Способ работы детандер-генераторной установки электростанции
Владельцы патента RU 2582377:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) (RU)
Изобретение относится к энергетике. Способ работы детандер-генераторной установки электростанции заключается в том, что часть природного газа, поступающего по магистральному газопроводу на электростанцию, подогревают и подают в турбодетандер, в турбодетандере в процессе расширения природного газа производится механическая работа, которая затрачивается на привод электрогенератора турбодетандера, отработавший в турбодетандере природный газ подают в топки энергетических котлов, при этом подогрев природного газа перед подачей его в турбодетандер осуществляют в промежуточном газоохладителе трубчатого типа теплотой природного газа, нагретого в результате осуществления процесса сжатия в дожимном газовом компрессоре газотурбинной установки, а подогрев природного газа после турбодетандера перед подачей его в топки энергетических котлов осуществляют в маслоохладителе трубчатого типа теплотой масла, нагретого в системе смазки дожимного газового компрессора газотурбинной установки. Изобретение позволяет обеспечить повышение экономичности детандер-генераторной установки и КПД энергетических котлов тепловой электрической станции. 1 ил.
Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях.
Известен способ работы детандер-генераторной установки электростанции (см. Романов В.В., Ситников В.В. Новая детандер-генераторная установка НПКГ "Заря"-"Машпроект" // Газотурбинные технологии. Рыбинск. Март, 2005. С. 40), по которому часть природного газа, поступающего по магистральному газопроводу на электростанцию, подогревают и подают в турбодетандер, в турбодетандере в процессе расширения природного газа производится механическая работа, которая затрачивается на привод электрогенератора турбодетандера, отработавший в турбодетандере природный газ подают в топки энергетических котлов. Принят за прототип.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа работы детандер-генераторной установки электростанции, принятого за прототип, относится то, что при реализации известного способа работы детандер-генераторная установка электростанции обладает пониженной экономичностью, так как для предварительного подогрева природного газа перед подачей его в турбодетандер, с целью повышения электрической мощности электрогенератора детандера и обеспечения положительной температуры природного газа на выходе из турбодетандера, используют высокопотенциальную тепловую энергию водяного пара, выработка которого в энергетических котлах связана с повышенным расходом топлива. Кроме того, в топки энергетических котлов подают охлажденный в турбодетандере природный газ, что снижает КПД котлов.
Сущность изобретения заключается в повышении эффективности работы тепловой электрической станции.
Технический результат - повышение экономичности детандер-генераторной установки и КПД энергетических котлов тепловой электрической станции.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе работы детандер-генераторной установки электростанции, по которому часть природного газа, поступающего по магистральному газопроводу на электростанцию, подогревают и подают в турбодетандер, в турбодетандере в процессе расширения природного газа производится механическая работа, которая затрачивается на привод электрогенератора турбодетандера, отработавший в турбодетандере природный газ подают в топки энергетических котлов, особенность заключается в том, что подогрев природного газа перед подачей его в турбодетандер осуществляют в промежуточном газоохладителе трубчатого типа теплотой природного газа, нагретого в результате осуществления процесса сжатия в дожимном газовом компрессоре газотурбинной установки, при этом природный газ после турбодетандера перед подачей его в топки энергетических котлов подогревают в маслоохладителе трубчатого типа теплотой масла, нагретого в системе смазки дожимного газового компрессора газотурбинной установки.
На чертеже представлена схема детандер-генераторной установки электростанции, реализующая предлагаемый способ, где показаны: магистральный газопровод 1, газорегуляторный пункт 2, турбодетандер 3, электрогенератор 4, подводящий газопровод 5, выхлопной газопровод 6, газотурбинная установка, газовая турбина 7, турбокомпрессор 8, камера сгорания 9 и электрический генератор 10, дожимной газовый компрессор 11, промежуточный газоохладитель трубчатого типа 12, маслоохладитель трубчатого типа 13, электропривод 14.
Детандер-генераторная установка электростанции содержит магистральный газопровод 1, газорегуляторный пункт 2, турбодетандер 3, электрогенератора 4, подводящий газопровод 5 к турбодетандеру, выхлопной газопровод 6, газотурбинную установку, включающую газовую турбину 7, турбокомпрессор 8, камеру сгорания 9, электрический генератор 10, дожимной газовый компрессор 11, промежуточный газоохладитель трубчатого типа 12, маслоохладитель трубчатого типа 13, электропривод 14 дожимного газового компрессора 11.
Способ реализуется следующим образом.
Природный газ из магистрального газопровода 1 направляют на газорегуляторный пункт 2, к дожимному газовому компрессору 11 и в нагревательный тракт промежуточного газоохладителя трубчатого типа 12. В охладительный тракт промежуточного газоохладителя трубчатого типа 12 подают подогретый в процессе предварительного сжатия в дожимном газовом компрессоре 11 природный газ. Природный газ перед подачей в нагревательный тракт промежуточного газоохладителя трубчатого типа 12 не дросселируют в газорегуляторном пункте 2. В промежуточном газоохладителе трубчатого типа 12 осуществляют процесс теплообмена между двумя теплоносителями, при этом природный газ, поступающий к турбодетандеру 3 по подводящему газопроводу 5, нагревают, а природный газ, поступающий в камеру сгорания 9 газотурбинной установки, охлаждают. Охлажденный в промежуточном газоохладителе трубчатого типа 12 природный газ поступает в камеру сгорания 9, куда так же подают сжатый до необходимого давления в турбокомпрессоре 8 атмосферный воздух. В камере сгорания 9 осуществляют процесс горения природного газа с образованием нагретых до высокой температуры продуктов сгорания. Образовавшиеся в камере сгорания 9 продукты сгорания смешивают с вторичным сжатым в турбокомпрессоре 8 атмосферным воздухом. Смесь продуктов сгорания с вторичным сжатым атмосферным воздухом (газы) подают в газовую турбину 7, где в процессе расширения газы совершают полезную работу газотурбинного цикла, затрачиваемую на привод электрического генератора 10 и турбокомпрессора 8. Отработавшие в газовой турбине 7 газы направляют в котел-утилизатор (не показан). Нагретый в промежуточном газоохладителе трубчатого типа 12 природный газ поступает в турбодетандер 3, где в процессе расширения природного газа совершается полезная работа газового цикла, затрачиваемая на привод электрогенератора 4. Затем природный газ по выхлопному газопроводу 6 подают в нагревательный тракт маслоохладителя трубчатого типа 13, в охладительный тракт которого поступает нагретое в системе смазки дожимного газового компрессора 11, масло, циркулирующее по замкнутому циклу. В результате процесса теплообмена между маслом и природным газом в маслоохладителе трубчатого типа 13 природный газ подогревается, а масло охлаждается. Подогретый в маслоохладителе трубчатого типа 13 природный газ направляют к энергетическим котлам (не показаны), а охлажденное масло подают в систему смазки дожимного газового компрессора 11.
Для повышения экономичности детандер генераторной установки электростанции путем увеличения электрической мощности, вырабатываемой электрогенератором турбодетандера, и обеспечения положительной температуры природного газа на выходе из турбодетандера целесообразно подогрев природного газа перед подачей его в турбодетандер производить нагретым в результате осуществления процесса сжатия в дожимном газовом компрессоре природным газом, подаваемым в камеру сгорания газотурбинной установки. В этом случае увеличится электрическая мощность электрогенератора турбодетандера за счет повышения работы, совершаемой природным газом в турбодетандере в результате повышения начальной температуры и энтальпии природного газа. При этом для повышения КПД энергетических котлов за счет увеличения количества теплоты, вносимого с топливом в топки энергетических котлов, подогрев природного газа, подаваемого в энергетические котлы после турбодетандера, целесообразно осуществлять маслом, нагретым в системе смазки дожимного газового компрессора газотурбинной установки.
Таким образом, подогрев природного газа перед подачей его в турбодетандер теплотой природного газа, нагретого в результате процесса сжатия в дожимном газовом компрессоре, и подогрев природного газа, поступающего после турбодетандера в топки энергетических котлов, в маслоохладителе трубчатого типа теплотой масла, нагретого в результате непрерывной циркуляции в системе смазки дожимного газового компрессора газотурбинной установки, позволяет повысить экономичность детандер-генераторной установки электростанции и КПД энергетических котлов.
Способ работы детандер-генераторной установки электростанции, по которому часть природного газа, поступающего по магистральному газопроводу на электростанцию, подогревают и подают в турбодетандер, в турбодетандере в процессе расширения природного газа производится механическая работа, которая затрачивается на привод электрогенератора турбодетандера, отработавший в турбодетандере природный газ подают в топки энергетических котлов, отличающийся тем, что подогрев природного газа перед подачей его в турбодетандер осуществляют в промежуточном газоохладителе трубчатого типа теплотой природного газа, нагретого в результате осуществления процесса сжатия в дожимном газовом компрессоре газотурбинной установки, при этом природный газ после турбодетандера перед подачей его в топки энергетических котлов подогревают в маслоохладителе трубчатого типа теплотой масла, нагретого в системе смазки дожимного газового компрессора газотурбинной установки.
