2.7.3 Работа двухконтурной пгу в режиме когенерации электроэнергии и "холода"
Двухконтурная ПГУ может иметь модификации и, в соответствии с принципом когенерации, может вырабатывать различные виды энергии.
На рис. 7.4 изображен проект двухконтурной парогазовой установки, способной, за счет тепловых ресурсов ГТД, вырабатывать холод в летний период, а в холодный период - электроэнергию. В качестве рабочих сред контуров также используются водный раствор пропанола и бутан.
При этом может быть решена, например, проблема охлаждения газа после его компримирования нагнетателями, перед закачкой в магистральный газопровод. При наличии холода, регулируемый процесс охлаждения природного газа имеет неоспоримые преимущества по сравнению с воздушным охлаждением газа в АВО, т.к. позволяет стабилизировать параметры работы системы. Утилизация тепла выгодна и в этом случае.
В схеме на рис. 7.4 предлагается к использованию пароэжекторная холодильная установка.
Преимущества двухконтурной теплоутилизационной системы с пароэжекторной холодильной установкой по сравнению с парокомпрессионной холодильной установкой:
"…1. Низкие капитальные затраты (в 2 раза ниже за счет использования сравнительно дешевой пароэжекторной установки и более короткого срока монтажных и пуско-наладочных работ).
2. Низкие эксплуатационные затраты (в 2 раза ниже за счет меньшей численности обслуживающего персонала и более простого обслуживания пароэжекторной установки).
3. Ресурс службы пароэжекторной установки более 50 лет (в 2 раза больше, чем у парокомпрессионной за счет высокой надежности пароэжек-торной установки).
4. Допускается установка пароэжекторной установки на открытом воздухе под навесом без выполнения массивного дорогостоящего фундамента.
5. Небольшой расход масла для смазки насосов пароэжекторной установки.
6. Возможность работы пароэжекторной установки на открытом воздухе при температурах до минус 40 оС благодаря использованию водного раствора пропанола в 1-м контуре и бутана во 2-м контуре установки.
7. Высокая эффективность работы пароэжекторной установки благодаря отсутствию влажного пара в сопловом аппарате, относительно невысокой степени сжатия инжектируемого пара и отсутствии вакуума в системе при использовании бутана в качестве теплоносителя.
8. Доступность в приобретении и сравнительно низкая стоимость пропанола и бутана.
Рисунок 7.4 – Принципиальная технологическая схема теплоутилиза-ционной установки на КС для производства электроэнергии и холода:
1 – электрогенератор, 2 – нагнетатель природного газа с приводом от ГТД, 3 – бутановая турбина, 4 – водопропаноловая турбина, 5 – силовая турбина ГТД, 6 – камера сгорания ГТД, 7 – воздушный компрессор ГТД, 8 – водопропаноловый пароперегреватель, 9 – водопропаноловый испарительный теплообменник, 10 – водопропаноловый экономайзер, 11 – бутановый пароперегреватель, 12 – барабан водопропанолового испарительного теплообменника, 13 – водопропаноловый циркуляционный насос, 14 – водопропаноловый питательный насос, 15 – бутановый питательный насос, 16 – емкость для водопропанола, 17 – емкость для бутана, 18 – бутановый испарительный теплообменник, 19 – бутановый экономайзер, 20 – воздушный конденсатор паров бутана, 21 – трёхходовой вентиль, 22 – бутановый эжектор, 23 – бутановый охладитель природного газа, 24 – регулирующий вентиль, 25 – воздушный охладитель природного газа, ПГ – природный газ, ПС – продукты сгорания, В – окружающий воздух.
9. Для обслуживания пароэжекторной установки не требуется высококвалифицированного персонала.
10. Пароэжекторная установка отличается надежностью и стабильностью в работе без изменения характеристик в течении многих лет эксплуатации.
11. Пароэжекторная установка в отличие от парокомпрессионной допускает полную автоматизацию работы.
12. Эксплуатация пароэжекторной установки возможна без принятия на работу дополнительного персонала путем совмещения работ существующим персоналом с доплатой или с принятием на работу 4-х работников средней квалификации.
13. Низкая вероятность воспламенения и взрыва смеси паров пропанола и воды в котле-утилизаторе, а также паров бутана, вследствие использования его вне высокотемпературной зоны…"
Основным недостатком пароэжекторной установки является сравнительно низкий КПД по сравнению с парокомпрессионной (hпэху = 30 %). Кроме того, она имеет повышенный уровень шума и занимает бóльшую площадь.
Утилизация тепла выхлопных газов ГТД на компрессорных станциях магистральных газопроводов как для круглогодичного производства электроэнергии, так и для производства холода в летний период с целью снижения температуры транспортируемого газа до температуры грунта, является перспективным энергосберегающим направлением работы газотранспортных систем. При охлаждении транспортируемого газа возможное увеличение пропускной способности газопровода составляет 10%. Срок окупаемости установок утилизации тепла составляет не более 2…3 лет.