденсации воды из отработанных газов, также в камеру (35) сгорания из конденсатора (34) диоксида углерода по линии подачи диоксида углерода подают диоксид углерода с давлением по меньшей мере 7,5 МПа, при этом жидкий диоксид углерода направляют насосом (46) высокого давления диоксида углерода через теплообменник (38) охлаждения воды, в котором охлаждают воду, по меньшей мере часть которой подают в по меньшей мере один конденсатор (32, 33) воды, далее диоксид углерода направляют через теплообменник (37) охлаждения отработанных газов, где он нагревается перед подачей в камеру (35) сгорания; в камере (35) сгорания смесь СПГ и кислорода сжигают, а диоксидом углерода балластируют до необходимых температур горячие газы, при этом количество СПГ, кислорода и диоксида углерода регулируют насосами высокого давления (47, 48, 46), получившуюся парогазовую смесь из камеры (35) сгорания подают на парогазовую турбину (36), где парогазовая смесь, расширяясь до давления 0,6 МПа, совершает работу, далее отработанные газы проходят рекуперативный теплообменник (13) подогрева воды и теплообменник (37) охлаждения отработанных газов, где они охлаждаются до температуры, близкой к температуре точки росы водяного пара, далее отработанные газы поступают в конденсатор (32) воды низкого давления, где за счет контактного охлаждения с водой конденсируют часть воды из отработанных газов, после чего компрессором (42) отработанного газа повышают давление отработанных газов до 3,5 МПа и подают их в конденсатор (33) воды высокого давления, где конденсируют оставшуюся часть воды из отработанных газов, после этого отработанные газы подают в конденсатор (34) диоксида углерода, где конденсируют диоксид углерода, а несконденсированные газы выводятся в атмосферу системой (67) удаления несконденсированных газов; кроме того, дополнительно насосом (7) воды высокого давления забирают воду из конденсатора (32) воды низкого давления и с давлением по меньшей мере 7,5 МПа подают в электролизер (5) (УЭЛ).

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что насосом (7) воды высокого давления воду в УЭЛ (5) подают через рекуперативный теплообменник (13) подогрева воды, выработанный УЭЛ (5) кислород подают в камеру (35) сгорания под давлением по меньшей мере 7,5 МПа, а выработанный водород - к внешнему потребителю, а питание электрической энергией УЭЛ (5) обеспечивается ВИЭ (6).

8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что в УЭЛ (5) отключают электролиз, при этом перекрывают участок (18) линии подачи кислорода от УЭЛ (5) в камеру (35) сгорания, а воду из УЭЛ (5), обеспечивающую прогрев УЭЛ (5), направляют через рекуперативные теплообменники (39, 93) подогрева кислорода и топлива в конденсатор (32) воды низкого давления.

9. Способ по п. 6, отличающийся тем, что дополнительно циркуляционным насосом (44) из конденсатора (32) воды низкого давления часть воды направляют через подогреватель (41) сетевой воды, через который циркуляционным насосом (75) сетевой воды прокачивают сетевую воду из тепловой сети (73) и далее подогретую сетевую воду подают в тепловую сеть (73), а воду из конденсатора (32) воды низкого давления подают в конденсатор (32) воды низкого давления через по меньшей мере одну секцию (69) подачи воды, а насосом (7) воды высокого давления воду в УЭЛ (5) подают в обход рекуперативного теплообменника (13) подогрева воды через котел-утилизатор (12), при этом на входе в котел-утилизатор (12) насос (7) воды высокого давления обеспечивает давление по меньшей мере 9,0 МПа, в газогенераторной установке (4) (ГГ) атмосферный воздух сжимается компрессором (53) воздушным до давления по меньшей мере 1,2 МПа, который подают в камеру (23) сгорания ГГ (4), в которую также подают СПГ от источника (3) топлива насосом (47) высокого давления СПГ через конденсатор (34) диоксида углерода, рекуперативный теплообменник (30) подогрева СПГ и через турбодетандер (22), где СПГ расширяется до давления по меньшей мере 1,2 МПа, и далее поступает в камеру (23) сгорания ГГ (4), где соответственно сжигается, при этом дополнительно в камеру (23) сгорания подают часть воды в виде пара из котла-утилизатора (12), прошедшую через паровую турбину (27), таким образом снижают температуру газов в камере (23) сгорания, из которой газы направляют на парогазовую турбину (54) для привода воздушного компрессора (53), при этом другую часть воды в виде пара, прошедшего через паровую турбину (27), направляют в котел-утилизатор (12) через теплообменник (77) сетевого подогревателя, в котором передают тепло сетевой воде, циркулирующей через тепловую сеть (73), далее отработанные в ГГ (4) газы последовательно направляют через котел-утилизатор (12), газовый подогреватель (55) сетевой воды, через дополнительную линию охлаждения и конденсации отработанных газов, включающую конденсатор (56) воды низкого давления, где конденсируют часть воды из отработанных газов, компрессор (58), конденсатор (57) воды высокого давления, где конденсируют оставшуюся часть воды в отработанных газах, конденсатор (61) диоксида углерода, где конденсируют диоксид углерода, турбодетандер (59), теплообменник (60) конденсатора (61) диоксида углерода и теплообменник (62) охлаждения воды, далее оставшиеся газы выводят в атмосферу, при этом воду к по меньшей мере одной секции (71) подачи воды контактного теплообменника (56) низкого давления и к по меньшей мере одной секции (70) через теплообменник (62) охлаждения воды подают из испарителя (78) парокомпрессионного теплового насоса (84), в который воду подают из контактного теплообменника (56), а воду к по меньшей мере одной секции подачи воды контактного теплообменника (57) высокого давления подают циркуляционным насосом (88) воды из этого контактного теплообменника (57) через рекуперативный теплообменник (30) подогрева СПГ, кроме того, испаренную в испарителе (78) воду вакуумным компрессором (79) подают в конденсатор (81) теплового насоса (84), сетевая вода из тепловой сети (73) проходит теплообменник (76) конденсатора (81) теплового насоса (84) и возвращается в тепловую сеть (73), а сконденсированную в конденсаторе (81) воду конденсаторным насосом (83) подают в котел-утилизатор (12), а также по меньшей мере часть сконденсированной воды из конденсатора (56) воды низкого давления подают в котел-утилизатор (12), при этом турбодетандеры (22, 59) и паровая турбина (27) соединены с генераторами (66, 63, 65).

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что выработанный УЭЛ (5) водород с давлением по меньшей мере 7,5 МПа вместе с СПГ подают в камеру (23) сгорания ГГ (4) через турбодетандер (22), при этом ВИЭ (6) дополнительно соединен с внешней электросетью ВЭС (72) через систему (51) преобразования энергии (СПЭ), при этом системой (52) автоматического регулирования (САУ) управляют СПЭ (51), а именно регулируют напряжение и частоту тока, передаваемые во ВЭС (72), вплоть до прекращения подачи тока.

11. Способ по любому из пп. 6-10, отличающийся тем, что излишки сконденсированной воды из конденсатора (33) высокого давления энергетической установки (1) и конденсаторов (56, 57) низкого и высокого давлений дополнительной линии охлаждения и конденсации, а также излишки сконденсированного диоксида углерода из конденсаторов (34, 61) диоксида углерода энергетической установки (1) и дополнительной линии охлаждения и конденсации отводят из комплекса к внешнему потребителю или на хранение.

12. Способ работы энергетического комплекса для выработки тепловой и механической энергии, заключающийся в том, что в камеру (35) сгорания энергетической установки (1) отсутствует подача кислорода, природного газа и диоксида углерода, при этом электрическую энергию вырабатывают генераторами (66, 65, 63), приводимыми турбодетандером (22), паровой турбиной (27) и турбодетандером (59) дополнительной линии охлаждения и конденсации, а СПГ от источника (3) топлива, подачу которого обеспечивают насосом (47) топлива высокого давления через конденсатор (34) диоксида углерода, рекуперативный теплообменник (30) подогрева СПГ, подают в камеру (23) сгорания газогенераторной установки (ГГ) (4) через турбодетандер (22), приводящий генератор (66), где СПГ расширяется до давления по меньшей мере 1,2 МПа, при этом в (ГГ) (4) атмосферный воздух сжимается компрессором (53) воздушным до давления по меньшей мере 1,2 МПа, который подают в камеру (23) сгорания ГГ (4), где полученную топливно-воздушную смесь сжигают, насосом (7) высокого давления воду в электролизер (УЭЛ) (5) подают в обход рекуперативного теплообменника (13) подогрева воды через котел-утилизатор (12), при этом на входе в котел-утилизатор (12) насос (7) воды высокого давления обеспечивает давление по меньшей мере 9,0 МПа, дополнительно в камеру (23) сгорания подают часть воды в виде пара из котла-утилизатора (12), прошедшую через паровую турбину (27), таким образом снижают температуру газов в камере (23) сгорания, из которой газы направляют на парогазовую турбину (54) для привода воздушного компрессора (53), при этом другую часть воды в виде пара, прошедшего через паровую турбину (27), направляют в котел-утилизатор (12) через теплообменник (77) сетевого подогревателя, в котором передают тепло сетевой воде, циркулирующей через тепловую сеть (73), далее отработанные в ГГ (4) газы последовательно направляют через котел-утилизатор (12), газовый подогреватель (55) сетевой воды, через дополнительную линию охлаждения и конденсации отработанных газов, включающую конденсатор (56) воды низкого давления, где конденсируют часть воды из отработанных газов, компрессор (58), конденсатор (57) воды высокого давления, где конденсируют оставшуюся часть воды в отработанных газах, конденсатор (61) диоксида углерода, где конденсируют диоксид углерода, турбодетандер (59), теплообменник (60) конденсатора (61) диоксида углерода и теплообменник (62) охлаждения воды, далее оставшиеся газы выводят в атмосферу, при этом воду к по меньшей мере одной секции (71) подачи воды контактного теплообменника (56) низкого давления и к по меньшей мере одной секции (70) через теплообменник (62) охлаждения воды подают из испарителя (78) парокомпрессионного теплового насоса (84), в который воду подают из контактного теплообменника (56), а воду к по меньшей мере одной секции подачи воды контактного теплообменника (57) высокого давления подают циркуляционным насосом (88) воды из этого контактного теплообменника (57) через рекуперативный теплообменник (30) подогрева СПГ, кроме того, испаренную в испарителе (78) воду вакуумным компрессором (79) подают в конденсатор (81) теплового насоса (84), сетевая вода из тепловой сети (73) проходит теплообменник (76) конденсатора (81) теплового насоса (84) и возвращается в тепловую сеть (73), а сконденсированную в конденсаторе (81) воду конденсаторным насосом (83) подают в котел-утилизатор (12), а также по меньшей мере часть сконденсированной воды из конденсатора (56) воды низкого давления подают в котел-утилизатор (12).

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что дополнительно установкой (6) для выработки электроэнергии от возобновляемых источников энергии (ВИЭ) вырабатывают электрическую энергию и питают ей электролизер (5) (УЭЛ), выработанный УЭЛ (5) кислород направляют в по меньшей мере одну емкость (85) кислорода для его аккумулирования, а водород вместе с СПГ от источника (3) топлива подают в камеру сгорания (23) ГГ (4) через турбодетандер (22).

14. Способ по п. 12, отличающийся тем, что дополнительно установкой (6) для выработки электроэнергии от возобновляемых источников энергии (ВИЭ) вырабатывают электрическую энергию и подают ее к внешней электрической сети (72), а также через систему преобразования энергии (СПЭ) (51) к установке (2) криогенного разделения воздуха (ВРУ), при этом УЭЛ (5) не вырабатывает кислород и водород, а выработанный кислород ВРУ (2) аккумулируют в емкостях (85) кислорода.

15. Способ по п. 12, отличающийся тем, что часть выработанной в комплексе электрической энергии передают внешней электрической сети (72), а другую часть передают ВРУ (2).

16. Способ по любому из пп. 12-15, отличающийся тем, что излишки сконденсированной воды из конденсаторов (56, 57) низкого и высокого давлений дополнительной линии охлаждения и конденсации, а также излишки сконденсированного диоксида углерода из конденсатора (61) диоксида углерода отводят из комплекса к внешнему потребителю или на хранение.