RU2541080C1 - Auxiliary power gas turbine expander unit for compressor stations of gas-main pipelines - Google Patents
Auxiliary power gas turbine expander unit for compressor stations of gas-main pipelines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2541080C1 RU2541080C1 RU2013141888/06A RU2013141888A RU2541080C1 RU 2541080 C1 RU2541080 C1 RU 2541080C1 RU 2013141888/06 A RU2013141888/06 A RU 2013141888/06A RU 2013141888 A RU2013141888 A RU 2013141888A RU 2541080 C1 RU2541080 C1 RU 2541080C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- turbine
- pressure
- expander
- gas turbine
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к газотурбинным установкам и может быть использовано при создании энергетических установок собственных нужд на компрессорных станциях магистральных газопроводов.The invention relates to gas turbine units and can be used to create power plants of their own needs at compressor stations of gas pipelines.
Известна газотурбодетандерная установка (Патент РФ №2013615, F02C 6/00), применяемая на газораспределительных станциях (ГРС) и газорегуляторных пунктах (ГРП) с выработкой механической (электрической) энергии, содержащая магистраль природного газа высокого давления, теплообменник, турбодетандер, газотурбинный авиационный двигатель с компрессором, камерой сгорания, газовой турбиной, теплообменник-регенератор, понижающий редуктор, потребитель мощности (электрогенератор). Вал авиационного двигателя связан общим валом с валом турбодетандера и через понижающий редуктор с валом электрогенератора. Теплообменник, совмещенный с теплообменником-регенератором, подогревает природный газ высокого давления перед турбодетандером за счет теплоты выхлопных газов авиадвигателя. Турбодетандер снабжен регулируемым сопловым аппаратом (РСА), что позволяет поддерживать давление природного газа на выходе постоянным вне зависимости от изменения давления в магистрали высокого давления. После расширения в турбодетандере природный газ поступает к потребителю. Объединенная полезная мощность газовой турбины авиационного двигателя и турбодетандера передается через понижающий редуктор электрогенератору.Known gas turbine expander installation (RF Patent No. 20133615,
Наиболее близкой по технической сущности к предполагаемому изобретению является энергетическая газотурбодетандерная установка (Патент РФ №2091592, F01K 27/00, F02C 6/00), вырабатывающая электроэнергию на ГРС и ГРП, содержащая газовый турбодетандер с регулируемым сопловым аппаратом (РСА), авиационный газотурбинный двигатель с воздушным компрессором, камерой сгорания, газовыми турбинами высокого и низкого давления. Вал контура высокого давления авиационного газотурбинного двигателя соединяет воздушный компрессор с газовой турбиной высокого давления, вал контура низкого давления соединяет газовую турбину низкого давления с газовым турбодетандером и через редуктор с ротором электрогенератора. Газопровод высокого давления соединен трубопроводами через поверхность нагрева теплообменника-регенератора, установленного на выходе газовой турбины низкого давления, РСА и газовый турбодетандер с камерой сгорания авиадвигателя и выходной газовой магистралью. Совместную полезную работу газовой турбины низкого давления и газового турбодетандера используют для выработки электроэнергии в электрогенераторе, теплотой выхлопных газов авиадвигателя подогревают природный газ, поступающий в газовый турбодетандер. При изменении давления газа в газопроводе высокого давления с помощью РСА поддерживают постоянное давление газа в выходной газовой магистрали и в камере сгорания авиадвигателя. Данное техническое решение принято за прототип предлагаемого изобретения.The closest in technical essence to the proposed invention is an energy gas turbine expander (RF Patent No. 2091592, F01K 27/00,
В то же время вышеупомянутые аналог и прототип данного изобретения имеют ряд недостатков:At the same time, the aforementioned analogue and prototype of the present invention have several disadvantages:
- они предназначены для выработки электроэнергии на ГРС и ГРП с пропуском через турбодетандер больших объемов природного газа с давлением 4-5,5 МПа и подачей газа пониженного давления 0,6-1,2 МПа к потребителям;- they are designed to generate electricity at gas distribution stations and hydraulic fracturing with the passage of large volumes of natural gas through a turboexpander with a pressure of 4-5.5 MPa and a low pressure gas supply of 0.6-1.2 MPa to consumers;
- они не могут быть применены на компрессорных станциях магистральных газопроводов для подачи топливного газа в камеры сгорания газа их газоперекачивающих агрегатов (ГПА) с давлением от 2 до 3 МПа;- they cannot be used at compressor stations of main gas pipelines to supply fuel gas to the gas combustion chambers of their gas pumping units (GPU) with a pressure of 2 to 3 MPa;
- для рассмотренных аналога и прототипа характерны недостаточная тепловая экономичность и необходимость применения редукторов перед электрогенераторами.- the considered analogue and prototype are characterized by insufficient thermal efficiency and the need to use gearboxes in front of electric generators.
Техническая задача предлагаемого изобретения - создание энергетической газотурбодетандерной установки собственных нужд компрессорных станций магистральных газопроводов, обеспечивающей повышением надежности и экономичности ее собственных нужд.The technical task of the invention is the creation of an energy gas turbine expansion unit for the own needs of compressor stations of gas pipelines, providing increased reliability and efficiency of its own needs.
Поставленная задача решается за счет того, что в энергетической газотурбодетандерной установке собственных нужд компрессорных станций магистральных газопроводов, содержащей магистральный газопровод высокого давления, газотурбодетандерную установку, состоящую из турбодетандера с регулируемым сопловым аппаратом, воздушного компрессора, камеры сгорания, газовой турбины, выхлопного газохода газовой турбины, теплообменника-регенератора, электрогенератора, систему управления давлением газа, выходную газовую магистраль, при этом магистральный газопровод высокого давления соединен по газу с входом турбодетандера через теплообменник-регенератор, выход которого связан по газу с выходной газовой магистралью и с камерой сгорания энергетической газотурбодетандерной установки, воздушный компрессор которой по сжатому воздуху соединен через камеру сгорания с газовой турбиной, выход газовой турбины по выхлопным газам связан через теплообменник-регенератор с атмосферой, причем она дополнительно снабжена трубопроводом топливного газа компрессорной станции, сепаратором, подогревателем газа, газотурбинными газоперекачивающими агрегатами с камерами сгорания и теплоутилизаторами уходящих газов, насосом теплоносителя, трубопроводами горячего и охлажденного теплоносителя, при этом магистральный газопровод высокого давления через трубопровод топливного газа, сепаратор и теплообменник-регенератор соединен с входом турбодетандера, который связан общим валом с воздушным компрессором, газовая турбина соединена валом с электрогенератором, выход турбодетандера соединен через подогреватель газа и газопроводы топливного газа с камерой сгорания энергетической газотурбодетандерной установки и с камерами сгорания газотурбинных газоперекачивающих агрегатов, теплоутилизаторы которых связаны с подогревателем газа через насос и трубопроводы горячего и охлажденного теплоносителя, система управления давлением газа связана импульсными линиями с регулируемым сопловым аппаратом турбодетандера, а также и с газопроводами топливного газа.The problem is solved due to the fact that in the gas turbine expander installation of auxiliary needs of compressor stations of the main gas pipelines containing the high pressure main gas pipeline, the gas turbine expander installation consisting of a turboexpander with an adjustable nozzle apparatus, an air compressor, a combustion chamber, a gas turbine, an exhaust gas duct of a gas turbine, heat exchanger-regenerator, electric generator, gas pressure control system, outlet gas line, while a high pressure gas pipeline is connected through gas to the inlet of the turbo-expander through a heat exchanger-regenerator, the gas output of which is connected to the gas outlet pipe and to the combustion chamber of the power gas-turbine expander, the air compressor of which is connected via compressed air through the combustion chamber to the gas turbine, and the gas turbine exhaust gas is connected through the heat exchanger-regenerator to the atmosphere, and it is additionally equipped with a fuel gas pipeline of the compressor station, a separator, a gas heater, gas turbine gas pumping units with combustion chambers and exhaust gas heat exchangers, a coolant pump, hot and cooled coolant pipelines, while the high-pressure main gas pipeline is connected through a fuel gas pipeline, a separator and a heat exchanger-regenerator to the inlet of the turbine expander, which is connected to the input shaft of the turbine expander with a common shaft a compressor, a gas turbine is connected by a shaft to an electric generator, the output of the turbo expander is connected through a gas heater and a gas pipeline fuel gas with a combustion chamber of an energy gas expansion turbine plant and with combustion chambers of gas turbine gas pumping units, heat exchangers of which are connected to a gas heater through a pump and pipelines of hot and cooled coolant, the gas pressure control system is connected by impulse lines to an adjustable nozzle apparatus of a turbo expander, as well as to gas pipelines fuel gas.
На Фиг.1 представлена схема энергетической газотурбодетандерной установки согласно предлагаемому изобретению.Figure 1 presents a diagram of a power gas turbine expander installation according to the invention.
Энергетическая газотурбодетандерная установка собственных нужд компрессорных станций магистральных газопроводов включает трубопровод 1 топливного газа высокого давления, сепаратор 2, теплообменник-регенератор 3, выхлопной газоход 4, турбодетандер 5 с регулируемым сопловым аппаратом (РСА), воздушный компрессор 6, газовую турбину 7, электрогенератор 8, камеру сгорания 9, трубопровод горячего теплоносителя 10, подогреватель газа 11, газопроводы топливного газа 12, трубопровод охлажденного теплоносителя 13, систему управления давлением топливного газа 14, насос теплоносителя 15, теплоутилизаторы 16, газоперекачивающие агрегаты 17, магистральный газопровод высокого давления 18. Турбодетандер 5 с РСА связан общим валом с воздушным компрессором 6, соединенным по сжатому воздуху через камеру сгорания 9 с газовой турбиной 7, связанной общим валом с электрогенератором 8. Выход газовой турбины 7 связан с атмосферой через выхлопной газоход 4 и теплообменник-регенератор 3 природного газа.An energy gas turbine expansion unit for the auxiliary needs of compressor stations of main gas pipelines includes a high pressure
Работу энергетической газотурбодетандерной установки собственных нужд компрессорных станций осуществляют следующим образом. Природный газ высокого давления из магистрального газопровода высокого давления 18 по трубопроводу 1 топливного газа высокого давления компрессорной станции с давлением 5-7 МПа поступает в теплообменник-регенератор 3 природного газа, где он нагревается теплом выхлопных газов газовой турбины 7 и поступает через регулируемый сопловой аппарат (РСА) в турбодетандер 5, имеющий число оборотов 15000-30000 об/мин. Топливный газ расширяют в турбодетандере 5, снижая его давление до 2-3 МПа. Температура газа за турбодетандером 5, для исключения гидратообразования на его лопатках, должна быть не ниже 273 K. Механическую работу турбодетандера 5 используют для привода воздушного компрессора 6. После турбодетандера топливный газ нагревается в подогревателе газа 11 за счет теплоты теплоносителя подогретого в теплоутилизаторах 16 газоперекачивающих агрегатов 17 и по газопроводам топливного газа 12 поступает в камеру сгорания 9 газотурбодетандерной установки и в камеры сгорания газоперекачивающих агрегатов 17. Продукты сгорания топлива, вышедшие из камеры сгорания 9, расширяются в газовой турбине 7, механическую энергию которой используют для привода электрогенератора 8 и выработки электрической энергии. Выхлопные газы газовой турбины 7 по выхлопному газоходу 4 поступают в теплообменник-регенератор 3, где их теплоту используют для нагрева топливного газа высокого давления, после чего они сбрасываются в атмосферу. Теплоноситель, подогретый в теплоутилизаторах 16 теплом продуктов сгорания газоперекачивающих агрегатов 17, насосом теплоносителя 15 по трубопроводу горячего теплоносителя 10 подают в подогреватель топливного газа 11, который подогревает топливный газ и возвращается в теплоутилизаторы 16 по трубопроводу охлажденного теплоносителя 13. При изменении давления газа в магистральном газопроводе высокого давления 18 давление газа в газопроводах топливного газа 12 и в камерах сгорания ГПА поддерживают постоянным с помощью системы управления давлением газа 14, соединенной импульсными линиями с газопроводами топливного газа 12 и РСА турбодетандера 5. При этом, в соответствие с изменением давления в магистральном газопроводе, производится поворот лопаток РСА турбодетандера 5.The work of the power gas turbine expansion unit for the needs of compressor stations is as follows. High-pressure natural gas from the high-pressure gas main 18 through the high pressure
Соединение турбодетандера 5 топливного газа, имеющего высокие рабочие обороты (15000-30000 об/мин), общим валом с воздушным компрессором 6 позволяет использовать всю механическую энергию турбодетандера для привода воздушного компрессора. Применение в турбодетандере высоких оборотов позволяет повысить КПД, уменьшить число ступеней и стоимость компрессора.The connection of the
Привод электрогенератора от вала газовой турбины позволяет отказаться от использования понижающего редуктора, повысить надежность и ремонтопригодность установки. Применение системы управления давлением газа позволяет поддерживать постоянным давление газа перед камерами сгорания при изменении давления газа в магистральном газопроводе.The electric generator drive from the gas turbine shaft allows you to refuse to use a reduction gear, to increase the reliability and maintainability of the installation. The use of a gas pressure control system allows you to maintain a constant gas pressure in front of the combustion chambers when changing the gas pressure in the main gas pipeline.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013141888/06A RU2541080C1 (en) | 2013-09-12 | 2013-09-12 | Auxiliary power gas turbine expander unit for compressor stations of gas-main pipelines |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013141888/06A RU2541080C1 (en) | 2013-09-12 | 2013-09-12 | Auxiliary power gas turbine expander unit for compressor stations of gas-main pipelines |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2541080C1 true RU2541080C1 (en) | 2015-02-10 |
Family
ID=53287069
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013141888/06A RU2541080C1 (en) | 2013-09-12 | 2013-09-12 | Auxiliary power gas turbine expander unit for compressor stations of gas-main pipelines |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2541080C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2656769C1 (en) * | 2017-04-13 | 2018-06-06 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Thermal power plant gas turboexpander power unit operation method |
RU2686961C1 (en) * | 2018-01-09 | 2019-05-06 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" | Main gas pipeline compressor station |
RU2712339C1 (en) * | 2018-09-20 | 2020-01-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" | Combined power gas turbine expander unit of main line gas pipeline compressor station |
RU2795803C1 (en) * | 2021-12-27 | 2023-05-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" | Compressor station of the main gas pipeline with a gas turbo expander unit |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2833136A1 (en) * | 1978-07-28 | 1980-02-07 | Wenzel Geb Dolmans Yvonne | Power plant for heating - has turbine driving electrical generator which feeds intermediate heat accumulator |
RU2013615C1 (en) * | 1992-01-16 | 1994-05-30 | Валерий Игнатьевич Гуров | Gas-turbine expander unit operating on natural gas |
RU95119907A (en) * | 1995-11-21 | 1997-09-20 | В.И. Гуров | METHOD OF WORK OF GAS-TURBO-DETANDER INSTALLATION |
RU2091592C1 (en) * | 1994-08-23 | 1997-09-27 | Валерий Игнатьевич Гуров | Method of operation of gas turbo-expander plant |
RU2338908C1 (en) * | 2007-02-09 | 2008-11-20 | Закрытое акционерное общество "ЭНТЭК" (ЗАО "ЭНТЭК") | Gas turbine unit |
RU2463462C1 (en) * | 2011-04-29 | 2012-10-10 | Валерий Игнатьевич Гуров | Combined gas turbo expander plant to run on natural gas |
-
2013
- 2013-09-12 RU RU2013141888/06A patent/RU2541080C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2833136A1 (en) * | 1978-07-28 | 1980-02-07 | Wenzel Geb Dolmans Yvonne | Power plant for heating - has turbine driving electrical generator which feeds intermediate heat accumulator |
RU2013615C1 (en) * | 1992-01-16 | 1994-05-30 | Валерий Игнатьевич Гуров | Gas-turbine expander unit operating on natural gas |
RU2091592C1 (en) * | 1994-08-23 | 1997-09-27 | Валерий Игнатьевич Гуров | Method of operation of gas turbo-expander plant |
RU95119907A (en) * | 1995-11-21 | 1997-09-20 | В.И. Гуров | METHOD OF WORK OF GAS-TURBO-DETANDER INSTALLATION |
RU2338908C1 (en) * | 2007-02-09 | 2008-11-20 | Закрытое акционерное общество "ЭНТЭК" (ЗАО "ЭНТЭК") | Gas turbine unit |
RU2463462C1 (en) * | 2011-04-29 | 2012-10-10 | Валерий Игнатьевич Гуров | Combined gas turbo expander plant to run on natural gas |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2656769C1 (en) * | 2017-04-13 | 2018-06-06 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Thermal power plant gas turboexpander power unit operation method |
RU2686961C1 (en) * | 2018-01-09 | 2019-05-06 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" | Main gas pipeline compressor station |
RU2712339C1 (en) * | 2018-09-20 | 2020-01-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" | Combined power gas turbine expander unit of main line gas pipeline compressor station |
RU2795803C1 (en) * | 2021-12-27 | 2023-05-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" | Compressor station of the main gas pipeline with a gas turbo expander unit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9410451B2 (en) | Gas turbine engine with integrated bottoming cycle system | |
CA2869432C (en) | Compressed-air energy-storage system | |
US8881528B2 (en) | System for the generation of mechanical and/or electrical energy | |
US9822705B2 (en) | Power augmentation system for a gas turbine | |
CN206785443U (en) | A kind of high-pressure natural gas cogeneration distributed energy resource system | |
RU2013125143A (en) | SUPPLY SYSTEM FOR GAS-TURBINE SYSTEM, GAS-TURBINE SYSTEM AND METHOD OF OPERATION OF A GAS TURBINE | |
RU2570296C1 (en) | Regenerative gas turbine expander unit for compressor station | |
RU2541080C1 (en) | Auxiliary power gas turbine expander unit for compressor stations of gas-main pipelines | |
RU2557834C2 (en) | Gas turbine expansion power plant of gas-distributing station | |
RU2549004C1 (en) | Regenerative gas-turbine expansion unit | |
RU2199020C2 (en) | Method of operation and design of combination gas turbine plant of gas distributing system | |
RU117504U1 (en) | NATURAL GAS PRESSURE RECOVERY SYSTEM | |
RU2599082C1 (en) | Gas turbine expander power plant of compressor station of main gas line | |
US20140069078A1 (en) | Combined Cycle System with a Water Turbine | |
RU2656769C1 (en) | Thermal power plant gas turboexpander power unit operation method | |
RU126373U1 (en) | STEAM GAS INSTALLATION | |
RU2545261C2 (en) | Gas turbine plant of raised efficiency | |
RU176799U1 (en) | GAS DISTRIBUTION STATION WITH A DETANDER-COMPRESSOR GAS TURBINE POWER INSTALLATION | |
RU2576556C2 (en) | Compressor station of main gas line with gas turbine expander power plant | |
EP3318733B1 (en) | Feedwater bypass system for a desuperheater | |
RU2712339C1 (en) | Combined power gas turbine expander unit of main line gas pipeline compressor station | |
RU2807373C1 (en) | Method of operation of regenerative gas turbine expander power unit of combined heat and power plant and device for its implementation | |
RU2674089C1 (en) | Method of forcing gas turbine plant | |
RU2699445C1 (en) | Gas turbine expander power plant of thermal power plant | |
RU2330968C2 (en) | Thermal turbine gas expander unit in gas distribution system (gds) |