Стр. 5 - Р.З. Тумашев, Н.Г. Бодров - Когенерационная газотурбинная установка на попутных нефтяных газах с высоким содержанием тяжелых углеводородов

ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012

159

Теплоту и электроэнергию для системы подготовки топлива гене-

рируют в когенерационной газотурбинной установке, работающей

следующим образом. В камеру сгорания

2

поступает воздух из окру-

жающей среды, подогретый в рекуператоре

4

, и топливный газ из си-

стемы подготовки топлива, предварительно подогретый в топливопо-

догревателе

3

(см. рис. 1). Давление в камере сгорания

2

немного

меньше атмосферного на величину гидравлических потерь при движе-

нии воздуха в предшествующих элементах ГТУ. Расширяясь в турбине

до давления, значительно ниже атмосферного, горячие продукты сго-

рания совершают работу, часть которой тратится на привод компрес-

сора

5

, а оставшаяся часть — на привод электрогенератора

6

. Из тур-

бины

1

продукты сгорания, отдав часть теплоты в рекуператоре

4

воздуху, попадают в газоохладитель

8

, затем в компрессор

5

, в кото-

ром давление рабочего тела повышается до атмосферного, и далее вы-

брасываются в окружающую среду. Отводимая в газоохладителе

8

теплота передается водой подогревателю

9

системы подготовки ПНГ,

а также используется для обогрева производственных помещений, для

бытовых нужд на нефтепромыслах. Генератор установки обеспечивает

электроэнергией насосные агрегаты энерготехнологического комплек-

са, электрооборудование, систему освещения.

Максимальное давление в цикле утилизационной газотурбинной

установки с измененной последовательностью процессов немного

меньше атмосферного, поэтому для подачи попутного газа после

третьей ступени сепарации, имеющего большее, чем в камере сго-

рания ГТУ давление, не требуется дожимной компрессор. Следует

отметить, что давление среды от выхода из турбины

1

до входа в

компрессор

5

в несколько раз ниже атмосферного и определяется

степенью повышения давления в компрессоре, т. е. в отличие от

традиционных ГТУ проточная часть установки находится под раз-

режением.

Проведена оптимизация параметров утилизационной ГТУ с из-

мененной последовательностью процессов на попутных нефтяных

газах третьей ступени сепарации. Поскольку состав ПНГ существен-

но зависит от месторождения, то в качестве примера были рассмот-

рены нефтеносные районы Западной Сибири. Согласно анализу

опубликованных данных, среднее значение расхода попутного

газа третьей ступени сепарации, приходящееся на одну скважину, с

составом, указанным в таблице, составляет около 7 нм

3

/ч [12–14].

Низшая теплота сгорания

р

н

Q

газа примерно равна 47 МДж/кг

(69 МДж/Нм

3

). При сжигании указанного количества попутного газа

выделяется около 134 кВт тепловой энергии, которая может быть ча-

стично преобразована утилизационной ГТУ в электрическую энер-

гию и теплоту в виде горячей воды. Сжигание топливного газа с ме-

тановым числом 36 происходит в камере сгорания ГТУ при

атмосферном давлении, поэтому детонационные процессы отсут-

ствуют (см. таблицу).