Газотурбинная установка для компрессорной станции магистрального газопровода Советский патент 1992 года по МПК F02C6/00 

Изобретение относится к газотурбостроению, в частности к устройству газотурбинных установок (ГТУ), работающих на газовом топливе и входящих в состав газоперекачивающих агрегатов (ГПА) компрессорных станций (КС) магистральных газопроводов.

Известны ГТУ для КС магистральных газопровода, содержащие компрессор, возду- хоподогреватель, камеру сгорания, турбину, турбодетандер, нагнетатель, газопровод высокого давления и газопровод низкого давления.

При-запуске указанной установки топливный газ из газопровода под давлением подается в турбодетандер, раскручивает его и выбрасывается в атмосферу. При этом теряется большое количество топливного газа и загрязняется окружающая среда. Кроме этого, при остановках ГТУ газ, находящийся в соединительных трубопроводах ГТУ и1 ГПА, также выбрасывается в атмосферу. Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является газотурбинная установка для компрессорной станции магистрального газопровода, содержащая последовательно установленные по ходу рабочего тела компрессор, камеру сгорания и турбину, турбодетандер. соединенный с ротором компрессора, нагнетатель, соединенный с ротором турбины, газопровод низкого давления и газопровод высокого давления, соединенные соответственно с входом и выходом нагнетателя, и аккумулирующую емкость, соединенную трубопроводами с газопроводом высокого давления и камерой сгорания.

Указанная установка позволяет повысить экономичность при запуске за счет уменьшения выброса природного газа из турбодетандера в атмосферу.

Однако, и такая ГТУ не обеспечивает необходимого уровня экономичности и защиты окружающей атмосферы, так как при остановках ГТУ газ, находящийся в соединительных трубопроводах ГТУ и части газопровода высокого давления от выхода нагнетателя до задвижки, выбрасывается в атмосферу или дожигается в атмосфере, загрязняя окружающую среду.

Целью изобретения является повышение экономичности установки за счет снижения потери топливного газа и уменьшения загрязнения окружающей атмосферы.

Указанная цель достигается тем, что газотурбинная установка для компрессорной станции магистрального газопровода, содержащая последовательно установленные по ходу рабочего тела компрессор, камеру

сгорания и турбину, турбодетандер, соединенный с ротором компрессора, нагнетатель, соединенный с ротором турбины, газопровод низкого давления и газопровод

высокого давления, соединенные соответственно с входом и выходом нагнетателя, и аккумулирующую емкость, соединенную трубопроводами с газопроводом высокого давления и камерой сгорания, дополнительно содержит подкачивающий компрессор, вход и выход которого соединены трубопроводами с аккумулирующей емкостью, камерой сгорания и входом турбодетандера, вход подкачивающего компрессора соеди5 пен также с газопроводом высокого давления, а аккумулирующая емкость соединена трубопроводом с входом турбодетандера.

Предлагаемое техническое решение по сравнению с аналогами и прототипом обес0 печивает повышение экономичности установки и уменьшение загрязнения окружающей среды за счет того, что при остановке ГТУ дополнительно введенный подкачивающий компрессор позволяет

5 практически полностью откачать топливный газ из соединительны-х трубопроводов и отключаемой части газопровода в аккумулирующую емкость, что снижает потери топливного газа. Кроме этого, благодаря то0 МУ- что ВХ°А и выход подкачивающего комп-., рессора соединены трубопроводами с- аккумулирующей емкостью, камерой сгорания и входом турбодетандера, обеспечивается практически полное откачиаание газа

5 из аккумулирующей емкости и использование его в камере сгорания или турбодетан- дере. Все это, а также соединение выхода турбодетандера с газопроводом низкого давления, позволяет выпускать газ из турбо0 детандера не в атмосферу, а в газопровод низкого давления. Кроме этого, соединение аккумулирующей емкости непосредственно с входом турбодетандера позволяет использовать накоплений в аккумулирующей емко5 сти газ для раскручивания турбодетандера без применения подкачивающего компрессора (за счет перепада давлений в аккумулирующей емкости и газопроводе низкого давления,

0 На чертеже изображена предлагаемая, установка.

Газотурбинная установка для компрессорной станции магистрального газопровода содержит последовательно

5 установленные по ходу рабочего тела компрессор 1, камеру сгорания 2, турбину 3. турбодетандер 4, соединенный с ротором компрессора 1. нагнетатель 5, соединенный с ротором турбины 3, газопровод низкого давления 6 и газопровод высокого давления

7. соединенные соответственно с входом и выходом нагнетателя 5, аккумулирующую емкость 8, соединенную с газопроводом высокого давления 7 и входом турбодетандера 4 при помощи трубопроводов 9 и 10 с регулируемыми клапанами 11, 12 и 13, подкачивающий компрессор 14, вход которого соединен с газопроводом высокого давления 7 при помощи трубопровода 15с регулируемым клапаном 16. Вход подкачивающего компрессора 14 соединен также с аккумулирующей емкостью 8 при помощи трубопровода 17 с регулируемым клапаном 18, а также соединен с камерой сгорания 2 и входом турбодетандера 4 при помощи трубопроводов 19. 20. 21. 22 и 10с регулируемыми клапанами 23, 24 и 13. Выход подкачивающего компрессора 14 соединен с аккумулирующей емкостью 8, камерой сгорания 2 и входом турбодетандера 4 при помощи трубопроводов 25, 26, 20, 21 с регулируемыми клапанами 27, 28. 29, 24 и 13.

Выход турбодетандера 4 соединен с газопроводом низкого давления б при помощи магистрали 30 с регулируемым клапаном 31. Для выброса газа в аварийных ситуациях к магистрали 30 подключена выходная магистраль 32 с задержкой 33, а к газопроводу высокого давления 7 подключена выходная магистраль 34 с задвижкой 35. Для отключения газотурбинной, установки с нагнетателем 4 от магистрального газопровода, на газопроводе низкого давления 7 установлены соответственно задвижки 36 и 37.

Установка работает следующим образом. В начальный период запуска ГТУ открывают задвижки 36 и 37 и регулируемые клапаны 11. 31 и 13, в результате чего газ из аккумулирующей емкости 8 поступает на турбодетандер 4, где расширяется, совершая работу в компрессоре 1, и выходит по магистрали 30 в газопровод низкого давления 6.

После запуска установки клапаны 11,13 и 31 закрывают. В процессе работы установки можно использовать газ, находящийся в аккумулирующей емкости 8, для его сжигания в камере сгорания 2. Для этого открывают клапаны 28, 29 и 24 и газ подается из аккумулирующей емкости 8 в камеру сгорания 2. Когда давление газа в аккумулирующей емкости станет равным давлению в

камере сгорания, закрывается клапан 28 и открываются клапаны 18 и 27, а также включается подкачивающий компрессор 14, который откачивает оставшийся газ из аккумулирующей емкости 8 и подает его в камеру сгорания 2. При остановке ГТУ закрываются все клапаны и задвижки, а затем открываются клапаны 12 и 11. При этом газ,

находящийся на отключаемом участке газопровода высокого давления 7, поступает в аккумулирующую емкость 8. Когда давление газа в отключаемом участке газопровода и аккумулирующей емкости сравняется, закрыва ются клапаны 12 и 11 и открываются клапаны 16, 27, 28 и 23, а также включается подкачивающий компрессор 14, который откачивает оставшийся газ из отключаемого участка газопровода высокого давления 7 и

трубопроводов 17, 19,2021,26, 10 в аккумулирующую емкость 8.

Повышение экономичности ГТУ достигается за счет практически полного исключения выброса природного газа в атмосферу

при запуске и остановке ГТУ. Одновременно исключается загрязнение окружающей атмосферы.

Формула изобретения Газотурбинная установка для компрессорной станции магистрального газопровода, содержащая последовательно установленные по ходу рабочего тела компрессор, камеру сгорания и турбину, турбоде- тандер, соединенный с ротором

компрессора, нагнетатель, соединенный с ротором турбины, газопровод низкого давления и газопровод высокого давления, соединенные соответственно с входом и выходом нагнетателя, и аккумулирующую

емкость, соединенную трубопроводами с газопроводом высокого давления и камерой сгорания, отличающаяся тем, что. с целью повышения экономичности установки и уменьшения загрязнения окружающей

атмосферы, она снабжена подкачивающим компрессором, вход которого подключен к газопроводу высокого давления, к аккумулирующей емкости, камере сгорания и входу в турбодетандер, причем выход

турбодетандера соединен с газопроводом низкого давления, а аккумулирующая емкость соединена трубопроводом с входом турбодетандера.

Использование: в газоперекачивающих агрегатах компрессорных станций магистральных газопроводов. Сущность изобретения: газотурбинная установка (ГТУ) содержит компрессор (К) 1, камеру сгорания (КС) 2, турбину 3, турбодетандер (ТД) 4, нагнетатель 5, газопровод низкого и высокого давления (ГНД и ГВД), аккумулирующую емкость (АЕ) 8, подкачивающий компрессор ПК 14. В начальный период запуска ГТУ газ из АЕ 8 поступает на ТД 4, где расширяется, совершая работу в К 1 и выходит в ГНД. В процессе работы ГТУ газ из АЕ 8 подается э КС 2 до выравнивания между ними давлений. Оставшийся в АЕ 8 газ ПК 14 подается также в КС 2. При остановке ГТУ газ из отключаемого участка ГВД ПК 14 подается в АЕ 8. 1 ил. Ё VI VI О 00 4 СЛ