Утилізатор викидів природних газів

Винахід відноситься до нафтогазової промисловості, а саме економії енергоресурсів шля хом утилізації викидів вуглеводневих газів при видобуванні, переробці і транспортуванні нафти, зріджених вуглеводнів та природного газу [1, 2]. У нафтогазовій промисловості є ряд об'єктів по видобуванні, переробці і транспортуванні нафти, зріджених вуглеводнів та природного газу, де технологічно передбачене спалювання вуглеводневих газів у факелах або викиди їх в атмосферу. Нафтові родовища є багаті на попутний природний газ. Але їх незначний обсяг, віддаленість від споживача і, у деяких випадках, через складний рельєф місцевості є причиною економічної недоцільності використання попутного природного газу, тому цей газ або викидають в атмосферу, або спаюють у факелах. Подібна ситуація має місце у газотранспортній системі. Транспортування природного газу через Україну до країн західної Європи привело до створення широкої мережі компресорних станцій, а також об'єктів з підготовки його згідно вимогам споживача. Підготовка газу на пунктах осушки і очистки веде до викидів його в атмосферу або спалювання у факелах. Спалювання газу у факелах передбачено технологією підготовки, що спричинює забруднення навколишнього середовища, крім вуглеводнями, ще окисом вуглецю, оксидом азоту та сажею. У наслідок цього доводиться сплачувати додаткові кошти за негативний вплив на навколишнє середовище, які у найближчий час можуть зрости через витрати на штраф за нераціональне використання енергоресурсів. Найкращий спосіб запобігти цьому і додатково отримати вигоду - виробляти електроенергію з цього газу. Відомо [1, 2] спосіб утилізації викидів природного газу, який полягає у використанні його як палива для газових двигунів, які перетворюють теплову енергію, що утворюється при згоранні газу, в механічну. Газовий двигун приводить в р ух електрогенератор, що виробляє електроенергію. Основні конструктивні елементи включають: резервуар-накопичувач, вузол підготовки газу (осушка, очищення), газовий двигун, передача, електрогенератор. Але такі установки мають високу вартість і складні в експлуатації та ремонті, що пов'язано з високою собівартістю їх виробництва обумовленою їх конструктивною і технологічною складністю. Існує проблема у тому, що в Україні не виробляють електростанцій з газовими двигунами. Таке обладнання у широкому діапазоні потужностей від 20 до 3000кВт пропонують відомі західні фірми - Катарпіллер і ABB. При високих технічних і експлуатаційних характеристиках такого обладнання застосування його проблематичне через високу вартість, яка є причиною довготривалого періоду його окупності і тому економічної недоцільності використання для утилізаційних установок. Відомим утилізатором енергії тиску природного газу являється струйно-реактивна турбіна (СРТ) [3], яка має ротор, виконаний у вигляді валу з двома ізольованими один від одного осьовими каналами, які мають торцеві входи з кожної сторони валу. Перед торцевими входами соосно з осьовими каналами установлені підвідні патрубки з питаючими соплами. По каналам СРТ газ подається до отворів на периферію і із цих отворів з високою швидкістю виходить, створюючи при цьому реактивну силу, яка обертає СРТ. Однак відомий утилізатор конструктивно не передбачає спалювання газу з наступним перетворенням теплової енергії у механічну і електричну. Задачею запропонованого винаходу є створення на базі струминно-реактивної турбіни утилізатора, який забезпечить спалювання природного газу з перетворенням теплової енергії у механічну та електричну енергії. Задача вирішується тим, що у відомому утилізаторі викидів природних газів, який містить вал з осьовим каналом і ротором, стосовно винаходу, ротор насаджено на вал генератора-електродвигуна, а до ротора діаметрально приєднано два реактивних прямоточних двигуни з дифузорами і камерами згоряння, які розміщені перед соплами, а СРТ виконана у вигляді диска, що забезпечує мінімальний аеродинамічний опір при її обертанні. Утилізатор монтується на вал електрогенератора. Суть винаходу пояснюється кресленням, де зображені на фіг.1 - заявлений утилізатор, на фіг.2 вигляд А з фіг.1. На фіг.3 зображено збільшений елемент утилізатора - прямоточний реактивний двигун. Утилізатор складається із валу 1 з осьовим каналом 2 ротора 3, який насаджено на вал генератораелектродвигуна 4. При цьому на роторі діаметрально установлено два реактивних прямоточних двигуни 5, кожен з яких орієнтовано у різні боки, мають дифузори 6, камери згоряння 7 і сопла Лаваля 8. Утилізатор споряджено аеродинамічним диском 9 для забезпечення мінімального аеродинамічного опору при обертанні струминнореактивної турбіни. Утилізатор працює наступним чином: Ротор 3 обертається електродвигуном-генератором 4 до швидкості 3000 оборотів за хвилину при якій забезпечується стиск повітря в дифузорі 6 до необхідного тиску. Після одержання необхідного тиску по осьовому каналу 2 валу 1 подається природний газ в камеру згоряння 7 і запалюється. Продукти згоряння витікають з великою швидкістю через сопло Лаваля 8 в атмосферу, при цьому створюється сила тяги (реактивна сила) і швидкість обертання ротора електродвигуна-генератора 4 автоматично установлюється в межах 30003020об./хв., а двигун-генератор виробляє електроенергію. Додаткове введення дифузора і камери згоряння дозволяє спалювати газ і таким чином забезпечує утилізацію і перетворення теплової енергії у механічну та електричну. Література: 1. Козак Л.Ю., Дмитренко B.C., Костик Ю.1. Енергозаощадження у нафтогазовій промисловості // Матеріали міжнародної науково-практичної конференції. Івано-Франківськ, 4-6 травня 1999р., с.54-57. 2. Школьний М.П., Козак Л.Ю., Дмитренко B.C. // Зменшення викидів шкідливих речовин на об'єктах нафтогазового комплексу з врахуванням енергозаощадження. Матеріали науково-практичної конференції факультету нафтогазопроводів, 7-8 травня 1998р., 1ФДТУНГ, с.84-85. 3. Авторське свідоцтво №1829521 F02C3/00.