Комбінована енергетична установка для газотранспортної системи

Реферат: UA 78347 U UA 78347 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до теплоенергетики і може бути використана в системах транспортування природного газу. Транспортування природного газу достатньо витратна галузь народного господарства. Витрачання енергії на газоперекачування суттєво залежать від температури газу. Тому при транспортуванні газу широко використовуються системи його охолодження, які споживають значну кількість дорогої мережної електроенергії. Зменшення споживання мережної електроенергії в системі транспортування газу є важливим народногосподарським завданням. Відома комбінована енергетична установка для газотранспортної системи, яка містить газотурбінну установку, що є приводом нагнітача природного газу, теплоутилізаційну установку з низькокиплячим робочим тілом, яка складається з котла-утилізатора, турбогенератора, конденсатора, конденсатного насоса, підігрівача конденсату, зв'язаного з нагнітачем газу, змішувач повітря з продуктами згоряння з газотурбінної установки, яка прийнята за прототип. Використання цієї установки дозволяє значно скоротити або і взагалі відмовитись від споживання дорогої мережної електроенергії на потреби системи охолодження компримованого газу і власні потреби установки, що значно підвищує рентабельність газоперекачування. Установка працює наступним чином. Газотурбінна установка, споживаючи паливо з газової магістралі, виробляє механічну енергію, яку використовує нагнітач. Продукти згоряння з газотурбінної установки надходять до змішувача для охолодження шляхом змішування з повітрям і далі до котла-утилізатора, куди надходить конденсат низькокиплячого робочого тіла. Охолодження продуктів згоряння до подачі їх в котел-утилізатор необхідне в зв'язку з пожежонебезбечністю низькокиплячого робочого тіла. З котла-утилізатора пара надходить в турбогенератор. Вироблена турбогенератором електроенергія використовується в системі охолодження компримованого газу і власних потреб установки. Відпрацьована пара з турбіни надходить в конденсатор. Конденсат конденсатним насосом подається в підігрівач конденсату, куди для нагрівання конденсату подають частину компримованого газу після нагнітача. З підігрівача конденсат надходить в котел-утилізатор, а охолоджений в підігрівачі конденсату газ змішується з основним потоком компримованого газу. Недоліком прототипу є те, що внаслідок нестаціонарної витрати газу в магістралі потужність газотурбінної установки також не є стаціонарною. При зменшенні її потужності зменшується як температура, так і витрата продуктів згоряння, що є тепловим джерелом для котла-утилізатора, внаслідок чого зменшується теплова потужність низькокиплячого контуру і вироблення електроенергії турбогенератором. Це призводить до зменшення можливостей охолодження компримованого газу за рахунок власної дешевої електроенергії. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення комбінованої енергетичної установки для газотранспортної системи шляхом введення в систему додаткових пристроїв, що дозволить забезпечити необхідну електричну потужність для системи охолодження газу і власні потреби установки при змінному режимі роботи газотранспортної системи. Поставлена задача вирішується тим, що комбінована енергетична установка для газотранспортної системи, яка містить газотурбінну установку, що є приводом нагнітача природного газу, теплоутилізаційну установку з низькокиплячим робочим тілом, яка складається з котла-утилізатора, турбогенератора, конденсатора, конденсатного насоса, підігрівача конденсату, зв'язаного з нагнітачем газу, змішувача продуктів згоряння газотурбінної установки з повітрям, вентилятора повітря, зв'язаного зі змішувачем, згідно з корисною моделлю, додатково містить регулятор витрати компримованого газу для підігрівача конденсату, зв'язаний з системою регулювання газотурбінної установки, а вентилятор повітря оснащений системою частотного регулювання і також зв'язаний з системою регулювання газотурбінної установки. Зв'язаний зі змішувачем вентилятор повітря з частотною системою регулювання та регулятор витрати компримованого газу для підігрівача конденсату є необхідними для стабілізації максимальної циклової температури низькокиплячого робочого тіла в залежності від температури та витрати викидних продуктів згоряння з газотурбінної установки, перший шляхом регулювання подачі в змішувач охолоджуючого повітря, другий - шляхом регулювання подачі в підігрівач конденсату компримованого газу після нагнітача. Стабілізація максимальної циклової температури низькокиплячого робочого тіла забезпечить незалежність теплової та електричної потужності системи утилізації від коливань в роботі газотранспортної системи і надійне охолодження компримованого газу. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, на якому зображена принципова схема запропонованої комбінованої енергетичної установки для газотранспортної системи. Запропонована комбінована енергетична установка для газотранспортної системи містить газотурбінну установку (1), що є приводом нагнітача природного газу (2), змішувач продуктів 1 UA 78347 U 5 10 15 20 25 30 35 40 згоряння газотурбінної установки з повітрям (3), зв'язаний зі змішувачем вентилятор повітря з частотною системою регулювання (4), зв'язаний з системою регулювання газотурбінної установки, теплоутилізаційну установку з низькокиплячим робочим тілом, яка складається з котла-утилізатора (5), турбогенератора (6), конденсатора (7), конденсатного насоса (8), підігрівача конденсату (9), регулятор витрати компримованого газу для підігрівача конденсату (10), зв'язаного з системою регулювання газотурбінної установки. Працює запропонована комбінована енергетична установка для газотранспортної системи наступним чином. Газотурбінна установка (1), використовуючи паливо з газової магістралі, виробляє механічну енергію, яка використовується для приводу нагнітача газу (2). Продукти згоряння газової турбіни температурою 450-550 °C спрямовують до змішувача (3), де вони змішуються з повітрям, яке подається вентилятором з частотною системою регулювання (4), зв'язаний з системою регулювання газотурбінної установки, для зменшення температури продуктів згоряння до пожежобезпечного рівня, який визначається властивостями низькокиплячого робочого тіла (в разі використання пентану це 220 °C). Одержану суміш з пожежобезпечною температурою подають як нагрівальний агент до котла-утилізатора (5), в який подають конденсат низькокиплячого робочого тіла. Одержана пара прямує в турбогенератор (6) для вироблення електроенергії, яку використовують в системі охолодження компримованого газу (на кресленні не показана) і для власних потреб установки чи компресорної станції в цілому. Відпрацьована пара з турбіни прямує в конденсатор (7). Конденсат з конденсатора спрямовують в підігрівач (9), куди подають як нагрівальний агент відібраний компримований газ. Підігрітий конденсат спрямовують в котел-утилізатор, а охолоджений компримований газ спрямовують у магістральний газопровід, внаслідок чого значно покращується його пропускна здатність. При зменшенні навантаження газової магістралі системою регулювання газотурбінної установки зменшується її потужність, внаслідок чого зменшується витрата продуктів згоряння та їх температура. Одночасно з системи регулювання газотурбінної установки подається сигнал управління до системи регулювання повітряного вентилятора, що зменшує подачу повітря у змішувач, що підвищує температуру суміші, яка подається в котел-утилізатор, і до регулятора подачі компримованого газу в підігрівач конденсату для збільшення витрати компримованого газу, що забезпечує стабілізацію максимальної циклової температури низькокиплячого робочого тіла, незалежність теплової та електричної потужності системи утилізації від коливань в роботі газотранспортної системи і надійне охолодження компримованого газу. При збільшенні навантаження газової магістралі підвищується потужність газотурбінної установки, витрата і температура продуктів згоряння і для їх охолодження в змішувач подається більше повітря, а в підігрівач конденсату - менше компримованого газу. Таким чином, в результаті використання зв'язаного зі змішувачем вентилятора повітря з частотною системою регулювання та регулятора витрати компримованого газу для підігрівача конденсату забезпечується стабілізація максимальної циклової температури низькокиплячого робочого тіла, незалежність теплової та електричної потужності системи утилізації від коливань в роботі газотранспортної системи, надійне охолодження компримованого газу і підвищення ефективності газоперекачування. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 Комбінована енергетична установка для газотранспортної системи, яка містить газотурбінну установку, що є приводом нагнітача природного газу, теплоутилізаційну установку з низькокиплячим робочим тілом, яка складається з котла-утилізатора, турбогенератора, конденсатора, конденсатного насоса, підігрівача конденсату, зв'язаного з нагнітачем газу, змішувача продуктів згоряння газотурбінної установки з повітрям, вентилятора повітря, зв'язаного зі змішувачем, яка відрізняється тим, що додатково містить регулятор витрати компримованого газу для підігрівача конденсату, зв'язаний з системою регулювання газотурбінної установки, а вентилятор повітря оснащений системою частотного регулювання і також зв'язаний з системою регулювання газотурбінної установки. 2 UA 78347 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3