энергетическая утилизационная установка газоперекачивающих станций магистральных газопроводов

Формула изобретения

Энергетическая утилизационная установка газоперекачивающих станций магистральных газопроводов, содержащая нагнетатель природного газа, турбодетандер с промежуточным отбором газа, теплообменник для утилизации тепла уходящих газов, газотурбинного привода нагнетателя, отличающаяся тем, что на линии отбора газа из выходной магистрали газокомпрессорной станции к утилизационному теплообменнику дополнительно установлен дожимающий компрессор, расположенный на одном валу с турбодетандером, а трубопровод промежуточного отбора газа из турбодетандера сообщен с выходом газоперекачивающей станции.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для повышения эффективности выработки электроэнергии для собственных нужд газоперекачивающих станций магистральных газопроводов.

Изобретение позволяет повысить эффективность установки за счет понижения давления циркуляционного потока турбодетандера до оптимальной величины.

Известна энергетическая установка для газоперекачивающей станции по а.с. СССР №857523, содержащая нагнетатель природного газа, турбодетандер с промежуточным отбором газа, теплообменник для утилизации тепла уходящих газов газотурбинного привода нагнетателя, причем вход турбодетандера подключен к выходу газоперекачивающей станции, его выход соединен с камерой сгорания газотурбинного привода, а промежуточный отбор газа из турбодетандера соединен через охладитель с входом газа на газоперекачивающую станцию для повторного сжатия газа, отбираемого из отбора турбодетандера. Газ, поступающий в турбодетандер, состоит, таким образом, из потока топливного газа и циркуляционного потока, направляемого из отбора турбодетандера на повторное сжатие.

Недостатком известной установки является низкая степень понижения давления между входом турбодетандера и промежуточным отбором газа, которая без учета гидравлических потерь равна степени сжатия нагнетателя газоперекачивающей станции (1,25 или 1,5 для магистральных газопроводов России и стран СНГ), что значительно ниже оптимального значения для турбодетандера. Это приводит к низкой эффективности установки и большому расходу газа, отбираемого с выхода газоперекачивающей станции и возвращаемого на повторное сжатие, что, в свою очередь, приводит к необходимости повышать производительность нагнетателей. Кроме того, ввиду высокой температуры газа в отборе турбодетандера необходима установка охладителя на линии возврата этого газа на повторное сжатие, это вызывает повышение металлоемкости установки и дополнительный расход энергии на перекачку теплоносителя через охладитель.

Эти недостатки устраняются тем, что на линии отбора газа из выходной магистрали газокомпрессорной станции к утилизационному теплообменнику дополнительно установлен дожимающий компрессор, расположенный на одном валу с турбодетандером, а трубопровод промежуточного отбора газа из турбодетандера непосредственно сообщен с выходом газоперекачивающей станции.

На чертеже представлена схема предлагаемой установки.

Установка имеет линию электрических собственных нужд 1, электрогенератор 2, турбодетандер 3, камеру отбора 4 турбодетандера 3, газопровод 5, дожимающий компрессор 6, линию всасывания 7 нагнетателя газоперекачивающей станции; камеру сгорания 8 газотурбинного привода 9, утилизационный теплообменник 10 для подогрева газа перед турбодетандером, нагнетатель 11, линию нагнетания газоперекачивающей станции 12.

Установка работает следующим образом.

Транспортируемый газ по линии всасывания 7 поступает в нагнетатель 11, после которого подается в линию нагнетания 12. Необходимое количество газа отбирается из линии 12 на сжатие в дожимающий компрессор 6, нагревается в теплообменнике 10 за счет тепла уходящих газов газовой турбины 9 и подаётся в турбодетандер 3. Турбодетандер 3 приводит в действие электрогенератор 2, который питает линию электрических собственных нужд 1. Часть газа, поступившего в турбодетандер 3, отбирается из камеры отбора 4 и по трубопроводу 5 направляется в линию нагнетания 12 газоперекачивающей станции. Оставшийся газ после турбодетандера 3 поступает в камеру сгорания 8, из которой продукты сгорания поступают в газотурбинный привод 9. Уходящие газы газотурбинного привода 9 подогревают в теплообменнике 10 природный газ, поступающий из компрессора 6 в турбодетандер 3.

Таким образом, установка дожимающего компрессора позволяет увеличить степень понижения давления в турбодетандере и полезную работу 1 кг газа циркуляционного потока до оптимального значения, сократить его расход и снизить нагрузку основных агрегатов газоперекачивающей станции, так как в предлагаемой схеме отсутствует повторное сжатие газа циркуляционного потока. Соединение трубопровода отвода газа из промежуточного отбора турбодетандера с выходом газоперекачивающей станции позволяет отказаться от охладителя, что значительно снижает металлоемкость установки.