RU2013615C1 - Gas-turbine expander unit operating on natural gas - Google Patents

Gas-turbine expander unit operating on natural gas Download PDF

Info

Publication number
RU2013615C1
RU2013615C1 SU5022697A RU2013615C1 RU 2013615 C1 RU2013615 C1 RU 2013615C1 SU 5022697 A SU5022697 A SU 5022697A RU 2013615 C1 RU2013615 C1 RU 2013615C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
heat exchanger
natural gas
compressor
gas turbine
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Игнатьевич Гуров
Константин Матвеевич Попов
Сергей Георгиевич Валюхов
Original Assignee
Валерий Игнатьевич Гуров
Константин Матвеевич Попов
Сергей Георгиевич Валюхов
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 Валерий Игнатьевич Гуров, Константин Матвеевич Попов, Сергей Георгиевич Валюхов filed Critical Валерий Игнатьевич Гуров
Priority to SU5022697 priority Critical patent/RU2013615C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2013615C1 publication Critical patent/RU2013615C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: thermal engineering. SUBSTANCE: unit has high-pressure natural gas line with heat exchanger and turboexpander connected by shaft with air compressor. The unit is provided with regeneration gas-turbine plant comprising combustion chamber, gas turbine, and regenerating heat exchanger installed at outlet. The heat exchanger is positioned upstream of the expander, and is connected to the regenerating heat exchanger. The gas-turbine plant is operatively connected to shaft linking the expander with compressor. EFFECT: enhanced efficiency in operation. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано для эффективного редуцирования давления природного газа на газораспределительных станциях (ГРС) и газорегуляторных пунктах (ГРП) с получением свободной механической энергии. The invention relates to power engineering and can be used to effectively reduce the pressure of natural gas at gas distribution stations (gas distribution stations) and gas control points (hydraulic fracturing) to obtain free mechanical energy.

Известна установка [1] , включающая магистраль природного газа высокого давления с последовательно установленными в ней турбодетандером, соединенным валом с компрессором, и теплообменником. Назначение теплообменника заключается в подогреве холодного природного газа после турбодетандера за счет тепла, переданного компрессором части природного газа. Часть механической энергии турбодетандера передается электрогенератору для выработки электроэнергии. A known installation [1], including a high-pressure natural gas pipeline with a turboexpander installed in series therein, connected by a shaft to a compressor, and a heat exchanger. The purpose of the heat exchanger is to heat cold natural gas after a turboexpander due to the heat transferred by the compressor to a portion of the natural gas. Part of the mechanical energy of the turboexpander is transmitted to the generator to generate electricity.

Однако недостатком данного технического решения является низкий удельный съем энергии с одного килограмма природного газа. However, the disadvantage of this technical solution is the low specific energy consumption per kilogram of natural gas.

Задачей изобретения является повышение удельного съема энергии с одного килограмма природного газа. The objective of the invention is to increase the specific removal of energy from one kilogram of natural gas.

Это достигается тем, что предлагаемая газотурбодетандерная установка для работы на природном газе снабжена регенеративной газотурбинной установкой, содержащей камеру сгорания, газовую турбину и теплообменник-регенератор, установленный на выходе газовой турбины, причем теплообменник установлен перед турбодетандером и сопряжен с теплообменником-регенератором, а газовая турбина механически соединена с валом, соединяющим турбодетандер с компрессором. При этом в качестве регенеративной газотурбинной установки и компрессора использован газогенератор авиационного двигателя, на валу которого размещен турбодетандер, и теплообменник соединен с теплообменником-регенератором посредством замкнутого контура с промежуточным теплоносителем. This is achieved by the fact that the proposed natural gas turbine expander is equipped with a regenerative gas turbine installation containing a combustion chamber, a gas turbine and a heat exchanger-regenerator installed at the outlet of the gas turbine, the heat exchanger being installed in front of the expander and interfaced with the heat exchanger-regenerator, and the gas turbine mechanically connected to the shaft connecting the turboexpander to the compressor. At the same time, an aircraft engine gas generator was used as a regenerative gas turbine unit and compressor, the turbine expander is located on its shaft, and the heat exchanger is connected to the heat exchanger-regenerator by means of a closed circuit with an intermediate heat carrier.

На фиг. 1 и 2 представлена газотурбодетандерная установка. Она содержит магистраль 1 природного газа высокого давления, теплообменник 2, турбодетандер 3, компрессор 4, камеру 5 сгорания, газовую турбину 6, теплообменник-регенератор 7, потребитель 8 мощности. Установка может содержать замкнутый контур 9 с промежуточным теплоносителем (см. фиг. 2). В качестве компрессора 4 используется воздушный компрессор. In FIG. 1 and 2 shows a gas turbine expander. It contains a high pressure natural gas line 1, a heat exchanger 2, a turboexpander 3, a compressor 4, a combustion chamber 5, a gas turbine 6, a heat exchanger-regenerator 7, and a consumer 8 of power. The installation may contain a closed loop 9 with an intermediate coolant (see Fig. 2). As compressor 4, an air compressor is used.

Работа установки (фиг. 1) осуществляется следующим образом. Природный газ высокого давления из магистрали 1 поступает через теплообменник 2, где получает тепло в теплообменнике-регенераторе 7 от газа повышенной температуры, в турбодетандер 3. После расширения в турбодетандере природный газ с пониженным против исходного уровня давлением поступает к потребителю. Турбодетандер может быть снабжен регулируемым сопловым аппаратом (РСА), что позволяет поддерживать давление природного газа на выходе практически постоянным вне зависимости от изменения его давления в магистрали. The operation of the installation (Fig. 1) is as follows. High-pressure natural gas from line 1 enters through a heat exchanger 2, where it receives heat in a heat exchanger-regenerator 7 from a gas of elevated temperature, into a turboexpander 3. After expansion in a turboexpander, natural gas with a pressure lower than the initial level is supplied to the consumer. The turbo expander can be equipped with an adjustable nozzle device (PCA), which allows you to maintain the pressure of natural gas at the outlet almost constant regardless of changes in its pressure in the line.

Часть получаемой в турбодетандере мощности передается воздушному компрессору 4, который, всасывая воздух из атмосферы, повышает его давление и направляет в камеру 5 сгорания, где происходит сгорания топлива в воздухе повышенного давления и температуры (по сравнению с атмосферными условиями). В результате газ высокой температуры и повышенного давления поступает из камеры сгорания 5 в газовую турбину 6, после которой поступает в атмосферу через теплообменник-регенератор 7, где нагревает природный газ. A part of the power received in the turboexpander is transferred to the air compressor 4, which, sucking air from the atmosphere, increases its pressure and directs it to the combustion chamber 5, where fuel is burned in air of elevated pressure and temperature (compared to atmospheric conditions). As a result, gas of high temperature and high pressure enters from the combustion chamber 5 into a gas turbine 6, after which it enters the atmosphere through a heat exchanger-regenerator 7, where it heats natural gas.

Мощность газовой турбины 6, в основном, передается потребителю 8 мощности, в качестве которого может быть использован электрогенератор с редуктором. Сопряжение теплообменника 2 и теплообменника-регенератора 7 может осуществляться посредством замкнутого контура 9 с промежуточным жидкостным теплоносителем (см. фиг. 2). Это повышает безопасность функционирования установки, так как исключает возможность контакта природного газа с воздухом при нарушении герметичности элементов теплообменников. Кроме того, в качестве газотурбинной установки может использоваться газогенератор авиационного двигателя, например АИ-25. The power of the gas turbine 6 is mainly transmitted to the consumer 8 power, which can be used as an electric generator with gear. The coupling of the heat exchanger 2 and the heat exchanger-regenerator 7 can be carried out by means of a closed circuit 9 with an intermediate liquid coolant (see Fig. 2). This increases the safety of the installation, since it eliminates the possibility of contact of natural gas with air in case of violation of the tightness of the elements of the heat exchangers. In addition, an aircraft engine gas generator, such as AI-25, can be used as a gas turbine installation.

На фиг. 2 представлена схема газотурбодетандерной установки с замкнутым контуром 9 с промежуточным теплоносителем, с помощью которого (путем циркуляции по контуру 9) тепло передается от газа в теплообменнике-регенераторе 7 к природному газу в теплообменнике 2. На фиг. 2 показана также схема возможного подсоединения турбодетандера 3 в схему газогенератора двигателя АИ-25 взамен контура низкого давления. При этом штатная форсуночная головка камеры сгорания заменяется на форсуночную головку, предназначенную для работы на природном газе вместо керосина. In FIG. 2 is a diagram of a closed-loop gas turbine expander 9 with an intermediate heat transfer medium, by means of which (by circulation along the loop 9) heat is transferred from the gas in the heat exchanger-regenerator 7 to the natural gas in the heat exchanger 2. FIG. 2 also shows a diagram of a possible connection of a turboexpander 3 to a gas generator circuit of an AI-25 engine instead of a low pressure circuit. In this case, the standard nozzle head of the combustion chamber is replaced by a nozzle head designed to operate on natural gas instead of kerosene.

Claims (2)

1. ГАЗОТУРБОДЕТАНДЕРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ РАБОТЫ НА ПРИРОДНОМ ГАЗЕ включающая магистраль природного газа высокого давления с установленными в нем теплообменником и турбодетандером, соединенным валом с компрессором, отличающаяся тем, что она снабжена регенеративной газотурбинной установкой, содержащей камеру сгорания, газовую турбину и теплообменник-регенератор, установленный на выходе газовой турбины, причем теплообменник установлен перед турбодетандером и сопряжен с теплообменником-регенератором, а газовая турбина механически соединена с валом, соединяющим турбодетандер с компрессором. 1. GAS-TURBO-DETANDER INSTALLATION FOR WORKING ON NATURAL GAS, comprising a high-pressure natural gas line with a heat exchanger and a turbo-expander installed in it, connected by a shaft to a compressor, characterized in that it is equipped with a regenerative gas-turbine installation containing a combustion chamber, a gas turbine and a heat exchanger-regenerator at the exit of the gas turbine, the heat exchanger being installed in front of the expander and mating with the heat exchanger-regenerator, and the gas turbine is mechanically connected steam with a shaft connecting the turboexpander to the compressor. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве регенеративной газотурбинной установки и воздушного компрессора использован газогенератор авиационного двигателя, на валу которого размещен турбодетандер и теплообменник соединен с теплообменником-регенератором посредством замкнутого контура с промежуточным теплоносителем. 2. Installation according to claim 1, characterized in that an aircraft engine gas generator is used as a regenerative gas turbine installation and an air compressor, on the shaft of which a turboexpander is placed and the heat exchanger is connected to the heat exchanger-regenerator by means of a closed circuit with an intermediate heat carrier.
SU5022697 1992-01-16 1992-01-16 Gas-turbine expander unit operating on natural gas RU2013615C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5022697 RU2013615C1 (en) 1992-01-16 1992-01-16 Gas-turbine expander unit operating on natural gas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5022697 RU2013615C1 (en) 1992-01-16 1992-01-16 Gas-turbine expander unit operating on natural gas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2013615C1 true RU2013615C1 (en) 1994-05-30

Family

ID=21594664

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5022697 RU2013615C1 (en) 1992-01-16 1992-01-16 Gas-turbine expander unit operating on natural gas

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2013615C1 (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2460891C1 (en) * 2011-04-05 2012-09-10 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Combined gas turbine compressor unit
RU2463462C1 (en) * 2011-04-29 2012-10-10 Валерий Игнатьевич Гуров Combined gas turbo expander plant to run on natural gas
RU2541080C1 (en) * 2013-09-12 2015-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" Auxiliary power gas turbine expander unit for compressor stations of gas-main pipelines
RU2557834C2 (en) * 2013-12-10 2015-07-27 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" Gas turbine expansion power plant of gas-distributing station
RU2570296C1 (en) * 2014-05-12 2015-12-10 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" Regenerative gas turbine expander unit for compressor station
RU2576556C2 (en) * 2014-07-15 2016-03-10 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" Compressor station of main gas line with gas turbine expander power plant
US9885239B2 (en) 2012-09-18 2018-02-06 Basf Se Method and system for generating energy during the expansion of natural process gas
RU2647742C2 (en) * 2015-12-29 2018-03-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Operation method of a compressor station of main gas pipelines
RU2675427C1 (en) * 2017-07-27 2018-12-19 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" Combined utilizing gas turbine expander power plant of compressor station of main gas line
RU2699445C1 (en) * 2018-04-06 2019-09-05 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Gas turbine expander power plant of thermal power plant
CN113309612A (en) * 2021-06-15 2021-08-27 东北大学 Combined cooling, heating and power system for coupling pressure energy, compressed air energy storage and solar energy
RU2778421C1 (en) * 2021-05-31 2022-08-18 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Method for operation of a combined gas pumping set of the compressor station of a mains gas line

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2460891C1 (en) * 2011-04-05 2012-09-10 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Combined gas turbine compressor unit
RU2463462C1 (en) * 2011-04-29 2012-10-10 Валерий Игнатьевич Гуров Combined gas turbo expander plant to run on natural gas
US9885239B2 (en) 2012-09-18 2018-02-06 Basf Se Method and system for generating energy during the expansion of natural process gas
RU2672232C2 (en) * 2012-09-18 2018-11-12 Басф Се Method and system for generating energy during the expansion of natural process gas
RU2541080C1 (en) * 2013-09-12 2015-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" Auxiliary power gas turbine expander unit for compressor stations of gas-main pipelines
RU2557834C2 (en) * 2013-12-10 2015-07-27 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" Gas turbine expansion power plant of gas-distributing station
RU2570296C1 (en) * 2014-05-12 2015-12-10 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" Regenerative gas turbine expander unit for compressor station
RU2576556C2 (en) * 2014-07-15 2016-03-10 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" Compressor station of main gas line with gas turbine expander power plant
RU2647742C2 (en) * 2015-12-29 2018-03-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Operation method of a compressor station of main gas pipelines
RU2675427C1 (en) * 2017-07-27 2018-12-19 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" Combined utilizing gas turbine expander power plant of compressor station of main gas line
RU2699445C1 (en) * 2018-04-06 2019-09-05 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Gas turbine expander power plant of thermal power plant
RU2778421C1 (en) * 2021-05-31 2022-08-18 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Method for operation of a combined gas pumping set of the compressor station of a mains gas line
CN113309612A (en) * 2021-06-15 2021-08-27 东北大学 Combined cooling, heating and power system for coupling pressure energy, compressed air energy storage and solar energy

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1331522C (en) Apparatus and method for optimizing the air inlet temperature of gas turbines
EP0939202B1 (en) Steam cooled gas turbine system
US5083423A (en) Apparatus and method for optimizing the air inlet temperature of gas turbines
US5425230A (en) Gas distribution station with power plant
RU2013615C1 (en) Gas-turbine expander unit operating on natural gas
GR3035782T3 (en) Natural gas expansion plant.
WO2000053907A8 (en) Method of operation of a gas turbine engine power plant and a gas turbine engine power plant
SU1521284A3 (en) Power plant
KR950019379A (en) Devices that increase the efficiency of power plants using fossil fuels
EP1752618A3 (en) Steam cooled system in combined cycle power plant
RU2029119C1 (en) Gas-turbine plant
RU2747704C1 (en) Cogeneration gas turbine power plant
ATE126323T1 (en) COMBINED GAS-STEAM TURBINE SYSTEM FOR GENERATING ELECTRICAL ENERGY.
JPS55134716A (en) Gas-turbine system
JPH11270347A (en) Gas turbine combined generating set using lng
RU2031225C1 (en) Method of converting heat energy to mechanical work in gas-turbine engine and gas-turbine engine
JPS63215841A (en) Gas turbine generating system
JPH06330709A (en) Power generation plant
RU1822927C (en) Natural gas-operated gas turbine expansion machine
SU1317174A1 (en) Combination steam-gas turbine plant of gas-transferring station
CN1065702A (en) The super expansion turbine unit
RU94027713A (en) Economically efficient thermal power station and its operation
RU2056581C1 (en) Blower plant
SU1178909A1 (en) Gas-steam plant
JPH11303647A (en) Combined power generation system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080117