Газотурбодетандерная установка для работы на природном газе Советский патент 1993 года по МПК F25B11/00 F25B27/00 F25B29/00 F02C6/00 F02C6/08 F01K27/00 

Газотурбодетандерная установка для работы на природном газе относится к газотурбинным установкам с рекуперацией тепла и с реализацией турбодетандерного эффекта. Может быть использовано при создании энергоустановок наземного назначения высокой эффективности.

Цель изобретения - повышение эффективности работы газотурбодетандерной установки.

С этой целью газотурбодетандерная установка для работы на природном газе, включающая магистраль природного газа высокого давления с последовательно установленными в ней турбодетандером, соединенным валом с компрессором и теплообменником, снабжена регенеративной газотурбинной установкой, содержащей теплообменник-регенератор, камеру сгорания и газовую турбину, при этом всасывающий патрубок

компрессора соединен с атмосферой через теплообменник, нагнетательный патрубок .компрессора - с входом воздуха в теплооб- менник-регенератор, а камера сгорания по топливу подключена к магистрали природного газа высокого давления, причем на входе воздуха в теплообменник установлен осушитель, а на выходе продуктов сгорания из теплообменника-регенератора установлен теплообменник-подогреватель контура системы теплоснабжения.

Конструктивная схема газотурбодетандерной установки представлена на чертеже. Она включает магистраль газовой среды высокого давления 1, холодильную турбину 2, соединенную на валу с воздушным компрессором 3, который по воздушному тракту подключен к бескомпрессорной регенеративной газотурбинной установке 4. Вход компрессора 3 соединен с атмосферой чеfe

00

ю ю ю ю

VJ

рез теплообменник 5 и осушитель 6 воздуха. Газотурбинная установка включает теплообменник-регенератор 7, камеру сгорания 8, соединенную по топливному тракту 9 с магистралью газа высокого давления до холодильной турбины 2, газовую турбину 10, на выходе из которой размещен теплообменник 11, сопряженный с тепловым контуром 12 бытового теплоснабжения. Турбина 10 связана с потребителем 13 механической энергии.

Работа ГТДУ осуществляется следующим образом.

Газ высокого давления, протекая по магистрали 1, вращает турбину 2, которая приводит во вращение воздушный компрессор 3. Компрессор 3 засасывает воздух из атмосферы через осушитель воздуха б и теплообменник 5, повышает его давление и направляет в газотурбинную установку 4, начиная с теплообменника-регенератора 7, в котором воздух нагревается теплом газа после турбины 10, Нагретый воздух поступает в камеру сгорания 8. в которую поступает топливо по тракту 9. Горячий газ после камеры сгорания 8 поступает на турбину 10, совершая полезную работу, сообщаемую потребителю механической энергии 13. Газ . высокого давления, пройдя через холодильную турбину 2, снижает свою температуру и охлаждает воздух, поступающий в компрессор 3, с помощью теплообменника 5. Газ после турбины 10 снижает свою температуру в теплообменнике 11, повышая температуру контура 12.

Наибольшее применение предлагаемое ГТДУ может найти при использовании в качестве магистрали газа высокого давления природного таза в тех местах, где происходит редуцирование давления газа до более низкого давления. Это редуцирование в настоящее время осуществляется преимущественно с отношением давления 4:1 и 10:1,

с помощью пассивного дросселирования . т.е. с бесполезным рассеиванием энергии давления природного газа.

ГТДУ по сравнению с прототипом позволяет в несколько раз увеличить мощность, снимаемую с каждого килограмма, прошедшего через холодильную турбину газа: в 3-4 раза при температуре газа в камере сгорания равной 1300К, степени повышения

давления воздушного компрессора h, равной 6-10, степени регенерации тепла ер 0,85 и КПД лопаточных машин на уровне 0,85-0,92. При этом КПД ГТДУ, условно определенный по отношению к теплу, сообщаемому воздуху в камере сгорания, может составить /е 0,85-0,9 при Се. не превыКГ

шающем 0,09 -

квт час

Формула изобретения

1. Газотурбодетандерная установка для работы на природном газе, включающая магистраль природного газа высокого давления с последовательно установленными в ней турбодетандером, соединенным валом

с компрессором, и теплообменником, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности, она снабжена регенеративной газотурбинной установкой, содержащей теплообменник-регенератор, камеру

сгорания и газовую турбину, при этом всасывающий патрубок компрессора соединен с атмосферой через теплообменник, нагнетательный патрубок компрессора - с входом воздуха в теплообменник-регенератор, а камера сгорания по топливу подключена к магистрали природного газа высокого давления.

2. Установка по п. 1,отличающаяся тем, что на входе воздуха в теплообменник

установлен осушитель, а на выходе продуктов сгорания из теплообменника-регенератора установлен теплообменник-подогреватель контура системы теплоснабжения.

Мйш/яралбньш газо/ 00&0д

L-y-

ю

Воздух

иъ атмосферы.:

В атмосферу

Использование: теплоэнергетика, комбинированные энергетические и охладительные системы. Сущность изобретения: газотурбодетандерная установка для работы на природном газе содержит магистраль