RU2232343C1

RU2232343C1 - Power waste recovery plant of gas-transfer stations of main gas pipe-lines

Info

Publication number: RU2232343C1
Application number: RU2002132520/06A
Authority: RU
Inventors: И.В. Шерстобитов (RU); И.В. Шерстобитов; Р.А. Чернин (RU); Р.А. Чернин; Л.Г. Александрова (RU); Л.Г. Александрова
Original assignee: Кубанский государственный технологический университет
Priority date: 2002-12-03
Filing date: 2002-12-03
Publication date: 2004-07-10

Abstract

FIELD: heat power industry, applicable to enhance the efficiency of generation of electric power for auxiliaries of gas-transfer stations of main gas pipe-lines.

SUBSTANCE: additionally installed in the line of gas extraction from the outlet main pipe-line of the gas-compressor station to the waste recovery heat exchanger is a finish-pressing compressor positioned on the same shaft with the turbo-expander, and the pipe-line of intermediate gas extraction from the turbo-expander communicates with the outlet of the gas-transfer station.

EFFECT: enhanced efficiency of the plant due to the enhanced degree of pressure drop of the circulating flow of the turbo-expander to the optimum value.

1 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для повышения эффективности выработки электроэнергии для собственных нужд газоперекачивающих станций магистральных газопроводов.The invention relates to a power system and can be used to increase the efficiency of power generation for own needs of gas pumping stations of gas pipelines.

Изобретение позволяет повысить эффективность установки за счет понижения давления циркуляционного потока турбодетандера до оптимальной величины.The invention improves the efficiency of the installation by lowering the pressure of the circulating flow of the turboexpander to the optimal value.

Известна энергетическая установка для газоперекачивающей станции по а.с. СССР №857523, содержащая нагнетатель природного газа, турбодетандер с промежуточным отбором газа, теплообменник для утилизации тепла уходящих газов газотурбинного привода нагнетателя, причем вход турбодетандера подключен к выходу газоперекачивающей станции, его выход соединен с камерой сгорания газотурбинного привода, а промежуточный отбор газа из турбодетандера соединен через охладитель с входом газа на газоперекачивающую станцию для повторного сжатия газа, отбираемого из отбора турбодетандера. Газ, поступающий в турбодетандер, состоит, таким образом, из потока топливного газа и циркуляционного потока, направляемого из отбора турбодетандера на повторное сжатие.Known power plant for a gas pumping station for AS USSR No. 857523, containing a natural gas supercharger, a gas expansion turbine expander, a heat exchanger for recovering the heat of the exhaust gases of the gas turbine drive of the supercharger, the turbo expander input being connected to the gas pumping station outlet, its output connected to the gas turbine drive combustion chamber, and the intermediate gas extraction from the turbine expander through a cooler with a gas inlet to a gas pumping station for re-compression of the gas taken from the selection of the turboexpander. The gas entering the turboexpander, therefore, consists of a stream of fuel gas and a circulation stream directed from the selection of the turboexpander to re-compression.

Недостатком известной установки является низкая степень понижения давления между входом турбодетандера и промежуточным отбором газа, которая без учета гидравлических потерь равна степени сжатия нагнетателя газоперекачивающей станции (1,25 или 1,5 для магистральных газопроводов России и стран СНГ), что значительно ниже оптимального значения для турбодетандера. Это приводит к низкой эффективности установки и большому расходу газа, отбираемого с выхода газоперекачивающей станции и возвращаемого на повторное сжатие, что, в свою очередь, приводит к необходимости повышать производительность нагнетателей. Кроме того, ввиду высокой температуры газа в отборе турбодетандера необходима установка охладителя на линии возврата этого газа на повторное сжатие, это вызывает повышение металлоемкости установки и дополнительный расход энергии на перекачку теплоносителя через охладитель.A disadvantage of the known installation is the low degree of pressure reduction between the inlet of the turboexpander and the intermediate gas extraction, which, without taking into account hydraulic losses, is equal to the compression ratio of the supercharger of the gas pumping station (1.25 or 1.5 for gas pipelines in Russia and the CIS countries), which is significantly lower than the optimal value for turbo expander. This leads to low installation efficiency and high gas consumption, taken from the outlet of the gas pumping station and returned to re-compression, which, in turn, leads to the need to increase the performance of the superchargers. In addition, due to the high temperature of the gas in the selection of the turboexpander, it is necessary to install a cooler on the line for returning this gas to re-compression, this causes an increase in the metal consumption of the installation and additional energy consumption for pumping the coolant through the cooler.

Эти недостатки устраняются тем, что на линии отбора газа из выходной магистрали газокомпрессорной станции к утилизационному теплообменнику дополнительно установлен дожимающий компрессор, расположенный на одном валу с турбодетандером, а трубопровод промежуточного отбора газа из турбодетандера непосредственно сообщен с выходом газоперекачивающей станции.These shortcomings are eliminated by the fact that an additional booster compressor is installed on the gas extraction line from the gas compressor station output line to the recovery heat exchanger, located on the same shaft as the turbo-expander, and the intermediate gas extraction pipeline from the turbo-expander is directly connected to the outlet of the gas pumping station.

На чертеже представлена схема предлагаемой установки.The drawing shows a diagram of the proposed installation.

Установка имеет линию электрических собственных нужд 1, электрогенератор 2, турбодетандер 3, камеру отбора 4 турбодетандера 3, газопровод 5, дожимающий компрессор 6, линию всасывания 7 нагнетателя газоперекачивающей станции; камеру сгорания 8 газотурбинного привода 9, утилизационный теплообменник 10 для подогрева газа перед турбодетандером, нагнетатель 11, линию нагнетания газоперекачивающей станции 12.The installation has a line of electrical auxiliary needs 1, an electric generator 2, a turboexpander 3, a selection chamber 4 of a turboexpander 3, a gas pipeline 5, a booster compressor 6, a suction line 7 of a supercharger of a gas pumping station; a combustion chamber 8 of a gas turbine drive 9, a waste heat exchanger 10 for heating gas in front of a turboexpander, a supercharger 11, a discharge line of a gas pumping station 12.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Транспортируемый газ по линии всасывания 7 поступает в нагнетатель 11, после которого подается в линию нагнетания 12. Необходимое количество газа отбирается из линии 12 на сжатие в дожимающий компрессор 6, нагревается в теплообменнике 10 за счет тепла уходящих газов газовой турбины 9 и подаётся в турбодетандер 3. Турбодетандер 3 приводит в действие электрогенератор 2, который питает линию электрических собственных нужд 1. Часть газа, поступившего в турбодетандер 3, отбирается из камеры отбора 4 и по трубопроводу 5 направляется в линию нагнетания 12 газоперекачивающей станции. Оставшийся газ после турбодетандера 3 поступает в камеру сгорания 8, из которой продукты сгорания поступают в газотурбинный привод 9. Уходящие газы газотурбинного привода 9 подогревают в теплообменнике 10 природный газ, поступающий из компрессора 6 в турбодетандер 3.The transported gas through the suction line 7 enters the supercharger 11, after which it is supplied to the discharge line 12. The required amount of gas is taken from the line 12 for compression to the booster compressor 6, is heated in the heat exchanger 10 due to the heat of the exhaust gases of the gas turbine 9 and fed to the turbine expander 3 The turboexpander 3 drives an electric generator 2, which feeds the line of electrical auxiliary needs 1. A part of the gas supplied to the turboexpander 3 is taken from the sampling chamber 4 and sent through pipeline 5 to the discharge line 12 gas pumping station. The remaining gas after the turbo-expander 3 enters the combustion chamber 8, from which the combustion products enter the gas-turbine drive 9. The exhaust gases of the gas-turbine drive 9 are heated in the heat exchanger 10, the natural gas coming from the compressor 6 into the turbo-expander 3.

Таким образом, установка дожимающего компрессора позволяет увеличить степень понижения давления в турбодетандере и полезную работу 1 кг газа циркуляционного потока до оптимального значения, сократить его расход и снизить нагрузку основных агрегатов газоперекачивающей станции, так как в предлагаемой схеме отсутствует повторное сжатие газа циркуляционного потока. Соединение трубопровода отвода газа из промежуточного отбора турбодетандера с выходом газоперекачивающей станции позволяет отказаться от охладителя, что значительно снижает металлоемкость установки.Thus, the installation of a booster compressor allows to increase the degree of pressure reduction in the turboexpander and the useful work of 1 kg of gas of the circulation stream to the optimum value, reduce its consumption and reduce the load of the main units of the gas pumping station, since the proposed scheme does not re-compress the gas of the circulation stream. The connection of the gas exhaust pipe from the intermediate selection of the turboexpander to the outlet of the gas pumping station allows you to abandon the cooler, which significantly reduces the metal consumption of the installation.

Claims

An energy utilization installation of gas pumping stations of main gas pipelines, comprising a natural gas supercharger, a gas expansion turbine expander, a heat exchanger for utilizing exhaust gas heat, a gas turbine supercharger drive, characterized in that a booster compressor is additionally installed on the gas extraction line from the gas compressor station output line to the utilization heat exchanger located on the same shaft with a turboexpander, and the pipeline for intermediate gas selection from The expander is connected to the outlet of the gas pumping station.