RU139584U1

RU139584U1 - COMPRESSOR STATION FOR TRANSPORTING NATURAL GAS

Info

Publication number: RU139584U1
Application number: RU2013130078/06U
Authority: RU
Inventors: Виктор Григорьевич Пыхтеев; Николай Дмитриевич Федоренко; Олег Константинович Оболенский; Константин Анатольевич Сказыткин
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Объединенные газопромышленные технологии "Искра-Авигаз" (ЗАО "Искра-Авигаз")
Priority date: 2013-07-02
Filing date: 2013-07-02
Publication date: 2014-04-20

Abstract

1. Компрессорная станция, содержащая установки для транспортирования природного газа, каждая из которых содержит газоперекачивающий агрегат, агрегатный блок подготовки топливного газа, выход которого связан с входом камеры сгорания газотурбинного привода газоперекачивающего агрегата, аппарат воздушного охлаждения газа, вход которого связан с выходом из компрессора газоперекачивающего агрегата, и независимую от внешних источников электроэнергии энергоустановку с выходным напряжением не более 400 В, содержащую газогенератор, электрогенератор и утилизатор отработанного выхлопного газа и выполненную с возможностью снабжения газоперекачивающего агрегата электрической и тепловой энергией, система обогрева каждого газоперекачивающего агрегата и система подогрева топливного газа каждого агрегатного блока связаны по тепловой энергии с общим тепловым коллектором с возможностью его питания тепловой энергией энергоустановки, а по электрической энергии - с электрической схемой газоперекачивающего агрегата и аппарата воздушного охлаждения газа, причем все энергоустановки подключены по электрической энергии к общей распределительной шине с возможностью ее питания электрической энергией.2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что энергоустановка выполнена с возможностью обеспечения при работе электрической мощности не менее 250 КВт и тепловой мощности не менее 300 КВт.3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что источником тепла служит горячий антифриз.1. A compressor station containing installations for transporting natural gas, each of which contains a gas pumping unit, an aggregate unit for preparing fuel gas, the output of which is connected to an inlet of a combustion chamber of a gas turbine drive of a gas pumping unit, an air-cooled gas apparatus, the input of which is connected to the outlet of a gas pumping compressor unit, and an energy installation independent of external sources of electricity with an output voltage of not more than 400 V, containing a gas generator, an electrog generator and exhaust gas utilizer and configured to supply a gas pumping unit with electric and thermal energy, a heating system of each gas pumping unit and a fuel gas heating system of each aggregate unit are connected in terms of heat energy to a common heat collector with the possibility of supplying heat energy to the power plant, and electrical energy - with the electrical circuit of the gas pumping unit and gas air-cooling apparatus, and everything is energy-installed woks are connected via electric energy to a common distribution bus with the possibility of its power supply by electric energy. 2. Installation according to claim 1, characterized in that the power installation is configured to provide at least 250 kW of electric power and at least 300 kW of thermal power during operation. 3. Installation according to claim 1, characterized in that the heat source is hot antifreeze.

Description

Заявляемое решение относится к области транспорта газа по магистральным газопроводам и может быть использовано на существующих и проектируемых компрессорных станциях магистральных газопроводов повышающих давление природного газа в ходе его транспортирования, с применением в их конструкции независимой от внешних источников электроэнергии энергоустановки, выполненной с возможностью снабжения газоперекачивающего агрегата электрической и тепловой энергией.The claimed solution relates to the field of gas transport through gas pipelines and can be used at existing and designed compressor stations of gas pipelines that increase the pressure of natural gas during its transportation, using in their design an energy installation independent of external sources of electricity, configured to supply a gas pumping unit with an electric and thermal energy.

Известен компрессорный цех компрессорной станции магистрального газопровода, содержащий газоперекачивающие агрегаты с электрическим и газотурбинным двигателями, подключенные к энергоисточникам для их питания, причем энергоисточником является внешняя высоковольтная электрическая сеть (патент РФ №96193, МПК: F04D 25/00, опубл. 20.07.2010 г.) - аналог.The known compressor workshop of the compressor station of the main gas pipeline, containing gas pumping units with electric and gas turbine engines, connected to energy sources for their power supply, the energy source being an external high-voltage electric network (RF patent No. 96193, IPC: F04D 25/00, published on July 20, 2010, .) - analogue.

Недостатком известного решения является, то, что известное устройство требует для своей работы наличия внешнего источника электроэнергии при отсутствии которого оно неработоспособно.A disadvantage of the known solution is that the known device requires an external source of electricity for its operation, in the absence of which it is inoperative.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение является повышение надежности и эффективности работы, т.е. процесса перекачки природного газа с применением газоперекачивающих агрегатов в условиях автономной работы.The technical result, the achievement of which the claimed solution is directed, is to increase the reliability and overall performance, i.e. the process of pumping natural gas with the use of gas pumping units in the conditions of autonomous operation.

Указанный технический результат достигается тем, что компрессорная станция, содержит установки для транспортирования природного газа, каждая из которых содержит газоперекачивающий агрегат, агрегатный блок подготовки топливного газа, выход которого связан с входом камеры сгорания газотурбинного привода газоперекачивающего агрегата, аппарат воздушного охлаждения газа, вход которого связан с выходом из компрессора газоперекачивающего агрегата и, независимую от внешних источников электроэнергии, энергоустановку с выходным напряжением не более 400 В, содержащую газогенератор, электрогенератор и утилизатор отработанного выхлопного газа, и выполненную с возможностью снабжения газоперекачивающего агрегата электрической и тепловой энергией, система обогрева каждого газоперекачивающего агрегата и система подогрева топливного газа каждого агрегатного блока связаны по тепловой энергии с общим тепловым коллектором с возможностью его питания тепловой энергией энергоустановки, а по электрической энергии - с электрической схемой газоперекачивающего агрегата и аппарата воздушного охлаждения газа, причем все энергоустановки подключены по электрической энергии к общей распределительной шине с возможностью ее питания электрической энергией.The specified technical result is achieved by the fact that the compressor station contains installations for transporting natural gas, each of which contains a gas pumping unit, an aggregate unit for preparing fuel gas, the output of which is connected to the input of the combustion chamber of the gas turbine drive of the gas pumping unit, the gas air cooling apparatus, the input of which is connected with the exit of the compressor of the gas pumping unit and, independent of external sources of electricity, power plant with output voltage m not more than 400 V, containing a gas generator, an electric generator and a waste exhaust gas utilizer, and configured to supply a gas pumping unit with electric and thermal energy, a heating system of each gas pumping unit and a fuel gas heating system of each aggregate unit are connected in thermal energy to a common heat collector with the possibility of supplying it with the thermal energy of the power plant, and with electric energy - with the electrical circuit of the gas pumping unit and apparatus in gas air cooling, and all power plants are connected via electrical energy to a common distribution bus with the possibility of its power supply by electric energy.

Компрессорная станция, характеризующаяся тем, что энергоустановка может быть выполнена с возможностью обеспечения при работе электрической мощности не менее 250КВт и тепловой мощности не менее 300 КВт.Compressor station, characterized in that the power plant can be configured to provide at least 250 kW of electrical power and at least 300 kW of thermal power.

Заявляемое решение конкретизировано на фиг.1, где приведена структурная схема заявляемой компрессорной станции для перекачки газа.The claimed solution is specified in figure 1, which shows the structural diagram of the inventive compressor station for pumping gas.

Заявляемая компрессорная станция (компрессорный цех компрессорной станции) содержит установки для транспортирования природного газа, каждая из которых содержит газоперекачивающий агрегат 1, 2, 3 и 4, агрегатный блок подготовки топливного газа 5, 6, 7 и 8, выход каждой из которых связан с входом камеры сгорания соответствующего газотурбинного привода газоперекачивающего агрегата, аппараты воздушного охлаждения газа 9, 10, 11 и 12, вход каждого из которых связан с выходом из компрессора соответствующего газоперекачивающего агрегата и, независимую от внешних источников электроэнергии, энергоустановку 13, 14, 15 и 16 с выходным напряжением не более 400 В, содержащую газогенератор, электрогенератор и утилизатор отработанного выхлопного газа, и выполненную с возможностью снабжения соответствующего газоперекачивающего агрегата электрической и тепловой энергией. Выход каждой энергоустановки по тепловой энергии связан с входом соответствующей системы обогрева газоперекачивающего агрегата 17, 18, 19 и 20 и с входом соответствующей системы подогрева топливного газа агрегатного блока подготовки топливного газа 5, 6, 7 и 8, например, выход энергоустановки 13 по тепловой энергии связан с входом системы обогрева 17 газоперекачивающего агрегата 1 и с входом системы подогрева топливного газа агрегатного блока 5 подготовки топливного газа. По электрической энергии выход каждой энергоустановки связан с электрической схемой соответствующих газоперекачивающего агрегата 1, 2, 3, 4 и аппарата воздушного охлаждения газа 9, 10, 11, 12, причем все энергоустановки подключены по электрической энергии к общей распределительной шине 21 с возможностью ее питания электрической энергией, а система обогрева каждого газоперекачивающего агрегата 17, 18, 19 и 20 и система подогрева топливного газа каждого агрегатного блока подготовки топливного газа 5, 6, 7 и 8 связаны по тепловой энергии с общим тепловым коллектором 22 с возможностью его питания тепловой энергией энергоустановки. Газопровод 23 служит для подвода природного газа к компрессорной станции, коллектор топливного газа 24 - для подачи газа на энергоустановку и на привод газоперекачивающих агрегатов. С помощью насосов 25, 26, 27 и 28 в замкнутом контуре циркулирует антифриз, причем замкнутый контур состоит из горячего контура циркуляции 22 (тепловой коллектор) и холодного контура циркуляции 29.The inventive compressor station (compressor workshop of the compressor station) contains installations for transporting natural gas, each of which contains a gas pumping unit 1, 2, 3 and 4, an aggregate unit for the preparation of fuel gas 5, 6, 7 and 8, the output of each of which is connected to the input combustion chambers of the corresponding gas-turbine drive of the gas-pumping unit, air-cooled gas coolers 9, 10, 11 and 12, the inlet of each of which is associated with the output of the corresponding gas-pumping unit from the compressor and, independently from external power sources, power plant 13, 14, 15 and 16 with an output voltage less than 400 V, comprising a gas generator, the generator and the exhaust heat recovery of the exhaust gas and adapted to supply the corresponding pumping unit of electrical and thermal energy. The output of each power plant for thermal energy is associated with the input of the corresponding heating system of the gas pumping unit 17, 18, 19 and 20 and with the input of the corresponding heating system of the fuel gas of the aggregate unit for preparing fuel gas 5, 6, 7 and 8, for example, the output of the power plant 13 for thermal energy connected to the input of the heating system 17 of the gas pumping unit 1 and to the input of the fuel gas heating system of the aggregate unit 5 of the preparation of fuel gas. For electrical energy, the output of each power plant is connected to the electrical circuit of the corresponding gas pumping unit 1, 2, 3, 4 and gas air-cooling apparatus 9, 10, 11, 12, and all power plants are connected via electrical energy to a common distribution bus 21 with the possibility of powering it energy, and the heating system of each gas pumping unit 17, 18, 19 and 20 and the heating system of the fuel gas of each aggregate unit for the preparation of fuel gas 5, 6, 7 and 8 are connected in thermal energy with the total heat the collector 22 with the possibility of its supply of thermal energy power plants. The gas pipeline 23 is used to supply natural gas to the compressor station, the fuel gas collector 24 is used to supply gas to the power plant and to the drive of gas pumping units. Using pumps 25, 26, 27 and 28, antifreeze circulates in a closed circuit, and the closed circuit consists of a hot circulation loop 22 (thermal collector) and a cold circulation loop 29.

В качестве энергоустановки может быть использована установка с собственной генерацией электроэнергии. Для снабжения электрической и тепловой энергией газоперекачивающих агрегатов мощностью 16 МВт и выше оптимально использовать энергоустановки, которые при работе обеспечивают следующие параметры по электрической и тепловой мощности - не менее 250 кВт и не менее 300 кВт соответственно. Энергоустановки с такими параметрами полностью покрывают потребности газоперекачивающих агрегатов, агрегатных блоков подготовки топливного газа и аппаратов воздушного охлаждения газа в электрической и тепловой энергии. Одним из возможных, но не единственным вариантом энергоустановки, которая может быть использована в заявляемой установке для перекачки газа, является установка Flex Energy MT250, которая обладает следующими характеристиками: электрическая мощность 250-300 кВт, электрический к.п.д. 30%, номинальная теплоотдача 350 кВтхч.As a power plant, a plant with its own electricity generation can be used. To supply electric and thermal energy to gas pumping units with a capacity of 16 MW and above, it is optimal to use power plants that, when operating, provide the following parameters for electric and thermal power - at least 250 kW and at least 300 kW, respectively. Power plants with such parameters fully cover the needs of gas pumping units, aggregate units for the preparation of fuel gas and air-cooled gas units for electric and thermal energy. One possible, but not the only option for a power plant that can be used in the inventive gas pumping unit is the Flex Energy MT250 unit, which has the following characteristics: electric power of 250-300 kW, electric efficiency 30%, nominal heat transfer 350 kWh.

Энергоустановки работают следующим известным образом: очищенный наружный воздух поступает в компрессор энергоустановки, где он сжимается. Сжатый воздух из компрессора попадает в рекуператор, где он предварительно нагревается отработавшим газом турбины, причем компрессор и турбина энергоустановки образуют газогенератор. Сжатый и предварительно нагретый воздух попадает в камеру сгорания и смешивается с магистральным газом, эта смесь поступает в камеру сгорания, где и сгорает с образованием горячего сжатого газа, который из камеры сгорания поступает в турбину и расширяется, передавая свою энергию ротору турбины. Турбина газогенератора преобразует энергию горячего сжатого газа от камеры сгорания в механическую энергию для приведения в действие компрессора и электрического генератора через редуктор, посредством которого ротор вращает электрогенератор. Отработавший газ из турбины идет в рекуператор, где он нагревает воздух, проходящий от компрессора к камере сгорания. Энергоустановка дополнительно содержит систему утилизации тепла, выполненную, например, в виде теплообменника, через который проходит выхлопной газ рекуператора. Выхлопной газ выходит из корпуса энергоустановки, а теплообменник передает тепло отработавшего газа для нужд систем потребителей газоперекачивающего агрегата, агрегатного блока подготовки топливного газа и аппарата воздушного охлаждений газа и к их системам потребителям.Power plants operate in the following known manner: the purified outside air enters the compressor of the power plant, where it is compressed. Compressed air from the compressor enters the recuperator, where it is preheated by the exhaust gas of the turbine, and the compressor and turbine of the power plant form a gas generator. Compressed and preheated air enters the combustion chamber and mixes with the main gas, this mixture enters the combustion chamber, where it burns with the formation of hot compressed gas, which from the combustion chamber enters the turbine and expands, transferring its energy to the turbine rotor. The gas generator turbine converts the energy of the hot compressed gas from the combustion chamber into mechanical energy to drive the compressor and the electric generator through a gearbox, through which the rotor rotates the generator. The exhaust gas from the turbine goes to the recuperator, where it heats the air passing from the compressor to the combustion chamber. The power plant further comprises a heat recovery system made, for example, in the form of a heat exchanger through which the exhaust gas of the recuperator passes. The exhaust gas leaves the power plant housing, and the heat exchanger transfers the heat of the exhaust gas for the needs of the consumer systems of the gas pumping unit, the aggregate unit for the preparation of fuel gas and the gas air cooling apparatus and to their systems to consumers.

Заявляемая компрессорная станция для перекачки газа работает следующим образом. Работа рассмотрена на примере одной установки для транспортирования природного газа, все остальные работают по аналогичной схеме. Магистральный газ с высоким давлением из перекачивающей трубы - газопровода 23 поступает в агрегатный блок подготовки топливного газа, например, 5 где нагревается до требуемой температуры, которая зависит от конструктивных особенностей газоперекачивающего агрегата и через дроссель поступает на вход в камеру сгорания (на фигуре не показана) газотурбинного двигателя газоперекачивающего агрегата 1. Температура газа в перекачивающей трубе составляет, как правило, около 15°C, в агрегатном блоке подготовки топливного газа газ подогревается теплом от энергоустановки примерно до температуры 80°C, после нагрева газ поступает в дроссель и его давление снижается до значений требуемых для нормальной работы газоперекачивающего агрегата, например, до 30 Мпа. Часть топливного газа после агрегатного блока подготовки топливного газа 5 поступает к энергоустановке 13. Электроэнергия, выработанная энергоустановкой через распределительную панель связана с электрической схемой газоперекачивающего агрегата и снабжает электроэнергией газоперекачивающий агрегат, электродвигатели вентиляторов аппаратов воздушного охлаждения газа 21, систем освещения, в том числе, аварийного, систем пожаротушения агрегатного блока подготовки топливного газа 5 и т.д. Магистральный газ поступает также на вход в компрессор (на фигуре не показан) газоперекачивающего агрегата 1 и после сжатия в нем температура газа возрастает и газ поступает в аппарат воздушного охлаждения газа 9 для охлаждения и дальнейшей закачки в трубу для его дальнейшей перекачки. Тепловая энергия, выработанная энергоустановкой 13 поступает в агрегатный блок подготовки топливного газа 5, где идет на подогрев топливного газа и в систему обогрева укрытия газоперекачивающего агрегата.The inventive compressor station for pumping gas operates as follows. The work is considered on the example of one installation for transporting natural gas, all the others work according to a similar scheme. High-pressure main gas from the pumping pipe - gas pipeline 23 enters the aggregate unit for the preparation of fuel gas, for example, 5 where it is heated to the required temperature, which depends on the design features of the gas-pumping unit and enters the combustion chamber through the throttle (not shown in the figure) of a gas turbine engine of a gas pumping unit 1. The gas temperature in the pumping pipe is usually about 15 ° C; in the aggregate unit for the preparation of fuel gas, the gas is heated scrap from a power plant to a temperature of about 80 ° C, after heating gas enters the reactor and its pressure is reduced to a value required for the normal operation of pumping unit, e.g., up to 30 MPa. Part of the fuel gas after the aggregate unit for the preparation of fuel gas 5 is supplied to the power unit 13. The electric energy generated by the power plant through the distribution panel is connected to the electrical circuit of the gas pumping unit and supplies electric power to the gas pumping unit, electric motors of the fans of the gas air cooling apparatus 21, lighting systems, including emergency , fire extinguishing systems of the aggregate unit for the preparation of fuel gas 5, etc. The main gas also enters the compressor inlet (not shown) of the gas pumping unit 1, and after compression in it, the gas temperature rises and the gas enters the gas air cooler 9 for cooling and further pumping into the pipe for its further pumping. The heat energy generated by the power plant 13 enters the aggregate unit for the preparation of fuel gas 5, where it is used to heat the fuel gas and to the heating system of the shelter of the gas pumping unit.

Заявляемое решение характеризуется тем, что все энергоустановки 13, 14, 15 и 16 подключены по электрической энергии к общей распределительной шине 21 с возможностью ее питания электрической энергией, а система обогрева 17, 18, 19 и 20 каждого газоперекачивающего агрегата 1, 2, 3, 4 и система подогрева топливного газа 5, 6, 7, 8 каждого агрегатного блока связаны по тепловой энергии с общим тепловым коллектором 22 с возможностью его питания тепловой энергией энергоустановки. Такая конструкция позволяет повысить надежность работы и обеспечить ее эффективность в цехах компрессорных станций и в случае всех работоспособных газоперекачивающих агрегатах и, в случае, если часть газоперекачивающих агрегатов компрессорной станции находятся, например, в ремонте, в этом случае их отключение от общей схемы не влияет на работоспособность остальных газоперекачивающих агрегатов компрессорного цеха и на работу компрессорной станции в целом.The claimed solution is characterized by the fact that all power plants 13, 14, 15 and 16 are connected via electrical energy to a common distribution bus 21 with the possibility of powering it with electric energy, and the heating system 17, 18, 19 and 20 of each gas pumping unit 1, 2, 3, 4 and the fuel gas heating system 5, 6, 7, 8 of each aggregate unit are connected in terms of thermal energy to a common thermal collector 22 with the possibility of supplying it with the thermal energy of the power plant. Such a design allows to increase the reliability of work and ensure its efficiency in the workshops of compressor stations and in the case of all working gas pumping units and, if some of the gas pumping units of the compressor station are, for example, under repair, in this case their disconnection from the general circuit does not affect the operability of the remaining gas pumping units of the compressor shop and the operation of the compressor station as a whole.

Таким образом, заявляемая установка для перекачки природного газа обеспечивает надежный и эффективный процесс перекачки природного газа с применением газоперекачивающих агрегатов в условиях автономной работы.Thus, the inventive installation for pumping natural gas provides a reliable and efficient process for pumping natural gas using gas pumping units in an autonomous operation.

Claims

1. A compressor station containing installations for transporting natural gas, each of which contains a gas pumping unit, an aggregate unit for preparing fuel gas, the output of which is connected to an inlet of a combustion chamber of a gas turbine drive of a gas pumping unit, an air-cooled gas apparatus, the input of which is connected to the outlet of a gas pumping compressor unit, and an energy installation independent of external sources of electricity with an output voltage of not more than 400 V, containing a gas generator, an electrog generator and exhaust gas utilizer and configured to supply a gas pumping unit with electric and thermal energy, a heating system of each gas pumping unit and a fuel gas heating system of each aggregate unit are connected in terms of heat energy to a common heat collector with the possibility of supplying heat energy to the power plant, and electrical energy - with the electrical circuit of the gas pumping unit and gas air-cooling apparatus, and everything is energy-installed woks are connected via electric energy to a common distribution bus with the possibility of its power supply by electric energy.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the power installation is configured to provide at least 250 kW of electric power and at least 300 kW of thermal power during operation.

3. Installation according to claim 1, characterized in that the heat source is hot antifreeze.