Система подогрева топливного и буферного газа


 


Владельцы патента RU 2403521:

Общество с ограниченной ответственностью "Газхолодтехника" (RU)

Изобретение относится к области энергетики. Система подогрева топливного и буферного газа содержит теплообменник «газ-масло» с подводящим и отводящим трубопроводами масла и газа, для подогрева топливного и буферного газа за счет теплообмена с компримированным природным газом, поступающим в магистраль после компрессора, а также с подлежащим охлаждению маслом из подшипниковых узлов газотурбинного двигателя и нагнетателя газоперекачивающего агрегата, система конструктивно выполнена из соединенных между собою теплообменных аппаратов: два последовательно соединенных теплообменника «газ-газ» и «газ-масло», в первом из которых греющим теплоносителем выступает компримированный природный газ, во втором - подлежащее охлаждению масло, а нагреваемым теплоносителем в первом и во втором теплообменниках выступает топливный газ, причем ко второму теплообменнику последовательно подключен третий дополнительный теплообменник «газ-масло», в котором подлежащее охлаждению масло предварительно отдает часть тепла нагреваемому теплоносителю - буферному газу. Изобретение позволяет повысить энергосбережение, эффективно и полностью утилизировать тепло. 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и теплотехники и может найти применение в системах газотурбинных установок газоперекачивающих агрегатов (ГПА).

Одна из наиболее важных задач топливно-энергетического комплекса - проведение активной энергосберегающей политики, обеспечивающей достижение необходимого результата при минимальных затратах энергии.

При создании новых и модернизации существующих компрессоров природного газа ставится задача повышения экономичности и увеличения срока их эксплуатации. Необходимость подогрева буферного газа обусловлена эффективной работой системы торцовых газодинамических уплотнений (ТГДУ). Применение системы торцовых газодинамических уплотнений (ТГДУ) и переоборудование масляных нагнетателей на технологию ТГДУ повышает надежность газоперекачивающих агрегатов, снижает затраты на эксплуатацию и ремонт, уменьшает безвозвратные потери масла, позволяет проводить дистанционный мониторинг технического состояния компрессоров, делает возможным переход к безлюдной эксплуатации. Система обеспечения ТГДУ состоит из систем подачи буферного газа и барьерного воздуха. Буферный газ поступает в полость перед первой ступенью ТГДУ и применяется для его защиты от возможных повреждений неочищенным газом. Буферный газ является тем же газом, который перекачивает нагнетатель, только дополнительно очищенным и подогретым. Так как уплотнительный эффект ТГДУ вызывается гидростатическим и гидродинамическим распределением давлений в уплотнительном зазоре, а оптимизация течения буферного газа в полости перед уплотнением позволяет создать требуемый уровень защиты от проникновения перекачиваемого газа в буферную полость, то необходимость подогрева буферного газа обусловливается эксплуатацией агрегатов при низкотемпературных климатических условиях. Подогрев буферного газа в предлагаемой системе происходит за счет теплообмена между ним и горячим маслом из ГПА.

Подогретый топливный газ необходим для собственных нужд компрессорной станции (КС). В настоящее время его получают, например, путем обработки в блоках подогревателя и редуцирования общего газа, отобранного из транспортной системы непосредственно до КС (http://frunze.com.ua/html/upimpg.html). Недостатком применения блоков подогревателя топливного газа является наличие промежуточного теплоносителя, что приводит к дополнительному расходу электроэнергии.

Также для подогрева топливного газа, например, в ДОАО «ЦКБН» применяют подогреватели газа автоматические «ГПМ-ПГА» (http://www.gazprommash.ru/production/catalog/pga/). Подогреватели газа автоматические «ГПМ-ПГА» предназначены для подогрева природного, попутного и нефтяного газа, не содержащего агрессивных примесей, и могут эксплуатироваться как в составе станций газораспределительных блочных, так и автономно. Основным недостатком применения такого подогревателя газа является необходимость потребления электроэнергии, причем отсутствует утилизация тепла и большой тепловой потенциал продуктов сгорания при работе «ГПМ-ПГА» просто выбрасывается в атмосферу.

В то же время для обеспечения стабильной работы газоперекачивающих агрегатов циркулирующее по замкнутому контуру масло необходимо охлаждать и поддерживать его температуру в оптимальных пределах. Известен «Способ регулируемого охлаждения масла и аппарат воздушного охлаждения для осуществления этого способа», патент РФ №2273793, МПК F16N 39/02, дата публикации 10.04.2006 г. Необходимое охлаждение масла в указанном способе проводят путем подачи воздушного потока посредством вентиляторов с регулируемым по частоте электроприводом переменного тока в аппарат воздушного охлаждения. Недостатком применения такого способа является отсутствие утилизации тепла и наличие вентиляторов - дополнительных источников потребления электроэнергии.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является «Устройство для охлаждения масла газовой турбины и газового нагнетателя», патент РФ №2239099, МПК F04D 29/06, дата публикации 27.10.2004 года, которое имеет в своем составе теплообменник «газ-масло» с подводящим и отводящим трубопроводами масла и газа, первый и второй контуры которого связаны между собой трубопроводом буферной жидкости. Трубопровод, по которому проходит буферная жидкость, снабжен циркуляционным насосом, для работы которого дополнительно необходимы затраты электроэнергии. Система с промежуточным контуром сама по себе представляет сложную конструкцию, в состав которой входит большое количество конструкционных элементов: трубопроводы, задорно-регулирующая арматура, контрольно-измерительные приборы и автоматика, фильтры и т.п. Это неизбежно ведет к дополнительному расходу электроэнергии.

Техническая задача заявляемого технического решения - энергосбережение и утилизация тепла.

Технический результат достигается в системе подогрева топливного и буферного газа, имеющей в своем составе теплообменник «газ-масло» с подводящим и отводящим трубопроводами масла и газа, отличающейся тем, что для подогрева топливного и буферного газа за счет теплообмена с компримированным природным газом, поступающим в магистраль после компрессора, а также с подлежащим охлаждению маслом из подшипниковых узлов газотурбинного двигателя и нагнетателя газоперекачивающего агрегата, система конструктивно выполнена из соединенных между собою теплообменных аппаратов: два последовательно соединенных теплообменника «газ-газ» и «газ-масло», в первом из которых греющим теплоносителем выступает компримированный природный газ, во втором - подлежащее охлаждению масло, а нагреваемым теплоносителем в первом и во втором теплообменниках выступает топливный газ, причем ко второму теплообменнику последовательно подключен третий дополнительный теплообменник «газ-масло», в котором подлежащее охлаждению масло предварительно отдает часть тепла нагреваемому теплоносителю - буферному газу.

Такое конструктивное выполнение заявляемой системы позволяет совместить два технологических процесса с помощью теплообмена: подогрев топливного и буферного газа и одновременное охлаждение горячего масла, обеспечивает максимально энергосберегающий подогрев топливного и буферного газа за счет использования тепловой энергии компримированного природного газа, поступающего в магистраль после компрессора, и полнейшей утилизации тепла горячего масла, отводимого из подшипниковых узлов газотурбинного двигателя и нагнетателя ГПА.

Как правило, топливный газ для собственных нужд компрессорной станции (КС) получают путем обработки в блоках подогревателя и редуцирования общего газа, отобранного из транспортной системы непосредственно до КС. В заявляемой системе вместо блоков подогревателей топливного газа предложено последовательное соединение теплообменников «газ-газ» («компримированный газ - топливный газ») и «газ-масло» («топливный газ - масло»). Последовательное включение этих теплообменников позволяет разогреть топливный газ до технологически необходимых температур. Подключение дополнительного теплообменника «газ-масло», где нагреваемым теплоносителем выступает буферный газ, позволяет не только нагреть буферный газ, но и предварительно утилизировать часть тепла горячего масла, что способствует достижению необходимых температур охлаждения масла, отводимого из подшипниковых узлов газотурбинного двигателя и нагнетателя ГПА. Тем самым обеспечивается частичная утилизация тепла, выделяющегося при сжатии компримированного газа на выходе из компрессора, и полная утилизация тепла горячего масла, отводимого из подшипниковых узлов газотурбинного двигателя и нагнетателя газоперекачивающего агрегата.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором показана схема системы подогрева топливного и буферного газа.

Система подогрева топливного и буферного газа работает следующим образом.

Природный газ поступает в компрессор ГПА, где сжимается, при этом нагреваясь. Далее компримированный природный газ направляется в первый теплообменник 1 «газ-газ», где отдает часть тепла сжатия поступающему туда же топливному газу. В виду большого расхода компримированного природного газа его температура на выходе из теплообменника практически не изменяется, а температура топливного газа на первой стадии подогрева повышается существенно: примерно от минус 20°C до плюс 35°C.

Одновременно горячее масло, отводимое из подшипниковых узлов газотурбинного двигателя и нагнетателя газоперекачивающего агрегата 4, подается в третий дополнительный теплообменник «газ-масло» 3, где нагревает буферный газ до технологически необходимых температур (от +30°С до +80°С).

Предварительно подогретый топливный газ после первого теплообменника «газ-газ» 1 поступает во второй теплообменник «газ-масло» 2, где происходит его окончательный нагрев (от +35°С до +60°C) горячим маслом, которое поступает в этот теплообменник после подогрева буферного газа. Тем самым температура масла понижается от +105°С при входе в дополнительный теплообменник «газ-масло» 3 до +50°С при выходе из второго теплообменника «газ-масло» 2, что приводит к утилизации 94,2 кВт тепловой мощности на подогрев топливного и буферного газа.

Применение в заявляемой системе последовательного включения двух теплообменников, обеспечивающих подогрев топливного газа не только компримированным природным газом, но и горячим маслом, отводимым из подшипниковых узлов газотурбинного двигателя и нагнетателя ГПА, и одновременное подключение дополнительного теплообменника, отводящего часть тепла горячего масла на подогрев буферного газа, дает возможность только за счет теплообмена достигнуть технологически необходимых температур подогрева топливного и буферного газа и охлаждения горячего масла, отводимого из подшипниковых узлов газотурбинного двигателя и нагнетателя ГПА, исключив применение каких-либо дополнительных источников энергии, что позволяет реализовать эффект энергосбережения. Так же заявляемая система позволяет исключить дополнительные источники потребления энергии, например, вентиляторы и аппараты воздушного охлаждения масла, при охлаждении масла, отводимого из подшипниковых узлов газотурбинных двигателей ГПА, обеспечивая при этом необходимые температуры охлаждения масла и полную утилизацию его тепла.

Таким образом, использование заявляемого технического решения позволяет существенно повысить энергосбережение, эффективно и полностью утилизировать тепло.

Опытный образец заявляемой системы успешно прошел испытания и готовится к поставке заказчику для дальнейших испытаний в составе газотурбинного двигателя.

Система подогрева топливного и буферного газа, имеющая в своем составе теплообменник «газ-масло» с подводящим и отводящим трубопроводами масла и газа, отличающаяся тем, что для подогрева топливного и буферного газа за счет теплообмена с компримированным природным газом, поступающим в магистраль после компрессора, а также с подлежащим охлаждению маслом из подшипниковых узлов газотурбинного двигателя и нагнетателя газоперекачивающего агрегата, система конструктивно выполнена из соединенных между собою теплообменных аппаратов: два последовательно соединенных теплообменника «газ-газ» и «газ-масло», в первом из которых греющим теплоносителем выступает компримированный природный газ, во втором - подлежащее охлаждению масло, а нагреваемым теплоносителем в первом и во втором теплообменниках выступает топливный газ, причем ко второму теплообменнику последовательно подключен третий дополнительный теплообменник «газ-масло», в котором подлежащее охлаждению масло предварительно отдает часть тепла нагреваемому теплоносителю - буферному газу.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплообменным аппаратам, предназначенным для осуществления взаимодействия больших объемов теплообменивающихся сред без их непосредственного контакта.

Изобретение относится к теплообменным аппаратам, предназначенным для осуществления взаимодействия воздуха и воды (либо иной жидкости) без непосредственного контакта этих сред и при больших их объемах.

Изобретение относится к теплообменным аппаратам, предназначенным для осуществления взаимодействия воздуха и воды (либо иной жидкости) без непосредственного контакта этих сред и при больших их объемах.

Изобретение относится к области энергетики и может использоваться для подогрева воды в технологических схемах предприятий и в системах отопления. .

Изобретение относится к области тепломассообмена и может быть использовно при конденсации технологических паров, для деаэрации воды, для охлаждения газов и нагрева жидкостей и растворов, для абсорбции веществ, содержащихся в газообразных средах.

Изобретение относится к теплообменным аппаратам, которые могут применяться для охлаждения газов в цветной, химической, пищевой и других отраслях промышленности, а также в биотехнологическом производстве.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в квартальных, районных котельных и на тепловых электростанциях для снижения температуры уходящих газов, с получением горячей воды для хозяйственных нужд, а так же снижения твердых выбросов из дымовой трубы.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для нагрева воды (или другой жидкости) паром или перегретой водой при их непосредственном контакте.

Изобретение относится к теплоэнергетической промышленности и может быть использовано в контактных теплообменных аппаратах. .

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности, может быть использовано для нагрева воды отопительных тепловых сетей или воды сетей горячего водоснабжения и тому подобное при помощи пара за счет прямого контакта воды с паром.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для контактного нагрева воды паром при одновременном использовании кинетической энергии пара для вращения воды, передаваемой на силовой вал, передающий энергию на транспортирование нагретой воды, и, при необходимости, на привод электрогенератора, вырабатывающий электроэнергию

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в установках для нагрева воды уходящими дымовыми газами котельных или тепловых агрегатов

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в качестве центробежно-вихревого тепломассообменника - ЦВТ (бойлера для контактного нагрева воды паром), а также для нагрева технологических жидкостей, например в микробиологической, пищевой, химической, нефтяной и других промышленностях

Изобретение относится к космической технике, в частности к системам терморегулирования объектов, расположенных на космических аппаратах, и может быть использовано на предприятиях, занимающихся разработкой и эксплуатацией космической техники

Изобретение относится к тепломассообменному аппарату с комбинированной схемой взаимодействия потоков газа и жидкости, содержащий корпус, водораспределительную систему, в основании которой установлены трубки для подачи жидкости в каналы непосредственного взаимодействия потоков газа и жидкости в прямотоке регулярной насадки

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а более точно - к устройству утилизации тепла конденсации водяного пара и очистки уходящих газов энергетической установки

Изобретение относится к области энергетики. Водораспределительное устройство для контактных аппаратов выполняется в виде тарелок с равномерно расположенными отверстиями прямоугольной формы, причем тарелки расположены в два яруса, они имеют форму поперечного сечения контактного аппарата, днища каждого яруса имеют равное количество отверстий со скругленными углами, причем живое сечение каждого яруса составляет 40-60%, при этом отверстия в соседних по высоте ярусах расположены с поворотом на угол 80-100 градусов, а расстояние между соседними отверстиями составляет 0,2-0,3 их ширины, при этом расстояние между днищами ярусов равно 8-10 ширины отверстий. Изобретение направлено на увеличение равномерности распределения жидкости в контактных аппаратах с насадкой. 4 ил.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в контактных пленочных теплообменных аппаратах. Изобретение заключается в том, что в пленочном теплообменном аппарате с помощью армирующих стержней, закрепленных посредством горизонтальных упоров в верхней и нижней частях цилиндрического корпуса аппарата, установлены отсечные устройства, расположенные сверху вниз на одинаковом расстоянии, при этом каждое отсечное устройство разделено на две части: внутреннюю и находящуюся поверх внутренней внешнюю часть, с возможностью регулировки внутреннего пространства устройства путем перемещения пластин внутренней части, с помощью резьбовых вентилей. Технический результат - повышение производительности аппарата при неизменных габаритах. 6 ил.

Изобретение относится к устройствам и способам поддержания устройств для контакта пара с жидкостью. Устройство для сбора и распределения жидкости, установленное в колонне, содержащей наружный кожух и внутреннюю область, в которой происходят массоперенос и/или теплообмен, содержит сборник жидкости, проходящий поперек внутренней области колонны и содержащий множество каналов сбора, которые проходят в продольном направлении параллельно друг другу для сбора жидкости, нисходящей в пределах внутренней области колонны, причем каналы сбора имеют выпуски для выпуска жидкости, собираемой в каналах сбора; по меньшей мере, один каркас, проходящий поперек внутренней области колонны и имеющий противоположные концы, поддерживаемые кожухом колонны, причем каркас расположен под сборником жидкости и поддерживает его; распределитель жидкости, расположенный под каркасом и несомый им; и внутренний проход для текучей среды, сформированный в каркасе и выполненный с возможностью приема жидкости, выпускаемой из выпусков каналов сбора, и транспортировки ее в распределитель жидкости. Изобретение обеспечивает возможность поддержания сборника жидкости, слоя насадочного материала и распределителя жидкости без отдельных опорных конструкций для каждого из этих элементов. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано при охлаждении электронного и микроэлектронного оборудования. Способ охлаждения электронного и микроэлектронного оборудования реализуется за счет использования конденсатора пара в качестве пленкоформирователя, обеспечивающего формирование тонких безволновых пленок жидкости высокой равномерности и качества. Технический результат - обеспечение более интенсивного, контролируемого и экономичного охлаждения. 1 ил.
Наверх