×
20.05.2013
216.012.415c

ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА В ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в нефтедобывающей отрасли. Газотурбинная установка для переработки попутного нефтяного газа в электроэнергию содержит воздушный компрессор, турбину, камеру сгорания, электрогенератор и устройство подогрева воздуха после компрессора, включающее в себя теплообменный аппарат-регенератор, расположенный в выхлопной трубе. Камера сгорания с выхлопной трубой выполнена в виде наземной факельной установки сжигания попутного нефтяного газа. Компрессор оснащен электроприводом. Турбина со стороны выхода сообщена с окружающей средой с помощью автономной трубы. Наземная факельная установка со стороны подвода попутного нефтяного газа выполнена с устройством забора атмосферного воздуха. Изобретение направлено на расширение области применения газотурбинной установки, повышение эффективности использования углеродного топлива и улучшение экологии окружающей среды. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в нефтедобывающей отрасли на месторождениях, где имеют место постоянные выбросы попутного нефтяного газа (ПНГ).

Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому изобретению являются находящиеся в эксплуатации ОАО «Газпром» газотурбинные установки (ГТУ) мощностью 6 МВт типа ГТ-750-6 и мощностью 10 МВт ГТК-10-4 (А.И.Рыбников и др. «Эффективность контроля технического состояния и безопасности эксплуатации турбоагрегатов ГТК-10-4 и ГТ-750-6», Ж. Территория Нефтегаз, №2, 2009 г.), выполненные с регенеративным циклом (см. ГОСТ Р 51852-20001. Установки газотурбинные. Термины и определения (ИСО 3977-1), содержащие воздушный компрессор, турбину, камеру сгорания, устройство подогрева воздуха после компрессора, включающее в себя теплообменный аппарат-регенератор, смонтированный в выхлопной трубе, нагнетатель для газоперекачивающего агрегата (ГПА) или электрогенератор для выработки электроэнергии (прототип). Суть регенеративного цикла состоит в том, что воздух, поступающий в камеру сгорания после компрессора, предварительно подогревается в теплообменном аппарате-регенераторе, установленном в выхлопной трубе, за счет тепла выходящих газов после турбины, а необходимая температура перед турбиной обеспечивается путем сгорания природного газа в камере сгорания.

Недостатком газотурбинной установки чисто с регенеративным циклом является то, что в ней не представляется возможным использовать ПНГ без специальной подготовки (без очистки газа и повышения давления).

Технической задачей данного изобретения является расширение области применения ГТУ с регенеративным циклом в интересах топливно-энергетического комплекса, а также повышение эффективности использования углеводородного топлива и улучшение экологии окружающей среды за счет снижения вредных выбросов по оксидам азота NOx и окислам углерода СО при сжигании ПНГ.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемой ГТУ, содержащей воздушный компрессор, турбину, камеру сгорания, электрогенератор и устройство подогрева воздуха после компрессора, включающее в себя теплообменный аппарат-регенератор, расположенный в выхлопной трубе, согласно изобретению камера сгорания с выхлопной трубой выполнена в виде наземной факельной установки сжигания попутного нефтяного газа. Компрессор оснащен электроприводом, турбина со стороны выхода сообщена с окружающей средой с помощью автономной трубы, а наземная факельная установка со стороны подвода попутного нефтяного газа выполнена с устройством забора атмосферного воздуха.

Совмещенная компоновка выхлопной трубы и камеры сгорания и выполнение их в виде наземной факельной установки сжигания попутного нефтяного газа с конструктивным исполнением, обеспечивающим соответствующие требования, изложенные в нормативно-технической документации, позволяет

- обеспечить безопасность, повысить экономичность процесса и экологию окружающей среды;

- осуществить нагрев рабочего тела турбины в теплообменном аппарате до требуемой температуры, что обеспечивает высокую равномерность температурного поля рабочего тела (чистого воздуха) перед сопловым аппаратом турбины;

- организовать процесс горения попутного нефтяного газа с низким давлением (менее 0,1 МПа) и без специальной подготовки, что упрощает технологию, снижает трудоемкость и обеспечивает меньшие вредные выбросы.

Соединение полости после турбины с окружающей средой через полость наземной факельной установки, в том числе, повышает мощностные характеристики ГТУ, так как наземные факельные установки выполняются с инжекционными свойствами по проточному тракту, что обеспечивает более высокую степень расширения рабочего тела на турбине, а следовательно, большую ее мощность.

Выполнение компрессора с другим приводом, а именно с электроприводом, и соединение полости после турбины с окружающей средой отдельной трубой актуально при выработке электроэнергии нескольких десятков кВт и при низких степенях сжатия компрессора (порядка 2). Данное техническое решение значительно упрощает конструкцию установки, но будет иметь место ограничение по максимальной величине мощности, так как турбина электрогенератора должна вырабатывать в электрогенераторе еще мощность, необходимую для привода компрессора электродвигателем.

Предлагаемая газотурбинная установка изображена схематично на чертежах фиг.1 и 2.

На фиг.1 представлена газотурбинная установка по предложенному техническому решению.

На фиг.2 схематично представлен фрагмент установки для варианта компрессора с электроприводом.

Газотурбинная установка содержит воздушный компрессор 1, турбину 2, электрогенератор 3 и устройство 4 для подогрева воздуха после компрессора (см. фиг.1). В свою очередь, устройство 4 включает в себя теплообменный аппарат-регенератор 5, который установлен в выхлопной трубе 6, и камеру сгорания 7, выполненную совместно с трубой 6 в виде наземной факельной установки сжигания попутного газа. Компрессор подключается к турбине 2 (см. фиг.1) или к электродвигателю 8 (см. фиг.2). Электрогенератор в обоих случаях подключен к турбине 2. Выходная полость после компрессора 1 сообщена с теплообменным аппаратом-регенератором 5 с помощью трубопровода 9, а выход из теплообменного аппарата сообщен с полостью турбины 2 с помощью трубопровода 10. Полость после турбины 2 сообщается с полостью наземной факельной установки с помощью трубопровода 11 или с окружающей средой через автономную трубу 12 (см. фиг.2). В последнем случае наземная факельная установка выполнена с устройством 13 забора атмосферного воздуха.

Газотурбинная установка работает следующим образом.

С помощью пневмо- или электростартеров (на фиг.1 не показаны), а для варианта, приведенного на фиг.2, с помощью электродвигателя 8 производится раскрутка компрессора. Воздух после компрессора поступает в теплообменный аппарат-регенератор 5 и на турбину 2, которая приводит во вращение электрогенератор. При определенной величине давления после компрессора подается попутный нефтяной газ в наземную факельную установку, где организовывается его сжигание. Образовавшееся тепло нагревает в теплообменном аппарате воздух, который с необходимой температурой поступает на турбину для увеличения ее мощности. При величине мощности турбины, превышающей потребляемую мощность компрессора, предварительная раскрутка ротора прекращается и ГТУ выходит на режим, обеспечивающий необходимую частоту и напряжение тока электрогенератора. Вырабатываемая электроэнергия расходуется на собственные нужды месторождения и направляется различным потребителям.

Оценочные расчеты с использованием фактических объемов постоянных выбросов ПНГ на различных месторождениях и исходных данных ГТУ типа ГТ-750-6 (мощностью 6 МВт) и ГТК-10-4 (мощностью 10 МВт) показывают, что с помощью указанных ГТУ и предложенного технического решения можно переработать в электроэнергию небольшую часть от общего объема сбрасываемого ПНГ на месторождениях, но при этом сэкономить потребление природного газа от 20 до 30 млн нм3/год, что с точки зрения экономической эффективности очень актуально. С другой стороны, ничто не мешает для реализации данного проекта применить более мощные ГТУ или осуществить их модернизацию в большем количестве на одном месторождении.

Предложенное устройство для переработки попутного нефтяного газа в электроэнергию позволяет упростить технологию его использования, так как организовано сжигание ПНГ при низком давлении (после последней ступени сепарации) и без специальной очистки. Более того, сжигание ПНГ в наземной факельной установке с активной подачей воздуха позволяет улучшить процесс горения, а следовательно, уменьшить вредные выбросы NOx и СО.


ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА В ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ
ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА В ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 36 items.
27.02.2013
№216.012.2bd3

Клапан

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и предназначено для установки на технологических линиях газоконденсатных промыслов для автоматического перекрытия трубопровода при аварийном повышении или понижении давления в нем. Клапан содержит корпус с проходным каналом и присоединительными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476746
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2bea

Способ сжигания газов

Изобретение относится к газогорелочным устройствам и может быть применено в газовой промышленности для создания способов сжигания попутных и продувочных газов, особенно содержащих конденсат и сероводородные соединения. Способ сжигания газов при помощи факельной горелки, содержащей корпус в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476769
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2e74

Факельная горелка

Изобретение относится к газогорелочным устройствам и может быть применено в газовой промышленности для сжигания попутных и продувочных газов, особенно содержащих конденсат и сероводородные соединения. Факельная горелка содержит корпус в виде трубы, снабженной в выходной части рассекателем,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477423
Дата охранного документа: 10.03.2013
27.06.2013
№216.012.514e

Факельная горелка

Изобретение относится к газогорелочным устройствам и может быть применено в газовой промышленности для сжигания попутных и продувочных газов, особенно содержащих конденсат и сероводородные соединения. Изобретение позволяет создать горелку, конструкция которой позволяет обеспечить улучшенные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486407
Дата охранного документа: 27.06.2013
10.07.2013
№216.012.54c1

Способ сжигания газов

Изобретение относится к газогорелочным устройствам и может быть применено в газовой промышленности для создания способов сжигания попутных и продувочных газов, особенно содержащих конденсат и сероводородные соединения. Изобретение позволяет обеспечить улучшенные условия смесеобразования и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487300
Дата охранного документа: 10.07.2013
27.09.2013
№216.012.6ff3

Устройство горелочное для сжигания промышленных стоков

Устройство горелочное для сжигания промышленных стоков содержит обечайку с профилированным входом и выходом, запальную и дежурную горелки и форсунку для распыливания жидкого компонента, преимущественно, промышленных стоков. Обечайка установлена на раме. Горелки расположены в выходной части...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494310
Дата охранного документа: 27.09.2013
27.09.2013
№216.012.6ff4

Способ сжигания промышленных стоков

Способ сжигания промышленных стоков заключается в подаче промышленных стоков в смесь горючего, преимущественно газа, с воздухом, и последующем сжигании образовавшейся смеси в газовой горелке устройства для сжигания промышленных стоков; характеризующийся тем, что газовую горелку выполняют с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494311
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.10.2013
№216.012.73d3

Регулирующий клапан

Изобретение относится к машиностроению, в частности к регулирующей трубопроводной арматуре, предназначенной для перекрытия и регулирования потока проходящей среды, и может быть использовано при разработке прямоточных регулирующих клапанов. Регулирующий клапан содержит, как минимум, корпус с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495308
Дата охранного документа: 10.10.2013
10.10.2013
№216.012.73d4

Регулирующий клапан

Изобретение относится к машиностроению, в частности к регулирующей трубопроводной арматуре, предназначенной для перекрытия и регулирования потока проходящей среды. Регулирующий клапан содержит корпус с подводящим и отводящим патрубками и установленным внутри него клетковым запорным узлом,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495309
Дата охранного документа: 10.10.2013
10.10.2013
№216.012.73d5

Регулирующий клапан

Изобретение относится к машиностроению, в частности к регулирующей трубопроводной арматуре, предназначенной для перекрытия и регулирования потока проходящей среды, и может быть использовано при разработке прямоточных регулирующих клапанов. Регулирующий клапан содержит корпус с подводящим и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495310
Дата охранного документа: 10.10.2013
Showing 1-1 of 1 item.
10.11.2013
№216.012.7c99

Устройство для утилизации кислого газа

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано на нефте-газоперерабатывающих заводах (НПЗ, ГПЗ). Устройство для утилизации кислого газа снабжено теплообменным аппаратом, выполненным в виде регенератора и рекуператора газотурбинной установки регенеративного цикла, в которой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497570
Дата охранного документа: 10.11.2013
+ добавить свой РИД