Комплексный блок генерации энергии и сжатия и сответствующий способ

1. Комплексная установка (1) для генерации энергии и приведения в действие нагрузки, содержащая в комбинации следующие элементы
многовальный газотурбинный двигатель (3), содержащий турбину (316) высокого давления, механически соединенную с воздушным компрессором (312), и турбину (320) низкого давления, проточно соединенную с указанной турбиной (316) высокого давления, но механически отделенную от нее, и механически присоединенную к валу (11) отбора мощности, который присоединен к линии (9) валов,
электрический генератор (5), механически присоединенный к линии (9) валов и приводимый во вращение газотурбинным двигателем (3),
вращательную нагрузку (7), механически присоединенную к линии (9) валов и приводимую во вращение газотурбинным двигателем (3),
устройство управления нагрузкой, предназначенное для регулирования по меньшей мере одного рабочего параметра вращательной нагрузки (7) с обеспечением приведения условий ее работы в соответствие с требованиями процесса (13), в котором указанная нагрузка (7) участвует, при этом турбина (320) низкого давления и электрический генератор (5) вращаются с по существу постоянной скоростью, которая не зависит от скорости турбины (316) высокого давления.
2. Комплексная установка (1) по п. 1, в которой указанная по существу постоянная скорость турбины (320) низкого давления газотурбинного двигателя (3) и электрического генератора (5) определяется электрической частотой электрораспределительной сети (23), к которой присоединен электрический генератор (5).
3. Комплексная установка (1) по п. 1 или 2, в которой устройство управления нагрузкой выполнено и расположено с возможностью регулирования одного или более из следующих параметров: давление поступающей рабочей текучей среды, обрабатываемой вращательной нагрузкой (7), давление выпускаемой рабочей текучей среды, обрабатываемой вращательной нагрузкой (7), отношение давлений между выходной стороной и впускной стороной вращательной нагрузки (7), расход рабочей текучей среды через вращательную нагрузку (7), скорость вращения указанной нагрузки (7).
4. Комплексная установка (1) по одному или более из предыдущих пунктов, в которой вращательная нагрузка (7) представляет собой турбомашину, с помощью которой происходит обработка текучей среды из указанного процесса, в котором указанная турбомашина участвует.
5. Комплексная установка (1) по одному или более из предыдущих пунктов, в которой устройство управления нагрузкой содержит одно или более из следующего: перепускной клапан (41), расположенный параллельно вращательной нагрузке (7) и соединяющий выходную сторону и впускную сторону вращательной нагрузки, регулируемый входной направляющий лопаточный аппарат (7А), дроссельный или лепестковый клапан (21), проточно соединенный с выходной стороной вращательной нагрузки (7), и соединение (33) с регулируемой скоростью, расположенное вдоль линии (9) валов между электрическим генератором (5) и вращательной нагрузкой (7), выполненное и управляемое с возможностью изменения скорости вращения нагрузки (7) при сохранении скорости вращения электрического генератора (5) по существу постоянной.
6. Комплексная установка (1) по одному или более из предыдущих пунктов, содержащая муфту (31), расположенную между электрическим генератором (5) и вращательной нагрузкой (7).
7. Комплексная установка (1) по одному или более из предыдущих пунктов, содержащая турбодетандер (35), механически присоединенный к линии (9) валов, выполненный и расположенный с возможностью приема рабочей текучей среды под давлением из источника (36) рабочей текучей среды под давлением и преобразования энергии давления указанной текучей среды в механическую энергию, доступную для снятия на линии (9) валов.
8. Комплексная установка (1) по п. 7, в которой турбодетандер (35) механически присоединен к линии (9) валов с помощью муфты (37).
9. Комплексная установка (1) по одному или более из предыдущих пунктов, в которой электрический генератор (5) выполнен без возможности работы в режиме двигателя.
10. Комплексная установка (1) по одному или более из предыдущих пунктов, в которой электрический генератор (5) расположен между газотурбинным двигателем (3) и вращательной нагрузкой (7) или, как вариант, вращательная нагрузка (7) расположена между газотурбинным двигателем (3) и электрическим генератором (5).
11. Комплексная установка (1) по одному или более из предыдущих пунктов, в которой вращательная нагрузка (7) управляется с обеспечением ее вращения с по существу постоянной скоростью.
12. Способ эксплуатации комплексной установки (1) для генерации энергии и приведения в действие нагрузки, содержащей газотурбинный двигатель (3), электрический генератор (5), вращательную нагрузку (7) и линию (9) валов, механически соединяющую электрический генератор (5) и вращательную нагрузку (7) с газотурбинным двигателем (3), причем способ включает следующие этапы
обеспечение вращения газотурбинного двигателя (3) и электрического генератора (5) со скоростью вращения, причем изменение скорости вращения ограничено изменением частоты, допускаемым электрораспределительной сетью (23), с которой электрически соединен указанный электрический генератор (5),
регулирование по меньшей мере одного рабочего параметра вращательной нагрузки (7) с помощью устройства управления нагрузкой для приведения условий ее работы в соответствие с требованиями процесса (13), в котором указанная нагрузка участвует, без изменения скорости вращения электрического генератора (5),
причем газотурбинный двигатель (3) представляет собой многовальный газотурбинный двигатель, содержащий по меньшей мере первый вал (318), механически соединяющий воздушный компрессор (312) с турбиной (316) высокого давления, и приводной вал (11), присоединенный с возможностью передачи приводного усилия к турбине (320) низкого давления, которая проточно соединена с турбиной (316) высокого давления, но механически отделена от нее, и принимает от нее частично расширенный газ сгорания, при этом высокотемпературный газ сгорания, образованный в камере (314) сгорания, которая принимает сжатый воздух от воздушного компрессора (312) и топливо, частично расширяется в турбине (316) высокого давления с образованием механической энергии для приведения в действие воздушного компрессора (312) и частично расширяется в турбине (320) низкого давления с образованием механической энергии, доступной для снятия на линии (9) валов.
13. Способ по п. 12, в котором вращательная нагрузка (7) является вращательной турбомашиной, при этом рабочий режим турбомашины регулируют в ответ на требования процесса путем воздействия на по меньшей мере один из следующих параметров: давление поступающей рабочей текучей среды, обрабатываемой вращательной нагрузкой (7), давление выпускаемой рабочей текучей среды, обрабатываемой вращательной нагрузкой (7), отношение давлений между выходной стороной и впускной стороной вращательной нагрузки (7), расход рабочей текучей среды через вращательную нагрузку (7) и скорость вращения указанной нагрузки (7).