Энергетическая система по утилизации теплоты отработанных газов газоперекачивающей станции

Авторы патента:

F22B33/00 - Парогенераторные установки, например состоящие из взаимосвязанных паровых котлов различных типов (устройство и расположение котельных установок на морских судах B63H 21/00)

F02C6/00 - Многоагрегатные газотурбинные установки, комбинации газотурбинных установок с другими устройствами (аспекты, в основном касающиеся таких устройств, см. соответствующие классы для этих устройств); приспосабливание турбинных установок для специальных целей

Владельцы патента RU 2564195:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Санкт-Петербургская электротехническая компания" (RU)

Изобретение относится к энергетическим системам, в которых применяются органические циклы Ренкина для производства электрической энергии при сжигании различных видов топлива. В качестве теплоутилизационной парогенераторной установки используют установку на основе органического цикла Ренкина с электрогенератором, а в качестве промежуточного контура использования теплоты отработанных газов газовой турбины используют замкнутый контур с диатермическим маслом, который имеет в своем составе два теплообменника и циркуляционный насос, при этом через один теплообменник проходит линия отвода отработанных газов газовой турбины, а через второй теплообменник - линия установки на основе органического цикла Ренкина, при этом к электрогенератору установки на основе органического цикла Ренкина подключены внутренние потребители электрической энергии газоперекачивающей станции. Изобретение позволяет повысить эффективность сжигания природного газа на магистральных газоперекачивающих станциях за счет получения дополнительной электрической энергии путем преобразования теплоты отработанных газов в установке на основе органического цикла Ренкина и снижение материальных затрат для обеспечения электроэнергией внутренних потребителей газоперекачивающих станций. 1 ил.

Известно устройство установки на основе органического цикла Ренкина, представляющее собой замкнутый контур с органическим рабочим телом, содержащим турбину на валу с электрогенератором, испаритель, конденсатор, теплообменник-рекуператор, насос и систему охлаждения установки на основе органического цикла Ренкина (Соболь В.А. Мини-ТЭЦ в Речице, передовые технологии в области использования местных видов топлива. // Журнал «Энергетическая Стратегия», №2(20), 2011, стр. 57-59).

Однако данная энергоустановка предназначена для работы на твердой биомассе и не может быть использована для утилизации теплоты отработанных газов газокомпрессорных станций.

Известно устройство головной компрессорной станции газопровода, часть газоперекачивающих агрегатов которой снабжена устанавливаемым преимущественно непосредственно за газотурбинной установкой в зоне выхода отработанных горячих газов рекуператором для утилизации теплоты уходящих газов с подогревом воздуха, подаваемого в турбину (Патент на полезную модель РФ №52947, опубл. 27.04.2006, Бюл. №12).

Однако установка рекуператоров с подогревом воздуха, подаваемого в турбину, не обеспечивает использование всего потенциала теплоты уходящих газов для выработки полезной электрической энергии.

Известна энергетическая система по утилизации теплоты отработанных газов газовых турбин, включающая в себя газовую турбину, промежуточный контур использования теплоты отработанных газов газовой турбины, в виде контура с паровой турбиной, и теплоутилизационную парогенераторную установку (Заявка на изобретение РФ №2010153492, опубл. от 10.07.2012 Бюл. №19).

Однако данная энергетическая система сложна в конструктивном изготовлении и не обеспечивает использование всего потенциала теплоты уходящих газов для выработки полезной электрической энергии.

Технический результат, который может быть получен при применении данного изобретения, заключается в повышении эффективности сжигания природного газа на магистральных газоперекачивающих станциях за счет получения дополнительной электрической энергии путем преобразования теплоты отработанных газов в установке на основе органического цикла Ренкина и снижение материальных затрат для обеспечения электроэнергией внутренних потребителей магистральных газоперекачивающих станций.

Для достижения данного технического результата энергетическая система по утилизации теплоты отработанных газов газоперекачивающих станций, включающая в себя газовую турбину газоперекачивающей станции, промежуточный контур использования теплоты отработанных газов газовой турбины и теплоутилизационную парогенераторную установку, снабжена в качестве теплоутилизационной парогенераторной установки установкой на основе органического цикла Ренкина, а в качестве промежуточного контура использования теплоты отработанных газов газовой турбины замкнутым контуром с диатермическим маслом, который имеет в своем составе два теплообменника и циркуляционный насос, при этом через один теплообменник проходит линия отвода отработанных газов газовой турбины, а через второй теплообменник проходит линия установки на основе органического цикла Ренкина, при этом к электрогенератору установки на основе органического цикла Ренкина подключены внутренние потребители электрической энергии газоперекачивающей станции.

Введение в состав энергетической системы по утилизации теплоты отработанных газов газоперекачивающих станций установки на основе органического цикла Ренкина в качестве теплоутилизационной парогенераторной установки и замкнутого контура с диатермическим маслом в качестве промежуточного контура использования теплоты отработанных газов газовой турбины, имеющего в своем составе циркуляционный насос и два теплообменника, через которые линия отработанных газов газовой турбины связана с установкой на основе органического цикла Ренкина, а также подключение к электрогенератору установки на основе органического цикла Ренкина внутренних потребителей газоперекачивающей станции позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности преобразования теплоты отработанных газов газовой турбины в электрическую энергию для нужд внутренних потребителей магистральной газоперекачивающей станции.

На фиг. 1 изображена энергетическая система по утилизации теплоты отработанных газов газоперекачивающей станции.

Энергетическая система по утилизации теплоты отработанных газов газоперекачивающей станции состоит из газовой турбины 1 магистральной газоперекачивающей станции, замкнутого контура 2 с диатермическим маслом, установки на основе органического цикла Ренкина 3 с электрогенератором 4, внутренними потребителями (технологическое оборудование) электроэнергии 5 газоперекачивающей станции.

Газовая турбина 1 связана с замкнутым контуром 2 через теплообменник 6 контура 2 с помощью линии отвода отработанных газов 7.

Установка на основе органического цикла Ренкина 3 связана с замкнутым контуром 2 через теплообменник 8.

Движение диатермического масла в замкнутом контуре 2 осуществляется с помощью циркуляционного насоса 9.

Энергетическая система по утилизации теплоты отработанных газов газоперекачивающей станции работает следующим образом.

Для перекачки природного газа в магистральных трубопроводах используются газоперекачивающие станции с компрессорами, работающими от газовых турбин. Газовая турбина 1 работает за счет сгорания природного газа. Теплота отработанных газов из турбины 1 подается по трубопроводу 7 (дымоход) в теплообменник 6 замкнутого контура 2 с диатермическим маслом. За счет работы циркуляционного насоса 9 теплота отработанных газов передается рабочему телу (в качестве которого могут быть использованы силиконовое масло, фреоны, изобутан и т.д.) установки на основе органического цикла Ренкина 3 через теплообменник 8. Установка на основе органического цикла Ренкина 3 преобразует низкопотенциальную теплоту, полученную от замкнутого контура 2, в электрическую энергию, которая генерируется в электрогенераторе 4, расположенном на одном валу с паровой турбиной (на фигуре не показана) установки 3.

Поскольку газоперекачивающая станция располагается локально от централизованных электрических сетей, производство электроэнергии за счет теплоты отработанных газов газовой турбины 1 позволяет обеспечить электроэнергией внутренних потребителей 5 (например, технологическое оборудование), которые связаны с электрогенератором 4.

Источники информации

1. Соболь В.А. Мини-ТЭЦ в Речице, передовые технологии в области использования местных видов топлива. // Журнал «Энергетическая Стратегия», №2(20), 2011. стр. 57-59.

2. Патент на полезную модель РФ №52947, опубл. 27.04.2006, Бюл. №12.

3. Заявка на изобретение РФ №2010153492, опубл. от 10.07.2012, Бюл. №19 - прототип.

Энергетическая система по утилизации теплоты отработанных газов газоперекачивающей станции с газовой турбиной, включающая промежуточный контур использования теплоты отработанных газов газовой турбины станции и теплоутилизационную парогенераторную установку, отличающаяся тем, что в качестве теплоутилизационной парогенераторной установки используют установку на основе органического цикла Ренкина с электрогенератором, а в качестве промежуточного контура использования теплоты отработанных газов газовой турбины станции используют замкнутый контур с диатермическим маслом, который имеет в своем составе два теплообменника и циркуляционный насос для перекачки диатермического масла, при этом один теплообменник связан с линией отвода отработанных газов газовой турбины, а второй теплообменник - с установкой на основе органического цикла Ренкина, при этом к электрогенератору установки на основе органического цикла Ренкина подключены внутренние потребители электрической энергии газоперекачивающей станции.

Изобретение относится к угольным энергетическим котлам с твердым шлакоудалением, в том числе при их работе на углях, содержащих благородные металлы. .

Способ извлечения благородных металлов из жидкого шлака при удалении его из угольного котла и устройство для его осуществления // 2456354

Изобретение относится к угольным энергетическим котлам с жидким шлакоудалением, особенно при их работе на углях, содержащих благородные металлы. .

Котельная установка // 2415336

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в котельных установках на тепловых электростанциях. .

Парогенератор // 2331016

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в безбарабанных парогенераторах с естественной циркуляцией для повышения эффективности и надежности работы путем снижения средней концентрации примесей в котловой воде.

Котельная установка // 2137031

Изобретение относится к области промышленной теплотехники, в частности котельной техники. .

Парогенератор с многоступенчатым испарением // 2131554

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в парогенераторах с многоступенчатым испарением и двухсторонним симметричным расположением выносных циклонов.

Котельная установка // 2116560

Котельный агрегат // 2096687

Котельная установка // 2086849

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а конкретно к котлостроению, и может быть использовано при создании судовых котельных установок, оборудованных паровыми котлами, работающими на энергии топлива или теплоты отходящих газов теплоиспользующих устройств.

Регулятор давления перегретого пара многотопливного парогенератора // 2044213

Газовая турбина с уменьшенными выбросами при частичной нагрузке // 2562681

Способ эксплуатации газовой турбины с последовательным сгоранием и низкими выбросами СО заключается в том, что нагретые газы от первой камеры сгорания попадают на первую турбину, а нагретые газы второй камеры сгорания, подключаемой к первой турбине, попадают на вторую турбину.

Способ работы и устройство газотурбинной установки // 2561755

Группа изобретений относится к энергетике Способ работы газотурбинной установки предусматривает подачу в камеру сгорания сжатого воздуха и паро-метановодородной смеси, расширение продуктов ее сгорания в газовой турбине, охлаждение путем испарения или перегрева водяного пара, направляемого в газотурбинную установку, где поступающий природный газ смешивают с водяным паром высокого давления с получением метансодержащей парогазовой смеси, которую нагревают потоком указанных продуктов сгорания в теплообменнике, пропускают через каталитический реактор реформирования метана с образованием на выходе паро-метановодородной смеси, подаваемой в камеру сгорания газотурбинной установки, повышают температуру теплообменных процессов газотурбинной установки путем дополнительного сжигания топлива в потоке продуктов сгорания паро-метановодородной смеси, отбираемом на выходе из дополнительной свободной силовой газовой турбины, а перед подачей в камеру сгорания паро-метановодородной смеси ее предварительно охлаждают до температуры, не превышающей температурный диапазон 200+240°С, с одновременной частичной конденсацией водяного пара, конденсат отделяют, испаряют и расходуют при подготовке метансодержащей парогазовой смеси и водяного пара низкого давления, который пропускают через дополнительную свободную силовую газовую турбину.

Способ работы газопаровой установки // 2561354

Изобретение относится к энергетике. Способ включает в себя сжатие газообразного рабочего тела - воздуха, подогрев сжатого рабочего тела путем сжигания топлива, расширение подогретого рабочего тела, утилизацию остаточного тепла расширившегося рабочего тела путем генерации водяного пара, подвод полученного пара в газовый тракт, конденсацию пара и извлечение воды из продуктов сгорания.

Способ работы комбинированной газотурбинной установки системы газораспределения // 2557823

Изобретение относится к энергетике. В способе работы комбинированной газотурбинной установки системы газораспределения при выработке электрической энергии с помощью теплового двигателя в качестве рабочего тела используют низкокипящее рабочее тело с замкнутым контуром циркуляции, работающего по органическому циклу Ренкина, утилизацию теплоты выхлопных газов газотурбинного двигателя осуществляют путем нагрева в теплообменнике-утилизаторе низкокипящего рабочего тела, причем низкокипящее рабочее тело замкнутого контура циркуляции сжимают в конденсатном насосе, расширяют в турбодетандере, конденсируют в низкотемпературном теплообменнике-конденсаторе, при выработке электрической энергии в энергоутилизационном турбодетандере используют турбодетандер с сепарирующей установкой для выработки низкотемпературного природного газа, который направляют в низкотемпературный теплообменник-конденсатор для охлаждения низкокипящего рабочего тела теплового двигателя, и конденсата в виде сжиженной фракции тяжелых углеводородов, который направляют в камеру сгорания газотурбинного двигателя, причем в процессе конденсации низкокипящего рабочего тела выделяемая скрытая теплота нагревает низкотемпературный природный газ.

Способ серийного производства газотурбинного двигателя и газотурбинный двигатель, выполненный этим способом // 2551915

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным газотурбинным двигателям. В способе серийного производства ГТД изготавливают детали и комплектуют сборочные единицы, элементы и узлы модулей и систем двигателя.

Горелка промежуточного подогрева и способ смешивания топлива/потока воздуха-носителя в горелке промежуточного подогрева // 2551716

Изобретение относится к горелке промежуточного подогрева, содержащей проточный канал для потока горячего газа с трубкой, расположенной вдоль указанного проточного канала, выступающей в проточный канал для впрыскивания топлива на плоскость впрыска, перпендикулярную продольной оси канала, причем канал и трубка образуют область образования завихрений выше по потоку от плоскости впрыска и область смешивания ниже по потоку от плоскости впрыска в направлении потока горячего газа.

Форсунка смесительной головки парогазогенератора // 2548703

Изобретение относится к энергетике. Форсунка смесительной головки парогазогенератора содержит как минимум полый наконечник, соединяющий полость окислителя с зоной горения, втулку, охватывающую с кольцевым зазором наконечник и соединяющую полость горючего с зоной горения, характеризующаяся тем, что на наружной поверхности наконечника форсунки выполнены ребра, взаимодействующие своей наружной частью с внутренней поверхностью втулки, при этом наружная выходная часть втулки выполнена ступенчатой, с увеличением диаметра ее наружной поверхности, причем в ступенчатом расширении втулки выполнены каналы, соединяющие полость балластирующего компонента, преимущественно воды, с зоной горения.

Смесительная головка парогазогенератора // 2548245

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в энергетических установках для выработки парогазовых смесей. Задачей изобретения является повышение однородности температурного поля парогазовой смеси на выходе за счет интенсификации процесса испарения балластирующего компонента.

Способ получения пара в парогазогенераторе // 2546372

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в парогазогенераторах. Задачей изобретения является повышение однородности температурного поля парогазовой смеси на выходе за счет интенсификации процесса испарения баллистирующего компонента.

Энергетическая установка // 2545115

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для выработки электроэнергии при утилизации топлива путем сжигания его в факелах, в частности к энергетическим установкам малой мощности.

Устройство для компрессии диоксида углерода // 2594096

Предложено устройство (200) для сжатия газа для применения с потоком (230) газа. Устройство (200) для сжатия газа может включать ряд компрессоров, один или несколько эжекторов (270), конденсатор (350), расположенный по потоку после одного или нескольких эжекторов (270), и источник (205) отходящего тепла. Возвращаемая часть (390) потока (230) газа может сообщаться с одним или несколькими эжекторами (270) через источник (205) отходящего тепла. При этом каждый из одного или нескольких эжекторов (270) включает рабочее впускное отверстие (280), сообщающееся с возвращаемой частью (390) потока (230) газа, и всасывающее отверстие (300), сообщающееся с потоком (230) газа. Изобретение направлено на уменьшение паразитной нагрузки и на повышение чистой выработки электроэнергии электростанцией. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.