Способ работы газотурбинной установки газоперекачивающего агрегата

 

Использование: изобретение относится к технологическому процессу работы компрессорных станций магистральных газопроводови может быть использовано на компрессорных станциях. Сущность изобретения: всасываемый осевым компрессором воздух нагревают на 15-20 град. Цельсия в течение годового стояния наружных температур атмосферного воздуха ниже плюс 5 град. Цельсия за счет тепла потока воздуха-окислителя, кроме того поток воздуха-окислителя дополнительно охлаждают в теплообменнике за счет подогрева топлива перед его подачей в камеру сгорания ГТУ. 3 ил.

СО!ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л F 04 D 25/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6 (21) 4838315/06 (22) 18.06.90 (46) 23.05.93. Бюл. ¹ 19 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по транспорту природного газа (72) Н.А,Ищутин, Ю.С.Осередько, ИЛ.Юращик, А.К,Литошенко, Ю.И,Кармозин, В.И,Глушков и И,cD,Сиренко (56) ТУ26-12-638-85, Агрегаты газоперекачивающие типа ГПА — Ц вЂ” 16" Невского завода, г. Ленинград, 1985. (54) СПОСОБ РАБОТЫ ГАЗОТУРБИННОЙ

УСТАНОВКИ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩЕГО

АГРЕГАТА

Изобретение относится к технологическому процессу работы компрессорных станций магистральных газопроводов.

Цель изобретения — повышение надежности работы установки и снижение вредных выбросов окислов азота с выхлопными . газами ГТУ.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема газоперекачивающего агрегата; на фиг, 2 — зависимость температуры горения топлива от коэффициента избытка воздуха, температуры окислителя и теплоты сгорания топлива, на фиг, 3 — зависимость концентраций некоторых исходнь1х компонентов в атмосферном воздухе от его температуры, Новым в предлагаемом способе работы

ГТУ является то, что при температуре наружо ного воздуха меньше 5 С первичный воздух перед подачей в камеру сгорания сначала охлаждают в воздуховоздушном теплообменнике на входе в компрессор, одновременно нагревая поступающий в компрессор

„„5Ц „„181689б А1 (57) Использование: изобретение относится к технологическому процессу работы компрессорных станций магистральных газопроводов. и может быть использовано на комп рессорных станциях. Сущность изобретения: всасываемый осевым компрессором воздух нагревают на 15-20 град.

Цельсия в течение годового стояния наружных температур атмосферного воздуха ниже плюс 5 град. Цельсия за счет тепла потока воздуха — окислителя, кроме того поток воздуха — окислителя дополнительно охлаждают в теплообменнике за счет подогрева топлива перед его подачей в камеру сгорания ГТУ. 3 ил. воздуха, а затем охлаждают в теплообменнике топливной магистрали, подогревая топливо, подаваемое в камеру сгорания.

Для осуществления работы по заявляемому способу газоперекачивающий агрегат магистрального газопровода 1 содержит нагнетатель 2, механически связанный с турбиной низкого давления 3, осевой компрессор 4, связанный с турбиной высо- кого давления 5, камеру сгорания 6 с раздельной подачей потоков воздуха-.окислителя и потока воздуха-разбавителя, линию 7 подачи топлива в камеру сгорания, теплообменник 8 подогрева топлива потоком воздуха-окислителя, теплооб- менник 9 на входе воздухозаборной камеры

10, дымовую трубу 11, Использование данного способа работы газоперекачивающего агрегата позволяет, с одной стороны, повысить надежность работы его и его антиобледенительной сис- . темы, так как антиобледенительная система по прототипу выводит из строя осевой ком1816896 прессор газоперекачивающего агрегата ввиду осевых подвижек ротора при образовании наледей на первых ступенях его проточной части — направляющем венце и рабочем колесе. С другой стороны, сохранение потока воздуха — окислителя, сжатого в осевом компрессоре, и использование его в цикле ГТУ повышает КПД цикла по сравнению с прототипом, т,к. в случае потери потенциала давления происходит необратимая потеря работы сжатия этого количества воздуха в осевом компрессоре и соответственно снижение мощности и КПД цикла ГТУ, В заявляемом техническом решении происходит повышение температуры воздуха на входе в осевой компрессор в среднем на 15 — 20 С, что в течение годового фонда рабочего времени ГПА также повышает КПД цикла его ГТУ, приближая температуру воздуха к расчетному значению 15 С, отклонение которого в любую сторону принципиально снижает КПД ГТУ, Способ работы газотурбинной установки следующий, В летний период при температурах наружного воздуха выше плюс 4 С атмосфер- ный воздух в количестве 46 кг/с засасывают осевым компрессором 4, Теплообменник 9, располо>кенный в воздухозаборной камере

10, из технологической схемы исключают; 30 воздух из воздухозаборной камеры 10 подают в осевой комп рессор 4, где его давление повышают до расчетного значения 7,7

2 г,> кгс/см, а температуру до 2?О С; затем по- . ток сжатого воздуха разделяют на поток 35 воздуха — окислителя и поток воздуха — разбавителя. Поток воздуха-разбавителя направляют в камеру сгорания 6 для охлаждения ее элементов и снижения температуры продуктов сгорания топлива, за счет их разбавле- 40 ния, до расчетного значения не превышающего 900 С, Поток же воздуха— о окислителя направляют через теплообменник 8, где охлаждают за счет подогрева топлива, подаваемого в камеру сгорания, 45

При охлаждении воздуха на 15 С достигается нагрев топлива примерно на 107 С.

При температуре наружного воздуха ниже плюс 4 С включают теплообменник 9, расположенный в воздухозаборной камере 50

10. В этом случае засасываемый воздух нагревают в теплообменнике 9 за счет тепла потока воздуха — окислителя. При соотношении водных эквивалентов рассмотренных сред 2, 1 величина нагрева и охлаждения этих сред состоит соответственно 50 С и 105

С, т,е. на входе в осевой компрессор ГПА температура воздуха состоит плюс 10 С при . температуре наружного воздуха минус 40 С, а температура потока воздуха — окислителя снизится уже до 150 С, Затем охлажденный поток воздуха-окислителя направляют на горение. Подачу топлива осуществляют по своему контуру. Проходя теплообменник 8, топливо нагревают и подают на горение, которое сопровождается особенностями, описанными ранее, В результате охлаждения потока воздуха-окислителя сначала в теплообменнике 9 системы антиобледенения, а затем в теплообменнике 8 линии подачи топлива происходит снижение химической активности всех компонентов воздуха — окислителя, в основном кислорода и азота, соединение которых между собой в химические окислы

N0x в значительной мере подавляется.

Напротив, подогрев топлива благоприятно сказывается на его инициировании, воспламенении и сжигании.

Все описанные процессы формально протекают при постоянной температуре горения, т.к. при предварительном обмене тепловой энергии ме>кду топливом и окислителем в расчетных уравнениях для опреде-. ления температуры сгорания общее количество вносимого тепла потоками топлива и окислителя остается неизменным.

B результате описанных действий КПД цикла ГТУ повышается в среднем на 1,5 — 2P, температура горения снижается на 150 С, содержание оксидов азота в выхлопных газах снижается от величины 0,058 мольн, до величины 0,033 мольн. .

Применение предлагаемого способа работы установки позволяет, — повысить КПД цикла ГТУ в среднегодовом исчислении на 1,5-2%, — повысить надежность работы газоперекачивающего агрегата и его антиобледенительной системы;

< — снизить содержание оксидов азота в продуктах сгорания в среднем на 45 — 50 .

Применение предлагаемого способа работы установки предлагается на компрессорных станциях с агрегатами ГТК вЂ” 10И, установленными на магистральном газопроводе "Союз", Формула изобретения

Способ работы газотурбинной установки газоперекачивающего агрегата, включающий подачу в камеру сгорания топлива," отбираемого из магистрального газопровода, и воздуха, выходящего из компрессора, разделенного на первичный и вторичный воздух,отл ича ющи йс я тем,что, с целью повышения надежности в работе установки и снижения вредных выбросов в атмосферу, при температуре наружного воздуха меньше 5 С первичный воздух перед подачей в камеру сгорания сначала охлаждают в воз1816896 дуковоздушном теплообменнике на входе в компрессор, одновременно нагревая поступающий в компрессор воздух, а затем охлаждают в теплообменнике топливной магистрали, подогревая топливо, подаваемое в камеру сгорания, 1816896

2, 2000

Составитель Н.Ищутин

Техред М, Моргентал Корректор М. Ткач

Редактор

Г1роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1713 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35. Раушская наб., 4/5