ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ПО УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ ОТРАБОТАННЫХ ГАЗОВ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩЕЙ СТАНЦИИ Российский патент 2015 года по МПК F02C6/00 F22B33/00 

Изобретение относится к энергетическим системам, в которых применяются органические циклы Ренкина для производства электрической энергии при сжигании различных видов топлива.

Известно устройство установки на основе органического цикла Ренкина, представляющее собой замкнутый контур с органическим рабочим телом, содержащим турбину на валу с электрогенератором, испаритель, конденсатор, теплообменник-рекуператор, насос и систему охлаждения установки на основе органического цикла Ренкина (Соболь В.А. Мини-ТЭЦ в Речице, передовые технологии в области использования местных видов топлива. // Журнал «Энергетическая Стратегия», №2(20), 2011, стр. 57-59).

Однако данная энергоустановка предназначена для работы на твердой биомассе и не может быть использована для утилизации теплоты отработанных газов газокомпрессорных станций.

Известно устройство головной компрессорной станции газопровода, часть газоперекачивающих агрегатов которой снабжена устанавливаемым преимущественно непосредственно за газотурбинной установкой в зоне выхода отработанных горячих газов рекуператором для утилизации теплоты уходящих газов с подогревом воздуха, подаваемого в турбину (Патент на полезную модель РФ №52947, опубл. 27.04.2006, Бюл. №12).

Однако установка рекуператоров с подогревом воздуха, подаваемого в турбину, не обеспечивает использование всего потенциала теплоты уходящих газов для выработки полезной электрической энергии.

Известна энергетическая система по утилизации теплоты отработанных газов газовых турбин, включающая в себя газовую турбину, промежуточный контур использования теплоты отработанных газов газовой турбины, в виде контура с паровой турбиной, и теплоутилизационную парогенераторную установку (Заявка на изобретение РФ №2010153492, опубл. от 10.07.2012 Бюл. №19).

Однако данная энергетическая система сложна в конструктивном изготовлении и не обеспечивает использование всего потенциала теплоты уходящих газов для выработки полезной электрической энергии.

Технический результат, который может быть получен при применении данного изобретения, заключается в повышении эффективности сжигания природного газа на магистральных газоперекачивающих станциях за счет получения дополнительной электрической энергии путем преобразования теплоты отработанных газов в установке на основе органического цикла Ренкина и снижение материальных затрат для обеспечения электроэнергией внутренних потребителей магистральных газоперекачивающих станций.

Для достижения данного технического результата энергетическая система по утилизации теплоты отработанных газов газоперекачивающих станций, включающая в себя газовую турбину газоперекачивающей станции, промежуточный контур использования теплоты отработанных газов газовой турбины и теплоутилизационную парогенераторную установку, снабжена в качестве теплоутилизационной парогенераторной установки установкой на основе органического цикла Ренкина, а в качестве промежуточного контура использования теплоты отработанных газов газовой турбины замкнутым контуром с диатермическим маслом, который имеет в своем составе два теплообменника и циркуляционный насос, при этом через один теплообменник проходит линия отвода отработанных газов газовой турбины, а через второй теплообменник проходит линия установки на основе органического цикла Ренкина, при этом к электрогенератору установки на основе органического цикла Ренкина подключены внутренние потребители электрической энергии газоперекачивающей станции.

Введение в состав энергетической системы по утилизации теплоты отработанных газов газоперекачивающих станций установки на основе органического цикла Ренкина в качестве теплоутилизационной парогенераторной установки и замкнутого контура с диатермическим маслом в качестве промежуточного контура использования теплоты отработанных газов газовой турбины, имеющего в своем составе циркуляционный насос и два теплообменника, через которые линия отработанных газов газовой турбины связана с установкой на основе органического цикла Ренкина, а также подключение к электрогенератору установки на основе органического цикла Ренкина внутренних потребителей газоперекачивающей станции позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности преобразования теплоты отработанных газов газовой турбины в электрическую энергию для нужд внутренних потребителей магистральной газоперекачивающей станции.

На фиг. 1 изображена энергетическая система по утилизации теплоты отработанных газов газоперекачивающей станции.

Энергетическая система по утилизации теплоты отработанных газов газоперекачивающей станции состоит из газовой турбины 1 магистральной газоперекачивающей станции, замкнутого контура 2 с диатермическим маслом, установки на основе органического цикла Ренкина 3 с электрогенератором 4, внутренними потребителями (технологическое оборудование) электроэнергии 5 газоперекачивающей станции.

Газовая турбина 1 связана с замкнутым контуром 2 через теплообменник 6 контура 2 с помощью линии отвода отработанных газов 7.

Установка на основе органического цикла Ренкина 3 связана с замкнутым контуром 2 через теплообменник 8.

Движение диатермического масла в замкнутом контуре 2 осуществляется с помощью циркуляционного насоса 9.

Энергетическая система по утилизации теплоты отработанных газов газоперекачивающей станции работает следующим образом.

Для перекачки природного газа в магистральных трубопроводах используются газоперекачивающие станции с компрессорами, работающими от газовых турбин. Газовая турбина 1 работает за счет сгорания природного газа. Теплота отработанных газов из турбины 1 подается по трубопроводу 7 (дымоход) в теплообменник 6 замкнутого контура 2 с диатермическим маслом. За счет работы циркуляционного насоса 9 теплота отработанных газов передается рабочему телу (в качестве которого могут быть использованы силиконовое масло, фреоны, изобутан и т.д.) установки на основе органического цикла Ренкина 3 через теплообменник 8. Установка на основе органического цикла Ренкина 3 преобразует низкопотенциальную теплоту, полученную от замкнутого контура 2, в электрическую энергию, которая генерируется в электрогенераторе 4, расположенном на одном валу с паровой турбиной (на фигуре не показана) установки 3.

Поскольку газоперекачивающая станция располагается локально от централизованных электрических сетей, производство электроэнергии за счет теплоты отработанных газов газовой турбины 1 позволяет обеспечить электроэнергией внутренних потребителей 5 (например, технологическое оборудование), которые связаны с электрогенератором 4.

Источники информации

1. Соболь В.А. Мини-ТЭЦ в Речице, передовые технологии в области использования местных видов топлива. // Журнал «Энергетическая Стратегия», №2(20), 2011. стр. 57-59.

2. Патент на полезную модель РФ №52947, опубл. 27.04.2006, Бюл. №12.

3. Заявка на изобретение РФ №2010153492, опубл. от 10.07.2012, Бюл. №19 - прототип.

Изобретение относится к энергетическим системам, в которых применяются органические циклы Ренкина для производства электрической энергии при сжигании различных видов топлива. В качестве теплоутилизационной парогенераторной установки используют установку на основе органического цикла Ренкина с электрогенератором, а в качестве промежуточного контура использования теплоты отработанных газов газовой турбины используют замкнутый контур с диатермическим маслом, который имеет в своем составе два теплообменника и циркуляционный насос, при этом через один теплообменник проходит линия отвода отработанных газов газовой турбины, а через второй теплообменник - линия установки на основе органического цикла Ренкина, при этом к электрогенератору установки на основе органического цикла Ренкина подключены внутренние потребители электрической энергии газоперекачивающей станции. Изобретение позволяет повысить эффективность сжигания природного газа на магистральных газоперекачивающих станциях за счет получения дополнительной электрической энергии путем преобразования теплоты отработанных газов в установке на основе органического цикла Ренкина и снижение материальных затрат для обеспечения электроэнергией внутренних потребителей газоперекачивающих станций. 1 ил.

Энергетическая система по утилизации теплоты отработанных газов газоперекачивающей станции с газовой турбиной, включающая промежуточный контур использования теплоты отработанных газов газовой турбины станции и теплоутилизационную парогенераторную установку, отличающаяся тем, что в качестве теплоутилизационной парогенераторной установки используют установку на основе органического цикла Ренкина с электрогенератором, а в качестве промежуточного контура использования теплоты отработанных газов газовой турбины станции используют замкнутый контур с диатермическим маслом, который имеет в своем составе два теплообменника и циркуляционный насос для перекачки диатермического масла, при этом один теплообменник связан с линией отвода отработанных газов газовой турбины, а второй теплообменник - с установкой на основе органического цикла Ренкина, при этом к электрогенератору установки на основе органического цикла Ренкина подключены внутренние потребители электрической энергии газоперекачивающей станции.