Компрессорная станция для транспортирования природного газа

Авторы патента:

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, с применением в их конструкции независимой от внешних источников электроэнергии энергоустановки, выполненной с возможностью снабжения газоперекачивающего агрегата электрической и тепловой энергией. Заявляемая компрессорная станция, содержит установки для транспортирования природного газа, каждая из которых 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 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, система обогрева каждого газоперекачивающего агрегата и система подогрева топливного газа каждого агрегатного блока связаны по тепловой энергии с общим тепловым коллектором с возможностью его питания тепловой энергией энергоустановки, а по электрической энергии - с электрической схемой газоперекачивающего агрегата и аппарата воздушного охлаждения газа, причем все энергоустановки подключены по электрической энергии к общей распределительной шине с возможностью ее питания электрической энергией.

Известен компрессорный цех компрессорной станции магистрального газопровода, содержащий газоперекачивающие агрегаты с электрическим и 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.

Недостатком известного решения является, то, что известное устройство требует для своей работы наличия внешнего источника электроэнергии при отсутствии которого оно неработоспособно.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение является повышение надежности и эффективности работы, т.е. процесса перекачки природного газа с применением газоперекачивающих агрегатов в условиях автономной работы.

Указанный технический результат достигается тем, что компрессорная станция, содержит установки для транспортирования природного газа, каждая из которых 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 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, система обогрева каждого газоперекачивающего агрегата и система подогрева топливного газа каждого агрегатного блока связаны по тепловой энергии с общим тепловым коллектором с возможностью его питания тепловой энергией энергоустановки, а по электрической энергии - с электрической схемой газоперекачивающего агрегата и аппарата воздушного охлаждения газа, причем все энергоустановки подключены по электрической энергии к общей распределительной шине с возможностью ее питания электрической энергией.

Компрессорная станция, характеризующаяся тем, что энергоустановка может быть выполнена с возможностью обеспечения при работе электрической мощности не менее 250КВт и тепловой мощности не менее 300 КВт.

Заявляемое решение конкретизировано на фиг.1, где приведена структурная схема заявляемой компрессорной станции для перекачки газа.

Заявляемая компрессорная станция (компрессорный цех компрессорной станции) содержит установки для транспортирования природного газа, каждая из которых содержит газоперекачивающий агрегат 1, 2, 3 и 4, агрегатный блок подготовки топливного газа 5, 6, 7 и 8, выход каждой из которых связан с входом камеры сгорания соответствующего газотурбинного привода газоперекачивающего агрегата, аппараты воздушного охлаждения газа 9, 10, 11 и 12, вход каждого из которых связан с выходом из компрессора соответствующего газоперекачивающего агрегата и, независимую от внешних источников электроэнергии, энергоустановку 13, 14, 15 и 16 с выходным напряжением не более 400 В, содержащую газогенератор, электрогенератор и утилизатор отработанного выхлопного газа, и выполненную с возможностью снабжения соответствующего газоперекачивающего агрегата электрической и тепловой энергией. Выход каждой энергоустановки по тепловой энергии связан с входом соответствующей системы обогрева газоперекачивающего агрегата 17, 18, 19 и 20 и с входом соответствующей системы подогрева топливного газа агрегатного блока подготовки топливного газа 5, 6, 7 и 8, например, выход энергоустановки 13 по тепловой энергии связан с входом системы обогрева 17 газоперекачивающего агрегата 1 и с входом системы подогрева топливного газа агрегатного блока 5 подготовки топливного газа. По электрической энергии выход каждой энергоустановки связан с электрической схемой соответствующих газоперекачивающего агрегата 1, 2, 3, 4 и аппарата воздушного охлаждения газа 9, 10, 11, 12, причем все энергоустановки подключены по электрической энергии к общей распределительной шине 21 с возможностью ее питания электрической энергией, а система обогрева каждого газоперекачивающего агрегата 17, 18, 19 и 20 и система подогрева топливного газа каждого агрегатного блока подготовки топливного газа 5, 6, 7 и 8 связаны по тепловой энергии с общим тепловым коллектором 22 с возможностью его питания тепловой энергией энергоустановки. Газопровод 23 служит для подвода природного газа к компрессорной станции, коллектор топливного газа 24 - для подачи газа на энергоустановку и на привод газоперекачивающих агрегатов. С помощью насосов 25, 26, 27 и 28 в замкнутом контуре циркулирует антифриз, причем замкнутый контур состоит из горячего контура циркуляции 22 (тепловой коллектор) и холодного контура циркуляции 29.

В качестве энергоустановки может быть использована установка с собственной генерацией электроэнергии. 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 MT250, которая обладает следующими характеристиками: электрическая мощность 250-300 кВт, электрический к.п.д. 30%, номинальная теплоотдача 350 кВтхч.

Энергоустановки работают 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 компрессорная станция для перекачки газа работает следующим образом. Работа рассмотрена на примере одной установки для транспортирования природного газа, все остальные работают по аналогичной схеме. Магистральный газ с высоким давлением из перекачивающей трубы - газопровода 23 поступает в агрегатный блок подготовки топливного газа, например, 5 где нагревается до требуемой температуры, которая зависит от конструктивных особенностей газоперекачивающего агрегата и через дроссель поступает на вход в камеру сгорания (на фигуре не показана) газотурбинного двигателя газоперекачивающего агрегата 1. Температура газа в перекачивающей трубе составляет, как правило, около 15°C, в агрегатном блоке подготовки топливного газа газ подогревается теплом от энергоустановки примерно до температуры 80°C, после нагрева газ поступает в дроссель и его давление снижается до значений требуемых для нормальной работы газоперекачивающего агрегата, например, до 30 Мпа. Часть топливного газа после агрегатного блока подготовки топливного газа 5 поступает к энергоустановке 13. Электроэнергия, выработанная энергоустановкой через распределительную панель связана с электрической схемой газоперекачивающего агрегата и снабжает электроэнергией газоперекачивающий агрегат, электродвигатели вентиляторов аппаратов воздушного охлаждения газа 21, 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 (на фигуре не показан) газоперекачивающего агрегата 1 и после сжатия в нем температура газа возрастает и газ поступает в аппарат воздушного охлаждения газа 9 для охлаждения и дальнейшей закачки в трубу для его дальнейшей перекачки. Тепловая энергия, выработанная энергоустановкой 13 поступает в агрегатный блок подготовки топливного газа 5, где идет на подогрев топливного газа и в систему обогрева укрытия газоперекачивающего агрегата.

Заявляемое решение характеризуется тем, что все энергоустановки 13, 14, 15 и 16 подключены по электрической энергии к общей распределительной шине 21 с возможностью ее питания электрической энергией, а система обогрева 17, 18, 19 и 20 каждого газоперекачивающего агрегата 1, 2, 3, 4 и система подогрева топливного газа 5, 6, 7, 8 каждого агрегатного блока связаны по тепловой энергии с общим тепловым коллектором 22 с возможностью его питания тепловой энергией энергоустановки. Такая конструкция позволяет повысить надежность работы и обеспечить ее эффективность в цехах компрессорных станций и в случае всех работоспособных газоперекачивающих агрегатах и, в случае, если часть газоперекачивающих агрегатов компрессорной станции находятся, например, в ремонте, в этом случае их отключение от общей схемы не влияет на работоспособность остальных газоперекачивающих агрегатов компрессорного цеха и на работу компрессорной станции в целом.

Таким образом, заявляемая установка для перекачки природного газа обеспечивает надежный и эффективный процесс перекачки природного газа с применением газоперекачивающих агрегатов в условиях автономной работы.

1. Компрессорная станция, содержащая установки для транспортирования природного газа, каждая из которых 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 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, система обогрева каждого газоперекачивающего агрегата и система подогрева топливного газа каждого агрегатного блока связаны по тепловой энергии с общим тепловым коллектором с возможностью его питания тепловой энергией энергоустановки, а по электрической энергии - с электрической схемой газоперекачивающего агрегата и аппарата воздушного охлаждения газа, причем все энергоустановки подключены по электрической энергии к общей распределительной шине с возможностью ее питания электрической энергией.

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 источником тепла служит горячий антифриз.