Руководитель: Пронкевич Е.В.

Реферат

потеме: «Газовое хозяйство и Турбодетандерная установка (ДГУ)»

 

Исполнитель: ст. гр. 106042115

Казанцев И.А.

 

 

Руководитель: Пронкевич Е.В.

 

 

Минск 2017

Содержание

Оглавление

Содержание. 2

1. Турбодетандерная установка (ДГУ) 3

1.1.Турбодетандерная установка. 3

1.2.Турбодетандерная установка (ДГУ) МТЭЦ-4. 8

1.3.Основные преимущества ДГУ.. 10

2. Газовое хозяйство. 11

2.1.Газовое хозяйство. 11

2.2.Назначение ГРС.. 13

2.3.Организация эксплуатации ГРС.. 14

3. ГРП.. 17

3.1.Назначение ГРП. 17

3.2.Виды ГРП. 17

3.3.Принцип работы ГРП. 17

3.4.Описание и различие между собой видов ГРП.. 18

3.4.1.ГРП низкого, среднего и высокого выходного давления. 18

3.4.2.Одноступенчатые и многоступенчатые ГРП. 19

3.4.3.Однониточные и многониточные ГРП. 19

3.4.4.Тупиковые и закольцованные ГРП. 20

3.4.5.ГРП с резервной линией (ниткой) редуцирования и без. 21

ЛИТЕРАТУРА.. 22

 

 

 

Турбодетандерная установка (ДГУ)

Турбодетандерная установка

Турбодетандерная установка – энергетическая установка, предназначенная для получения электроэнергии с использованием имеющегося перепада давления в магистральных газопроводах на газораспределительных станциях и газорегуляторных пунктах.

Турбодетандерная генераторная установка относится к генераторам электрической энергии с газотурбинным приводом и применяется в области газоснабжения для утилизации энергии потока сжатого природного газа. Назначением предлагаемой турбодетандерной генераторной установки (ТДУ), которая представляет собой электрогенератор (ЭГ) с турбодетандерным приводом (ТД), является выработка электрической энергии на основе преобразования потенциальной энергии природного газа в трубопроводе. Причем ТДУ используют на объектах газопотребления, например, на газорегуляторных пунктах (ГРП) и газораспределительных станциях (ГРС), где давление в трубопроводе на входе составляет 0,3-1,2 МПа. Полученная с помощью ТДУ электрическая мощность может использоваться для собственных нужд потребителя. Потребителем таких ГРП могут быть, например, котельные. Таким образом, ТДУ может быть использована в качестве автономного источника энергии малой мощности. Система отбора энергии потока ПГ из газопровода для ТДУ применяется в области газоснабжения для утилизации энергии потока сжатого природного газа, а также для утилизации вырабатываемого генератором тепла. Назначением этой системы является ее использование на объектах газопотребления, например, на газорегуляторных пунктах (ГРП) и газораспределительных станциях (ГРС). Кроме того, возможна установка такой системы с ТДУ методом врезки как в уже существующие магистрали и их запорную арматуру, внутри уже построенного и эксплуатирующегося ГРП (ГРС), так и установка ТДУ на этапе проектирования и строительства ГРП (ГРС).

Электрическую энергию в ГРП для собственных нужд в настоящее время получают от распределительных электрических сетей. Однако для целей электропотребления для собственных нужд прокладка специальных кабельных распределительных сетей от высоковольтных линий дорога, при их эксплуатации возникают дополнительные технические трудности, и кроме того, нерентабельна. Предлагаемое устройство позволяет на месте потребителей электроэнергии в ГРП (ГРС) непосредственно вырабатывать эту электроэнергию без существенных дополнительных затрат на их производство и доставку к потребителю по высоковольтному кабелю. Так вырабатываемая электроэнергия может использоваться для собственных нужд в контролируемых пунктах телемеханики ГРП, контрольно-измерительных приборах, устройствах сигнализации и прочих приборах, а также на местных радиорелейных станциях, пунктах катодной защиты газопроводов, пунктах управления арматурой.

 

Большинство потребителей электроэнергии, находящихся на вышеуказанных точках управления и обслуживания газовых магистралей, являются слаботочными. Для оборудования, чье энергопотребление несколько выше, устанавливаются различные преобразователи напряжения и энергонакопители (АКБ). Таким образом выходные параметры ДГУ-Uгн=27…70 В и с частотой 1…3 кГц, являются достаточными для питания определенного класса потребителей. Но известные из уровня техники электроагрегаты, используемые для этих целей либо маломощные, например, их мощность не превышает 5-30 кВт, поскольку как правило используют одноступенчатые турбины лопаточного типа. (см.Беседин С.Н. И др. «Разработка и создание автономных энергетических установок малой мощности с расширительной турбиной», Газотурбинные технологии, 2010 г., с.10-13), либо слишком мощные, например, турбодетандер компании RMG (Германия), который обладает мощностью 160 кВт, т.е. как минимум в 8 раз превышающей мощность, необходимую для ГРС.

 

Таким образом, до настоящего времени электрогенераторы с турбодетандерным приводом в диапазоне мощностей от 0,4 кВт до максимальной единичной мощности 1 кВт не разрабатывались.

Первая в Беларуси детандер-генераторная установка введена на Лукомльской ГРЭС 28 февраля 2000 г. Мощность энергоустановки — 5 тыс. кВт. Турбодетандер представляет собой двухступенчатую газовую турбину, скорость вращения которой равна 9600 оборотов/мин. Через понижающий обороты редуктор турбодетандер приводит во вращение ротор генератора со скоростью 3000 оборотов/мин. Турбодетандер подключен по газу параллельно с ГРП. Давление газа перед ГРП 11-12 атмосфер, после ГРП — 1,25 атмосфер.

При расширении газа в турбодетандере снижается его температура. Минимальная температура газа на выхлопе турбодетандера допускается ниже 20°С, поэтому перед подачей газа в турбодетандер необходимо обеспечить его подогрев. Для подогрева газа используется сетевая вода из теплотрассы ГРЭС-Новолукомль. Подогрев газа осуществляется в теплообменнике "Газ-Вода" (поверхность теплообмена 661 м2, завод-изготовитель ОАО "Коростеньский завод химического машиностроения"). Сетевая вода после этого теплообменника поступает на теплообменники Т-3А и Т-3Б, которые предназначены для подогрева газа после турбодетандера до положительной температуры (приблизительно от 1 до 3°С) перед подачей его на котлоагрегаты электростанции.

После теплообменников Т-3А, Т-3Б сетевая вода поступает в бак сетевой воды и насосом сетевой воды откачивается в обратную магистраль сетевой воды из Новолукомля.

Для использования тепла технической воды после воздухоохладителя генератора и маслоохладителя системы смазки детандер-генератора установлен теплообменник Т-1, в котором это тепло используется для подогрева газа, а охлажденная техническая вода по замкнутому контуру снова поступает на маслоохладитель и воздухоохладитель генератора. Выдача мощности детандер-генераторной установки осуществляется по кабельной трассе 10,5 кВ на подстанцию Новолукомля.

Разработчиком этой экологически чистой энергосберегающей технологии является фирма "Криокор АО" (Москва). С ней и был заключен договор на поставку оборудования для детандер-генераторной установки Лукомльской ГРЭС. На тот момент фирма "Криокор" уже ввела в действие на ТЭЦ-21 "Мосэнерго" и эксплуатировала две детандер-генераторные установки по 5 тыс. кВт.

Проект сооружения ДГУЭ-5000 Лукомльской ГРЭС выполнен институтом "БелНИПИэнергопром". Строительные работы — филиалом СУ Лукомльской ГРЭС ОАО "Лукомльэнергомонтаж", организацией "Электроцентромонтаж" и другими специализированными организациями. Наладочные работы выполнили "Криокор-Украина", "Констар" (Харьков), "Белэнергоремналадка." Тип детандер-генератора — ДГА-5000. Ресурс работы — 120 тыс. часов. Капитальный ремонт — через 20 тыс. часов работы, регламентные работы выполняются через 750 часов, 1500 часов, 3000 часов, 6000 часов работы и далее через каждые 3000 тыс. часов. Расход газа: толчок ротора — 17 тыс. м3, холостой ход — 47 тыс. м3, 5 мВт — 145 тыс. м3.

Заданное давление газа на выходе из детандера поддерживается дозирующим клапаном. При аварийном отключении турбодетандера поддерживается дозирующим клапаном. При аварийном отключении турбодетандера закрывается стопорный клапан (время быстродействия до 0,3 сек/на байпасном блоке), и заданное давление поддерживается регулятором давления газа в течение 5 мин. Этого достаточно, чтобы регуляторы ГРП вступали в работу.

Система автоматического управления и регулирования детандер-генераторной установки разработана фирмой "Констар" по техническому заданию фирмы "Криокор-Украина". Система должна обеспечивать функционирование ДГУЭ-5000 в автоматическом режиме, а также в режиме дистанционного управления. Технологические схемы с указанием мест расположения точек контроля параметров, арматуры, регуляторов выводятся на монитор, и машинист ДГУ с помощью компьютерной мыши может дистанционно управлять режимом работы установки. Однако на дисплее нет текущих значений большинства параметров (а их свыше 70), а также нет сигнализации об отклонении того или иного параметра. Это затрудняет работу машиниста ДГУ.

В процессе эксплуатации удалось отработать режим пуска и остановки ДГУЭ-5000 в автоматическом режиме. Есть намерение усовершенствовать САУ ДГУЭ-5000 с привлечением специалистов БелТЭИ, но из-за отсутствия средств эти планы отодвигаются.

На сегодняшний день детандер-генераторная установка имеет наработку 9700 ч. Выработано 21,2 млн. кВт/ч дешевой экологически чистой электроэнергии, сэкономлено свыше 5 тыс. т у.т. Эти показатели могли бы быть в 2 раза лучше, но в летнее время (когда есть возможность по расходу газа нести полную нагрузку на детандере) приходится работать на нагрузке 2,2–2,3 МВт из-за жесткого лимитирования температуры сетевой воды, подаваемой в Новолукомль. В зимнее время, когда температура сетевой воды позволяет загрузить детандер, сделать это невозможно из-за малых лимитов поставки газа на электростанцию. БелНИПИэнергопром разработал проектную документацию на монтаж автономной системы подогрева газа, что позволит существенно улучшить показатели работы ДГУЭ-5000.

Удельный расход топлива на отпуск электроэнергии составляет 72 г/кВтч. Для сравнения: на энергоблоках 300 МВт Лукомльской ГРЭС эта величина составляет 316,1 г/кВтч.

Вопросами исследования технико-экологических показателей работы ДГУ по договору с электростанцией занимается БНТУ (бывшая БГПА). Руководитель работ — профессор Аркадий Качан.

В целом можно констатировать, что детандер-генераторная установка представляет собой вполне надежную и эффективно работающую энергосберегающую технологию. Это подтверждает не только двухлетний опыт работы, но и опыт почти 8-летней эксплуатации двух турбодетандерных установок мощностью по 5 тыс. кВт на ТЭЦ-21 "Мосэнерго". У них нет проблем с газом, температурой сетевой воды, следовательно, оба детандера работают в базовом режиме. Вырабатывают в месяц почти 7 млн. кВтч электроэнергии. При том, по решению мэра Москвы эта экологически чистая электроэнергия оплачивается в двойном размере. Но эти установки давно уже себя окупили. Себестоимость отпущенной ДГУ электроэнергии составляет 12,725 BYR/кВтч. По электростанции эта величина составляет 28,45 BYR/кВтч.

При вводе в эксплуатацию автономной системы подогрева газа, поступающего на ДГУ, эти показатели будут улучшены в 2–2,3 раза. А при вводе второго детандера — в 4 раза, так как затраты на сооружение второго детандера практически в два раза ниже, чем первого, а это ведет к снижению амортизационных отчислений — самой большой доли условно-постоянных затрат. Кроме того, не потребуется увеличения эксплутационного персонала. Оба комплекса будут обслуживаться имеющимся сегодня персоналом.

 

 

Основные преимущества ДГУ

1) ДГУ обеспечивает поддержание необходимого давления на выходе в пределах ±0,005Па, в том числе при сезонных и суточных колебаниях расхода газа.

2) При останове ДГУ (нормальном или аварийном) регулирование давления осуществляет автоматически клапан на байпасе до вступления в работу регулятора ГРП.

3) Быстродействие регулирующих клапанов (получение необходимого усилия привода при перепаде давления газа 2,3…2,6 МПа на заслонке клапана) обеспечивает компактная маслостанция высокого давления (25 МПа).

4) Для синхронизации ДГУ с электрической сетью (точной подгонки частоты вращения генератора к 3000 об/мин) и регулирования нагрузки ДГУ используются регулируемые (и управляемые по алгоритму САУ) сопловые аппараты первых двух ступеней турбины.

5) В конструкции детандера применена современная уникальная система сухих газовых уплотнений для исключения попадания газа из проточной части турбины в помещение ДГУ, а также для предотвращения смешивания газа с маслом системы смазки агрегата, значительно повышающая безопасность эксплуатации ДГУ.

6) Обеспечена стабильность давления при параллельной работе регуляторов давления САУ ДГУ и АСУ ГРП (ГРС), а также при передаче функций управления в период запуска (останова) ДГУ.

7) Размещение основного оборудования ДГУ на общей раме позволяет выполнить разгрузочно-погрузочные работы и монтаж блока ДГУ на фундамент в течение 2-х рабочих дней.

8) Срок окупаемости - не более - 2,5 лет.

 

Газовое хозяйство

Газовое хозяйство

Тепловые электростанции снабжаются газом от газораспределительных станций (ГРС) через газораспределительные пункты (ГРП) (рис. 12.6). Последние вместе с системой газопроводов составляют газовое хозяйство ТЭС. На газомазутных конденсационных электростанциях мощностью до 1200 МВт и газомазутных ТЭЦ с расходом пара до 4000 т/ч может быть один ГРП, а на остальных электростанциях их количество должно быть не менее двух.

Производительность ГРП на электростанциях, где газовое топливо является основным, рассчитывается на максимальный расход газа всеми рабочими котлами, а на электростанциях, сжигающих газ сезонно, – по расходу газа для летнего режима.

ГРП размещают в отдельных зданиях или под навесами на территории электростанции. К каждому ГРП газ подводится по одному газопроводу (без резервного) от расположенной вне территории электростанции ГРС. Давление газа перед ГРП 0,6–1,1 МПа, а после ГРП требуемое его значение определяется потерями давления до самого удаленного от ГРП котла и необходимым давлением газа перед горелками и составляет обычно 0,13–0,2 МПа.

В ГРП имеются рабочие нитки газопровода, нитки малого расхода, включаемые при малом потреблении газа, и резервная нитка с ручным управлением арматурой. На рабочих нитках и нитках малого расхода устанавливают автоматические регуляторы давления и защитные регуляторы, действующие по принципу «после себя». Защитные регуляторы настраивают на повышенное давление по сравнению с рабочим и при работе в расчетном диапазоне полностью открыты.

В пределах ГРП и до котлов прокладка газопроводов наземная. Подвод газа от каждого ГРП к магистрали котельного отделения и от нее к котлам не резервируется и может выполняться однониточным. Газовый распределительный коллектор котлов прокладывается вне здания котельного отделения.

 

Схема газового хозяйства ТЭС:

 

 

1 – запорная задвижка; 2 – расходомер; 3 – фильтр; 4 – регулятор давления; 5 – предохранительный клапан; 6 – байпасная линия; 7 – регулятор расхода газа; 8 – импульсный отсечный быстродействующий клапан; 9 – пробковый кран.

При заполнении газом газопроводы должны продуваться им через сбросные свечи до вытеснения всего воздуха, а при освобождении от газа продуваться воздухом до вытеснения всего газа. Эти требования обусловлены тем, что при объемной концентрации природного газа в воздухе 0,05–0,15 (5–15 %) образуется взрывоопасная смесь. Из сбросных свечей газ выпускается в места, откуда он не может попасть в здания и где исключается возможность его воспламенения от какого-либо источника огня. На газопроводах устанавливается только стальная арматура.

 

 

Назначение ГРС

На ГРС осуществляются следующие основные технологические процессы:

- очистка газа от твёрдых и жидких примесей;

- снижение давления (редуцирование);

- одоризация;

- учёт количества (расхода) газа перед подачей его потребителю.

Основное назначение ГРС – снижение давления газа и поддержание его на заданном уровне. Газ с давлением 0,3 и 0,6 МПа поступает на городские газораспределительные пункты, газорегулирующие пункты потребителя и с давлением 1,2 и 2 МПа – к специальным потребителям (ТЭЦ, ГРЭС, АГНКС и тд.). На выходе ГРС должна обеспечиваться подача заданного количества газа с поддержанием рабочего давления в соответствии с договором между ЛПУ МГ и потребителем с точностью до 10%.

Надёжность и безопасность эксплуатации ГРС должны обеспечиваться:

1. периодическим контролем состояния технологического оборудования и систем;

2. поддержанием их в исправном состоянии за счёт своевременного выполнения ремонтно-профилактических работ;

3. своевременной модернизацией и реновацией морально и физически изношенных оборудования и систем;

4. соблюдением требований к зоне минимальных расстояний до населённых пунктов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий, зданий и сооружений;

5. своевременным предупреждением и ликвидацией отказов.

Ввод в эксплуатацию ГРС после строительства, реконструкции и модернизации без выполнения пуско-наладочных работ запрещается.

Для вновь разрабатываемого оборудования ГРС система автоматического управления должна обеспечивать:

- включение в работу резервной редуцирующей нитки при выходе из строя одной из рабочих;

- отключение вышедшей из строя редуцирующей нитки;

- сигнализацию о переключении редуцирующих ниток.

Каждая ГРС должна быть остановлена 1 раз в год для выполнения ремонтно-профилактических работ.

Порядок допуска на ГРС посторонних лиц и въезд транспорта определяются подразделением производственного объединения.

При въезде на территорию ГРС должен устанавливаться знак с названием (номером) ГРС, указанием принадлежности её подразделению и производственному объединению, должности и фамилии лица, ответственного за эксплуатацию ГРС.

Имеющаяся на ГРС охранная сигнализация должна содержаться в исправном состоянии.

 

ГРП

Назначение ГРП.

Газорегуляторные пункты служат для дополнительной очистки газа от механических примесей, снижения давления газа после газораспределительной станции и поддержании его на заданном значении с последующей бесперебойной и безаварийной подачей потребителям.

В зависимости от избыточного давления газа на входе газорегуляторные пункты могут быть среднего (до 0,3 МПа) и высокого давления (0,3-1,2МПа). ГРП могут быть центральными (обслуживать группу потребителей) и объектовыми (обслуживать объекты одного потребителя).

Виды ГРП.

ГРП подразделяются между собой:

1) по выходному давлению:ГРП низкого, среднего и высокого выходного давления.

2) по количеству ступеней понижения давления газа:одноступенчатые и многоступенчатые ГРП.

3) по количеству линий редуцирования:однониточные и многониточные ГРП.

4) по типу схемы газоснабжения потребителя газа:тупиковые и закольцованные ГРП.

5) по наличию резервной нитки редуцирования:ГРП с резервной линией редуцирования и без.

 

Принцип работы ГРП.

Газ через входной газопровод поступает на фильтр, где очищается от механических примесей, и через предохранительно запорный клапан подается в регулятор давления, где давление газа снижается и поддерживается постоянным, независимо от расхода. В случае повышения давления газа после регулятора выше допустимых значений, например в результате сбоя работы регулятора давления газа — срабатывает предохранительно-сбросной клапан — ПСК или гидрозатвор (ГЗ), в результате чего излишки давления газа сбрасываются в атмосферу. Если давление газа продолжает возрастать и сброс газа через ПСК достаточного эффекта не дал, срабатывает предохранительно-запорный клапан и доступ газа потребителю через эту линию редуцирования прекращается. Для того, чтобы обеспечить безаварийную подачу газа потребителю, даже в случае выхода из строя регулятора давления ГРП закольцовывают по выходному давлению, либо устанавливают в ГРП дополнительную линию редуцирования (ниже еще вернемся к этому вопросу).

Стоит отметить, что в схеме ГРП (без резервной линии редуцирования) предусматривается байпасная линия, которая позволяет подавать газ и осуществлять ручное регулирование выходного давления газа на время ремонта оборудования или проведения технического обслуживания ГРП. На входе и выходе из ГРП установлены манометры. На входе в ГРП промышленного назначения либо в узлах учета газа замеряется температура газа с помощью термометра. Для централизованного замера расхода газа устанавливается измерительное устройство — газовый счетчик промышленного назначения.

Для снижения давления газа в ГРП применяются регуляторы давления прямого и непрямого действия. В регуляторах прямого действия конечный импульс давления воздействует на мембрану, которая через рычажное устройство связано с дроссельным органом. При уменьшении выходного давления степень открытия дроссельного органа увеличивается, при увеличении — уменьшается. В результате выходное давление газа поддерживается постоянным.

Для приведения в действие регуляторов давления непрямого действия источником энергии служит сжатый воздух и газ давлением 200-1000кПа. Применяются регуляторы давления непрямого действия при входном давлении более 1,2МПа и выходном более 0,6МПа. Также в последнее время все чаще применяют комбинированные регуляторы давления, представляющие из себя предохранительно-запорный клапан и регулятор давления в одном корпусе.

Для контроля за входным и выходным давлением, температурой в помещениях, открытием дверей — современные ГРП могут быть оборудованы системой телеметрии.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

1) http://www.findpatent.ru/patent/256/2564173.html

2) Отчёт по производственной практике в филиале «Минская ТЭЦ-4» РУП «Минскэнерго» ст. гр 10604215 Казанцева И.А. /Казанцев И.А /Минск 2016г.

3) Турбодетандерные установки

4) http://mingas.ru/2010/11/gazoregulyatornyj-punkt-grp/

Реферат

потеме: «Газовое хозяйство и Турбодетандерная установка (ДГУ)»

 

Исполнитель: ст. гр. 106042115

Казанцев И.А.

 

 

Руководитель: Пронкевич Е.В.

 

 

Минск 2017

Содержание

Оглавление

Содержание. 2

1. Турбодетандерная установка (ДГУ) 3

1.1.Турбодетандерная установка. 3

1.2.Турбодетандерная установка (ДГУ) МТЭЦ-4. 8

1.3.Основные преимущества ДГУ.. 10

2. Газовое хозяйство. 11

2.1.Газовое хозяйство. 11

2.2.Назначение ГРС.. 13

2.3.Организация эксплуатации ГРС.. 14

3. ГРП.. 17

3.1.Назначение ГРП. 17

3.2.Виды ГРП. 17

3.3.Принцип работы ГРП. 17

3.4.Описание и различие между собой видов ГРП.. 18

3.4.1.ГРП низкого, среднего и высокого выходного давления. 18

3.4.2.Одноступенчатые и многоступенчатые ГРП. 19

3.4.3.Однониточные и многониточные ГРП. 19

3.4.4.Тупиковые и закольцованные ГРП. 20

3.4.5.ГРП с резервной линией (ниткой) редуцирования и без. 21

ЛИТЕРАТУРА.. 22