Способ работы тепловой энергоустановки для выработки электроэнергии Советский патент 1990 года по МПК F01K13/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых энергоустановках для выработки электроэнергии при использовании в качестве топлива природного газа.

Целью изобретения является сокращение энергозатрат на собственные нужды.

На чертеже изображено устройство, реализующее предлагаемый способ.

Тепловая энергоустановка для выработки электроэнергии, содержит магистральный газопровод 1, котлоагрегат 2, паровую турбину 3, газовую- турбину 4, электрогене- ратор ы 5 и 6, конденсатор 7, насосы 8-10, градирню 11, холодильную мащину 12, кристаллизатор 13, накопитель 14 воды, редуцирующее устройство 15, хранилище Г6 природного газа. Холодильная мащина 12 включает теплообменник 17, конденсатор 18, теплообменники 19 и 20, встроенные в кристаллизатор 13, а также теплообменник 21. Хранилище 16 природного газа состоит из

нескольких, например трех, секций 22-24, которые через вентили 25-27 соединены с кристаллизатором 13, а через вентили 28-30 - с газовой турбиной 4 и вентили 31-33 и 34-36 - соответственно с накопителем 14 воды и выходом пара из паровой турбины 3, которая через вентиль 37 соединена с конденсатором 7, подключенным через трубопровод 38 к насосу 8. Накопитель -14 воды имеет встроенный теплообменник 39, вход в который соединен с выходом газовой турбины 4, а выход - с газопроводом 1. Установка снабжена также нагнетателем 40 и трубопроводом 41 вывода продуктов сгорания.

Способ работы тепловой энергоустановки осуществляют следующим образом.

В период провала электрической нагрузки в магистральном газопроводе 1 существует избыток природного газа..Резервирование последнего осуществляют путем подачи газа через теплообменник 21 в крис05

to

о со

00

: таллизатор 13, где контактируют газ с водой, подаваемой насосом 9 из накопителя 14. В кристаллизаторе 13 образуются газовые гидраты природного газа с отводом теплоты охлаждения и гидратообразования хладагентом, кипящим в теплообменнике 19, расположенном в зоне образования гидратов в кристаллизаторе j 13. Пары хладагента сжимают компрессором (не показан) холодильной машины 12 и направляют сначала в теплообменник 17, в котором отводят теплоту перегрева, нагревая часть воды после насоса 8, при этом температура хладагента понижается, а затем пары направляют в конденсатор 18, где кондеи- I сируют их, сбрасывая теплоту конденсации I в окружающую среду, после чего сконден- I сировави1ийся хладагент дросселируют и направляют вновь в теплообменник 19. Для привода холодильной машины 12 часть природного газа направляют в газовую турбину 4, на выходе из которой газ имеет давление, соответствующее давлению смеси газа и воздуха, сжатого в нагнетателе 40, подаваемой в котлоагрегат 2 на сжигание, I Газ из турбины 4 направляют в теплооб- i менник 20, встроенный в кристаллизатор :13, для отвода теплоты кристаллизации гидратов, после чего производят довыра- I щивание кристаллов, отводя теплоту гидратообразования теплообменником 19. Смесь воды и гидратов выводят из кристаллизатора 13 и подают в одну из секций хранилища 16 природного газа, например в секцию 22, через трубопровод с вентилем 25. В секции 22 происходит частичное осушение смеси вследствие отделения кристаллов от воды, рециркулируемой через вентиль 31 в накопитель 14 воды, откуда воду насосом 9 подают в кристаллизатор 13 на образование гидратов. После заполнения секции 22 закрывают вентили 25 и 31, открывают вентили 26 и 32 и заполняют секцию 23. Аналогично заполняют и другие секции 24. Из теплообменника 20 газ направляют через теплообменник 21 в магистральный газопровод 1 после редуцирующего устройства 15, после чего газ направляют в котлоагрегат 2, смешивают с воздухом, подаваемым нагнетателем 40, и сжигают, а продукты сгорания выводят через трубопровод 41, теплоту сгорания используют для получения пара из воды, подаваемой насосом 8, который направляют в паровую турбину 3, и вырабатывают электроэнергию в электрогенераторе 5. Пар после турбины 3 подают в конденсатор 7, где его конденснруют за счет отвода тепла циркуляционной воды, подаваемой насосом 10 и охлаждаемой в градирне 11.

В период пика электрической нагрузки

либо при нехватке газа в магистральном газопроводе 1 производят подпитку энергоустановки зарезервированным газом из секций 22-24 хранилища 16. Для этого, напрнмер, через вентиль 34 подают водяной

0 пар после турбины 3 в теплообменник внутри секции 22, после которого пароводяную смесь отводят в конденсатор 7. При этом разлагают гидраты в секции 22, давление в секции 22 растет до заданного значения, после чего открывают вентиль 28 и подают

газ на вход турбины 4 для выработки электроэнергии в электрогенераторе 6. После турбины 4 газ охлажден до температуры значительно ниже температуры окружающей среды. Поэтому газ после турбины 4 направ0 ляют в теплообменник 39, где его нагревают теплом воды из накопителя 14, а затем направляют в котлоагрегат 2 для последующего сжигания. При расплавлении всех гидратов в секции 22 аналогично производят плавление гидратов в секциях 23 и 24.

5

Формула изобретения

Способ работы тепловой энергоустановки для выработки электроэнергии путем подачи природного газа из магистрали газопровода в котлоагрегат для сжигания и получения водяного пара, подачи последнего в паровую турбину с последующей конденсацией в конденсаторе, резервирование природного газа при контактировании его с водой для образования газовых гидратов, хранение зарезервированного природного газа в период провалов электрической нагрузки и использования его в период пика электрической нагрузки разложением газовых гидратов на воду и газ с последующей подачей газа в

0 котлоагрегат, отличающийся тем, что, с целью сокращения энергозатрат на собственные нужды, резервирование газа производят последовательным заполнением газовыми гидратами по меньшей мере трех сообщающихся между собой по газу, воде и пару ем костей, при этом разложение газовых гидратов производят отдельно в каждой емкости, а газ после разложения и расщирения в газовой турбине нагревают водой, используемой для образования газовых гидратов при резервировании газа.

5

Изобретение относится к теплоэнергетике, и может быть использовано на тепловых энергоустановках для выработки электроэнергии при использовании в качестве топлива природного газа и позволяет сократить расходы энергии на собственные нужды. В период провала электрической нагрузки в магистральном газопроводе существует избыток природного газа. При этом резервирование последнего осуществляют путем подачи его в кристаллизатор, где при контакте с водой, подаваемой насосом из накопителя, образуются газовые гидраты, которые направляются в хранилище. В период пика электрической нагрузки газовые гидраты разлагают с выдачей природного газа. Это позволяет сократить расход электроэнергии на собственные нужды за счет отвода теплоты гидратообразования при резервировании газа, на регазификацию газа и на привод насоса, перекачивающего суспензию из хранилища в зону регазификации. 1 ил.