Энергетическая система на основе органического цикла ренкина для сжигания попутного нефтяного газа

Авторы патента:

F02C3/22 - горючее и окислитель находятся при нормальной температуре и давлении в газообразном состоянии ( F02C 3/28 имеет преимущество)

F02C3/00 - Газотурбинные установки, отличающиеся использованием продуктов сгорания в качестве рабочего тела (генерируемых при прерывистом сгорании F02C 5/00)

Владельцы патента RU 2573541:

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. Энергетическая система включает масляный котел с трубопроводом для отвода отработанных газов с регулирующим клапаном, контур с промежуточным теплоносителем, соединяющий масляный котел и установку на основе органического цикла Ренкина, представляющую собой замкнутый контур с органическим рабочим телом, содержащим турбину на валу с электрогенератором и систему охлаждения с теплообменником и циркуляционным насосом. Она снабжена установленным в масляном котле горелочным устройством для полного сгорания попутного нефтяного газа с подключенной к нему линией подачи воздуха, проходящей через теплообменник системы охлаждения установки на основе органического цикла Ренкина, и байпасной линией с регулирующим клапаном, соединяющей трубопровод для отвода отработанных газов с регулирующим клапаном и топочное пространство масляного котла. Изобретение позволяет повысить эффективность сжигания попутного нефтяного газа за счет использования органического цикла Ренкина, надежность работы энергетической системы и возможность преобразования теплоты горения попутного нефтяного газа в электрическую энергию на месте добычи нефти. 1 ил.

Известно факельное устройство для сжигания попутного нефтяного газа, содержащее газовое сопло в виде конфузора, выходной конфузорный оголовок с дежурной горелкой дополнительной подачи в нее газа низкого давления и запальное устройство (Патент РФ №2213302, опубл. от 27.09.2003).

Известно описание устройства горелки для сжигания попутного горючего газа, содержащей цилиндрический корпус, стабилизатор и завихритель газа (Заявка на изобретение РФ №2012102967, опубл. от 10.08.2013 Бюл. №22).

Известно горелочное устройство для полного сгорания попутного нефтяного газа, содержащего трубу для попутного нефтяного газа и трубу для выхода продуктов сгорания, камеру нагрева и поддувало, соединенные с камерой сгорания, содержащей электрод для воспламенения нефтяного попутного газа (Патент РФ №2194921, опубл. от 20.12.2002).

Известно устройство газотурбинной энергетической установки для переработки попутного нефтяного газа в электроэнергию, использующей в качестве рабочего тела воздух и содержащей воздушный компрессор, турбину, камеру сгорания и электрогенератор (Патент РФ №2482302, опубл. 20.05.2013 Бюл. №14). Однако данная энергетическая установка имеет низкую эффективность, поскольку в качестве рабочего вещества используется атмосферный воздух.

Известно устройство энергетической системы на основе органического цикла Ренкина, включающее в себя масляный котел, контур с промежуточным теплоносителем, соединяющий котел и установку на основе органического цикла Ренкина, представляющую собой замкнутый контур с органическим рабочим телом, содержащим турбину на валу с электрогенератором, испаритель, конденсатор, теплообменник-рекуператор и насос, 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 сжигания попутного нефтяного газа.

Технический результат, который может быть получен при применении данного изобретения, заключается в повышении эффективности сжигания попутного нефтяного газа за счет использования органического цикла Ренкина, повышении надежности работы энергетической системы и возможности преобразования теплоты горения попутного нефтяного газа в электрическую энергию на месте добычи нефти.

Для достижения данного технического результата энергетическая система на основе органического цикла Ренкина для сжигания попутного нефтяного газа, включающая в себя масляный котел, контур с промежуточным теплоносителем, соединяющий котел и установку на основе органического цикла Ренкина, представляющую собой замкнутый контур с органическим рабочим телом, содержащим турбину на валу с электрогенератором, испаритель, конденсатор, теплообменник-рекуператор и насос, систему охлаждения установки на основе органического цикла Ренкина, снабжена горелочным устройством для полного сгорания попутного нефтяного газа, установленным в масляном котле, байпасной линией, соединяющей трубопровод для отвода отработанных газов и топочное пространство масляного котла, а также линией подачи воздуха, подключенной к горелочному устройству для полного сгорания попутного нефтяного газа и проходящей через теплообменник системы охлаждения установки на основе органического цикла Ренкина.

Введение в состав энергетической системы на основе органического цикла Ренкина для сжигания попутного нефтяного газа горелочного устройства для полного сгорания попутного нефтяного газа, установленного в масляном котле, байпасной линии, соединяющей трубопровод для отвода отработанных газов и топочное пространство масляного котла, а также линии подачи воздуха, подключенной к горелочному устройству для полного сгорания попутного нефтяного газа и проходящей через теплообменник системы охлаждения установки на основе органического цикла Ренкина, позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности размещения энергетической системы на любом нефтяного месторождении для сжигания и эффективного преобразования теплоты горения попутного нефтяного газа в электрическую энергию за счет органического цикла Ренкина, а также повышение надежности работы энергетической системы за счет поддержания стабильной температуры в топочном пространстве масляного котла.

На фиг.1 изображена энергетическая система на основе органического цикла Ренкина для сжигания попутного нефтяного газа.

Энергетическая система на основе органического цикла Ренкина для сжигания попутного нефтяного газа состоит из масляного котла 1, контура с промежуточным теплоносителем (диатермическое масло) 2, который соединяет котел 1 и установку на основе органического цикла Ренкина 3. На валу турбины (не показано) установки на основе органического цикла Ренкина 3 размещен электрогенератор 4.

В энергетическую систему для сжигания попутного нефтяного газа также входит система охлаждения 5 установки на основе органического цикла Ренкина 3. Система охлаждения 5 состоит из трубопроводов, на которых расположены циркуляционный насос 6 и теплообменник 7. Через теплообменник 7 проходит линия подачи воздуха 8, которая подключена к горелочному устройству для полного сгорания попутного нефтяного газа 9. К горелочному устройству 9 также подключена линия подачи попутного газа 10.

Байпасная линия 11 соединяет трубопровод для отвода отработанных газов 12 и топочное пространство (не показано) масляного котла 1.

На байпасной линии 11 и трубопроводе для отвода отработанных газов 12 установлены соответственно регулирующие клапаны 13 и 14.

Энергетическая система на основе органического цикла Ренкина для сжигания попутного нефтяного газа работает следующим образом.

Попутный нефтяной газ по линии 10 и воздух по линии 8 подаются в горелочное устройство 9, где происходит полное сгорание попутного газа. Теплота от дымовых газов при сгорании попутного газа передается контуру с промежуточным теплоносителем (диатермическое масло) 2, через который данная теплота передается рабочему телу установки на основе органического цикла Ренкина 3. Полученная теплота преобразуется в установке на основе органического цикла Ренкина 3 в электрическую энергию, вырабатываемую в электрогенераторе 4.

Дымовые газы из топочного пространства масляного котла 1 по трубопроводу 12 частично выбрасываются в окружающую среду, а частично но байпасной линии 11 возвращаются в топочное пространство масляного котла 1 для поддержания постоянной температуры. Регулирование количества выбрасываемых в окружающую среду и возвращенных в топочное пространство масляного котла 1 дымовых газов от сгорания попутного газа осуществляется регулирующими клапанами 13 и 14.

Для охлаждения установки на основе органического цикла Ренкина 3 предназначена система охлаждения 5. Охлаждающая жидкость циркулирует по системе охлаждения 5 за счет работы циркуляционного насоса 6 и охлаждается за счет теплообмена с воздухом окружающей среды в теплообменнике 7, подаваемым по линии 8.

Источники информации

1. Патент РФ №2213302, опубл. от 27.09.2003.

2. Заявка на изобретение РФ №2012102967, опубл. от 10.08.2013 Бюл. №22.

3. Патент РФ №2194921, опубл. от 20.12.2002.

4. Патент РФ №2482302, опубл. 20.05.2013 Бюл. №14.

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

Энергетическая система для сжигания попутного нефтяного газа, включающая масляный котел с трубопроводом для отвода отработанных газов с регулирующим клапаном, контур с промежуточным теплоносителем, соединяющий масляный котел и установку на основе органического цикла Ренкина, представляющую собой замкнутый контур с органическим рабочим телом, содержащим турбину на валу с электрогенератором и систему охлаждения с теплообменником и циркуляционным насосом, отличающаяся тем, что она снабжена установленным в масляном котле горелочным устройством для полного сгорания попутного нефтяного газа с подключенной к нему линией подачи воздуха, проходящей через теплообменник системы охлаждения установки на основе органического цикла Ренкина, и байпасной линией с регулирующим клапаном, соединяющей трубопровод для отвода отработанных газов с регулирующим клапаном и топочное пространство масляного котла.

Газотурбинный двигатель, работающий на обедненной топливной смеси, содержит компрессор, каталитическую камеру сгорания, турбину, регенеративный теплообменник, горелку и клапан.

Газотурбинная установка для переработки попутного нефтяного газа в электроэнергию // 2482302

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в нефтедобывающей отрасли. .

Газотурбинная система с питанием обедненным топливом // 2459095

Газотурбинная система, в которой в качестве топлива используют газ сталеплавильного завода // 2446295

Пиковая водородная паротурбинная установка // 2443871

Изобретение относится к области энергетики, а именно к теплоэнергетике. .

Горелка для газовой турбины, в которой в качестве топлива используют газ с низкой теплотворной способностью // 2430308

Газотурбинная установка для газоперекачивающих агрегатов // 2374468

Изобретение относится к двигателестроению, в том числе к мощным стационарным газотурбинным двигателям ГТД, предназначенным преимущественно для газоперекачивающих агрегатов, и может найти применение для пиковых энергетических установок в качестве привода для электрогенератора, предназначенного для выработки электроэнергии.

Система электроснабжения // 2307946

Способ испарения глубоко охлажденной жидкой рабочей среды, в частности жидкого водорода, и испаритель для его осуществления // 2135911

Изобретение относится к способу и испарителю глубоко охлажденной жидкой рабочей среды. .

Газотурбинная установка // 1809139

Способ и газотурбинная установка для утилизации попутных нефтяных газов // 2540386

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а более конкретно к способу и установке для утилизации попутных нефтяных газов. Способ утилизации попутных нефтяных газов, содержащих сероводород, заключается в сжигании газов в камере сгорания и преобразовании выделяющейся тепловой энергии в электрическую со съемом электроэнергии с вращающейся турбины, при этом газы сжигают, организуя присутствие в камере сгорания возбужденного молекулярного кислорода в синглетном состоянии, обеспечивая повышение полноты сгорания и увеличение эффективности преобразования химической энергии реагентов в тепловую энергию, выделяющуюся при горении, продукты сгорания, содержащие SO2, отводят и доокисляют до SO3 в камере доокисления, организуя дополнительное присутствие синглетного кислорода, образовавшиеся продукты охлаждают до температуры ниже температуры конденсации бинарного аэрозоля H2O/H2SO4, генерируют в них ионы S O 3 − , H S O 4 − , H3O+ и формируют конденсированную фазу бинарного сульфатного аэрозоля H2O/H2SO4, сульфатный аэрозоль отводят, отделяют от него пары воды и выделяют конденсат серной кислоты H2O/H2SO4.

Способ эксплуатации электростанции igcc с интегрированным устройством для отделения co2 // 2531290

Изобретение относится к способу эксплуатации электростанции IGCC с интегрированным устройством для отделения CO2. При этом способе технологический газ с содержанием Н2 и СO2 разделяют посредством адсорбции с переменным давлением (PSA) на технически чистый водород и фракцию с высоким содержанием CO2, причем фракция с высоким содержанием СО2 выделяется в результате снижения давления в виде отходящего газа установки PSA.

Способ обработки компонентов nox и система выработки электроэнергии // 2502883

Система выработки электроэнергии для газотурбинного двигателя содержит первый компрессор, камеру (6) сгорания, расположенную ниже по потоку от первого компрессора, турбину, трехкомпонентный каталитический реактор, парогенератор рекуперации тепла, второй компрессор и электрогенератор.

Способ работы и устройство для вентиляции автодорожных тоннелей // 2487245

Способ и оборудование для обработки газа, получаемого газификацией твердого топлива под давлением // 2475515

Изобретение относится к области химии. .

Способ нанесения покрытия и антикоррозионное покрытие для компонентов турбин // 2473713

Изобретение относится к нанесению покрытия на топливопроводящую деталь турбины, например на деталь газовой турбины. .

Турбовинтовой газотурбинный двигатель с ядерной силовой установкой // 2424438

Изобретение относится к двигателестроению, в том числе к авиационным и стационарным двигателям, конкретно к турбовинтовым двигателям - ТВД, в которых применена ядерная силовая установка Известен авиационный комбинированный двигатель по заявке РФ на изобретение 2002115896, содержащий ГТД и ракетный двигатель.

Парогазовая установка // 2406839

Изобретение относится к теплоэнергетике. .

Двухкаскадный обтекаемый турбореактивный двигатель, соединительное устройство для воздушного потока и группа таких устройств, соединительная система для воздушного потока, а также турбомашина, включающая в себя такую систему // 2388919

Изобретение относится к двухкаскадному обтекаемому турбореактивному двигателю, содержащему каскад низкого давления, имеющий на его заднем конце турбину низкого давления с ротором низкого давления, при этом турбореактивный двигатель включает в себя опорную конструкцию, соединенную с корпусом и задним подшипником, на котором установлен ротор, причем задний подшипник расположен в полости, имеющей средства для подачи к подшипнику жидкой смазки, при этом полость находится при атмосферном давлении посредством трубы для подачи воздуха, соосной с ротором и соединенной с полостью через соединительные средства, обеспечивающие прохождение газа между полостью и трубой для подачи воздуха с обеспечением уплотнения, препятствующего выходу жидкой смазки из полости.

Способ комплексного использования твердых топлив в энергетических установках комбинированного цикла с совместным производством энергии и побочной товарной продукции в виде жидких и твердых топлив с улучшенными потребительскими свойствами // 2364737

Изобретение относится к способу экологически чистого комплексного использования низкосортных высокореакционных углей (бурых и каменных с высоким выходом летучих) в экологически чистых энергетических установках комбинированного цикла с высокой тепловой экономичностью.

Способ и система регулирования состава газа в газотурбинной электростанции с рециркуляцией отходящих газов // 2582371

Изобретение относится к энергетике. В способе эксплуатации газотурбинной электростанции с рециркуляцией отходящих газов в зависимости от эксплуатационного состояния газовой турбины определяется заданная концентрация по меньшей мере одного компонента в одном потоке отходящих газов и/или во всасываемом потоке газовой турбины после подмешивания отходящих газов. Кроме того, измеряется фактическая концентрация этого по меньшей мере одного компонента в потоке отходящих газов и/или во всасываемом потоке, и регулирующий элемент регулируется для регулирования рециркулирующего потока в зависимости от отклонения фактической концентрации от заданной. В газотурбинной электростанции с рециркуляцией отходящих газов содержится регулятор, в котором определяется заданная концентрация по меньшей мере одного компонента в одном потоке отходящих газов и/или во всасываемом потоке газовой турбины, и измерительный прибор для измерения фактической концентрации этого по меньшей мере одного компонента. Изобретение позволяет повысить надежность эксплуатации газотурбинной электростанции. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил.