RU1776845C

RU1776845C - Gas-turbine plant for gas main compressor station

Info

Publication number: RU1776845C
Application number: SU914910601A
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Крыжановский; Павел Васильевич Зайцев; Анатолий Васильевич Алексеев; Валентин Иванович Никишин; Анатолий Иванович Марченко
Original assignee: Киевский технологический институт легкой промышленности
Priority date: 1991-02-12
Filing date: 1991-02-12
Publication date: 1992-11-23

Abstract

Использование: в газоперекачивающих агрегатах компрессорных станций магистральных газопроводов. Сущность изобретени : газотурбинна установка (ГТУ) содержит компрессор (К) 1, камеру сгорани (КС) 2, турбину 3, турбодетандер (ТД) 4, нагнетатель 5, газопровод низкого и высокого давлени (ГНД и ГВД), аккумулирующую емкость (АЕ) 8, подкачивающий компрессор ПК 14. В начальный период запуска ГТУ газ из АЕ 8 поступает на ТД 4, где расшир етс , соверша работу в К 1 и выходит в ГНД. В процессе работы ГТУ газ из АЕ 8 подаетс э КС 2 до выравнивани между ними давлений . Оставшийс в АЕ 8 газ ПК 14 подаетс также в КС 2. При остановке ГТУ газ из отключаемого участка ГВД ПК 14 подаетс в АЕ 8. 1 ил. Ё VI VI О 00 4 СЛUsage: in the gas pumping units of compressor stations of the main gas pipelines. The inventive gas turbine installation (GTU) contains a compressor (K) 1, a combustion chamber (KS) 2, a turbine 3, a turboexpander (TD) 4, a supercharger 5, a gas pipeline of low and high pressure (GND and GVD), a storage tank (AE) 8, the booster compressor of PC 14. At the initial start-up period of the gas turbine unit, gas from AE 8 enters the TD 4, where it expands, completing work in K 1 and goes to the main engine. During the operation of the gas turbine, gas from AE 8 is supplied to KC 2 until the pressures are equalized between them. The gas of PC 14 remaining in AE 8 is also supplied to KS 2. When the gas turbine stops, gas from the disconnected section of the HPP PC 14 is supplied to AE 8. 1 il. YO VI VI O 00 4 SL

Description

Изобретение относитс к газотурбостроению , в частности к устройству газотурбинных установок (ГТУ), работающих на газовом топливе и вход щих в состав газоперекачивающих агрегатов (ГПА) компрессорных станций (КС) магистральных газопроводов. The invention relates to gas turbine construction, in particular to a device for gas turbine units (GTU) operating on gas fuel and included in gas pumping units (GPU) of compressor stations (CS) of main gas pipelines.

Известны ГТУ дл КС магистральных газопровода , содержащие компрессор, возду- хоподогреватель, камеру сгорани , турбину, турбодетандер, нагнетатель, газопровод высокого давлени и газопровод низкого давлени . There are known gas turbine engines for gas main pipelines containing a compressor, an air heater, a combustion chamber, a turbine, a turboexpander, a supercharger, a high pressure gas pipeline and a low pressure gas pipeline.

При-запуске указанной установки топливный газ из газопровода под давлением подаетс в турбодетандер, раскручивает его и выбрасываетс в атмосферу. При этом тер етс большое количество топливного газа и загр зн етс окружающа среда. Кроме этого, при остановках ГТУ газ, наход щийс в соединительных трубопроводах ГТУ и1 ГПА, также выбрасываетс в атмосферу. Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению вл етс газотурбинна установка дл компрессорной станции магистрального газопровода, содержаща последовательно установленные по ходу рабочего тела компрессор, камеру сгорани и турбину, турбодетандер. соединенный с ротором компрессора, нагнетатель, соединенный с ротором турбины, газопровод низкого давлени и газопровод высокого давлени , соединенные соответственно с входом и выходом нагнетател , и аккумулирующую емкость, соединенную трубопроводами с газопроводом высокого давлени и камерой сгорани .When the said installation is started up, fuel gas from the gas pipeline under pressure is supplied to the turboexpander, spins it and is released into the atmosphere. As a result, a large amount of fuel gas is lost and the environment is polluted. In addition, during gas turbine shutdowns, gas in the gas connecting pipes of gas turbine and gas turbine units is also released into the atmosphere. Closest to the proposed technical solution is a gas turbine installation for a compressor station of a main gas pipeline, comprising a compressor, a combustion chamber and a turbine, a turboexpander, sequentially installed along the working fluid. connected to the compressor rotor, a supercharger connected to the turbine rotor, a low pressure gas pipeline and a high pressure gas pipeline, respectively connected to the inlet and outlet of the supercharger, and an accumulation tank connected by pipelines to the high pressure gas pipeline and the combustion chamber.

Указанна установка позвол ет повысить экономичность при запуске за счет уменьшени выброса природного газа из турбодетандера в атмосферу.Said installation allows to increase profitability at start-up by reducing the emission of natural gas from a turboexpander into the atmosphere.

Однако, и така ГТУ не обеспечивает необходимого уровн экономичности и защиты окружающей атмосферы, так как при остановках ГТУ газ, наход щийс в соединительных трубопроводах ГТУ и части газопровода высокого давлени от выхода нагнетател до задвижки, выбрасываетс в атмосферу или дожигаетс в атмосфере, загр зн окружающую среду.However, such a gas turbine does not provide the necessary level of economy and protection of the surrounding atmosphere, since during gas shutdowns the gas located in the connecting pipelines of the gas turbine and part of the high pressure gas pipeline from the outlet of the supercharger to the valve is released into the atmosphere or burned in the atmosphere, polluting Wednesday

Целью изобретени вл етс повышение экономичности установки за счет снижени потери топливного газа и уменьшени загр знени окружающей атмосферы .The aim of the invention is to increase the efficiency of the installation by reducing the loss of fuel gas and reducing the pollution of the surrounding atmosphere.

Указанна цель достигаетс тем, что газотурбинна установка дл компрессорной станции магистрального газопровода, содержаща последовательно установленные по ходу рабочего тела компрессор, камеруThis goal is achieved in that a gas turbine installation for a compressor station of a main gas pipeline, comprising a compressor, a chamber sequentially installed along the working fluid

сгорани и турбину, турбодетандер, соединенный с ротором компрессора, нагнетатель , соединенный с ротором турбины, газопровод низкого давлени и газопроводcombustion and a turbine, a turboexpander connected to a compressor rotor, a supercharger connected to a turbine rotor, a low pressure gas pipeline and a gas pipeline

высокого давлени , соединенные соответственно с входом и выходом нагнетател , и аккумулирующую емкость, соединенную трубопроводами с газопроводом высокого давлени и камерой сгорани , дополнительно содержит подкачивающий компрессор, вход и выход которого соединены трубопроводами с аккумулирующей емкостью, камерой сгорани и входом турбодетандера, вход подкачивающего компрессора соеди5 пен также с газопроводом высокого давлени , а аккумулирующа емкость соединена трубопроводом с входом турбодетандера.high pressure, respectively connected to the inlet and outlet of the supercharger, and the storage tank connected by pipelines to the high pressure gas pipeline and the combustion chamber, further comprises a booster compressor, the inlet and outlet of which are connected by pipelines with a storage tank, the combustion chamber and the inlet of the turbine expander, the inlet of the booster compressor foam also with a high pressure gas pipeline, and the storage tank is connected by a pipe to the inlet of the turbo expander.

Предлагаемое техническое решение по сравнению с аналогами и прототипом обес0 печивает повышение экономичности установки и уменьшение загр знени окружающей среды за счет того, что при остановке ГТУ дополнительно введенный подкачивающий компрессор позвол етThe proposed technical solution, in comparison with analogues and prototype, provides an increase in the efficiency of the installation and reduction of environmental pollution due to the fact that when the gas turbine is shut down, the additionally introduced booster compressor allows

5 практически полностью откачать топливный газ из соединительны-х трубопроводов и отключаемой части газопровода в аккумулирующую емкость, что снижает потери топливного газа. Кроме этого, благодар то0 МУ- что ВХ°А и выход подкачивающего комп-., рессора соединены трубопроводами с- аккумулирующей емкостью, камерой сгорани и входом турбодетандера, обеспечиваетс практически полное откачиаание газа5 almost completely pump out fuel gas from the connecting pipelines and the disconnected part of the gas pipeline into the storage tank, which reduces the loss of fuel gas. In addition, due to the fact that ВУ ° А and the outlet of the pumping-up compressor, the spring is connected by pipelines with an accumulating capacity, a combustion chamber, and an inlet of a turboexpander, gas is almost completely evacuated

5 из аккумулирующей емкости и использование его в камере сгорани или турбодетан- дере. Все это, а также соединение выхода турбодетандера с газопроводом низкого давлени , позвол ет выпускать газ из турбо0 детандера не в атмосферу, а в газопровод низкого давлени . Кроме этого, соединение аккумулирующей емкости непосредственно с входом турбодетандера позвол ет использовать накоплений в аккумулирующей емко5 сти газ дл раскручивани турбодетандера без применени подкачивающего компрессора (за счет перепада давлений в аккумулирующей емкости и газопроводе низкого давлени ,5 from the storage tank and its use in a combustion chamber or turbo-expander. All this, as well as the connection of the outlet of the turboexpander to the low pressure gas pipeline, allows the gas to be released from the turbo expander not into the atmosphere, but into the low pressure gas pipeline. In addition, the connection of the storage tank directly to the inlet of the turboexpander allows the use of gas accumulations in the storage tank to untwist the turboexpander without using a booster compressor (due to the pressure difference in the storage tank and low pressure gas pipeline,

0 На чертеже изображена предлагаема , установка.0 The drawing shows the proposed installation.

Газотурбинна установка дл компрессорной станции магистрального газопровода содержит последовательноA gas turbine installation for a compressor station of a gas main contains

5 установленные по ходу рабочего тела компрессор 1, камеру сгорани 2, турбину 3. турбодетандер 4, соединенный с ротором компрессора 1. нагнетатель 5, соединенный с ротором турбины 3, газопровод низкого давлени 6 и газопровод высокого давлени 5 installed along the working fluid, compressor 1, combustion chamber 2, turbine 3. turbo expander 4 connected to the compressor rotor 1. supercharger 5 connected to the turbine rotor 3, low pressure gas pipeline 6 and high pressure gas pipeline

7. соединенные соответственно с входом и выходом нагнетател 5, аккумулирующую емкость 8, соединенную с газопроводом высокого давлени 7 и входом турбодетандера 4 при помощи трубопроводов 9 и 10 с регулируемыми клапанами 11, 12 и 13, подкачивающий компрессор 14, вход которого соединен с газопроводом высокого давлени 7 при помощи трубопровода 15с регулируемым клапаном 16. Вход подкачивающего компрессора 14 соединен также с аккумулирующей емкостью 8 при помощи трубопровода 17 с регулируемым клапаном 18, а также соединен с камерой сгорани 2 и входом турбодетандера 4 при помощи трубопроводов 19. 20. 21. 22 и 10с регулируемыми клапанами 23, 24 и 13. Выход подкачивающего компрессора 14 соединен с аккумулирующей емкостью 8, камерой сгорани 2 и входом турбодетандера 4 при помощи трубопроводов 25, 26, 20, 21 с регулируемыми клапанами 27, 28. 29, 24 и 13.7. connected respectively to the inlet and outlet of the supercharger 5, an accumulation tank 8, connected to the high pressure gas pipeline 7 and the inlet of the turbo expander 4 using pipelines 9 and 10 with adjustable valves 11, 12 and 13, a booster compressor 14, the inlet of which is connected to the high gas pipeline pressure 7 by means of a pipeline 15 with an adjustable valve 16. The inlet of the booster compressor 14 is also connected to an accumulating tank 8 by a pipe 17 with an adjustable valve 18, and is also connected to a combustion chamber 2 and an inlet the expander 4 using pipelines 19. 20. 21. 22 and 10 with adjustable valves 23, 24 and 13. The output of the booster compressor 14 is connected to the storage tank 8, the combustion chamber 2 and the inlet of the expander 4 using pipelines 25, 26, 20, 21 s adjustable valves 27, 28.29, 24 and 13.

Выход турбодетандера 4 соединен с газопроводом низкого давлени б при помощи магистрали 30 с регулируемым клапаном 31. Дл выброса газа в аварийных ситуаци х к магистрали 30 подключена выходна магистраль 32 с задержкой 33, а к газопроводу высокого давлени 7 подключена выходна магистраль 34 с задвижкой 35. Дл отключени газотурбинной, установки с нагнетателем 4 от магистрального газопровода, на газопроводе низкого давлени 7 установлены соответственно задвижки 36 и 37.The output of the turboexpander 4 is connected to the low pressure gas pipeline b via a line 30 with an adjustable valve 31. For gas discharge in emergency situations, the output line 32 is connected to the line 30 with a delay of 33, and the outlet line 34 with a valve 35 is connected to the high pressure gas line 7. In order to disconnect the gas turbine installation with a supercharger 4 from the main gas pipeline, valves 36 and 37 are respectively installed on the low pressure gas pipeline 7.

Установка работает следующим образом . В начальный период запуска ГТУ открывают задвижки 36 и 37 и регулируемые клапаны 11. 31 и 13, в результате чего газ из аккумулирующей емкости 8 поступает на турбодетандер 4, где расшир етс , соверша работу в компрессоре 1, и выходит по магистрали 30 в газопровод низкого давлени 6.Installation works as follows. At the initial start-up period of gas turbine engines, valves 36 and 37 and adjustable valves 11. 31 and 13 are opened, as a result of which the gas from the storage tank 8 enters the turbo expander 4, where it expands, performing work in compressor 1, and exits through line 30 to the low-pressure gas pipeline pressure 6.

После запуска установки клапаны 11,13 и 31 закрывают. В процессе работы установки можно использовать газ, наход щийс в аккумулирующей емкости 8, дл его сжигани в камере сгорани 2. Дл этого открывают клапаны 28, 29 и 24 и газ подаетс из аккумулирующей емкости 8 в камеру сгорани 2. Когда давление газа в аккумулирующей емкости станет равным давлению вAfter starting the installation, valves 11,13 and 31 are closed. During the operation of the installation, you can use the gas in the storage tank 8 to burn it in the combustion chamber 2. To do this, open the valves 28, 29 and 24 and supply gas from the storage tank 8 to the combustion chamber 2. When the gas pressure in the storage tank will become equal to pressure in

камере сгорани , закрываетс клапан 28 и открываютс клапаны 18 и 27, а также включаетс подкачивающий компрессор 14, который откачивает оставшийс газ из аккумулирующей емкости 8 и подает его в камеру сгорани 2. При остановке ГТУ закрываютс все клапаны и задвижки, а затем открываютс клапаны 12 и 11. При этом газ,the combustion chamber, the valve 28 is closed and the valves 18 and 27 are opened, and a booster compressor 14 is turned on, which pumps out the remaining gas from the storage tank 8 and delivers it to the combustion chamber 2. When the gas turbine stops, all valves and valves are closed, and then the valves 12 are opened and 11. With this gas,

наход щийс на отключаемом участке газопровода высокого давлени 7, поступает в аккумулирующую емкость 8. Когда давление газа в отключаемом участке газопровода и аккумулирующей емкости сравн етс , закрыва ютс клапаны 12 и 11 и открываютс клапаны 16, 27, 28 и 23, а также включаетс подкачивающий компрессор 14, который откачивает оставшийс газ из отключаемого участка газопровода высокого давлени 7 иlocated on the disconnected section of the high pressure gas pipeline 7 enters the accumulation tank 8. When the gas pressure in the disconnected section of the gas pipeline and the accumulation tank is compared, the valves 12 and 11 are closed and the valves 16, 27, 28 and 23 are opened, and the boost pump a compressor 14 that pumps out the remaining gas from the disconnected section of the high pressure gas pipeline 7 and

трубопроводов 17, 19,2021,26, 10 в аккумулирующую емкость 8.pipelines 17, 19,2021,26, 10 into the storage tank 8.

Повышение экономичности ГТУ достигаетс за счет практически полного исключени выброса природного газа в атмосферуImproving the efficiency of gas turbines is achieved by virtually completely eliminating the emission of natural gas into the atmosphere

при запуске и остановке ГТУ. Одновременно исключаетс загр знение окружающей атмосферы.when starting and stopping the gas turbine. At the same time, pollution of the surrounding atmosphere is eliminated.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A gas turbine installation for a compressor station of a main gas pipeline comprising a compressor, a combustion chamber and a turbine, a turbo-expander connected to a rotor sequentially installed along the working fluid

compressor, a supercharger connected to the turbine rotor, a low pressure gas pipeline and a high pressure gas pipeline connected respectively to the inlet and outlet of the supercharger, and an accumulator

a tank connected by pipelines to a high pressure gas pipeline and a combustion chamber, characterized in that. in order to increase the efficiency of the installation and reduce environmental pollution

atmosphere, it is equipped with a booster compressor, the inlet of which is connected to a high-pressure gas pipeline, to an accumulation tank, a combustion chamber, and an inlet to a turboexpander, the outlet

a turboexpander is connected to a low pressure gas pipeline, and an accumulation tank is connected by a pipeline to the inlet of the turboexpander.