ТРИГЕНЕРАЦИОННАЯ ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА
TRIGENERATION GAS TURBINE PLANT

Изобретение относится к газотурбинным установкам для механического привода, охлаждения и нагрева объектов (потребителей).
Известна воздушная холодильная машина (патент RU №2095701, F25B 9/00).
Недостатком известной конструкции является отсутствие возможности выполнения дополнительных функций, как, например, использовать механический привод и получение тепла одновременно.
Наиболее близким к заявляемой конструкции является газотурбинный двигатель с регенерацией тепла, содержащий компрессоры низкого и высокого давлений, камеру сгорания, турбины высокого и низкого давлений, силовую газовую турбину и теплообменник (патент RU №2192551).
Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является неспособность одновременно при получении механической энергии вырабатывать тепло и холод.
Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в технической возможности при выработке механической энергии одновременно получать тепло и холод, что повышает функциональность газотурбинной установки.
Сущность технического решения заключается в том, что в тригенерационной газотурбинной установке, содержащей компрессоры низкого и высокого давлений, камеру сгорания, турбины высокого и низкого давлений, силовую газовую турбину и теплообменник, согласно изобретению, на одном валу с газовой силовой турбиной расположен турбодетандер и потребитель механической энергии, причем турбодетандер связан с потребителем холода, а силовая турбина - с потребителем тепла, при этом теплообменник связан с компрессором низкого давления, с турбодетандером и с потребителем холода.
Расположение на одном валу с газовой силовой турбиной турбодетандера и потребителя механической энергии обеспечивает передачу энергии с силовой турбины через вал на потребитель механической энергии, при этом связь турбодетандера с потребителем холода одновременно с получением механической энергии позволяет получать холод за счет расширения в турбодетандере воздуха, поступающего из компрессора низкого давления, путем охлаждения этого воздуха до низкой температуры, что позволяет отводить тепло от потребителя холода, откуда затем воздух поступает в теплообменник для охлаждения воздуха, поступающего из компрессора низкого давления через теплообменник в турбодетандер.
Связь силовой турбины с потребителем тепла позволяет тепловую энергию выхлопных газов после силовой турбины использовать в системах теплоснабжения, т.е. обеспечивать теплом потребитель тепла.
На чертеже - изображена схема тригенерационной газотурбинной установки.
Тригенерационная газотурбинная установка состоит из компрессора низкого давления 1, компрессора высокого давления 2, камеры сгорания 3, турбины высокого давления 4, турбины низкого давления 5, газовой силовой турбины 6 на одном валу 7 с турбодетандером 8 и с потребителем механической энергии 9, а также потребителя холода 10, потребителя тепла 11 и теплообменника 12. Компрессор низкого давления 1 соединен с входом в высокотемпературную область 13 теплообменника 12. Выход 14 силовой газовой турбины 6 связан с потребителем тепла 11. Низкотемпературная область 16 теплообменника 12 связана с турбодетандером 8, который соединен с потребителем холода 10, выход 15 которого связан с входом в низкотемпературную полость 16 теплообменника 12, выход из полости 13 связан с атмосферой.
Устройство работает следующим образом. Воздух поступает в компрессор низкого давления 1, где сжимается и делится на два потока. Большая часть воздуха дополнительно сжимается в компрессоре высокого давления 2 и подается в камеру сгорания 3, где происходит процесс горения, и выполняется работа на турбинах высокого давления 4, низкого давления 5 и силовой турбине 6, откуда энергия передается через вал 7 на потребитель механической энергии 9. С выхода 14 силовой турбины 6 продукты сгорания поступают к потребителю тепла 11. Вторая часть воздуха из компрессора низкого давления 1 подается в теплообменник 12, где происходит его предварительное охлаждение и поступает в турбодетандер 8, при расширении воздуха в котором его температура значительно снижается. Из турбодетандера 8 воздух поступает к потребителю холода 10, затем проходит через теплообменник 12 и выбрасывается в атмосферу. За счет расширения воздуха в турбодетандере 8, поступающего из компрессора низкого давления 1, получается воздух, охлажденный до низкой температуры для охлаждения объекта.