Способ работы газотурбинной установки газоперекачивающего агрегата

(ГОСПАТЕНТ СССР)ОПИСАНИЕ ИЗСБРЕТ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 21) 4838315/06(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по транспорту природного газа(56) ТУ 26-12-638-85, Агрегаты газоперекачивающие типа ГПА - Ц - 16" Невского завода, г. Ленинград, 1985.(54) СПОСОБ РАБОТЫ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩЕГО АГРЕГАТА Изобретение относится к технологическому процессу работы компрессорныхстанций магистральных газопроводов.Цель изобретения - повышение надежности работы установки и снижение вредных выбросов окислов азота с выхлопными, газами ГТУ,На фиг. 1 представлена принципиальная схема газоперекачивающего агрегата;на фиг, 2 - зависимость температуры горения топлива от коэффициента избытка воздуха, температуры окислителя и теплотысгорания топлива, на фиг, 3 - зависимостьконцентраций некоторых исходнь 1 х компонентов в атмосферном воздухе от его температуры,Новым в предлагаемом способе работыГТУ является то, что при температуре наружоного воздуха меньше 5 С первичный воздухперед подачей в камеру сгорания сначалаохлаждают в воздуховоздушном теплообменнике на входе в компрессор, одновременно нагревая поступающий в компрессор 5 Ц 181 б 89 б(57) Использование: изобретение относится к технологическому процессу работы комп- рессорных станций магистральных газопроводов и может быть использовано на комп рессорных станциях, Сущность изобретения: всасываемый осевым компрессором воздух нагревают на 15-20 град, Цельсия в течение годового стояния наружных температур атмосферного воздуха ниже плюс 5 град. Цельсия за счет тепла потока воздуха - окислителя, кроме того поток воздуха - окислителя дополнительно охлаждают в теплообменнике зэ счет подогрева топлива перед его подачей в камеру сгорания ГТУ. 3 ил,воздуха, а затем охлаждают в теплообменнике топливной магистрали, подогревая топливо, подаваемое в камеру сгорания.Для осуществления работы по заявляемому способу газоперекачивающий агрегат магистрального газопровода 1 содержит нагнетатель 2, механически связанный с турбиной низкого давления 3, осевой компрессор 4, связанный с турбиной высо- кого давления 5, камеру сгорания 6 с раздельнойподачей потоков воздуха-.окислителя и потока воздуха-разбавителя, линию 7 подачи топлива в камеру сгорания, теплообменник 8 подогрева топлива потоком воздуха-окислителя, теплооб-менник 9 на входе воздухозаборной камеры 10, дымовую трубу 11,Использование данного способа работы газоперекачивающего агрегата позволяет, с одной стороны, повысить надежность работы его и его антиобледенительной сис- . темы, так как антиобледенительная система по прототипу выводит из строя осевой компрессор газоперекачивающего агрегатаввиду осевых подвижек ротора при образовании наледей на первых ступенях его проточной части - направляющем венце ирабочем колесе. С другой стороны, сохранение потока воздуха - окислителя, сжатого восевом компрессоре, и использование его вцикле ГТУ повышает КПД цикла по сравнению с прототипом, т,к. в случае потери потенциала давления происходит 10необратимая потеря работы сжатия этогоколичества воздуха в осевом компрессоре исоответственно снижение мощности и КПДцикла ГТУ, В заявляемом техническом решении происходит повышение температу- "5ры воздуха на входе в осевой компрессор всреднем на 15 - 20 С, что в течение годовогофонда рабочего времени ГПА также повышает КПД цикла его ГТУ, приближая температуру воздуха к расчетному значению 15 С, 20отклонение которого в любую сторону принципиально снижает КПД ГТУ,Способ работы газотурбинной установки следующий,В летний период при температурах наружного воздуха выше плюс 4 С атмосфер-ный воздух в количестве 46 кг/с засасываютосевым компрессором 4, Теплообменник 9,располокенный в воздухозаборной камере10, из технологической схемы исключают; 30воздух из воздухозаборной камеры 10 подают в осевой комп рессор 4, где его давлениеповышают до расчетного значения 7,72кгс/см, а температуру до 2 О С; затем по- .токсжатого воздуха разделяют на поток 35воздуха - окислителя и поток воздуха - разбавителя. Поток воздуха-разбавителя направляют в камеру сгорания 6 для охлаждения ееэлементов и снижения температуры продуктов сгорания топлива, за счет их разбавления, до расчетного значения непревышающего 900 С, Поток же воздуха -оокислителя направляют через теплообменник 8, где охлаждают за счет подогреватоплива, подаваемого в камеру сгорания, 45При охлаждении воздуха на 15 С достигается нагрев топлива примерно на 107 С.При температуре наружного воздуханиже плюс 4 С включают теплообменник 9,расположенный в воздухозаборной камере 5010. В этом случае засасываемый воздух нагревают в теплообменнике 9 за счет теплапотока воздуха - окислителя. При соотношении водных эквивалентов рассмотренныхсред 2, 1 величина нагрева и охлаждения 55этих сред состоит соответственно 50 С и 105С, т,е. на входе в осевой компрессор ГПАтемпература воздуха состоит плюс 10 С при .температуре наружного воздуха минус 40 С,а температура потока воздуха - окислителя снизится уже до 150 С, Затем охлажденныйпоток воздуха-окислителя направляют нагорение. Подачу топлива осуществляют посвоему контуру. Проходя теплообменник 8,топливо нагревают и подают на горение,которое сопровождается особенностями,описанными ранее,В результате охлаждения потока воздуха-окислителя сначала в теплообменнике 9системы антиобледенения, а затем в теплообменнике 8 линии подачи топлива происходит снижение химической активностивсех компонентов воздуха - окислителя, в основном кислорода и азота, соединение которых между собой в химические окислыМОх в значительной мере подавляется.Напротив, подогрев топлива благоприятно сказывается на его инициировании,воспламенении и сжигании.Все описанные процессы формальнопротекают при постоянной температуре горения, т,к, при предварительном обменетепловой энергии мекдутопливом и окислителем в расчетных уравнениях для опреде-.ления температуры сгорания общееколичество вносимого тепла потоками топлива и окислителя остается неизменным.В результате описанных действий КПДцикла ГТУ повышается в среднем на 1,5 - 2 ф,температура горения снижается на 150 С,содержание оксидов азота в выхлопных газах снижается от величины 0,058 мольн,до величины 0,033 мольн.,4,Применение предлагаемого способа работы установки позволяет,- повысить КПД цикла ГТУ в среднегодовом исчислении на 1,5-20,- повысить надежность работы газоперекачивающего агрегата и его антиобледенительной системы;- снизить содержание оксидов азота впродуктах сгорания в среднем на 45 - 50.Применение предлагаемого способа работы установки предлагается на компрессорных станциях с агрегатами ГТК - 10 И,установленными на магистральном газопроводе "Союз",Формула изобретенияСпособ работы газотурбинной установки газоперекачивающего агрегата, включающий подачу в камеру сгорания топлива,"отбираемого из магистрального газопровода, и воздуха, выходящего из компрессора,разделенного на первичный и вторичныйвоздух,отл ича ющи йс я тем,что, с цельюповышения надежности в работе установкии снижения вредных выбросов в атмосферу,при температуре наружного воздуха меньше 5 С первичный воздух перед подачей вкамеру сгорания сначала охлаждают в воздуковоздушном теплообменнике на входе в компрессор, одновременно нагревая поступающий в компрессор воздух, а затем охлаждают в теплообменнике топливной магистрали, подогревая топливо, подаваемоев камеру сгорания,1816896 Составитель Н,Ищути Техред М, Моргента нРедактор л Корректор М, Ткач 1 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, ужгород, ул.Гагарина,Заказ 1713 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж 35, Раушская наб.,4/5