RU12434U1

RU12434U1 - DETANDER - GENERATOR UNIT

Info

Publication number: RU12434U1
Application number: RU99115326/20U
Authority: RU
Inventors: В.С. Агабабов
Original assignee: Московский энергетический институт (Технический университет)
Priority date: 1999-07-13
Filing date: 1999-07-13
Publication date: 2000-01-10

Abstract

Детандер - генераторный агрегат, содержащий последовательно соединенные трубопровод высокого давления, теплообменник, детандер, кинематически соединенный с электрогенератором, отличающийся тем, что он снабжен первым и вторым компрессорами, электрически соединенными с электрогенератором, обводным трубопроводом, испарителем, дросселирующим устройством, тремя задвижками, при этом вход первого компрессора соединен с выходом испарителя, вход которого через дросселирующее устройство соединен с выходом теплообменника, обводной трубопровод с расположенной на нем первой задвижкой соединяет выход первого компрессора со входом теплообменника, выход первого компрессора через вторую задвижку сообщен со входом второго компрессора, выход второго компрессора через третью задвижку соединен со входом теплообменника, выходной трубопровод второго компрессора и обводной трубопровод после задвижек объединены в один трубопровод, подсоединенный ко входу теплообменника.An expander is a generator unit containing a series-connected high-pressure pipeline, a heat exchanger, an expander kinematically connected to an electric generator, characterized in that it is equipped with a first and second compressor, electrically connected to an electric generator, a bypass pipe, an evaporator, a throttling device, three valves, the input of the first compressor is connected to the output of the evaporator, the input of which is connected through the throttling device to the output of the heat exchanger, a bypass pipe One with the first valve located on it connects the output of the first compressor to the heat exchanger input, the output of the first compressor through the second valve is connected to the input of the second compressor, the output of the second compressor through the third valve is connected to the heat exchanger input, the output pipe of the second compressor and the bypass pipe after the valves are combined into one a pipe connected to the inlet of the heat exchanger.

Description

ДЕТАНДЕР-ГЕНЕРАТОРНЫЙ АГРЕГАТDETANDER-GENERATOR UNIT

Предлагаемая полезная модель предназначена для производства электроэнергии при утилизации избыточного давления природного газа, транспортируемого в трубопроводах, установленных в промышленных и отопительных котельных и других предприятиях, на тепловых электростанциях, использующих природный газ как топливо.The proposed utility model is intended for the production of electricity by utilizing the excess pressure of natural gas transported in pipelines installed in industrial and heating boiler houses and other enterprises in thermal power plants using natural gas as fuel.

Известна теплоэнергетическая установка авт.свид.СССР № 1231237, опубл.04.01.85,содержащая котел, сообщенный по пару с турбиной, к конденсатору которой подключены трубопроводы подачи и отвода охлаждающей воды, газопроточную турбину, включенную между газопроводами высокого и низкого давления, и подогреватель сжигаемого в котле газа, причем подогреватель установлен после газопроточной турбины и подключен по греющей среде к трубопроводу подачи охлаждающей воды. Здесь также используется энергия избыточного давления природного газа путем подогрева газа после турбодетандера за счет тепла циркуляционной воды конденсатора паротурбинной установки.Known heat power installation autosvid.SSSR No. 1231237, publ. 04.01.85, containing a boiler in communication with a turbine, to the condenser of which are connected pipelines for supplying and discharging cooling water, a gas flow turbine connected between high and low pressure pipelines, and a heater gas burned in the boiler, the heater being installed after the gas flow turbine and connected via a heating medium to the cooling water supply pipe. It also uses the energy of natural gas overpressure by heating the gas after the expansion of the turbine due to the heat of the circulating water from the condenser of the steam turbine unit.

Недостатком является то, что при этом газ в турбодетандере и на выходе из него может иметь температуру ниже 0 С, что может привести к нарушению работы турбодетандера и газовых трубопроводов.The disadvantage is that in this case the gas in the turboexpander and at the outlet from it can have a temperature below 0 ° C, which can lead to a malfunction of the turboexpander and gas pipelines.

Известна «Влияние детандер-генераторных агрегатов на тепловую экономичность ТЭЦ, Э.К.Аракелян, А.В.Андрюшин, В.С.Агабабов и др.,Электрические станции «, спецномер, 1997 г., стр.77-82 детандерная установка для производства электроэнергии при утилизации избыточного давления природного газа.The well-known "Effect of expander-generator units on the thermal efficiency of thermal power plants, E.K. Arakelyan, A.V. Andryushin, V.S. Agababov and others, Power plants," special number, 1997, pp. 77-82 expander installation for the production of electricity in the utilization of natural gas overpressure.

F 01 D 15/08, FOID 15/10 F 01 D 15/08, FOID 15/10

транспортируемого в трубопроводах, содержащая соедипенпый с электрогенератором детандер, подключенный входным патрубком к трубопроводу высокого давления, выходным патрубком- к трубопроводу низкого давления, а также теплообменник для технологического подогрева газа перед детандером за счет энергии, полученной от постороннего источника.transported in pipelines, containing an expander connected to an electric generator, connected by an inlet pipe to a high pressure pipe, an outlet pipe to a low pressure pipe, and a heat exchanger for technological heating of the gas in front of the expander due to energy received from an extraneous source.

Недостатком такой установки является необходимость использования постороннего источника энергии для технологического подогрева газа перед детандером.The disadvantage of this installation is the need to use an external energy source for technological heating of the gas in front of the expander.

Техническая задача, решаемая полезной моделью, состоит в повышении экономичности и улучшении экологических показателей путем устранения необходимости использования постороннего источника энергии для технологического подогрева газа перед детандером.The technical problem solved by the utility model is to increase efficiency and improve environmental performance by eliminating the need to use an external energy source for technological heating of the gas in front of the expander.

Поставленная задача решается тем , что известный детандергенераторный агрегат, содержащий последовательно соединенные трубопровод высокого давления, теплообменник, детандер, кинематически соединенный с электрогенератором, согласно полезной модели, дополнительно снабжен первьм и вторым компрессорами, электрически соединенными с электрогенератором, обводным трубопроводом, испарителем, дросселирующим устройством, тремя задвижками, при этом вход первого компрессора соединен с выходом испарителя, вход которого через дросселирующее устройство соединен с выходом теплообменника, обводной трубопровод с расположенной на нем первой задвижкой соединяет выход первого компрессора со входом теплообменника, выход первого компрессора через вторую задвижку сообщен со входом второго компрессора, выход второго компрессора через третью задвижку соединен со входом теплообменника, выходнойThe problem is solved in that the known expander unit containing a series-connected high pressure pipe, a heat exchanger, an expander kinematically connected to an electric generator, according to a utility model, is additionally equipped with a first and second compressor, electrically connected to an electric generator, a bypass pipe, an evaporator, a throttling device, three valves, while the input of the first compressor is connected to the output of the evaporator, the input of which is through a throttling device the triple is connected to the output of the heat exchanger, the bypass pipe with the first valve located on it connects the output of the first compressor to the input of the heat exchanger, the output of the first compressor through the second valve is connected to the input of the second compressor, the output of the second compressor through the third valve is connected to the input of the heat exchanger, the output

трубопровод второго компрессора и обводной трубопровод после задвижек объединены в один трубопровод, подсоединенный ко входу теплобменника.the pipeline of the second compressor and the bypass pipe after the valves are combined into one pipe connected to the inlet of the heat exchanger.

На чертеже представлена схема детандер-генераторного агрегата.The drawing shows a diagram of an expander-generator unit.

Детандер-генераторный агрегат содержит кинематически соединенный с генератором 1 детандер 2, подключенный входным патрубком к трубопроводу 3 высокого давления, выходным патрубком- к трубопроводу 4 низкого давления, теплообменник 5 подогрева газа высокого давления, являющийся одновременно элементом теплонасосного устройства (конденсатором), в состав которого входят также первый компрессор 6 с электродвигателем 7, второй компрессор 8 с электродвигателем 9, обводной трубопровод 10 с первой задвижкой 11,соединяющий выход первого компрессора 6 со входом со входом теплообменника 5, выход которого через дросселирующее устройство 12 соединен со входом испарителя 13. Электрогенератор 1 соединен через электрическую связь 14 с электродвигателем 7, через электрическую связь 15-с электродвигателем 9, через электрическую связь 16- с внешней электрической сетью. На выходных трубопроводах первого компрессора 6 и второго компрессора 8 установлены соответственно вторая и третья задвижки 17 и 18.The expander-generator assembly contains an expander 2 kinematically connected to the generator 1, connected by an inlet pipe to a high pressure pipe 3, an outlet pipe to a low pressure pipe 4, a heat exchanger 5 for heating a high pressure gas, which is also an element of a heat pump device (condenser), which also includes a first compressor 6 with an electric motor 7, a second compressor 8 with an electric motor 9, a bypass pipe 10 with a first valve 11, connecting the output of the first compressor 6 input to the input of the heat exchanger 5, the output of which through the expansion device 12 is connected to the inlet of the evaporator 13. Generator 1 is connected via an electrical connection 14 to the motor 7 through the electrical connection 15 to the motor 9, through an electrical connection 16 to an external electrical network. On the output pipelines of the first compressor 6 and the second compressor 8 are installed, respectively, the second and third valves 17 and 18.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.Предусмотрены два режима работы: с отпуском и без отпуска электроэнергии внешнему потребителю.В случае, когда существует потребность в электроэнергии, например, в периоды пиковой и номинальной электрических нагрузок, детандергенераторный агрегат работает следующим образом.The proposed device operates as follows. There are two modes of operation: with and without supply of electricity to an external consumer. In the case when there is a need for electricity, for example, during periods of peak and rated electrical loads, the expander unit operates as follows.

Газ высокого давления поступает в теплобменник 5, греющей средой в котором служит пар низкокипящей жидкости контура теплонасосного устройства, направляемая в теплобменник 5 компрессором 6, вращаемым электродвигателем 7,по обводному трубопроводу Ю.Задвижка И при этом открыта, а задвижки 17 и 18 закрыты.Низкокипящая жидкость, отдав тепло газу в теплообменнике 5, расширяется в дросселирующем устройстве 12, после чего поступает в испаритель 13, где нагревается за счет низкопотенциального тепла и подается во входной патрубок компрессора 6.Нагретый в теплообменнике 5 газ высокого давления поступает в детандер 2.Нагрев газа в теплообменнике производится до такой температуры, чтобы температура газа на выходе была не ниже заданной по условиям эксплуатации детандер-генераторного агрегата.После совершения механической работы и расширения в детандере 2 газ поступает в трубопровод низкого давления 4, а механическая работа газа, полученная в детандере 2, преобразуется в электрическую энергию в электрогенераторе 1.Часть полученной в электрогенераторе электрической энергии используется для приведения в действие электродвигателя 7 компрессора 6 через электрическую связь 14.Избыток электроэнергии, выработанной электрогенератором 2, может быть использован для электроснабжения внешних потребителей.High-pressure gas enters the heat exchanger 5, the heating medium in which is the low-boiling liquid vapor of the heat pump circuit, sent to the heat exchanger 5 by the compressor 6, rotated by an electric motor 7, through the bypass pipe Yu. The valve is open, and the valves 17 and 18 are closed. the liquid, having given heat to the gas in the heat exchanger 5, expands in the throttling device 12, after which it enters the evaporator 13, where it is heated by low-grade heat and is supplied to the inlet pipe of the compressor 6. Heated in the heat exchanger 5, high-pressure gas enters the expander 2. The gas in the heat exchanger is heated to such a temperature that the outlet gas temperature is not lower than the expander-generator unit set according to the operating conditions. After mechanical work and expansion in the expander 2, the gas enters the pipeline low pressure 4, and the mechanical work of the gas obtained in the expander 2 is converted into electrical energy in the generator 1. Part of the electrical energy received in the generator is used to I drive the electric motor 7 of the compressor 6 through an electric connection 14. The excess of electricity generated by the electric generator 2 can be used to power external consumers.

В случае отсутствия потребности в электроэнергии, например,, в периоды ночных или летних «провалов графиков электрической нагрузки детандер-генераторный агрегат работает следующим образом.В работу включается компрессор 8. Электроэнергия, выработанная генератором 1, частично, как и в первом случае, подается через электрическую связь 14 на электродвигатель 7 компрессора 6. Остальная электроэнергия, выработаннаяIf there is no need for electricity, for example, during periods of night or summer dips in the graphs of electric load, the expander-generator unit operates as follows. The compressor 8 is turned on. The electricity generated by the generator 1 is partially supplied, as in the first case, through electrical connection 14 to the electric motor 7 of the compressor 6. The remaining electricity generated

электрогенератором 1, подается через электрическую связь 15 на электродвигатель 9 компрессора 8. В результате давление и, соответственно, температура низкокипящей жидкости повышаются по сравнению с предыдущим случаем, и газ нагревается до более высокой температуры. Повышение температуры газа на входе в топку котлогагрегатов приводит к снижению расхода топлива на них. Таким образом повышается экономичность, а благодаря отсутствию внешних источников нагрева газа, зачастую сопряженных со сжиганием топлива, улучшаются и экологические показатели, так как прекращаются выбросы в атмосферу продуктов сгорания.by an electric generator 1, it is supplied through an electric connection 15 to an electric motor 9 of the compressor 8. As a result, the pressure and, accordingly, the temperature of the low-boiling liquid increase in comparison with the previous case, and the gas is heated to a higher temperature. An increase in gas temperature at the inlet to the furnace of boiler units leads to a decrease in fuel consumption for them. This improves efficiency, and due to the absence of external sources of gas heating, often associated with the burning of fuel, environmental indicators are also improved, since emissions of combustion products into the atmosphere cease.

Claims

An expander is a generator unit containing a series-connected high-pressure pipeline, a heat exchanger, an expander kinematically connected to an electric generator, characterized in that it is equipped with a first and second compressor, electrically connected to an electric generator, a bypass pipe, an evaporator, a throttling device, three valves, the input of the first compressor is connected to the output of the evaporator, the input of which through the throttling device is connected to the output of the heat exchanger, the bypass pipe One with the first valve located on it connects the output of the first compressor to the heat exchanger input, the output of the first compressor through the second valve is connected to the input of the second compressor, the output of the second compressor through the third valve is connected to the heat exchanger input, the output pipe of the second compressor and the bypass pipe after the valves are combined into one a pipe connected to the inlet of the heat exchanger.