Газотурбодетандерная энергетическая установка тепловой электрической станции

Газотурбодетандерная энергетическая установка содержит турбодетандер с регулирующим сопловым аппаратом, дожимной газовый компрессор, газотурбинную установку с регенеративным воздухоподогревателем, подогреватели газа высокого и низкого давления, воздухоохладитель, подогреватель теплоносителя, подводящий газопровод высокого давления (1,0-0,6 МПа), газопровод низкого давления, трубопроводы промежуточного теплоносителя (воды), котельные агрегаты ТЭС, систему управления давлением газа. Турбодетандер связан валами с дожимным газовым компрессором и с компрессором ГТУ. Газовая турбина связана валом с электрогенератором. Большую часть газа из подводящего газопровода подогревают теплом теплоносителя в подогревателе газа высокого давления до 80-100°С, расширяют в турбодетандере до 0,13-0,14 МПа, охлаждают воздух перед компрессором, подогревают в подогревателе газа низкого давления до 50-60°С и по газопроводу низкого давления подают в горелки котельных агрегатов ТЭС. Меньшую часть газа высокого давления сжимают в дожимном газовом компрессоре и подают в камеру сгорания газотурбинной установки. Выхлопными газами газовой турбины подогревают в регенеративном воздухоподогревателе сжатый воздух и промежуточный теплоноситель (воду). Достигается увеличение выработки электроэнергии, повышение тепловой экономичности тепловой электрической станции и снижение ее стоимости. 1 ил.

 

Изобретение относится к газотурбодетандерным энергетическим установкам и может быть использовано на тепловых электрических станциях.

Известна газотурбинная установка, содержащая компрессор, камеру сгорания, силовую газовую турбину, электрогенератор, теплообменный аппарат, турбодетандер. Высоконапорная магистраль природного газа соединена через теплообменный аппарат с входом турбодетандера, выход которого связан с камерой сгорания и с потребителем газа. Силовая газовая турбина связана валом с электрогенератором. Ротор высокооборотного турбодетандера соединен валом с ротором компрессора. Греющей средой в теплообменном аппарат являются выхлопные газы силовой газовой турбины. (Патент РФ №2338908). Положительным качеством данной газотурбинной установки является привод компрессора от высокооборотного турбодетандера. Но она не может быть применена на тепловых электрических станциях (ТЭС), так как давление газа расширенного в турбодетандере и подаваемого а камеру сгорания газотурбинной установки должно быть не менее 2,5 МПа, когда в горелки котельных агрегатов ТЭС подается газ низкого давления (0,13-0,14 МПа).

Известен способ работы турбодетандерного агрегата (ТДА) используемого для выработки электроэнергии на ТЭС. Согласно этому способу природный газ подают на газораспределительную станцию (ГРП) ТЭС с давлением 1,0-0,6 МПа, подогревают до температуры 80-100°С, расширяют в турбодетандерном агрегате до давления 0,13-0,15 МПа и температуры 3-5°С, исключающей гидратообразование. Работу турбодетандера используют для привода электрогенератора и выработки электроэнергии. Газ расширенный в турбодетандере, подогревают теплом теплоносителя и подают в горелки котельных агрегатов ТЭС, Теплоносителем для подогрева газа перед детандером служит вода нагретая теплом пара из регулируемых отборов паровых турбин. Конденсат греющего пара используемого для подогрева газа до и после турбодетандера возвращают в пароводяной цикл ТЭС. В зимнем режиме работы ТЭС греющую воду для ТДА подогревают также в пиковых водогрейных котлах. (Е.А. Жигулина, Н.В. Калинин, В.Г. Хромченков. Эффективность подогрева природного газа при использовании детандергенераторных агрегатов на тепловых электрических станциях, www/cqmbienergy/ru. Статьи). Недостатками этого способа и установки для его осуществления является необходимость связи ТДА трубопроводами теплоносителя с регулируемыми отборами паровых турбин и пиковыми водогрейными котлами ТЭС

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является энергетическая газотурбодетандерная установка собственных нужд компрессорных станций магистральных газопроводов (Патент РФ №2541080).

Энергетическая газотурбодетандерная установка по патенту №2541080 состоит из газопровода высокого давления, подогревателя газа, турбодетандера с регулируемым сопловым аппаратом, компрессора, камеры сгорания, газовой турбины, электрогенератора, выхлопного газохода, теплообменника-регенератора, трубопровода топливного газа, системы управления давлением газа, насосом теплоносителя, трубопроводы горячего и охлажденного теплоносителя; газопровод высокого давления соединен через теплообменник-регенератор с входом турбодетандера, его выход связан с выходной газовой магистралью, выход газовой турбины связан через теплообменник-регенератор с атмосферой, турбодетандер связан общим валом с входом компрессора, газовая турбина соединена валом с электрогенератором; при изменении давления газа в газопроводе высокого давления система управления давлением поддерживают постоянное давление газа вышедшего из турбодетандера. Данное изобретение принято в качестве прототипа предполагаемого изобретения. Положительными качествами прототипа является повышение электрической мощности энергетической газотурбинной установки за счет использования работы турбодетандера для сжатия воздуха в компрессоре и снижение стоимости установки за счет применения в ней высокооборотного компрессора с меньшим числом ступеней. Но установка - прототип предназначена для выработки электроэнергии на компрессорной станции магистрального газопровода с подачей в турбодетандер природного газа высокого давления 5,5-7 МПа и его расширения в турбодетандере до 2,5-3 МПа. Она не может быть применена на тепловой электрической станции (ТЭС), так как на ТЭС подают природный газ с давлением 1,0-0,6 МПа, дросселируют до 0,13-0,14 МПа и направляют в горелки котельных агрегатов.

Технической задачей газотурбодетандерной энергетической установки является увеличение выработки электроэнергии, повышение тепловой экономичности тепловой электрической станции и снижение ее стоимости. Поставленная задача решается за счет того, что в энергетической газотурбодетандерной установке состоящей из газопровода высокого давления, подогревателя газа высокого давления, турбодетандера с регулируемым сопловым аппаратом, газопровода низкого давления, подогревателя газа низкого давления, системы управления давлением газа, газотурбинной установки, содержащей компрессор, камеру сгорания, газовую турбину, электрогенератор, выхлопного газохода газовой турбины, трубопроводов горячего и охлажденного теплоносителя с насосом; газопровод высокого давления соединен по газу через подогреватель газа высокого давления с входом турбодетандера, его выход связан с входом подогревателя газа низкого давления, турбодетандер соединен валом с компрессором, газовая турбина соединена валом с электрогенератором, система управления давлением газа связана импульсными линиями с регулируемым сопловым аппаратом турбодетандера и с газопроводом газа низкого давления, причем природный газ из газопровода высокого давления подают на установку с давлением 1,0-0,6 МПа, установка дополнительно снабжена дожимным газовым компрессором, воздухоохладителем, регенеративным воздухоподогревателем, утилизационным теплообменником, газопровод высокого давления связан с входом дожимного газового компрессора, выход которого соединен с камерой сгорания, в выхлопном газоходе газовой турбины последовательно установлены регенеративный воздухоподогреватель и утилизационный теплообменник связанный трубопроводами горячего и охлажденного теплоносителя и насосом с подогревателем газа высокого давления, с воздухоохладителем и с подогревателем газа низкого давления, выход подогревателя газа низкого давления связан газопроводом газа низкого давления (0,13-0,14 МПа) с горелками котельных агрегатов тепловой электрической станции.

На Фиг. 1 представлена схема газотурбодетандерной энергетической установки тепловой электрической станции. Газотурбодетандерная энергетическая установка содержит: газопровод высокого давления 1, дожимной газовый компрессор 2, турбодетандер 3, компрессор 4, регенеративный воздухоподогреватель 5, газовую турбину 6, электрогенератор 7, камеру сгорания 8, воздухоохладитель 9, подогреватель газа высокого давления 10, утилизационный теплообменник 11, трубопроводы горячего и охлажденного теплоносителя 12 с насосом, подогреватель газа низкого давления 13, газопровод газа низкого давления 14, котельные агрегаты 15, систему управления давлением газа 16.

Газопровод высокого давления 1 (1,0-0,6 МПа) связан с входом дожимного газового компрессора 2 и через подогреватель газа высокого давления 10 подключен к входу турбодетандера 3. Выход дожимного газового компрессора 2 связан с камерой сгорания 8. Выход турбодетандера 3 через подогреватель подогрева газа низкого давления 13 и газопровод газа низкого давления 14 связан с котельными агрегатами 15 тепловой электрической станции, а также связан с воздухоохладителем 9 установленном на входе в компрессор 4. Выход компрессора 4 через регенеративный воздухоподогреватель 5 и камеру сгорания 8 связан с входом газовой турбины 6. Ее выход связан с атмосферой через регенеративный воздухоподогреватель 5 и утилизационный теплообменник 11, который трубопроводами теплоносителя (воды) 12 соединен с подогревателем газа высокого давления 10 и с подогревателем газа низкого давления 13. Выхлоп газовой турбины 6 связан с атмосферой через регенеративный воздухоподогреватель 5 и утилизационный теплообменник 11. Ротор газовой турбины 6 соединен валом с электрогенератором 7. Ротор детандера 3 связан валами с дожимным газовым компрессором 2 и с компрессором 4. Система управления давлением газа 16 соединена импульсными линиями с регулируемым сопловым аппаратом детандера 3 и с газопроводом газа низкого давления 14.

Газотурбодетандерная энергетическая установка тепловой электрической станции работает следующим образом. Большую часть природного газа из газопровода высокого давления 1 с давлением 1,0-0,6 МПа подогревают в подогревателе газа высокого давления 10 до 80-100°С, подают в турбодетандер 3, расширяют в нем до давления 0,13-0,14 МПа и температуры в 3-5°С. В летний период часть этого газа подают в воздухоохладитель 9 для охлаждения воздуха перед компрессором 4, затем этот газ подогревают до 50-60°С в подогревателе низкого давления 13 и по газопроводу газа низкого давления 14 направляют в котельные агрегаты 15 тепловой электрической станции. Подогрев газа в подогревателе газа низкого давления 13 производят теплом теплоносителя (воды) подводимой по трубопроводу горячего теплоносителя 12. Теплоту этого теплоносителя используют также для подогрева природного газа высокого давления в подогревателе газа высокого давления 10. Меньшую часть природного газа из газопровода высокого давления 1 подают в дожимной газовый компрессор 2, сжимают и направляют в камеру сгорания 8. Атмосферный воздух охлаждают в воздухоохладителе 9, сжимают в компрессоре 4, через регенеративный воздухоподогреватель 5 подают его в камеру сгорания 8. Продукты сгорания, расширенные в газовой турбине 6 через регенеративный воздухоподогреватель 5 и утилизационный теплообменник 11 сбрасывают в атмосферу. В регенеративном воздухоподогревателе 5 теплом уходящих газов газовой турбины 6 подогревают воздух, сжатый в компрессоре 4.

Технические решения, примененные в предлагаемой газотурбодетандерной энергетической установке, позволяют:

- в турбодетандере 3 расширять топливный газ для всех котельных агрегатов тепловой электрической станции;

- механическую энергию турбодетандера 3 использовать как для сжатия воздуха в компрессоре 4, так и для сжатия природного газа в дожимном газовом компрессоре 2;

- за счет применения высокого числа оборотов в турбодетандере 3, компрессоре 4 и в дожимном газовом компрессоре 2 уменьшить их число ступеней и стоимость;

- применение регенеративного воздухоподогревателя 5 позволяет уменьшить степень сжатия воздуха в компрессоре и степень повышения давления в дожимном газовом компрессоре 2;

- в летний период охлаждать воздух перед компрессором и повысить тепловую экономичность установки;

- повысить тепловую экономичность установки за счет подогрева теплоносителем газа высокого и низкого давления.

Энергетическая газотурбодетандерная установка, состоящая из газопровода высокого давления, подогревателя газа высокого давления, турбодетандера с регулируемым сопловым аппаратом, газопровода низкого давления, подогревателя газа низкого давления, системы управления давлением газа, газотурбинной установки, содержащей компрессор, камеру сгорания, газовую турбину, электрогенератор, выхлопной газоход газовой турбины, установка снабжена трубопроводами горячего и охлажденного теплоносителя с насосом; газопровод высокого давления соединен по газу через подогреватель газа высокого давления с входом турбодетандера, его выход связан с входом подогревателя газа низкого давления, турбодетандер соединен валом с компрессором, газовая турбина соединена валом с электрогенератором, система управления давлением газа связана импульсными линиями с регулируемым сопловым аппаратом турбодетандера и с газопроводом газа низкого давления, отличающаяся тем, что природный газ из газопровода высокого давления подают на установку с давлением 1,0-0,6 МПа, ее дополнительно снабжают дожимным газовым компрессором, воздухоохладителем, регенеративным воздухоподогревателем, утилизационным теплообменником; газопровод высокого давления связан с входом дожимного газового компрессора, выход которого соединен с камерой сгорания, в выхлопном газоходе газовой турбины последовательно установлены регенеративный воздухоподогреватель и утилизационный теплообменник, который трубопроводами горячего и охлажденного теплоносителя связан с подогревателем газа высокого давления, с воздухоохладителем и с подогревателем газа низкого давления; выход подогревателя газа низкого давления связан газопроводом газа низкого давления 0,13-0,14 МПа с горелками котельных агрегатов тепловой электрической станции.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к газораспределительным станциям для снижения давления газа в газопроводе. Газораспределительная станция содержит блок управления, технологический блок с газопроводом высокого и низкого давления, емкость сбора конденсата, соединенную с газопроводом высокого давления и через запорный орган с газопроводом низкого давления, эжектор, вихревую трубу, установленную на газопроводе высокого давления, теплообменник, соединенный с выходом горячего потока вихревой трубы, а выход ее холодного потока соединен с конденсатоотводчиком.

Изобретение относится к области газодобывающей промышленности и может быть использовано для перекачки газа при проведении ремонтных и профилактических работ на газопроводах-шлейфах и газосборных коллекторах в системах сбора скважинной продукции на газовых и газоконденсатных месторождениях.

Изобретение относится к способам транспортировки материалов по трубопроводу с помощью пневмогидравлического носителя в газодобывающей промышленности и может применяться для обеспечения стабильного протекания технологического процесса работы установки мембранного выделения гелиевого концентрата.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к средствам подготовки топливного газа в системе трубопроводного транспорта природного газа, и может найти применение в газовой промышленности, конкретнее в системах, обеспечивающих работу газоперекачивающих агрегатов (ГПА), установленных на компрессорных станциях (КС) магистральных газопроводов.

Группа изобретений относится к газовой промышленности и может быть использована для снабжения как природным, так и сжиженным углеводородным газом (СУГ) отдаленных от централизованной системы газоснабжения районов.

Изобретение относится к технике турбостроения, а именно к устройствам регулирования давления в газовой магистрали с помощью турбодетандеров, и может быть использовано на газораспределительных станциях для выработки электрической энергии.

Группа изобретений относится к системам распределения газов, которые могут быть использованы в газораспределительных станциях для подачи газа к потребителям. Автоматическая газораспределительная станция в первом варианте содержит модуль подготовки газа высокого давления и модуль редуцирования.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к эксплуатации узлов очистки газа, и может быть использовано при выработке газа из устройств очистки, например компрессорных станций.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, конкретно к применению природного газа в средствах выработки энергии и холода за счет использования перепада давления природного газа на газораспределительных станциях (ГРС).

Изобретение относится к распределению газа для систем или станций, регулирующих давление на двух или большем количестве магистралей. Устройство для равномерного распределения потока между первой магистралью (1) для подачи газа и второй магистралью (2) для подачи газа в системе регулирования давления содержит первый блок (8) управления первого регулирующего устройства (4) для регулирования давления в первой магистрали (1) до первого заданного рабочего давления (Р1), второй блок (19) управления второго регулирующего устройства (6) для регулирования давления во второй магистрали (2) до второго заданного давления (Р2), пневматический трубопровод (19) для соединения между первым блоком (8) управления и вторым регулирующим устройством (6) для регулирования давления во второй магистрали (2) до первого заданного давления (Р1), и пневматический выключатель (20) для прерывания пневматического соединения для регулирования давления во второй магистрали (2) до второго заданного давления (Р2).

Изобретение относится к энергетике. Компрессорная станция магистрального газопровода состоит из приводного газоперекачивающего агрегата (ГПА), электроприводных ГПА и утилизационной энергетической газотурбинной установки (УЭГТУ).

Комбинированная утилизационная энергетическая газотурбинная установка компрессорной станции магистрального газопровода состоит из приводной газотурбинной установки утилизационной газотурбинной установки.
Изобретение относится к энергетике, а именно к системам генерации тепла для систем отопления и электроэнергии. В результате применения изобретения происходит прямое использование тепловой энергии продуктов сгорания топлива при одновременном получении тепла и электроэнергии за счет формирования смешанного потока продуктов сгорания и воздуха в камере смешения эжектора, который на выходе из эжектора имеет давление выше, чем давление воздуха на входе в эжектор.

Группа изобретений относится к регенеративным подогревателям. Теплоутилизационный парогенератор содержит корпус, змеевик испарителя низкого давления, разгонный змеевик предварительного подогрева выше по потоку от него и змеевик подогревателя питательной воды ниже по потоку от него.

Изобретение предназначено для выработки электроэнергии на энергетических установках газораспределительных станций и на газорегуляторных пунктах. Природный газ высокого давления расширяют в турбодетандере и снижают его давление до уровня, требуемого конкретному потребителю, поддерживая его температуру не менее 278 К.

Изобретение относится к способу получения водорода и генерирования энергии. Способ включает стадии, на которых: (a) газообразное углеводородное сырье подвергают эндотермической реакции парового риформинга контактированием в зоне реакции парового риформинга для получения газообразной смеси, содержащей водород и монооксид углерода; (b) извлекают водород из указанной смеси; (c) подают топливо и окислитель в турбину, содержащую последовательно компрессор, камеру горения и турбину расширения, где топливо сжигают со сжатым окислителем в камере горения с получением потока дымового газа; (d) подают по меньшей мере часть указанного потока дымового газа в турбину расширения для генерирования энергии и для получения отходящего газа турбины; (e) обеспечивают теплоту для указанной эндотермической реакции риформинга приведением потока горячего газа, генерированного на стадии (с) и/или стадии (d), в теплообменный контакт с зоной реакции парового риформинга, и на стадии (f) сжижают водород, извлеченный на стадии (b), подвергая извлеченный водород циклу сжижения, содержащему охлаждение и компримирование водорода.

Изобретение относится к энергетике. Система труб для передачи тепла из потока выхлопного газа питательной воде, содержащая экономайзер, который включает в себя четыре секции, а также теплообменник и множество клапанов.

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.

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 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.

Изобретение относится к энергетике. Представлена термодинамическая система комбинированного цикла для выработки механической энергии.

Газотурбодетандерная энергетическая установка содержит турбодетандер с регулирующим сопловым аппаратом, дожимной газовый компрессор, газотурбинную установку с регенеративным воздухоподогревателем, подогреватели газа высокого и низкого давления, воздухоохладитель, подогреватель теплоносителя, подводящий газопровод высокого давления, газопровод низкого давления, трубопроводы промежуточного теплоносителя, котельные агрегаты ТЭС, систему управления давлением газа. Турбодетандер связан валами с дожимным газовым компрессором и с компрессором ГТУ. Газовая турбина связана валом с электрогенератором. Большую часть газа из подводящего газопровода подогревают теплом теплоносителя в подогревателе газа высокого давления до 80-100°С, расширяют в турбодетандере до 0,13-0,14 МПа, охлаждают воздух перед компрессором, подогревают в подогревателе газа низкого давления до 50-60°С и по газопроводу низкого давления подают в горелки котельных агрегатов ТЭС. Меньшую часть газа высокого давления сжимают в дожимном газовом компрессоре и подают в камеру сгорания газотурбинной установки. Выхлопными газами газовой турбины подогревают в регенеративном воздухоподогревателе сжатый воздух и промежуточный теплоноситель. Достигается увеличение выработки электроэнергии, повышение тепловой экономичности тепловой электрической станции и снижение ее стоимости. 1 ил.

Наверх