RU2482302C2 - Газотурбинная установка для переработки попутного нефтяного газа в электроэнергию - Google Patents
Газотурбинная установка для переработки попутного нефтяного газа в электроэнергию Download PDFInfo
- Publication number
- RU2482302C2 RU2482302C2 RU2011114620/06A RU2011114620A RU2482302C2 RU 2482302 C2 RU2482302 C2 RU 2482302C2 RU 2011114620/06 A RU2011114620/06 A RU 2011114620/06A RU 2011114620 A RU2011114620 A RU 2011114620A RU 2482302 C2 RU2482302 C2 RU 2482302C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- turbine
- compressor
- gas
- associated petroleum
- petroleum gas
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в нефтедобывающей отрасли. Газотурбинная установка для переработки попутного нефтяного газа в электроэнергию содержит воздушный компрессор, турбину, камеру сгорания, электрогенератор и устройство подогрева воздуха после компрессора, включающее в себя теплообменный аппарат-регенератор, расположенный в выхлопной трубе. Камера сгорания с выхлопной трубой выполнена в виде наземной факельной установки сжигания попутного нефтяного газа. Компрессор оснащен электроприводом. Турбина со стороны выхода сообщена с окружающей средой с помощью автономной трубы. Наземная факельная установка со стороны подвода попутного нефтяного газа выполнена с устройством забора атмосферного воздуха. Изобретение направлено на расширение области применения газотурбинной установки, повышение эффективности использования углеродного топлива и улучшение экологии окружающей среды. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в нефтедобывающей отрасли на месторождениях, где имеют место постоянные выбросы попутного нефтяного газа (ПНГ).
Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому изобретению являются находящиеся в эксплуатации ОАО «Газпром» газотурбинные установки (ГТУ) мощностью 6 МВт типа ГТ-750-6 и мощностью 10 МВт ГТК-10-4 (А.И.Рыбников и др. «Эффективность контроля технического состояния и безопасности эксплуатации турбоагрегатов ГТК-10-4 и ГТ-750-6», Ж. Территория Нефтегаз, №2, 2009 г.), выполненные с регенеративным циклом (см. ГОСТ Р 51852-20001. Установки газотурбинные. Термины и определения (ИСО 3977-1), содержащие воздушный компрессор, турбину, камеру сгорания, устройство подогрева воздуха после компрессора, включающее в себя теплообменный аппарат-регенератор, смонтированный в выхлопной трубе, нагнетатель для газоперекачивающего агрегата (ГПА) или электрогенератор для выработки электроэнергии (прототип). Суть регенеративного цикла состоит в том, что воздух, поступающий в камеру сгорания после компрессора, предварительно подогревается в теплообменном аппарате-регенераторе, установленном в выхлопной трубе, за счет тепла выходящих газов после турбины, а необходимая температура перед турбиной обеспечивается путем сгорания природного газа в камере сгорания.
Недостатком газотурбинной установки чисто с регенеративным циклом является то, что в ней не представляется возможным использовать ПНГ без специальной подготовки (без очистки газа и повышения давления).
Технической задачей данного изобретения является расширение области применения ГТУ с регенеративным циклом в интересах топливно-энергетического комплекса, а также повышение эффективности использования углеводородного топлива и улучшение экологии окружающей среды за счет снижения вредных выбросов по оксидам азота NOx и окислам углерода СО при сжигании ПНГ.
Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемой ГТУ, содержащей воздушный компрессор, турбину, камеру сгорания, электрогенератор и устройство подогрева воздуха после компрессора, включающее в себя теплообменный аппарат-регенератор, расположенный в выхлопной трубе, согласно изобретению камера сгорания с выхлопной трубой выполнена в виде наземной факельной установки сжигания попутного нефтяного газа. Компрессор оснащен электроприводом, турбина со стороны выхода сообщена с окружающей средой с помощью автономной трубы, а наземная факельная установка со стороны подвода попутного нефтяного газа выполнена с устройством забора атмосферного воздуха.
Совмещенная компоновка выхлопной трубы и камеры сгорания и выполнение их в виде наземной факельной установки сжигания попутного нефтяного газа с конструктивным исполнением, обеспечивающим соответствующие требования, изложенные в нормативно-технической документации, позволяет
- обеспечить безопасность, повысить экономичность процесса и экологию окружающей среды;
- осуществить нагрев рабочего тела турбины в теплообменном аппарате до требуемой температуры, что обеспечивает высокую равномерность температурного поля рабочего тела (чистого воздуха) перед сопловым аппаратом турбины;
- организовать процесс горения попутного нефтяного газа с низким давлением (менее 0,1 МПа) и без специальной подготовки, что упрощает технологию, снижает трудоемкость и обеспечивает меньшие вредные выбросы.
Соединение полости после турбины с окружающей средой через полость наземной факельной установки, в том числе, повышает мощностные характеристики ГТУ, так как наземные факельные установки выполняются с инжекционными свойствами по проточному тракту, что обеспечивает более высокую степень расширения рабочего тела на турбине, а следовательно, большую ее мощность.
Выполнение компрессора с другим приводом, а именно с электроприводом, и соединение полости после турбины с окружающей средой отдельной трубой актуально при выработке электроэнергии нескольких десятков кВт и при низких степенях сжатия компрессора (порядка 2). Данное техническое решение значительно упрощает конструкцию установки, но будет иметь место ограничение по максимальной величине мощности, так как турбина электрогенератора должна вырабатывать в электрогенераторе еще мощность, необходимую для привода компрессора электродвигателем.
Предлагаемая газотурбинная установка изображена схематично на чертежах фиг.1 и 2.
На фиг.1 представлена газотурбинная установка по предложенному техническому решению.
На фиг.2 схематично представлен фрагмент установки для варианта компрессора с электроприводом.
Газотурбинная установка содержит воздушный компрессор 1, турбину 2, электрогенератор 3 и устройство 4 для подогрева воздуха после компрессора (см. фиг.1). В свою очередь, устройство 4 включает в себя теплообменный аппарат-регенератор 5, который установлен в выхлопной трубе 6, и камеру сгорания 7, выполненную совместно с трубой 6 в виде наземной факельной установки сжигания попутного газа. Компрессор подключается к турбине 2 (см. фиг.1) или к электродвигателю 8 (см. фиг.2). Электрогенератор в обоих случаях подключен к турбине 2. Выходная полость после компрессора 1 сообщена с теплообменным аппаратом-регенератором 5 с помощью трубопровода 9, а выход из теплообменного аппарата сообщен с полостью турбины 2 с помощью трубопровода 10. Полость после турбины 2 сообщается с полостью наземной факельной установки с помощью трубопровода 11 или с окружающей средой через автономную трубу 12 (см. фиг.2). В последнем случае наземная факельная установка выполнена с устройством 13 забора атмосферного воздуха.
Газотурбинная установка работает следующим образом.
С помощью пневмо- или электростартеров (на фиг.1 не показаны), а для варианта, приведенного на фиг.2, с помощью электродвигателя 8 производится раскрутка компрессора. Воздух после компрессора поступает в теплообменный аппарат-регенератор 5 и на турбину 2, которая приводит во вращение электрогенератор. При определенной величине давления после компрессора подается попутный нефтяной газ в наземную факельную установку, где организовывается его сжигание. Образовавшееся тепло нагревает в теплообменном аппарате воздух, который с необходимой температурой поступает на турбину для увеличения ее мощности. При величине мощности турбины, превышающей потребляемую мощность компрессора, предварительная раскрутка ротора прекращается и ГТУ выходит на режим, обеспечивающий необходимую частоту и напряжение тока электрогенератора. Вырабатываемая электроэнергия расходуется на собственные нужды месторождения и направляется различным потребителям.
Оценочные расчеты с использованием фактических объемов постоянных выбросов ПНГ на различных месторождениях и исходных данных ГТУ типа ГТ-750-6 (мощностью 6 МВт) и ГТК-10-4 (мощностью 10 МВт) показывают, что с помощью указанных ГТУ и предложенного технического решения можно переработать в электроэнергию небольшую часть от общего объема сбрасываемого ПНГ на месторождениях, но при этом сэкономить потребление природного газа от 20 до 30 млн нм3/год, что с точки зрения экономической эффективности очень актуально. С другой стороны, ничто не мешает для реализации данного проекта применить более мощные ГТУ или осуществить их модернизацию в большем количестве на одном месторождении.
Предложенное устройство для переработки попутного нефтяного газа в электроэнергию позволяет упростить технологию его использования, так как организовано сжигание ПНГ при низком давлении (после последней ступени сепарации) и без специальной очистки. Более того, сжигание ПНГ в наземной факельной установке с активной подачей воздуха позволяет улучшить процесс горения, а следовательно, уменьшить вредные выбросы NOx и СО.
Claims (2)
1. Газотурбинная установка для переработки попутного нефтяного газа в электроэнергию, содержащая воздушный компрессор, турбину, камеру сгорания, электрогенератор и устройство подогрева воздуха после компрессора, включающее в себя теплообменный аппарат-регенератор, расположенный в выхлопной трубе, отличающаяся тем, что камера сгорания с выхлопной трубой выполнена в виде наземной факельной установки сжигания попутного нефтяного газа.
2. Газотурбинная установка по п.1, отличающаяся тем, что компрессор оснащен электроприводом, турбина со стороны выхода сообщена с окружающей средой с помощью автономной трубы, а наземная факельная установка со стороны подвода попутного нефтяного газа выполнена с устройством забора атмосферного воздуха.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011114620/06A RU2482302C2 (ru) | 2011-04-13 | 2011-04-13 | Газотурбинная установка для переработки попутного нефтяного газа в электроэнергию |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011114620/06A RU2482302C2 (ru) | 2011-04-13 | 2011-04-13 | Газотурбинная установка для переработки попутного нефтяного газа в электроэнергию |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011114620A RU2011114620A (ru) | 2012-10-20 |
RU2482302C2 true RU2482302C2 (ru) | 2013-05-20 |
Family
ID=47145036
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011114620/06A RU2482302C2 (ru) | 2011-04-13 | 2011-04-13 | Газотурбинная установка для переработки попутного нефтяного газа в электроэнергию |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2482302C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2540386C1 (ru) * | 2013-08-23 | 2015-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Способ и газотурбинная установка для утилизации попутных нефтяных газов |
RU2573541C1 (ru) * | 2014-07-02 | 2016-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Санкт-Петербургская электротехническая компания" | Энергетическая система на основе органического цикла ренкина для сжигания попутного нефтяного газа |
RU2650452C1 (ru) * | 2017-01-26 | 2018-04-13 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Газотурбинная установка для переработки попутного нефтяного газа в электроэнергию |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU106143A1 (ru) * | 1955-02-03 | 1956-11-30 | Д.Я. Свет | Способ измерени отношени амплитуд напр жени двух или нескольких импульсов экспоненциальной или колокольной формы |
GB1468311A (en) * | 1974-02-16 | 1977-03-23 | Linde Ag | Recovery of energy from liquefied gases |
US4751814A (en) * | 1985-06-21 | 1988-06-21 | General Electric Company | Air cycle thermodynamic conversion system |
US4922709A (en) * | 1987-11-26 | 1990-05-08 | Turbo Consult B.V. | Plant for the generation of mechanical energy, and a process for generating the energy |
RU2013616C1 (ru) * | 1992-12-29 | 1994-05-30 | Проектно-строительное предприятие "Инсерв" | Способ работы комбинированной газотурбинной установки системы распределения природного газа и комбинированная газотурбинная установка для его осуществления |
RU2149273C1 (ru) * | 1996-11-22 | 2000-05-20 | Научно-исследовательский институт энергетического машиностроения Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана | Газотурбинная установка на топливном газе высокого давления |
-
2011
- 2011-04-13 RU RU2011114620/06A patent/RU2482302C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU106143A1 (ru) * | 1955-02-03 | 1956-11-30 | Д.Я. Свет | Способ измерени отношени амплитуд напр жени двух или нескольких импульсов экспоненциальной или колокольной формы |
GB1468311A (en) * | 1974-02-16 | 1977-03-23 | Linde Ag | Recovery of energy from liquefied gases |
US4751814A (en) * | 1985-06-21 | 1988-06-21 | General Electric Company | Air cycle thermodynamic conversion system |
US4922709A (en) * | 1987-11-26 | 1990-05-08 | Turbo Consult B.V. | Plant for the generation of mechanical energy, and a process for generating the energy |
RU2013616C1 (ru) * | 1992-12-29 | 1994-05-30 | Проектно-строительное предприятие "Инсерв" | Способ работы комбинированной газотурбинной установки системы распределения природного газа и комбинированная газотурбинная установка для его осуществления |
RU2149273C1 (ru) * | 1996-11-22 | 2000-05-20 | Научно-исследовательский институт энергетического машиностроения Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана | Газотурбинная установка на топливном газе высокого давления |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2540386C1 (ru) * | 2013-08-23 | 2015-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Способ и газотурбинная установка для утилизации попутных нефтяных газов |
RU2573541C1 (ru) * | 2014-07-02 | 2016-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Санкт-Петербургская электротехническая компания" | Энергетическая система на основе органического цикла ренкина для сжигания попутного нефтяного газа |
RU2650452C1 (ru) * | 2017-01-26 | 2018-04-13 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Газотурбинная установка для переработки попутного нефтяного газа в электроэнергию |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011114620A (ru) | 2012-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2467187C2 (ru) | Способ работы газотурбинной установки | |
JP2009185809A (ja) | 複合サイクル作動流体改質及びその燃焼を促進する方法及びシステム | |
JP2011530034A (ja) | 代替作動流体でガスタービンエンジンを作動させるシステム及び方法 | |
CA2499529A1 (en) | Lng system and process with electrically powered refrigerant compressors and combined power generation cycle | |
JP2013527357A5 (ru) | ||
JP2011530033A (ja) | 代替作動流体でガスタービンエンジンを作動させるシステム及び方法 | |
RU2013150959A (ru) | Камера сгорания, способ сжигания, устройство производства электроэнергии и способ производства электроэнергии на таком устройстве | |
JP2009185813A (ja) | 発電プラントの起動のための装置及び方法 | |
WO2014152320A4 (en) | Power-producing apparatus and method | |
CN106121822A (zh) | 一种煤气化分布式能源***及其运行方法 | |
RU2482302C2 (ru) | Газотурбинная установка для переработки попутного нефтяного газа в электроэнергию | |
CN102305109B (zh) | 一种富氧-煤气化烟气再热联合循环动力*** | |
JP2013148092A (ja) | 液体燃料加熱システム | |
RU2570296C1 (ru) | Регенеративная газотурбодетандерная установка собственных нужд компрессорной станции | |
RU2650238C1 (ru) | Способ работы энергетической установки газораспределительной станции или газорегуляторного пункта | |
WO2012162923A1 (zh) | 燃气和蒸汽轮机*** | |
RU2599082C1 (ru) | Газотурбодетандерная энергетическая установка компрессорной станции магистрального газопровода | |
RU2011151759A (ru) | Газотурбинная установка с впрыском жидкости в контур гту | |
RU2713785C1 (ru) | Газотурбинная установка для переработки попутного нефтяного и различных низконапорных газов в электроэнергию | |
WO2012162922A1 (zh) | 燃气和蒸汽轮机*** | |
RU2272914C1 (ru) | Газопаровая теплоэлектроцентраль | |
RU2647013C1 (ru) | Способ работы воздушно-аккумулирующей газотурбинной электростанции | |
CN201786457U (zh) | 燃气透平机尾气发电装置 | |
RU2328045C2 (ru) | Способ эксплуатации атомной паротурбинной энергетической установки и установка для его осуществления | |
US20100300099A1 (en) | Air-medium power system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140414 |