Газоперекачивающий агрегат с системой рекуперации тепла



Газоперекачивающий агрегат с системой рекуперации тепла
Газоперекачивающий агрегат с системой рекуперации тепла

 


Владельцы патента RU 2635423:

Общество с ограниченной ответственностью "ЭКАТ" (RU)

Изобретение относится к газотранспортному оборудованию и может быть использовано при создании газотурбинных газоперекачивающих агрегатов. Газоперекачивающий агрегат с системой рекуперации тепла, содержащий газотурбинный двигатель, центробежный компрессор, воздухоочистительное устройство с противообледенительной системой, газовыхлопной тракт, систему рекуперации тепла отработавших газов. Система рекуперации тепла отработавших газов представлена пластинчатым теплообменником, установленным вне выхлопного тракта, при этом вход нагревающих полостей теплообменника газосвязан с выхлопным трактом, а выход - с атмосферой; вход нагреваемых полостей теплообменника газосвязан с атмосферой, а выход нагреваемых полостей теплообменника подключен к потребителю тепла. Кроме того, к выходу нагревающих полостей теплообменника подключен вытяжной вентилятор, а ко входу нагреваемых полостей подключен напорный вентилятор. Изобретение позволяет использовать значительную часть выбрасываемой с дымовыми газами тепловой энергии, улучшая тем самым аэродинамические характеристики выхлопной системы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к газотранспортному оборудованию и может быть использовано при создании газотурбинных газоперекачивающих агрегатов. Также это изобретение может быть использовано в любых технологических установках, содержащих в своем составе газотурбинные установки.

Известен газотурбинный газоперекачивающий агрегат, выполненный по схеме бинарного газопарового цикла с утилизацией теплоты выхлопных газов газотурбинной установки на компрессорных станциях магистральных газопроводов (Б.С. Ревзин. Газотурбинные газоперекачивающие агрегаты. – М.: Недра, 1986 г., стр. 178, рис. 79).

Также известны газоперекачивающие агрегаты, выполненные с применением когенерационно-утилизационных технологий на выхлопе газотурбинных установок на основе использования остаточного теплового потенциала выхлопных газов (Любчик Г.Н., Чабанович Л.Б. Когенерационно-утилизационные технологии на базе газотурбинных установок. – К.: Варта, 2008, стр. 25).

В технологических схемах современных газотурбинных газоперекачивающих агрегатов, имеющих в составе выхлопных систем различные утилизационные установки (регенераторы, котлы- утилизаторы, подогреватели пара, испарители и пр.), заложен принцип передачи тепловой энергии горячих дымовых газов какому-либо теплоносителю (или рабочему телу) и направление этой энергии на совершение полезной работы.

Основным недостатком вышеуказанных газоперекачивающих агрегатов является установка теплообменных элементов внутри выхлопной системы газотурбинных газоперекачивающих агрегатов, которые создают дополнительное гидравлическое сопротивление и, как следствие, приводят к увеличению расхода топлива и ухудшению условий работы газотурбинных установок.

Технической задачей изобретения является устранение указанного недостатка и повышение экономической эффективности изготовления и эксплуатации газоперекачивающих агрегатов.

Технический результат достигается тем, что в газоперекачивающем агрегате с системой рекуперации тепла, содержащем газотурбинный двигатель, центробежный компрессор, воздухоочистительное устройство с противообледенительной системой, газовыхлопной тракт, система рекуперации тепла отработавших газов представлена пластинчатым теплообменником, установленным вне выхлопного тракта, при этом вход нагревающих полостей теплообменника газосвязан с выхлопным трактом, а выход с атмосферой; вход нагреваемых полостей теплообменника газосвязан с атмосферой, а выход нагреваемых полостей теплообменника подключен к потребителю тепла, при этом к выходу нагревающих полостей теплообменника подключен вытяжной вентилятор, а ко входу нагреваемых полостей подключен напорный вентилятор.

Отличительные признаки являются существенными, поскольку позволяют использовать значительную часть выбрасываемой с дымовыми газами тепловой энергии, при этом улучшая аэродинамические характеристики выхлопной системы. Подключение вытяжного вентилятора к выходу нагревающих полостей позволяет создать в них разрежение, а подключение напорного вентилятора ко входу нагреваемых полостей позволяет создать в них избыточное давление, что в конечном итоге позволяет исключить переток продуктов сгорания в нагреваемые полости, по которым проходит теплоноситель отводящий тепловую энергию на полезное использование.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого газоперекачивающего агрегата с системой рекуперации тепла:

1 – штатная система выхлопа;

2-10 – газоходы;

11 – теплообменник;

12 – вытяжной вентилятор;

13, 16, 19, 20 – автоматическая регулирующая заслонка;

14 – напорный вентилятор;

18 – вентилятор;

15 – фильтры;

17 – фильтры;

21-24 – датчики температуры;

25, 26 – датчики давления;

27 – система автоматического управления.

Система работает следующим образом. Продукты сгорания газотурбинного двигателя газоперекачивающего агрегата с температурой порядка 400-500°С выбрасываются в атмосферу по штатной системе выхлопа 1, в которую выполнена врезка газохода 2 для отбора части горячих продуктов сгорания, направляемых в охлаждающие полости теплообменника  11. Отдав часть тепловой энергии, продукты сгорания отводятся от теплообменника 11 по газоходам 3, 5 посредством вытяжного вентилятора 12 и выбрасываются в атмосферу. Для снижения тепловой нагрузки на вытяжной вентилятор 12 возможно включение в схему газохода 4 с автоматической регулирующей заслонкой 13, которая позволяет разбавить еще горячие продукты сгорания до приемлемой температуры. При этом расположение вытяжного вентилятора 12 после теплообменника 11 обеспечивает, во-первых, создание разрежения во всех нагревающих полостях теплообменника 11 и газоходах 1-5, что позволяет предотвратить «переток» дымовых газов в нагреваемые полости теплообменника 11, по которой проходит нагреваемый поток, направляемый на полезные нужды, а во-вторых, снижает гидравлическое сопротивление штатной выхлопной системы 1. Параллельно с отбором продуктов сгорания система рекуперации тепла забирает наружный атмосферный воздух напорным вентилятором 14, предварительно очищая его в фильтрах 15 (возможно применение сетки для предотвращения попадания крупных частиц). Поток чистого атмосферного воздуха по газоходу 6 направляется в нагреваемые полости теплообменника 11, после которых прогретый до необходимой температуры воздух по газоходам 7, 8 направляется на нужды противообледенительной системы и системы вентиляции и обогрева соответственно. Поскольку для нужд противообледенительной системы требуется воздух с температурой, близкой к 300°С, а для системы вентиляции и обогрева требуется воздух с температурой не более 60°С, в газоход 8 выполнена врезка газохода 9 с автоматической регулирующей заслонкой 16 и фильтрами 17, через которые посредством вентилятора 18 осуществляется подсос чистого атмосферного воздуха в объеме, необходимом для снижения температуры потока до 60°С. Далее поток чистого атмосферного воздуха с температурой + 60°С по газоходу 10 направляется в укрытие газоперекачивающего агрегата, обеспечивая его обогрев и вентиляцию. Для возможности регулирования потоков нагретого воздуха в газоходах 7 и 8 установлены автоматически регулирующие заслонки 19, 20 соответственно.

Управление комплектом автоматических регулирующих заслонок 13, 16, 19, 20 осуществляется системой автоматического управления 27 по показаниям контрольно-измерительных приборов, фиксирующих температурный режим системы (датчики температуры) 21-24 и показаниям контрольно-измерительных приборов, фиксирующих отсутствие перетоков 25, 26. Дополнительно регулирование параметров системы можно осуществить путем применения в системе регуляторов частоты вращения вентиляторов 12, 14, 18, оптимизируя объемные расходы газов и температурный режим работы системы рекуперации тепла.

В случае необходимости передачи тепловой энергии на большие расстояния или для организации теплоснабжения прилегающих к газотурбинным газоперекачивающим агрегатам поселков целесообразным может быть организация использования тепловой энергии дымовых газов газоперекачивающих агрегатов по аналогичной схеме с применением вместо пластинчатого теплообменника кожухотрубного теплообменника, по нагреваемым полостям которого пропускается жидкий теплоноситель.

1. Газоперекачивающий агрегат с системой рекуперации тепла, содержащий газотурбинный двигатель, центробежный компрессор, воздухоочистительное устройство с противообледенительной системой, газовыхлопной тракт, отличающийся тем, что система рекуперации тепла отработавших газов представлена пластинчатым теплообменником, установленным вне выхлопного тракта, при этом вход нагревающих полостей теплообменника газосвязан с выхлопным трактом, а выход - с атмосферой; вход нагреваемых полостей теплообменника газосвязан с атмосферой, а выход нагреваемых полостей теплообменника подключен к потребителю тепла.

2. Газоперекачивающий агрегат с системой рекуперации тепла по п. 1, отличающийся тем, что к выходу нагревающих полостей теплообменника подключен вытяжной вентилятор, а к входу нагреваемых полостей подключен напорный вентилятор.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится преимущественно к способам преобразования энергии газообразного топлива (природный или синтез-газ, водород) в механическую. Способ преобразования энергии предусматривает подачу в камеру сгорания сжатого воздуха и парометановодородной смеси, расширение продуктов ее сгорания в газотурбинной установке; последующее их охлаждение в утилизаторе путем испарения с образованием водяного пара высокого давления, который смешивают с природным газом с получением метансодержащей парогазовой смеси, которую пропускают через каталитический реактор конверсии метана с образованием на выходе парометановодородной смеси, охлаждаемой затем до температуры, не превышающей температурный диапазон 200÷240°C, с одновременной частичной конденсацией водяного пара, содержащегося в парометановодородной смеси, подаваемой в охлажденном виде в камеру сгорания газотурбинной установки; получение из конденсата водяного пара низкого давления, направляемого в свободную силовую газовую турбину.

Двухкамерная газотурбинная установка содержит последовательно расположенные компрессор (1), первую камеру сгорания (2), турбину высокого давления (3), вторую камеру сгорания (4), турбину низкого давления (5) и газовоздушный теплообменник (7).

Изобретение относится к способу дооборудования уже существующей газотурбинной электростанции. Способ, в котором осуществляют аэродинамическое соединение эксплуатируемой на объекте газовой турбины простого цикла с трубопроводом дымового газа, пригодным для проведения выработанного газовой турбиной дымового газа, соединение трубопровода дымового газа с устройством выработки пара, которое аэрогидродинамически объединено с водно-паровым контуром устройства выработки электрического тока, аэродинамическое соединение устройства отделения СО2 с трубопроводом дымового газа для отделения СО2 из дымового газа в трубопроводе дымового газа и электрическое соединение устройства выработки электрического тока с устройством отделения СО2, причем электрический ток, вырабатываемый водно-паровым контуром устройства выработки электрического тока, обеспечивает независимое электропитание устройства отделения СО2.

Изобретение относится к энергетике. Газоперекачивающий агрегат, содержащий воздушный тракт, содержащий, в свою очередь, воздухозаборник, компрессор, камеру сгорания, газовую турбину, вал, соединяющий компрессор и газовую турбину, свободную турбину, соединенную с газовым компрессором, и систему подачи топливного газа в камеру сгорания с топливопроводом, причём система подачи топливного газа содержит электролизер воды и смеситель водорода и кислорода с топливным газом, установленным перед камерой сгорания, при этом к смесителю присоединена система подачи воды.

Изобретение относится к энергетике. Способ нагружения паровой турбины, включающий: прием коэффициента нагружения турбины; прием текущей температуры отработанного пара паровой турбины; определение параметра скорости линейного изменения потока пара и параметра скорости линейного изменения температуры пара частично на основании коэффициента нагружения турбины и текущей температуры отработанного пара паровой турбины, при этом параметр скорости линейного изменения потока пара и параметр скорости линейного изменения температуры пара определяют частично на основании обратного соотношения между параметром скорости линейного изменения потока пара и параметром скорости линейного изменения температуры пара.

Изобретение относится к энергетике. Система для генерирования энергии содержит компрессор, теплообменник и ионопроницаемую мембрану.

Топливная система (8) и способ её промывки для газопаротурбинной установки с интегрированной газификацией угля, включающей газовую турбину (1). Топливная система (8) подключена к камере (3) сгорания газовой турбины (1) и содержит устройство (10) для газификации природного топлива и газопровод (9), ответвляющийся от устройства (10) для газификации и соединенный с камерой (3) сгорания газовой турбины (1).

Изобретение относится к способу и устройству реформинга углеводородов. Способ включает сжигание расширенного выпуска из турбины и первого топлива внутри первой реформинг-установки, чтобы произвести отработавший газ.

Способ эксплуатации газотурбинной комбинированной теплоэлектростанции, содержащей компрессорную установку и турбинную установку, заключается в том, что полезную работу отбирает по меньшей мере одно устройство, имеющееся в станции, при котором производят топочные газы камерой сгорания, установленной перед турбинной установкой.

Изобретение относится к области энергетики и двигателестроения и предназначено в качестве энергоустановки для генерации тепловой и электрической энергии. Установка содержит детонационную камеру бескислородного разложения ацетилена на газообразный водород и углерод в виде наночастиц, которая соединена с сепаратором для отделения углерода.

Изобретение относится к энергетическим установкам, предназначенным для выработки парогазовых смесей. Парогазогенератор содержит охлаждаемую горючим камеру, смесительную головку, включающую в себя корпус, на торцах которого закреплены верхнее и нижнее днище, промежуточное днище, расположенное между корпусом и верхним днищем, коллектор окислителя, установленный на корпусе, центробежную форсунку горючего, расположенную на оси смесительной головки, струйно-центробежные форсунки, расположенные равномерно по окружности и включающие в себя полый наконечник с винтовыми каналами и втулку, охватывающую с кольцевым зазором наконечник и соединяющую полость окислителя с полостью камеры, при этом осевой канал наконечника соединяет полость балластирующего компонента с полостью камеры, а полость горючего соединена с полостью камеры через тангенциальные отверстия, выполненные на цилиндрической поверхности центробежной форсунки горючего, причем полость тракта охлаждения камеры сообщается с полостью горючего смесительной головки. Изобретение позволяет повысить однородность температурного поля парогазовой смеси на выходе в широком диапазоне температур и давлений за счет интенсификации процесса испарения балластирующего компонента. 4 ил.

Утилизационная турбоустановка содержит турбогенератор, силовую газовую турбину, газоохладитель, дожимающий компрессор. Силовая газовая турбину кинематически связана с турбогенератором и сообщена на входе по газу с выходом источника горячего газа по газу. Газоохладитель сообщен на входе по газу с выходом силовой газовой турбины по газу. Дожимающий компрессор сообщен на входе по газу с выходом газоохладителя по газу, на выходе по газу – с атмосферой и установлен на одном валу с силовой газовой турбиной. Утилизационная турбоустановка также содержит байпасный газоход, сообщенный на входе по газам с выходом источника горячего газа по газу, дополнительный газоохладитель, установленный на выходе байпасного газохода по газам, и дымосос, сообщенный на входе по газу через тракт дополнительного газоохладителя по газу с выходом байпасного газохода по газу, на выходе по газу – с атмосферой. Дымосос снабжен приводным электродвигателем с преобразователем частоты сетевого переменного тока, электрически связанным с турбогенератором, либо ротор дымососа кинематически связан с валом силовой газовой турбины. Турбогенератор снабжен устройством преобразования частоты генератора переменного тока, выполненным с возможностью питания напряжением изменяющейся частоты и амплитуды потребителей переменного тока с напряжением неизменной частоты и амплитуды. Изобретение направлено на снижение металлоемкости оборудования турбоустановки и повышение КПД. 2 ил.
Наверх