Установка для транспортирования природного газа
Заявляемое решение относится к области транспорта газа по магистральным газопроводам и может быть использовано на существующих и проектируемых компрессорных станциях магистральных газопроводов повышающих давление природного газа в ходе его транспортирования. Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение является повышение надежности и эффективности процесса транспортирования природного газа с применением газоперекачивающих агрегатов. Указанный технический результат достигается тем, что установка для транспортирования газа, содержит газоперекачивающий агрегат, агрегатный блок подготовки топливного газа, выход которого связан с входом камеры сгорания газотурбинного привода газоперекачивающего агрегата, аппарат воздушного охлаждения газа, вход которого связан с выходом из компрессора газоперекачивающего агрегата и, независимую от внешних источников электроэнергии, энергоустановку имеющую выходное напряжение не более 400 В, снабженную газогенератором, электрогенератором и утилизатором отработанного выхлопного газа, выполненную с возможностью снабжения газоперекачивающего агрегата электрической и тепловой энергией, выход которой по тепловой энергии связан с входом системы обогрева газоперекачивающего агрегата и с системой подогрева топливного газа агрегатного блока подготовки топливного газа, а по электричеству - с электрической схемой газоперекачивающего агрегата и аппарата воздушного охлаждения газа.
Заявляемое решение относится к области транспорта газа по магистральным газопроводам и может быть использовано на существующих и проектируемых компрессорных станциях магистральных газопроводов повышающих давление природного газа в ходе его транспортирования.
Известна компрессорная станция магистрального газопровода, содержащая электроприводные газоперекачивающие агрегаты, подключенные к энергоисточникам, при этом часть газоперекачивающих агрегатов оснащают газотурбинным приводом, а энергоисточник для газоперекачивающих агрегатов выполнен в виде автономного энергоблока (патент РФ 
2272938, МПК: F04D 25/00, опубликовано 27.03.2006) - аналог.
Известна компрессорная станция магистрального газопровода, содержащая газоперекачивающие агрегаты с газотурбинным двигателями, подключенные к энергоисточникам для их питания, причем энергоисточником является внешняя высоковольтная электрическая сеть (патент РФ 96193, МПК: F04D 25/00, опубл. 20.07.2010 г.) - аналог.
Недостатками известных решений является необходимость иметь на компрессорной станции оборудование понижающее выходное напряжение энергоисточников: внешней высоковольтной сети и электростанций собственных нужд (энергоустановок) с 6 Кв или с 10 Кв до 400 В, так как энергопотребителям - системам газоперекачивающей установки, для обеспечения нормальной работы не требуется напряжение более 400 В, и, кроме того, сами электростанции собственных нужд на основе газотурбинных установок обладают низким электрическим к.п.д. - не более 21,5%.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение является повышение надежности и эффективности процесса транспортирования природного газа с применением газоперекачивающих агрегатов.
Указанный технический результат достигается тем, что установка для транспортирования газа, содержит газоперекачивающий агрегат, агрегатный блок подготовки топливного газа, выход которого связан с входом камеры сгорания газотурбинного привода газоперекачивающего агрегата, аппарат воздушного охлаждения газа, вход которого связан с выходом из компрессора газоперекачивающего агрегата и, независимую от внешних источников электроэнергии, энергоустановку с газогенератором, электрогенератором и утилизатором отработанного выхлопного газа, выполненную с возможностью снабжения газоперекачивающего агрегата электрической и тепловой энергией, выход которой по тепловой энергии связан с входом системы обогрева газоперекачивающего агрегата и с системой подогрева топливного газа агрегатного блока подготовки топливного газа, по электричеству - с электрической схемой газоперекачивающего агрегата и аппарата воздушного охлаждения газа, а энергоустановка выполнена с возможностью обеспечения на выходе из нее напряжения не выше 400 В.
Установка, характеризующаяся тем, что энергоустановка может быть выполнена с возможностью обеспечения при работе электрической мощности не менее 250 КВт и тепловой мощности не менее 300 КВт.
Заявляемая установка не требует дополнительного оборудования для снижения электрического напряжения на выходе из энергоустановки (электростанции собственных нужд).
Заявляемое решение конкретизировано на фиг.1-3, где на фиг.1 приведена структурная схема заявляемой установки для транспортирования газа, на фиг.2 - блок схема распределения электрической энергии при работе заявляемой установки для транспортирования газа, а на фиг.3 - схема распределения тепловой энергии при работе заявляемой установки.
Заявляемая установка содержит газоперекачивающий агрегат 1 содержащий газотурбинный двигатель 2, камеру сгорания 3 и компрессор, например, центробежный компрессор 4. Агрегатный блок подготовки топливного газа 5, выход которого связан входом камеры сгорания 3 газотурбинного привода газоперекачивающего агрегата 1. Установка для транспортирования газа содержит также аппарат воздушного охлаждения газа 6, вход которого связан с выходом из компрессора 4 газоперекачивающего агрегата 1 и энергоустановку 7, которая энергонезависима от внешних источников электроэнергии, в частности от высоковольтной электрической сети. Энергоустановка 7, выполнена с возможностью снабжения газоперекачивающего агрегата 1 электрической и тепловой энергией, для чего снабжена газогенератором, электрогенератором и утилизатором отработанного выхлопного газа (на чертежах не показаны). Выход энергоустановки 7 по вырабатываемой ею тепловой энергии связан с входом системы обогрева 8 газоперекачивающего агрегата 1 и с системой подогрева топливного газа агрегатного блока подготовки топливного газа 5. Электрическая часть (схема) энергоустановки 7 связана с электрической схемой газоперекачивающего агрегата 1 и электрической схемой аппарата воздушного охлаждения газа 6.
В качестве энергоустановки может быть использована установка с собственной генерацией электроэнергии, у которой выходное напряжение энергоустановки 7 при ее работе не превышает 400 В. Если напряжение больше 400 В, то требуется дополнительное оборудование для его снижения перед подачей к системам газоперекачивающей установки, что усложняет систему и уменьшает ее надежность. Нижний предел напряжений определяется параметрами систем потребителей газоперекачивающей установки и определяется для каждого конкретного случая. Кроме того, для снабжения электрической и тепловой энергией газоперекачивающих агрегатов мощностью 16 МВт и выше оптимально использовать энергоустановки, которые при работе обеспечивают следующие параметры по электрической и тепловой мощности - не менее 250 кВт и не менее 300 кВт соответственно. Энергоустановки с такими параметрами полностью покрывают потребности газоперекачивающих агрегатов, агрегатных блоков подготовки топливного газа и аппаратов воздушного охлаждения газа в электрической и тепловой энергии. Одним из возможных, но не единственным вариантом энергоустановки, которая может быть использована в заявляемой установке для перекачки газа, является установка Flex Energy МТ250, которая обладает следующими характеристиками: номинальная электрическая мощность 250 кВт, электрический к.п.д. 30%, номинальная теплоотдача 350 кВт × ч, выходное напряжение - 400В.
Энергоустановка 7 работает следующим известным образом: очищенный наружный воздух поступает в компрессор энергоустановки, где он сжимается. Сжатый воздух из компрессора попадает в рекуператор, где он предварительно нагревается отработавшим газом турбины, причем компрессор и турбина энергоустановки образуют газогенератор. Сжатый и предварительно нагретый воздух попадает в камеру сгорания и смешивается с магистральным газом, эта смесь поступает в камеру сгорания, где и сгорает с образованием горячего сжатого газа, который из камеры сгорания поступает в турбину и расширяется, передавая свою энергию ротору турбины. Турбина газогенератора преобразует энергию горячего сжатого газа от камеры сгорания в механическую энергию для приведения в действие компрессора и электрического генератора через редуктор, посредством которого ротор вращает электрогенератор. Отработавший газ из турбины идет в рекуператор, где он нагревает воздух, проходящий от компрессора к камере сгорания. Энергоустановка дополнительно содержит систему утилизации тепла, выполненную, например, в виде теплообменника, через который проходит выхлопной газ рекуператора. Выхлопной газ выходит из корпуса энергоустановки, а теплообменник передает тепло отработавшего газа для нужд систем потребителей газоперекачивающего агрегата, агрегатного блока подготовки топливного газа и аппарата воздушного охлаждений газа и к их системам потребителям.
Заявляемая установка для транспортировки (перекачки) газа работает следующим образом. Магистральный газ с высоким давлением из перекачивающей трубы поступает в агрегатный блок подготовки топливного газа 5, где нагревается до требуемой температуры, которая зависит от конструктивных особенностей газоперекачивающего агрегата 1 и поступает на вход в камеру сгорания 3 газотурбинного двигателя 2 газоперекачивающего агрегата 1. Температура газа в перекачивающей трубе составляет, как правило, около 15°С, в агрегатном блоке подготовки топливного газа 5 газ подогревается теплом от энергоустановки 7 примерно до температуры 80°С, после нагрева газ поступает в дроссель и его давление снижается до значений требуемых для нормальной работы газоперекачивающего агрегата 1, например, до 30 кг/см2. Часть топливного газа после агрегатного блока подготовки топливного газа 5 поступает к энергоустановке 7. Электроэнергия, выработанная энергоустановкой 7 через распределительную панель 9 связана с электрической схемой газоперекачивающего агрегата 1 и снабжает электроэнергией газоперекачивающий агрегат 1, электродвигатели вентиляторов аппаратов воздушного охлаждения газа 6, систем освещения, в том числе, аварийного, систем пожаротушения агрегатного блока подготовки топливного газа 5 и т.д. Магистральный газ поступает также на вход в компрессор 3 газоперекачивающего агрегата 1, после сжатия в нем температура газа возрастает и газ поступает в аппарат воздушного охлаждения газа 6 для охлаждения и дальнейшей закачки в трубу для его дальнейшей перекачки. Тепловая энергия, выработанная энергоустановкой 7 поступает в агрегатный блок подготовки топливного газа 5, где идет на подогрев топливного газа и в систему обогрева укрытия газоперекачивающего агрегата 1.
Таким образом, заявляемая установка для транспортирования природного газа обеспечивает надежный и эффективный процесс транспортировки природного газа с применением газоперекачивающих агрегатов.
1. Установка для транспортирования газа, содержащая газоперекачивающий агрегат, агрегатный блок подготовки топливного газа, выход которого связан с входом камеры сгорания газотурбинного привода газоперекачивающего агрегата, аппарат воздушного охлаждения газа, вход которого связан с выходом из компрессора газоперекачивающего агрегата и независимую от внешних источников электроэнергии энергоустановку с выходным напряжением не более 400 В, содержащую газогенератор, электрогенератор и утилизатор отработанного выхлопного газа, и выполненную с возможностью снабжения газоперекачивающего агрегата электрической и тепловой энергией, выход которой по тепловой энергии связан с входом системы обогрева газоперекачивающего агрегата и с системой подогрева топливного газа агрегатного блока подготовки топливного газа, а по электричеству - с электрической схемой газоперекачивающего агрегата и аппарата воздушного охлаждения газа.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что энергоустановка выполнена с возможностью обеспечения при работе электрической мощности не менее 250 КВт и тепловой мощности не менее 300 КВт.
3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что утилизатор отработанного газа выполнен в виде теплообменника.
