ЭЛЕКТРОГЕНЕРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2003 года по МПК F02C6/18 F01K23/10 

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано для производства электроэнергии.

Известно устройство (описание изобретения к авторскому свидетельству N 1301990 А1 от 23.10.95 г.), содержащее магистральный газопровод, регулятор давления, котел с топкой и трактом дымовых газов, газорасширительную и газовую турбины с электрогенератором, теплообменник для подогрева природного газа, установленного за газорасширительной турбиной.

Недостатком данной схемы является отсутствие перед газорасширительной турбиной теплообменника для подогрева природного газа, а также то, что горячие выхлопные газы после газовой турбины впрыскиваются непосредственно в магистраль природного газа. Последнее может привести к взрыву.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство (Патент RU N 2091592 С1 от 23.08.94 г.), содержащее магистральный газопровод, регулятор, газорасширительную и газовую турбины, теплообменник для нагрева природного газа перед газорасширительной турбиной за счет тепла уходящих газов газовой турбины.

Недостатками устройства является отсутствие теплообменника для нагрева газа за газорасширительной турбиной. Следует отметить, что природный газ после газорасширительной турбины охлаждается и имеет температуру ниже температуры уходящих газов из теплообменника, расположенного за газовой турбиной, и, следовательно, их тепло используется не полностью.

Цель изобретения - создание автономного электрогенерирующего устройства для высокоэффективного использования потенциальной энергии природного газа и теплоты его сгорания.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит магистральный газопровод, регулятор, газовую и газорасширительную турбины с электрогенераторами, теплообменные аппараты, а новым является то, что параллельно регулятору расхода газа последовательно соединены теплообменник для нагрева газа перед газорасширительной турбиной, газорасширительная турбина с электрогенератором, теплообменник для нагрева газа за газорасширительной турбиной, причем выхлоп газовой турбины последовательно соединен трубопроводом с теплообменником перед газорасширительной турбиной и теплообменником за газорасширительной турбиной, причем мощность газорасширительной турбины должна быть в 1,5-2 раза больше газовой. Последнее необходимо для максимального использования тепла отработавших в газовой турбине газов.

Установка двух теплообменников перед и за газорасширительной турбиной объясняется необходимостью увеличить количество передаваемого тепла от горячих отработавших газов после газовой турбины к природному газу, проходящему через газорасширительную турбину. Причем более теплый природный газ перед газорасширительной турбиной греется более горячими отработавшими газами, а холодный природный газ после газорасширительной турбины подогревается отработавшими газами, частично охлажденными в теплообменнике, установленном перед газорасширительной турбиной.

Необходимость использования более мошной газорасширительной турбины по сравнению с газовой объясняется следующим. Газовая турбина имеет коэффициент полезного действия (к.п.д.) в пределах 30-37%, а 63-70% теплоты уносится из газовой турбины отработавшими газами. Эта теплота должна быть максимально использована при работе газорасширительной турбины за счет нагрева природного газа в теплообменниках перед и за турбиной. С учетом того, что природный газ после теплообменника, установленного за газорасширительной турбиной, должен иметь температуру газа в магистральном газопроводе, а температура уходящих газов должна быть минимальна, мощность газорасширительной турбины будет в 1,5-2 раза больше газовой. При этом необходимо учитывать, что часть мощности газорасширительной турбины обеспечивается за счет использования потенциальной энергии природного газа.

Схема предлагаемого устройства представлена на чертеже.

Устройство содержит магистральный газопровод 1, газовую турбину 2 с электрогенератором 3, газорасширительную турбину 4 с электрогенератором 5, теплообменники для подогрева газа 6, 7, регулятор расхода 8.

Устройство работает следующим образом.

Газ из магистрального газопровода 1 поступает в газовую турбину 2, сгорает внутри нее и приводит в действие электрогенератор 3. Продукты сгорания последовательно поступают в теплообменники 6, 7 и выбрасываются в атмосферу. Газ из магистрального газопровода 1 поступает в теплообменник 6 и подогревается. Далее газ, проходя через газорасширительную турбину 4, приводит в действие электрогенератор 5, охлаждается и поступает в теплообменник 7, где вновь подогревается и направляется потребителю. Регулятор 8 необходим для работы схемы на переменных режимах и при неработающей газорасширительной турбине.

Благодаря использованию совокупности технических решений обеспечивается создание устройства для высокоэффективного производства электроэнергии.

Устройство для производства электроэнергии, содержащее магистральный газопровод, регулятор, газовую и газорасширительную турбины с электрогенераторами и теплообменные аппараты. Параллельно регулятору расхода газа последовательно соединены теплообменник газа для нагрева газа перед газорасширительной турбиной, газорасширительная турбина с электрогенератором, теплообменник для подогрева газа за газорасширительной турбиной. Выход газовой турбины последовательно соединен с теплообменниками перед и за газорасширительной турбиной. Мощность газорасширительной турбины должна быть в 1,5-2 раза больше мощности газовой турбины. Изобретение позволяет создать автономное электрогенерирующее устройство для высокоэффективного использования потенциальной энергии природного газа. 1 ил.

Устройство для производства электроэнергии, содержащее магистральный газопровод, регулятор, газовую и газорасширительную турбины с электрогенераторами и теплообменные аппараты, отличающееся тем, что параллельно регулятору расхода газа последовательно соединены теплообменник газа для нагрева газа перед газорасширительной турбиной, газорасширительная турбина с электрогенератором, теплообменник для подогрева газа за газорасширительной турбиной, причем выход газовой турбины последовательно соединен с теплообменниками перед и за газорасширительной турбиной, а мощность газорасширительной турбины должна быть в 1,5-2 раза больше мощности газовой турбины.