КОМПЛЕКС ГАЗОЭЛЕКТРОГЕНЕРИРУЮЩИЙ

Комплекс газоэлектрогенерирующий относится к энергетике и может быть применен для выработки энергоносителей в виде электроэнергии, жидкого топлива и тепла, из природного попутного газа на пунктах добычи, сбора и подготовки сырой нефти.
Известны установки для выработки энергоносителей в виде электроэнергии, жидкого топлива и тепла, имеющие блоки подготовки рабочего газа, из носителей углерода и кислородсодержащего газа по патенту RU 2405944, при сжигании водосодержащего топлива по патенту RU 2061184, или горючего газа из твердого топлива по патенту RU 48680, или из бытовых отходов по патенту RU 2303050.
7
Известна «Установка подготовки углеводородного газа» по патенту RU 2224581, 25.11.2002, опубликовано 27.02.2004, МПК B01D 53/00, F25J 3/08, которая содержит компрессор, холодильник газа, скруббер и емкость для рециркуляции воды, соединенную со скруббером, при этом она дополнительно снабжена рекуперативным теплообменником, промежуточным сепаратором и воздушным холодильником, причем вход газа в рекуперативный теплообменник соединен с выходом газа из компрессора, а выход газа из рекуперативного теплообменника соединен со входом газа в холодильник газа, при этом выход воды из емкости рециркуляции воды дополнительно соединен со входом воды в рекуперативный теплообменник, выход воды из которого соединен через промежуточный сепаратор и воздушный холодильник с емкостью рециркуляции воды. Кроме того, установка дополнительно снабжена сепаратором, установленным на выходе газа из холодильника газа и соединенным со входом газа в скруббер.
Известен «Комплекс газотеплоэлектрогенераторный» по патенту RU 2303192, от 29.06.2006, опубликовано 20.07.2007, МПК F22B 33/18 (2006.01), C10J 3/86 (2006.01) для выработки энергоносителей в виде электроэнергии, жидкого топлива и тепла, который содержит газопоршневую электростанцию, пароводяную установку, накопитель дистиллированной воды, и газогенератор с водяным котлом, с камерами горения, подогрева генераторного газа, подогрева атмосферного воздуха, парогенерации и зонами регенерации, очистки генераторного газа, отбора генераторного газа.
7
Наиболее близким техническим решением является «Передвижная электростанция» по патенту RU 2189476, от 08.11.2000, опубликовано 20.09.2002, МПК F02C 7/20, которая содержит электрогенератор тепловой, преимущественно газотурбинный двигатель, и устройство для предварительной обработки топлива, выполненный в виде технологического нагревателя сырой нефти, на выходе которого установлен сепаратор для отделения газа, в том числе и попутного газа, используемого в качестве топлива двигателя электростанции.
Данное устройство не позволяет обеспечить необходимое качество газа для энергогенерирования, пригодного для продления срока службы оборудования и получения большего количества энергоресурсов от единицы использованного нефтяного попутного газа.
Задачей предлагаемого технического решения является, использование попутного нефтяного газа для выработки энергоносителей в виде электроэнергии, жидкого топлива и тепла, с продлением срока службы оборудования и получением большего количества энергоресурсов от единицы использованного нефтяного попутного газа при работе энергогенерирующего блока.
Задача решена за счет комплекса газоэлектрогенерирующего, содержащего энергогенерирующий блок и блок предварительной подготовки нефтяного попутного газа, при этом, между энергогенерирующим блоком и блоком для предварительной подготовки нефтяного попутного газа, дополнительно присоединены блок вымораживания попутного газа и холодильный блок; блок вымораживания попутного газа содержит два, параллельно подключенных к выходу блока предварительной обработки нефтяного попутного газа, вымораживателя, выполненных из секций, снабженных отдельными входами для газа, два сепаратора, соединенных своими входами с выходами вымораживателей, а своими выходами с выводами сжиженного углеводородного газа и дренажной жидкости; устройство подачи циркуляционного газа, выходом соединенное, через устройство подогрева, через сепараторы, блоки охлаждения, и теплообменник подогреватель газа для энергогенерирования, со своим входом; холодильный блок содержит: сепаратор хладагента, емкость теплоносителя, насос теплоносителя, теплообменник для подогрева теплоносителя, холодильную машину; вход блока энергогенерирующего соединен с выходом теплообменника для подогрева теплоносителя блока холодильного, и с выходом теплообменника охладителя подготовленного и сжатого газа блока предварительной подготовки нефтяного попутного газа; блок энергогенерирующий, своим выходом выдачи электроэнергии соединен с насосом теплоносителя и холодильной машиной холодильного блока, с устройством подачи циркуляционного газа блока вымораживания, и устройством подъема давления подготовленного газа блока предварительной подготовки нефтяного попутного газа, а своим выходом выдачи тепла, с входом теплообменника подогревателя газа для энергогенерирования, того же блока предварительной подготовки нефтяного попутного газа.
Дополнительное присоединение блока вымораживания попутного газа и холодильный блока, между энергогенерирующим блоком и блоком для предварительной подготовки нефтяного попутного газа, подключение к выходу блока предварительной обработки нефтяного газа двух параллельно включенных вымораживателей, выполненных из секций, снабженных отдельными входами для газа, и устройство подачи циркуляционного газа, выходом соединенное, через устройство подогрева, через сепараторы, блоки охлаждения, и теплообменник подогреватель газа для энергогенерирования, со своим входом, позволяет использовать попутный нефтяной газ для выработки энергоносителей в виде электроэнергии, жидкого топлива и тепла, с продлением срока службы оборудования и получением большего количества энергоресурсов от единицы использованного нефтяного попутного газа при работе энергогенерирующего блока.
Комплекс газоэлектрогенерирующий изображен на блок схеме, где: блок 1 энергогенерирующий, блок 2 предварительной подготовки попутного газа, холодильный блок 3, блок вымораживания попутного газа 4, вывод 5 сжиженного углеводородного газа, вымораживатель 6 секционный, сепаратор 7, вымораживатель 8 секционный, сепаратор 9, устройство 10 подачи циркуляционного газа, подогреватель 11 циркуляционного газа, вывод 12 дренажной жидкости, сепаратор 13 хладагента, емкость 14 теплоносителя, насос 15 теплоносителя, теплобменник 16 для подогрева теплоносителя, холодильная машина 17, входной сепаратор 18 нефтяного попутного газа, устройство 19 подъема давления подготовленного газа, теплообменник 20 охладитель подготовленного и сжатого газа, сепаратор 21 охлажденного подготовленного и сжатого газа, теплообменник 22 подогреватель газа для энергогенерирования.
Комплекс газоэлектрогенерирующий выполнен следующим образом.
Блок 2 предварительной подготовки попутного газа содержит: входной сепаратор 18 нефтяного попутного газа, устройство 19 подъема давления подготовленного газа теплообменник 20 охладитель подготовленного и сжатого газа, сепаратор 21 охлажденного подготовленного и сжатого газа, теплообменник 22 подогреватель газа для энергогенерирования.
Холодильный блок 3 содержит: сепаратор 13 хладагента, емкость 14 теплоносителя, насос 15 теплоносителя, теплообменник 16 для подогрева теплоносителя, холодильную машину 17.
Блок 4 вымораживания попутного газа содержит: вымораживатель 6 секционный, сепаратор 7, вымораживатель 8 секционный, сепаратор 9, устройство 10 подачи циркуляционного газа, подогреватель 11 циркуляционного газа.
Блок 1 энергогенерирующий своим выходом подачи электроэнергии соединен с насосом 15 теплоносителя, холодильной машиной 17 блока 3, устройством 10 подачи циркуляционного газа блока 4 и устройством 19 подъема давления подготовленного газа блока 2, а своим выходом подачи тепла с входом теплообменника 22 подогревателя газа для энергогенерирования блока 2.
Вход блока 1 энергогенерирующего соединен с выходом теплообменника 16 для подогрева теплоносителя блока 3, и с выходом теплообменника 20 охладителя подготовленного и сжатого газа блока 2.
Блок 2 предварительной подготовки попутного газа соединен своим входом с подачей нефтяного попутного газа и с выходом сепараторов 7, 9 блока 4, с выходами электроэнергии и теплоносителя блока 1 энергогенерирующего.
Выход блока 2 предварительной подготовки нефтяного попутного газа через сепаратор 21 соединен с входом, параллельно подключенных, вымораживателей 6, 8 секционных блока 4; через теплообменник 22 подогреватель газа для энергогенерирования, с входом подогревателя 11 циркуляционного газа; через входной сепаратор 18 нефтяного попутного газа и сепаратор 21 охлажденного подготовленного и сжатого газа с выводом дренажной жидкости 12; через теплообменник 20 охладитель подготовленного и сжатого газа, с входом блока 1.
Холодильный блок 3 своим выходом из сепаратора 13 хладагента, соединен с входом вымораживателей 6, 8 секционных блока 4, выходом из теплобменника 16 для подогрева теплоносителя с входом блока 1 энергогенерирующего.
Холодильный блок 3 своим входом сепаратора 13 хладагента связан с выходом секционных вымораживателей 6, 8 блока 4, своим входом в емкость 14 теплоносителя, с выходом теплообменника 11 циркуляционного газа блока 4; входом насоса 15 теплоносителя с выходом блока 1 энергогенерирующего; входом в холодильную машину 17 с выходом блока 1 энергогенерирующего. Блок 4 своим выходом из сепараторов 7, 9 соединен с теплообменником 22 подогревателем газа для энергогенерирования, с выводом 5 сжиженного углеводородного газа, и с выводом дренажной жидкости 12; выходом подогревателя 11 циркуляционного газа, через емкость 14 и насос 15 теплоносителя с теплообменником 16 для подогрева теплоносителя блока 4; выходом хладагента из вымораживателей 6, 8 секционных, с входом сепаратора 13 хладагента блока 4.
Блок 4 входом в вымораживатели 6, 8 секционные, соединен с выходом сепаратора 21 охлажденного подготовленного и сжатого газа блока 2 и с выходом сепаратора 13 хладагента блока 3; входом теплообменника 11 циркуляционного газа, с выходом теплообменника 22 подогревателя газа для энергогенерирования блока 2; входом подачи электроэнергии в устройство 10 подачи циркуляционного газа с выходом блока 1 энергогенерирующего;
Устройство 10 подачи циркуляционного газа выходом соединено, через устройство 11 подогрева, через сепараторы 7, 9, блоки охлаждения 6, 8, и теплообменник 22 подогреватель газа для энергогенерирования, со своим входом.
Комплекс газоэлектрогенерирующий работает следующим образом.
Для продления срока службы оборудования и получения большего количества энергоресурсов от единицы использованного нефтяного попутного газа для работы энергогенерирующего блока 1, его необходимо подготовить, поскольку - механические примеси, содержащиеся в нефтяном попутном газе вызывают абразивное изнашивание различных частей двигателя энергогенерирующего оборудования, что приводит к отказу двигателя или к сокращению его продолжительности жизни; большое количество тяжелых фракций углеводородов содержащихся в нефтяном попутном газе способствуют детонации в камере сгорания и значительно снижают заявленный ресурс двигателя газогенерирующего оборудования.
Также следует отметить, что в попутном нефтяном газе довольно часто происходят значительные изменения в составе, давлении, температуре и влажности, что ведет к поломкам двигателя газогенерирующего оборудования.
Попутный нефтяной газ поступает в комплекс во входной сепаратор 18 нефтяного попутного газа блока 2, для отделения механических примесей с конденсатом, которые удаляют из комплекса через вывод 12 дренажной жидкости. Подготовленный газ поступает на сжатие в устройство 19 подъема давления подготовленного газа, где сжимается до необходимого давления.
Подготовленный и сжатый газ из устройства 19 подъема давления подготовленного газа поступает в теплообменник 20 охладитель подготовленного и сжатого газа, где предварительно охлаждается до 0…+20°С и из него выпадает конденсат. Охлажденный подготовленный и сжатый газ поступает в сепаратор 21 охлажденного подготовленного и сжатого газа, где конденсат отделяется от газа и удаляется из комплекса через вывод 12 дренажной жидкости.
Отсепарированный охлажденный подготовленный и сжатый газ из сепаратора 21 охлажденного подготовленного и сжатого газа поступает в межтрубное пространство одного из параллельно подключенных вымораживателей 6 или 8 секционных, (один из которых, в это время работает в режиме оттаивания), где охлаждается до -5…-70°С, хладагентом кипящим в трубках, где в зависимости от состава газа выпадает или не выпадает сжиженный углеводородный газ и на трубном пучке, в виде льда кристаллизуются кристаллогидраты.
Для увеличения времени работы вьмораживателей 6 и 8 секционных в режиме намораживания, они разделены на секции, каждая из которых снабжена отдельным входом для газа. После заморозки одной секции происходит переключение на другую, через промежуток времени, определяемый в зависимости от состава газа.
В режиме намораживания, в межтрубном пространстве остается газ, поступающий через подогреватель 11 циркуляционного газа блока 4 в устройство 10 подачи циркуляционного газа, который используют, как греющий циркуляционный газ для вымораживателей 6 и 8 секционных в режиме оттаивания, что является отличительной, от всех известных, особенностью конструкции блока 4 вымораживания.
Соединение выхода устройства 10 подачи циркуляционного газа, через устройство 11 подогрева, через сепараторы 7, 9, блоки охлаждения 6, 8, и теплообменник 22 подогреватель газа для энергогенерирования, со своим входом, позволяет обеспечить использование, оставшегося в межтрубном пространстве газа для оттаивания, вместо фреона, что значительно упрощает конструкцию всего блока, и снижает себестоимость единицы выработанной энергии.
В режиме оттаивания циркуляционный газ отогревает секционный вымораживатель 6 или 8, поступающим от устройства 10 циркуляционным газом, через сепаратор 9. Нагрев циркуляционным газом, вместо фреона, позволяет вести отогрев более плавно, и не допускает поднятия давления в трубном пучке вымораживателя, тем самым, избежать усталости металла аппарата, что гораздо упрощает его конструкцию.
Кристаллогидраты, намороженные на трубном пучке, при подаче в межтрубное пространство вымораживателей устройством 10 циркуляционного газа, плавятся, и образующаяся жидкость стекает в сепаратор 7 или 9, откуда удаляется из комплекса через вывод 12 дренажной жидкости.
Газ для энергогенерирования из вымораживателя 6 или 8 секционного вместе со сжиженным углеводородным газом, подается в сепаратор 7 или 9, в котором газ для энергогенерирования отделяется от сжиженного углеводородного газа. Сжиженный углеводородный газ из сепаратора 7 или 9 удаляется из комплекса выводом 5 сжиженного углеводородного газа. Далее газ для энергогенерирования, из сепаратора 7 или 9 подается в теплообменник 22 подогреватель газа энергогенерирования, блока 2, где подогревается до -10…+10°С теплоносителем и направляется в теплообменник 20 охладитель подготовленного и сжатого газа, где отдает тепло подготовленному и сжатому газу нагреваясь до +5…+30°С. Очищенный от сжиженного углеводородного газа и воды газ для энергогенерирования направляется на блок 1 энергогенерирующий, где происходит выработка электроэнергии, которая направляется потребителю.
Часть электроэнергии потребляется устройством 19 подъема давления подготовленного газа; устройством 10 подачи циркуляционного газа; насосом 15 теплоносителя и холодильной машиной 17.
Газообразный хладагент из вымораживателя 6 или 8 секционного направляется на сепаратор 13 хладагента холодильного блока 3, где отделяется от жидкого хладагента. Далее газообразный хладагент из сепаратора 13 хладагента поступает в холодильную машину 17, где сжимается. Сжатый газообразный хладагент из холодильной машины 17 направляется в теплообменник 16 для подогрева теплоносителя, где часть его конденсируется, отдавая тепло теплоносителю. Далее хладагент из теплообменника 16 для подогрева теплоносителя возвращается в холодильную машину 17, где полностью конденсируется, и выходит из холодильной машины 17, проходя через сепаратор 13 хладагента, направляется в вымораживатель 6 или 8 секционный блока 4.
Подогретый теплоноситель из блока 1 поступает в теплообменник 22 подогреватель газа для энергогенерирования блока 2, где охлаждается, отдавая тепло газу для энергогенерирования и поступает в подогреватель 11 циркуляционного газа блока 4, где охлаждается отдавая тепло циркуляционному газу. Из подогревателя 11 блока 4 теплоноситель поступает в емкость 14 теплоносителя блока 3 и насосом 15 теплоносителя подается в теплообменник 16 для подогрева теплоносителя для предварительного нагрева. Из теплообменника 16 для подогрева теплоносителя, теплоноситель поступает в блок 1 энергогенерирующий, где подогревается до необходимой температуры.
Энергогенерирующий блок 1 вырабатывает тепловую энергию, которая отдается циркулирующему теплоносителю и используется для отогрева вымораживателя 6 или 8 секционного.
Газ для энергогенерирования или его избыток пригоден для других целей, например, для транспортировки газа, для бытовых и технологических нужд.
Техническим эффектом предлагаемого технического решения является использование попутного нефтяного газа для выработки энергоносителей в виде электроэнергии, жидкого топлива и тепла, с продлением срока службы оборудования к получением большего количества энергоресурсов от единицы использованного нефтяного попутного газа при работе энергогенерирующего блока, за счет комплекса газоэлектрогенерирующего содержащего энергогенерирующий блок и блок предварительной подготовки нефтяного попутного газа, при этом, между энергогенерирующим блоком и блоком для предварительной подготовки нефтяного попутного газа, дополнительно присоединены блок вымораживания попутного газа и холодильный блок; блок вымораживания попутного газа содержит два, параллельно подключенных к выходу блока предварительной обработки нефтяного попутного газа, вымораживателя, выполненных из секций, снабженных отдельными входами для газа, два сепаратора, соединенных своими входами с выходами вымораживателей, а своими выходами с выводами сжиженного углеводородного газа и дренажной жидкости; устройство подачи циркуляционного газа, выходом соединенное, через устройство подогрева, через сепараторы, блоки охлаждения, и теплообменник подогреватель газа для энергогенерирования, со своим входом.