Детандер-генераторный агрегат с двухступенчатым промежуточным подогревом газа

Полезная модель относится к детандер-генераторным установкам и касается детандерных установок для производства электроэнергии при использовании энергии избыточного давления природного газа, транспортируемого по газопроводам, и может быть применена на газорегуляторных пунктах (ГРП) и газораспределительных станциях (ГРС) газопроводов. Техническая задача, решаемая предлагаемой полезной моделью - состоит в повышении энергоэффективности детандер-генераторной установки. Технический результат, достигается тем, что известный детандер-генераторный агрегат с двухступенчатым промежуточным подогревом газа, содержащий трубопровод высокого давления, последовательно и попарно соединенные три теплообменника подогрева газа и три детандера, кинематически связанные с электрогенератором и подключенные входным патрубком первого теплообменника к трубопроводу высокого давления, а выходным патрубком третьего детандера - к трубопроводу низкого давления, газорегуляторный пункт, трубопровод низкого давления, согласно полезной модели, снабжен тремя теплонасосными установками, причем в качестве упомянутых теплообменников подогрева газа задействованы конденсаторы теплонасосных установок, а компрессоры теплонасосных установок последовательно соединены между собой и подключены к электрогенератору. 1 илл.

Полезная модель относится к детандер-генераторным установкам и касается детандерных установок для производства электроэнергии при использовании энергии избыточного давления природного газа, транспортируемого по газопроводам, и может быть применена на газорегуляторных пунктах и газораспределительных станциях газопроводов. В данной установке применение промежуточных подогревов газа и включение в схему теплонасосной установки позволяют использовать для подогрева низкопотенциальную теплоту с температурой менее 30°С.

Известна установка для получения электрической энергии за счет использования энергии избыточного давления газа, содержащая кинематически соединенные с электрогенератором три детандера, подключенные входным патрубком к трубопроводу высокого давления до ГРП, выходным патрубком - к трубопроводу низкого давления за ГРП, а также теплообменники для подогрева газа перед детандерами. (Корягин А.В., Соловьев Р.В. Детандер-генераторный агрегат с двухступенчатым промежуточным подогревом газа / Патент на полезную модель 85614. Россия. Бюл. 16. 10.08.2009 г.)

Недостатком этой установки является то, что ее система подогрева газа не позволяет использовать источник теплоты с температурой менее 30°С. При этом исключается возможность использования для подогрева газа возобновляемых источников энергии, что приводит к дополнительным затратам теплоты и топлива и снижает экономические и экологические показатели установки.

Технический результат, предлагаемой полезной модели состоит в повышении энергоэффективности детандер-генераторного агрегата путем использования теплоты вторичных энергетических ресурсов при промежуточном подогреве газа перед детандером.

Технический результат, достигается тем, что известный детандер-генераторный агрегат с двухступенчатым промежуточным подогревом газа, содержащий трубопровод высокого давления, последовательно и попарно соединенные три теплообменника подогрева газа и три детандера, кинематически связанные с электрогенератором и подключенные входным патрубком первого теплообменника к трубопроводу высокого давления, а выходным патрубком третьего детандера - к трубопроводу низкого давления, газорегуляторный пункт, трубопровод низкого давления, согласно полезной модели, снабжен тремя теплонасосными установками, причем в качестве упомянутых теплообменников подогрева газа задействованы конденсаторы теплонасосных установок, а компрессоры теплонасосных установок последовательно соединены между собой и подключены к электрогенератору.

На рисунке изображена принципиальная схема предлагаемого детандер-генераторного агрегата.

Детандер-генераторный агрегат содержит трубопровод высокого давления 1, трубопровод низкого давления 2, разделенные газорегуляторным пунктом 3, установленные по ходу газа последовательно и попарно соединенные три теплообменника 4, 5, 6 и три детандера 7, 8 9, кинематически соединенные с электрогенератором 10, причем первый теплообменник 4 подключен входным патрубком к трубопроводу высокого давления 1, а выходной патрубок третьего детандера 9 подсоединен к трубопроводу низкого давления 2 за газорегуляторным пунктом 3. Подогрев газа перед детандерами 7, 8 9 осуществляется в теплообменниках 4, 5, 6, которые являются конденсаторами трех теплонасосных установок 11, 12, 13, состоящие из дросселей 14, 15, 16, испарителей 17, 18, 19 и компрессоров 20, 21, 22, которые последовательно соединены между собой и подключены к электрогенератору 10.

Установка работает следующим образом.

Природный газ с температурой Т_Г0 из трубопровода высокого давления 1 перед газорегуляторным пунктом 3 поступает в теплообменник-кондесатор 4 и подогревается до температуры Т_Г>Т_Г0 , далее газ попадает в детандер 7. Далее газ аналогично проходит еще две такие ступени с теплообменниками 5, 6 и детандерами 8, 9, после чего поступает в трубопровод низкого давления 2. Избыточная механическая мощность детандеров 7, 8, 9 преобразуется в электрогенераторе 10 в электрическую мощность, часть которой передается на привод компрессоров тепловых насосов 20, 21, 22, оставшаяся часть передается в электрическую сеть. Рабочим телом тепловых насосов 11, 12, 13 является хладагент, который конденсируется в теплообменниках 4, 5, 6, дросселируется в дросселирующих устройствах 14, 15, 16 и подогревается в испарителях 17, 18, 19.

Благодаря тому, что газ нагревается последовательно в трех конденсаторах 4, 5, 6 тепловых насосов 11, 12, 13 количество теплоты, подводимое к газу, не изменяется. Однако значительно уменьшится требуемая температура подогрева газа, что позволит использовать низкопотенциальные источники теплоты менее 30°С (в частности можно использовать бросовую теплоту различных технологических производств, возобновляемые источники энергии). Затраты, связанные с повышением стоимости оборудования предлагаемой установки и увеличением гидравлических потерь, компенсируются сэкономленным топливом, предназначенным для подогрева газа.

Детандер-генераторный агрегат с двухступенчатым промежуточным подогревом газа, содержащий трубопровод высокого давления, последовательно и попарно соединенные три теплообменника подогрева газа и три детандера, кинематически связанные с электрогенератором и подключенные входным патрубком первого теплообменника к трубопроводу высокого давления, а выходным патрубком третьего детандера - к трубопроводу низкого давления, газорегуляторный пункт, трубопровод низкого давления, отличающийся тем, что он снабжен тремя теплонасосными установками, причем в качестве упомянутых теплообменников подогрева газа задействованы конденсаторы теплонасосных установок, а компрессоры теплонасосных установок последовательно соединены между собой и подключены к электрогенератору.