Газораспределительная станция
ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ СТАНЦИЯ, содержащая магистраль высокого давления с теплообменником, к которой подключена турбина, связанная на выходе с магистралью низкого давления и соединенная через муфту с электрогенератором, который имеет линию охлаждения, подключенную к турбине и через регулятор к магистрали высокого давления, причем магистрали соединены байпасной линией с регулятором и линией с эжектором, камера смешения которого подключена к линии охлаждения электрогенератора, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности , станция дополнительно содержит электролизер и озонатор со своийи теплообменниками-охладителями , кислородный компрессор, подключенный на входе к электролизеру и через теплообменник-охладитель к озонатору, водородный компрессор, подключенный на входе к электролизеру и входу и выходу турбины, компрессор озона, подключенный на входе к выходу озонатора, компрессор кислородно-водрродной смеси подключенный на входе через смеситель к электролизеру, газовый компрессор, подключенный на входе к магистрали высокого давления, а также дополнительный контур, (Л связывающий магистрали высокого и низкого давления и содержащий сепаратор с конденсатосборником и вихревую трубу, выход горячего потока которой соединен с теплообменником , а холодного - с обоими теплообменниками-йхладителями , при этом выходы всех компрессоров связаны со своими потребителями. оо со со 4
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3618488/23-06 (22) 11.07.83 (46) 15.02.85, Бюл. № 6 (72) А. Ф. Ренкель (71) Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени Московский институт нефтехимической и газовой промышленности им. И. М. Губкина (53) 621.575 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 422924 кл. F 25 В ll/ОО, 1971.
2. Лоповок Г. Б. и др. Утилизация избыточной энергии природного газа на ГРС.
Реф. инф. «Газовая промышленность», сер.
«Использование газа в народном хозяйстве», вып. 1, 1980, с. 10. (54) (57) ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ
СТАНЦИЯ, содержащая магистраль высокого давления с теплообменником, к которой подключена турбина, связанная на выходе с магистралью низкого давления и соединенная через муфту с электрогенератором, который имеет линию охлаждения, подключенную к турбине и через регулятор к магистрали высокого давления, причем магистрали соединены байпасной линией с ре„„SU„, 113994Î A
4Ш F 25 В ll 00 F 04 D 25 00 гулятором и линией с эжектором, камера смешения которого подключена к линии охлаждения электрогенератора, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности, станция дополнительно содержит электролизер и озонатор со своими теплообменниками-охладителями, кислородный компрессор, подключенный на входе к электролизеру и через теплообменник-охладитель к озонатору, водородный компрессор, подключенный на входе к электролизеру и входу и выходу турбины, компрессор озона, подключенный на входе к выходу озонатора, компрессор кислородно-водородной смеси подключенный на входе через смеситель к электролизеру, газовый компрессор, подключенный на входе к магистрали высокого давления, а также дополнительный контур, связывающий магистрали высокого и низкого давления и содержащий сепаратор с конденсатосборником и вихревую трубу, выход горячего потока которой соединен с теплообменником, а холодного — с обоими теплообменниками-охладителями, при этом выходы всех компрессоров связаны со своими потребителями.
1139940
Изобретение относится к газовой технике, а точнее к газорасПределительным станциям, на которых газ из магистрального газопровода дросселируют и направляют к потребителю.
Известна газораспределительная станция, содержащая магистрали высокого и низкого давления и редукционный клапан (1) .
Недостатком данной станции является низкая экономичность вследствие расширения газа путем дросселирования.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является газораспределительная станция, содержащая магистраль высокого давления с теплообменником, к которой подключена турбина, связанная на выходе с магистралью низкого давления и соединенная через муфту с электрогенератором, который имеет линию охлаждения, подключенную к турбине и через регулятор к магистрали высокого давления, причем магистрали соединены байпасной линией с регулятором и линией с эжектором, камера смешения которого подключена к линии охлаждения электрогенератора (2) .
Недостатком известной станции является низкая экономичность, обусловленная тем, что газораспределительные станции магистральных газопроводов относятся к объектам повышенной оснастки и расположены на значительном расстоянии от газоэлектропотребителей.
Цель изобретения — повышение экономичности.
Указанная цель достигается тем, что газораспределительная станция, содержашая магистраль высокого давления с теплообменником, к которой подключена турбина, связанная на выходе с магистралью низкого давления и соединенная через муфту с электрогенератором, который имеет линию охлаждения, подключенную к турбине и через регулятор к магистрали высокого давления, причем магистрали соединены байпасной линией с регулятором и линией с эжектором, камера смешения которого подключена к линии охлаждения электрогенератора, дополнительно содержит электролизер и озонатор со своими теплообменникамиохладителями, кислородный компрессор, подключенный на входе к электролизеру и через теплообменник-охладитель к озонатору, водородный компрессор, подключенный на входе к электролизеру и входу и выходу турбины, компрессор озона, подключенный на входе, к выходу озонатора, компрессор кислородно-водородной смеси, подключенный на входе через смеситель к электролизеру, газовый компрессор, подключенный на входе к магистрали высокого давления, а также дополнительный контур, связываю5
55 щий магистрали высокого и низкого давления и содержащий сепаратор с конденсатосборником и вихревую трубу, выход горячего потока которой соединен с теплообменни. ком, а холодного — с обоими теплообменниками — охладителями, при этом выходы всех компрессоров связаны со своими потребителями.
На чертеже представлена схема газораспределительной станции.
Станция содержит магистраль 1 высокого давления, теплообменник 2, турбину 3, ма гистраль низкого давления 4, муфту 5, электрогенератор 6, регулятор 7, байпасную линию 8 с регулятором 9, эжектор 10, электролизер 11 и озонатор 12 со своими теплообменниками-охладителями 13 и 14, кислородный компрессор 15, водородный компрессор 16, .компрессор озона 17, компрессор кислородно-водородной смеси 18, газовый компрессор 19, дополнительный контур 20, сепаратор 21, конденсатосборник 22, вихревую трубу 23, выпрямитель 24, высоковольтный трансформатор 25, датчик температуры озона 26, регуляторы 27, 28 и 29, кислородопровод 30, водородопровод 31, озонопровод
32,,воздуходувку 33, пропорциональный смеситель 34 баллона 35.
Предложенная газораспределительная станция работает следующим образом.
Газ с давлением 1 — 5 МПа, поступивший на станцию по магистрали 1, подогревают в теплообменнике 2, расширяют в турбине 3 до давления 0,3 МПа и отводят в магистраль 4 низкого давления. Полученная в турбине 3 работа затрачивается на выработку электроэнергии его электрогенератором 6. Небольшая часть магистрального газа редуцируется регулятором 7 и направляется для охлаждения обмоток электрогенератора, после чего отсасывается эжектором 10 и нагнетается в коллектор 4 низкого давления. Для поддержания постоянного перепада газа на входе и выходе из турбины 3 служит регулятор 9, который перепускает часть газа непосредственно из магистрали высокого давления 1 в магистраль низкого давления 4.
Полученная электроэнергия переменного тока частично преобразуется выпрямителем
24 в постоянный ток и подводится к нерастворимым электродам электролизера 11. При нагрузке в 10000 А рабочее напряжение в токоподводящей системе составляет 2,19 В.
При прохождении тока таких параметров через электролит происходит диссоциация воды: на катоде выделяется водород, а на аноде кислород. С повышением температуры воды при ее электролизе количество уносимых генерируемыми газами водяных паров возрастает, поэтому в электролизере 11 температура воды на уровне 60 — 80 С поддерживается холодильником 13, в который по1139940
3 ступает холодный поток газа вихревой трубы 23. Подогретый в теплообменнике 2 газ отбирают из магистрального газопровода 1, пропускают через регулятор 27, где давление газа снижают до заданной величины, и через сепаратор 21, где за счет потенциальной энергии газа из него выделяют конденсат и выводят его в конденсатосборник 22.
Горячий поток вихревой трубы 23 проходит через теплообменник 2. Отработавшие горячий поток из теплообменника 2 и холодный поток из холодильника 13 поступают в магистраль 4 низкого давления.
Из сборного колокола электролизера 11 генерируемый водород под давлением
1 — 3 МПа по распределительному водородопроводу 31 поступает в трехступенчатый компрессор 16, где последовательно сжимается до давления 15 МПа, затем очищается в маслоотделителе (не показан) и идет на заполнение баллонов 35.
При отсутствии свободных баллонов и превышении давления водорода в водородопроводе 31 над давлением природного газа в магистрали 1 высококалорийный водород через регулятор 28 поступает в входной патрубок турбины 3, где смешивается с газом, повышая тем самым количество отпускаемого газораспределительной станцией газа и электричества. При превышении давления природного газа в магистрали 1 над давлением водорода в водопроводе 31, водород через регулятор 29, снижающий его давление до 0,35 — 0,5 МПа, поступает в магистраль 4, где смешивается с природным газом давлением 0,3 МПа, повышая тем самым количество отпускаемого газа.
Из второго сборника колокола электролизера 11 генерируемый кислород поступает в распределительный кислородопровод 30 и из него в трехступенчатый компрессор 15, где сжимается до 15 МПа. Затем кислород очищают в масловлагоотделителе и заполняют им баллоны 35.
Для получения гремучего газа, используемого в качестве взрывчатого энергоносителя в газодинамических установках, водород из водородопровода 31 и кислород из кислородопровода 30 подают через смеситель 34 водородно-кислородной смеси в компрессор 18 эстакады для закачивания в баллоны 35.
При электролизе воды, содержащей наряду с молекулами Н О также некоторое количество молекул тяжелой воды (Д О) 4 разложению подвергаются молекулы Н О, а остаток постепенно обогащается молекулами тяжелой воды, которая отбирается и используется в качестве замедлителя реакции в ядерных реакторах.
Часть кислорода из кислородопровода 30 подают в холодильник 14, где охлаждают до (-40) — (-50) С, и направляют в озонатор 12. К электродам озонатора 12 от-высоковольтного трансформатора 25 подведен
10 переменный ток напряжением 3 — 15 кВ, возбуждающий электрический разряд, трансформирующий проходящий кислород в его аллотропную модификацию — озон.
В процессе воздействия электрического разряда электроды разогреваются, что ведет
15 к терморазложению образовавшегося озона.
Для осушки исходного газа вымораживанием, охлаждения электродов озонатора 12, обеспечения работы на повышенных частотах и регулирования концентрации озона в
20 газовой смеси от десятых долей объемного процента до нескольких объемных процентов холодный поток вихревой трубы 23 пропускают параллельно через холодильник 14, охлаждая кислород до -40 С, и полую рубаш25 ку внешнего электрода озонатора 12. Расход охлаждающего хладоносителя регулируется исполнительным органом, управляемым датчиком 26 регулятора температуры озона. Глубокая осушка исходного газа вымораживанием с последующей адсорбцией
30 обусловлена необходимостью обеспечения содержания влаги в исходном кислороде менее 0,05 г/м, что соответствует точке росы -50 С.
Полученный в озонаторе 12 газообразный озон по озонопроводу 32 поступает в компрессор 17 эстакады для закачивания в баллоны 35, а также направляется после смещения с воздухом воздуходувки 33 на обеззараживание воды.
Часть природного газа из магистрали 1
4р подается на эстакаду, где трехступенчатым компрессором 19 сжимается до 15 МПа и закачивается в баллоны 35.
Экономический эффект от внедрения изобретения заключается в том, что газораспределительная станция с турбиной, электролизером и озонатором позволяет превратить станции магистрального газопровода в высокорентабельные, многоцелевые предприятия, полностью срабатывающие бросовое избыточное давление газа.
1139940
Редактор А. Гулько
Заказ 40/29
Со ста в ител ь А. Федотов
Техред И. Верес Корректор А. Зимокосов
Тираж 509 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП <<Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
