Энергосберегающие турбодетандерные установки для выработки электроэнергии

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 620.93; [621.5.09]

Энергосберегающие турбодетандерные установки для выработки электроэнергии

Комаристый А. С.,

Комаристая Л.С,

Молоканов Е.Е.,

ЧаленкоВ.В.

Россия, г.Орел,

ФБГОУ ВО«Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева»

В статье рассматривается возможность использования энергосберегающих турбодетандерных установок для выработки электроэнергии.

Ключевые слова: турбодетандерная установка, энергосбережение

Одной из перспективных технологий повышения энергоэффективности в электроэнергетике, является применение энергосберегающих турбодетандерных установок, предназначенных для выработки электроэнергии за счет использования энергии избыточного перепада давления природного газа, дросселируемого на газораспределительных пунктах (ГРП) и газораспределительных станциях [1]. Вариант реализации энергосберегающей турбодетандерной установки мощностью 6 МВт - ЭТДУ - 6000, приведен на рисунке 1.

Рисунок 1 Принципиальная схема создания ЭТДУ-6000 на ГРП тепловой электростанции. 1 - подвод газа к ГРП; 2 - узел очистки газа; 3 - ГРП; 4 - электрозадвижка; 5 - газоподогреватель (теплообменный аппарат); 6 - турбодетандер; 7 - электрогенератор; 8 - блок регулирующего клапана, где: 8а - стопорный клапан (СК); 8б - дозирующий клапан (ДК); 9 - блок байпасный: 9а - клапан защиты (КЗ); 9б - регулятор давления газа (РДГ).

Природный газ с давлением P1, расходом Q из входного коллектора, поступает в газоподогреватель (теплообменный аппарат). Из газоподогревателя газ поступает через отключающую задвижку, стопорный клапан (СК) и дозирующий клапан (ДК) в турбодетандер, где, расширяясь до давления Р2, приводит в действие генератор и выработанная электроэнергия поступает в электрическую сеть. Газ, после расширения в турбодетандере через отключающую задвижку направляется в выходной коллектор ГРП. Для бесперебойного обеспечения подачи газа потребителю ЭТДУ снабжен байпасной линией, в комплект которой входят клапан защиты (КЗ) и регулятор давления газа (РДГ). В случае аварийной остановки агрегата срабатывает стопорный клапан (СК), который перекрывает подачу газа на ЭТДА. Одновременно с закрытием СК открывается быстродействующий клапан защиты КЗ и газ в обход ЭТДУ поступает в выходной коллектор ГРП. Давление в газопроводе после ЭТДУ в это время обеспечивается работой РДГ. В случае вывода из работы ЭТДУ начинают автоматически открываться редуцирующие клапаны ГРП и закрываться РДГ. После полного закрытия клапанов РДГ и КЗ ГРП установка переходит в дежурный режим работы [2]. газ электроэнергия турбодетандерный

В ходе эксплуатационных испытаний турбодетандерной установки проведенных в 2007 году ОАО «Белгородоблгаз», были выявлены следующие недостатки:

- генерация электроэнергии турбогенератором происходит только при значительном расходе газа, в период положительных температур (от +10 0 С);

- из-за недостаточного потребления газа потребителями турбогенератор неподвижен;

- при производстве аварийных работ в ночное время использование освещения невозможно, так перекрыто отключающие устройства и остановлена работа турбогенератора;

- включение турбостанции можно производить только при подключенной нагрузке.

С учетом этих недостатков, ТДУ должна отвечать следующим условиям:

- не зависеть от сезонности расхода газа;

- обеспечивать электроснабжение потребителей при отсутствии расхода газа;

- обеспечивать постоянную электрическую нагрузку при подключении турбогенератора.

Для выполнения этих условий целесообразно применять генерирующую установку гибридного типа.

Установка должна состоять из турбогенератора, подающего клапана с пневмоуправлением, блока управления и вспомогательной аккумуляторной батареи (рис. 2).

Рисунок 2 Турбодетандерная электростанция. 1 - турбодетандерная установка; 1.1 - турбодетандер; 1.2 - генератор; 2 - газотурбинная электростанция; 2.1 - газотурбинный двигатель; 2.2 - генератор; 3 - теплообменное оборудование; 3.1 - утилизационный теплообменник (котел- утилизатор водогрейный); 3.2 - дожигающее устройство; 3.3 - подогреватель "газ-вода"; 4 - газгольдер; 5 - блок стопорно-дозирующего клапана; 6 - блок байпасно - регулирующего клапана.

При нарушении электропитания потребителя от внешней электрической сети блок управления подает напряжение на двухпозиционный электромагнитный клапан, газ под давлением поступает в полость управления крана с подвижным седлом, он открывается, пропуская газ через турбогенератор. Происходит раскрутка турбогенератора. На время раскрутки электроснабжение блока управления турбогенераторной установки и оборудования потребителя осуществляется от собственной вспомогательной аккумуляторной батареи. Эта же аккумуляторная батарея служит для сглаживания возможных пульсаций напряжения в процессе работы турбодетандерной установки. По истечении установленного времени, необходимого на раскрутку генератора, блок управления подает напряжение на обмотку возбуждения генератора, и генератор начинает вырабатывать электрический ток. Далее электроснабжение оборудования потребителя и подзарядка вспомогательной аккумуляторной батареи происходит от турбогенератора через тот же преобразователь напряжения. [3].

При восстановлении внешнего энергоснабжения, как только на входе в блок управления появляется напряжение от внешней электрической сети, напряжение с управляющего двухпозиционного электромагнитного клапана снимается, давление из управляющей полости крана с подвижным седлом стравливается в атмосферу, происходит отсечка подачи газа к турбогенератору, и он останавливается. Турбодетандерная установка переходит в штатный режим работы.

По итогам эксплуатационных испытаний принято решение о необходимости в дополнительных исследованиях турбодетандерной установки с целью ее доработки.

- улучшение характеристик узлов турбодетандера для обеспечения выработки электроэнергии при малых расходах газа;

- улучшение технологичности производства и сборки турбодетандера;

- исследование возможности использования турбодетандерной установки как основной установки редуцирования энергии газа;

- усовершенствование системы автоматизации и управления электромагнитным тормозом;

- разработка и испытание автономного гибридного генератора на базе турбодетандера.

Список литературы

1. Гуров В.И. Турбодетандеры нового поколения в решении задач энергоснабжения. Журнал «Энергонадзор и энергобезопасность» № 4 2006 г.

2. Мальханов О.В. Энергосберегающие турбодетандерные комплексы для ГРС и ГРП. «Надежность и безопасность энергетики». 2008г., № 1.

3. Марченко Е.М., Мальханов О.В. Энергосберегающие турбодетандерные агрегаты для производства электроэнергии на ГРС и ГРП. Надежность и безопасность энергетики. 2009г., № 6.

Размещено на Allbest.ru