Получение электроэнергии за счёт утилизации сбросной теплоты газоперекачивающих агрегатов на базе винтового детандера

Аннотация

Актуальность: одним из ключевых факторов повышения энергетической эффективности магистральных газотранспортных систем является утилизация сбросной низкотемпературной теплоты, образующейся при работе газоперекачивающих агрегатов. Особенно актуальной эта задача становится в условиях удалённости трасс и ограниченной инфраструктурной обеспеченности, где рациональное использование всех доступных ресурсов приобретает первостепенное значение.

Цель: целью настоящего исследования является разработка и технико-экономическое обоснование метода преобразования низкопотенциальной сбросной теплоты в полезную электрическую энергию путём внедрения прямого термодинамического цикла с применением винтового детандера.

Методы: для достижения поставленной цели была использована методика термодинамического моделирования различных схем прямого цикла (включая с перегревом и без перегрева пара), с подбором рабочего тела и анализом энергетических показателей. Проведены расчёты характеристик компрессорной станции и условий работы детандера, включая оценку термического КПД для различных конфигураций.

Результаты: установлено, что внедрение винтового детандера, работающего на сухом насыщенном водяном паре, позволяет существенно повысить термический КПД. Показано, что использование пароперегревателя снижает давление перед детандером и приводит к троекратному снижению эффективности по сравнению с базовой схемой без перегрева пара.