Детандер-генераторная установка
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 экономических и экологических показателей детандер-генераторной установки. Поставленная техническая задача решается тем, что в известном устройстве, содержащем последовательно соединенные трубопровод высокого давления, теплообменник подогрева газа, детандер, кинематически связанный с электрогенератором, трубопровод низкого давления, дополнительно устанавливается воздушный компрессор, кинематически связанный с воздушной турбиной и электродвигателем, причем вход воздушного компрессора соединен с атмосферой воздухопроводом низкого давления, выход воздушного компрессора соединен со входом теплообменника подогрева газа воздухопроводом высокого давления, и воздуховод, соединяющий выход теплообменника со входом воздушной турбины, а также воздуховод, соединяющий выхлоп воздушной турбины с атмосферой. Благодаря тому, что подогрев газа осуществляется горячим воздухом из выхлопа воздушного компрессора, и сжигания топливного газа не требуется, достигается повышение экономических и экологических показателей детандер-генераторной установки.
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.
Известно устройство для получения дополнительной электрической энергии в теплоэнергетической установке (Аракелян Э.К., Андрюшкин А.В., Агабабов B.C. и др. Влияние детандер-генераторных агрегатов на тепловую экономичность ТЭЦ // Электрические станции. - спецномер -1997.- с.77-82.), содержащее кинематически соединенный с электрогенератором детандер, подключенный входным патрубком к трубопроводу высокого давления до ГРП, выходным патрубком - к трубопроводу низкого давления за ГРП, а также теплообменник для подогрева газа перед детандером за счет энергии, полученной в результате сжигания топлива в постороннем источнике.
Известно устройство для использования энергии избыточного давления газа на газораспределительной станции газопровода для получения электроэнергии (Мальханов В.П. Об утилизационной турбодетандерной установке УТДУ-2500 на ГРС-7 г. Днепропетровск // Энергосбережение и водоподго-товка.-2002.-№4.-с.45-47.), содержащее кинематически соединенный с электрогенератором турбодетандер, подключенный входным патрубком к трубопроводу высокого давления до ГРС, выходным патрубком - к трубопроводу низкого давления за ГРС, а также подогреватели газа, установленные в линии трубопровода высокого давления перед детандером, обеспечивающие нагрев газа за счет сжигания части газа, прокачиваемого через детандер.
Недостатком описанных устройств является необходимость в использовании источника энергии, в котором косвенно или непосредственно используется процесс сжигания топлива, например, природного газа. Это
требует расхода природного топлива, ухудшает экологические показатели вследствие сжигания топлива, снижает экономические показатели установки вследствие издержек на сжигаемое топливо.
Техническая задача, решаемая предлагаемой полезной моделью - состоит в повышении экономических и экологических показателей детандер-генераторной установки.
Техническая задача, решается тем, что в известном устройстве, содержащем последовательно соединенные трубопровод высокого давления, теплообменник подогрева газа, детандер, кинематически связанный с электрогенератором, трубопровод низкого давления, дополнительно устанавливается воздушный компрессор, кинематически связанный с воздушной турбиной и электродвигателем, причем вход воздушного компрессора соединен с атмосферой воздухопроводом низкого давления, выход воздушного компрессора соединен со входом теплообменника подогрева газа воздухопроводом высокого давления, и воздуховод, соединяющий выход теплообменника со входом воздушной турбины, а также воздуховод, соединяющий выхлоп воздушной турбины с атмосферой.
Кроме того, устройство может быть снабжено теплообменником, установленным в линии воздуховода, соединяющего выхлоп воздушной турбины с атмосферой, с циркулирующим по контуру хладагентом, отводящим холод потребителю холода.
На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит трубопровод высокого давления 1, установленный по ходу подачи газа в детандер, и теплообменник подогрева газа 2 типа "воздух-газ", детандер 3, кинематически связанный с электрогенератором 4, трубопровод низкого давления 5, соединяющий выход детандера с газопроводом за ГРС (ГРП), воздушный компрессор 6, кинематически связанный с воздушной турбиной 7 и электродвигателем 8, трубопровод горячего воздуха 9, соединяющий выход воздушного компрессора с теплообменником 2,
воздухопровод высокого давления 10, соединяющий теплообменник 2 с входом воздушной турбины 7, воздуховоды низкого давления 11 и 12, соединяющие соответственно вход воздушного компрессора и выхлоп воздушной турбины с атмосферой. Для использования холода, получаемого вследствие адиабатного расширения воздуха, в воздушной турбине 7 в линии воздуховода низкого давления 12 устанавливается теплообменник, в котором холодный воздух подогревается хладагентом, циркулирующим в замкнутом контуре 14, который передает получаемый от воздуха холод потребителю холода 15.
Устройство работает следующим образом.
При работе детандер-генератора 3 газ, подаваемый по трубопроводу 1 к детандеру 3, подогревается до температуры Тr в теплообменнике 2, в котором в качестве греющего теплоносителя используется нагретый механическим путем воздух с выхода компрессора 6. Привод воздушного компрессора 6 осуществляется электродвигателем 8, включенным в электрическую сеть. В результате сжатия воздуха в компрессоре температура воздуха повышается. Используя теплоту этого воздуха в теплообменнике подогрева газа, обеспечивается подогрев газа перед детандером. При этом степень сжатия воздушного компрессора 6 выбирается таким образом, чтобы температура воздуха на выходе компрессора Т в была больше требуемой температуры подогрева газа Т r, т.е. Тв>Тr . С выхода теплообменника 2 охлажденный воздух по воздухопроводу 10 подается на вход воздушной турбины 7, при адиабатном расширении в турбине воздух охлаждается, с выхода воздушной турбины холодный воздух по воздуховоду 12 сбрасывается в атмосферу. Воздушный компрессор 6, воздушная турбина 7 и электродвигатель 8 связаны кинематически. Использование воздушной турбины 7 позволяет снизить мощность электродвигателя 8. Установленный в линии воздуховода 12 теплообменник-утилизатор холода 13 соединяется по контуру хладагента 14 с потребителем холода 15. Электрическая энергия, вырабатываемая
электрогенератором 4, связанным кинематически с детандером 3 направляется в сеть. Часть этой энергии используется для работы электродвигателя 8.
Благодаря тому, что подогрев газа осуществляется горячим воздухом из выхлопа воздушного компрессора, и сжигания топливного газа не требуется, достигается повышение экономических и экологических показателей детандер-генераторной установки.
1. Детандер-генераторная установка, содержащая последовательно соединенные трубопровод высокого давления, теплообменник подогрева газа, детандер, кинематически связанный с электрогенератором, трубопровод низкого давления, отличающаяся тем, что она снабжена воздушным компрессором, воздушной турбиной и электродвигателем, причем воздушный компрессор, воздушная турбина и электродвигатель связаны кинематически, вход воздушного компрессора соединен с атмосферой воздухопроводом низкого давления, выход воздушного компрессора соединен со входом теплообменника подогрева газа воздухопроводом высокого давления, и воздуховодом, соединяющим выход теплообменника со входом воздушной турбины, воздуховодом, соединяющим выхлоп воздушной турбины с атмосферой.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в линии воздуховода, соединяющего выхлоп воздушной турбины с атмосферой, установлен теплообменник с циркулирующим по контуру хладагентом, отводящим холод потребителю холода.
