RU17971U1 - Детандер-генераторный агрегат - Google Patents

Abstract

Детандер-генераторный агрегат, содержащий последовательно соединенные трубопровод высокого давления, теплообменник, детандер, кинематически соединенный с электрогенератором, компрессор, электродвигатель которого электрически соединен с электрогенератором, испаритель, дросселирующее устройство, вход компрессора соединен с выходом испарителя, вход которого через дросселирующее устройство соединен с выходом теплообменника, а вход теплообменника по греющей среде соединен с выходом компрессора, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным теплообменником и нагнетающим устройством, вход дополнительного теплообменника по нагреваемой среде подключен к выходу детандера, выход дополнительного теплообменника по нагреваемой среде подключен к трубопроводу низкого давления, выход нагнетающего устройства подсоединен ко входу по греющей среде дополнительного теплообменника и ко входу по греющей среде испарителя, вход же нагнетающего устройства обращен к источнику низкопотенциальной теплоты, а выход дополнительного теплообменника по греющей среде обращен в сторону низкопотенциального источника теплоты.

Description

Детандер-генераторный агрегат

Полезная модель относится к детандер-генераторным агрегатам и касается детандерных установок для производства электроэнергии при утилизации избыточного давления природного газа, транспортируемого в трубопроводах, установленных на электростанциях, в промышленных и отопительных котельных и других предприятиях, использующих природный газ как топливо.

Известна (авт. свид. СССР № 1231237 опубл. 15.05.1986 г.) теплоэнергетическая установка, содержащая котел, сообщенный по пару с турбиной, к конденсатору которой подключены трубопроводы подачи и отвода охлаждающей воды, газопроточную турбину (детандер), включенную между газопроводами высокого и низкого давления и подогреватель сжигаемого в котле газа, установленный после газопроточной турбины и подключенный по греющей среде к трубопроводу подачи охлаждающей воды.

Недостатком такой установки является то, что вся теплота, необходимая для технологического подогрева газа, подводится после детандера, что приводит к охлаждению газа в детандере до недопустимо низких по условиям эксплуатации температур.

Известна детандерная установка для производства электроэнергии при утилизации избыточного давления природного газа (Патент РФ № 2150641, опубл. 10.06.2000 г.), транспортируемого в трубопроводах, содержащая кинематически соединенный с генератором детандер, подключенный входным патрубком к трубопроводу высокого давления, выходным патрубком - к трубопроводу низкого давления, теплообменник подогрева газа высокого давления, явМПК F 25 в 11/02, F 01 К 27/00

ляющийся также элементом теплонасосного устройства, в состав которого входят также компрессор с электродвигателем, дроссельный вентиль и испаритель.

Недостатком такой установки является то, что весь технологический подогрев газа производится только перед детандером, что приводит к повышенному расходу теплоты, подводимой к потоку газа от теплонасосной установки, и, как следствие, к снижению доли вырабатываемой генератором электроэнергии, которая может быть передана в сеть.

Техническая задача, решаемая полезной моделью - повышение экономичности установки и обеспечение необходимых условий для эксплуатации детандера.

Техническая задача решается тем, что известный детандергенераторный агрегат, содержащий последовательно соединенные трубопровод высокого давления, теплообменник, детандер, кинематически соединенный с электрогенератором, компрессор, электродвигатель которого электрически соединен с электрогенератором, испаритель, дросселируюш;ее устройство, вход компрессора соединен с выходом испарителя, вход которого через дросселирующее устройство соединен с выходом теплообменника, а вход теплообменника по греющей среде соединен с выходом компрессора, снабжен дополнительным теплообменником и нагнетающим устройством, вход дополнительного теплообменника по нагреваемой среде подключен к выходу детандера, выход дополнительного теплообменника по нагреваемой среде подключен к трубопроводу низкого давления, выход нагнетающего устройства подсоединен ко входу по греющей среде дополнительного теплообменника и ко входу по греющей среде испарителя, вход же нагнетающего устройства обращен к источнику низкопотенциальной теплоты, а выход дополнительного теплообменника по греющей среде обращен в сторону низкопотенциального источника теплоты.

На чертеже изображена схема детандер-генераторного агрегата.

Устройство содержит кинематически соединенный с генератором 1 детандер 2, подключенный входным патрубком к трубопроводу 3 высокого давления, выходным патрубком - к входному патрубку дополнительного теплообменника 4 подогрева газа низкого давления, выходной патрубок которого подсоединен к трубопроводу 5 низкого давления, теплообменник 6 подогрева газа высокого давления, являющийся также элементом теплонасосного устройства (конденсатором), в состав которого входят также компрессор 7 с электродвигателем 8, дроссельный вентиль 9, испаритель 10, нагнетающее устройство 11, подающее низкопотенциальную теплоту из окружающей среды или источника низкопотенциальной теплоты 12, электрическую связь 13 электрогенератора 1 с электродвигателем 8, электрическую связь 14 электрогенератора 1 с внешней электрической сетью.

Детандер-генераторный афегат работает следующим образом.

Газ высокого давления поступает в теплообменник 6, греющей средой в котором служит пар низкокипящей жидкости контура теплонасосного устройства, направляемая в теплообменник 6 (конденсатор) компрессором 7, вращаемым электродвигателем 8. Низкокипящая жидкость, отдав тепло газу в теплообменнике 6, расширяется в дроссельном вентиле 9, после чего поступает в испаритель 10, где испаряется за счет низкопотенциального тепла и подается во входной патрубок компрессора 7. Нагретый в теплообменнике 6 газ высокого давления поступает в детандер 2. Нагрев газа в теплообменнике производится до такой температуры, чтобы температура газа на выходе из детандера была не ниже заданной по условиям эксплуатации детандер-генераторного агрегата. После совершения механической работы и расширения в детандере 2 газ поступает в теплообменник 4 подогрева газа низкого давления, где подогревается за счет непосредственного использования низкопотенциальной теплоты окружаюш,ей среды, подаваемой нагнетаюшим устройством 11, или вторичной (сбросной) теплоты до требуемой по условиям эксплуатации температуры. После этого газ направляется в трубопровод низкого давления 5. 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 8 компрессора 7 через электрическую связь 13. Избыток электроэнергии, выработанной электрогенератором 1, может быть использован для электроснабжения внешних по отношению к установке потребителей через электрическую связь 14.

В качестве нагнетающего устройства 11 могут быть, в зависимости от вида теплоносителя низкопотенциального источника теплоты, использованы насос, вентилятор.

Таким образом, преимущества предлагаемой установки заключаются в том, что на подогрев газа высокого давления в теплообменнике затрачивается при прочих равных условиях меньше энергии высокого потенциала, что приводит к повышению доли вырабатываемой генератором электроэнергии, которая может быть передана в сеть. При этом улучшаются условия эксплуатации детандера, поскольку газ в детандере не охлаждается в детандере до недопустимо низких по условиям эксплуатации температур.

ге м & ;/

Claims (1)

1. Детандер-генераторный агрегат, содержащий последовательно соединенные трубопровод высокого давления, теплообменник, детандер, кинематически соединенный с электрогенератором, компрессор, электродвигатель которого электрически соединен с электрогенератором, испаритель, дросселирующее устройство, вход компрессора соединен с выходом испарителя, вход которого через дросселирующее устройство соединен с выходом теплообменника, а вход теплообменника по греющей среде соединен с выходом компрессора, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным теплообменником и нагнетающим устройством, вход дополнительного теплообменника по нагреваемой среде подключен к выходу детандера, выход дополнительного теплообменника по нагреваемой среде подключен к трубопроводу низкого давления, выход нагнетающего устройства подсоединен ко входу по греющей среде дополнительного теплообменника и ко входу по греющей среде испарителя, вход же нагнетающего устройства обращен к источнику низкопотенциальной теплоты, а выход дополнительного теплообменника по греющей среде обращен в сторону низкопотенциального источника теплоты.