EA029423B1 - Plant for utilization of gaseous working body excessive pressure energy - Google Patents

Plant for utilization of gaseous working body excessive pressure energy Download PDF

Info

Publication number
EA029423B1
EA029423B1 EA201500898A EA201500898A EA029423B1 EA 029423 B1 EA029423 B1 EA 029423B1 EA 201500898 A EA201500898 A EA 201500898A EA 201500898 A EA201500898 A EA 201500898A EA 029423 B1 EA029423 B1 EA 029423B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
impeller
gaseous working
energy
working fluid
blades
Prior art date
Application number
EA201500898A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201500898A1 (en
Inventor
Кирилл Леонидович ЛЕВКОВ
Леонид Федорович ЛЕВКОВ
Original Assignee
Республиканское Инновационное Унитарное Предприятие "Научно-Технологический Парк Бнту "Политехник"
Коммунальное Унитарное Производственное Предприятие По Эксплуатации И Ремонту Коммунальных Тепловых Сетей И Котельных "Минсккоммунтеплосеть"
Общество С Ограниченной Ответственностью "Турбоэнерджи"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Республиканское Инновационное Унитарное Предприятие "Научно-Технологический Парк Бнту "Политехник", Коммунальное Унитарное Производственное Предприятие По Эксплуатации И Ремонту Коммунальных Тепловых Сетей И Котельных "Минсккоммунтеплосеть", Общество С Ограниченной Ответственностью "Турбоэнерджи" filed Critical Республиканское Инновационное Унитарное Предприятие "Научно-Технологический Парк Бнту "Политехник"
Priority to EA201500898A priority Critical patent/EA029423B1/en
Publication of EA201500898A1 publication Critical patent/EA201500898A1/en
Publication of EA029423B1 publication Critical patent/EA029423B1/en

Links

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Jet Pumps And Other Pumps (AREA)

Abstract

The invention is designed to use energy of gaseous working body (WB) pressure difference at gas-distribution units. The technical result is higher efficiency and broader range of low-potential energy resources used for generation of electric power. The plant (1) comprises an expansion turbo machine (2) with an inner casing (3), heat carrier feeding (5) and exit (6) connections, an outer housing (4) having an impeller (8) with blades (9), connection pipes with a nozzle block (12) for feeding gaseous working body to the impeller, WB exit connections (11), a heat exchanger (14) between the inner casing (3) and the housing (4), and an energy extraction device (10). The outer housing (4) is made in the form of a split-type sphere with one axial impeller (8) with symmetrical rotor blades (9) and includes 3 to 30 stages of WB flow pressure reduction. The inner casing (3) is made in the form of a hollow fluid-tight sphere. Helical gas channels (15) are assembled in a block in the form of rows (16) to form two closed hemispheres (17) and are accommodated in the inner spherical casing (3). The energy extraction device (10) is mounted in the inner casing (3) or outside the outer housing and is linked to the shaft (7) of the impeller (8).

Description

Изобретение относится к области энергетики и предназначено для использования энергии перепада давления газообразного рабочего тела на газорегуляторных пунктах, в частности природного газа, для выработки механической, электрической и тепловой энергии.The invention relates to the field of energy and is intended to use the energy of the differential pressure of the gaseous working fluid at gas control points, in particular natural gas, to generate mechanical, electrical and thermal energy.

Известны различные типы утилизационных установок для газорегуляторных пунктов (ГРП), содержащие турбину и приводной электрогенератор [1, 2]. Турбины и генератор в этих установках выполнены виде отдельных агрегатов, валы которых соединены муфтой. Такое конструктивное решение требует, чтобы каждый агрегат имел свой корпус, отдельные подшипниковые узлы и узлы уплотнений.There are various types of utilization plants for gas control points (HF) containing a turbine and a drive generator [1, 2]. The turbines and the generator in these installations are designed as separate units, the shafts of which are connected by a coupling. This design solution requires that each unit has its own housing, separate bearing units and seal assemblies.

Недостатком этих установок является высокая трудоемкость изготовления и низкая эксплуатационная надежность.The disadvantage of these installations is the high complexity of manufacturing and low operational reliability.

В патенте [3] описана утилизационная турбодетандерная установка для преобразования избыточной энергии газа за счет использования перепада давления. Установка включает генератор, в корпусе которого на подшипниковых опорах смонтирован статор и ротор, турбина с рабочим колесом и сопловым аппаратом, размещенным в диафрагме. Корпус генератора выполнен из газопроводной трубы, закрытой с торцов днищем и крышкой и разделенной перегородками на замкнутые полости. В генераторной полости размещены статор и ротор генератора, установленный в перегородках корпуса на подшипниковых опорах качения с консистентной смазкой. Полости подвода и отвода газа к турбине снабжены патрубками и соединены между собой пропущенными через генераторную полость трубами с образованием в генераторной полости трубчатого кольцевого теплообменника. В полости подвода газа размещена низконапорная турбина, рабочее колесо которой установлено консольно на роторе генератора. Патрубок для выхода газа из турбины соединен с трубами теплообменника дополнительной полостью, образованной перегородкой в корпусе с диафрагмой соплового аппарата турбины. Полость отвода газа соединена в верхней и нижней частях с генераторной полостью отверстиями в перегородке между генераторной полостью и полостью отвода газа.The patent [3] describes a utilization turboexpander installation for converting the excess energy of the gas through the use of pressure drop. The installation includes a generator, in the case of which a stator and a rotor are mounted on bearing supports, a turbine with an impeller and a nozzle device located in the diaphragm. The generator housing is made of a gas pipe, closed from the ends of the bottom and lid and divided by partitions into closed cavities. In the generator cavity placed the stator and rotor of the generator, mounted in the bulkheads of the housing on the rolling bearings with grease. Cavity supply and removal of gas to the turbine is provided with nozzles and interconnected by pipes passed through the generator cavity to form a tubular ring heat exchanger in the generator cavity. A low-pressure turbine is placed in the gas supply cavity, the impeller of which is mounted in a cantilever on the generator rotor. The gas outlet pipe from the turbine is connected to the heat exchanger tubes by an additional cavity formed by a partition wall in the housing with the orifice plate of the turbine nozzle apparatus. The gas outlet cavity is connected in the upper and lower parts with the generator cavity by the holes in the partition between the generator cavity and the gas outlet cavity.

Недостатком установки является низкая эффективность теплообмена газообразного рабочего тела в трубчатом кольцевом теплообменнике, что снижает КПД установки в целом.The disadvantage of the installation is the low efficiency of heat exchange of the gaseous working fluid in a tubular annular heat exchanger, which reduces the efficiency of the installation as a whole.

Известен объединенный в одной машине высокоскоростной турбогенератор с расширительной турбиной функционально связанный с электрическим генератором [4]. Турбина содержит внешнее радиальное колесо, смонтированное на валу генератора, вращающееся при подаче газа под высоким давлением в турбодетандер с понижением давления и падения скорости потока до заданного минимального значения. Устройство выполнено компактным, что позволяет разместить его внутри трубопровода с пониженным давлением газа на газораспределительной станции.A high-speed turbogenerator with an expansion turbine integrated in one machine is functionally connected with an electric generator [4]. The turbine contains an external radial wheel mounted on the generator shaft, rotating when high-pressure gas is supplied to the turbo-expander with a decrease in pressure and a drop in the flow rate to the specified minimum value. The device is compact, which allows it to be placed inside a pipeline with reduced gas pressure at a gas distribution station.

Недостатком устройство является не эффективное использование энергии рабочего тела из-за однократного отбора мощности газового потока, проходящего через радиальное рабочее колесо турбины.The disadvantage of this device is the inefficient use of energy of the working fluid due to a single power take-off of the gas stream passing through the radial impeller of the turbine.

В качестве прототипа выбран агрегат для использования энергии перепада давления газообразного рабочего тела [5]. Агрегат содержит расширительную турбомашину, включающую кожух с расположенным в нем рабочим колесом с лопатками, установленным на валу, связанном с валом потребителя, например электрогенератором. Патрубки подвода газообразного рабочего тела, снабжены блоками сопел, подводящими газообразное рабочее тело к лопаткам рабочего колеса и патрубками отвода газообразного рабочего тела. Расширительная турбомашина заключена в корпус, который снабжен патрубками подвода и отвода теплоносителя. Между корпусом и кожухом расположены в виде, по меньшей мере, двух спиральных каналов, образующие теплообменник, каждые полвитка которых расположены по обеим сторонам рабочего колеса. Один конец указанных каналов снабжен блоком сопел, а сами каналы могут быть выполнены в виде рядов спиралей. Потребитель может быть расположен внутри корпуса агрегата. Агрегат может быть дополнительно снабжен средством регулирования расхода газообразного рабочего тела.As a prototype of the selected unit for the use of the energy of the differential pressure of the gaseous working fluid [5]. The unit contains an expansion turbomachine comprising a casing with an impeller located therein with blades mounted on a shaft connected to the consumer's shaft, for example an electric generator. The nozzles for supplying the working fluid gas are provided with blocks of nozzles supplying the working fluid gas to the impeller blades and the discharge nozzles of the working fluid gas. The expansion turbomachine is enclosed in a housing that is equipped with nozzles for supplying and discharging coolant. Between the casing and the casing are located in the form of at least two spiral channels forming a heat exchanger, each of which are located on both sides of the impeller. One end of these channels is provided with a block of nozzles, and the channels themselves can be made in the form of rows of spirals. The consumer may be located inside the unit housing. The unit can be additionally equipped with a means of regulating the flow of gaseous working fluid.

Недостатком прототипа является низкая эффективность агрегата при утилизации энергии потоков природного газа с малыми расходами от 500 м3/ч и перепадами давлений от 0,2 МПа, а также загрязнение среды отходами тепловой энергии с температурой от 15°С используемые для подогрева рабочего тела.The disadvantage of the prototype is the low efficiency of the unit when disposing of the energy of natural gas streams with low flow rates from 500 m 3 / h and pressure drops from 0.2 MPa, as well as environmental pollution by thermal energy waste with a temperature of 15 ° C used for heating the working fluid.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а также преобразование других видов вторичных энергоресурсов в электроэнергию, которая может быть использована на собственные нужды потребителя или передана в общую энергосистему.The objective of the invention is to eliminate these drawbacks, as well as the conversion of other types of secondary energy resources into electricity, which can be used for own needs of the consumer or transferred to a common power grid.

Техническим результатом изобретения является повышение КПД установки с расширительной турбомашиной для утилизации потоков природного газа с малыми расходами и низким перепадом давления, а также расширение видов низко потенциальных побочных энергоресурсов для получения электрической энергии.The technical result of the invention is to increase the efficiency of the installation with expansion turbomachine for utilization of natural gas flows with low costs and low pressure drop, as well as the expansion of types of low potential side energy resources for generating electrical energy.

Технический результат достигается тем, что в установке для утилизации энергии избыточного давления газообразного рабочего тела, включающей расширительную турбомашину, содержащую внутренний корпус с патрубками подвода и отвода теплоносителя, который установлен в наружном кожухе с расположенным в нем рабочим колесом с лопатками, смонтированными на валу, связанном с устройством для отбора энергии, патрубки с блоком сопел для подачи газообразного рабочего тела к лопаткам рабочего колеса, патрубки отвода газообразного рабочего тела, теплообменник, расположенный между внутренним корпусом и кожухом, в виде спиральных газовых каналов с блоками сопел, согласно изобретению наружный кожух выполнен в виде разъемной сферы и содержит одно осевое рабочее колесо сThe technical result is achieved by the fact that in an installation for utilizing the energy of overpressure of a gaseous working fluid, including an expansion turbomachine, comprising an inner case with connections for supplying and discharging coolant, which is installed in the outer casing with an impeller located in it with blades mounted on a shaft connected with a device for energy extraction, branch pipes with a nozzle block for supplying a gaseous working fluid to the impeller blades, branch pipes for venting a gaseous working fluid, warm an exchanger located between the inner casing and the casing in the form of spiral gas channels with blocks of nozzles, according to the invention the outer casing is made in the form of a detachable sphere and contains one axial impeller with

- 1 029423- 1 029423

симметричными рабочими лопатками активного типа и включает от 3-х до 30-и ступеней снижения давления потока газообразного рабочего тела посредством блока сопел и конфузорных решеток, которые смонтированы с обеих сторон рабочего колеса, а внутренний корпус выполнен в форме полой герметичной сферы, при этом спиральные газовые каналы собраны в блок в виде рядов с образованием двух сомкнутых полусфер, в полости которых размещен указанный внутренний сферический корпус, а устройство для отбора энергии смонтировано на валу рабочего колеса во внутреннем герметичном корпусе, либо установлено вне наружного кожуха и кинематически связано с валом рабочего колеса.symmetric working blades of the active type and includes from 3 to 30 steps of reducing the pressure of the flow of gaseous working fluid through a block of nozzles and confused grilles that are mounted on both sides of the impeller, and the inner case is made in the form of a hollow sealed sphere, with spiral gas channels are assembled into a block in the form of rows with the formation of two closed hemispheres, in the cavity of which the specified internal spherical housing is placed, and the device for energy extraction is mounted on the impeller shaft into morning sealed enclosure, or installed outside the outer casing and kinematically linked to the impeller shaft.

Блок сопел газовых каналов и конфузорных решеток функционально и кинематически связан с соответствующими ступенями лопаток рабочего колеса для снижения давления потока газообразного рабочего тела с обеспечением его посекторной двусторонней подачи.The nozzle block of the gas channels and confused grids is functionally and kinematically connected with the corresponding stages of the impeller blades to reduce the pressure of the gaseous working fluid stream with its sector-by-sector two-sided delivery.

Блок спиральных газовых каналов выполнен в форме сферической спирали, а каналы размещены рядами из изогнутых труб с образованием между ними межтрубного пространства теплообменника.The block of spiral gas channels is made in the form of a spherical spiral, and the channels are placed in rows of curved pipes with the formation of the annulus between them of the heat exchanger.

Устройство для отбора энергии содержит по меньшей мере один электрогенератор и снабжено средством герметизации для вывода электрических кабелей из внутреннего сферического герметичного корпуса.The device for taking energy contains at least one electric generator and is equipped with a means of sealing for the withdrawal of electrical cables from the inner spherical sealed enclosure.

Устройство для отбора энергии выполнено в виде свободного выходного конца вала рабочего колеса турбомашины с возможностью передачи вращающего момента на внешний рабочий агрегат и снабжено средством герметизации.The device for taking energy is made in the form of a free output end of the shaft of the impeller of the turbomachine with the possibility of transmitting torque to an external working unit and is provided with means of sealing.

Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1-4.The invention is illustrated by the drawings in FIG. 1-4.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема установки.FIG. 1 is a schematic diagram of the installation.

На фиг. 2 - схематичный вид установки в разрезе.FIG. 2 is a schematic view of the installation in section.

На фиг. 3 - общий вид установки.FIG. 3 - a general view of the installation.

На фиг. 4 - развертка блока спиральных газовых каналов со схемой движения рабочего тела.FIG. 4 - a scan of the block of spiral gas channels with a diagram of the movement of the working fluid.

Установка 1 содержит расширительную турбомашину 2, включающую внутренний корпус 3 в форме полой герметичной сферы, смонтированный в наружном кожухе 4 в виде разъемной сферы, патрубки подвода 5 и отвода 6 теплоносителя, вал 7 с рабочим колесом 8 и симметричными рабочими лопатками 9 активного типа и содержащем от 3-х до 30-и ступеней снижения давления потока газообразного рабочего тела, устройство 10 для отбора энергии, патрубки 11 с блоком сопел 12 и конфузорными решетками 13 для подачи газообразного рабочего тела к лопаткам 9 рабочего колеса 8, теплообменник 14 в виде блока спиральных газовых 15 каналов в виде рядов 16 с образованием двух сомкнутых полусфер 17, расположенный между внутренним корпусом 3 и кожухом 4.Installation 1 contains an expansion turbomachine 2, which includes an inner case 3 in the form of a hollow hermetic sphere mounted in the outer casing 4 in the form of a detachable sphere, inlet pipes 5 and outlet 6 of the heat carrier, shaft 7 with an impeller 8 and symmetrical working blades 9 of the active type and containing from 3 to 30 steps of reducing the pressure of the flow of a gaseous working fluid, a device 10 for taking energy, nozzles 11 with a nozzle block 12 and confused grilles 13 for supplying a gaseous working fluid to the blades 9 of the impeller 8, heat bmennik 14 in the form of a block of spiral gas 15 channels in the form of rows 16 with the formation of two closed hemispheres 17, located between the inner case 3 and the casing 4.

Изобретение реализуют следующим образом.The invention is implemented as follows.

Производят сборку установки 1 и монтаж ее на газораспределительном пункте (ГРП) (на чертеже не показано), при этом патрубки подвода 5 и отвода 6 теплоносителя подсоединяют к соответствующим коммуникациям, а патрубки 11 с блоком сопел 12 и конфузорными решетками 13 к системному газопроводу ГРП. Конструктивное размещение рабочего колеса 8 с рабочими лопатками 9 в разъемном наружного кожухе 4 обеспечивает подвод газообразного рабочего тела (газа) попеременно с двух сторон колеса 2 через конфузорные сопловые решетки 13, при этом газовый поток 18 поступает в установку 1 через патрубки 11 и проходит через блок сопел 12 первой ступени и лопатки 9 колеса 8 и далее поступает в соответствующие газовые каналы (на чертеже не показано) к соплам второй ступени с противоположной стороны колеса 9 и затем цикл движения газообразного рабочего тела в пространстве между внутренним корпусом 3 и кожухом 4 повторяется, обеспечивая постоянной воздействие на симметричные рабочие лопатки 9 активного типа рабочего колесом 8. Поток газа движется по сферической спирали по ряду газовых 15 каналов в форме блока в виде рядов 16 с образованием двух сомкнутых полусфер 17, при этом происходит многоступенчатое снижение давления потока на рабочих лопатках 9 рабочего колеса 8 за счет посекторного двустороннего подвода потока газа. На одной половине рабочего колеса 8 происходит движение газа из сопел 12 через лопатки 9 в одном направлении, а на второй половине колеса 8 - в противоположном направлении. Число ступеней расширения в установке 1 составляет от 3-х до 30-и и определяется требуемым конечным давлением, с которым газ из установки 1 направляют с ГРП в газопровод (на чертеже не показано) для дальнейшего использования. Изменяя число ступеней расширения газа в турбомашине 2, и таким образом регулируя изменение расхода газа, поддерживают заданное выходное давление газа и стабилизируют частоту вращения устройства 10 для отбора энергии - электрогенератор, который расположен во внутреннем корпусе 3. Свободный выходной конец вала 7 рабочего колеса 8 турбомашины 2 соединен с ротором электрогенератора 10 при помощи фланцевого соединения (на чертеже не показано). Корпус установки 1 выполнен герметичным для повышения безопасности при работе с взрывопожароопасными газами и снабжен герметичным выводом электропроводки (на чертеже не показано) от генератора 10.The installation 1 is assembled and installed at the gas distribution point (PIU) (not shown), the inlet pipes 5 and the coolant outlet 6 are connected to the appropriate communications, and the nozzles 11 with nozzle block 12 and confusing grids 13 are connected to the system fracture gas pipeline. Constructive placement of the impeller 8 with rotor blades 9 in the detachable outer casing 4 provides a supply of gaseous working fluid (gas) alternately on both sides of the wheel 2 through confused nozzle grids 13, while the gas stream 18 enters installation 1 through nozzles 11 and passes through the unit the nozzles 12 of the first stage and the blades 9 of the wheel 8 and further enters the corresponding gas channels (not shown in the drawing) to the nozzles of the second stage on the opposite side of the wheel 9 and then the cycle of movement of the gaseous working fluid in the pro The space between the inner casing 3 and the casing 4 is repeated, providing a constant impact on the symmetrical working blades 9 of the active type of the impeller 8. The gas flow moves in a spherical spiral along a series of gas 15 channels in the form of a block in the form of rows 16 with the formation of two closed hemispheres 17, with This results in a multistage reduction in the pressure of the flow on the rotor blades 9 of the impeller 8 due to sector-by-sector two-way gas flow supply. On one half of the impeller 8, gas flows from the nozzles 12 through the blades 9 in one direction, and on the second half of the wheel 8 in the opposite direction. The number of expansion stages in installation 1 ranges from 3 to 30 and is determined by the required final pressure, with which gas from installation 1 is sent with hydraulic fracturing to a gas pipeline (not shown) for further use. Changing the number of gas expansion stages in the turbomachine 2, and thus adjusting the gas flow change, maintain a given gas outlet pressure and stabilize the rotational speed of the energy extraction device 10 — an electric generator that is located in the inner casing 3. Free output end of the impeller shaft 8 of the turbomachine 2 is connected to the rotor of the electric generator 10 by means of a flange connection (not shown in the drawing). The installation case 1 is sealed to improve safety when working with fire and explosion hazardous gases and provided with a sealed electrical wiring (not shown) from the generator 10.

Для повышения КПД установки 1 посредством теплообменника 14 обеспечивают предварительный подогрев рабочего тела между ступенями расширения, при этом газ движется внутри газовых каналов 15, а теплоноситель через патрубок подвода 5 направляют в межтрубное пространство с блоком в виде рядов 16, образованными этими газовыми каналами 15, омывая их снаружи и подогревая при этом газ. Охлажденный теплоноситель отводят через патрубок отвода 6 и удаляют из установки 1.To increase the efficiency of the installation 1 through the heat exchanger 14 provide preheating of the working fluid between the expansion stages, while the gas moves inside the gas channels 15, and the coolant through the pipe inlet 5 is sent to the annular space with a block in the form of rows 16 formed by these gas channels 15, washing them outside and heating while gas. The cooled coolant is discharged through the pipe outlet 6 and removed from the installation 1.

- 2 029423- 2 029423

Разработанное техническое решение установки для утилизации энергии избыточного давления газообразного рабочего тела позволяет преобразовывать низко потенциальные энергоресурсы, такие как энергию избыточного давления природного газа, подаваемого по магистральным трубопроводам на ГРП, а также тепловые отходы в электроэнергию, при этом потребляется внешнее топливо, а используется лишь часть уже затраченной энергии для своего функционирования. Расчетные характеристики макетного и опытно-промышленного образцов установки приведены в таблице._The developed technical solution of the installation for utilizing the energy of the overpressure of the gaseous working fluid allows converting low potential energy resources, such as the energy of the overpressure of natural gas supplied through main pipelines to hydraulic fracturing, as well as heat waste into electricity, while using only external already spent energy for its functioning. The calculated characteristics of the prototype and experimental-industrial samples of the installation are given in the table._

Параметр Parameter Ед. изм. Unit rev. Макетный образец Mockup sample Опытнопромышленный образец Pilot sample Электрическая мощность Electric power кВт kw 3,7 3.7 9,8 9.8 18,0 18.0 30,5 30.5 44,2 44.2 Частота вращения колеса Wheel speed об/мин rpm 3000 3000 3000 3000 Число ступеней расширения Number of expansion stages - - 10 ten 5-15 5-15 Диаметр рабочего колеса Impeller diameter мм mm 300 300 300 300 Напряжение Voltage в at Внешний электрический тормоз External electric brake 380 380 Частота тока Current frequency Гц Hz 50 50 Габариты без обвязки (ДхШхВ) Dimensions without strapping (LxWxH) мм mm 820x600x860 820x600x860 820x600x860 820x600x860 Вес с опорой Weight with support кг kg 250 250 350 350 Рабочее тело: Working body: воздух air Природный газ Natural gas - Расход - Consumption кг/с kg / s 0,09 0.09 0,24 0.24 0,44 0.44 0,74 0.74 1,08 1.08 - Входное давление - inlet pressure МПа MPa 0,16 0.16 0,6 0.6 1,2 1.2 2,1 2.1 3,1 3.1 - Входная температура - Inlet temperature °С ° С 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 - Выходное давление - Outlet pressure МПа MPa 0,005 0,005 0,18 0.18 0,43 0.43 0,8 0.8 1,2 1.2 - Выходная температура - Outlet temperature °С ° С 7 7 0 0 0 0 0,2 0.2 1 one - Выходная температура (без подогрева) - Outlet temperature (unheated) °с ° s -16 -sixteen 16,5 16.5 -16 -sixteen -16 -sixteen -16 -sixteen - Потери давления в теплообменнике - Pressure loss in the heat exchanger % % 18 18 17 17 17 17 16 sixteen 16 sixteen Г реющий теплоноситель: G rushing heat carrier: - - вода water - Расход - Consumption кг/с kg / s 0,4 0.4 0,4 0.4 0,4 0.4 0,6 0.6 0,6 0.6 - Входная температура - Inlet temperature °С ° С 20 20 30 thirty 40 40 45 45 60 60 - Выходная температура - Outlet temperature °с ° s 15 15 17 17 16 sixteen 18 18 18 18

Установка 1 для утилизации энергии избыточного давления газообразного рабочего тела может также применяться для привода различного рода нагнетательных устройств, что обусловлено тихоходностью турбомашины 2. В этом случае из нее исключают электрогенератор 10, а вал 7 рабочего колеса 8 выводят наружу из кожуха 4 с использованием средств герметизации.Installation 1 for the utilization of energy overpressure gaseous working fluid can also be used to drive various types of injection devices, due to the low-speed turbomachine 2. In this case, exclude the generator 10, and the impeller shaft 7 7 is removed from the casing 4 using sealing .

Возможны также альтернативные применения изобретения для выработки электроэнергии, в частности использование таких видов низко потенциальных энергоресурсов, как тепловые отходы (горячая вода или пар с производств, дымовые газы, попутные газы, выхлопные газы транспортных средств, теплота, выделяемая трансформаторами, и т.д.). Установка также легко интегрируется с системами производства электрической энергии, такими как геотермальная и солнечная.Alternative uses of the invention for generating electricity are also possible, in particular the use of such types of low potential energy resources as heat waste (hot water or steam from manufacturing, flue gases, associated gases, vehicle exhaust gases, heat generated by transformers, etc. ). The installation is also easily integrated with electrical energy production systems, such as geothermal and solar.

Как следует из уровня техники и описания техническое решение установки для утилизации энергии избыточного давления газообразного рабочего тела удовлетворяет условиям патентоспособности "новизна", "изобретательский уровень" и "промышленная применимость".As follows from the prior art and the description of the technical solution of the installation for the utilization of energy overpressure gaseous working fluid satisfies the conditions of patentability "novelty", "inventive step" and "industrial applicability".

Источники информации:Information sources:

1. ЗИ № 1139940 А1, 15.02.1985.1. ZI No. 1139940 A1, 02/15/1985.

2. Реферативный журнал "Турбиностроение", 49 отдельный выпуск. М., ВНИНИТИ, 1985, № 11.2. Abstract magazine "Turbine", 49 separate issue. M., VNINITI, 1985, № 11.

3. КИ № 2047059 С1, 27.10.1995.3. CI No. 2047059 C1, 10.27 / 1995.

4. ИЗ № 4555637 (А), 26.11.1985.4. FROM No. 4555637 (A), 11.26.1985.

5. ΒΥ № 10032 С1, 30.12.2007 (прототип).5. ΒΥ No. 10032 C1, December 30, 2007 (prototype).

Claims (5)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Установка (1) для утилизации энергии избыточного давления газообразного рабочего тела, вклю- 3 0294231. Installation (1) for the utilization of the energy of excess pressure of a gaseous working fluid, including 3 029423 чающая расширительную турбомашину (2), содержащую внутренний корпус (3) с патрубками подвода (5) и отвода (6) теплоносителя, который установлен в наружном кожухе (4) с расположенным в нем рабочим колесом (8) с лопатками (9), смонтированными на валу (7), связанном с устройством (10) для отбора энергии, патрубки (11) с блоком сопел (12) для подачи газообразного рабочего тела к лопаткам (9) рабочего колеса (8), патрубки отвода (6) газообразного рабочего тела, теплообменник (14), расположенный между внутренним корпусом (3) и кожухом (4), в виде спиральных газовых (15) каналов с блоками сопел (12), отличающаяся тем, что наружный кожух (4) выполнен в виде разъемной сферы и содержит одно осевое рабочее колесо (8) с симметричными рабочими лопатками (9) активного типа и включает от 3 до 30 ступеней снижения давления потока газообразного рабочего тела посредством блока сопел (12) и конфузорных решеток (13), которые смонтированы с обеих сторон рабочего колеса (8), а внутренний корпус (3) выполнен в форме полой герметичной сферы, при этом спиральные газовые каналы (15) собраны в блок в виде рядов (16) с образованием двух сомкнутых полусфер (17), в полости которых размещен указанный внутренний сферический корпус (3), а устройство (10) для отбора энергии смонтировано на валу (7) рабочего колеса (8) во внутреннем герметичном корпусе (3), либо установлено вне наружного кожуха (4) и кинематически связано с валом (7) рабочего колеса (8).squeezing expansion turbomachine (2), containing the inner case (3) with the inlet (5) and outlet (6) of the heat transfer fluid, which is installed in the outer casing (4) with the impeller (8) located in it with the blades (9) mounted on the shaft (7) connected to the device (10) for energy extraction, branch pipes (11) with a nozzle block (12) for supplying a gaseous working fluid to the blades (9) of the impeller (8), branch pipes for discharging (6) a gaseous working fluid , heat exchanger (14), located between the inner casing (3) and the casing (4), in the form of spiral gas (15) can Fishing with a nozzle block (12), characterized in that the outer casing (4) is made in the form of a detachable sphere and contains one axial impeller (8) with symmetrical working blades (9) of the active type and includes from 3 to 30 steps to reduce the flow pressure gaseous working fluid through the nozzle block (12) and confused grids (13), which are mounted on both sides of the impeller (8), and the inner case (3) is made in the form of a hollow hermetic sphere, while the spiral gas channels (15) are assembled in the block in the form of rows (16) with the formation of two closed lusfer (17), in the cavity of which the specified internal spherical housing (3) is placed, and the device (10) for energy extraction is mounted on the shaft (7) of the impeller (8) in the internal hermetic housing (3), or installed outside the outer casing ( 4) and kinematically connected with the shaft (7) of the impeller (8). 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что блок сопел (12) газовых каналов и конфузорных решеток (13) функционально и кинематически связан с соответствующими ступенями лопаток (9) рабочего колеса (8) для снижения давления потока газообразного рабочего тела с обеспечением его посекторной двусторонней подачи.2. Installation according to claim 1, characterized in that the block of nozzles (12) of gas channels and confused grids (13) is functionally and kinematically connected with the corresponding steps of the blades (9) of the impeller (8) to reduce the pressure of the flow of gaseous working fluid, ensuring its sector two-sided feed. 3. Установка по любому из пп.1, 2, отличающаяся тем, что блок спиральных газовых каналов (15) выполнен в форме сферической спирали, а каналы размещены рядами (16) из изогнутых труб с образованием между ними межтрубного пространства теплообменника (14).3. Installation according to any one of claims 1, 2, characterized in that the block of spiral gas channels (15) is made in the form of a spherical spiral, and the channels are arranged in rows (16) of curved pipes with the formation of an annular heat exchanger between them (14). 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что устройство (10) для отбора энергии содержит по меньшей мере один электрогенератор и снабжено средством герметизации для вывода электрических кабелей из внутреннего сферического герметичного корпуса (3).4. Installation according to claim 1, characterized in that the device (10) for the selection of energy contains at least one electric generator and is equipped with a means of sealing for the withdrawal of electrical cables from the inner spherical sealed enclosure (3). 5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что устройство (10) для отбора энергии выполнено в виде свободного выходного конца вала (7) рабочего колеса (8) турбомашины (2) с возможностью передачи вращающего момента на внешний рабочий агрегат и снабжено средством герметизации.5. Installation according to claim 1, characterized in that the device (10) for energy extraction is made in the form of the free output end of the shaft (7) of the impeller (8) of the turbomachine (2) with the ability to transfer torque to an external working unit and is equipped with sealing. - 4 029423- 4 029423
EA201500898A 2015-08-04 2015-08-04 Plant for utilization of gaseous working body excessive pressure energy EA029423B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201500898A EA029423B1 (en) 2015-08-04 2015-08-04 Plant for utilization of gaseous working body excessive pressure energy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201500898A EA029423B1 (en) 2015-08-04 2015-08-04 Plant for utilization of gaseous working body excessive pressure energy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201500898A1 EA201500898A1 (en) 2017-02-28
EA029423B1 true EA029423B1 (en) 2018-03-30

Family

ID=58228624

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201500898A EA029423B1 (en) 2015-08-04 2015-08-04 Plant for utilization of gaseous working body excessive pressure energy

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA029423B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5425230A (en) * 1992-05-25 1995-06-20 Aktsionernoe Obschestvo "Kriokor" Gas distribution station with power plant
UA6150U (en) * 2004-10-11 2005-04-15 Public Corp Turbogaz Utilization expander-generator apparatus
RU2386818C2 (en) * 2008-10-23 2010-04-20 Валерий Игнатьевич Гуров Gas turbogenerator

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5425230A (en) * 1992-05-25 1995-06-20 Aktsionernoe Obschestvo "Kriokor" Gas distribution station with power plant
UA6150U (en) * 2004-10-11 2005-04-15 Public Corp Turbogaz Utilization expander-generator apparatus
RU2386818C2 (en) * 2008-10-23 2010-04-20 Валерий Игнатьевич Гуров Gas turbogenerator

Also Published As

Publication number Publication date
EA201500898A1 (en) 2017-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2713017B1 (en) An organic rankine cycle for mechanical drive applications
EP2891793A1 (en) Automatic system of wind and photovoltaic energy storage for uninterruptible electric energy output providing energy autonomy
CN103547771A (en) Apparatus and process for generation of energy by organic rankine cycle
US9228588B2 (en) Turbomachine component temperature control
CN201292864Y (en) Turbine installation for low-temperature heat energy power generation and industrial overpressure power recovery for low boiling point working substance
RU2047059C1 (en) Utilization turbo-gas-expansion machine
US9127595B2 (en) Parallel cascaded cycle gas expander
US3444038A (en) Nuclear power station with carbon dioxide cooling system
CN112041543A (en) Steam turbine plant and combined cycle plant
RU2386818C2 (en) Gas turbogenerator
EA029423B1 (en) Plant for utilization of gaseous working body excessive pressure energy
CN102926825A (en) Quick-start steam turbine set and operation process thereof
CN202937317U (en) Fast starting turboset
JP6085565B2 (en) Steam turbine generator
CN102444426A (en) Method of modifying a steam turbine
RU125624U1 (en) TURBINE ROMANOVA
CN115362312A (en) Integrated sealed turbocharged generator with suspended turbine
CN102733866A (en) Compact high-load power turbine generator
RU2710449C1 (en) Universal turbo-expander generator set
RU2696721C1 (en) Power complex
RU2732275C1 (en) Expander-generator unit
CN202946245U (en) Centrifugal micro gas turbine arrayed in cross
UA105058U (en) Pressure reduction of gaseous working media
CN102937049A (en) Cross arranged centrifugal micro-type gas turbine
RU59783U1 (en) DISPOSAL DETANDER-GENERATOR INSTALLATION

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ KG TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): KZ

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU