RU2497051C2 - Reversible electric turbo-expander plant - Google Patents
Reversible electric turbo-expander plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2497051C2 RU2497051C2 RU2012100790/06A RU2012100790A RU2497051C2 RU 2497051 C2 RU2497051 C2 RU 2497051C2 RU 2012100790/06 A RU2012100790/06 A RU 2012100790/06A RU 2012100790 A RU2012100790 A RU 2012100790A RU 2497051 C2 RU2497051 C2 RU 2497051C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electric
- electric machine
- expander
- turbo
- heater
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области газовой промышленности и энергетики, в частности к установкам перекачки природного газа и энергетическим установкам, утилизирующим энергию избыточного давления природного газа.The invention relates to the field of the gas industry and energy, in particular to natural gas pumping units and power plants utilizing the energy of overpressure of natural gas.
Известна турбодетандерная установка, содержащая турбодетандер, электрогенератор, линию высокого давления природного газа, газопаровый теплообменник и электропарогенератор, соединенный с противодавленческой турбиной (патент RU 2403406, опубл. 10.11.2010 г.).Known turboexpander installation containing a turboexpander, an electric generator, a high pressure line of natural gas, a gas-steam heat exchanger and an electric steam generator connected to a backpressure turbine (patent RU 2403406, publ. 10.11.2010).
Недостатками установки являются узкая область применения, наличие газопарового теплообменника и электропарогенератора, что повышает себестоимость и снижает надежность установки.The disadvantages of the installation are a narrow scope, the presence of a gas-steam heat exchanger and an electric steam generator, which increases the cost and reduces the reliability of the installation.
Известна теплотурбодетандерная установка в системе ГРС (патент RU 2330968, опубл. 10.08.2008), содержащая компрессор, камеру сгорания, турбину, подогреватель цикловой воды, дымовую трубу, газопровод высокого давления, подогреватель газа, гидротурбину, электродвигатель, циркуляционный насос, гидромуфту, турбодетандер, электрогенератор, распределительные коллекторы, причем, циркуляционный насос, подогреватель цикловой воды, подогреватель газа, гидротурбина образуют замкнутый контур цикловой воды, при этом турбина соединена с подогревателем цикловой воды, который подключен через магистраль воды к подогревателю газа, а магистралью отработавшего газа к дымовой трубе, магистраль природного газа высокого давления через подогреватель соединена с турбодетандером, который на своем выхлопе через систему газопроводов подключен к распределительным коллекторам.Known heat turbine expansion device in the GDS system (patent RU 2330968, publ. 08/10/2008) containing a compressor, a combustion chamber, a turbine, a cycle water heater, a chimney, a high pressure gas pipeline, a gas heater, a hydraulic turbine, an electric motor, a circulation pump, a hydraulic coupling, a turbine expander , an electric generator, distribution manifolds, moreover, a circulation pump, a cyclic water heater, a gas heater, a hydraulic turbine form a closed loop of cyclic water, while the turbine is connected to a cyclo heater of water, which is connected through a water main to a gas heater, and by an exhaust gas main to a chimney, the high-pressure natural gas main is connected through a heater to a turboexpander, which is connected to distribution manifolds through its exhaust gas system through a gas pipeline.
Недостатками установки является ее привязка к ГРС, что существенно снижает область применения, а также неэкологичность эксплуатации, поскольку происходит сжигание природного газа, и выброс продуктов сгорания в атмосферу.The disadvantages of the installation are its binding to the gas distribution system, which significantly reduces the scope, as well as the environmentally friendly operation, since there is burning of natural gas and the emission of combustion products into the atmosphere.
Известна газотурбодетандерная установка для утилизации энергии сжатого природного газа (патент RU 2276758, опубл. 20.05.2006), принятая за прототип. Она содержит последовательно установленные на магистрали природного газа высокого давления электрический нагреватель для подогрева газа, турбодетандер, кинематически связанный с электрогенератором, и аккумуляторную батарею с возможностью подзарядки последней от электрогенератора при работающем в режиме турбодетандера и подключении к нагревателю в начальный момент работы установки с последующим отключением от нагревателя при выходе турбодетандера на режимную работу.Known gas turbine expander for utilization of energy of compressed natural gas (patent RU 2276758, publ. 05.20.2006), adopted as a prototype. It contains an electric heater for gas heating, a turboexpander kinematically connected to an electric generator, and a rechargeable battery with the possibility of recharging the latter from an electric generator when operating in a turbine expander mode and connected to the heater at the initial moment of installation operation and then disconnecting from heater when the turbo-expander enters into operation mode.
Недостатками установки являются узкая область применения и низкая надежность, т.к. отсутствует дублирующая система подогрева газа на входе турбодетандера.The disadvantages of the installation are a narrow scope and low reliability, because There is no duplicate gas heating system at the inlet of the turbo expander.
Техническим результатом изобретения является расширение возможностей устройства и повышение надежности работы.The technical result of the invention is to expand the capabilities of the device and increase the reliability.
Технический результат достигается тем, что обратимая электротурбодетандерная установка, содержащая электрическую машину, турбодетандер, установленный перед ним электрический нагреватель, подключенный к аккумуляторной батареи, установленной с возможностью подзарядки от электрической машины, дополнительную систему подогрева природного газа, снабжена центробежным нагнетателем и газовой турбиной, кинематически связанной с турбодетандером, с центробежным нагнетателем и с электрической машиной, снабженной полупроводниковым преобразователем, при этом дополнительная система подогрева выполнена в виде рекуператора тепла, установленного в газовой турбине, и соединенного через водяной насос с водяным нагревателем, установленным перед электрическим нагревателем, а аккумуляторная батарея соединена с электрической машиной через полупроводниковый преобразователь.The technical result is achieved by the fact that a reversible electric turbo-expander installation containing an electric machine, a turboexpander, an electric heater installed in front of it, connected to a battery installed with the possibility of recharging from an electric machine, an additional natural gas heating system, is equipped with a centrifugal supercharger and a gas turbine kinematically connected with a turboexpander, with a centrifugal supercharger and with an electric machine equipped with a semiconductor converter ers, the additional heating system is designed as a heat exchanger installed in a gas turbine, and is connected through a water pump with a water heater, an electric heater located upstream of, and battery connected to the electric machine through the semiconductor converter.
В системе подогрева природного газа, перед турбодетандером, электрический нагреватель является основным, а водяной нагреватель - дополнительным.In the natural gas heating system, before the turboexpander, the electric heater is the main one, and the water heater is the additional one.
Структурная схема обратимой электротурбодетандерной установки представлена на фиг.1. Установка содержит электрическую машину 8, снабженную полупроводниковый преобразователем 9, турбодетандер 3, установленный перед ним электрический нагреватель 2, подключенный к аккумуляторной батареи 4, центробежный нагнетатель 7, дополнительную систему подогрева природного газа, газовую турбину 6. Дополнительная система подогрева выполнена в виде рекуператора тепла 11, установленного в газовой турбине 6, и соединенного через водяной насос 12 с водяным нагревателем 13, установленным перед электрическим нагревателем 2. Рекуператор тепла 11 служит для утилизации тепла и использования его в дополнительном водном нагревателе 13 природного газа на входе в турбодетандер 3. В качестве теплоносителя используется вода. Водяной насос 12 используют для обеспечения циркуляции воды. Электрический нагреватель 2 для подогрева природного газа, турбодетандер 3 и центробежный нагнетатель 7 установлены на магистрали природного газа высокого давления 1. Газовая турбина 6 кинематически связана с турбодетандером 3, с центробежным нагнетателем 7 и с электрической машиной 8. Турбодетандер 3 также кинематически связан с электрической машиной 8. Аккумуляторная батарея 4 установлена с возможностью подзарядки от электрической машины 8 и соединена с ней через полупроводниковый преобразователь 9.The structural diagram of a reversible electric turboexpander installation is presented in figure 1. The installation comprises an
Обратимая электротурбодетандерная установка работает следующим образом. Из магистрали высокого давления 1 природный газ поступает в турбодетандер 3, расходует энергию на его вращение и теряет давление (фиг.2). На выходе турбодетандера 3 начинается магистраль природного газа низкого давления 5. Таким образом, за счет турбодетандетрного эффекта, происходит снижение давления природного газа. При снижении давления природного газа происходит снижение его температуры. Для избежания обмерзания турбодетандера 3 температуру природного газа повышают электрическим нагревателем 2. При вращении турбодетандера 3 вращается кинематически связанная с ним электрическая машина 8. Электрическая машина 8 работает в генераторном режиме и через полупроводниковый преобразователь 9 заряжает аккумуляторную батарею 4 и питает электрический нагреватель 2. Таким образом, обратимая электротурбодетандерная установка работает в турбодетандерном режиме.Reversible elektroturbodetander installation works as follows. From the high-pressure line 1, natural gas enters the turbo-
При неисправности электрического нагревателя 2 или электрической машины 8, запускают газовую турбину 6 (фиг.3). В результате, работает дополнительная система подогрева. В рекуператоре тепла 11 происходит нагрев воды, которую с помощью водяного насоса 12 перекачивают в водяной нагреватель 13 и подогревают природный газ на входе в турбодетандер 3. Этим достигают надежность работы установки.If a malfunction of the
При работе на повышение давления за счет центробежного нагнетателя 7 (фиг.4), последний может приводиться во вращательное движение со стороны газовой турбины 6, при отсутствии электроэнергии. При этом, одновременно с вращением центробежного нагнетателя 7, происходит вращение электрической машины 8. При этом электрическая машина 8 работает в генераторном режиме, а выработанная энергия направляют в аккумуляторную батарею 4 и внешнюю сеть. Таким образом, обратимая электротурбодетандерная установка обеспечивает комбинированный режим работы.When working to increase the pressure due to the centrifugal supercharger 7 (Fig. 4), the latter can be rotationally driven by the
При работе на повышение давления за счет центробежного нагнетателя 7 (фиг.5), последний может приводиться во вращательное движение также со стороны электрической машины 8. При этом она работает в двигательном режиме, а управление ею осуществляют с помощью полупроводникового преобразователя 9.When working to increase the pressure due to the centrifugal supercharger 7 (Fig. 5), the latter can also be rotated from the side of the
Обратимая электротурбодетандерная установка работает в режиме газового компрессора центробежного нагнетателя 7 магистрали высокого давления 1.Reversible electroturbo expander installation operates in the gas compressor mode of a centrifugal supercharger 7 high-pressure line 1.
Установка работает в турбодетандерном режиме, в режиме газового компрессора магистрального газопровода с приводом от газовой турбины или электрической машины и в комбинированном режиме работы при использовании газовой турбины в качестве привода центробежного нагнетателя для компремирования природного газа, и электрической машины для генерации электроэнергии.The installation operates in a turbo-expander mode, in the gas compressor mode of a main gas pipeline driven by a gas turbine or an electric machine, and in a combined operation mode when using a gas turbine as a centrifugal blower drive to compress natural gas, and an electric machine to generate electricity.
Таким образом, расширяются возможности использования установки и повышается надежность ее работы.Thus, expanding the possibilities of using the installation and increasing the reliability of its operation.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012100790/06A RU2497051C2 (en) | 2012-01-11 | 2012-01-11 | Reversible electric turbo-expander plant |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012100790/06A RU2497051C2 (en) | 2012-01-11 | 2012-01-11 | Reversible electric turbo-expander plant |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012100790A RU2012100790A (en) | 2013-07-20 |
RU2497051C2 true RU2497051C2 (en) | 2013-10-27 |
Family
ID=48791551
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012100790/06A RU2497051C2 (en) | 2012-01-11 | 2012-01-11 | Reversible electric turbo-expander plant |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2497051C2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4359871A (en) * | 1978-12-01 | 1982-11-23 | Linde Aktiengesellschaft | Method of and apparatus for the cooling of natural gas |
JPH08121699A (en) * | 1994-10-18 | 1996-05-17 | Osaka Gas Co Ltd | Pressure governor device for high pressure gas |
RU2221192C2 (en) * | 2002-03-05 | 2004-01-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" | Gas-distribution station with generation of electric power |
RU2276758C2 (en) * | 2004-07-08 | 2006-05-20 | Воронежский государственный технический университет | Gas-turbine-expansion installation for the compressed rock gas energy utilization |
-
2012
- 2012-01-11 RU RU2012100790/06A patent/RU2497051C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4359871A (en) * | 1978-12-01 | 1982-11-23 | Linde Aktiengesellschaft | Method of and apparatus for the cooling of natural gas |
JPH08121699A (en) * | 1994-10-18 | 1996-05-17 | Osaka Gas Co Ltd | Pressure governor device for high pressure gas |
RU2221192C2 (en) * | 2002-03-05 | 2004-01-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" | Gas-distribution station with generation of electric power |
RU2276758C2 (en) * | 2004-07-08 | 2006-05-20 | Воронежский государственный технический университет | Gas-turbine-expansion installation for the compressed rock gas energy utilization |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012100790A (en) | 2013-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102009583B1 (en) | Gas turbine energy supplementing systems and heating systems, and methods of making and using the same | |
US10584614B2 (en) | Waste heat recovery simple cycle system and method | |
EA201290477A1 (en) | MODIFICATION OF A GAS TURBINE WITH A SIMPLE CYCLE FOR APPLICATION ASSOCIATED WITH THE ACCUMULATION OF COMPRESSED AIR ENERGY HAVING AN EXTENSION FOR THE GENERATION OF ADDITIONAL POWER | |
EA200701014A1 (en) | IMPROVING THE POWER OF TURBINES OF INTERNAL COMBUSTION BY MEANS OF ACCUMULATING ENERGY OF COMPRESSED AIR AND ADDITIONAL DETANDER, WITH AIR FLOW REMOVAL AND ITS INLET ABOVE THE FLOW OF THE BURNING CHAMBER | |
WO2013151029A1 (en) | Gas turbine engine system that uses organic medium | |
ES2806730T3 (en) | Direct Drive Energy Conversion System for Energy Storage Compatible Wind Turbines | |
RU2570296C1 (en) | Regenerative gas turbine expander unit for compressor station | |
JP2013519827A5 (en) | ||
US10364743B2 (en) | Grid scale energy storage systems using reheated air turbine or gas turbine expanders | |
RU2006129783A (en) | METHOD FOR INCREASING EFFICIENCY AND POWER OF A TWO-CIRCUIT NUCLEAR STATION AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION (OPTIONS) | |
RU2541080C1 (en) | Auxiliary power gas turbine expander unit for compressor stations of gas-main pipelines | |
RU2497051C2 (en) | Reversible electric turbo-expander plant | |
RU2599082C1 (en) | Gas turbine expander power plant of compressor station of main gas line | |
RU2015130684A (en) | Power generating device with high temperature steam condensing turbine | |
CN203796340U (en) | Organic Rankin cyclic electricity generation device for utilizing exhaust waste heat of combustion gas turbine | |
CN204024820U (en) | A kind of accumulation of heat gas-turbine with regenerator | |
RU2403407C1 (en) | Steam-gas power plant | |
RU2328045C2 (en) | Method of operating atomic steam-turbine power generating system and equipment for implementing method | |
RU133251U1 (en) | GAS DISTRIBUTION STATION | |
RU126373U1 (en) | STEAM GAS INSTALLATION | |
CN202851278U (en) | Single-cycle low-temperature TR geothermal power generation device | |
WO2021034221A1 (en) | Antoni cycle gas-steam power plant | |
CN105464729A (en) | Smoke and hot fluid waste heat recycling system | |
RU2013154802A (en) | GAS TURBO-DETANDER ENERGY INSTALLATION OF A GAS DISTRIBUTION STATION | |
JP2013007324A (en) | Gas turbine, and gas turbine combined cycle power generation equipment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170112 |