Спосіб вироблення електроенергії на базі скидної теплоти гту-приводів компресорного цеху магістрального газопроводу і пристрій для його реалізації
Номер патенту: 39536
Опубліковано: 15.06.2001
Автори: Мазур Олександр Іустинович, Клименко Віктор Миколайович, Овчиннікова Людмила Михайлівна, Клименко Юрій Георгієвич, Бабієв Григорій Миколайович
Формула / Реферат
1 Спосіб вироблення електроенергії на базі скидної теплоти ГТУ-приводів компресорного цеху магістрального газопроводу, що включає спалення палива в камерах згорання ГТУ-приводів нагнітачів природного газу та в парових котлах-утилізаторах, куди скидаються відпрацьовані гази ГТУ, і генерацію в котлах-утилізаторах перегрітої пари високих параметрів, яку направляють в парову турбіну, що обертає електрогенератор, причому відпрацьовані в котлі-утилізаторі гази скидаються в атмосферу, а відпрацьована в паровій турбіні пара конденсується і у вигляді живильної води подається в пароводяний контур котлів-утилізаторів, який відрізняється тим, що шляхом спалення палива в атмосфері вихлопних газів підігрівають останні так, щоб потужність парової турбіни складала 0,6-0,9 від сумарної механічної потужності працюючих в цеху ГТУ-приводів, а температура димових газів перед котлом-утилізатором перевищувала на 10-40 °С температуру перегрітої пари, яку вибирають відповідною рівню високих параметрів пари для парової турбіни зазначеної вище потужності.
2. Спосіб вироблення електроенергії по пункту 1, який відрізняється тим, що при зменшенні температури або витрати вихлопних газів ГТУ-приводів компресорного цеху вводять в дію і збільшують рециркуляцію димових газів з вихідної зони котла-утилізатора до вихідної зони системи спалення палива так, щоб компенсувати дефіцит вихлопних газів, одночасно збільшують витрату палива в системі спалення і підігрівають вихлопні гази ГТУ-приводів так, щоб температура суміші цих газів і газів, що рециркулюють, досягла рівня температури газів перед котлом-утилізатором, яка мала місце до зменшення параметрів вихлопних газів ГТУ-приводів, і цим підтримують сталою потужність парової турбіни.
3. Пристрій для реалізації способу вироблення електроенергії, що включає газотурбінні приводи нагнітачів природного газу магістрального газопроводу, індивідуальний паровий котел-утилізатор на кожному ГТУ-приводі або один загальноцеховий котел-утилізатор з газоходом рециркуляції димових газів, димососом і регулятором його продуктивності, блок спалення палива на вході в котел-утилізатор, паротурбінну установку з електрогенератором і усім допоміжним обладнанням (барабани, деаератор, конденсатор, живильні насоси та т.і.), необхідним для роботи паросилового циклу, і систему регулювання потужності паротурбінної установки, який відрізняється тим, що індивідуальний або загальноцеховий котел-утилізатор додатково обладнано блоком стабільності параметрів перегрітої пари, який містить датчик потужності ГТУ-привода і датчик температури димових газів перед першою конвективною поверхнею котла-утилізатора, а газохід рециркуляції димових газів одним кінцем підключено до вихідної зони газового тракту котла-утилізатора, другим кінцем - до вихідної зони блока спалення палива, причому датчик потужності і температури з'єднані відповідно з регулятором продуктивності димососа рециркуляції та регулятором витрати палива в блоці спалення палива котла-утилізатора.
Текст
1. Спосіб вироблення електроенергії на базі скидної теплоти ГТУ-приводів компресорного цеху магістрального газопроводу, що включає спалення палива в камерах згоряння ГТУ-приводів нагнітачів .природного газу та в парових котлахутилізаторах, куди скидаються відпрацьовані гази ГТУ, і генерацію в котлах-утилізаторах перегрітої пари високих параметрів, яку направляють в парову турбіну, що обертає електрогенератор, причому відпрацьовані в котлі-утилізаторі гази скидаються в атмосферу, а відпрацьована в паровій турбіні пара конденсується і у вигляді живильної води подається в пароводяний контур котлівутилізаторів, який відрізняється тим, що шляхом спалення палива в атмосфері вихлопних газів підігрівають останні так, щоб потужність парової турбіни складала 0,6-0,9 від сумарної механічної потужності працюючих в цеху ГТУ-приводів, а температура димових газів перед котломутилізатором перевищувала на 10-40°С температуру перегрітої пари, яку вибирають відповідною рівню високих параметрів пари для парової турбіни зазначеної вище потужності. 2. Спосіб вироблення електроенергії по пункту 1, який відрізняється тим, що при зменшенні температури або витрати вихлопних газів ГТУприводів компресорного цеху вводять в дію і збільшують рециркуляцію димових газів з вихідної зони котла-утилізатора до вихідної зони системи спалення палива так, щоб компенсувати дефіцит вихлопних газів, одночасно збільшують витрату палива в системі спалення і підігрівають вихлопні гази ГТУ-приводів так, щоб температура суміші цих газів і газів, що рециркулюють, досягла рівня температури газів перед котлом-утилізатором, яка мала місце до зменшення параметрів вихлопних газів ГТУ-приводів, і цим підтримують сталою потужність парової турбіни. 3. Пристрій для реалізації способу вироблення електроенергії, що включає газотурбінні приводи нагнітачів природного газу магістрального газопроводу, індивідуальний паровий котепутилізатор на кожному ГТУ-приводі або один загальноцехрвий котел-утилізатор з газоходом рециркуляції димових газів, димососом і регулятором його продуктивності, блок спалення палива на вході в котел-утилізатор, паротурбінну установку з електрогенератором і усім допоміжним обладнанням (барабани, деаератор, конденсатор, живильні насоси та т і.), необхідним для роботи паросилового циклу, і систему регулювання потужності паротурбінної установки, який відрізняється тим, що індивідуальний або загальноцеховий котел-утилізатор додатково обладнано блоком стабільності параметрів перегрітої пари, який містить датчик потужності ГТУ-привода і датчик температури димових газів перед першою конвективною поверхнею котлаутилізатора, а газохід рециркуляції димових газів одним кінцем підключено до вихідної зони газового тракту котла-утилізатора, другим кінцем - до вихідної зони блока спалення папива, причому датчик потужності і температури з'єднані відповідно з регулятором продуктивності димососа рециркуляції та регулятором витрати палива в блоці спалення палива котла-утилізатора. Передбачуваний винахід відноситься до теплотехніки, зокрема - до комбінованих парогазових установок, а саме до способів вироблення електроенергії' гарантовано сталої потужності на базі скидної" теплоти газотурбінних приводів компресорного цеху магістральних газопроводів. Відомим є спосіб роботи парогазової установки (ПГУ) компресорного цеху магістрального газопроводу по так званій "безвідходній" технології ю О) 39536 (дип В Б Фрейман - Газоперекачивающие компрессорные станции на базе безотходной технологии // Газовая промышленность, 1993, № 4 С 27-28) Спосіб включає спалення палива (природного газу) в трьох камерах згорання газових турбін що обертають нагнітачі природного газу, та в блоках допалювальних пристроїв, які підігрівають відпрацьовані гази газових турбін, що надходять в три (по одному на кожну газову турбіну) парові котли-утилізатори Згенерована в котлах водяна пара поступає в парову турбіну де енергія пари перетворюється в механічну енергію яку використовують для приводу одного загальноцехового циклового (дня ГТУ) повітряного компресора Теплоту конденсації пари передаюгь тепловому спожілаачев» а конденсат Ж^ВИПЬНИМІ^ насосами направляють в пароводяний контур котла-утилізатора, при цьому передбачені усі технологічні процеси необхідні для здійснення паросилового циклу Недоліками цього способу роботи являється по-перше, неможливість підтримання номінальної потужності паротурбінної установки (дат - П Т У) при відключенні однієї чи двох газовиу турбін в результаті чого зменшиться тиск повітря, що видає загальноцеховий компресор на камери згорання газових турбін, і останні будуть працювати в нерозра*унковому режимі на частковій потужності, ВІДПОВІДНО, зменшиться тиск природного газу за газовими нагнітачами Наявність пристрою допалення газу перед котлом-утилізатором не взмозі компенсувати дефіцит теглоти (~ 60 %) відпрацьованих газів тих газових турбін, що відключені або зам'нені на більш ефективні (тобто з меншою витратою вихлопних газів), ОСКІЛЬКИ цей пристрій розрахований на номінальні параметри перегрітої пари та продуктивність котла утилізатора, і збільшення витрати палива що спалюється в цьому пристрої поруч з збільшенням продуктивності котла призведе до небезпечною з точки зору надійності перевищення температури пари По друге, недоліком способу є цілковита залежність безперебійної експлуатації компресорної стаицп від наявності поблизу ЗОВНІШНІХ джерел електроенері»! на власні потреби станци, бо спосіб не передбачає вироблення електроенергії Відомим Є спосіб підвищення номінальної потужності і ккд паротурбінної складової парогазотурбмчої електростанції шляхом паралельного включення котлів-утилізаторів декількох (двох або чотирьох) газотурбінних установок (далі ГТУ) (див Kedehofer R, Placherel A Die kombinterten Gas/Dampfturbinen-Krafrwerrke KA 9 11 und 13 Brown Bowen Mitt, 1982, № 11 - С 363) Спосіб передбачає "модульну концепцію" спалення палива в окремо взятій ГТУ і генерацію перегрітої пари в котлі-утилізаторі цієї ж ГТУ за рахунок теплоти її вихлопних газів, що скидаються в цей котел Кожний пароводяний контур такого модуля генерує перегріту пару, яка надходить в спільний збірний паропровід-колектор і далі в парову турбіну, де потенційна енергії пари перетворюється а механічну роботу (привід електрогенератора) Відпрацьована паоа конденсується і по роздаючому колектору живильної води конденсат надходить до кожного котла-утилізатора Відпрацьовані в котлі кожного модуля гази скидаються в атмосферу Недоліком способу є суттєве зменшення потужності ПТУ при відключенні однієї або декількох ГТУ внаслідок ВІДПОВІДНОГО зменшення КІЛЬКОСТІ перегрітої пари що продукується модулями які залишилися в роботі Окрім того, параметри (особливо - температура) перегрітої пари цілком визначаються температурою вихлопних газів ГТУ і якщо остання не дуже висока (430-490°С) то неможливо одержати високі параметри перегрітої пари, а значить -1 високий коефіцієнт корисної дії (ккд) паросилового ииклу, що впливає на кщ парогазової електростанції в цілому Відома комбінована енергоустановка (див патент Великої Британії №2249589 кл F02C 6/18, ИСМ №19, вип 65, 1993), що складається з енергетично) г азовоі турбіни та системи використання теплоти її вихлопних газів яка має пристрій для зміни відносних витрат в газових потоках що підводяться паралельно до двох агрегатів - низькотемпературного рівня та високотемпературного, причому в останній встроена камера згорання Недоліком відомого пристрою є низький коефіцієнт використання теплоти палива, обумовлений тим, що камера згорання функціонує з коефіцієнтом надлишку повітря близько трьох а за таких умов зростають втрати теплоти з відходячими з установки продуктами згорання Відомою Є парогазова установка (див Арсеньев Л В , Тырышкин В Г Комбинированные установки с газовыми турбинами - Л Машиностроение, 1982 - С 34 42), що включає ГТУ з компресором камерою згорання та газовою турбіною, котел-утилізатор теплоти вихлопних газів ГТУ в якому розташовані пароперегріваючі, парогенеруючі та економайзерні секцн пароводяного контуру для отримання перегрітої пари, парову турбіну з конденсатором деаератором, живильними та циркуляційними насосами, електрогенератором, що зв'язаний з валом парової турбіни, систему га зоходів та паропроводів з запорно-регулюючими органами Вихлопні гази ГТУ, проходячи крізь котел-утилізатор, віддають теплоту для виробництва пари, після чого скидаються в димову трубу, а енергія пари перетворюється в паротурбінній установці в електричну енергію Недолік цієї установки полягає в здатності продукування перегрітої пари лише невисоких параметрів, що призводить в результаті до низької ефективності ПТУ Фізична суть цього недоліку полягає в тому, що параметри пари однозначно пов'язані з початковою температурою тільки одного гріючого агента, яким є вихлопні гази ГТУ Відомим Є удосконалення згаданої вище парогазової установки (див Юращик И Л та ін "Утилизация теплоты приводных газотурбинных установок11- Київ Техніка, 1991- С 74-76) шляхом розміщення на вході в котел-утилізатор додаткової камери згорання, в ЯКІЙ спалюється паливо в атмосфері вихлопних газів ГТУ За рахунок теплоти цього палива підвищується температура вихлопних газів ГТУ. що надходять в котел-утилізатор і відповідно підвищується температура перегріву пари Оскільки також збільшується продукування насиченої пари, то це удосконалення підвищить електричну потужність ПТУ і її електричний ккд Недоліком установки є неможливість виробляти гарантовано сталу електричну потужність при 39536 зупинці однієї або декількох ГТУ з тих, що працюють в компресорному цеху магістрального газопроводу Невизначеним є також діапазон потужностей парової турбіни, який доцільно досягти з економічно» точки зору за рахунок спалення палива Це питання дуже важливе оскільки з загально фізичних представлень зрозуміло, що в разі суттєвого перевищення потужності ПТУ над сумарною потужністю ГТУ-приводів економічність такої ПГУ досягне рівня економічності звичайної паротурбінної електростанції Відомою Є парогазова установка по патенту ФРН № 402 9991 0 МКИ 5 F01 К23'10, F 02 С 6/18 Kombinierte Gas und Damppf turbinesnnanlade від 21 09 90 p , що забезпечує збільшення ккд установки при зменшенні електричної потужності, що виробляється паровою турбіною Пристрій відрізняється тим що в паровий котел-утилкзатор що має спалення палива, скидається лише частина вихлопних газів ГТУ а їх залишок байпасує толочну камеру і подається в газохід парового котла між ступенями проміжного пароперегрівача або ступенями поверхонь пари середнього тиску Витрати цих потоків регулюються - при зниженні потужності парового котла збільшується подача газів в обхід його топки і зростає продуктивність по парі середнього тиску При низьких потужностях наявність поверхонь пари середнього тиску зменшує теллосприйняття економайзера і перешкоджає появі кипіння в ньому води Недоліком пристрою с неможливість вироблення електроенергії при відключенні ГТУ, зпдно з патентом топка котла не має каналів для подачі свіжого повітря на пальники тобто пристрій регулюється на економічну роботу ПГУ при часткових електричних навантаженнях Відомим Є спосіб та пристрій для зниження оксидів азоту в димових газах парових котлів шляхом рециркуляції деякої КІЛЬКОСТІ димових газів з газового тракту котла перед воздухопідігрівачем, де їх температура досягає 250-300°С, і вводу рециркулюючих газів або в тракт свіжого повітря, або в канали пальників котла (див Сигал И Я Защита воздушного бассейна при сжигании топлива, Л-д Недра- 1988- С 193-202) Витрата газів, що рециркулюють, складає 15-20 % від витрати свіжого повітря на спалення палива На режимах часткових теплових навантажень парового котла коефіцієнт рециркуляції витримується сталим Отже, цей спосіб не має прямого відношення до проблеми регулювання теплової потужності котла і вироблення в ПТУ електроенергії гарантовано сталої потужності Найбільш близьким технічним рішенням до винаходу, що заявляється, є спосіб та пристрій для гарантованого паропостачання за умов комбінованого вироблення теплоти та електроенерги (див Фреммінг Д , Х'ялмарсон Л та Хаушменд М "Применение КУДИ для гарантированного пароснабжения при комбинированной выработке тепла и электроэнергии // Мировая электроэнергетика, 1995, № 1 - С 32-35) Мета способу, що витікає з самої назви, досягається тим що поряд зі спаленням палива в камерах згорання декількох ГТУ-приводів компресорного цеху та в котлах-утилізаторах що має кожна ГТУ передбачено, що в разі зупинки (відключення) ГТУ котел-утилізатор може працювати в автономному режимі виробляючи но мінальні параметри і продуктивність пари Це до сягається за рахунок подачі в зону спалення па лива в котлі свіжого повітря причому його витрата в повній мірі компенсує ту КІЛЬКІСТЬ вихлопних га зів що надходили в котел утилізатор до зупинки ГТУ а внаслідок збільшення витрати палива на згорання відновлюється тепловий баланс в па роводяному та газовому трактах котла і на ВИХОДІ підтримуються сталими КІЛЬКІСТЬ пари та п параметри Передбачено автоматичне включення вентилятора що подає свіже повітря в зону до палювання котла в момент відключення ГТУ В іншому варіанті способу вентилятор свіжого повітря працює в постійному режимі а канал для проходу свіжого повітря в зону горіння котпа відкривається "пльйотиним" шибером в момент зупинки ГТУ НЄДОЛЇКИ способу га пристрою полягають в тому, що кожна ГТУ повинна мати свій індивідуальний котел-утилізатор з всією системою подачі палива та свіжого повітря в пристрій для допа лювання а також індивідуальні паропроводи свіжої пари до парової турбіни - усе це збільшує металоємкість та вартість котлів-утилиаторів В той же час подача свіжого повітря з значно нижчою температурою порівняно з температурою вихлоп них газів ГТУ потребує більшої витрати палива для досягнення теплового балансу котла-утилізатора Ще один недолік установки полягає в тому що в існуючих компресорних цехах магістральних газопроводів обмаль місця для надбудови діючих ГТУ-приводпз індивідуальними коглами-утилізаторами В основу винаходу поставлена задача створення способу вироблення електроенергії на базі скидної теплоти ГТУ-приводів нагнітачів компресорного цеху магістрального газопроводу, в якому шляхом спалення палива в атмосфері вихлопних газів всіх працюючих в компресорному цеху ГТУ-приводіа підігрівають вихлопні гази так, щоб потужність парової турбіни складала 0 6-0,9 від сумарної потужності ГТУ-приводів а температура димових газів перед котлом-утилізатором перевищувала на 10~40°С температуру перегрітої пари яку вибирають ВІДПОВІДНО рівню високих параметрів пари для парової турбіни зазначеної вище потужності, введення в дію і збільшення рециркуляції димових газів з виходу котлаутилізатора до вихідної зони системи спалення палива в котлі так, щоб компенсувати дефіцит вихлопних газів, утворений зупинкою чи заміною одного чи декількох ГТУ-приводів, одночасного збільшення при цьому витрати палива в системі спалення і встановлення температури димових газів перед котлом-утилізатором на рівні зазначеному вище, виробляють електроенергію гарантовано сталої потужності з високим коефіцієнтом використання палива і високим співвідношенням потужностей парової турбіни і працюючих ГТУприводів В основу винаходу поставлена задача створення пристрою для вироблення електроенергії на базі скидної теплоти ГТУ-приводів компресорного цеху магістральних газопроводів в якому шляхом додаткового обладнання індивідуальних або загальноцехового парового котла 39536 утилізатора блоком сталості параметрів перегрітої пари, що містить данники потужності кожного ГТУприводя і данники температури димових газів перед першою конвективною поверхнею котла-утилізатора, включенню газоходу рециркуляції димових газів одним кінцем до вихідно!' зони парового котла-утилізатора, а другим - до вихідної зони блока спалення лалиаа, з'єднання данників потужності і температури відповідно з регулятором продуктивності димососа рециркуляції" та регулятором витрати палива в блоці спалення палива, забезпечується вироблення електроенергії гарантовано сталої потужності при відключенні одного чи декількох ГТУ-приаодів або заміні ГТУ на більш ефективні з відповідно зменшеними витратою і температурою вихлопних газів, що скидаються в котел -утилізатор Поставлена задача вирішується тим. що в способі вироблення електроенергії на базі скидної теплоти ГТУ-приводіо компресорного цеху, що включає спалення палива в камерах згорання ГТУ-приводів нагнітачів природного газу та в парових хотлах-утилізаторах, куди скидаються відпрацьовані гази ГТУ, і генерацію в котлах-утиліззторах перегрітої' пари високих параметрів, яку направляють в паротурбінну установку для вироблення електричної' енергії", причому відпрацьовані в котліуилізаторі гази скидаються в атмосферу, а відпрацьована в паротурбінній установці пара конденсується і у вигляді живильної води подається в пароводяний контур котлів-утилізаторів, по винаходу шляхом спалення палива в атмосфері вихлопних газів ГТУ- приводів нагрівають останні так, щоб потужність паоовоС турбіни складала 0,6-0,9 від су* марної потужності ГТУ-приводів, а температура димових газів перед котлом-утмлізатором перевищувала на Ю-40 °С температуру перегрітої пари, яку вибирають відповідно рівню високих параметрів пари для парової турбіни зазначеної вище потужності, підтримують цю потужність сталою шли» хом введення в дію і зб'льшення рециркуляції ди» мових газів і виходу котпа-утилізатора до вихідної зони системи спалення палива в котлі так, щоб компенсувати дефіцит вихлопних газів, утворений зупинкою чи заміною одного чи декількох ГТУ-прй» водів, і одночасно збільшують витрати палива в системі спалення і встановлюють температуру димових газів перед котлом-утилізатором на рівні, зазначеному вище Поставлена задача вирішується тим. що 8 пристрої длп вироблений електроенергії на базі скидної теплоти ГТУ-приводів компресорного цеху магістрального газопроводу, що міститьвсі газотурбінні приводи нагнітачів природного газу цього цеху, індивідуальні на кожному ГТУ-приводі котли-утилізатори або єдиний загальноцеховий котел-утилізатор, куди скидаються відпрацьовані гази ГТУ-приводїе. газохід рециркулйцп димових газів, блоки спалення палива в котяах-утилізаторах, паротурбінну установку з електрогенератором І усім допоміжним обладнанням (барабани, деаератор, конденсатор, живильні насоси та т.і), необхідним для роботи паросилового циклу, і систему регулювання потужності паротурбінної установки, згідно винаходу, пристрій додатково облвдн'ують блоком стапості параметрів перегрітої пари, що містить данники потужності кожного ГТУ-привода І данники температури димових газів перед входом в котел-утилізатор, а газохід рециркуляції димових газів з'єднаний одним кінцем з вихідною зоною парового котла-утилізатора, а другим з вихідною зоною блока спалення палива, причому данники потужності і температури з'єднані відповідно з регулятором продуктивності димососа рециркуляції та регулятором витрати палива в блоці спалення палива. Технічне рішення, що пропонується, претендує на закриття трьох актуальних і економічно важливих питань, а саме: 1. Вибір параметрів перегрітої пари та потужності парової турбіни, що працює в енергетичній надбудові компресорного цеху з ГТУ-привода» ми нагнітачів природного газу відомої загальної потужності Пояснення, у цьому питанні до теперішнього часу існує "довільний вибір" - різнобічні підходи на основі того, що дає утилізація теплоти скидних газів ГТУ Поо "енергетичний" підігрів вихлопних газів ГТУ-приводів (тобто витрату додаткового палива на номінальній потужності ПТУ) навіть не було мови. Це призводило до низької ефективності ПГУ (див. Седых А.Д. и др. "Парогазовые установ* ки компрессорных станций" - Промышленная энергетика, 1997, N 3. с р . 33-37) внаслідок незадовільного вибору параметріз пари та потужності ПТУ Розрахунки свідчать, що економічно вигідно виробляти більше електроенергії, ніж дає проста утилізація скидно) теплоти гту-г»ривод?в, тобто використовувати відносно потужні парові турбіни з настільки високими параметрами перегрітої пари, наскільки це можливо для ПТУ вибрано"! потужності Як наслідок, отримуємо високі техніко-економіч* ні показники ПГУ в цілому Але не можна перевищувати потужність ПТУ більше якоїсь оптимальної, тому що починає зменшуватися коефіцієнт використаний теплоти палива, що йде на підігрів вихлопних газів ГТУ. Діапазон цього оптимума і заявляється в даному винаході. 2. Стала робота паротурбінної складової ПГУ при зупинках ГТУ-приводів (наприклад, аварійних) або при заміні ГТУ-лриводІв, що відпрацювали свій ресурс (а їх на діючих газопроводах більше 80 % всього парку ГТУ-приводів), на нові більш ефективні з меншими витратою вихлопних газів та їх температурою. Пояснення: В умовах, що згадані, порушується матеріальний та тепловий баланс котла-утилізатора, внаслідок чого повинні змінитися Паропродуктивність котла і параметри перегрітої пари, а отже - і потужність ПТУ. Щоб утримати о о тамню на сталому рівні (який мав місце при роботі старих ГТУ-приводів або до їх відключення) пропонується задіяти рециркуляцію димових газів з виходу котла-утилізатора. Ця так звана "енерге-' тична" рециркуляція суттєво відрізняється від відомої "екологічної* рециркуляції як значно біль* шим коефіцієнтом рециркуляції, так і місцем газового тракту котла, куди підводяться гази, що ре» циркулюють, а саме - в зону за блоком спалення палива. 3. Конструкція пристрою для вироблення електроенергії гарантовано сталої потужності, що враховує зазначені вище пункти. 39536 Пояснення. В пристрої, що по суті являється парогазовою установкою, може використовуватись один загальноцеховий котел-утилізатор або індивідуальні котли на кожному ГТУ-приводі, куди скидаються вихлопні гази працюючих ГТУ-приводів Обладнання котла-утилізатора данниками потужності ГТУ-приводів та температури вихлопних газів на вході в котел-утилізатор і відповідними регуляторами продуктивності димососа рециркуляції та витрати палива в блоці спалення, роблять установку такою, що адаптується до зміни параметрів вихлопних газів ГТУ-приводів (витрати і температури) і забезпечує сталі параметри перегрітої пари на вході в парову турбіну, а відтак і її електричну потужність. Відомо, що транспортування природного газу є сама енергоємна підгалузь газової промисловості. На більш як 300 компресорних станціях магістральних газопроводів колишнього СРСР експлуатується понад 30 різноманітних типів газоперекачуючих агрегатів, а близько 80 % сумарної встановленої потужності приводів складають газотурбінні установки з ккд 26-30 %. Відносно низький ккд ГТУ, а за умов експлуатації він ще трохи нижчий, обумовлює щорічну витрату близько 25-30 млрд.м природного газу за рахунок теплоти продуктів згорання, що несуть в собі велику кількість забруднюючих речовин (1 млн. тонн оксидів азоту та 200 тис. тонн оксидів вуглецю). Взагалі витрати палива на забезпечення енергетичних потужностей газотранспортуючих систем складають близько 7 % природного газу, що перекачується Завдяки використанню технології комбінованого вироблення різних видів енергії на базі газотурбінних приводів діючих КС є можливість різко збільшити коефіцієнт використання теплоти палива, при цьому найбільш прийнятним шляхом с утилізація теплоти вихлопних газів ГТУ для виробництва електроенергії в ПТУ(див Повышение эффективности использования газа на компрессорных станциях / Динков В.А. и др. -М.: Недра, 1981, стор. 26-31, 87-94). Можливі два технічні рішення котли-утипізатори, які генерують пар лише за рахунок теплоти вихлопних газів ГТУ, і котли-утилізатори, що мають додаткове спалення палива в потоці вихлопних газів. Ці теплові схеми мають спільну рису - перегрів насиченої пари та її генерація відбувається в секціях, послідовно розташованих по ходу газового (гріючого) потоку. Внаслідок цього параметри перегріву пари органічно пов'язані з кількістю згенерованої насиченої пари. В парогазових установках з чисто утилізаторним паровим котлом забезпечення високих параметрів свіжої пари практично неможливо, особливо для вітчизняних ГТУ, оскільки температура їх вихлопних газів складає 38О...46ОвС Саме це лімітує і потужність ПТУ в парогазовому циклі, а ефективність в цілому ПГУ не перевищує за цих умов 32...36 %. Підвищення потужності і економічності ПГУ можна отримати за рахунок спалення додаткового палива в атмосфері вихлопних газів ГТУ перед котлом-утилізатором і отримання високих параметрів перегрітої пари в паротурбінній складовій. Відомо, що найбільший приріст ккд ПТУ має місце в області параметрів - тиск пари 5... 15 МПа, температура пари - 510-540°С (див. Щегляев А.В. Паровые турбины.- М.: Энергия" - 1967.- С.21-24). Електроенергія, що виробляється на базі скидної' теплоти ГТУ-приводів нагнітачів природного газу, може використовуватися на різні потребина власні потреби суто компресорної станції або інфраструктури прилеглої території, на передачу (продаж) в енергомережу державного або регіонального типу; на привід нагнітачів природного газу цього ж або іншого газопроводу, що обладнані електричними двигунами. Якщо для перших двох цілей встановлена паротурбінна потужність ПГУ не має особливого значення, звичайно - це відносно невеликі потужності (5-20 МВт), то в останньому випадку електрична потужність ПТУ може дорівнювати механічній потужності всіх ГТУ-приводів, встановлених в компресорному цеху 50.. 80 МВт. Одержати вказане співвідношення потужностей можливо лише за рахунок використання в ПГУ котлів-утилізаторів з додатковим спаленням палива в атмосфері вихлопних газів ГТУ-приводів, що скидаються в цей котел. Окрім того, одночасно досягається підвищення ккд парового циклу, а значить і ПГУ в цілому, за рахунок вироблення перегрітої пари високих параметрів В способі, що заявляється, для отримання високих параметрів перегрітої пари і досягнення оптимальної електричної потужності ПТУ при підвищенні її ефективності використовують теплоту палива, яке спалюють в паровому котлі-утилізаторі так, щоб потужність парової турбіни складала 0,60,9 від сумарної потужності ГТУ-приводів, а температура димових газів перед котлом-утилізатором перевищувала на 10-40 °С температуру перегрітої пари, високих параметрів для парової турбіни зазначеної вище потужності. Оскільки цей спосіб переважно відноситься до транспорту газу по магістральним газопроводам, то проблема ефективного і гарантовано сталого електропостачання компресорного цеху від ПГУ має першочерговий характер Зупинка однієї чи декількох ГТУ компресорного цеху не повинна призвести до зменшення електричної потужності ПТУ, що живить електроенергією компресорний цех з електролриводними нагнітачами. В способі, що заявляється введення регульованої рециркуляції відходячих з котла димових газів s подача їх до зони розташування першої по ходу гріючих газів конвективної поверхні котла, тобто за зоною спалення палива в котліутилізаторі гарантують сталу потужність електроенергії, що виробляється. В моментвзупинки, наприклад» одного ГТУ-привода рециркуляція включається на таку витрату димових газів, який би компенсував кількість вихлопних газів ГТУпривода, що відключено. Оскільки при цьому температура газів, що рециркулюються, нижча за температуру вихлопних газів ГТУ, то дл^ встановлення теплового балансу котла-утилізатора потрібно збільшити також витрату палива, що спалюється перед котлом. Таким чином знову встановлено матеріальний і тепловий баланс котлаутилізатора, } потужність парової турбіни, що обертає електрогенератор, не змінилася. Важливо відзначити, що такий алгоритм операцій відбудеться навіть у такому випадку, якщо в роботі залишиться всього один ГТУ-привід. що скидає свої вихлопні гази в загальноцеховий 39536 котел-утилізатср Це обумовлено саме введенням рециркуляції, кратність яко» може бути дуже високою Для автоматичного ведення способу вироблення електроенергії з гарантовано сталою потужністю ПТУ пристрій додатково обладнано блоком сталості параметрів перегрітої пари, який пов'язує сигнали про рівень потужності ГТУ та температуру в газоході тракту котла перед першою конвективною поверхнею відповідно з регуляторами продуктивності димососа (вентилятора) рециркуляції димових газів та витрати палива в блоці спалення пзг.ива Саме останній данник фіксує температуру газового потоку на різні At=10-40°C вище від температури перегрітої пари високих параметрів ка вході в парову турбіну Досить вузький діапазон надлишку температури пов'язаний з процесом теплопередачі до кбнвекгивних трубних поверхонь прроперегрівачз В разі, якщо At 40°С зростають витрати теплоти з відходячими з котла f азами, що зменшує ККД котла на номінальній його потужності Слід ВІДМІТИТИ, що при вмісті кисню в вихлопних газах ГТУ мечше 15%, для надійного ведення процесу спалення палива в однойменному блоці має бути обладнано канал подачі такоі кількості свіжого-повітря, щоби довести концентрацію кисню до 15% Таким чином, спосіб і пристрій, що заявляються, забезпечують вибір оптимальної з точки зору використання теппоти палива потужності парової' турбіни \ параметрів пари, а також встановлення матеріального і теплового балансу котлаутиліза^ора я разг зупинки одного чи декількох ГТУ-приводів за рахунок введення рециркуляції' димових газт та збільшення втрати палива, тобто витримуються стал; параметри перегрітої пари на вході в парозу турбЫу, отже досягається очікуваний технічний результат, а саме - вироблення електроенергії гарантовано сталої' потужності на базі скидної теплоти ГТУ-приводів нагнітачів компресорного цеху при відключенні декількох ГТУ або заміні іл на більш ефективні. Приклади здійснення способу §? Приклад 1. Компресорний цех № 1 має газотурбінний привід нагнітачів природного газу ма• гістрального газопроводу загальною потужністю 100 МВт (десять машин по 10 МВт кожна); основні технічні дані ГТУ наведені в таблиці 1 Всг працюючі десять ГТУ приводів скидають вихлопні гази в єдиний на весь цех № 1 паровий котел-утилізатор. Компресорний цех № 2 іншого магістрального газопроводу, що проходить в єдином*у з першим газотранспортному коридорі, обладнано нагнітачами з електроприводом загальною потужністю 75 МВт (три агрегати по 25 МВт кожний). Використовуючи скидну теплоту вихлопних газів ГТУ-приводів, необхідно гарантовано задовольнити потреби цеху № 2 Б електричній енергії, при цьому технічне рішення повинно бути оптимальним по техніко-економічним показникам, тобто мати високий ккд вироблення електроенергії на базі теплоти . скидних газів ГТУ-приводів при низькому рівні капіталовкладень на реалізацію способу. Параметри перегрітої пари, що продукуватиме котел-утилізатор, мають буги максимально високими для рівня потужності парової турбіни, що буде застосовуватись Згідно формулі винаходу, найбільш доцільна парова потужжсть для даного прикладу лежить в межах 60-90 МВт, якщо була б потрібна парова потужність не 75 МВт, а скажімо, 100 МВт, то згідно з цим способом, таке технічне рішення нр було б економічно оправдано, тому що знизиться ккд використання палива, що спалюється перед котлом-утилізатором Для означеного вище класу потужностей парових турбін найбільший ккд парового циклу має місце при параметрах перегрітої пари температура - 520-560 °С, тиск - 5-10 МПа. Як видно з таблиці 1, температура скидних газів ГТУ-приводів складає всього 480-490 °С, а відтак шляхом спалений палива в атмосфер» вихлопних газів ГТУ треба підігріти останні до температури на 10-40 5С вище від температури перегріто» пари, а саме до 530570 °С (вибрано At = 10 °С) Далі розоаховують основні технічні та економічні показники вказаного способу вироблення електроенергії Результати наведені в таблиці 2 Варіанти розрахунків відповідають різним температурам перегрітої" пари, що пов'язана з відповідною температурою пщогргау скидних газт ГТУ З даних таблиці 2 видно, що ИІ-ій варіант задовольняє потребу в потужності парово! турбіни (отримано 79 2 МВт) при досить високому ккд парогазового циклу (43,2 %) і при ккд використання теплоти палива, що спалюється для підігріву газів, на рівні 51,1 % Показники варіанту IV дещо кращі за викладені вище але має місце дуже висока пароза потужність парового циклу («93 МВт), що в свою чергу призведе до збільшення експлуатаційних витрат (на паливо) і знизить строк окупності капіталовкладень (оскільки витрати палива збільшуються в 1,5 рази, а потужність тільки на 17 %) Подальше нарощування електричної потужност» парової турбтм (варіант V) призводить до зменшення коефіцієнту використання теплоти палива, що йде на лідогрів вихлопних газів, хоча при цьому параметри перегрітої пари вже не зростають Таким чином, спосіб, що заявляється, дозволяє встановити оптимальний рівень палива, що витрачається на підогрів скидних газів ГТУ, а відтак - отримати рівень електричної потужності ПТУ, найбільш вигідний з техніко-економічної точки зору Зауважимо, що до теперішнього часу на магістральних газопроводах взагалі не існувало способу вироблення електроенергії на базі скидної теплоти ГТУ-приводів з енергетичним спаленням палива, і проектанти обмежували свої пошуки тільки варіан том 1 таблиці 2, тобто на рівні мінімальних потужностей ПТУ з досить низькими показниками енергетичної ефективності Приклад 2 Компресорний цех № 1 з ГТУприводами нагнітачів природного газу і індивідуальними котлами-утилізаторами має паротурбінну надбудову для вироблення електричної енергії і гарантованого постачання її для електроприводу нагнітачів компресорного цеху № 2 Всі числові дані взяті з прикладу 1 Треба забезпечити постачання 79,2 МВт електроенергії за умов рівномірного зменшення потужностей працюючих ГТУ 39536 приводів, яке викликано потребою зниження тиску природного газу, що подається в газопровід. Вказане зменшення потужностей еквівалентно зниженню витрати вихлопних газів кожним ГТУ-приводом в діапазоні 10-50 %. Повної зупинки кожного приводу не передбачено. В цій ситуації по сигналам данників рівня потужності ГТУ-приводів на кожному котлі-утилізаторі вводиться в дію рециркуляція димових газів з вихідної зони котла-утилізатора і подачі їх до зони котла між системою спалення палива та першою конвективною поверхнею котла, причому одночасно збільшується витрата палива на підогрів вихлопних газів працюючих ГТУ-приводів. Коеф'цієит рециркуляції встановлюється иа рівні близько R « 0,5, тобто кількість газів, що надходять з рециркупяційного каналу, повинна дорівнювати кількості вихлопних газів від працюючих ГТУ-приводів. Це дозволяє поновити матеріальний баланс котлоагрегату, а завдяки підіфіву вихлопних газів П У в системі спалення котла і подальшого змішування з газами, що рециркулюються до вхідної зони котла підтримується теплсаий баланс котла, тому що температуру цієї суміші газів підтримують (автоматично) на тому ж рівні, що мав місце і до зменшення потужностей ГТУ-приводів, а саме на рівні на 10-40Х вище температури перегрітої пари на вході в парову турбіну при її роботі на номінальній потужності; для приклада № 1 - ця температура газів дорівнює 570 °С. Якби спосіб не передбачував би введення, назвемо її - енергетичної рециркуляції (иа відміну від екологічної, що відома), ми не мали б змоги встановити матеріальний баланс котла, а звідси \ забезпечити сталість потужності ПТУ в заданих умовах. Спід відзначити як позитивну ознаку запропонованого технічного рішення, що при зменшенні потужностей ГТУ-приаоді8 в діапазоні 10-50 % техніко-економічні показники вироблення електроенергії зберігаються на досить високому рівні'. Так, при сталій потужності ПТУ 79,2 МВт (див. таблицю 3) ккд парогазової установки змінюється в межах 42,5-39 %. Можливо досягти зменшення продуктивності магістрального газопроводу (в літній період) і шляхом відключення одного чи декількох ГТУ-приводів компресорного цеху, при цьому приводи, що залишились s роботі, працюватимуть в номінальній потужності. В такому випадку спосіб вироблення електроенергії сталої потужності (79,2 МВт для даного ^прикладу) зберігає свою працездатність, але замість застосування індийдуальиих котлів-утилізаторів необхідно використати єдиний загально цеховий паровий котел-утилізатор, куди працюючі в цеху ГТУ-приводи скидатимуть свої вихлопні гази через збірний газохід-колектор. Таким чином, відключення двох або п'яти ГТУ-приводів призведе до відповідного зменшення надходження вихлопних газів ГТУ на 20 або 50 %, так що тахніко-економічні показники способу зберігаються такими ж, що наведені в таблиці З Вказаний спосіб реалізується за допомогою пристрою, що заявляється. На фіг. 1 наведена конструктивна схема пристрою для вироблення електроенергії на базі скидної теплоти ГТУ. приводів з гарантовано сталою потужністю парової турбіни і з можливістю відключення одного або декількох ГТУ-приводів. На фіг. 2 показана залежність відносно» потужності ПТУ та коефіцієнта використання теплоти палива, що спалюється в котлі, від ащносної витрати цього палива На фіг. З показані регулювальні характеристики пристрою, а саме залежності коефіцієнту рециркуляції димових газів та відносної витрати додаткового палива в системі спалення котла від частки потужності ГТУприводів, що залишаються в роботі Пристрій містить, як видно з фіг. 1, газотурбінні приводи 1 нагнітачів 2 природного газу магістрального газопроводу 3. Всі газсперехачуючі агрегати складають компресорний цех. Пристрій має один загальноцеховий паровий котея-утилізатор 4 і збірний газохід-колектор 5, до якого підключено вихлопні камери 6 ГТУ-приводів, а вихідний кінець з'єднано через систему спалення палива 7 з вхідним кінцем газового тракту котшутилізатора. Вихлопні камери кожного ГТУ-приводу через шибер 8 з'єднано з димовою трубою ( о вічкою) 9. Котел-утиліззтор 4 обладнаний газоходом рециркуляції 10 димових газів з димососом 11 та регулятором його продуктивності 12, до якого підключені датчики 13 потужності ГТУ-приводів. В газоході котла перед першою конвективною поверхнею (лароперегрівача) розташовані датчики 14 температури гріючих газів, що з'єднані з регулятором 15 витрати палива в блоці спалення 7. Далі по ходу гргючих газів розташовані пароперегріваюча 16 та парогенеруюча 17 та економайзерна 18 секції пари високого тиску та гтарогенєруюча 19 і економайзерна 20 секції пари низького тиску. На вихідному кінці хотла-утилізатора встановлено димосос 21. Пароводяний контур має все необхідне обладнання для реалізації парового циклу, а саме - барабани 22 і 23 відповідно низького і високого тиску, живильні насоси 24, деаератор 25, конденсатор 26, парову турбіну 27, електрогенератор 28 та запорно-регулюючі клапани 29. ha вхідному кінці газоходу рециркуляції 10 обладнано шибер ЗО. Фіг 2 являється обгрунтуванням діапазону відносної потужності парової турбіни N =0,6-0,9, що заявлена в формулі винаходу. З даних цШ фігури видно, що значення N ~ ~~- - 0,9 еідповідає максимуму коефіцієнта використання "додаткового палива (крива 2). При подальшому зростамню відносної потужності ПТУ різко зменшується Лпил, тому виходити за рівень N5=0.9 економічно недоцільно. З другого боку, відношення N =0,6 відповідає ЩЄ ДОСИТЬ ЗНаЧНІЙ ВеЛИЧИНІ П,лап= 0,5. Більш суттєве зменшення N економічно недоцільно тому, що зростають "відносні (на одиницю встановленої парової потужності) витрати капіталовкладень, а також збільшується термін їх окупності Иа фіг. З наведені результуючі характеристики пристрою, а саме залежність збільшення витрати додаткового палива (ВДОд) в блоці спалення котла-утилізатора і коефіцієнта рециркуляції димових газів R, що дорівнює відношенню витрати 39536 димових газів, ідо рециркулюються, до сумарної витрати димових газів в газоході котла Встановлення по цим функціям параметрів Вдо / /4ном т а R відповідно до рівня зниження по/ "дод тужності працюючих ГТУ-приводів забезпечить в результат» незмінні параметри перегрітої пари, а відтак і потужність парової турбін залишається сталою (номінальною). Пристрій працює наступним чином. Газотурбінні приводи 1 нагнітачів 2 природного газу, що працюють в компресорному цеху, скидають відпрацьовані (вихлопні) гази через збірний газохід-колектор 5 до газового тракту котлаутилізатора 4 двох тисків. Проходячи через блок спалення 7 палива вихлопні гази підігріваються до температури на 10-40 °С вище температури перегрітої пари високого тиску. При відхиленні атмосферних умов від розрахункових (стандартних) датчики температури 14 відпрацьовують сигнал, пропорційний знаку і кількості відхилення температури газу від проектного і за допомогою регулятора 15 витрати палива компенсується відхилення в температурі, що мало місце. При роботі всіх ГТУ-приводів на один загальноцеховий котел-утилізатор датчики потужності ГТУ-приводів 13 не генерують сигналів і тому система рециркуляції димових газів не працює (шибер ЗО газоходу 10 закритий, димосос 12 не працює). • Згенерована в пароводяному контурі перегріта пара двох тисків поступає з пароперегрівачів високого 16 та низького 19 тисків на парову турбіну 27, що обертає електрогенератор 28. Відпрацьована в турбін? пара надходить до конденсатора 26, конденсується і котельна вода живильним насосом 24 подасться в деаератор 25 і далі в конвективні поверхні котла-утилізатора. Відпрацьовані в котлі димові гази викидаються через димову трубу 31 в атмосферу. В разі зменшення потужності, а також зупинки (аварії) одного чи декількох ГТУ-приводів або заміни їх на більш ефективні, що мають менші витрати вихлопних газів та їх температуру, порушується матеріальний та тепловий баланс котла-утилізатора і повинна була б зменшитись потужність парової турбіни. Але щоб цього не допустити, пристрій, згідно винаходу, містить датчики потужності 13 ГТУ-приводів і температури 14 гріючих газів на вході в котел-утилізатор. По сигналу датчика 13 відкривається шибер ЗО і включається димосос 11 газоходу рециркуляції 10 димових газів. Регулятор 12 димососа буде збільшувати рециркуляцію газів до тих пір, поки не компенсується дефіцит вихлопних газів, що виник внаслідок зменшення потужностей або зупинки ГТУ-привода (одного або декількох). В цей же час регулятор кількості палива 15 збільшить подачу палива і за рахунок теплоти иього палива буде так нагріто вихлопні гази, що поступають в систему спалення, щоби датчики 14 зафіксували встановлення тієї ж температури газів, що була до відхилення потужностей ГТУ-приводів. Таким чином відновляється тепловий та матеріальний баланси котла, перегріта пара не змінює своїх параметрів і паропродуктивність не змінюється, тобто парова турбіна не міняє своєї потужності. В цьому заключається сенс пристрою для вироблення електроенергії гарантовано сталої потужності. Ні один з існуючих пристроїв не в змозі працювати в такому широкому діапазоні режимів з досить високою ефективністю. Визначимо позитивні риси передбачуваного винаходу. 1. Спосіб вироблення електроенергії, що пропонується, дозволяє вибирати економічно обгрунтовану потужність паротурбінної надбудови для існуючих компресорних станцій магістральних газопроводів за умови спалення палива в атмосфері вихлопних газів ГТУ-приводів на вході в-парові котпи-утилізатори. Максимальна ефективність використання теплоти цього палива досягається за рахунок вироблення в котліутилізаторі перегрітої пари високих параметрів, які пропорційно підвищуються з ростом потужності парової турбіни. Окрім того, шляхом спалення палива збільшується паропродуктивність парового контуру, а значить, і потужність парової турбіни. Для вітчизняних ГТУ-приводів з відносно низькою температурою вихлопних газів досягти вказаних вище ефектів без спалення палива і додаткового підігріву вихлопних газів на вході в котел-утилізатор неможливо. 2. Спосіб вироблення електроенергії, що заявляється, дозволяє досить просто адаптувати ГТУ-приводи нового покоління, що прийдуть на заміну старих машин, до паротурбінної надбудови, яка має індивідуальні або єдиний загальноцеховий парові котли-утилізатори з регульованою рециркуляцією димових газів з вихідної зони котла до вихідної зони блока спалення палива. Зменшення витрати або температури вихлопних газів у нових ГТУ-приводів буде компенсуватись роботою рециркуляційного димососа та додатковою витратою палива, але електрична потужність парової турбіни при цьому збереже проектну величину, що для цілого ряду споживачів є першочерговим фактором надійності їх виробництва. 3. Вищезазначене в п. 2 в повній мірі спрацьовує і в разі відключення чи аварійної зупинки одного або декількох (до 50 % від NErry) ГТУ-приводів. Ефективність вироблення гарантовано сталої електричної потужності в ПТУ при способі, що заявляється, значно вище, ніж в способі-лрототилі, де на спалення надходить свіже холодне повітря, і на його підігрів потрібно використати частину теплоти палива. В способі, що пропонується, димові гази, що рециркулюються, мають температуру 120-170Х. Використання запропонованого способу вироблення електроенергії на базі скидної теплоти ГТУ-приводів нагнітачів магістральних газопроводів дозволяє здійснювати економічну та надійну роботу паросилової надбудови в компресорному цеху і гарантовано передавати споживачеві сталу електричну потужність. Газотранспортні системи України щорічно перекачують 175-225 млрдм 3 природного газу. Для транспортування 175 млрд.м на рік в роботі знаходиться І984.6 МВт встановленої потужності ГТУ і 298,5 МВт електроприводних компресорних 39536 установок, і споживають вони відповідно 7,5 млрдм 3 природного газу та 21,6 МВт-r. електроенергії. Діючі на КС газотурбінні установки типу ГТК10 і ГТК-25 викидають в атмосферу продукти згорання з температурою 480-500°С. Використання енергії вихлопних газів дозволяє отримати в парогазовому циклі [ГТУ + котел-утилізатор + парова турбіна + електрогенератор] 1 кВт-r електричної енергії на кожні 50 кг вихлопних газів ГТУ. В перерахунку на 7,5 млрд.м3 газу, що спалюється в приводних ГТУ, за умов використання технології комбінованого вироблення механічної та електричної енергій можна додатково виробити 7,47 млрд кВт-г електроенергії на рік. З другого боку, приводні ГТУ за рік виробляють енергію, еквівалентну 15,8 млрд. кВт г. Отже, за рахунок генерації' електроенергії на КС існуючих газопроводів може бути додатково транспортовано майже половина (7,47:15.87-0,47) від об'єму прокачки природного газу, що має місце в теперішній час. Таблиця 1 Характеристики ГПА-10 Параметр Один. вим. Режими роботи {"ПА-10 Температура навколишнього повітря "С +15 0 -20 Витрата вихлопних газів кг/с 48.4 49,3 49,8 Температура вихлопних газів Витрата палива °С М3/ч 490 4000 485 3760 480 3600 Потужність приводу МВт 10 10 10 ККД Тепло, що міститься у вихлопних газах % МВт 27 27 27 25 25 . 25 Таблиця 2 Вибір потужності ПТУ та параметрів перегрітої пари Найменування № 1 2 3 со Температура перегрітої пари Тиск перегрітої пари Температура газів перед конвективними поверхнями Витрати додаткового палива Паропродуктивність при високому тиску Паропродуктивність прй низькому тиску _ Сумарна паропродуктивність Температура газів за котлом-утилі» затором ,.ш ККД котла 10 Тиск у конденсаторі 4 5 6 7 8 _ 11 Сухість пару за турбіною 12 13 "Потужність парової турбіни ККД парового циклу 14 15 ККД парогазового циклу 16 17 18 Розмірність Варіанти f І! Ш IV V "С МПа в С 480 4,0 520 5.5 560 7,5 600 10,0 600 10,0 490 530 570 610 650 НМ3/С кг/с 0 55 0.65 60,4 1,3 66 1.95 72 2,6 81,8 кг/с 11,2 13,3 15,1 16.2 13,6 °С 134 73,7 128 81,1 122 88,2 116 95.4 110 % МПа МВт % % % 72,6 75,8 78,6 81 83,1 0,02 0,02 0,02 0.02 0,02 кг/с 0,935 0,93 0,93 0,935 0,93 56,6 28,8 87,7 30,5 179,2 32 92,8 34 ^"Ібз 34,6 42,3 42,7 43,2 44,1 44,2 ККД використання додаткового палива Питома витрата умовного палива кгу.п/кВтг 0,29Ї на кВг-год. Економія умовного палива на кВт кгу.п. ЛсВтг 0,164 год. після реконструкції цеху Ш 1 Економія умовного палива в порів- кгу.п./кВтг 0,039 нянні з Міненерго 50,2 61.1 55.5 52,8 0,288 0,265 6,279 0,278 6,167 0,170 6,176 0,1 ТІ 0,092 0,095 0,464 6,102 39536 Таблиця З Показники вироблення електроенергії сталої потужності 79,2 МВт за умов зменшення потужності ГТУ-приводів до 50 % від номінальної (параметри пари, тиск 7,5 МПа, температура 560°С) № Найменування Розмірність Зменшення витрати вихііопних газів ГТУ10% 20% 3 ПРИВОДІ!і 30% 40% 50% 1 Витрати палива на підігрів вихлопних газів до температури 570°С нм /с 1.17 1,04 0,91 0.78 0,65 2 Витрати палива на підігрів газів, що рециркулюються до температури 570°С Коефіцієнт рециркуляції нм3/с 0,73 1,45 2,18 2,91 3,64 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 3 4 Витрати палива на ГТУ-приводи нм /с 9,8 8,71 7,62 6,53 5,45 5 Сумарна витрата палива в установці з урахуванням витрат на ГГУ-лриводи нм3/с 11,7 11,2 10,71 10,22 9,74 6 7 8 Теплова потужність палива Потужність ПГУ в цілому ККДПГУ МВт 397,8 347 169,2 0,425 381 159,2 0,418 364 МВт 149,2 0,41 139,2 0,0401 331 129,2 0,39 9 Потужність парової турбіни, якщо вихлопні гази ГТУ-приводів не підігріваються МВт 50,9 45,3 39,6 34 28,3 10 Частка потужності ПГУ, що виробляється на додатковому^іаливі Коефіцієнт використання додаткового палива, що спалюється в котліутилізаторі. МВт 28,3 33,9 39,6 45,2 50,9 0,438 0,4 0,377 0,36 0,348 11 3 і 10 І'ІІФ 9Є96Є 39536 0.5 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 в Фіг. 2 0.9 ГТУ Фіг. З Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122)3-72-89 (03122)2-57-03 12
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod for production of electric energy on the basis of discharge heat of gas turbine drives of compressor shop of main gas pipeline and appliance for its implementation
Автори англійськоюBabiev Hryhorii Mykolaiovych, Klymenko Viktor Mykolaiovych, Klymenko Yurii Heorhiovych, Mazur Oleksandr Iustynovych, Ovchynnikova Liudmyla Mykhailivna
Назва патенту російськоюСпособ выработки электроэнергии на базе сбросовой теплоты газотурбинных приводов компрессорного цеха магистрального газопровода и устройство для его реализации
Автори російськоюБабиев Григорий Николаевич, Клименко Виктор Николаевич, Клименко Юрий Георгиевич, Мазур Александр Устинович, Овчинникова Людмила Михайловна
МПК / Мітки
МПК: F01K 13/00, F02C 6/00
Мітки: теплоти, магістрального, цеху, пристрій, скидної, базі, спосіб, реалізації, електроенергії, газопроводу, гту-приводів, компресорного, вироблення
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/12-39536-sposib-viroblennya-elektroenergi-na-bazi-skidno-teploti-gtu-privodiv-kompresornogo-cekhu-magistralnogo-gazoprovodu-i-pristrijj-dlya-jjogo-realizaci.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб вироблення електроенергії на базі скидної теплоти гту-приводів компресорного цеху магістрального газопроводу і пристрій для його реалізації</a>
Попередній патент: Спосіб одержання бактеріального препарату прямого внесення для сметани
Наступний патент: Спосіб лікування протезних стоматитів
Випадковий патент: Холодильна машина