Устройство и способ подогрева магистрального газа

 

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано для эффективного редуцирования магистрального газа на газораспределительных станциях и газорегуляторных пунктах. На одном валу с газовой турбиной установлен тепловой насос, состоящий из воздушного компрессора и воздушной турбины, при этом выходной патрубок воздушного компрессора теплового насоса связан с входным патрубком газовоздушного теплообменника, а выходной патрубок воздушного теплообменника связан с входом в сопловой аппарат воздушной турбины теплового насоса. При этом при подогреве магистрального газа используется энергия перепада давлений, вырабатываемая при расширении в газовой турбине (детандере), и дополнительно используется тепло, получаемое при сжатии атмосферного воздуха в воздушном компрессоре теплового насоса, при этом он работает при степени сжатия ε = 3. Техническим результатом изобретения является утилизация тепла атмосферного воздуха. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано для эффективного редуцирования магистрального газа на газораспределительных станциях и газорегуляторных пунктах.

Известно устройство и способ подогрева магистрального газа по RU 2013615, 30.05. 1994, в котором для подогрева газа используется энергия перепада давления, вырабатываемая при расширении в турбодетандере, установленном на одном валу с генератором электрического тока.

Недостатком известного технического решения является дополнительное расходование газа для работы газотурбинной установки, сложность и дороговизна устройства, ухудшение экологической обстановки.

Техническим результатом изобретения является утилизация тепла атмосферного воздуха. Т.е. для подогрева магистрального газа используется не только энергия перепада давлений, вырабатываемая при расширении в газотурбодетандере, но и энергия за счет использования солнечного тепла, рассеянного в земной атмосфере с помощью теплового насоса.

Достигается это тем, что в устройстве для подогрева магистрального газа, состоящем из газотурбодетандера, теплообменника, генератора электрического тока, установлен на одном валу с газовой турбиной тепловой насос, состоящий из воздушного компрессора и воздушной турбины. При этом выходной патрубок воздушного компрессора теплового насоса связан с входным патрубком газовоздушного теплообменника, а его выходной патрубок связан с входом в сопловой аппарат воздушной турбины теплового насоса. Причем газовоздушный теплообменник установлен в потоке магистрального газа на входе в сопловой аппарат газотурбодетандера.

Кроме того, в способе подогрева магистрального газа, включающем использование энергии перепада давлений, вырабатываемой при расширении в газовой турбине (детандере), дополнительно используют тепло, получаемое при сжатии атмосферного воздуха в воздушном компрессоре теплового насоса. При этом тепловой насос работает при: - степени сжатия воздуха ε = 3, - КПД сжатия воздуха (η_c) = 0,85, - КПД воздушной турбины (η_p) = 0,92, - механическом КПД теплового насоса (η_m) = 0,98.

На чертеже изображено устройство для подогрева магистрального газа.

Устройство содержит газовую турбину (газотурбодетандер) 1, воздушный компрессор теплового насоса 2, воздушную турбину 3, газовоздушный теплообменник 4, генератор электрического тока 5.

Сущность изобретения заключается в том, что подогрев магистрального газа осуществляется в газовоздушном теплообменнике 4. При этом получение теплоэнергии осуществляется не только за счет срабатывания перепада давления магистрального газа при расширении в газовой турбине (газотурбодетандере) 1, а также за счет утилизации тепла атмосферного воздуха с помощью теплового насоса, когда атмосферный воздух сжимают в воздушном компрессоре 2 теплового насоса.

Причем выходной патрубок воздушного компрессора 2 связан с входным патрубком газовоздушного теплообменника 4, а выходной патрубок воздушного теплообменника связан с входом в сопловой аппарат воздушной турбины 3 теплового насоса.

Таким образом, при помощи предложенного изобретения магистральный газ после редуцирования сохраняет свою температуру и становится возможным дополнительно получить электроэнергию и холод в виде холодного воздуха.

Формула изобретения

1. Устройство подогрева магистрального газа, состоящее из газотурбодетандера, теплообменника, генератора электрического тока, отличающееся тем, что на одном валу с газовой турбиной установлен тепловой насос, состоящий из воздушного компрессора и воздушной турбины, при этом выходной патрубок воздушного компрессора теплового насоса связан с входным патрубком газовоздушного теплообменника, а выходной патрубок воздушного теплообменника связан с входом в сопловой аппарат воздушной турбины теплового насоса.

2. Способ подогрева магистрального газа, включающий использование энергии перепада давлений, вырабатываемой при расширении в газовой турбине (детандере), отличающийся тем, что дополнительно используют тепло, получаемое при сжатии атмосферного воздуха в воздушном компрессоре теплового насоса, при этом тепловой насос работает при степени сжатия воздуха ε = 3.

РИСУНКИ

Рисунок 1