RU2650452C1 - Газотурбинная установка для переработки попутного нефтяного газа в электроэнергию - Google Patents
Газотурбинная установка для переработки попутного нефтяного газа в электроэнергию Download PDFInfo
- Publication number
- RU2650452C1 RU2650452C1 RU2017102649A RU2017102649A RU2650452C1 RU 2650452 C1 RU2650452 C1 RU 2650452C1 RU 2017102649 A RU2017102649 A RU 2017102649A RU 2017102649 A RU2017102649 A RU 2017102649A RU 2650452 C1 RU2650452 C1 RU 2650452C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- air
- turbine
- compressor
- regenerator
- Prior art date
Links
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 title claims description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 8
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 21
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C1/00—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
- F02C1/04—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly
- F02C1/08—Semi-closed cycles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в нефтяных и газодобывающих и перерабатывающих отраслях, где имеют место выбросы низконапорного газа любого состава. Газотурбинная установка (ГТУ) содержит воздушный компрессор, турбину, камеру сгорания, электрогенератор. Устройство подогрева воздуха после компрессора включает в себя теплообменный аппарат-регенератор, расположенный в выхлопной трубе, которая совместно с камерой сгорания выполнена в виде наземной факельной установки сжигания попутного нефтяного газа. Теплообменный аппарат-регенератор выполнен с последовательно расположенными камерами конвекции и радиации, а полость между камерами сообщена с полостью выхода из турбины. Устройство подогрева воздуха снабжено инжектором, входные полости которого сообщены с полостью выхода воздуха из компрессора и с системой подачи воздуха высокого давления от автономного источника. Достигается упрощение технологии использования данной ГТУ за счет улучшения условий запуска и расширения области применения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в нефтяных и газодобывающих и перерабатывающих отраслях, где имеют место выбросы низконапорного газа любого состава.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является газотурбинная установка (ГТУ) для переработки попутного нефтяного газа в электроэнергию, содержащая воздушный компрессор, турбину, камеру сгорания, электрогенератор, устройство подогрева воздуха после компрессора, включающее в себя теплообменный аппарат-регенератор, расположенный в выхлопной трубе, которая совместно с камерой сгорания выполнена в виде наземной факельной установки сжигания попутного нефтяного газа (Патент РФ №2482302 от 20.05.2013, МПК F02C 3/22 - прототип).
Недостатком данной ГТУ является то, что в ней не представляется возможным ускорить процесс запуска, так как устройство подогрева воздуха с конструкцией теплообменного аппарата-регенератора только конвективного типа, как показали испытания, медленно разогревается (несколько часов). Кроме того, с учетом рекомендаций, приведенных в РД 3688-00220302-003-04. «Трубчатые нагревательные печи. Требования к проектированию, изготовлению и эксплуатации», типовые конвективные аппараты-регенераторы следует применять при температуре нагрева не более 650°C, что недостаточно для ГТУ. В свою очередь, применение пневмо- или электростартеров с механическим соединением с ротором усложняет конструкцию ГТУ и ограничивает использование для данной ГТУ надежных турбокомпрессоров (ТКР), применяемых для наддува воздухом цилиндров в двигателях внутреннего сгорания (ДВС).
Технической задачей данного изобретения является упрощение технологии использования данной ГТУ за счет улучшения условий запуска и расширения области применения.
Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемой ГТУ, содержащей воздушный компрессор, турбину, камеру сгорания, электрогенератор, устройство подогрева воздуха после компрессора, включающее в себя теплообменный аппарат-регенератор, расположенный в выхлопной трубе, которая совместно с камерой сгорания выполнена в виде наземной факельной установки сжигания попутного нефтяного газа, согласно изобретению теплообменный аппарат-регенератор выполнен с последовательно расположенными камерами конвекции и радиации, а полость между камерами сообщена с полостью выхода из турбины. Устройство подогрева воздуха снабжено инжектором, входные полости которого сообщены с полостью выхода воздуха из компрессора и с системой подачи воздуха высокого давления от автономного источника.
Выполнение теплообменного аппарата с камерой конвекции и камерой радиации для нагрева воздуха соответствует известным конструктивным решениям, реализованным по ГОСТ Р 53682-2009. «Установки нагревательные для нефтеперерабатывающих заводов». Приобретенный опыт позволяет создать для данной ГТУ устройство подогрева воздуха с более быстрым нагревом и до температуры 700-750°C.
Соединение полости между камерами конвекции и радиации с выходной полостью из турбины обеспечит использование тепла отработанного воздушного потока для увеличения расхода теплоносителя. Это решение уменьшит расход топливного газа, поступающего в камеру сгорания, что повысит КПД данной ГТУ.
Выполнение устройства подогрева воздуха с инжектором, подключенным к автономному источнику высокого давления (с давлением порядка 1,0 МПа) позволяет:
- при небольшом давлении (около 0,1 МПа) осуществлять продувку труб аппарата-регенератора при прогреве конструкции без вращения ротора турбокомпрессора, что упрощает алгоритм запуска;
- при давлении 0,8-1,0 МПа производить раскрутку ротора до, так называемого, режима «самохода», что упрощает конструкцию данной ГТУ. Это техническое решение актуально при выработке электроэнергии несколько кВт с помощью типовых ТКР от ДВС.
Предлагаемая газотурбинная установка изображена схематично на Фиг. 1.
Газотурбинная установка содержит воздушный компрессор 1, турбину 2 (одновальную или двухвальную, как показано на Фиг. 1), электрогенератор 3 и устройство 4 подогрева воздуха после компрессора. В свою очередь, устройство 4 включает в себя теплообменный аппарат-регенератор 5, который установлен в выхлопной трубе 6, и камеру сгорания 7, выполненную совместно с трубой в виде наземной факельной установки сжигания нефтяного попутного газа. Газ к камере сгорания подводится по трубопроводу 8, а воздух из атмосферы подводится через входное устройство 9 (на фиг. 1 для упрощения описания схемы входного устройства и топливной линии с регулирующей и запорной аппаратурой не показаны). При этом возможно использование других низконапорных газов любого состава. Кроме того, устройство 4 подогрева воздуха снабжено инжектором 10, подключенным трубопроводами 11 и 12 соответственно к компрессору и к автономному источнику подачи воздуха высокого давления (на Фиг. 1 источник не показан), а теплообменный аппарат-регенератор выполнен с камерой конвекции 13 и камерой радиации 14. При этом полость 15 между камерами сообщена с полостью выхода из турбины 2.
Газотурбинная установка работает следующим образом.
С помощью подачи нефтяного попутного газа в камеру сгорания 7 и воздуха из атмосферы организуется процесс горения. Продукты сгорания, уходящие в атмосферу через трубу 6, нагревают теплообменные трубы аппарата-регенератора 5 путем теплового излучения в камере радиации 14 и конвекцией в камере конвекции 13. При этом с помощью инжектора при небольшом давлении (менее 0,1 МПа) осуществляется «вялая» продувка труб регенератора. После прогрева конструкции устройства подогрева воздуха до определенной температуры с помощью инжектора при высоком давлении (порядка 0,8-1,0 МПа) создается проток воздуха через компрессор 1, устройство 4 подогрева воздуха, аппарат-регенератор 5, турбину 2. Наличие расхода воздуха через турбину приводит к ее вращению, а следовательно, к вращению компрессора 1 и электрогенератора 3. Повышение температуры воздуха турбины приводит к интенсификации вращения ротора и при определенной величине температуры ротор выходит на режим «самохода» (режима, когда мощность на турбине становится больше мощности, потребляемой компрессором). После достижения этого режима подача воздуха инжектором прекращается. Увеличением расхода топливного газа через камеру сгорания 7 ГТУ выходит на номинальный режим.
Оценочные расчеты с учетом рекомендаций по конструктивному исполнению устройства подогрева воздуха, приведенных в вышеуказанных документах, показывают возможность реализовать подогрев рабочего воздуха для турбины до 750°C. Данная величина температуры имеет место в различных типах стационарных ГТУ.
Следует отметить, что возможность раскрутки ротора с помощью инжектора подтверждена экспериментально на базе ТКР-5.
Предложенное устройство для переработки попутного нефтяного газа и других с низким давлением любого состава позволяет упростить технологию его использования за счет улучшения условий запуска и расширения области применения.
Claims (2)
1. Газотурбинная установка для переработки попутного нефтяного газа в электроэнергию, содержащая воздушный компрессор, турбину, камеру сгорания, электрогенератор, устройство подогрева воздуха после компрессора, включающее в себя теплообменный аппарат-регенератор, расположенный в выхлопной трубе, которая совместно с камерой сгорания выполнена в виде наземной факельной установки сжигания попутного нефтяного газа, отличающаяся тем, что теплообменный аппарат-регенератор выполнен с последовательно расположенными камерами конвекции и радиации, а полость между камерами сообщена с полостью выхода из турбины.
2 Газотурбинная установка по п. 1, отличающаяся тем, что устройство подогрева воздуха снабжено инжектором, входные полости которого сообщены с полостью выхода воздуха из компрессора и с системой подачи воздуха высокого давления от автономного источника.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017102649A RU2650452C1 (ru) | 2017-01-26 | 2017-01-26 | Газотурбинная установка для переработки попутного нефтяного газа в электроэнергию |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017102649A RU2650452C1 (ru) | 2017-01-26 | 2017-01-26 | Газотурбинная установка для переработки попутного нефтяного газа в электроэнергию |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2650452C1 true RU2650452C1 (ru) | 2018-04-13 |
Family
ID=61976703
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017102649A RU2650452C1 (ru) | 2017-01-26 | 2017-01-26 | Газотурбинная установка для переработки попутного нефтяного газа в электроэнергию |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2650452C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2713785C1 (ru) * | 2019-04-29 | 2020-02-07 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Газотурбинная установка для переработки попутного нефтяного и различных низконапорных газов в электроэнергию |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB604392A (en) * | 1944-11-14 | 1948-07-02 | Oerlikon Maschf | Improvements in or relating to a power plant |
GB1165537A (en) * | 1966-01-11 | 1969-10-01 | Coal Industry Patents Ltd | Improvements in Gas Turbine Systems |
SU1765470A2 (ru) * | 1989-12-18 | 1992-09-30 | Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола | Энергетическа установка |
RU2099653C1 (ru) * | 1994-07-22 | 1997-12-20 | Василий Иванович Мазий | Экономичная тепловая электростанция и способ ее работы |
RU2008101875A (ru) * | 2008-01-17 | 2009-07-27 | Открытое акционерное общество "Производственное объединение "Северное машиностроительное предприятие" (RU) | Газотурбинная воздушная установка |
RU2482302C2 (ru) * | 2011-04-13 | 2013-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Газотурбинная установка для переработки попутного нефтяного газа в электроэнергию |
-
2017
- 2017-01-26 RU RU2017102649A patent/RU2650452C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB604392A (en) * | 1944-11-14 | 1948-07-02 | Oerlikon Maschf | Improvements in or relating to a power plant |
GB1165537A (en) * | 1966-01-11 | 1969-10-01 | Coal Industry Patents Ltd | Improvements in Gas Turbine Systems |
SU1765470A2 (ru) * | 1989-12-18 | 1992-09-30 | Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола | Энергетическа установка |
RU2099653C1 (ru) * | 1994-07-22 | 1997-12-20 | Василий Иванович Мазий | Экономичная тепловая электростанция и способ ее работы |
RU2008101875A (ru) * | 2008-01-17 | 2009-07-27 | Открытое акционерное общество "Производственное объединение "Северное машиностроительное предприятие" (RU) | Газотурбинная воздушная установка |
RU2482302C2 (ru) * | 2011-04-13 | 2013-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Газотурбинная установка для переработки попутного нефтяного газа в электроэнергию |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2713785C1 (ru) * | 2019-04-29 | 2020-02-07 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Газотурбинная установка для переработки попутного нефтяного и различных низконапорных газов в электроэнергию |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9410451B2 (en) | Gas turbine engine with integrated bottoming cycle system | |
US20160290214A1 (en) | Heat pipe cooled turbine casing system for clearance management | |
JP5476003B2 (ja) | 発電プラントの起動のための装置及び方法 | |
US20100319359A1 (en) | System and method for heating turbine fuel in a simple cycle plant | |
US10337357B2 (en) | Steam turbine preheating system with a steam generator | |
RU2013148004A (ru) | Устройство и способ испытаний промышленного газотурбинного двигателя и его компонентов | |
RU2498090C2 (ru) | Система для охлаждения компонента паровой трубы | |
US20110016870A1 (en) | Method and apparatus for improved gas turbine efficiency and augmented power output | |
US20100281870A1 (en) | System and method for heating fuel for a gas turbine | |
US8414288B2 (en) | Combustion system and method | |
RU2650452C1 (ru) | Газотурбинная установка для переработки попутного нефтяного газа в электроэнергию | |
RU2338908C1 (ru) | Газотурбинная установка | |
RU2335641C2 (ru) | Способ повышения кпд и мощности двухконтурной атомной станции | |
RU2541080C1 (ru) | Энергетическая газотурбодетандерная установка собственных нужд компрессорных станций магистральных газопроводов | |
WO2012162923A1 (zh) | 燃气和蒸汽轮机系统 | |
KR101753526B1 (ko) | 복합화력발전시스템 | |
GB190623123A (en) | An Improved Internal Combustion Hot Air Turbine. | |
WO2012162922A1 (zh) | 燃气和蒸汽轮机系统 | |
RU2656769C1 (ru) | Способ работы газотурбодетандерной энергетической установки тепловой электрической станции | |
RU2439446C1 (ru) | Нагреватель текучей среды | |
EP3936703B1 (en) | Power plant and method for operating said power plant | |
RU2807373C1 (ru) | Способ работы регенеративной газотурбодетандерной энергетической установки теплоэлектроцентрали и устройство для его реализации | |
RU176799U1 (ru) | Газораспределительная станция с детандер-компрессорной газотурбинной энергетической установкой | |
EP3318733A1 (en) | Feedwater bypass system for a desuperheater | |
RU2713785C1 (ru) | Газотурбинная установка для переработки попутного нефтяного и различных низконапорных газов в электроэнергию |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190127 |