RU39937U1

RU39937U1 - DETANDER-GENERATOR INSTALLATION

Info

Publication number: RU39937U1
Application number: RU2004110563/22U
Authority: RU
Inventors: В.С. Агабабов; А.В. Корягин; Ю.М. Архаров; А.Ю. Архарова
Priority date: 2004-04-08
Filing date: 2004-04-08
Publication date: 2004-08-20

Abstract

Полезная модель относится к детандер-генераторным установкам и касается детандерных установок для производства электроэнергии при использовании энергии избыточного давления природного газа, транспортируемого по газопроводам, и может быть применена на газорегуляторных пунктах (ГРП) и газораспределительных станциях (ГРС) газопроводов. Техническая задача, решаемая предлагаемой полезной моделью - состоит в повышении экономических и экологических показателей детандер-генераторной установки. Поставленная техническая задача решается тем, что в известном устройстве, содержащем последовательно соединенные трубопровод высокого давления, теплообменник подогрева газа, детандер, кинематически связанный с электрогенератором, трубопровод низкого давления, дополнительно устанавливается воздушный компрессор, кинематически связанный с воздушной турбиной и электродвигателем, причем вход воздушного компрессора соединен с атмосферой воздухопроводом низкого давления, выход воздушного компрессора соединен со входом теплообменника подогрева газа воздухопроводом высокого давления, и воздуховод, соединяющий выход теплообменника со входом воздушной турбины, а также воздуховод, соединяющий выхлоп воздушной турбины с атмосферой. Благодаря тому, что подогрев газа осуществляется горячим воздухом из выхлопа воздушного компрессора, и сжигания топливного газа не требуется, достигается повышение экономических и экологических показателей детандер-генераторной установки.The utility model relates to expander-generator sets and relates to expander sets for generating electricity using energy of overpressure of natural gas transported through gas pipelines, and can be used at gas control points (gas distribution stations) and gas distribution stations (gas distribution stations) of gas pipelines. The technical problem solved by the proposed utility model is to increase the economic and environmental indicators of the expander-generator set. The stated technical problem is solved in that in a known device comprising a high-pressure pipeline connected in series, a gas heating heat exchanger, an expander kinematically connected to an electric generator, a low-pressure pipeline, an air compressor is additionally installed kinematically connected to an air turbine and an electric motor, and the air compressor inlet connected to the atmosphere by a low pressure air duct, the output of the air compressor is connected to the inlet of the heat exchanger gas heating by a high pressure air duct, and an air duct connecting the heat exchanger outlet to the air turbine inlet, and also an air duct connecting the air turbine exhaust to the atmosphere. Due to the fact that the gas is heated by hot air from the exhaust of the air compressor, and the combustion of fuel gas is not required, an increase in economic and environmental indicators of the expander-generator set is achieved.

Description

Полезная модель относится к детандер-генераторным установкам и касается детандерных установок для производства электроэнергии при использовании энергии избыточного давления природного газа, транспортируемого по газопроводам, и может быть применена на газорегуляторных пунктах (ГРП) и газораспределительных станциях (ГРС) газопроводов.The utility model relates to expander-generator sets and relates to expander sets for generating electricity using the energy of overpressure of natural gas transported through gas pipelines, and can be applied at gas control points (gas distribution stations) and gas distribution stations (gas distribution stations) of gas pipelines.

Известно устройство для получения дополнительной электрической энергии в теплоэнергетической установке (Аракелян Э.К., Андрюшкин А.В., Агабабов B.C. и др. Влияние детандер-генераторных агрегатов на тепловую экономичность ТЭЦ // Электрические станции. - спецномер -1997.- с.77-82.), содержащее кинематически соединенный с электрогенератором детандер, подключенный входным патрубком к трубопроводу высокого давления до ГРП, выходным патрубком - к трубопроводу низкого давления за ГРП, а также теплообменник для подогрева газа перед детандером за счет энергии, полученной в результате сжигания топлива в постороннем источнике.A device is known for generating additional electric energy in a heat power plant (Arakelyan E.K., Andryushkin A.V., Agababov BC, et al. Influence of expander-generator units on the thermal efficiency of thermal power plants // Electric stations. - special number -1997.- p. 77-82.), Containing an expander kinematically connected to an electric generator, connected by an inlet pipe to a high-pressure pipeline to a hydraulic fracturing, an outlet pipe to a low-pressure pipe to a hydraulic fracturing, and a heat exchanger for heating the gas in front of the expander due to en WGIG resulting from fuel combustion in an external source.

Известно устройство для использования энергии избыточного давления газа на газораспределительной станции газопровода для получения электроэнергии (Мальханов В.П. Об утилизационной турбодетандерной установке УТДУ-2500 на ГРС-7 г. Днепропетровск // Энергосбережение и водоподго-товка.-2002.-№4.-с.45-47.), содержащее кинематически соединенный с электрогенератором турбодетандер, подключенный входным патрубком к трубопроводу высокого давления до ГРС, выходным патрубком - к трубопроводу низкого давления за ГРС, а также подогреватели газа, установленные в линии трубопровода высокого давления перед детандером, обеспечивающие нагрев газа за счет сжигания части газа, прокачиваемого через детандер.A device is known for using the energy of excess gas pressure at a gas distribution station of a gas pipeline to generate electricity (VP Malkhanov. Utilization turbine expander UTDU-2500 at GRS-7, Dnepropetrovsk // Energy Saving and Water Treatment.-2002.-№4. -s.45-47.), containing a turboexpander kinematically connected to an electric generator, connected by an inlet pipe to a high pressure pipeline to a gas distribution system, an outlet pipe to a low pressure pipe behind a gas distribution system, as well as gas heaters, is installed nies in the line of the high pressure pipeline in front of the expander, providing heating of the gas by burning part of the gas pumped through the expander.

Недостатком описанных устройств является необходимость в использовании источника энергии, в котором косвенно или непосредственно используется процесс сжигания топлива, например, природного газа. Это A disadvantage of the described devices is the need to use an energy source in which the process of burning fuel, such as natural gas, is used indirectly or directly. it

требует расхода природного топлива, ухудшает экологические показатели вследствие сжигания топлива, снижает экономические показатели установки вследствие издержек на сжигаемое топливо.requires consumption of natural fuel, worsens environmental performance due to fuel combustion, reduces the economic performance of the installation due to the cost of fuel burned.

Техническая задача, решаемая предлагаемой полезной моделью - состоит в повышении экономических и экологических показателей детандер-генераторной установки.The technical problem solved by the proposed utility model is to increase the economic and environmental performance of the expander-generator set.

Техническая задача, решается тем, что в известном устройстве, содержащем последовательно соединенные трубопровод высокого давления, теплообменник подогрева газа, детандер, кинематически связанный с электрогенератором, трубопровод низкого давления, дополнительно устанавливается воздушный компрессор, кинематически связанный с воздушной турбиной и электродвигателем, причем вход воздушного компрессора соединен с атмосферой воздухопроводом низкого давления, выход воздушного компрессора соединен со входом теплообменника подогрева газа воздухопроводом высокого давления, и воздуховод, соединяющий выход теплообменника со входом воздушной турбины, а также воздуховод, соединяющий выхлоп воздушной турбины с атмосферой.The technical problem is solved by the fact that in a known device containing a series-connected high pressure pipeline, a gas heating heat exchanger, an expander kinematically connected to an electric generator, a low pressure pipeline, an air compressor is additionally installed kinematically connected to an air turbine and an electric motor, and the air compressor inlet connected to the atmosphere by a low pressure air duct, the output of the air compressor is connected to the inlet of the heat exchanger a high-pressure duct, and the duct connecting the outlet of the heat exchanger to the inlet of an air turbine, and a duct connecting the air turbine exhaust to atmosphere.

Кроме того, устройство может быть снабжено теплообменником, установленным в линии воздуховода, соединяющего выхлоп воздушной турбины с атмосферой, с циркулирующим по контуру хладагентом, отводящим холод потребителю холода.In addition, the device can be equipped with a heat exchanger installed in the duct line connecting the exhaust of the air turbine with the atmosphere, with a refrigerant circulating along the circuit, which removes cold to the consumer of cold.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.The drawing shows a diagram of the proposed device.

Устройство содержит трубопровод высокого давления 1, установленный по ходу подачи газа в детандер, и теплообменник подогрева газа 2 типа "воздух-газ", детандер 3, кинематически связанный с электрогенератором 4, трубопровод низкого давления 5, соединяющий выход детандера с газопроводом за ГРС (ГРП), воздушный компрессор 6, кинематически связанный с воздушной турбиной 7 и электродвигателем 8, трубопровод горячего воздуха 9, соединяющий выход воздушного компрессора с теплообменником 2, The device comprises a high-pressure pipeline 1 installed along the gas supply to the expander, and a gas-air heat exchanger 2, an expander 3 kinematically connected to an electric generator 4, a low-pressure pipeline 5 connecting the expander’s output to the gas pipeline behind the hydraulic fracturing ), an air compressor 6 kinematically connected with an air turbine 7 and an electric motor 8, a hot air pipe 9 connecting the air compressor output to a heat exchanger 2,

воздухопровод высокого давления 10, соединяющий теплообменник 2 с входом воздушной турбины 7, воздуховоды низкого давления 11 и 12, соединяющие соответственно вход воздушного компрессора и выхлоп воздушной турбины с атмосферой. Для использования холода, получаемого вследствие адиабатного расширения воздуха, в воздушной турбине 7 в линии воздуховода низкого давления 12 устанавливается теплообменник, в котором холодный воздух подогревается хладагентом, циркулирующим в замкнутом контуре 14, который передает получаемый от воздуха холод потребителю холода 15.a high pressure air duct 10 connecting the heat exchanger 2 to the inlet of the air turbine 7, low pressure air ducts 11 and 12, respectively connecting the air compressor inlet and the exhaust of the air turbine with the atmosphere. To use the cold resulting from the adiabatic expansion of air, a heat exchanger is installed in the air turbine 7 in the low pressure duct line 12, in which the cold air is heated by the refrigerant circulating in the closed circuit 14, which transfers the cold received from the air to the cold consumer 15.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При работе детандер-генератора 3 газ, подаваемый по трубопроводу 1 к детандеру 3, подогревается до температуры Т_r в теплообменнике 2, в котором в качестве греющего теплоносителя используется нагретый механическим путем воздух с выхода компрессора 6. Привод воздушного компрессора 6 осуществляется электродвигателем 8, включенным в электрическую сеть. В результате сжатия воздуха в компрессоре температура воздуха повышается. Используя теплоту этого воздуха в теплообменнике подогрева газа, обеспечивается подогрев газа перед детандером. При этом степень сжатия воздушного компрессора 6 выбирается таким образом, чтобы температура воздуха на выходе компрессора Т_в была больше требуемой температуры подогрева газа Т_r, т.е. Т_в>Т_r. С выхода теплообменника 2 охлажденный воздух по воздухопроводу 10 подается на вход воздушной турбины 7, при адиабатном расширении в турбине воздух охлаждается, с выхода воздушной турбины холодный воздух по воздуховоду 12 сбрасывается в атмосферу. Воздушный компрессор 6, воздушная турбина 7 и электродвигатель 8 связаны кинематически. Использование воздушной турбины 7 позволяет снизить мощность электродвигателя 8. Установленный в линии воздуховода 12 теплообменник-утилизатор холода 13 соединяется по контуру хладагента 14 с потребителем холода 15. Электрическая энергия, вырабатываемая When the expander generator 3 is operating, the gas supplied through the pipeline 1 to the expander 3 is heated to a temperature T _r in the heat exchanger 2, in which mechanically heated air is used from the compressor outlet 6. The air compressor 6 is driven by an electric motor 8 into the electrical network. As a result of air compression in the compressor, the air temperature rises. Using the heat of this air in a gas preheater heat exchanger, the gas is heated in front of the expander. In this case, the compression ratio of the air compressor 6 is selected so that the air temperature at the compressor outlet T b _is greater than the required gas heating temperature T _r , i.e. T _in > T _r . From the exit of the heat exchanger 2, the cooled air is supplied through the air duct 10 to the inlet of the air turbine 7, during adiabatic expansion in the turbine, the air is cooled, and from the exit of the air turbine, cold air is discharged through the air duct 12 into the atmosphere. The air compressor 6, the air turbine 7, and the electric motor 8 are kinematically coupled. The use of an air turbine 7 allows to reduce the power of the electric motor 8. The heat exchanger-utilizer of cold 13 installed in the duct line 12 is connected along the refrigerant circuit 14 to the cold consumer 15. The electric energy generated

электрогенератором 4, связанным кинематически с детандером 3 направляется в сеть. Часть этой энергии используется для работы электродвигателя 8.an electric generator 4, kinematically connected with the expander 3 is sent to the network. Part of this energy is used to operate the electric motor 8.

Благодаря тому, что подогрев газа осуществляется горячим воздухом из выхлопа воздушного компрессора, и сжигания топливного газа не требуется, достигается повышение экономических и экологических показателей детандер-генераторной установки.Due to the fact that the gas is heated by hot air from the exhaust of the air compressor, and the combustion of fuel gas is not required, an increase in economic and environmental indicators of the expander-generator set is achieved.

Claims

1. An expander-generator installation comprising a series-connected high pressure pipeline, a gas heating heat exchanger, an expander kinematically connected to an electric generator, a low pressure pipeline, characterized in that it is equipped with an air compressor, an air turbine and an electric motor, wherein the air compressor, the air turbine and the electric motor is kinematically connected, the air compressor inlet is connected to the atmosphere by a low pressure air duct, the air compressor outlet is connected to the inlet of the heat exchanger for gas heating with a high pressure air duct, and an air duct connecting the heat exchanger outlet to the air turbine inlet, an air duct connecting the air turbine exhaust to the atmosphere.

2. The device according to claim 1, characterized in that in the duct line connecting the exhaust of the air turbine with the atmosphere, a heat exchanger is installed with a refrigerant circulating along the circuit that removes cold to the consumer of cold.