ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА НА ОСНОВЕ ОРГАНИЧЕСКОГО ЦИКЛА РЕНКИНА ДЛЯ СЖИГАНИЯ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА Российский патент 2016 года по МПК F02C3/00 F02C3/22 

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

Известно факельное устройство для сжигания попутного нефтяного газа, содержащее газовое сопло в виде конфузора, выходной конфузорный оголовок с дежурной горелкой дополнительной подачи в нее газа низкого давления и запальное устройство (Патент РФ №2213302, опубл. от 27.09.2003).

Известно описание устройства горелки для сжигания попутного горючего газа, содержащей цилиндрический корпус, стабилизатор и завихритель газа (Заявка на изобретение РФ №2012102967, опубл. от 10.08.2013 Бюл. №22).

Известно горелочное устройство для полного сгорания попутного нефтяного газа, содержащего трубу для попутного нефтяного газа и трубу для выхода продуктов сгорания, камеру нагрева и поддувало, соединенные с камерой сгорания, содержащей электрод для воспламенения нефтяного попутного газа (Патент РФ №2194921, опубл. от 20.12.2002).

Известно устройство газотурбинной энергетической установки для переработки попутного нефтяного газа в электроэнергию, использующей в качестве рабочего тела воздух и содержащей воздушный компрессор, турбину, камеру сгорания и электрогенератор (Патент РФ №2482302, опубл. 20.05.2013 Бюл. №14). Однако данная энергетическая установка имеет низкую эффективность, поскольку в качестве рабочего вещества используется атмосферный воздух.

Известно устройство энергетической системы на основе органического цикла Ренкина, включающее в себя масляный котел, контур с промежуточным теплоносителем, соединяющий котел и установку на основе органического цикла Ренкина, представляющую собой замкнутый контур с органическим рабочим телом, содержащим турбину на валу с электрогенератором, испаритель, конденсатор, теплообменник-рекуператор и насос, 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 сжигания попутного нефтяного газа.

Технический результат, который может быть получен при применении данного изобретения, заключается в повышении эффективности сжигания попутного нефтяного газа за счет использования органического цикла Ренкина, повышении надежности работы энергетической системы и возможности преобразования теплоты горения попутного нефтяного газа в электрическую энергию на месте добычи нефти.

Для достижения данного технического результата энергетическая система на основе органического цикла Ренкина для сжигания попутного нефтяного газа, включающая в себя масляный котел, контур с промежуточным теплоносителем, соединяющий котел и установку на основе органического цикла Ренкина, представляющую собой замкнутый контур с органическим рабочим телом, содержащим турбину на валу с электрогенератором, испаритель, конденсатор, теплообменник-рекуператор и насос, систему охлаждения установки на основе органического цикла Ренкина, снабжена горелочным устройством для полного сгорания попутного нефтяного газа, установленным в масляном котле, байпасной линией, соединяющей трубопровод для отвода отработанных газов и топочное пространство масляного котла, а также линией подачи воздуха, подключенной к горелочному устройству для полного сгорания попутного нефтяного газа и проходящей через теплообменник системы охлаждения установки на основе органического цикла Ренкина.

Введение в состав энергетической системы на основе органического цикла Ренкина для сжигания попутного нефтяного газа горелочного устройства для полного сгорания попутного нефтяного газа, установленного в масляном котле, байпасной линии, соединяющей трубопровод для отвода отработанных газов и топочное пространство масляного котла, а также линии подачи воздуха, подключенной к горелочному устройству для полного сгорания попутного нефтяного газа и проходящей через теплообменник системы охлаждения установки на основе органического цикла Ренкина, позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности размещения энергетической системы на любом нефтяного месторождении для сжигания и эффективного преобразования теплоты горения попутного нефтяного газа в электрическую энергию за счет органического цикла Ренкина, а также повышение надежности работы энергетической системы за счет поддержания стабильной температуры в топочном пространстве масляного котла.

На фиг.1 изображена энергетическая система на основе органического цикла Ренкина для сжигания попутного нефтяного газа.

Энергетическая система на основе органического цикла Ренкина для сжигания попутного нефтяного газа состоит из масляного котла 1, контура с промежуточным теплоносителем (диатермическое масло) 2, который соединяет котел 1 и установку на основе органического цикла Ренкина 3. На валу турбины (не показано) установки на основе органического цикла Ренкина 3 размещен электрогенератор 4.

В энергетическую систему для сжигания попутного нефтяного газа также входит система охлаждения 5 установки на основе органического цикла Ренкина 3. Система охлаждения 5 состоит из трубопроводов, на которых расположены циркуляционный насос 6 и теплообменник 7. Через теплообменник 7 проходит линия подачи воздуха 8, которая подключена к горелочному устройству для полного сгорания попутного нефтяного газа 9. К горелочному устройству 9 также подключена линия подачи попутного газа 10.

Байпасная линия 11 соединяет трубопровод для отвода отработанных газов 12 и топочное пространство (не показано) масляного котла 1.

На байпасной линии 11 и трубопроводе для отвода отработанных газов 12 установлены соответственно регулирующие клапаны 13 и 14.

Энергетическая система на основе органического цикла Ренкина для сжигания попутного нефтяного газа работает следующим образом.

Попутный нефтяной газ по линии 10 и воздух по линии 8 подаются в горелочное устройство 9, где происходит полное сгорание попутного газа. Теплота от дымовых газов при сгорании попутного газа передается контуру с промежуточным теплоносителем (диатермическое масло) 2, через который данная теплота передается рабочему телу установки на основе органического цикла Ренкина 3. Полученная теплота преобразуется в установке на основе органического цикла Ренкина 3 в электрическую энергию, вырабатываемую в электрогенераторе 4.

Дымовые газы из топочного пространства масляного котла 1 по трубопроводу 12 частично выбрасываются в окружающую среду, а частично но байпасной линии 11 возвращаются в топочное пространство масляного котла 1 для поддержания постоянной температуры. Регулирование количества выбрасываемых в окружающую среду и возвращенных в топочное пространство масляного котла 1 дымовых газов от сгорания попутного газа осуществляется регулирующими клапанами 13 и 14.

Для охлаждения установки на основе органического цикла Ренкина 3 предназначена система охлаждения 5. Охлаждающая жидкость циркулирует по системе охлаждения 5 за счет работы циркуляционного насоса 6 и охлаждается за счет теплообмена с воздухом окружающей среды в теплообменнике 7, подаваемым по линии 8.

Источники информации

1. Патент РФ №2213302, опубл. от 27.09.2003.

2. Заявка на изобретение РФ №2012102967, опубл. от 10.08.2013 Бюл. №22.

3. Патент РФ №2194921, опубл. от 20.12.2002.

4. Патент РФ №2482302, опубл. 20.05.2013 Бюл. №14.

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

Изобретение относится к энергетическим системам, в которых применяются органические циклы Ренкина для производства электрической энергии при сжигании различных видов топлива. Энергетическая система включает масляный котел с трубопроводом для отвода отработанных газов с регулирующим клапаном, контур с промежуточным теплоносителем, соединяющий масляный котел и установку на основе органического цикла Ренкина, представляющую собой замкнутый контур с органическим рабочим телом, содержащим турбину на валу с электрогенератором и систему охлаждения с теплообменником и циркуляционным насосом. Она снабжена установленным в масляном котле горелочным устройством для полного сгорания попутного нефтяного газа с подключенной к нему линией подачи воздуха, проходящей через теплообменник системы охлаждения установки на основе органического цикла Ренкина, и байпасной линией с регулирующим клапаном, соединяющей трубопровод для отвода отработанных газов с регулирующим клапаном и топочное пространство масляного котла. Изобретение позволяет повысить эффективность сжигания попутного нефтяного газа за счет использования органического цикла Ренкина, надежность работы энергетической системы и возможность преобразования теплоты горения попутного нефтяного газа в электрическую энергию на месте добычи нефти. 1 ил.

Энергетическая система для сжигания попутного нефтяного газа, включающая масляный котел с трубопроводом для отвода отработанных газов с регулирующим клапаном, контур с промежуточным теплоносителем, соединяющий масляный котел и установку на основе органического цикла Ренкина, представляющую собой замкнутый контур с органическим рабочим телом, содержащим турбину на валу с электрогенератором и систему охлаждения с теплообменником и циркуляционным насосом, отличающаяся тем, что она снабжена установленным в масляном котле горелочным устройством для полного сгорания попутного нефтяного газа с подключенной к нему линией подачи воздуха, проходящей через теплообменник системы охлаждения установки на основе органического цикла Ренкина, и байпасной линией с регулирующим клапаном, соединяющей трубопровод для отвода отработанных газов с регулирующим клапаном и топочное пространство масляного котла.