WO2016204653A1 - Power-generating complex - Google Patents

Power-generating complex Download PDF

Info

Publication number
WO2016204653A1
WO2016204653A1 PCT/RU2016/000325 RU2016000325W WO2016204653A1 WO 2016204653 A1 WO2016204653 A1 WO 2016204653A1 RU 2016000325 W RU2016000325 W RU 2016000325W WO 2016204653 A1 WO2016204653 A1 WO 2016204653A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
generating complex
power
power generating
boiler
module
Prior art date
Application number
PCT/RU2016/000325
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Юрий Валерьевич БРУСИЛОВСКИЙ
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Промвектор"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Промвектор" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Промвектор"
Publication of WO2016204653A1 publication Critical patent/WO2016204653A1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/04—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for the fluid being in different phases, e.g. foamed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K11/00—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers

Definitions

  • the object under study relates to devices intended for the production of electricity, due to the conversion of thermal energy released during the combustion of any type of fuel into electrical energy according to the principle of the organic Rankine cycle.
  • the SKAT power generating complex can be used in small distributed energy systems as an autonomous source of electricity for power supply along main pipelines, oil pipelines and condensate pipelines, such as electrochemical protection equipment (ECP), telemechanics and communications (TM and C), security systems, etc. ., as well as for power generation and heat recovery of exhaust gases of gas pumping units (GPA). Scope - thermal power, oil and gas industry.
  • ECP electrochemical protection equipment
  • TM and C telemechanics and communications
  • GPS gas pumping units
  • the claimed invention is necessary to partially cover the needs of industrial facilities of the fuel and energy, metallurgical, forestry and agro-industrial complexes in electric power and leads to increased energy independence of the fuel and energy, metallurgical, timber and agro-industrial complexes.
  • the power generating unit is a turboexpander-generator, which is a dynamic machine and operates at high speeds.
  • One of the drawbacks of these power generating plants is their low efficiency, due to the large energy losses of dynamic machines with a high speed, the lack of distribution of the functions of the power generating complex on individual systems to solve the problems of increasing the reliability and energy efficiency of the whole complex as a whole, and the lack of nitrogen supply to preserve the physicochemical properties thermal oil, lack of reliable automatic control and regulation, etc.
  • the prior art also known power generation complex, or a closed power system based on the organic Rankine cycle (see patent RU 2502880 C2, CL F01K 25/08, publ. 12/27/2013 - selected for the prototype), including a boiler (furnace) with a chimney, a power module (consisting of a superheater, turbine, generator), an air cooler, an intermediate circuit of the working fluid to transfer heat from the boiler to the power module, the main circuit of the working fluid of the power module to generate electricity, an additional circuit working fluid to remove heat from the power module to the air cooler.
  • a boiler furnace
  • a power module consisting of a superheater, turbine, generator
  • an air cooler an intermediate circuit of the working fluid to transfer heat from the boiler to the power module
  • the main circuit of the working fluid of the power module to generate electricity
  • an additional circuit working fluid to remove heat from the power module to the air cooler.
  • the disadvantages of the energy system known from the prototype are the lack of distribution of the functions of the power generating complex into separate systems for solving the problems of increasing the reliability and energy efficiency of the whole complex as a whole, the lack of nitrogen supply to preserve the physicochemical properties of the working fluid in its storage tank (discharge, drainage), and the lack of reliable automatic control and regulation.
  • the prototype only one closed loop is implemented, which reduces the efficiency of the power system and does not allow the most complete conversion of thermal energy into electrical energy.
  • the objective of the present invention is to remedy the above disadvantages.
  • the technical result of the invention is to increase the efficiency of the power generating complex, increase the efficiency of the installation as a whole, increase safety and automate the process of energy conversion.
  • the thermodynamic cycle is most close to the theoretical Rankine cycle, the most effective.
  • Three independent closed circuits - auxiliary, main and additional - each solve their specific tasks with greater efficiency than one common cycle.
  • the distribution of functions of the electricity generating complex occurs in separate systems and modules, which also affects the increase in reliability and efficiency of the entire complex as a whole.
  • the claimed invention solves the problem of complete combustion of fuel in the boiler, the task of preserving the properties of the working fluid of the closed circuits, the task of drainage and loading of the intermediate, primary and secondary circuits, tasks obtaining the closest to the theoretical Rankine cycle, the tasks of efficient electricity distribution, automatic control and regulation, which ultimately leads to an increase in the efficiency of the electricity generating complex, an increase in the efficiency of the installation as a whole, and an increase in the safety and automation of the energy conversion process.
  • the power generating complex includes a chimney boiler, a power module, an air cooler, an intermediate circuit of the working fluid for transferring heat from the boiler to the power module, a main circuit of the working fluid of the power module to generate electricity, an additional circuit of the working fluid for heat removal from the power module to the air cooler.
  • the intermediate circuit is a closed circuit with a working fluid in the form of a diathermic oil, consisting of a thermo-oil module, a drainage system and a load of a thermo-oil module, a nitrogen supply system to the expansion tank to preserve the physico-chemical properties of the diathermic oils;
  • the chimney boiler includes a fuel supply system for controlled gas supply to the burner device and a smoke removal system for removing combustion products from the boiler;
  • the additional circuit is a closed cooling system with a working fluid in the form of a water-glycol solution and includes a drainage and loading system for the cooling system;
  • the power module is a closed system in which the organic Rankine cycle is carried out, with a working fluid in the form of freon and includes an evaporator, expander, generator, recuperators, condenser, pump, and the expander is made of a spiral volume type, with the possibility of transmitting torque to the generator shaft to generate electricity; wherein the power generating
  • the power generating complex can be installed on a single frame in the form of a container.
  • the spiral expander consists of a housing, a movable spiral, a fixed spiral and a shaft.
  • the thermal oil module includes a boiler, a group of circulation pumps, an expansion tank, a piping system, pipe fittings and control panels.
  • the drainage and loading system of the thermal oil module is configured to drain the piping system by gravity into the drainage tank, receive nitrogen from the nitrogen supply system, force the tank to drain with the pump, load the system from the drainage tank and load the system from an external tank.
  • the nitrogen supply system is configured to supply nitrogen from the nitrogen cylinder to the expansion tank at a pressure below the pressure set in the pressure switch and to discharge nitrogen from the expansion tank into the drainage system and load the thermal oil module at a pressure above the pressure set in the pressure switch.
  • the fuel supply system includes a burner, gas train, gas flow meter, filter, ball shut-off valve, thermal shut-off valve.
  • the smoke exhaust system includes a chimney in the form of a heat-insulated gas exhaust pipe made of stainless steel with a horizontal section extending outward from the container of the electricity generating complex, where it is cut at an angle of 45 ° into an external vertical gas exhaust pipe at a height above the bottom of the container, and an umbrella is mounted at the upper point of the external gas exhaust pipe, and a steam trap is mounted at the lower point of the external gas exhaust pipeline.
  • the cooling system includes a condenser, a circulation pump, a dry cooler located on the roof of the container of the power generating complex, an expansion tank of the membrane type, a piping system, shut-off valves, sensors of instrumentation and automation.
  • the drainage and loading system of the cooling system includes a tank, a loading pump, a piping system and shutoff valves.
  • the power module additionally includes sensors of instrumentation and automation, a piping system and shut-off and control valves.
  • the power distribution system includes boiler control panels, power module control panels, an aggregate distribution panel, electrically connected to elements of systems, modules and circuits power generating complex, fire alarm, uninterruptible power supply, current transformers, electricity meters.
  • the automatic control and regulation system includes a signal input-output subsystem, a network subsystem, a mathematical and logical computation subsystem, a visualization subsystem, an archiving subsystem, a reporting subsystem and a subsystem of warning, alarm and events.
  • a spiral expander refers to volumetric machines with a low speed, which allows direct transmission of mechanical energy to the generator, without gearboxes and gears, using an inexpensive reliable generator.
  • the use of an oil-free spiral expander can increase the efficiency of the installation in comparison with analogues.
  • the main elements of the SKAT electric generating complex are a waste heat boiler, shutoff valves, heat exchangers, an expansion tank, a diathermic oil circulation pump, a power unit, an air condenser, an evaporator, auxiliary systems, and an expander, which will be further described in the description of the invention.
  • FIG. 1 shows a TS diagram of the Rankine organic cycle
  • Fig. 2 shows a block diagram of an electric generating complex
  • Fig. 3 shows a side view of a variant of an electric generating complex
  • Fig. 4 shows a front view of a variant of an electric generating complex
  • figure 5 shows a top view of a variant of the generating complex
  • figure 6 shows a General view of the power module of the generating complex with the boiler
  • figure 7 shows the hydraulic circuit of the thermal oil module
  • figure 8 shows the hydraulic diagram of the drainage and loading system of the thermal oil module
  • FIG. 9 shows a gas diagram of a nitrogen supply system
  • FIG. 10 shows a gas diagram of a fuel supply system
  • FIG. 10 shows a gas diagram of a fuel supply system
  • FIG. 11 shows a hydraulic diagram of a power module
  • FIG. 12 shows a hydraulic diagram of a cooling system and a system drainage and loading of the cooling system
  • FIG. 13 shows a diagram of a smoke exhaust system
  • FIG. 14 shows a block diagram of an electric power distribution system
  • FIG. 15 shows a functional diagram of an automatic control and regulation system
  • FIG. 16 p The design option of the spiral expander is provided.
  • the implementation of the invention shows a hydraulic diagram of a power module
  • FIG. 12 shows a hydraulic diagram of a cooling system and a system drainage and loading of the cooling system
  • FIG. 13 shows a diagram of a smoke exhaust system
  • FIG. 14 shows a block diagram of an electric power distribution system
  • FIG. 15 shows a functional diagram of an automatic control and regulation system
  • FIG. 16 p The design option of the spiral expander is provided.
  • the SKAT power generating complex refers to heat engines operating in a closed thermodynamic cycle (organic Rankine cycle) with an external supply of thermal energy.
  • Freon for example, R-245fa
  • the organic Rankine cycle is a closed thermodynamic cycle, where the supply and removal of heat occurs when the state of aggregation of the working fluid changes.
  • the figure 1 presents a T-S diagram of the organic Rankine cycle.
  • the working fluid in the liquid state is compressed to the working pressure in the pump (process 3-4). Then, thermal energy from the exhaust gases is supplied to the working fluid at constant pressure (process 4-1).
  • the working fluid changes its state of aggregation from liquid to gaseous (evaporation process 5-6). Then the working fluid expands in a spiral expander with the generation of mechanical energy (process 1-2) and heat is removed from it.
  • the working fluid changes its state of aggregation from gaseous to liquid (condensation process 2–3). Part of the energy released to increase efficiency is recovered within the cycle. The resulting mechanical energy is converted into electrical energy through a generator.
  • the block diagram of the power generating complex is presented in figure 2.
  • the heat generated during the combustion of any type of fuel for example, such as (as a non-limiting example) natural gas in boiler 8, is used as an external heat source.
  • Any type of fuel means any fuel known from the prior art: either gaseous fuel in in the form of gas, such as natural gas, liquefied gas, etc., or liquid fuel, such as fuel oil, diesel fuel, etc., or solid fuel, such as coal, firewood, etc.
  • an intermediate circuit 11 with a high-temperature coolant - diathermic oil for example, DOWTHERM Q is used.
  • DOWTHERM Q To remove heat from the power module 9 and dissipate it into the atmosphere, an additional intermediate circuit 12 with a water-glycol solution is used . Heat can be removed by means of a dry cooling tower 10.
  • diathermic oil circuit 11 diathermic oil circuit 11; the main circuit of the power module 9, in which the organic Rankine cycle is carried out, or the organic medium circuit (ORC - circuit); and water-glycolic circuit 12 (figure 2).
  • Power Module Circuit (ORC- circuit) is designed to generate electricity for consumer 7.
  • Water-glycol circuit 12 is designed to remove heat from the ORC circuit, released during condensation of the working fluid, and to dissipate it into the atmosphere.
  • FIGS. 3-5 A general view of the SKAT power generating complex is shown in FIGS. 3-5.
  • a general view of the power module 9 of the electricity generating complex with the boiler 16 is shown in Fig.6.
  • Figure 3-5 shows one of the possible layouts of the electric generating complex in three forms: in Fig. 3 is a side view, in Fig. 4 is a front view, in Fig. 5 is a top view.
  • the power generating complex consists of a power module 9, an air cooler 15 (for example, in the form of a dry cooling tower 10, as in FIG. 2), a boiler 16 with a smoke shaft 17, containers 18.19 (or one container 18, for example, 6 m high) .
  • the power generating complex is made in the form of a fully prefabricated unit with mounted on a single frame 20 and tied with technological equipment, devices and sensors for automation and control.
  • Eleararogenizing complex includes several systems:
  • TCM thermal oil module
  • WITH - cooling system
  • the thermal oil module (TMM) is designed to transfer thermal energy released as a result of fuel combustion into the power module.
  • TMM is a closed circulation system.
  • the hydraulic circuit of the TMM is shown in Fig.7.
  • TMM consists of a boiler 16, a group of circulation pumps 56.57, an expansion tank 55, a piping system and pipe fittings and control panels 21,22,23.
  • thermal oil with a temperature of 120 ° C is fed to a boiler 16 using a circulation pump 56 (57), where, passing through a tube bundle, it is heated to a temperature of + 150 ° C from flue gases.
  • the thermal oil is fed to the evaporator 24 of the power module 9, where it is cooled to a temperature of 120 ° C and again fed through 56.57 circulation pumps to the boiler for heating.
  • a three-way isolating valve is used
  • an expansion tank 55 with a volume of 100 l is built into the system.
  • the volume of the tank is selected so that in the cold state the level of coolant in the tank is 1 A, and at the maximum operating temperature -%.
  • mud filters 53.54 For hydraulic isolation of the pumps, shut-off valves 37-40 are installed. Valves 48-52 are used to drain the system.
  • valves 43 and 47 are installed.
  • two circulation pumps 56.57 in parallel are installed in the TMM. Pump operation mode: one in operation + one in reserve. Pump switching is carried out automatically every 4 hours (pump switching time can be changed). In case of failure of one of the pumps, the second pump will work continuously.
  • TMM provides the following preventive and emergency protection:
  • thermostat 32 - according to the limit temperature of the coolant at the outlet of the boiler (thermostat 32); - according to the pressure drop of the coolant at the inlet and outlet of the boiler (differential pressure switch 34);
  • the controller When any of these protections is triggered, the controller generates a command to stop the burner.
  • the TMM drainage and loading system is designed to drain the piping system and load it with thermal oil.
  • the hydraulic diagram of the TMM drainage and loading system is shown in Fig. 8. In Fig. 8, the positions denote: 23 - an aggregate switchboard, 43 - check valve, non-return, 48-52 - shut-off valves, 58 - electrical connection, 62 - flange connection, 64 - drainage pipeline, 65 - transition, 66 - flexible connection, 67 - drainage tank, 68 - solenoid valve, 69.70 - ball valve, 71 - three-way ball valve, 72.73 - check valve, 74 - filter, 75 - pump, 76 - filler neck.
  • the drainage and loading system performs the following functions:
  • Drainage of the piping system into the tank is carried out from all the lower points of the system using five shut-off valves 48-52.
  • drainage holes are provided in 56.57 pumps.
  • Forced drainage of the tank is carried out by switching the shutoff valves in the piping of the pump 75.
  • For forced drainage it is necessary to turn the three-way ball valve 71 to the “out of the tank” position, open the valve 70 and close the shut-off and non-return valve 43.
  • the thermal oil is loaded by switching shut-off valves in the piping of the pump 75.
  • To load the system from the external tank turn the three-way ball valve 71 to the "from the barrel” position, close tap 70 and open the non-return valve 43.
  • the system is loaded from the drain tank by switching the shut-off valves in the piping of the pump 75. To do this, turn the three-way ball valve 71 to the “out of the tank” position, close the tap 70 and open the shut-off non-return valve 43. Due to the high temperature, thermal oil in contact with oxygen in the air is susceptible to oxidation, resulting in a loss of physicochemical properties. To eliminate this effect, an inert gas (nitrogen) supply system is provided in the power generating complex, which is designed to create a nitrogen pillow in the expansion tank. The gas circuit of the nitrogen supply system is shown in Fig.9.
  • the nitrogen supply system performs the following functions:
  • valve 84 located on the cylinder and ball valves 78 and 79 are open. Solenoid valves 81 and 82 are normally closed. To reduce the nitrogen pressure at the outlet of the cylinder, a pressure reducer 77 is used. When the maximum nitrogen pressure specified in the pressure switch 87 is reached, the solenoid valve 81 is opened and nitrogen is vented through the drain tank 67 of the drainage and TMM system into the atmosphere. When the pressure reaches below the maximum pressure, the solenoid valve 81 closes. When the minimum nitrogen pressure specified in the pressure switch 88 is reached, the solenoid valve 82 opens and nitrogen flows from the cylinder 94 into the expansion tank 55. When the pressure reaches above the minimum pressure, the solenoid valve 82 closes. For visual pressure control, 90.91.92 pressure gauges are used.
  • the system provides the following emergency protection:
  • the TMM controller (control panel of the boiler 21, see Fig. 7) generates a command to stop the burner.
  • valve 85 opens and vents nitrogen into the atmosphere.
  • the fuel supply system is designed for controlled gas supply to the burner device.
  • the gas circuit of the fuel supply system is shown in Fig. 10, where the positions are: 16 - boiler, 21 - control panel of the boiler, 23 - aggregate switchboard, 58 - electrical connection, 62 - flange connection, 65 - transition, 66 - flexible connection, 95 - gas pipeline, 96 - gas burner, 97 - gas train, 98 - gas meter, 99 - thermal shutoff valve, 100 - gas ball valve, 101 - gas filter, 102,103,104 - solenoid valve, 105 - air damper with servo, 106 - air fan 107 - protective net, 108 - gas nozzle, 109,110 - pressure switch, 111 - electric Ignition electrode, 112 - ionization electrode, 1 13 - pressure sensor, 114 - temperature sensor, 115 - jet gas flow sensor (flow meter).
  • the fuel supply system consists of a burner 96, a gas train 97, a gas flow meter 98, a filter 101, a ball shut-off valve 100, and a shut-off valve 99.
  • a two-stage gas burner 96 is used as a burner.
  • the principle of operation of the burner is as follows.
  • the fan 106 is turned on and air is supplied to the combustion chamber.
  • a gas supply command switching on the electromagnetic valves 102-104
  • the ignition process begins (applying voltage to the ignition electrode 111).
  • a stable flame appears (ionization electrode 112)
  • a command is generated to successfully start the burner.
  • the controller the setting value can be changed
  • the controller generates a command to close the valve of the second stage (solenoid valve 103).
  • a jet type 115 gas flow meter is installed at the entrance to the gas train 97. It performs the function of accounting for gas flow.
  • a gas filter 101 is installed for purifying gas from mechanical impurities, a ball gas valve 100 for isolating the gas line from the gas train and a shut-off valve 99 for automatically isolating the gas line in case of fire.
  • the power module 9 is designed to generate electricity.
  • the hydraulic circuit of the power module is presented in figure 11 where the positions indicated: 22 - control panel of the power module, 24 - heat exchanger (evaporator), 58 - electrical connection, 59 - pipeline, 61 - bellows expansion joint, 62 - flange connection, 116 - air pipeline, 117 - generator, 118 - expander, 119 - receiver, 120 - separator, 121,122,123 - sight glasses, 124 - filter drier, 125 - pump, 126 - safety valve, 127 - solenoid valve, 128 - three-way ball valve, 129 - Schröder valve, 130,131,132 - heat exchangers, 133,134 - temperature sensors, 135,136 - pressure sensors, 137 - thermostat, 138 - solenoid valve.
  • Freon R245fa serves as a working fluid in the power module circuit.
  • the mass of the working fluid is 40 kg.
  • the power module consists of: an expander generator 117,118 of a spiral type, a boost pump 125, an evaporator 24, a condenser 130, recuperators 131 and 132, instrumentation and automation sensors, a piping system and shut-off and control valves.
  • Freon in a liquid state and at high pressure is fed to the evaporator 24, where it is evaporated by thermal oil and fed to the expander, where during the expansion process it generates mechanical energy on the generator shaft. Then, passing through the recuperator 131, it transfers part of the heat to the freon in the liquid state and is supplied to the condenser 130. In the condenser, under the influence of the cooling liquid, the freon condenses and is supplied in the liquid state to the pump 125. The pump increases the pressure of the liquid freon to the evaporation pressure and, passing successively, the recuperators 132 and 131, is fed to the evaporator 24. Recovery is used to increase the efficiency of the installation (complex).
  • Solenoid valves 127 are used to control the flow of vaporous freon (through the bypass line of the expander or through the expander) during the start, operation and shutdown of the power module.
  • the solenoid valve 138 is used to prevent cavitation of the pump 125, which occurs when there is insufficient condensation of freon.
  • the system provides the following emergency protection:
  • thermostat 137 relay protection according to the temperature limit in the system
  • the cooling system (CO) is designed to remove heat from the power module 9, released during condensation of the working fluid, and dispersing it into the atmosphere.
  • the cooling system is a closed circulation system.
  • the hydraulic circuit of the cooling system is shown in Fig. 12.
  • a water-glycol solution is used as a heat carrier, for example, an aqueous solution of ethylene glycol (50%) can be used.
  • the freezing temperature is minus 40 ° C.
  • the volume of the system is 100 liters.
  • the cooling system consists of a condenser 130, a circulation pump 143, a dry cooler 15, an expansion tank of membrane type 140, a piping system and shutoff valves, and IPA sensors.
  • the circulation pump 143 delivers the cold coolant to the condenser 130 of the power module 9, where it is heated by the thermal energy generated by the condensation of freon in the power module. Then, the coolant is supplied to the dry cooler 15 located on the roof of the container, where it is cooled and back through the circulation pump 143 through the condenser 130 to the dry cooler 15 through heat exchange with the air flow created by fans 145 and 146.
  • the system is integrated expansion tank membrane type 140 with a volume of 18 liters.
  • connections are provided in the system.
  • ball valves are used for hydraulic isolation of pipeline sections.
  • a strainer 142 is installed at the pump inlet.
  • a check valve is installed at the time of stopping at the pump outlet.
  • pressure gauges 147-149 with isolating ball valves are installed.
  • drainage taps are provided at all lower points.
  • an automatic air valve 141 is provided at the upper point.
  • the CO drainage and loading system is designed to drain the pipeline system and fill it with coolant.
  • the hydraulic circuit of the drainage and loading of the cooling system is shown in Fig. 12.
  • the drainage and loading system consists of a tank 139, a loading pump 144, a piping system and shutoff valves. To drain the system, it is necessary to open the taps in front of tank 139 and all the coolant in the system will merge into drain tank 139.
  • Pump 144 is designed to load the system. Pump 144 takes the coolant out of tank 139 and feeds it into the pipeline system. At the outlet, the pump 144 is equipped with a shut-off ball valve and a check valve.
  • the smoke exhaust system is designed to divert combustion products from the boiler 16 into the atmosphere.
  • the scheme of the smoke exhaust system is shown in Fig. 13, where the positions indicated: 16 - boiler, 152 - gas exhaust heat-insulated pipe, 153 - passage of the gas exhaust pipe through the wall, 154 - plug, 155 - umbrella.
  • the smoke exhaust system is designed as a modular heat-insulated gas exhaust pipe 152 with an inner diameter of, for example, 180 mm and a diameter of thermal insulation, for example, 280 mm.
  • the gas exhaust pipe is made of stainless steel 1 mm thick.
  • the temperature of the combustion products may be 260-280 ° C.
  • the gas exhaust pipe at the outlet of the boiler can be a horizontal section extending out through the duct in the container wall 153, where it cuts at an angle of 45 ° into an external vertical gas exhaust pipe with a height of 4450 mm from the bottom of the container.
  • An umbrella 155 is mounted at the upper point of the external gas exhaust pipe, which prevents atmospheric precipitation from entering the pipeline.
  • a steam trap 154 is mounted at the bottom of the external gas exhaust pipe.
  • the electric power distribution system is designed for the operation of the electric generating complex and the generation / transmission of electric power to the external consumer 7.
  • the block diagram of the electric power distribution system is shown in Fig. 14, where the positions denote: 7 - external electric power consumer, 15 - dry cooler, 21 - boiler control panel, 22 - power module control panel, 23 - modular distribution board, 56.57 - TMM circulation pumps, 60 - three-way valve ⁇ , 75 - TMM loading pump, 81.82,127,138 - solenoid valves, 96 - gases I am a burner, 97 - gas train, 125 - booster pump of the power module, 143 - circulation pump ⁇ , 144 - loading pump ⁇ , 145,146 - dry cooler fans, 156 - container's own needs shield, 157 - loading device, 158 - panel PC, 159 - fire alarm, 160 - uninterruptible power supply, 161 - container ventilation system fan, 162 - container lighting, 163 - container
  • the automatic control and regulation system contains application software of an automated control system and control power generation complex.
  • the automatic control and regulation system is designed to ensure automatic trouble-free operation of the power generating complex and provides the following features: maintaining the trouble-free operation of the power generating complex at all operating modes without constant maintenance personnel; human-machine interface; obtaining aggregate information about the state and operation of technological units and automation objects; presentation of information in the form of graphic mnemonic diagrams, graphs, tables; remote control of the operating modes of the electric generating complex from both the local and the dispatch level; automatic maintenance of the values of technological parameters in specified operating modes; alarm and event logging by discrete signals of the system, as well as warning and emergency alarms when technological parameters go beyond operating limits with the corresponding deviations being recorded in the event log; indication and control of the current position of actuators; system diagnostics; maintaining a local archive of fuel resources, generated energy and the main parameters of the process; providing reporting information on the main technological parameters and energy resources.
  • the automatic control and regulation system is designed to automate the following activities in the process of functioning of the electricity generating complex: monitoring of technological parameters with reference to the technological process mnemonic; start-up, shutdown of the power generating complex at the command of the operator locally or remotely; automatic tracking of the start, stop and regular operation of the power generating complex (in the event of an emergency, pressing the emergency stop button or the operation of an adjacent fire extinguishing system, automatic emergency stop of the power generating complex); automatic tracking of the operating time of the power generating complex; regulation of technological parameters in automatic mode; plotting changes in the values of technological parameters; maintaining an archive of changes in technological parameters; control of adjacent systems, actuators of the power generating complex; logging of warning, emergency events of the system; communication diagnostics; automatic or at the command of the operator, the creation of reports on the main technological parameters and resources.
  • the automatic control and regulation system is divided into the following subsystems (see Fig. 15) with reference to the functions performed:
  • the signal input-output subsystem solves the problem of inputting and outputting signals of an automated system (AS) and performs the following functions: inputting analog signals of technological parameters and discrete state signals from sensors, actuators, and related systems to the speakers the output from the control system of analogue and discrete signals to actuators and related systems;
  • AS automated system
  • the network subsystem solves the problems of transporting real-time data and archival data at the protocol level via information communication channels between the operator station, USO, meters, controllers, flow meters, adjacent systems and the control level;
  • the subsystem of mathematical and logical calculations solves the problems of data processing, implementation of algorithms and monitoring the state of objects and performs the following functions: processing incoming data, scaling it; implementation of control algorithms for technological parameters; implementation of control algorithms and calculation of the operating time of the power generating complex; control and management of the operating modes of the electric generating complex; processing of diagnostic information on the status of components;
  • the visualization subsystem solves the problems of controlling the installation by the operator, providing technological information to the operator through a human-machine interface and performs the following functions: representing operational technological information in the form of mnemonic diagrams; presentation of detailed information on the technological process in the form of pop-ups; operator process control by means of dialog boxes, buttons, sliders, etc .; presentation of parameter values in the form of current or archived charts (trends), in numerical or tabular form; color, symbolic indication of system events; providing on all screens information on the current operating time, on the current state of the operating mode of the electricity generating complex;
  • the archiving subsystem solves the tasks of archiving data and performs the following functions: saving the main technological parameters to the local database of the database; saving messages of the event log of the speakers in the local database uninterrupted storage of parameter values and event log messages in local database for a given time; providing accumulated information upon request from the reporting subsystem and from the visualization subsystem;
  • the reporting subsystem solves the tasks of providing reporting data and performs the following functions: preparing data for all types and types of AC reports locally; report generation in automatic mode or at the request of the operator; storing reports for a specified time locally; provision of saved reports to the dispatch level;
  • the subsystem of warning, alarm and events solves the problem of notifying the operator of deviations from the normal operating mode of the installation, as well as maintaining an event log. It performs the following functions: generation of warning, emergency and event signals with respect to monitoring the boundaries of parameter values, diagnostics, as well as the state of the system as a whole; color and symbolic signaling of warning messages and events, events of the parameter passing through the previous / alarm limits, the status of components and communication channels on mnemonic diagrams; logging of warning / alarm messages and events; storage of warning / alarm messages and events for a specified time in the database locally.
  • the spiral expander mainly consists of a housing 175, a shaft 176, which transmits torque to the generator shaft, a movable spiral 173 and a fixed spiral 174.
  • the spiral expander is designed as a volumetric machine and when the movable spiral 173 is rotated relative to the fixed 174, closed areas are created in which the working area expands
  • the medium of Kotura is of the power module and the shaft 176 is driven into rotation. The resulting torque is directly transmitted to the generator shaft (without converting mechanisms) and electricity with high efficiency is generated her installation.
  • the power generating complex For the operability of the power generating complex, it is necessary to provide fuel supply (as one of the options - natural gas). Connect the container to the external protective earth circuit. Perform external electrical connections to the power generating complex in accordance with the connection design. The functioning of the power generating complex is fully automatic.
  • the power generating complex is equipped with all the necessary adjustment, control and safety devices that allow it to be operated without the constant presence of personnel. Automation level
  • the power generating complex allows for self-diagnosis of the system and does not require special measures during operation.
  • the design of the power generating complex provides the possibility of transportation by road and rail. It is not allowed to move the power generating complex with a drag.
  • the power generating complex is transported by two transport places: a container and attachments. The complete equipment of the container is fixed inside the product in the transport position.

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

The invention relates to power engineering. The power-generating complex comprises a boiler with a flue gas stack, a power module, an air cooler, an intermediate circuit of fluid working medium, a main circuit of fluid working medium of the power module, and an additional circuit of fluid working medium. The intermediate circuit is a closed circuit containing fluid working medium in the form of diathermic oil, said intermediate circuit consisting of a thermal oil module, a system for draining and charging the thermal oil module, and a system for supplying nitrogen to an expansion tank. The boiler with the flue gas stack comprises a fuel supply system for the controllable supply of gas to a burner device and a smoke extraction system for removing combustion products from the boiler. The additional circuit comprises a closed cooling system containing fluid working medium in the form of a water-glycol solution and comprises a system for draining and charging the cooling system. The power module comprises a closed system in which an organic Rankine cycle is carried out, with fluid working medium in the form of freon. The power-generating complex additionally comprises a system for distributing electrical energy and an automatic control and regulation system. The invention makes it possible to increase the efficiency of thermal energy conversion.

Description

ЭЛЕКТРОГЕНЕРИРУЮЩИЙ КОМПЛЕКС  ELECTRIC GENERATING COMPLEX
Исследуемый объект относится к устройствам, предназначенным для производства электроэнергии, за счёт преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сгорании любого вида топлива, в электрическую по принципу органического цикла Ренкина. The object under study relates to devices intended for the production of electricity, due to the conversion of thermal energy released during the combustion of any type of fuel into electrical energy according to the principle of the organic Rankine cycle.
Электрогенерирующий комплекс «СКАТ» может применяться в системах малой распределенной энергетики в качестве автономного источника электроэнергии для электроснабжения вдольтрассовых объектов магистральных газопроводов, нефтепроводов и конденсатопроводов, таких как средства электрохимической защиты (ЭХЗ), телемеханики и связи (ТМ и С), охранные системы и пр., а также для электрогенерации и утилизации тепла выхлопных газов газоперекачивающих агрегатов (ГПА). Область применения - теплоэнергетика, нефтегазовая промышленность.  The SKAT power generating complex can be used in small distributed energy systems as an autonomous source of electricity for power supply along main pipelines, oil pipelines and condensate pipelines, such as electrochemical protection equipment (ECP), telemechanics and communications (TM and C), security systems, etc. ., as well as for power generation and heat recovery of exhaust gases of gas pumping units (GPA). Scope - thermal power, oil and gas industry.
Заявляемое изобретение необходимо для частичного покрытия потребностей промышленных объектов топливно-энергетического, металлургического, лесопромышленного и агропромышленного комплексов в электрической мощности и приводит к повышению энергетической независимости топливно-энергетического, металлургического, лесопромышленного и агропромышленного комплексов.  The claimed invention is necessary to partially cover the needs of industrial facilities of the fuel and energy, metallurgical, forestry and agro-industrial complexes in electric power and leads to increased energy independence of the fuel and energy, metallurgical, timber and agro-industrial complexes.
Уровень техники  State of the art
Из уровня техники известны электрогенерирующие комплексы компаний «ORMAT», «InfinityTurbine», «Turboden», работающие на основе органического цикла Ренкина. Энергогенерирующим агрегатом является турбодетандер-генератор, являющийся динамической машиной и работающим при высоких частотах вращения. Одними из недостатков этих энергогенерирующих установок являются низкий КПД, обусловленный большими потерями энергии динамических машин с высокой частотой вращения, отсутствие распределения функций электрогенерирующего комплекса на отдельные системы для решения задач повышения надежности и энергоэффективности всего комплекса в целом, отсутствие подачи азота для сохранения физико-химических свойств термомасла, отсутствие надежного автоматического управления и регулирования и пр.  The prior art power generating complexes of the companies "ORMAT", "InfinityTurbine", "Turboden", operating on the basis of the organic Rankine cycle. The power generating unit is a turboexpander-generator, which is a dynamic machine and operates at high speeds. One of the drawbacks of these power generating plants is their low efficiency, due to the large energy losses of dynamic machines with a high speed, the lack of distribution of the functions of the power generating complex on individual systems to solve the problems of increasing the reliability and energy efficiency of the whole complex as a whole, and the lack of nitrogen supply to preserve the physicochemical properties thermal oil, lack of reliable automatic control and regulation, etc.
Из уровня техники известен также электрогенерирующий комплекс, или замкнутая энергосистема, основанный на органическом цикле Ренкина (см. патент RU 2502880 С2, кл. F01K 25/08, опубл. 27.12.2013 - выбран за прототип), включающий котел (топку) с дымовой трубой, силовой модуль (состоящий из перегревателя, турбины, генератора), воздушный охладитель, промежуточный контур рабочей текучей среды для передачи тепла от котла к силовому модулю, основной контур рабочей текучей среды силового модуля для выработки электроэнергии, дополнительный контур рабочей текучей среды для отвода тепла от силового модуля к воздушному охладителю. The prior art also known power generation complex, or a closed power system based on the organic Rankine cycle (see patent RU 2502880 C2, CL F01K 25/08, publ. 12/27/2013 - selected for the prototype), including a boiler (furnace) with a chimney, a power module (consisting of a superheater, turbine, generator), an air cooler, an intermediate circuit of the working fluid to transfer heat from the boiler to the power module, the main circuit of the working fluid of the power module to generate electricity, an additional circuit working fluid to remove heat from the power module to the air cooler.
Недостатками известной из прототипа энергосистемы является отсутствие распределения функций электрогенерирующего комплекса на отдельные системы для решения задач повышения надежности и энергоэффективности всего комплекса в целом, отсутствие подачи азота для сохранения физико-химических свойств рабочей текучей среды в баке ее хранения (слива, дренажа), отсутствие надежного автоматического управления и регулирования. В прототипе осуществлен только один замкнутый контур, что снижает КПД энергосистемы и не позволяет наиболее полно преобразовать тепловую энергию в электрическую. В прототипе не решена задача полного сгорания топлива в котле, не решена задача дренажа и загрузки промежуточного, основного и дополнительного контура, не решена задача наиболее приближенного к теоретическому циклу Ренкина, не решены задачи эффективного распределения электроэнергии, автоматического управления и регулирования, что отражается на эффективности работы энергосистемы.  The disadvantages of the energy system known from the prototype are the lack of distribution of the functions of the power generating complex into separate systems for solving the problems of increasing the reliability and energy efficiency of the whole complex as a whole, the lack of nitrogen supply to preserve the physicochemical properties of the working fluid in its storage tank (discharge, drainage), and the lack of reliable automatic control and regulation. In the prototype, only one closed loop is implemented, which reduces the efficiency of the power system and does not allow the most complete conversion of thermal energy into electrical energy. In the prototype, the problem of complete combustion of fuel in the boiler was not solved, the problem of drainage and loading of the intermediate, main and additional circuit was not solved, the problem closest to the Rankine theoretical cycle was not solved, the problems of efficient electricity distribution, automatic control and regulation were not solved, which affects efficiency power system operation.
Раскрытие изобретения  Disclosure of invention
Задачей настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.  The objective of the present invention is to remedy the above disadvantages.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении эффективности электрогенерирующего комплекса, повышения КПД установки в целом, повышении безопасности и автоматизации процесса преобразования энергии. В настоящем изобретении благодаря замкнутому основному контуру с фреоном термодинамический цикл наиболее приближен к теоретическому циклу Ренкина, наиболее эффективен. Три независимых замкнутых контура - вспомогательный, основной и дополнительный - каждый решают свои определенные задачи с большей эффективностью, чем один общий цикл. Распределение функций электрогенерирующегого комплекса происходит по отдельным системам и модулям, что также сказывается на повышении надежности и эффективности всего комплекса в целом. В заявляемом изобретении решаются задачи полного сгорания топлива в котле, задачи сохранения свойств рабочей текучей среды замкнутых контуров, задачи дренажа и загрузки промежуточного, основного и дополнительного контуров, задачи получения наиболее приближенного к теоретическому циклу Ренкина, задачи эффективного распределения электроэнергии, автоматического управления и регулирования, что в итоге приводит к повышению эффективности электрогенерирующего комплекса, повышению КПД установки в целом, повышению безопасности и автоматизации процесса преобразования энергии. The technical result of the invention is to increase the efficiency of the power generating complex, increase the efficiency of the installation as a whole, increase safety and automate the process of energy conversion. In the present invention, due to the closed main circuit with freon, the thermodynamic cycle is most close to the theoretical Rankine cycle, the most effective. Three independent closed circuits - auxiliary, main and additional - each solve their specific tasks with greater efficiency than one common cycle. The distribution of functions of the electricity generating complex occurs in separate systems and modules, which also affects the increase in reliability and efficiency of the entire complex as a whole. In the claimed invention solves the problem of complete combustion of fuel in the boiler, the task of preserving the properties of the working fluid of the closed circuits, the task of drainage and loading of the intermediate, primary and secondary circuits, tasks obtaining the closest to the theoretical Rankine cycle, the tasks of efficient electricity distribution, automatic control and regulation, which ultimately leads to an increase in the efficiency of the electricity generating complex, an increase in the efficiency of the installation as a whole, and an increase in the safety and automation of the energy conversion process.
Согласно изобретению, электрогенерирующий комплекс включает котел с дымовой трубой, силовой модуль, воздушный охладитель, промежуточный контур рабочей текучей среды для передачи тепла от котла к силовому модулю, основной контур рабочей текучей среды силового модуля для выработки электроэнергии, дополнительный контур рабочей текучей среды для отвода тепла от силового модуля к воздушному охладителю.  According to the invention, the power generating complex includes a chimney boiler, a power module, an air cooler, an intermediate circuit of the working fluid for transferring heat from the boiler to the power module, a main circuit of the working fluid of the power module to generate electricity, an additional circuit of the working fluid for heat removal from the power module to the air cooler.
Технический результат достигается благодаря тому, что согласно изобретению, промежуточный контур представляет собой замкнутый контур с рабочей текучей средой в виде диатермического масла, состоящий из термомасляшюго модуля, системы дренажа и загрузки термомасляшюго модуля, системы подачи азота в расширительный бак для сохранения физико-химических свойств диатермического масла; котел с дымовой трубой включает систему топливоподачи для регулируемой подачи газа к горелочному устройству и систему дымоудаления для отвода продуктов сгорания от котла; дополнительный контур представляет собой замкнутую систему охлаждения с рабочей текучей средой в виде водно-гликолевого раствора и включает систему дренажа и загрузки системы охлаждения; силовой модуль представляет собой замкнутую систему, в которой осуществляется органический цикл Ренкина, с рабочей текучей средой в виде фреона и включает испаритель, детандер, генератор, рекуператоры, конденсатор, насос, причем детандер выполнен спиральным объемного типа, с возможностью передачи крутящего момента на вал генератора для выработки электроэнергии; при этом электрогенерирующий комплекс включает систему распределения электроэнергии для функционирования электрогенерирующего комплекса и выработки электроэнергии внешнему потребителю и систему автоматического управления и регулирования.  The technical result is achieved due to the fact that according to the invention, the intermediate circuit is a closed circuit with a working fluid in the form of a diathermic oil, consisting of a thermo-oil module, a drainage system and a load of a thermo-oil module, a nitrogen supply system to the expansion tank to preserve the physico-chemical properties of the diathermic oils; the chimney boiler includes a fuel supply system for controlled gas supply to the burner device and a smoke removal system for removing combustion products from the boiler; the additional circuit is a closed cooling system with a working fluid in the form of a water-glycol solution and includes a drainage and loading system for the cooling system; the power module is a closed system in which the organic Rankine cycle is carried out, with a working fluid in the form of freon and includes an evaporator, expander, generator, recuperators, condenser, pump, and the expander is made of a spiral volume type, with the possibility of transmitting torque to the generator shaft to generate electricity; wherein the power generating complex includes a power distribution system for the operation of the power generating complex and generating electricity to an external consumer and an automatic control and regulation system.
Электрогенерирующий комплекс может быть установлен на единой раме в виде контейнера.  The power generating complex can be installed on a single frame in the form of a container.
Как вариант, спиральный детандер состоит из корпуса, подвижной спирали, неподвижной спирали и вала.  Alternatively, the spiral expander consists of a housing, a movable spiral, a fixed spiral and a shaft.
з Как вариант, термомаслянный модуль включает в себя котел, группу циркуляционных насосов, расширительный бак, систему трубопроводов, трубопроводную арматуру и щиты управления. s As an option, the thermal oil module includes a boiler, a group of circulation pumps, an expansion tank, a piping system, pipe fittings and control panels.
Как вариант, система дренажа и загрузки термомаслянного модуля выполнена с возможностью дренажа трубопроводной системы под действием силы тяжести в дренажный бак, приема азота из системы подачи азота, принудительного дренажа бака с помощью насоса, загрузки системы из дренажного бака и загрузки системы из внешней емкости.  Alternatively, the drainage and loading system of the thermal oil module is configured to drain the piping system by gravity into the drainage tank, receive nitrogen from the nitrogen supply system, force the tank to drain with the pump, load the system from the drainage tank and load the system from an external tank.
Как вариант, система подачи азота выполнена с возможностью подачи азота из азотного баллона в расширительный бак при давлении ниже заданного в реле давления и сброса азота из расширительного бака в систему дренажа и загрузки термомаслянного модуля при давлении выше заданного в реле давления.  Alternatively, the nitrogen supply system is configured to supply nitrogen from the nitrogen cylinder to the expansion tank at a pressure below the pressure set in the pressure switch and to discharge nitrogen from the expansion tank into the drainage system and load the thermal oil module at a pressure above the pressure set in the pressure switch.
Как вариант, система топливоподачи включает в себя горелку, газовую рампу, расходомер газа, фильтр, шаровый запорный кран, термозапорный клапан.  Alternatively, the fuel supply system includes a burner, gas train, gas flow meter, filter, ball shut-off valve, thermal shut-off valve.
Как вариант, система дымоудаления включает в себя дымовую трубу в виде теплоизолированного газовыхлопного трубопровода из нержавеющей стали с горизонтальным участком, выходящим наружу из контейнера электрогенерирующего комплекса, где он врезан под углом 45° во внешний вертикальный газовыхлопной трубопровод на высоте от уровня дна контейнера, причем в верхней точке внешнего газовыхлопного трубопровода смонтирован зонт, а в нижней точке внешнего газовыхлопного трубопровода смонтирован конденсатоотводчик.  Alternatively, the smoke exhaust system includes a chimney in the form of a heat-insulated gas exhaust pipe made of stainless steel with a horizontal section extending outward from the container of the electricity generating complex, where it is cut at an angle of 45 ° into an external vertical gas exhaust pipe at a height above the bottom of the container, and an umbrella is mounted at the upper point of the external gas exhaust pipe, and a steam trap is mounted at the lower point of the external gas exhaust pipeline.
Как вариант, система охлаждения включает в себя конденсатор, циркуляционный насос, сухой охладитель, расположенный на крыше контейнера электрогенерирующего комплекса, расширительный бак мембранного типа, систему трубопроводов, запорную арматуру, датчики контрольно-измерительных приборов и автоматики.  As an option, the cooling system includes a condenser, a circulation pump, a dry cooler located on the roof of the container of the power generating complex, an expansion tank of the membrane type, a piping system, shut-off valves, sensors of instrumentation and automation.
Как вариант, система дренажа и загрузки системы охлаждения включает в себя бак, загрузочный насос, систему трубопроводов и запорную арматуру.  Alternatively, the drainage and loading system of the cooling system includes a tank, a loading pump, a piping system and shutoff valves.
Как вариант, силовой модуль дополнительно включает в себя датчики контрольно-измерительных приборов и автоматики, систему трубопроводов и запорно- регулирующую арматуру.  As an option, the power module additionally includes sensors of instrumentation and automation, a piping system and shut-off and control valves.
Как вариант, система распределения электроэнергии включает в себя щиты управления котла, управления силового модуля, агрегатный распределительный щит, электрически связанные с элементами систем, модулей и контуров электрогенерирующего комплекса, охранно-пожарную сигнализацию, источник бесперебойного питания, трансформаторы тока, счетчики электроэнергии. Alternatively, the power distribution system includes boiler control panels, power module control panels, an aggregate distribution panel, electrically connected to elements of systems, modules and circuits power generating complex, fire alarm, uninterruptible power supply, current transformers, electricity meters.
Как вариант, система автоматического управления и регулирования включает в себя подсистему ввода-вывода сигналов, сетевую подсистему, подсистему математических и логических вычислений, подсистему визуализации, подсистему архивирования, подсистему отчетов и подсистему предупредительной, аварийной сигнализации и событий.  Alternatively, the automatic control and regulation system includes a signal input-output subsystem, a network subsystem, a mathematical and logical computation subsystem, a visualization subsystem, an archiving subsystem, a reporting subsystem and a subsystem of warning, alarm and events.
В отличии от аналогов, в электрогенерирующем модуле с внешним подводом энергии применяется спиральный детандер, относящийся к машинам объемного типа с низкой частотой вращения, что позволяет осуществлять прямую передачу механической энергии в генератор, без редукторов и зубчатых передач, с использованием недорогого надежного генератора. Применение безмасляного спирального детандера позволяет повысить КПД установки по сравнению с аналогами.  Unlike analogs, in the electric generating module with an external energy supply, a spiral expander is used, which refers to volumetric machines with a low speed, which allows direct transmission of mechanical energy to the generator, without gearboxes and gears, using an inexpensive reliable generator. The use of an oil-free spiral expander can increase the efficiency of the installation in comparison with analogues.
Основными элементами электрогенерирующего комплекса «СКАТ» являются котел-утилизатор, запорная арматура, теплообменные аппараты, расширительный бак, циркуляционный насос диатермического масла, силовой блок, воздушный конденсатор, испаритель, вспомогательные системы, детандер, которые будут далее раскрыты в описании изобретения.  The main elements of the SKAT electric generating complex are a waste heat boiler, shutoff valves, heat exchangers, an expansion tank, a diathermic oil circulation pump, a power unit, an air condenser, an evaporator, auxiliary systems, and an expander, which will be further described in the description of the invention.
Описание чертежей  Description of drawings
Изобретение поясняется фигурами, где на фиг.1 показана T-S диаграмма органического цикла Ренкина, на фиг.2 показана блок-схема электрогенерирующего комплекса, на фиг.З показан вид сбоку варианта электрогенерирующего комплекса, на фиг.4 показан вид спереди варианта электрогенерирующего комплекса, на фиг.5 показан вид сверху варианта электрогенерирующего комплекса, на фиг.6 показан общий вид силового модуля электрогенерирующего комплекса с котлом, на фиг.7 показана гидравлическая схема термомаслянного модуля, на фиг.8 показана гидравлическая схема системы дренажа и загрузки термомаслянного модуля, на фиг.9 показана газовая схема системы подачи азота, на фиг.10 показана газовая схема системы топливоподачи, на фиг.11 показана гидравлическая схема силового модуля, на фиг.12 показана гидравлическая схема системы охлаждения и системы дренажа и загрузки системы охлаждения, на фиг.13 показана схема системы дымоудаления, на фиг.14 показана блок-схема системы распределения электроэнергии, на фиг.15 показана функциональная схема система автоматического управления и регулирования, на фиг.16 показан вариант конструкции спирального детандера. Осуществление изобретения The invention is illustrated by figures, in which Fig. 1 shows a TS diagram of the Rankine organic cycle, Fig. 2 shows a block diagram of an electric generating complex, Fig. 3 shows a side view of a variant of an electric generating complex, Fig. 4 shows a front view of a variant of an electric generating complex, figure 5 shows a top view of a variant of the generating complex, figure 6 shows a General view of the power module of the generating complex with the boiler, figure 7 shows the hydraulic circuit of the thermal oil module, figure 8 shows the hydraulic diagram of the drainage and loading system of the thermal oil module, FIG. 9 shows a gas diagram of a nitrogen supply system, FIG. 10 shows a gas diagram of a fuel supply system, FIG. 11 shows a hydraulic diagram of a power module, FIG. 12 shows a hydraulic diagram of a cooling system and a system drainage and loading of the cooling system, FIG. 13 shows a diagram of a smoke exhaust system, FIG. 14 shows a block diagram of an electric power distribution system, FIG. 15 shows a functional diagram of an automatic control and regulation system, FIG. 16 p The design option of the spiral expander is provided. The implementation of the invention
Электрогенерирующий комплекс «СКАТ» относится к тепловым машинам, работающим по замкнутому термодинамическому циклу (органическому циклу Ренкина) с внешним подводом тепловой энергии. В качестве рабочего тела в контуре силового модуля используется фреон, например марки R-245fa. Органический цикл Ренкина - это замкнутый термодинамический цикл, где подвод и отвод тепла происходит при изменении агрегатного состояния рабочего тела. На фигуре 1 представлена T-S диаграмма органического цикла Ренкина.  The SKAT power generating complex refers to heat engines operating in a closed thermodynamic cycle (organic Rankine cycle) with an external supply of thermal energy. Freon, for example, R-245fa, is used as a working fluid in the power module circuit. The organic Rankine cycle is a closed thermodynamic cycle, where the supply and removal of heat occurs when the state of aggregation of the working fluid changes. The figure 1 presents a T-S diagram of the organic Rankine cycle.
Рабочее тело в жидком состоянии сжимается до рабочего давления в насосе (процесс 3-4). Затем к рабочему телу подводится тепловая энергия от выхлопных газов при постоянном давлении (процесс 4-1). При подводе теплоты рабочее тело изменяет свое агрегатное состояние из жидкого в газообразное (процесс испарения 5-6). Затем рабочее тело расширяется в спиральном детандере с выработкой механической энергии (процесс 1-2) и от него отводится тепло. В процессе отвода тепла рабочее тело изменяет свое агрегатное состояние из газообразного в жидкое (процесс конденсации 2- 3). Часть отводимой энергии для повышения эффективности рекуперируется внутри цикла. Полученная механическая энергия превращается в электрическую посредством генератора.  The working fluid in the liquid state is compressed to the working pressure in the pump (process 3-4). Then, thermal energy from the exhaust gases is supplied to the working fluid at constant pressure (process 4-1). When supplying heat, the working fluid changes its state of aggregation from liquid to gaseous (evaporation process 5-6). Then the working fluid expands in a spiral expander with the generation of mechanical energy (process 1-2) and heat is removed from it. In the process of heat removal, the working fluid changes its state of aggregation from gaseous to liquid (condensation process 2–3). Part of the energy released to increase efficiency is recovered within the cycle. The resulting mechanical energy is converted into electrical energy through a generator.
Блок-схема электрогенерирующего комплекса представлена на фиг.2. В качестве внешнего источника тепла используется тепло, выделяемое в процессе горения любого вида топлива, например, такого как (в качестве неограничивающего примера) природный газ, в котле 8. Под любым видом топлива подразумевается любое топливо, известное из уровня техники: либо газообразное топливо в виде газа, такого как природный газ, сжиженный газ и т.п., либо жидкое топливо, такое как мазут, дизельное топливо и т.п., либо твердое топливо, такое как уголь, дрова и т.п. Для передачи (подвода) тепла от продуктов сгорания к силовому модулю 9 используется промежуточный контур 11 с высокотемпературным теплоносителем - диатермическим маслом, например DOWTHERM Q. Для отвода тепла от силового модуля 9 и рассеивания его в атмосферу используется дополнительный промежуточный контур 12 с водно-гликолевым раствором. Отвод тепла может осуществляться посредством сухой градирни 10.  The block diagram of the power generating complex is presented in figure 2. The heat generated during the combustion of any type of fuel, for example, such as (as a non-limiting example) natural gas in boiler 8, is used as an external heat source. Any type of fuel means any fuel known from the prior art: either gaseous fuel in in the form of gas, such as natural gas, liquefied gas, etc., or liquid fuel, such as fuel oil, diesel fuel, etc., or solid fuel, such as coal, firewood, etc. To transfer (supply) heat from the combustion products to the power module 9, an intermediate circuit 11 with a high-temperature coolant - diathermic oil, for example, DOWTHERM Q is used. To remove heat from the power module 9 and dissipate it into the atmosphere, an additional intermediate circuit 12 with a water-glycol solution is used . Heat can be removed by means of a dry cooling tower 10.
В результате в электрогенерирующем комплексе имеется три контура: контур диатермического масла 11; основной контур силового модуля 9, в котором осуществляется органический цикл Ренкина, или контур органической среды (ORC - контур); и водно-гликолиевый контур 12 (фиг.2). Контур силового модуля (ORC- контур) предназначен для выработки электроэнергии для потребителя 7. Водно- гликолевый контур 12 предназначен для отвода теплоты от ORC-контура, выделяемой при конденсации рабочего тела, и рассеивания его в атмосферу. As a result, there are three circuits in the electric generating complex: diathermic oil circuit 11; the main circuit of the power module 9, in which the organic Rankine cycle is carried out, or the organic medium circuit (ORC - circuit); and water-glycolic circuit 12 (figure 2). Power Module Circuit (ORC- circuit) is designed to generate electricity for consumer 7. Water-glycol circuit 12 is designed to remove heat from the ORC circuit, released during condensation of the working fluid, and to dissipate it into the atmosphere.
Общий вид электрогенерирующего комплекса «СКАТ» представлен на фиг.3-5. Общий вид силового модуля 9 электрогенерирующего комплекса с котлом 16 представлен на фиг.6.  A general view of the SKAT power generating complex is shown in FIGS. 3-5. A general view of the power module 9 of the electricity generating complex with the boiler 16 is shown in Fig.6.
На фиг.3-5 показан один из возможных вариантов компоновки электрогенерирующего комплекса в трех видах: на фиг.З - вид сбоку, на фиг.4 - вид спереди, на фиг.5 - вид сверху. Электрогенерирующий комплекс состоит из силового модуля 9, воздушного охладителя 15 (например, в виде сухой градирни 10, как на фиг.2), котла 16 с дымовой шахтой 17, контейнеров 18,19 (или одного контейнера 18, например, высотой 6 м).  Figure 3-5 shows one of the possible layouts of the electric generating complex in three forms: in Fig. 3 is a side view, in Fig. 4 is a front view, in Fig. 5 is a top view. The power generating complex consists of a power module 9, an air cooler 15 (for example, in the form of a dry cooling tower 10, as in FIG. 2), a boiler 16 with a smoke shaft 17, containers 18.19 (or one container 18, for example, 6 m high) .
Электрогенерирующий комплекс выполнен в виде блока полной заводской готовности со смонтированным на единой раме 20 и обвязанным технологическим оборудованием, приборами и датчиками автоматики и контроля.  The power generating complex is made in the form of a fully prefabricated unit with mounted on a single frame 20 and tied with technological equipment, devices and sensors for automation and control.
Эле1арогенерирующий комплекс включает в себя несколько систем:  Eleararogenizing complex includes several systems:
- термомаслянный модуль (ТММ);  - thermal oil module (TMM);
- система дренажа и загрузки ТММ;  - TMM drainage and loading system;
- система подачи азота;  - nitrogen supply system;
- система топливоподачи;  - fuel supply system;
- силовой модуль (ORC-контур);  - power module (ORC circuit);
- система охлаждения (СО);  - cooling system (WITH);
- система дренажа и загрузки СО;  - system of drainage and loading of СО;
- система дымоудаления;  - smoke removal system;
- система распределения электроэнергии;  - power distribution system;
- система автоматического управления и регулирования.  - automatic control and regulation system.
Термомаслянный модуль (ТММ) предназначен для передачи тепловой энергии, выделившейся в результате сгорания топлива в силовой модуль. ТММ является замкнутой циркуляционной системой. Гидравлическая схема ТММ представлена на фиг.7.  The thermal oil module (TMM) is designed to transfer thermal energy released as a result of fuel combustion into the power module. TMM is a closed circulation system. The hydraulic circuit of the TMM is shown in Fig.7.
На фиг.7 позициями обозначены: 9 - силовой модуль, 16 - котел, 21 - шит управления котла, 22 - щит управления силового модуля, 23 - агрегатный распределительный щит, 24 - испаритель, 25 - указатель уровня, 26,27 - реле уровня, 28-31 - датчики температуры, 32 - термостат, 33 - термометр, 34 - дифференциальный прессостат, 35,36 - манометр, 37-52 - клапаны (из них 45,46,47 - игольчатые клапаны, 41,42,43 - обратные клапаны, 44 - автоматический воздухоотводный клапан), 53,54 - фильтры, 55 - расширительный бак, 56,57 - циркуляционные насосы, 58 - электрическая связь, 59 - трубопровод, 60 - клапан трехходовой с электроприводом, 61 - сильфонный компенсатор, 62 - фланцевое соединение, 63 - трубопровод с теплоизоляцией, 64 - дренажный трубопровод. In figure 7, the positions indicated: 9 - power module, 16 - boiler, 21 - control panel of the boiler, 22 - control panel of the power module, 23 - aggregate switchboard, 24 - evaporator, 25 - level gauge, 26,27 - level switch , 28-31 - temperature sensors, 32 - thermostat, 33 - thermometer, 34 - differential pressure switch, 35.36 - manometer, 37-52 - valves (of which 45.46.47 - needle valves, 41,42,43 - non-return valves, 44 - automatic air vent valve), 53,54 - filters, 55 - expansion tank, 56,57 - circulation pumps, 58 - electrical communication, 59 - pipeline, 60 - three-way valve with electric actuator, 61 - bellows expansion joint, 62 - flange connection, 63 - heat-insulated pipeline, 64 - drainage pipeline.
ТММ состоит из котла 16, группы циркуляционных насосов 56,57, расширительного бака 55, системы трубопроводов и трубопроводной арматуры и щитов управления 21,22,23.  TMM consists of a boiler 16, a group of circulation pumps 56.57, an expansion tank 55, a piping system and pipe fittings and control panels 21,22,23.
При номинальной работе электрогенерирующего комплекса термомасло с температурой 120°С при помощи циркуляционного насоса 56(57) подается в котел 16, где, проходя через трубный пучок, нагревается до температуры +150°С от дымовых газов. Далее термомасло подается в испаритель 24 силового модуля 9, где охлаждается до температуры 120°С и снова подается посредством циркуляционных насосов 56,57 в котел для нагрева. Для регулирования теплового потока, передаваемого от теплоносителя в испарителе 24 используется трехходовой клапан разделительного типа During the nominal operation of the power generating complex, thermal oil with a temperature of 120 ° C is fed to a boiler 16 using a circulation pump 56 (57), where, passing through a tube bundle, it is heated to a temperature of + 150 ° C from flue gases. Next, the thermal oil is fed to the evaporator 24 of the power module 9, where it is cooled to a temperature of 120 ° C and again fed through 56.57 circulation pumps to the boiler for heating. To control the heat flux transferred from the coolant in the evaporator 24, a three-way isolating valve is used
60. Для компенсации температурного расширения теплоносителя в систему встроен расширительный бак 55 объемом 100 л. Объем бака подобран таким образом, чтобы в холодном состоянии уровень теплоносителя в баке составлял 1А, а при максимальной рабочей температуре - %. 60. To compensate for the thermal expansion of the coolant, an expansion tank 55 with a volume of 100 l is built into the system. The volume of the tank is selected so that in the cold state the level of coolant in the tank is 1 A, and at the maximum operating temperature -%.
Для компенсации теплового расширения трубопроводов и изоляции трубопроводов и запорно-регулирующей арматуры от вибрации, возникающей при работе циркуляционных насосов, установлены осевые компенсаторы сильфонного типа To compensate for the thermal expansion of pipelines and isolation of pipelines and shut-off and control valves from vibration arising from the operation of circulation pumps, axial bellows-type compensators are installed
61. Для очистки теплоносителя от механических примесей на входе в насосы установлены фильтры-грязевики сетчатые 53,54. Для гидравлической изоляции насосов установлены запорные клапаны 37-40. Для дренирования системы используются клапаны 48-52. 61. To filter the coolant from mechanical impurities at the inlet to the pumps installed mud filters 53.54. For hydraulic isolation of the pumps, shut-off valves 37-40 are installed. Valves 48-52 are used to drain the system.
Для удаления воздуха из трубопроводной системы установлены клапаны 43 и 47. Для повышения надежности системы в ТММ установлены два циркуляционных насоса 56,57 в «параллель». Режим работы насосов: один в работе + один в резерве. Переключение насосов осуществляется автоматически каждые 4 часа (время переключения насосов может быть изменено). В случае выхода из строя одного из насосов, второй насос будет работать постоянно.  To remove air from the pipeline system, valves 43 and 47 are installed. To increase the reliability of the system, two circulation pumps 56.57 in parallel are installed in the TMM. Pump operation mode: one in operation + one in reserve. Pump switching is carried out automatically every 4 hours (pump switching time can be changed). In case of failure of one of the pumps, the second pump will work continuously.
В ТММ предусмотрены следующие предупредительно-аварийные защиты:  TMM provides the following preventive and emergency protection:
- по предельной температуре теплоносителя на выходе из котла (термостат 32); - по перепаду давления теплоносителя на входе и выходе котла (дифференциальный прессостат 34); - according to the limit temperature of the coolant at the outlet of the boiler (thermostat 32); - according to the pressure drop of the coolant at the inlet and outlet of the boiler (differential pressure switch 34);
- по максимальному и минимальному уровню теплоносителя в расширительном баке (реле давления 26,27).  - according to the maximum and minimum coolant level in the expansion tank (pressure switch 26.27).
При срабатывании любой из этих защит контроллер генерирует команду на останов горелки.  When any of these protections is triggered, the controller generates a command to stop the burner.
Система дренажа и загрузки ТММ предназначена для осуществления дренажа трубопроводной системы и ее загрузки термомаслом. Гидравлическая схема системы дренажа и загрузки ТММ представлена на фиг.8. На фиг.8 позициями обозначены: 23 - агрегатный распределительный щит, 43 - клапан обратный запорно-невозвратый, 48-52 - запорные клапаны, 58 - электрическая связь, 62 - фланцевое соединение, 64 - дренажный трубопровод, 65 - переход, 66 - гибкое соединение, 67 - дренажная емкость, 68 - электромагнитный клапан, 69,70 - кран шаровый, 71 - трехходовой шаровый кран, 72,73 - обратный клапан, 74 - фильтр, 75 - насос, 76 - заливная горловина. Система дренажа и загрузки выполняет следующие функции:  The TMM drainage and loading system is designed to drain the piping system and load it with thermal oil. The hydraulic diagram of the TMM drainage and loading system is shown in Fig. 8. In Fig. 8, the positions denote: 23 - an aggregate switchboard, 43 - check valve, non-return, 48-52 - shut-off valves, 58 - electrical connection, 62 - flange connection, 64 - drainage pipeline, 65 - transition, 66 - flexible connection, 67 - drainage tank, 68 - solenoid valve, 69.70 - ball valve, 71 - three-way ball valve, 72.73 - check valve, 74 - filter, 75 - pump, 76 - filler neck. The drainage and loading system performs the following functions:
- дренаж трубопроводной системы под действием силы тяжести («самотеком») в дренажный бак 67;  - drainage of the pipeline system under the action of gravity ("gravity") into the drain tank 67;
- прием азота из системы подачи азота;  - intake of nitrogen from the nitrogen supply system;
- принудительный дренаж бака с помощью насоса 75;  - forced drainage of the tank using pump 75;
- загрузка системы из дренажного бака 67;  - loading the system from the drain tank 67;
- загрузка системы из внешней емкости.  - loading the system from an external tank.
Дренаж трубопроводной системы в бак осуществляется из всех нижних точек системы с помощью пяти запорных клапанов 48-52. Кроме того, дренажные отверстия предусмотрены в насосах 56,57. Принудительный дренаж бака осуществляется с помощью переключения запорной арматуры в трубопроводной обвязке насоса 75. Для осуществления принудительного дренажа необходимо повернуть трехходовой шаровый кран 71 в положение «из бака», открыть кран 70 и закрыть запорно- невозвратный клапан 43. Загрузка системы термомаслом осуществляется с помощью переключения запорной арматуры в трубопроводной обвязке насоса 75. Для осуществления загрузки системы из внешнего бака необходимо повернуть трехходовой шаровый кран 71 в положение «из бочки», закрыть кран 70 и открыть запорно- невозвратный клапан 43. Загрузка системы из дренажного бака осуществляется с помощью переключения запорной арматуры в трубопроводной обвязке насоса 75. Для этого необходимо повернуть трехходовой шаровый кран 71 в положение «из бака», закрыть кран 70 и открыть запорно-невозвратный клапан 43. Из-за высокой температуры термомасло при соприкосновении с кислородом, находящимся в воздухе, подвержено окислению, приводящему к потере физико- химических свойств. Для устранения этого эффекта в электрогенерирующем комплексе предусмотрена система подачи инертного газа (азота), которая предназначена для создания азотной подушки в расширительном баке. Газовая схема системы подачи азота представлена на фиг.9. На фиг.9 позициями обозначены: 21 - щит управления котла, 23 - агрегатный распределительный щит, 55 - расширительный бак, 58 - электрическая связь, 66 - гибкое соединение, 77 - редуктор давления, 78,79 - шаровый кран, 80 - обратный клапан, 81,82 - электромагнитный клапан, 83 - кран шаровой трехходовой, 84 - вентиль угловой, 85 - клапан предохранительный, 86 - клапан редукционный, 87,88,89 - реле давления, 90,91,92 - манометр, 93 - трубка сильфонная, 94 - бак (сосуд давления) с азотом. Drainage of the piping system into the tank is carried out from all the lower points of the system using five shut-off valves 48-52. In addition, drainage holes are provided in 56.57 pumps. Forced drainage of the tank is carried out by switching the shutoff valves in the piping of the pump 75. For forced drainage, it is necessary to turn the three-way ball valve 71 to the “out of the tank” position, open the valve 70 and close the shut-off and non-return valve 43. The thermal oil is loaded by switching shut-off valves in the piping of the pump 75. To load the system from the external tank, turn the three-way ball valve 71 to the "from the barrel" position, close tap 70 and open the non-return valve 43. The system is loaded from the drain tank by switching the shut-off valves in the piping of the pump 75. To do this, turn the three-way ball valve 71 to the “out of the tank” position, close the tap 70 and open the shut-off non-return valve 43. Due to the high temperature, thermal oil in contact with oxygen in the air is susceptible to oxidation, resulting in a loss of physicochemical properties. To eliminate this effect, an inert gas (nitrogen) supply system is provided in the power generating complex, which is designed to create a nitrogen pillow in the expansion tank. The gas circuit of the nitrogen supply system is shown in Fig.9. In figure 9, the positions indicated: 21 - control panel of the boiler, 23 - aggregate switchboard, 55 - expansion tank, 58 - electrical connection, 66 - flexible connection, 77 - pressure reducer, 78.79 - ball valve, 80 - check valve 81.82 - solenoid valve, 83 - three-way ball valve, 84 - angle valve, 85 - pressure relief valve, 86 - pressure reducing valve, 87.88.89 - pressure switch, 90.91.92 - pressure gauge, 93 - bellows tube 94 - a tank (pressure vessel) with nitrogen.
Система подачи азота выполняет следующие функции:  The nitrogen supply system performs the following functions:
- подачу азота из азотного баллона 94 в расширительный бак 5 при давлении ниже заданного в реле давления 87;  - the supply of nitrogen from a nitrogen cylinder 94 to the expansion tank 5 at a pressure below a pressure set in the pressure switch 87;
- сброс азота из расширительного бака 55 в систему дренажа и загрузки ТММ при давлении выше заданного в реле давления 88.  - nitrogen discharge from expansion tank 55 into the drainage and loading system of TMM at a pressure higher than the pressure set in the pressure switch 88.
При работе электрогенерирующего комплекса вентиль 84, находящийся на баллоне, и шаровый краны 78 и 79 открыты. Электромагнитные клапаны 81 и 82 нормально закрыты. Для редуцирования давления азота на выходе из баллона используется редуктор давления 77. При достижении максимального давления азота, заданного в реле давления 87, открывается электромагнитный клапан 81 и азот стравливается через дренажный бак 67 системы дренажа и загрузки ТММ в атмосферу. При достижении давления ниже максимального давления электромагнитный клапан 81 закрьшается. При достижении минимального давления азота, заданного в реле давления 88, открывается электромагнитный клапан 82 и азот поступает из баллона 94 в расширительный бак 55. При достижении давления выше минимального давления электромагнитный клапан 82 закрывается. Для визуального контроля давления используются манометры 90,91,92.  When the power generating complex is operating, valve 84 located on the cylinder and ball valves 78 and 79 are open. Solenoid valves 81 and 82 are normally closed. To reduce the nitrogen pressure at the outlet of the cylinder, a pressure reducer 77 is used. When the maximum nitrogen pressure specified in the pressure switch 87 is reached, the solenoid valve 81 is opened and nitrogen is vented through the drain tank 67 of the drainage and TMM system into the atmosphere. When the pressure reaches below the maximum pressure, the solenoid valve 81 closes. When the minimum nitrogen pressure specified in the pressure switch 88 is reached, the solenoid valve 82 opens and nitrogen flows from the cylinder 94 into the expansion tank 55. When the pressure reaches above the minimum pressure, the solenoid valve 82 closes. For visual pressure control, 90.91.92 pressure gauges are used.
В системе предусмотрены следующие противоаварийные защиты:  The system provides the following emergency protection:
- релейная защита по предельному давлению в системе (прессостат 89);  - relay protection for the maximum pressure in the system (pressure switch 89);
- механическая защита по предельному давлению в системе (предохранительный клапан 85).  - mechanical protection against the maximum pressure in the system (safety valve 85).
ю При срабатывании прессостата 89 контроллер ТММ (щит управления котла 21, см. фиг.7) генерирует команду на останов горелки. При достижении давления настройки предохранительного клапана открывается клапан 85 и стравливает азот в атмосферу. Yu When the pressure switch 89 is activated, the TMM controller (control panel of the boiler 21, see Fig. 7) generates a command to stop the burner. When the pressure setting of the safety valve is reached, valve 85 opens and vents nitrogen into the atmosphere.
Система топливоподачи предназначена для регулируемой подачи газа к горелочному устройству. Газовая схема системы топливоподачи представлена на фиг.10, где позициями обозначены: 16 - котел, 21 - щит управления котла, 23 - агрегатный распределительный щит, 58 - электрическая связь, 62 - фланцевое соединение, 65 - переход, 66 - гибкое соединение, 95 - газопровод, 96 - газовая горелка, 97 - газовая рампа, 98 - счетчик газовый, 99 - термозапорный клапан, 100 - шаровый кран газовый, 101 - фильтр газовый, 102,103,104 - электромагнитный клапан, 105 - воздушная заслонка с сервоприводом, 106 - воздушный вентилятор, 107— защитная сетка, 108 - газовая форсунка, 109,110 - реле давления, 111 - электрод розжига, 112 - ионизационный электрод, 1 13 - датчик давления, 114 - датчик температуры, 115 - струйный датчик расхода газа (расходомерное устройство).  The fuel supply system is designed for controlled gas supply to the burner device. The gas circuit of the fuel supply system is shown in Fig. 10, where the positions are: 16 - boiler, 21 - control panel of the boiler, 23 - aggregate switchboard, 58 - electrical connection, 62 - flange connection, 65 - transition, 66 - flexible connection, 95 - gas pipeline, 96 - gas burner, 97 - gas train, 98 - gas meter, 99 - thermal shutoff valve, 100 - gas ball valve, 101 - gas filter, 102,103,104 - solenoid valve, 105 - air damper with servo, 106 - air fan 107 - protective net, 108 - gas nozzle, 109,110 - pressure switch, 111 - electric Ignition electrode, 112 - ionization electrode, 1 13 - pressure sensor, 114 - temperature sensor, 115 - jet gas flow sensor (flow meter).
Система топливоподачи состоит из горелки 96, газовой рампы 97, расходомера газа 98, фильтра 101, шарового запорного крана 100, термозапорного клапана 99.  The fuel supply system consists of a burner 96, a gas train 97, a gas flow meter 98, a filter 101, a ball shut-off valve 100, and a shut-off valve 99.
В качестве горелочного устройства используется двухступенчатая газовая горелка 96. Принцип работы горелки следующий. При поступлении команды включить горелку включается вентилятор 106 и подается воздух в камеру сгорания. При достижении минимального давления воздуха (реле давления 109) подается команда на подачу газа (включение электромагнитных клапанов 102-104) и начинается процесс розжига (подача напряжения на электрод розжига 111). При появлении стабильного факела (ионизационный электрод 112) генерируется команда об успешном запуске горелки. При достижении температуры термомасла на 10°С ниже заданной температуры контроллер (значение уставки может быть изменено) генерирует команду на закрытие клапана второй ступени (электромагнитный клапан 103).  As a burner, a two-stage gas burner 96 is used. The principle of operation of the burner is as follows. When a command to turn on the burner is received, the fan 106 is turned on and air is supplied to the combustion chamber. When the minimum air pressure is reached (pressure switch 109), a gas supply command (switching on the electromagnetic valves 102-104) is issued and the ignition process begins (applying voltage to the ignition electrode 111). When a stable flame appears (ionization electrode 112), a command is generated to successfully start the burner. When the temperature of the thermal oil reaches 10 ° C below the set temperature, the controller (the setting value can be changed) generates a command to close the valve of the second stage (solenoid valve 103).
На входе в газовую рампу 97 установлен расходомер газа струйного типа 115. Он выполняет функцию учета расхода газа.  At the entrance to the gas train 97, a jet type 115 gas flow meter is installed. It performs the function of accounting for gas flow.
На входе в расходомер газа установлен фильтр газовый 101 для очистки газа от механических примесей, шаровый газовый кран 100 для изоляции газовой магистрали от газовой рампы и термозапорный клапан 99 для автоматической изоляции газовой магистрали при пожаре.  At the inlet to the gas flow meter, a gas filter 101 is installed for purifying gas from mechanical impurities, a ball gas valve 100 for isolating the gas line from the gas train and a shut-off valve 99 for automatically isolating the gas line in case of fire.
Силовой модуль 9 предназначен для выработки электроэнергии. Гидравлическая схема силового модуля представлена на фиг.11 где позициями обозначены: 22 - щит управления силового модуля, 24 - теплообменный аппарат (испаритель), 58 - электрическая связь, 59 - трубопровод, 61 - сильфонный компенсатор, 62 - фланцевое соединение, 116 - воздушный трубопровод, 117 - генератор, 118 - детандер, 119 - ресивер, 120 - сепаратор, 121,122,123 - смотровые стекла, 124 - фильтр-осушитель, 125 - насос, 126 - предохранительный клапан, 127 - электромагнитный клапан, 128 - трехходовой шаровый кран, 129 - клапан Шредера, 130,131,132 - теплообменные аппараты, 133,134 - датчики температуры, 135,136 - датчики давления, 137 - термостат, 138 - электромагнитный клапан. Рабочим телом в контуре силового модуля служит фреон R245fa. Масса рабочего тела - 40 кг. Силовой модуль состоит из: детандер-генератора 117,118 спирального типа, повысительного насоса 125, испарителя 24, конденсатора 130, рекуператоров 131 и 132, датчиков КИПиА, системы трубопроводов и запорно-регулирующей арматуры. The power module 9 is designed to generate electricity. The hydraulic circuit of the power module is presented in figure 11 where the positions indicated: 22 - control panel of the power module, 24 - heat exchanger (evaporator), 58 - electrical connection, 59 - pipeline, 61 - bellows expansion joint, 62 - flange connection, 116 - air pipeline, 117 - generator, 118 - expander, 119 - receiver, 120 - separator, 121,122,123 - sight glasses, 124 - filter drier, 125 - pump, 126 - safety valve, 127 - solenoid valve, 128 - three-way ball valve, 129 - Schröder valve, 130,131,132 - heat exchangers, 133,134 - temperature sensors, 135,136 - pressure sensors, 137 - thermostat, 138 - solenoid valve. Freon R245fa serves as a working fluid in the power module circuit. The mass of the working fluid is 40 kg. The power module consists of: an expander generator 117,118 of a spiral type, a boost pump 125, an evaporator 24, a condenser 130, recuperators 131 and 132, instrumentation and automation sensors, a piping system and shut-off and control valves.
Фреон в жидком состоянии и при высоком давлении подается в испаритель 24, где под действием термомасла испаряется и подается в детандер, где в процессе расширения вырабатывает механическую энергию на валу генератора. Далее, проходя через рекуператор 131, передает часть тепла фреону в жидком состоянии и подается в конденсатор 130. В конденсаторе под действием охлаждающей жидкости фреон конденсируется и подается в жидком состоянии в насос 125. Насос повышает давление жидкого фреона до давления испарения и, проходя последовательно рекуператоры 132 и 131, подается в испаритель 24. Рекуперация используется для повышения КПД установки (комплекса).  Freon in a liquid state and at high pressure is fed to the evaporator 24, where it is evaporated by thermal oil and fed to the expander, where during the expansion process it generates mechanical energy on the generator shaft. Then, passing through the recuperator 131, it transfers part of the heat to the freon in the liquid state and is supplied to the condenser 130. In the condenser, under the influence of the cooling liquid, the freon condenses and is supplied in the liquid state to the pump 125. The pump increases the pressure of the liquid freon to the evaporation pressure and, passing successively, the recuperators 132 and 131, is fed to the evaporator 24. Recovery is used to increase the efficiency of the installation (complex).
Электромагнитные клапаны 127 служат для управления потоком парообразного фреона (по линии байпаса детандера или через детандер) в процессе старта, работы и останова силового модуля. Электромагнитный клапан 138 служит для предотвращения кавитации насоса 125, возникающей при недостаточной конденсации фреона.  Solenoid valves 127 are used to control the flow of vaporous freon (through the bypass line of the expander or through the expander) during the start, operation and shutdown of the power module. The solenoid valve 138 is used to prevent cavitation of the pump 125, which occurs when there is insufficient condensation of freon.
В системе предусмотрены следующие противоаварийные защиты:  The system provides the following emergency protection:
- релейная защита по предельной температуре в системе (термостат 137);  - relay protection according to the temperature limit in the system (thermostat 137);
- механическая защита по предельному давлению в системе (предохранительные клапаны 126).  - mechanical protection against the maximum pressure in the system (safety valves 126).
Система охлаждения (СО) предназначена для отвода теплоты от силового модуля 9, выделяемой при конденсации рабочего тела, и рассеивании его в атмосферу. Система охлаждения является замкнутой циркуляционной системой. Гидравлическая схема системы охлаждения представлена на фиг.12. В качестве теплоносителя используется водно-гликолевый раствор, например, может использоваться водный раствор этиленгликоля (50%). Температура замерзания - минус 40°С. Объем системы - 100 л. На фиг.12 позициями обозначены: 9 - силовой модуль, 15 - сухой охладитель воздушный, 21 - агрегатный распределительный щит, 22 - щит управления силового модуля, 130 - теплообменный аппарат (конденсатор), 139 - бак дренажный, 140 - расширительный бак, 141 - автоматический воздушный клапан, 142 - фильтр, 143— циркуляционный насос, 144 - загрузочный насос, 145, 146 - вентилятор, 147,148,149 - манометры, 150,151 - датчики температуры. The cooling system (CO) is designed to remove heat from the power module 9, released during condensation of the working fluid, and dispersing it into the atmosphere. The cooling system is a closed circulation system. The hydraulic circuit of the cooling system is shown in Fig. 12. A water-glycol solution is used as a heat carrier, for example, an aqueous solution of ethylene glycol (50%) can be used. The freezing temperature is minus 40 ° C. The volume of the system is 100 liters. In figure 12, the positions indicated: 9 - power module, 15 - dry air cooler, 21 - modular distribution panel, 22 - power module control panel, 130 - heat exchanger (condenser), 139 - drain tank, 140 - expansion tank, 141 - automatic air valve, 142 - filter, 143 - circulation pump, 144 - loading pump, 145, 146 - fan, 147,148,149 - manometers, 150,151 - temperature sensors.
Система охлаждения состоит из конденсатора 130, циркуляционного насоса 143, сухого охладителя 15, расширительного бака мембранного типа 140, системы трубопроводов и запорной арматуры, датчиков ИПиА. Циркуляционный насос 143 подает холодный теплоноситель в конденсатор 130 силового модуля 9, где он нагревается от тепловой энергии, выделяемой при конденсации фреона в силовом модуле. Затем теплоноситель подается в сухой охладитель 15, расположенный на крыше контейнера, где посредством теплообмена с воздушным потоком, создаваемым вентиляторами 145 и 146, охлаждается и обратно посредством циркуляционного насоса 143 через конденсатор 130 подается в сухой охладитель 15. Для компенсации температурного расширения теплоносителя в систему встроен расширительный бак мембранного типа 140 объемом 18 л. Для компенсации температурных расширений трубопроводов и демпфирования вибраций, возникающих в результате работы насоса, в системе предусмотрены гибкие сильфонные «подводки». Для гидравлического изолирования участков трубопроводов используются шаровые краны. Для очистки теплоносителя от механических примесей на входе в насос установлен сетчатый фильтр 142. Для предотвращения обратного течения жидкости через насос 143 в момент остановки на выходе из насоса установлен обратный клапан. Для визуального контроля давления на входе в насос 143 и на выходе из насоса и силового модуля 9 установлены манометры 147-149 с изолирующими шаровыми кранами. Для дренажа системы во всех нижних точках предусмотрены дренажные краны. Для удаления воздуха из системы в верхней точке предусмотрен автоматический воздушный клапан 141.  The cooling system consists of a condenser 130, a circulation pump 143, a dry cooler 15, an expansion tank of membrane type 140, a piping system and shutoff valves, and IPA sensors. The circulation pump 143 delivers the cold coolant to the condenser 130 of the power module 9, where it is heated by the thermal energy generated by the condensation of freon in the power module. Then, the coolant is supplied to the dry cooler 15 located on the roof of the container, where it is cooled and back through the circulation pump 143 through the condenser 130 to the dry cooler 15 through heat exchange with the air flow created by fans 145 and 146. To compensate for the thermal expansion of the coolant, the system is integrated expansion tank membrane type 140 with a volume of 18 liters. To compensate for thermal expansion of pipelines and damping vibrations resulting from the operation of the pump, flexible bellows “connections” are provided in the system. For hydraulic isolation of pipeline sections, ball valves are used. To clean the coolant from mechanical impurities, a strainer 142 is installed at the pump inlet. To prevent the liquid from flowing back through the pump 143, a check valve is installed at the time of stopping at the pump outlet. To visually control the pressure at the inlet to the pump 143 and at the outlet of the pump and the power module 9, pressure gauges 147-149 with isolating ball valves are installed. To drain the system, drainage taps are provided at all lower points. To remove air from the system, an automatic air valve 141 is provided at the upper point.
Система дренажа и загрузки СО предназначена для дренажа трубопроводной системы и заполнения ее теплоносителем. Гидравлическая схема системы дренажа и загрузки системы охлаждения представлена на фиг.12. Система дренажа и загрузки состоит из бака 139, загрузочного насоса 144, системы трубопроводов и запорной арматуры. Для дренажа системы необходимо открыть краны перед баком 139 и весь теплоноситель, находящийся в системе, сольется в дренажный бак 139. Для загрузки системы предназначен насос 144. Насос 144 забирает теплоноситель из бака 139 и подает его в трубопроводную систему. На выходе насос 144 оснащен запорным шаровым краном и обратным клапаном. The CO drainage and loading system is designed to drain the pipeline system and fill it with coolant. The hydraulic circuit of the drainage and loading of the cooling system is shown in Fig. 12. The drainage and loading system consists of a tank 139, a loading pump 144, a piping system and shutoff valves. To drain the system, it is necessary to open the taps in front of tank 139 and all the coolant in the system will merge into drain tank 139. Pump 144 is designed to load the system. Pump 144 takes the coolant out of tank 139 and feeds it into the pipeline system. At the outlet, the pump 144 is equipped with a shut-off ball valve and a check valve.
Система дымоудаления предназначена для отвода продуктов сгорания от котла 16 в атмосферу. Схема системы дымоудаления представлена на фиг.13, где позициями обозначено: 16 - котел, 152 - газовыхлопной теплоизолированный трубопровод, 153 - проход газовыхлопного трубопровода через стену, 154 - заглушка, 155 - зонт.  The smoke exhaust system is designed to divert combustion products from the boiler 16 into the atmosphere. The scheme of the smoke exhaust system is shown in Fig. 13, where the positions indicated: 16 - boiler, 152 - gas exhaust heat-insulated pipe, 153 - passage of the gas exhaust pipe through the wall, 154 - plug, 155 - umbrella.
Система дымоудаления спроектирована в виде модульного теплоизолированного газовыхлопного трубопровода 152 внутренним диаметром, например, 180 мм и диаметром теплоизоляции, например, 280 мм. Как вариант, газовыхлопной трубопровод выполнен из нержавеющей стали толщиной 1мм. Температура продуктов сгорания может составлять 260-280°С. Газовыхлопной трубопровод на выходе из котла может представлять из себя горизонтальный участок, выходящий через короб в стене 153 контейнера наружу, где врезается под углом 45° во внешний вертикальный газовыхлопной трубопровод высотой 4450 мм от уровня дна контейнера. В верхней точке внешнего газовыхлопного трубопровода смонтирован зонт 155, который предотвращает попадание атмосферных осадков в трубопровод. В нижней точке внешнего газовыхлопного трубопровода смонтирован конденсатоотводчик 154.  The smoke exhaust system is designed as a modular heat-insulated gas exhaust pipe 152 with an inner diameter of, for example, 180 mm and a diameter of thermal insulation, for example, 280 mm. As an option, the gas exhaust pipe is made of stainless steel 1 mm thick. The temperature of the combustion products may be 260-280 ° C. The gas exhaust pipe at the outlet of the boiler can be a horizontal section extending out through the duct in the container wall 153, where it cuts at an angle of 45 ° into an external vertical gas exhaust pipe with a height of 4450 mm from the bottom of the container. An umbrella 155 is mounted at the upper point of the external gas exhaust pipe, which prevents atmospheric precipitation from entering the pipeline. At the bottom of the external gas exhaust pipe, a steam trap 154 is mounted.
Система распределения электроэнергии предназначена для функционирования электрогенерирующего комплекса и выработки/передачи электроэнергии внешнему потребителю 7. Блок-схема системы распределения электроэнергии показана на фиг.14, где позициями обозначены: 7 - внешний потребитель электроэнергии, 15 - сухой охладитель, 21 - щит управления котла, 22 - щит управления силового модуля, 23 - агрегатный распределительный щит, 56,57 - циркуляционные насосы ТММ, 60 - трехходовой кран ТММ, 75 - загрузочный насос ТММ, 81,82,127,138 - электромагнитные клапаны, 96 - газовая горелка, 97 - газовая рампа, 125 - повысительный насос силового модуля, 143 - циркуляционный насос СО, 144 - загрузочный насос СО, 145,146 - вентиляторы сухого охладителя, 156 - щит собственный нужд контейнера, 157 - загрузочное устройство, 158 - панельный ПК, 159 - охранно-пожарная сигнализация, 160 - источник бесперебойного питания, 161 - вентилятор системы вентиляции контейнера, 162 - освещение контейнера, 163 - электрообогрев контейнера, 164 - управляемые воздушные клапаны контейнера, 165- 170 - трансформаторы тока, 171,172 - счетчики электроэнергии.  The electric power distribution system is designed for the operation of the electric generating complex and the generation / transmission of electric power to the external consumer 7. The block diagram of the electric power distribution system is shown in Fig. 14, where the positions denote: 7 - external electric power consumer, 15 - dry cooler, 21 - boiler control panel, 22 - power module control panel, 23 - modular distribution board, 56.57 - TMM circulation pumps, 60 - three-way valve ТММ, 75 - TMM loading pump, 81.82,127,138 - solenoid valves, 96 - gases I am a burner, 97 - gas train, 125 - booster pump of the power module, 143 - circulation pump СО, 144 - loading pump СО, 145,146 - dry cooler fans, 156 - container's own needs shield, 157 - loading device, 158 - panel PC, 159 - fire alarm, 160 - uninterruptible power supply, 161 - container ventilation system fan, 162 - container lighting, 163 - container electric heating, 164 - container controlled air valves, 165-170 - current transformers, 171,172 - electric power meters.
Система автоматического управления и регулирования содержит прикладное программное обеспечение автоматизированной системы контроля и управления электрогенерирующим комплексом. Система автоматического управления и регулирования предназначена для обеспечения автоматического безаварийного функционирования электрогенерирующего комплекса и предоставляет следующие возможности: под держание безаварийной работы электрогенерирующего комплекса на всех режимах работы без постоянного обслуживающего персонала; человеко- машинный интерфейс; получение совокупной информации о состоянии и работе технологических узлов и объектов автоматизации; представление информации в виде графических мнемосхем, графиков, таблиц; дистанционное управление режимами работы электрогенерирующего комплекса как от местного, так и от диспетчерского уровня; автоматическое поддержание значений технологических параметров в заданных режимах работы; сигнализация и ведение журнала событий по дискретным сигналам системы, а также предупредительная и аварийная сигнализация при выходе технологических параметров за пределы рабочих границ с регистрацией соответствующих отклонений в журнал событий; индикация и контроль текущего положения исполнительных механизмов; диагностика системы; ведение локального архива по топливным ресурсам, сгенерированной энергии и основным параметрам технологического процесса; предоставление отчетной информации по основным технологическим параметрам и энергоресурсам. The automatic control and regulation system contains application software of an automated control system and control power generation complex. The automatic control and regulation system is designed to ensure automatic trouble-free operation of the power generating complex and provides the following features: maintaining the trouble-free operation of the power generating complex at all operating modes without constant maintenance personnel; human-machine interface; obtaining aggregate information about the state and operation of technological units and automation objects; presentation of information in the form of graphic mnemonic diagrams, graphs, tables; remote control of the operating modes of the electric generating complex from both the local and the dispatch level; automatic maintenance of the values of technological parameters in specified operating modes; alarm and event logging by discrete signals of the system, as well as warning and emergency alarms when technological parameters go beyond operating limits with the corresponding deviations being recorded in the event log; indication and control of the current position of actuators; system diagnostics; maintaining a local archive of fuel resources, generated energy and the main parameters of the process; providing reporting information on the main technological parameters and energy resources.
Система автоматического управления и регулирования предназначена для автоматизации следующих видов деятельности в процессе функционирования электрогенерирующего комплекса: мониторинг технологических параметров с привязкой к мнемосхеме технологического процесса; запуск, останов электрогенерирующего комплекса по команде оператора локально или дистанционно; автоматическое отслеживание запуска, останова и штатной работы электрогенерирующего комплекса (в случае возникновения аварийного события, нажатия кнопки экстренного останова или срабатывания смежной системы пожаротушения автоматический аварийный останов электрогенерирующего комплекса); автоматическое отслеживание времени наработки электрогенерирующего комплекса; регулирование технологических параметров в автоматическом режиме; построение графиков изменения значений технологических параметров; ведение архива изменений технологических параметров; управление смежными системами, исполнительными механизмами электрогенерирующего комплекса; ведение журнала предупредительных, аварийных событий системы; диагностика связи; автоматическое или по команде оператора создание отчетов по основным технологическим параметрам и ресурсам. Система автоматического управления и регулирования подразделяется на следующие подсистемы (см. фиг.15) с привязкой к выполняемым функциям: The automatic control and regulation system is designed to automate the following activities in the process of functioning of the electricity generating complex: monitoring of technological parameters with reference to the technological process mnemonic; start-up, shutdown of the power generating complex at the command of the operator locally or remotely; automatic tracking of the start, stop and regular operation of the power generating complex (in the event of an emergency, pressing the emergency stop button or the operation of an adjacent fire extinguishing system, automatic emergency stop of the power generating complex); automatic tracking of the operating time of the power generating complex; regulation of technological parameters in automatic mode; plotting changes in the values of technological parameters; maintaining an archive of changes in technological parameters; control of adjacent systems, actuators of the power generating complex; logging of warning, emergency events of the system; communication diagnostics; automatic or at the command of the operator, the creation of reports on the main technological parameters and resources. The automatic control and regulation system is divided into the following subsystems (see Fig. 15) with reference to the functions performed:
а) подсистема ввода-вывода сигналов решает задачу ввода-вывода сигналов автоматизированной системы (АС) и выполняет следующие функции: ввод в АС аналоговых сигналов технологических параметров и дискретных сигналов состояний от датчиков, исполнительных механизмов и смежных систем; вывод из АС управляющих аналоговых и дискретных сигналов к исполнительным механизмам и смежным системам;  a) the signal input-output subsystem solves the problem of inputting and outputting signals of an automated system (AS) and performs the following functions: inputting analog signals of technological parameters and discrete state signals from sensors, actuators, and related systems to the speakers the output from the control system of analogue and discrete signals to actuators and related systems;
б) сетевая подсистема решает задачи транспорта данных реального времени и архивных данных на уровне протоколов по информационным каналам связи между операторской станцией, УСО, счетчиками, контроллерами, расходомером, смежными системами и диспетчерским уровнем;  b) the network subsystem solves the problems of transporting real-time data and archival data at the protocol level via information communication channels between the operator station, USO, meters, controllers, flow meters, adjacent systems and the control level;
в) подсистема математических и логических вычислений решает задачи обработки данных, реализации алгоритмов и мониторинга состояния объектов и выполняет следующие функции: обработка поступающих входных данных, их масштабирование; реализация алгоритмов регулирования технологических параметров; реализация алгоритмов управления и подсчета времени наработки электрогенерирующего комплекса; контроль и управление режимами работы электрогенерирующего комплекса; обработка диагностической информации по состоянию компонентов;  c) the subsystem of mathematical and logical calculations solves the problems of data processing, implementation of algorithms and monitoring the state of objects and performs the following functions: processing incoming data, scaling it; implementation of control algorithms for technological parameters; implementation of control algorithms and calculation of the operating time of the power generating complex; control and management of the operating modes of the electric generating complex; processing of diagnostic information on the status of components;
г) подсистема визуализации решает задачи управления установкой оператором, предоставления технологической информации оператору посредством человеко- машинного интерфейса и выполняет следующие функции: представление оперативной технологической информации в виде мнемосхем; представление детализированной информации по технологическому процессу в виде всплывающих окон; управление технологическим процессом оператором посредством диалоговых окон, кнопок, ползунков и т.д.; представление значений параметров в виде текущих или архивных графиков (трендов), в числовом или табличном виде; цветовая, символьная индикация событий системы; предоставление на всех экранах информации по текущей наработке, по текущему состоянию режима работы электрогенерирующего комплекса;  d) the visualization subsystem solves the problems of controlling the installation by the operator, providing technological information to the operator through a human-machine interface and performs the following functions: representing operational technological information in the form of mnemonic diagrams; presentation of detailed information on the technological process in the form of pop-ups; operator process control by means of dialog boxes, buttons, sliders, etc .; presentation of parameter values in the form of current or archived charts (trends), in numerical or tabular form; color, symbolic indication of system events; providing on all screens information on the current operating time, on the current state of the operating mode of the electricity generating complex;
д) подсистема архивирования решает задачи архивирования данных и выполняет следующие функции: сохранение основных технологических параметров в локальную базу данных БД; сохранение сообщений журнала событий АС в локальную БД; бесперебойное хранение значений параметров и сообщений журнала событий в локальной БД в течение заданного времени; предоставление накопленной информации по запросу от подсистемы отчетов и от подсистемы визуализации; e) the archiving subsystem solves the tasks of archiving data and performs the following functions: saving the main technological parameters to the local database of the database; saving messages of the event log of the speakers in the local database uninterrupted storage of parameter values and event log messages in local database for a given time; providing accumulated information upon request from the reporting subsystem and from the visualization subsystem;
е) подсистема отчетов решает задачи по предоставлению отчетных данных и выполняет следующие функции: подготовка данных для всех видов и типов отчетов АС локально; генерация отчетов в автоматическом режиме или по запросу оператора; хранение отчетов в течение заданного времени локально; предоставление сохраненных отчетов на диспетчерский уровень;  f) the reporting subsystem solves the tasks of providing reporting data and performs the following functions: preparing data for all types and types of AC reports locally; report generation in automatic mode or at the request of the operator; storing reports for a specified time locally; provision of saved reports to the dispatch level;
ж) подсистема предупредительной, аварийной сигнализации и событий решает задачи по оповещению оператора об отклонениях от штатного режима работы установки, а также ведение журнала событий. Выполняет следующие функции: генерация сигналов предупредительной, аварийной и событийной направленности относительно контроля границ значений параметров, диагностики, а также состояния системы в целом; цветовая, символьная сигнализация предупредительных сообщений и событий, событий перехода параметра через преду предительные/аварийные границы, состояния компонентов и каналов связи на мнемосхемах; ведение журнала предупредительных/аварийных сообщений и событий; хранение предупредительных/аварийных сообщений и событий в течение заданного времени в БД локально.  g) the subsystem of warning, alarm and events solves the problem of notifying the operator of deviations from the normal operating mode of the installation, as well as maintaining an event log. It performs the following functions: generation of warning, emergency and event signals with respect to monitoring the boundaries of parameter values, diagnostics, as well as the state of the system as a whole; color and symbolic signaling of warning messages and events, events of the parameter passing through the previous / alarm limits, the status of components and communication channels on mnemonic diagrams; logging of warning / alarm messages and events; storage of warning / alarm messages and events for a specified time in the database locally.
На фиг.16 показан вариант конструкции спирального детандера. Спиральный детандер в основном состоит из корпуса 175, вала 176, передающего крутящий момент валу генератора, подвижной спирали 173 и неподвижной спирали 174. Спиральный детандер выполнен как машина объемного типа и при вращении подвижной спирали 173 относительно неподвижной 174 создаются замкнутые области, в которых расширяется рабочая среда котура силового модуля и приводится во вращение вал 176. Возникающий крутящий момент напрямую передается валу генератора (без преобразовательных механизмов) и вырабатывается электроэнергия с высоким КПД всей установки.  On Fig shows an embodiment of the spiral expander. The spiral expander mainly consists of a housing 175, a shaft 176, which transmits torque to the generator shaft, a movable spiral 173 and a fixed spiral 174. The spiral expander is designed as a volumetric machine and when the movable spiral 173 is rotated relative to the fixed 174, closed areas are created in which the working area expands The medium of Kotura is of the power module and the shaft 176 is driven into rotation. The resulting torque is directly transmitted to the generator shaft (without converting mechanisms) and electricity with high efficiency is generated her installation.
Для работоспособности электрогенерирующего комплекса необходимо обеспечить подачу топлива (как один из вариантов - природного газа). Подключить контейнер к контуру внешнего защитного заземления. Внешние электрические подключения к электрогенерирующему комплексу выполнить в соответствии с проектом подключения. Функционирование электрогенерирующего комплекса является полностью автоматическим. Электрогенерирующий комплекс оснащен всеми необходимыми приборами регулировки, контроля и безопасности, которые позволяют эксплуатировать его без постоянного присутствия персонала. Уровень автоматизации электрогенерирующего комплекса позволяет проводить самодиагностику системы и не требует специальных мер при эксплуатации. Конструкция электрогенерирующего комплекса обеспечивает возможность транспортировки автомобильным и железнодорожным транспортом. Перемещать электрогенерирующий комплекс волоком не разрешается. Электрогенерирующий комплекс транспортируется двумя транспортными местами: контейнер и навесное оборудование. Комплектное оборудование контейнера закреплены внутри изделия в транспортном положении. For the operability of the power generating complex, it is necessary to provide fuel supply (as one of the options - natural gas). Connect the container to the external protective earth circuit. Perform external electrical connections to the power generating complex in accordance with the connection design. The functioning of the power generating complex is fully automatic. The power generating complex is equipped with all the necessary adjustment, control and safety devices that allow it to be operated without the constant presence of personnel. Automation level The power generating complex allows for self-diagnosis of the system and does not require special measures during operation. The design of the power generating complex provides the possibility of transportation by road and rail. It is not allowed to move the power generating complex with a drag. The power generating complex is transported by two transport places: a container and attachments. The complete equipment of the container is fixed inside the product in the transport position.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Электрогенерирующий комплекс, включающий: котел с дымовой трубой, силовой модуль, воздушный охладитель, промежуточный контур рабочей текучей среды для передачи тепла от котла к силовому модулю, основной контур рабочей текучей среды силового модуля для выработки электроэнергии, дополнительный контур рабочей текучей среды для отвода тепла от силового модуля к воздушному охладителю, отличающийся тем, что промежуточный контур представляет собой замкнутый контур с рабочей текучей средой в виде диатермического масла, состоящий из термомаслянного модуля, системы дренажа и загрузки термомаслянного модуля, системы подачи азота в расширительный бак для сохранения физико-химических свойств диатермического масла; котел с дымовой трубой включает систему топливоподачи для регулируемой подачи газа к горелочному устройству и систему дымоудаления для отвода продуктов сгорания от котла; дополнительный контур представляет собой замкнутую систему охлаждения с рабочей текучей средой в виде водно-гликолевого раствора и включает систему дренажа и загрузки системы охлаждения; силовой модуль представляет собой замкнутую систему, в которой осуществляется органический цикл Ренкина, с рабочей текучей средой в виде фреона и включает испаритель, детандер, генератор, рекуператоры, конденсатор, насос, причем детандер вьшолнен спиральным объемного типа, с возможностью передачи крутящего момента на вал генератора для выработки электроэнергии; при этом электрогенерирующий комплекс включает систему распределения электроэнергии для функционирования электрогенерирующего комплекса и выработки электроэнергии внешнему потребителю и систему автоматического управления и регулирования. 1. Power generating complex, including: a boiler with a chimney, a power module, an air cooler, an intermediate circuit of the working fluid for transferring heat from the boiler to the power module, the main circuit of the working fluid of the power module to generate electricity, an additional circuit of the working fluid for removal heat from the power module to the air cooler, characterized in that the intermediate circuit is a closed circuit with a working fluid in the form of a diathermic oil, consisting of a thermome the merged module, the drainage and loading system of the thermal oil module, the system for supplying nitrogen to the expansion tank to preserve the physicochemical properties of the diathermic oil; the chimney boiler includes a fuel supply system for controlled gas supply to the burner device and a smoke removal system for removing combustion products from the boiler; the additional circuit is a closed cooling system with a working fluid in the form of a water-glycol solution and includes a drainage and loading system for the cooling system; the power module is a closed system in which the organic Rankine cycle is carried out, with a working fluid in the form of freon and includes an evaporator, expander, generator, recuperators, condenser, pump, and the expander is filled with a spiral volume type, with the possibility of transmitting torque to the generator shaft to generate electricity; wherein the power generating complex includes a power distribution system for the operation of the power generating complex and generating electricity to an external consumer and an automatic control and regulation system.
2. Электрогенерирующий комплекс по п.1, отличающийся тем, что установлен на единой раме в виде контейнера.  2. The power generating complex according to claim 1, characterized in that it is mounted on a single frame in the form of a container.
3. Электрогенерирующий комплекс по п.1, отличающийся тем, что спиральный детандер состоит из корпуса, подвижной спирали, неподвижной спирали и вала.  3. The power generating complex according to claim 1, characterized in that the spiral expander consists of a housing, a movable spiral, a fixed spiral and a shaft.
4. Электрогенерирующий комплекс по п.1, отличающийся тем, что термомаслянный модуль включает в себя котел, группу циркуляционных насосов, расширительный бак, систему трубопроводов, трубопроводную арматуру и щиты управления.  4. The power generating complex according to claim 1, characterized in that the thermal oil module includes a boiler, a group of circulation pumps, an expansion tank, a piping system, pipe fittings and control panels.
5. Электрогенерирующий комплекс по п.1, отличающийся тем, что система дренажа и загрузки термомаслянного модуля выполнена с возможностью дренажа трубопроводной системы под действием силы тяжести в дренажный бак, приема азота из системы подачи азота, принудительного дренажа бака с помощью насоса, загрузки системы из дренажного бака и загрузки системы из внешней емкости. 5. The power generating complex according to claim 1, characterized in that the drainage and loading system of the thermal oil module is configured to drain the piping system under the influence of gravity into the drainage tank, receiving nitrogen from the nitrogen supply system, forced drainage of the tank using a pump, loading the system from the drain tank and loading the system from an external tank.
6. Электрогенерирующий комплекс по п.1, отличающийся тем, что система подачи азота выполнена с возможностью подачи азота из азотного баллона в расширительный бак при давлении ниже заданного в реле давления и сброса азота из расширительного бака в систему дренажа и загрузки термомаслянного модуля при давлении выше заданного в реле давления.  6. The power generating complex according to claim 1, characterized in that the nitrogen supply system is configured to supply nitrogen from the nitrogen cylinder to the expansion tank at a pressure below the pressure set in the pressure switch and release nitrogen from the expansion tank into the drainage system and load the thermal oil module at a pressure above set in the pressure switch.
7. Электрогенерирующий комплекс по п.1, отличающийся тем, что система топливоподачи включает в себя горелку, газовую рампу, расходомер газа, фильтр, шаровый запорный кран, термозапорный клапан.  7. The power generating complex according to claim 1, characterized in that the fuel supply system includes a burner, a gas train, a gas flow meter, a filter, a ball shut-off valve, a thermal shut-off valve.
8. Электрогенерирующий комплекс по п.1, отличающийся тем, что система дымоудаления включает в себя дымовую трубу в виде теплоизолированного газовыхлопного трубопровода из нержавеющей стали с горизонтальным участком, выходящим наружу из контейнера электрогенерирующего комплекса, где он врезан под углом 45° во внешний вертикальный газовыхлопной трубопровод на высоте от уровня дна контейнера, причем в верхней точке внешнего газовыхлопного трубопровода смонтирован зонт, а в нижней точке внешнего газовыхлопного трубопровода смонтирован конденсатоотводчик.  8. The electricity generation complex according to claim 1, characterized in that the smoke removal system includes a chimney in the form of a heat-insulated gas exhaust pipe made of stainless steel with a horizontal section extending outward from the container of the electricity generation complex, where it is cut at an angle of 45 ° into an external vertical gas exhaust the pipeline is at a height above the level of the bottom of the container, with an umbrella mounted at the upper point of the external gas exhaust pipe, and mounted at the lower point of the external gas exhaust pipe steam trap.
9. Электрогенерирующий комплекс по п.1, отличающийся тем, что система охлаждения включает в себя конденсатор, циркуляционный насос, сухой охладитель, расположенный на крыше контейнера электрогенерирующего комплекса, расширительный бак мембранного типа, систему трубопроводов, запорную арматуру, датчики контрольно-измерительных приборов и автоматики.  9. The power generating complex according to claim 1, characterized in that the cooling system includes a condenser, a circulation pump, a dry cooler located on the roof of the container of the power generating complex, an expansion tank of the membrane type, a piping system, shutoff valves, sensors of control and measuring devices, and automatics.
10. Электрогенерирующий комплекс по п.1, отличающийся тем, что система дренажа и загрузки системы охлаждения включает в себя бак, загрузочный насос, систему трубопроводов и запорную арматуру.  10. The power generating complex according to claim 1, characterized in that the drainage and loading system of the cooling system includes a tank, a loading pump, a piping system and shutoff valves.
11. Электрогенерирующий комплекс по п.1, отличающийся тем, что силовой модуль дополнительно включает в себя датчики контрольно-измерительных приборов и автоматики, систему трубопроводов и запорно-регулирующую арматуру.  11. The power generating complex according to claim 1, characterized in that the power module further includes sensors of instrumentation and automation, a piping system and shut-off and control valves.
12. Элекг огенерирующий комплекс по п.1, отличающийся тем, что система распределения электроэнергии включает в себя щиты управления котла, управления силового модуля, агрегатный распределительный щит, электрически связанные с элементами систем, модулей и контуров электрогенерирующего комплекса, охранно- пожарную сигнализацию, источник бесперебойного питания, трансформаторы тока, счетчики электроэнергии. 12. The electric power generating complex according to claim 1, characterized in that the electric power distribution system includes boiler control panels, power module control panels, an aggregate distribution panel electrically connected to elements of systems, modules and circuits of the electric generating complex, fire and security alarm system, source uninterruptible power supply, current transformers, electricity meters.
13. Электрогенерирующий комплекс по п.1, отличающийся тем, что система автоматического управления и регулирования включает в себя подсистему ввода- вывода сигналов, сетевую подсистему, подсистему математических и логических вычислений, подсистему визуализации, подсистему архивирования, подсистему отчетов и подсистему предупредительной, аварийной сигнализации и событий. 13. The power generating complex according to claim 1, characterized in that the automatic control and regulation system includes a signal input-output subsystem, a network subsystem, a mathematical and logical computation subsystem, a visualization subsystem, an archiving subsystem, a reporting subsystem and a warning, alarm subsystem and events.
PCT/RU2016/000325 2015-06-17 2016-05-30 Power-generating complex WO2016204653A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015123280A RU2609273C2 (en) 2015-06-17 2015-06-17 Power-generating complex "skat"
RU2015123280 2015-06-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016204653A1 true WO2016204653A1 (en) 2016-12-22

Family

ID=57545382

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2016/000325 WO2016204653A1 (en) 2015-06-17 2016-05-30 Power-generating complex

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2609273C2 (en)
WO (1) WO2016204653A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114251173A (en) * 2022-01-17 2022-03-29 深圳市聚能优电科技有限公司 Condensation-preventing and cooling structure of container type generator set and control method thereof

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2689509C1 (en) * 2018-03-29 2019-05-28 Юрий Васильевич Белоусов Gas turbine gas pumping unit (embodiments)
RU2689508C1 (en) * 2018-07-10 2019-05-28 Юрий Васильевич Белоусов Method of heating fuel gas in a non-volatile gas transfer unit

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007077293A1 (en) * 2005-12-30 2007-07-12 Wärtsilä Biopower Oy Method of heating and/or evaporating an organic medium and a heat exchanger unit for recovering heat from a hot gas flow
RU2376481C2 (en) * 2008-01-16 2009-12-20 Открытое Акционерное Общество "Санкт-Петербургское Морское Бюро Машиностроения "Малахит" Electric power generating complex with combined fuel
RU2502880C2 (en) * 2008-03-10 2013-12-27 Ормат Текнолоджиз Инк. Organic rankine cycle of direct heating

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6494042B2 (en) * 2001-02-12 2002-12-17 Ormat Industries Ltd. Method of and apparatus for producing uninterruptible power
JP2006250075A (en) * 2005-03-11 2006-09-21 Honda Motor Co Ltd Rankine cycle device
DE102008009962A1 (en) * 2007-12-04 2009-06-10 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Probe with high accuracy DC voltage measurement

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007077293A1 (en) * 2005-12-30 2007-07-12 Wärtsilä Biopower Oy Method of heating and/or evaporating an organic medium and a heat exchanger unit for recovering heat from a hot gas flow
RU2376481C2 (en) * 2008-01-16 2009-12-20 Открытое Акционерное Общество "Санкт-Петербургское Морское Бюро Машиностроения "Малахит" Electric power generating complex with combined fuel
RU2502880C2 (en) * 2008-03-10 2013-12-27 Ормат Текнолоджиз Инк. Organic rankine cycle of direct heating

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114251173A (en) * 2022-01-17 2022-03-29 深圳市聚能优电科技有限公司 Condensation-preventing and cooling structure of container type generator set and control method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
RU2609273C2 (en) 2017-02-01
RU2015123280A (en) 2017-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106224018B (en) A kind of coal unit steam turbine the whole series Start-up and Adjustment method and system
US3965675A (en) Combined cycle electric power plant and a heat recovery steam generator having improved boiler feed pump flow control
CN103382860B (en) Steam turbine power generation heating system controlling method
US5483797A (en) Method of and apparatus for controlling the operation of a valve that regulates the flow of geothermal fluid
RU2609273C2 (en) Power-generating complex "skat"
EP3032099A1 (en) Solar thermal power generation system
DE102007008609B4 (en) ORC system for internal combustion engines
CN103748632A (en) Arrangement and method for providing an emergency supply to a nuclear installation
KR20130139326A (en) Retrofitting a heating steam extraction facility in a fossil-fired power plant
CN106761971B (en) A kind of method of the emergent supply turbo-engine lube of high position energy storage
CN211287801U (en) Small machine steam inlet control device based on application of standby steam source
RU92934U1 (en) UNIT OF FUEL GAS PREPARATION UNIT
RU2604208C1 (en) Method to increase npp cyclic load capability and safety
RU148986U1 (en) MODULAR GAS DISTRIBUTION STATION
RU110413U1 (en) TURBO INSTALLATION FOR AC GENERATOR
CN104879174B (en) A kind of urgent steam-operating oil pump remote manual control system and method
CN216518166U (en) Steam turbine power generation device
CN206468379U (en) A kind of device of the emergent supply turbo-engine lube of high-order energy storage
RU89874U1 (en) INSTALLATION FOR THE PRODUCTION OF LIQUEFIED GAS ON THE BASIS OF GAS HEAT POWER PLANTS
RU2388920C1 (en) Gas-pumping station on offshore platform
CN113700559B (en) Dual-fuel gas turbine generator set of offshore facility
Valamin et al. The cogeneration steam turbine of the T-63/76-8.8 type for a series of PGU-300 combined cycle power plants
RU63909U1 (en) HEAT GENERATING UNIT
RU2820253C1 (en) Explosion-proof complex of autonomous power supply
JP4987973B2 (en) Natural gas liquefaction plant and power supply system, control device and operation method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16812029

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 30/04/2018)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16812029

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1