СИСТЕМА ГАЗОСНАБЖЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F17D1/07 

Изобретение относится к газоснабжению и может быть использовано для привода нагнетателя компрессорной газоперекачивающей станции.

Известна система газоснабжения, содержащая трубопроводы природного газа высокого, среднего и низкого давления, нагнетатель природного газа и приводной двигатель с выхлопным трактом, причем выходной патрубок нагнетателя подключен к трубопроводу высокого давления [1]
Недостатком такой системы является пониженная экономичность за счет потерь тепла с выхлопными газами приводного двигателя.

Наиболее близкой по технической сущности к прелагаемой является система газоснабжения, содержащая трубопроводы природного газа высокого, среднего и низкого давления и газоперекачивающий агрегат, включающий кинематически соединенные между собой нагнетатель природного газа, приводной двигатель с выхлопным трактом и турбодетандер, причем входные патрубки нагнетателя и турбодетандера подключены к трубопроводу среднего давления, выходной патрубок нагнетателя к трубопроводу высокого давления, а выходной патрубок турбодетандера к трубопроводу низкого давления [2]
Недостатком указанной системы является низкая экономичность, т.к. КПД приводного двигателя составляет 0,25-0,3, потери потенциальной энергии газа при его дросселировании, низкая температура газа за турбодетандером до -20^oC
Цель изобретения состоит в повышении экономичности системы за счет увеличения мощности турбодетандера, а значит снижения расхода топлива на приводной двигатель, и повышении надежности за счет повышения температуры газа за турбодетандером, что исключает образование гидратов в трубопроводе низкого давления.

Эта цель достигается тем, что известная система газоснабжения, содержащая трубопроводы природного газа высокого, среднего и низкого давления и газоперекачивающий агрегат, включающий кинематически соединенные между собой нагнетатель природного газа, приводной двигатель с выхлопным трактом и тубодетандер, причем входные патрубки нагнетателя и турбодетандера подключены к трубопроводу среднего давления, выходной патрубок нагнетателя к трубопроводу высокого давления, а выходной патрубок турбодетандера к трубопроводу низкого давления, дополнительно снабжена теплообменником, при этом последний размещен на трубопроводе среднего давления между местами подключения нагнетателя и турбодетандера по ходу газа среднего давления и соединен своим входом по греющей среде с выхлопным трактом приводного двигателя, а выходом с атмосферой.

В существующих системах приводной двигатель имеет высокую температуру выхлопных газов, которые выбрасываются в атмосферу и тем самым ухудшают экономичность установки.

В предлагаемом решении выхлопные газы приводного двигателя полезно используются в дополнительно установленном теплообменнике для нагрева газа и последующего его использования для выработки полезной мощности в турбодетандоре, которая передается на вал нагнетателя. Это позволит дополнительно увеличить мощность нагнетателя, не увеличивая расхода топлива в приводном двигателе, либо при сохранении мощности нагнетателя уменьшить мощность приводного двигателя и тем самым уменьшить расход потребляемого топлива.

На чертеже представлена принципиальная схема системы газоснабжения.

Система газоснабжения содержит трубопроводы природного газа высокого 1, среднего 2 и низкого 3 давления и газоперекачивающий агрегат, включающий кинематически соединенные между собой нагнетатель 4, приводной двигатель, выполненный в виде газотурбинной установки 5 с выхлопным трактом, и турбодетандер 6, причем входные патрубки нагнетателя 4 и турбодетандера 6 подключены к трубопроводу 2 среднего давления, выходной патрубок нагнетателя 4 к трубопроводу 1 высокого давления, а выходной патрубок турбодетандера 6 к трубопроводу 3 низкого давления. Система дополнительно снабжена теплообменником 7, размещенным на трубопроводе 2 среднего давления между местами подключения нагнетателя 4 и турбодетандера 6 по ходу газа среднего давления и соединенным своим входом по греющей среде с выхлопным трактом газотурбинной установки 5, а выходом с атмосферой. Система также снабжена дроссельным клапаном 8, который служит в качестве резервного и включается в работу при неработающем турбодетандоре 6.

Система газоснабжения работает следующим образом.

Часть газа с температурой 5-20^oC, давлением 4-5 МПа из трубопровода 2 среднего давления поступает в теплообменник 7 уходящих газов газотурбинной установки 5. В теплообменнике 7 газ нагревается до 100-150^oC и далее направляется в турбодетандер 6, где происходит расширение газа со снижением давления до 1,2-1,5 МПа с одновременным совершением полезной работы определенной мощности, передаваемой на вал нагнетателя 4. Из турбодетандера 6 газ с давлением 1,2-1,5 МПа и температурой 10-20^oC направляется в трубопровод 3 низкого давления потребителю.

Другая часть газа из трубопровода 2 среднего давления направляется к нагнетателю 4, где сжимается до давления 5-6 МПа и далее направляется в трубопровод 1 высокого давления.

Уходящие газы газотурбинной установки 5 с температурой 400-450^oC направляются в теплообменник 7, где охлаждаются до 100-120^oC и уходят а атмосферу. Переданное в теплообменнике 7 тепло воспринимается природным газом для повышения температуры до 100-150^oC.

Благодаря утилизации тепла уходящих газов газотурбинной установки 5 экономичность предлагаемой системы газоснабжения повышается в 2 раза, чем в обычно используемых системах. КПД системы повышается до 0,6-0,7 вместо 0,25-0,3.

Использование: изобретение относится к газоснабжению и может быть использовано для привода нагнетателя компрессорной газоперекачивающей станции. Сущность изобретения: система газоснабжения содержит трубопроводы природного газа высокого, среднего и низкого давления и газоперекачивающий агрегат, включающий кинематически соединенные между собой нагнетатель природного газа, приводной двигатель с выхлопным трактом и турбодетандер, причем входные патрубки нагнетателя и турбодетандера подключены к трубопроводу среднего давления, выходной патрубок нагнетателя - к трубопроводу высокого давления, а выходной патрубок турбодетандера - к трубопроводу низкого давления. Новым в системе является то, что она дополнительно снабжена теплообменником, при этом последний размещен на трубопроводе среднего давления между местами подключения нагнетателя и турбодетандера по ходу газа давления и соединен своим входом по греющей среде с выхлопным трактом приводного двигателя, а выходом - с атмосферой. 1 ил.

Система газоснабжения, содержащая трубопроводы природного газа высокого, среднего и низкого давления и газоперекачивающий агрегат, включающий кинематически соединенные между собой нагнетатель природного газа, приводной двигатель с выхлопным трактом и турбодетандер, причем входные патрубки нагнетателя и турбодетандера подключены к трубопроводу среднего давления, выходной патрубок нагнетателя к трубопроводу высокого давления, а выходной патрубок турбодетандера к трубопроводу низкого давления, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена теплообменником, при этом последний размещен на трубопроводе среднего давления между местами подключения нагнетателя и турбодетандера по ходу газа среднего давления и соединен своим входом по греющей среде с выхлопным трактом приводного двигателя, а выходом с атмосферой.