Тригенерационная установка на базе микротурбинного двигателя

Изобретение относится к области теплоэнергетики и энергосбережения, предназначено для одновременной выработки электрической, тепловой энергий и низкотемпературного носителя. Тригенерационная установка на базе микротурбинного двигателя включает в себя компрессор, камеру сгорания топлива, газовую турбину, электрогенератор, теплообменник-регенератор с линиями прямого и обратного потоков. Газовая турбина находится на одном валу с компрессором и электрогенератором. Линия подачи воздуха в компрессор и теплообменник-регенератор с линиями прямого и обратного потоков являются частью двигателя. К микротурбинному двигателю присоединяется теплообменник-регенератор с линиями подающего и подпитывающего потоков, на выходе из которого установлена абсорбционная холодильная машина. Достигается повышение коэффициента полезного действия, энергосбережение, энергоэффективность за счет отдачи тепла в микротурбинном двигателе, теплообменнике-регенераторе для горячего водоснабжения и абсорбционной холодильной машине от сгоревших газов топлива для выработки электрической и тепловой энергий и низкотемпературного носителя для потребителей. 1 ил.

 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и энергосбережения, предназначено для одновременной выработки электрической, тепловой энергий и низкотемпературного носителя.

Известно устройство когенерационной установки, предназначенной для одновременного получения электрической и тепловой энергий с помощью двигателя внутреннего сгорания с электрогенератором на одном валу, линией подачи топлива, контура охлаждения двигателя, отопительного контура (системы теплоснабжения с потребителями тепла), системы теплообменников и щита управления («Строительное обозрение»//, СПб., №5(32), май-июнь 1999, стр.16-17).

Данным устройством не предусмотрено использование хладоносителя, поэтому у него более низкий коэффициент полезного действия, что снижает энергоэффективность энергоустановки и энергосбережение топлива.

Известна теплохладоэнергетическая установка, предназначенная для комплексного производства тепла, холода и электроэнергии с помощью нагнетателя, теплообменника, компрессора, камеры сгорания топлива, газовой турбины, экономайзера, влагоотделителя, теплообменника-регенератора прямого и обратного потоков, первой ступени детандера, размещенной на одном валу с нагнетателем и электрогенератором, утилизатора холода, дополнительной теплообменной поверхностью, размещенной в теплообменнике-регенераторе, второй ступени детандера и дроссельного вентиля (Патент СССР №918730 опубликован 07.04.1982 МПК F25В 11/00).

Недостатком данной установки является низкая эксплуатационная надежность из-за большого износа лопаток детандера, низкий коэффициент полезного действия, так как теплоту сгоревших газов, используемую в детандере, преобразуют в механическую энергию, что не дает возможности выработки большего количества тепловой или низкотемпературной энергии, что снижает энергоэффективность установки.

Технический результат, который получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении эксплуатационной надежности, коэффициента полезного действия, энергосбережении, энергоэффективности установки.

Задача решается тем, что в предлагаемой нами тригенерационной установке на базе микротурбинного двигателя, включающей в себя компрессор, камеру сгорания топлива, газовую турбину, электрогенератор, теплообменник-регенератор с линиями прямого и обратного потоков, камера сгорания топлива, соединенная с газовой турбиной, которая находится на одном валу с компрессором и электрогенератором, также линия подачи воздуха в компрессор и теплообменник-регенератор с линиями прямого и обратного потоков являются микротурбинным двигателем, к которому присоединяется теплообменник-регенератор с линиями подающего и подпитывающего потоков, на выходе из которого установлена абсорбционная холодильная машина.

Использование микротурбинного двигателя совместно с абсорбционной холодильной машиной и теплообменником-регенератором для горячего водоснабжения позволяет одновременно производить электрическую энергию, тепловую энергию и низкотемпературный носитель для обеспечения тремя видами энергий промышленных и частных потребителей.

На чертеже изображена установка тригенерационного цикла на базе микротурбинного двигателя.

Установка для реализации тригенерационного цикла включает в себя микротурбинный двигатель 1, абсорбционную холодильную машину 2 и теплообменник-регенератор 3 для горячего водоснабжения с подающей линией 4 и линией подпитки 5. В микротурбинный двигатель 1 входит линия подачи топлива 6, камера сгорания 7, газовая турбина 8 и компрессор 9, расположенные на одном валу, линия подачи воздуха 10, электрогенератор 11 с линией выхода электроэнергии в сеть 12 и теплообменник-регенератор 13 с обратной линией 14 и подающей линией 15. В абсорбционную холодильную машину 2 входит теплообменник 16, охладитель 17, линия выхода сгоревших газов 18, десорбер 19, охлаждаемый объект 20, абсорбер 21 и насос 22.

Установка тригенерационного цикла на базе микротурбинного двигателя работает следующим образом.

При работе газовой турбины 8 в микротурбинном двигателе 1 вырабатывается полезная механическая энергия, преобразуемая в электрическую за счет электрогенератора 11, расположенного на одном валу с газовой турбиной 8 и компрессором 9. В компрессор 9 подается воздух по линии 10. Топливо, например газ, биогаз, дизельное топливо, мазут, подается по линии 6 и сжигается в камере сгорания 7, откуда сгоревшие газы поступают на лопатки газовой турбины 8 и затем в теплообменник-регенератор отопления 13. В нем отдает свое тепло поступающему по обратной линии 14 теплоносителю, например воде, антифризу, который по линии подачи 15 отдает тепло потребителям. Сгоревшие газы, пройдя теплообменник-регенератор для отопления 13, поступают в теплообменник-регенератор для горячего водоснабжения 3, где отдают свое тепло поступающему по линии подпитки 5 теплоносителю, например воде, который по линии подачи 4 поступает к потребителям. Уходящие газы поступают в теплообменник 16 абсорбционной холодильной машины 2, в котором отдают свое тепло абсорбенту, например бромид лития, вода. Нагретый в теплообменнике 16 абсорбент, пройдя через абсорбер 21, насосом 22 нагнетается в десорбер 19, а затем через охладитель 17 поступает в теплообменник 16. После теплообменника 16 уходящие газы поступают в десорбер 19 и, отдав теплоту абсорбенту, через линию выхода сгоревших газов 18 поступают в атмосферу.

Таким образом, по сравнению с прототипом, заявляемая тригенерационная установка на базе микротурбинного двигателя имеет более высокую эксплуатационную надежность, больший коэффициент полезного действия, является энергосберегающей и энергоэффективной.

Тригенерационная установка на базе микротурбинного двигателя, включающая в себя компрессор, камеру сгорания топлива, газовую турбину, электрогенератор, теплообменник-регенератор с линиями прямого и обратного потока, отличающаяся тем, что в ней камера сгорания топлива, соединенная с газовой турбиной, которая находится на одном валу с компрессором и электрогенератором, также линия подачи воздуха в компрессор и теплообменник-регенератор с линиями прямого и обратного потоков являются микротурбинным двигателем, к которому присоединяется теплообменник-регенератор с линиями подающего и подпитывающего потоков, на выходе из которого установлена абсорбционная холодильная машина.