Газотурбодетандерная установка для работы на природном газе

 

Использование: теплоэнергетика, комбинированные энергетические и охладительные системы. Сущность изобретения: газотурбодетандерная установка для работы на природном газе содержит магистраль

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6 (21) 4860337/06 (22) 23,08.90 (46) 23.06.93. Бюл. М 23 (71) Центральный институт авиационного моторостроения им.П,И.Баранова к (72) К.М.Попов, В.И.Гуров, В,Н.Ермашкевич и А.Г.Романов (56) Заявка ФРГ М 2833136, кл, F 01 К 27/00, опублик. 1980. (54) ГАЗОТУРБОДЕТАНДЕ РНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ РАБОТЫ НА ПРИРОДНОМ ГАЗЕ (57) Использование: теплоэнергетика, комбинированные энергетические и охладительные системы. Сущность изобретения: газотурбодетандерная установка для работы на природном газе содержит магистраль

Газотурбодетандерная установка для работы на природном газе относится к газотурбинным установкам с рекуперацией тепла и с реализацией турбодетандерного эффекта. Может быть использовано при создании энергоустановок наземного назначения высокой эффективности, Цель изобретения — повышение эффективности работы гаэотурбодетандерной установки.

С этой целью газотурбодетандерная установка для работы йа природном газе, включающая магистраль природного газа высокого давления с последовательно установленными в ней турбодетандером, соединенным валом с компрессором и теплообменником, снабжена регенеративной газотурбинной установкой, содержащей теплообменник-регенератор, камеру сгорания и газовую турбину, при этом всасывающий патрубок. Ы«, 1822927 А1 (st)s F 25 В 11/00 27/00 29/00

F02 С 6/00,,6/08,,F 01 К 27/00 (1) природного газа высокого давления с установленными в ней теплообменником (5) и турбодетандером (2), соединенным валом с компрессором (3). Всасывающий патрубок компрессора (3) соединен с атмосферой через теплообменник (5), а нагнетательный — с теплообменником-регенератором (7) регенеративной газотурбинной установки (4), камера сгорания (8) которой по топливу подключена к магистрали (1). Предусмотрено снабжение входа воздуха в теплообменник (5) осушителем (6) и установка теплообменника-подогревателя (11) контура (12) системы теплоснабжения на выходе продуктов сгорания иэ теплообменника-регенератора (7). 1 з.п.ф-лы. 1 ил. компрессора соединен с атмосферой через теплообменник, нагнетательный патрубок .компрессора — с входом воздуха в теплооб менник — регенератор, а камера сгорания по топливу подключена к магистрали природного газа высокого давления, причем на входе воздуха в теплообменник установлен осушитель, а на выходе продуктов сгорания иэ теплообменника-регенератора установлен теплообменник-подогреватель контура системы теплоснабжения.

Конструктивная схема газотурбодетандерной установки представлена на чертеже.

Она включает магистраль газовой среды высокого давления 1, холодильную турбину

2. соединенную на валу с воздушным компрессором 3, который по воздушному тракту подключен к бескомпрессорной регенеративной газотурбинной установке 4. Вход компрессора 3 соединен с атмосферой че1822927 реэ теплообменник 5 и осушитель 6 воздуха.

Газотурбинная установка включает теплообменник-регенератор 7, камеру сгорания

8, соединенную по топливному тракту 9 с магистралью газа высокого давления до холодильной турбины 2, газовую турбину 10, на выходе иэ которой размещен теплообменник 11, сопряженный с тепловым контуром 12 бытового теплоснабжения. Турбина

10 связана с потребителем 13 механической энергии.

Работа ГТДУ осуществляется следующим образом.

Гаэ высокого давления, протекая по магистрали 1, вращает турбину 2, которая приводит во вращение воздушный компрессор

3, Компрессор 3 засасывает воздух из атмосферы через осушитель воздуха 6 и теплообменник 5, повышает его давление и направляет в газотурбинную установку 4, начиная с теплообменника-регенератора 7, в котором воздух нагревается теплом газа после турбины 10, Нагретый воздух поступает в камеру сгорания 8, в которую поступает топливо по тракту 9. Горячий газ после камеры сгорания 8 поступает на турбину 10, совершая полезную работу, сообщаемую потребителю механической энергии 13. Гаэ высокого давления, пройдя через холодильную турбину 2, снижает свою температуру и охлаждает воздух, поступающий в компрессор 3, с помощью теплообменника 5. Газ после турбины 10 снижает свою температуру в теплообменнике 11, повышая температуру контура 12.

Наибольшее применение предлагаемое

ГТДУ может найти при использовании в качестве магистрали газа высокого давления природного газа в тех местах, где происходит редуцирование давления газа до более низкого давления, Это редуцирование в настоящее время осуществляется преимущественно с отношением давления 4:1 и 10:1, с помощью пассивного дросселирования . т.е. с бесполезным рассеиванием энергии давления природного газа.

ГТДУ по сравнению с прототипом позволяет в несколько раз увеличить мощноСть, снимаемую с каждого килограмма, прошедшего через холодильную турбину гаэа: в 3-4 раза при температуре газа в камере сгорания равной 1300К, степени повышения

10 давления воздушного компрессора Бк, равной 6-10, степени регенерации тепла гр =

=0,85 и КПД лопаточных машин на уровне

0,85-0,92. При этом КПД ГТДУ, условно определенный по отношению к теплу, сообща15 емому воздуху в камере сгорания, может составить у, "0,85-0,9 при С, не превышающем 0,09 кг квт час

Формула изобретения

1. Гаэотурбодетандерная установка для работы на природном газе. включающая магистраль природного газа высокого давления с последовательно установленными в ней турбодетандером, соединенным валом с компрессором, и теплообменником, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности, она снабжена регенеративной гаэотурбинной установкой, содержащей теплообменник-регенератор, камеру

30 сгорания и газовую турбину, при этом всасывающий патрубок компрессора соединен с атмосферой через теплообменник, нагнетательный патрубок компрессора — с входом воздуха в теплообменник-регенератор, а ка35 мера сгорания по топливу подключена к магистрали природного газа высокого давления, 2. Установка по п,1, отличающаяся тем, что на входе воздуха в теплообменник

40 установлен осушитель, а на выходе продук° тов сгорания иэ теплообменника-регенератора установлен теплообменник-подогреватель контура системы теплоснабжения.

1822927 ф фе

Составитель В.Гуров

Техред М,Моргентал

Корректор Л.Пилипенко

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2176 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5