Результат интеллектуальной деятельности: ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ПО УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ ОТРАБОТАННЫХ ГАЗОВ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩЕЙ СТАНЦИИ

Изобретение относится к энергетическим системам, в которых применяются органические циклы Ренкина для производства электрической энергии при сжигании различных видов топлива.

Известно устройство установки на основе органического цикла Ренкина, представляющее собой замкнутый контур с органическим рабочим телом, содержащим турбину на валу с электрогенератором, испаритель, конденсатор, теплообменник-рекуператор, насос и систему охлаждения установки на основе органического цикла Ренкина (Соболь В.А. Мини-ТЭЦ в Речице, передовые технологии в области использования местных видов топлива. // Журнал «Энергетическая Стратегия», №2(20), 2011, стр. 57-59).

Однако данная энергоустановка предназначена для работы на твердой биомассе и не может быть использована для утилизации теплоты отработанных газов газокомпрессорных станций.

Известно устройство головной компрессорной станции газопровода, часть газоперекачивающих агрегатов которой снабжена устанавливаемым преимущественно непосредственно за газотурбинной установкой в зоне выхода отработанных горячих газов рекуператором для утилизации теплоты уходящих газов с подогревом воздуха, подаваемого в турбину (Патент на полезную модель РФ №52947, опубл. 27.04.2006, Бюл. №12).

Однако установка рекуператоров с подогревом воздуха, подаваемого в турбину, не обеспечивает использование всего потенциала теплоты уходящих газов для выработки полезной электрической энергии.

Известна энергетическая система по утилизации теплоты отработанных газов газовых турбин, включающая в себя газовую турбину, промежуточный контур использования теплоты отработанных газов газовой турбины, в виде контура с паровой турбиной, и теплоутилизационную парогенераторную установку (Заявка на изобретение РФ №2010153492, опубл. от 10.07.2012 Бюл. №19).

Однако данная энергетическая система сложна в конструктивном изготовлении и не обеспечивает использование всего потенциала теплоты уходящих газов для выработки полезной электрической энергии.

Технический результат, который может быть получен при применении данного изобретения, заключается в повышении эффективности сжигания природного газа на магистральных газоперекачивающих станциях за счет получения дополнительной электрической энергии путем преобразования теплоты отработанных газов в установке на основе органического цикла Ренкина и снижение материальных затрат для обеспечения электроэнергией внутренних потребителей магистральных газоперекачивающих станций.

Для достижения данного технического результата энергетическая система по утилизации теплоты отработанных газов газоперекачивающих станций, включающая в себя газовую турбину газоперекачивающей станции, промежуточный контур использования теплоты отработанных газов газовой турбины и теплоутилизационную парогенераторную установку, снабжена в качестве теплоутилизационной парогенераторной установки установкой на основе органического цикла Ренкина, а в качестве промежуточного контура использования теплоты отработанных газов газовой турбины замкнутым контуром с диатермическим маслом, который имеет в своем составе два теплообменника и циркуляционный насос, при этом через один теплообменник проходит линия отвода отработанных газов газовой турбины, а через второй теплообменник проходит линия установки на основе органического цикла Ренкина, при этом к электрогенератору установки на основе органического цикла Ренкина подключены внутренние потребители электрической энергии газоперекачивающей станции.

Введение в состав энергетической системы по утилизации теплоты отработанных газов газоперекачивающих станций установки на основе органического цикла Ренкина в качестве теплоутилизационной парогенераторной установки и замкнутого контура с диатермическим маслом в качестве промежуточного контура использования теплоты отработанных газов газовой турбины, имеющего в своем составе циркуляционный насос и два теплообменника, через которые линия отработанных газов газовой турбины связана с установкой на основе органического цикла Ренкина, а также подключение к электрогенератору установки на основе органического цикла Ренкина внутренних потребителей газоперекачивающей станции позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности преобразования теплоты отработанных газов газовой турбины в электрическую энергию для нужд внутренних потребителей магистральной газоперекачивающей станции.

На фиг. 1 изображена энергетическая система по утилизации теплоты отработанных газов газоперекачивающей станции.

Энергетическая система по утилизации теплоты отработанных газов газоперекачивающей станции состоит из газовой турбины 1 магистральной газоперекачивающей станции, замкнутого контура 2 с диатермическим маслом, установки на основе органического цикла Ренкина 3 с электрогенератором 4, внутренними потребителями (технологическое оборудование) электроэнергии 5 газоперекачивающей станции.

Газовая турбина 1 связана с замкнутым контуром 2 через теплообменник 6 контура 2 с помощью линии отвода отработанных газов 7.

Установка на основе органического цикла Ренкина 3 связана с замкнутым контуром 2 через теплообменник 8.

Движение диатермического масла в замкнутом контуре 2 осуществляется с помощью циркуляционного насоса 9.

Энергетическая система по утилизации теплоты отработанных газов газоперекачивающей станции работает следующим образом.

Для перекачки природного газа в магистральных трубопроводах используются газоперекачивающие станции с компрессорами, работающими от газовых турбин. Газовая турбина 1 работает за счет сгорания природного газа. Теплота отработанных газов из турбины 1 подается по трубопроводу 7 (дымоход) в теплообменник 6 замкнутого контура 2 с диатермическим маслом. За счет работы циркуляционного насоса 9 теплота отработанных газов передается рабочему телу (в качестве которого могут быть использованы силиконовое масло, фреоны, изобутан и т.д.) установки на основе органического цикла Ренкина 3 через теплообменник 8. Установка на основе органического цикла Ренкина 3 преобразует низкопотенциальную теплоту, полученную от замкнутого контура 2, в электрическую энергию, которая генерируется в электрогенераторе 4, расположенном на одном валу с паровой турбиной (на фигуре не показана) установки 3.

Поскольку газоперекачивающая станция располагается локально от централизованных электрических сетей, производство электроэнергии за счет теплоты отработанных газов газовой турбины 1 позволяет обеспечить электроэнергией внутренних потребителей 5 (например, технологическое оборудование), которые связаны с электрогенератором 4.

Источники информации

1. Соболь В.А. Мини-ТЭЦ в Речице, передовые технологии в области использования местных видов топлива. // Журнал «Энергетическая Стратегия», №2(20), 2011. стр. 57-59.

2. Патент на полезную модель РФ №52947, опубл. 27.04.2006, Бюл. №12.

3. Заявка на изобретение РФ №2010153492, опубл. от 10.07.2012, Бюл. №19 - прототип.