RU2095634C1 - Combined gas pimping unit - Google Patents

Combined gas pimping unit Download PDF

Info

Publication number
RU2095634C1
RU2095634C1 RU95121469A RU95121469A RU2095634C1 RU 2095634 C1 RU2095634 C1 RU 2095634C1 RU 95121469 A RU95121469 A RU 95121469A RU 95121469 A RU95121469 A RU 95121469A RU 2095634 C1 RU2095634 C1 RU 2095634C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
compressor
turbine
heater
exhaust gases
Prior art date
Application number
RU95121469A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95121469A (en
Inventor
А.П. Репин
Б.А. Ильин
В.С. Братишко
Original Assignee
Акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров
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 Акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров filed Critical Акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров
Priority to RU95121469A priority Critical patent/RU2095634C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2095634C1 publication Critical patent/RU2095634C1/en
Publication of RU95121469A publication Critical patent/RU95121469A/en

Links

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: pump engineering. SUBSTANCE: combined gas pumping unit has main compressor with gas turbine engine and a system for utilizing the energy of exhaust gases of the gas turbine engine wherein the turbine, compressor, and electric fan are mounted on the common shaft. Gas is supplied to the heater arranged in the path for the exhaust gases wherein the gas is heated drawing heat from the exhaust gases. From the heater gas is supplied to the turbine wherein it does a work. The turbine sets the shaft in rotation. When the speed of rotation of the shaft reaches a given value the starter is disconnected and the speed of the shaft is maintained by the turbine. From the turbine gas again enters the compressor through air cooler. The ejector is connected with the path for exhaust gases downstream of the heater and with the air duct of the air cooler thus allowing the atmospheric air to be pumped through the air cooler due to kinetic energy of the exhaust gases. The system for utilizing the energy of exhaust gases is charged through the make-up pipe line and valving member. EFFECT: enhanced efficiency. 4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к газотурбинным установкам газоперекачивающих агрегатов и может быть использовано на газоперекачивающих станциях. The invention relates to gas turbine units of gas pumping units and can be used at gas pumping stations.

Известна комбинированная газопаротурбинная установка, содержащая магистральный компрессор с газотурбинным двигателем и систему утилизации тепла выхлопных газов газотурбинного двигателя, включающую парогенератор, размещенный в тракте отходящих газов газотурбинного двигателя, паровую турбину с электрогенератором, воздушный охладитель с вентилятором, привод которого подключен к электрогенератору [1]
Недостатками известной установки являются низкая экономичность из-за затрат части вырабатываемой электроэнергии на нужды системы охлаждения, а также низкая надежность системы утилизации из-за отложения в ней солей при выпаривании воды.Known combined gas-steam turbine installation containing a main compressor with a gas turbine engine and a heat recovery system for exhaust gases of a gas turbine engine, including a steam generator located in the exhaust gas path of a gas turbine engine, a steam turbine with an electric generator, an air cooler with a fan, the drive of which is connected to the electric generator [1]
The disadvantages of the known installation are low efficiency due to the cost of part of the generated electricity for the needs of the cooling system, as well as the low reliability of the disposal system due to the deposition of salts in it during evaporation of water.

Известна комбинированная газопаротурбинная установка газоперекачивающей станции, содержащая магистральный компрессор с газотурбинным двигателем и систему утилизации энергии выхлопных газов газотурбинного двигателя, включающую турбину, компрессор, электрогенератор, нагреватель, расположенный в тракте выхлопных газов газотурбинного двигателя, подпиточный трубопровод с запорным устройством, при этом компрессор напорной линией сообщен с входом нагревателя, выход нагревателя подводящей линией сообщен с входом турбины, выход турбины линией сообщен с выходом компрессора, а подпиточный трубопровод сообщен с входом компрессора, привод которого выполнен в виде дополнительной турбины, подключенной своим входом к выходу магистрального компрессора [2]
Данная установка является по технической сущности наиболее близкой к предлагаемому комбинированному газоперекачивающему агрегату.Known combined gas and steam turbine installation of a gas pumping station, comprising a main compressor with a gas turbine engine and a system for utilizing exhaust energy of a gas turbine engine, including a turbine, a compressor, an electric generator, a heater located in the exhaust path of a gas turbine engine, a make-up pipe with a shut-off device, and a compressor communicated with the heater inlet, heater outlet with a supply line communicated with the turbine inlet, turbine outlet the line communicates with the compressor output, and the make-up pipeline communicates with the compressor input, the drive of which is made in the form of an additional turbine connected by its input to the output of the main compressor [2]
This installation is the technical essence of the closest to the proposed combined gas pumping unit.

Недостатками данной известной установки являются низкая экономичность из-за затрат части полезной энергии перекачиваемой среды для привода компрессора и дополнительных потерь энергии на дополнительной турбине, а также отсутствие возможности использования кинетической энергии выхлопных газов. The disadvantages of this known installation are low efficiency due to the cost of part of the useful energy of the pumped medium to drive the compressor and additional energy losses on an additional turbine, as well as the inability to use the kinetic energy of the exhaust gases.

Для повышения экономичности и возможности более полного использования энергии выхлопных газов газотурбинного двигателя заявленный комбинированный газоперекачивающий агрегат, содержащий магистральный компрессор с газотурбинным двигателем и систему утилизации энергии выхлопных газов, включающую турбину, компрессор, электрогенератор, нагреватель, расположенный в тракте выхлопных газов газотурбинного двигателя, подпиточный трубопровод с запорным устройством, при этом компрессор напорной линией сообщен с входом нагревателя, выход нагревателя подводящей линией сообщен с входом турбины, выход турбины линией сообщен с входом компрессора, а подпиточный трубопровод сообщен с входом компрессора, снабжен эжектором, стартером и воздушным охладителем газа, причем компрессор турбина, электрогенератор и стартер установлены на одном валу, эжектор по активному потоку подключен к тракту выхлопных газов за нагревателем, а по пассивному потоку к воздуховоду воздушного охладителя газов, установленного по охлаждающей среде в линии, сообщающей выход турбины с входом компрессора. To increase efficiency and the possibility of more complete use of the energy of the exhaust gases of a gas turbine engine, the inventive combined gas pumping unit comprising a main compressor with a gas turbine engine and an exhaust gas recovery system including a turbine, compressor, electric generator, heater located in the exhaust gas path of a gas turbine engine, make-up pipe with a shut-off device, while the compressor is connected by a pressure line to the heater input, output n the heater is connected with the turbine inlet by the supply line, the turbine output is connected with the compressor inlet and the make-up pipe is connected with the compressor inlet, equipped with an ejector, a starter and an air gas cooler, and the turbine compressor, electric generator and starter are mounted on the same shaft, the ejector is connected through the active flow to the exhaust gas path behind the heater, and through the passive stream to the duct of the air gas cooler installed along the cooling medium in a line communicating the turbine output with the compressor inlet.

Дополнительно комбинированный газоперекачивающий агрегат может быть снабжен регенератором, теплообменные элементы которого включены по нагреваемой среде в напорную линию компрессора, а по греющей среде в линию, сообщающую выход турбины с входом компрессора, на участке между турбиной и воздушным охладителем газа. Компрессор системы утилизации энергии выхлопных газов газотурбинного двигателя может быть выполнен, по крайней мере двухступенчатым с промежуточным воздушным охладителем газа, воздуховод которого подключен к эжектору по пассивному потоку. In addition, the combined gas pumping unit can be equipped with a regenerator, the heat exchange elements of which are included in the compressor pressure line through the heated medium, and in the line connecting the turbine output with the compressor inlet through the heating medium in the area between the turbine and the gas air cooler. The compressor of the exhaust gas energy recovery system of a gas turbine engine can be made at least two-stage with an intermediate gas air cooler, the duct of which is connected to the ejector by passive flow.

В комбинированном газоперекачивающем агрегате подпиточный трубопровод своим входом может быть сообщен с выходом магистрального компрессора. In the combined gas-pumping unit, the make-up pipe can be inlet with the outlet of the main compressor through its inlet.

На чертеже представлена схема комбинированного газоперекачивающего агрегата. The drawing shows a diagram of a combined gas pumping unit.

Комбинированный газоперекачивающий агрегат содержит магистральный компрессор 1 с газотурбинным двигателем 2 и систему утилизации энергии выхлопных газов газотурбинного двигателя 2, включающую турбину 3, компрессор 4, электрогенератор 5, нагреватель 6, расположенный в тракте 7 выхлопных газов газотурбинного двигателя 2, подпиточный трубопровод 8 с запорным устройством 9, при этом компрессор 4 напорной линией 10 сообщен с входом нагревателя 6, выход нагревателя 6 подводящей линией 11 сообщен с входом турбины 3 линией 12 сообщен с выходом с компрессора 4, а подпиточный трубопровод 8 сообщен с входом компрессора 4, также агрегат снабжен эжектором 13, стартером 14 и воздушным охладителем 15 газа, причем компрессор 4, турбина 3, электрогенератор 5 и стартер 14 установлены на одном валу 16, эжектор 13 по активному потоку подключен к тракту 7 выхлопных газов за нагревателем 6, а по пассивному потоку к воздуховоду 17 воздушного охладителя 15 газа, установленного по охлаждающей среде в линии 12, сообщающей выход турбины 3 с входом компрессора 4. Дополнительно комбинированный газоперекачивающий агрегат может снабжаться регенератором 18, теплообменные элементы которого включены по нагревательной среде в напорную линию 10 компрессора 4, а по греющей среде в линию 12, сообщающую выход турбины 3 с входом компрессора 4, на участке между турбиной 3 и воздушным охладителем 15 газа. Компрессор 4 может быть выполнен, по крайней мере, двухступенчатым с промежуточным воздушным охладителем 19 газа, воздуховод 20 которого подключен к эжектору 13 по пассивному потоку. Подпиточный трубопровод 8 своим входом может быть сообщен с выходом магистрального компрессора 1. The combined gas pumping unit comprises a main compressor 1 with a gas turbine engine 2 and an exhaust gas energy recovery system for a gas turbine engine 2, including a turbine 3, a compressor 4, an electric generator 5, a heater 6 located in the exhaust gas path 7 of a gas turbine engine 2, a make-up pipe 8 with a shut-off device 9, while the compressor 4 is connected by pressure line 10 to the input of heater 6, the output of heater 6 by supply line 11 is connected to turbine input 3 by line 12 and is connected to compressor output ora 4, and the make-up pipe 8 is in communication with the input of the compressor 4, the unit is also equipped with an ejector 13, a starter 14 and a gas air cooler 15, and the compressor 4, turbine 3, electric generator 5 and starter 14 are mounted on the same shaft 16, the ejector 13 for active flow connected to the exhaust gas path 7 behind the heater 6, and through a passive flow to the air duct 17 of the gas air cooler 15, installed along the cooling medium in line 12, communicating the output of the turbine 3 with the input of the compressor 4. In addition, the combined gas pumping unit can It is supplied with a regenerator 18, the heat exchange elements of which are connected through the heating medium to the pressure line 10 of the compressor 4, and along the heating medium to the line 12, which communicates the output of the turbine 3 with the inlet of the compressor 4, in the area between the turbine 3 and the gas air cooler 15. Compressor 4 can be made at least two-stage with an intermediate gas air cooler 19, the duct 20 of which is connected to the ejector 13 by passive flow. Make-up pipe 8 with its input can be communicated with the output of the main compressor 1.

Комбинированный газоперекачивающий агрегат работает следующим образом. Combined gas pumping unit operates as follows.

После запуска газотурбинного двигателя 2, который приводит во вращение рабочий орган магистрального компрессора 1, включается стартер 14. After starting the gas turbine engine 2, which drives the working body of the main compressor 1, the starter 14 is turned on.

Вал 16 раскручивается вместе с турбиной 3, компрессором 4 и ротором электрогенератора 5. Газовая рабочая среда перемешивается по замкнутому контуру системы утилизации энергии выхлопных газов газотурбинного двигателя 2. The shaft 16 is untwisted together with the turbine 3, the compressor 4 and the rotor of the electric generator 5. The gas working medium is mixed in a closed circuit of the exhaust gas energy recovery system of the gas turbine engine 2.

Газовая рабочая среда подается компрессором 4 по напорной линии 10 в нагреватель 6, в которой она нагревается, отбирая тепло от выхлопных газов газотурбинного двигателя 2. Из нагревателя 6 по подающей линии 11 нагревателя газовая рабочая среда направляется в турбину 3, совершая на ней работу. Турбиной 3 вал 16 раскручивается до оборотов, необходимых для привода компрессора 4 и электрогенератора 5. При достижении необходимых оборотов стартер 14 отключается. Из турбины 3 газовая рабочая среда по линии 12 подается вновь на вход компрессора 4 через воздушный охладитель 15, в котором газовая среда отдает тепло атмосферному воздуху, прокачиваемому через воздушный охладитель 15 и воздуховод 17 эжектором 13, в котором роль активного (эжектирующего) потока выполняют выхлопные газы газотурбинного двигателя 2, что позволяет более полно использовать их энергию и, следовательно, повысить экономичность системы утилизации. При наличии регенератора 18 газовая рабочая среда, поступающая по напорной линии от компрессора 4 к нагревателю 6, дополнительно нагревается газовой рабочей средой, идущей от турбины, что также позволяет повысить экономичность, так как снижается нагрузка на нагревателе 6 и эжекторе 13. The gas working medium is supplied by the compressor 4 through the pressure line 10 to the heater 6, in which it is heated, taking heat from the exhaust gases of the gas turbine engine 2. From the heater 6, the gas working medium is sent to the turbine 3 from the heater supply line 11, performing work on it. The turbine 3 shaft 16 spins up to the revolutions necessary to drive the compressor 4 and the electric generator 5. When the required speed is reached, the starter 14 is turned off. From the turbine 3, the gas working medium through line 12 is again fed to the inlet of the compressor 4 through the air cooler 15, in which the gas medium transfers heat to the atmospheric air pumped through the air cooler 15 and the duct 17 by the ejector 13, in which the exhaust (active) stream gases of a gas turbine engine 2, which allows more fully use their energy and, therefore, increase the efficiency of the disposal system. In the presence of a regenerator 18, the gas working medium flowing through the pressure line from the compressor 4 to the heater 6 is additionally heated by the gas working medium coming from the turbine, which also allows to increase efficiency, since the load on the heater 6 and the ejector 13 is reduced.

В случае выполнения компрессора 4 двухступенчатым в его промежуточном воздушном охладителе 19 атмосферный воздух прокачивается через воздуховод 20 эжектором 13. In the case of the compressor 4 being two-stage in its intermediate air cooler 19, atmospheric air is pumped through the duct 20 by an ejector 13.

Заправку и периодическую подпитку газовой рабочей средой замкнутого контура системы утилизации энергии выхлопных газов газотурбинного двигателя 2 может осуществляться перекачиваемой газовой средой от магистрального компрессора 1 по подключенному к его выходу подпиточному трубопроводу 8 через запорное устройство 9. Refueling and periodic replenishment of the closed loop gas recovery system for gas turbine engine 2 with a gas medium can be carried out by the pumped gas medium from the main compressor 1 via a make-up pipe 8 connected to its output through a shut-off device 9.

Выработанная электроэнергия энергогенератором 5 потребляется перекачивающей станцией, чем обеспечивается ее автономность, и другими важными потребителями. The generated electricity by the energy generator 5 is consumed by the pumping station, which ensures its autonomy, and other important consumers.

Claims (4)

1. Комбинированный газоперекачивающий агрегат, содержащий магистральный компрессор с газотурбинным двигателем и систему утилизации энергии выхлопных газов газотурбинного двигателя, включающую турбину, компрессор, электрогенератор, нагреватель, расположенный в тракте выхлопных газов газотурбинного двигателя, подпиточный трубопровод с запорным устройством, при этом компрессор напорной линией сообщен с входом нагревателя, выход нагревателя подводящей линией сообщен с входом турбины, выход турбины линией сообщен с входом компрессора, а подпиточный трубопровод сообщен с входом компрессора, отличающийся тем, что агрегат снабжен эжектором, стартером и воздушным охладителем газа, причем компрессор, турбина, электрогенератор и стартер установлены на одном валу, эжектор по активному потоку подключен к тракту выхлопных газов за нагревателем, а по пассивному потоку к воздуховоду воздушного охладителя газов, установленного в охлаждающейся среде в линии, сообщающей выход турбины с входом компрессора. 1. A combined gas pumping unit comprising a main compressor with a gas turbine engine and a system for utilizing exhaust energy of a gas turbine engine, including a turbine, a compressor, an electric generator, a heater located in the exhaust path of a gas turbine engine, a make-up pipe with a shut-off device, and the compressor being connected by a pressure line with the heater input, the heater output with a supply line communicated with the turbine input, the turbine output with a line communicated with the compressor input, and the make-up pipeline is in communication with the compressor inlet, characterized in that the unit is equipped with an ejector, a starter and an air gas cooler, moreover, the compressor, turbine, electric generator and starter are installed on the same shaft, the ejector is connected to the exhaust gas path behind the heater, and the passive the flow to the duct of the air gas cooler installed in a cooling medium in a line communicating the turbine output with the compressor inlet. 2. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен регенератором, теплообменные элементы которого включены по нагреваемой среде в напорную линию компрессора, а по греющей среде в линию, сообщающую выход турбины с входом компрессора на участке между турбиной и воздушным охладителем газа. 2. The unit according to claim 1, characterized in that it is equipped with a regenerator, the heat exchange elements of which are included in the compressor pressure line through the heated medium, and in the line connecting the turbine output with the compressor inlet between the turbine and the air gas cooler along the heating medium. 3. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что компрессор выполнен по крайней мере двухступенчатым с промежуточным воздушным охладителем газа, воздуховод которого подключен к эжектору по пассивному потоку. 3. The unit according to claim 1, characterized in that the compressor is made of at least two stages with an intermediate gas air cooler, the duct of which is connected to the ejector by passive flow. 4. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что подпиточный трубопровод сообщен своим входом с выходом магистрального компрессора. 4. The unit according to claim 1, characterized in that the make-up pipeline is communicated by its input to the output of the main compressor.
RU95121469A 1995-12-28 1995-12-28 Combined gas pimping unit RU2095634C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95121469A RU2095634C1 (en) 1995-12-28 1995-12-28 Combined gas pimping unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95121469A RU2095634C1 (en) 1995-12-28 1995-12-28 Combined gas pimping unit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2095634C1 true RU2095634C1 (en) 1997-11-10
RU95121469A RU95121469A (en) 1998-01-10

Family

ID=20174877

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95121469A RU2095634C1 (en) 1995-12-28 1995-12-28 Combined gas pimping unit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2095634C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999004170A1 (en) * 1997-07-14 1999-01-28 Ge Energy Products Germany Gmbh Gas turbine and method for operating the same
RU2550214C1 (en) * 2014-03-12 2015-05-10 Михаил Аркадьевич Верткин Steam-gas plant with steam-driven gas fuel metering unit-compressor
RU2560660C1 (en) * 2014-08-29 2015-08-20 Михаил Аркадьевич Верткин Steam-power plant
RU2561777C2 (en) * 2013-09-13 2015-09-10 Общество с ограниченной ответственностью "Газхолодтехника" Fuel gas heating system with cogeneration unit

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. SU, авторское свидетельство, 939834, кл. F 04 D 25/02, 1978. 2. SU, авторское свидетельство, 1317174, кл. F 02 C 6/18, 1987. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999004170A1 (en) * 1997-07-14 1999-01-28 Ge Energy Products Germany Gmbh Gas turbine and method for operating the same
WO1999004169A1 (en) * 1997-07-14 1999-01-28 Ge Energy Products Germany Gmbh Method and device for compressing an industrial gas
RU2561777C2 (en) * 2013-09-13 2015-09-10 Общество с ограниченной ответственностью "Газхолодтехника" Fuel gas heating system with cogeneration unit
RU2550214C1 (en) * 2014-03-12 2015-05-10 Михаил Аркадьевич Верткин Steam-gas plant with steam-driven gas fuel metering unit-compressor
RU2560660C1 (en) * 2014-08-29 2015-08-20 Михаил Аркадьевич Верткин Steam-power plant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6530224B1 (en) Gas turbine compressor inlet pressurization system and method for power augmentation
US6539720B2 (en) Generated system bottoming cycle
US7211906B2 (en) Rankine—microturbine for generating electricity
US20030033812A1 (en) Method for cooling turbine blades/vanes
EP1016775A2 (en) Waste heat recovery in an organic energy converter using an intermediate liquid cycle
CN103452667A (en) Gas turbine compressor inlet pressurization having a torque converter system
AU2001242649A1 (en) An engine
WO2001075290A1 (en) An engine
WO2000037785A1 (en) Heat engine
US4594850A (en) Combined cycle total energy system
CN107476996B (en) Generating set
US8631638B2 (en) Method, system and apparatus for providing water to a heat engine via a dammed water source
RU2095634C1 (en) Combined gas pimping unit
RU2199020C2 (en) Method of operation and design of combination gas turbine plant of gas distributing system
KR102348113B1 (en) Waste heat recovery expander apparatus and waste heat recovery system
CN212296518U (en) Complementary flow type organic Rankine cycle system and two-stage expansion machine
RU3626U1 (en) COMBINED GAS PUMPING UNIT
RU2463462C1 (en) Combined gas turbo expander plant to run on natural gas
RU2142565C1 (en) Combined-cycle plant
JPH09144561A (en) Hydrogen combustion gas turbine plant
JP2000240471A (en) Heat engine
WO2008035108A1 (en) Engine assemblies
RU2374468C1 (en) Gas turbine for gas-compressor plant
RU95121469A (en) COMBINED GAS PUMPING UNIT
RU2117173C1 (en) Heat-recovery power plant