Комбинированная энергетическая установка
Использование: в газотурбодетандерных установках с рекуперацией тепла и с реализацией избыточного давления природного газа на газораспределительных станциях и газорегуляторных пунктах ТЭЦ. Сущность: изобретения: Природный газ высокого давления поступает в магистраль (не показано), проходит через теплообменник 3, где предварительно подогревается паром до температуры 280...600°К и далее подается на турбодетандер 1. В турбодетандере 1 происходит снижение давления природного газа до необходимого значения. Далее природный газ с пониженным после турбодетандера 1 давлением подается на сжигание в топке парового котла (не показано). Вырабатываемый в котле пар поступает на турбину 2 и проходит далее через теплообменник 3, подогревая газ перед турбодетандером 1. Получаемая в турбодетандере 1 и паровой турбине 2 энергия передается общему электрогенератору 4. Технический эффект от использования изобретения: повышение КПД комбинированной энергетической установки за счет более полного использования энергии пара.
Предполагаемое изобретение относится к комбинированным энергетическим установкам с рекуперацией тепловой энергии и с реализацией турбодетандерного эффекта, может быть использована в наземных установках для утилизации потенциальной энергии природного газа при редуцировании давления газа на газораспределительных станциях (ГРС) и газорегуляторных пунктах (ГРП) паровых ТЭЦ и других производств, в которых используется теплоноситель в виде пара высокого давления.
Известен способ эффективного использования турбодетандеров для снижения давления на ГРС и ГРП взамен редукторов давления, заключающийся в съеме мощности турбодетандера на компрессор и электрогенератор, причем тепло закомпрессорного воздуха используется для подогрева природного газа на выходе из турбодетандера [патент ФРГ № 2833136, МПК. F 01 К 27/00, опубл.1980].
Недостатком известного способа является низкий удельный съем электрической энергии с одного килограмма природного газа.
Известна комбинированная энергетическая установка, включающая турбодетандер и газотурбинный двигатель, отходящие газы которого подаются в теплообменник для подогрева природного газа на выходе из турбодетандера [патент РФ № 2013615, МПК. F02 С 6/00, опубл. 1994].
Недостатками известной установки являются низкая эффективность и ограниченные функциональные возможности, не позволяющие использовать ее для утилизации энергии в составе ТЭЦ.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является выбранная в качестве прототипа комбинированная энергетическая установка, содержащая два турбодетандера с теплообменником подогрева газа паром и электрогенератор, кинематически связанный с турбодетандерами [А.А. Степанец Энергосберегающие турбодетандерные установки. М.: Недра, 1999, стр.29-30].
Недостатком известной установки является низкий удельный съем электроэнергии из-за неполной утилизации энергии пара, используемой только на подогрев природного газа в турбодетандере.
Для устранения указанного недостатка предлагается комбинированная энергетическая установка, включающая, по крайней мере, один турбодетандер с теплообменником подогрева газа паром, и электрогенератор, в которой, согласно изобретению, установка дополнительно содержит паровую турбину, причем турбодетандер и паровая турбина кинематически связаны с общим электрогенератором, а выход паровой турбины соединен трубопроводом со входом теплообменника с возможностью последовательного прохождения пара через паровую турбину для утилизации кинетической энергии и далее -через теплообменник для утилизации тепловой энергии пара.
Сопоставительный анализ заявляемой установки с прототипом и с другими решениями в данной области техники показывает, что изложенная в патентной формуле совокупность признаков неизвестна из существующего уровня техники, на основании чего можно сделать вывод о его соответствии критерию изобретения "новизна".
При этом изложенная в формуле совокупность признаков не следует явным образом для специалиста из существующего уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии решения критерию изобретения "изобретательский уровень".
Соответствие предлагаемого решения критерию изобретения "промышленная применимость" видно из ниже приведенного примера реализации комбинированной энергетической установки.
Изобретение иллюстрировано чертежом, на котором представлена функциональная схема комбинированной энергетической установки.
Условные обозначения на схеме:
1 - турбодетандер,
2 - паровая турбина,
3 - теплообменник,
4 - электрогенератор.
Установка включает установленный на магистрали природного газа высокого давления (не показано) турбодетандер 1, паровую турбину 2, теплообменник 3 подогрева газа паром и электрогенератор 4.
Работа установки осуществляется следующим образом.
Природный газ высокого давления поступает в магистраль (не показано), проходит через теплообменник 3, где предварительно.
Комбинированная энергетическая установка, включающая, по крайней мере, один турбодетандер с теплообменником подогрева газа паром и электрогенератор, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит паровую турбину, причем турбодетандер и паровая турбина кинематически связаны с общим электрогенератором, а выход паровой турбины соединен трубопроводом со входом теплообменника.
