Установка для комбинированного электро- и хладоснабжения на газораспределительной станции

Изобретение относится к области теплоэнергетики, конкретно к применению природного газа в средствах выработки энергии и холода за счет использования перепада давления природного газа на газораспределительных станциях (ГРС). Установка для комбинированного электро- и хладоснабжения на ГРС смонтирована между газопроводом высокого давления и газопроводом низкого давления и содержит основную линию подачи природного газа на детандер, кинематически соединенный с электрогенератором, блок осушки, установленный перед детандером, и теплообменник, вход которого подключен к выходу детандера. Установка содержит основной подогреватель газа, подключенный в линии газопровода высокого давления перед блоком осушки, и дополнительную линию подачи природного газа, которая проходит от второго выхода основного подогревателя газа через регулятор давления и соединяется с основной линией подачи природного газа в газопроводе низкого давления, при этом к выходу теплообменника подсоединен дополнительный подогреватель газа с регулятором для регулирования температуры газа, направляемого в газопровод низкого давления, а теплообменник соединен трубопроводами подвода и отвода хладоносителя с потребителем холода. Целью изобретения являются повышение экономической эффективности утилизации потенциальной энергии природного газа на ГРС, упрощение конструкции установки для такой утилизации. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области теплоэнергетики, конкретно к применению природного газа в средствах выработки механической энергии и холода за счет использования перепада давления природного газа на газораспределительных станциях (ГРС).

Природный газ транспортируется по магистральным газопроводам с давлением, среднее значение которого составляет от 3,5 до 7,5 МПа. В регионах своего потребления от магистральных газопроводов по газопроводам-отводам он поступает на газораспределительные станции, где происходит понижение его давления для потребителя от 0,6 до 1,2 МПа. Эффективная утилизации потенциальной энергии природного газа при редуцировании его давления на газораспределительных станциях может дать существенный экономический эффект при использовании природного газа на ГРС.

Известна турбодетандерная установка, в которой, посредством использования перепада давления природного газа, вырабатываются энергия и холод, заявка на изобретение РФ №96103298, МПК F25B 11/00, опубл. 27.04.1998 г., заявители: Гуров В.И., Гуров И.В., Плотников А.Е., Скибин В.А., Щербакова Е.В. (RU). Работа известной турбодетандерной установки реализована в способе, при котором пропускают природный газ повышенного давления через турбодетандер со снижением давления в нем, механически передают мощность турбодетандера лопаточной машине по повышению давления рабочего тела, часть энергии которого используют для нагрева пропускаемого через турбодетандер природного газа. Нагрев природного газа осуществляют после турбодетандера с предварительным нагревом его внешним теплом потребителя холода и в качестве рабочего тела используют воздух или жидкость.

Однако передача вырабатываемой детандером энергии только «лопаточной» машине значительно сужает диапазон использования такой энергии. Тепловая энергия сжатого (или поджатого) воздуха идет на нагрев газа после детандера. Невозможность регулировки производительности, большие температурные перепады в теплообменнике приводят к низкой термодинамической эффективности (большие потери от необратимости процесса), а также к большим температурным напряжениям, что отрицательно сказывается на ресурсе теплообменника. Кроме того, необходимость использования компрессорного воздушного контура ведет к увеличению количества используемого оборудования и, следовательно, к удорожанию установки в целом.

Известна бестопливная установка для централизованного комбинированного электро- и хладоснабжения, полезная модель РФ №158931, МПК F25B 11/02, F01K 27/00, опубл. 20.01.2016, патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ» (ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ») (RU), которая при работе использует энергию потока транспортируемого природного газа, а также источника тепла низкотемпературного потенциала для генерации электроэнергии и холода как одного, так и двух различных температурных потенциалов. Бестопливная установка содержит линию подачи газа на детандер с установленным на ней первым теплообменником, детандер, компрессор, испаритель, дроссель, источник тепла низкого температурного потенциала, линию отвода газа после детандера в газопровод низкого давления, второй теплообменник, установленный на линии отвода потока газа после детандера в газопровод низкого давления, первый насос подачи первого хладоносителя, второй насос подачи второго хладоносителя потребителю электроэнергии и холода из испарителя, третий дополнительный теплообменник, выход которого по хладагенту соединен со входом в компрессор, а вход по теплу низкого температурного потенциала соединен линией подачи тепла низкого температурного потенциала с установленным на ней третьим насосом, а выход по теплу низкого температурного потенциала соединен с источником тепла низкого температурного потенциала.

В известной бестопливной установке осуществлена одновременная генерация электроэнергии и холода, однако наличие полного холодильного цикла со всеми необходимыми агрегатами: испарителем, конденсатором, компрессором, а также наличие дополнительного контура циркуляции ведет усложнению конструкции, к значительному удорожанию установки, отрицательно влияет на экономическую эффективность в целом.

Известно применение природного газа в системах выработки механической энергии, Обзорная информация. Серия «Использование газа в народном хозяйстве. Утилизация потенциальной энергии газа на ГРС в детандерных установках», вып. 4, 1988, с. 29, 30. Зарницкий Г.Э. Теоретические основы использования энергии давления природного газа - М.; Недра, 1968, с. 201. Такие системы имеют в своем составе детандерную установку, где природный газ, имеющий высокое давление, расширяется и совершает работу, которая используется для приведения в движение различных механизмов, например электрогенераторов. Кроме того, понижение температуры газа, вызванное его расширением, используют посредством теплообменных аппаратов для охлаждения во внешних холодильных установках.

Однако при этом совершенно не гарантируется достижения газом необходимых положительных температур для подачи в газопровод низкого давления, температура газа после отдачи холода внешней холодильной установке может не достичь параметров, требуемых для поставки потребителю. Невозможность подогрева газа после теплообменного аппарата делает невозможным эффективное использование известной установки на ГРС.

Целью изобретения являются повышение экономической эффективности утилизации потенциальной энергии природного газа на ГРС, упрощение конструкции установки для такой утилизации.

Поставленная цель достигается тем, что установка для комбинированного электро- и хладоснабжения на газораспределительной станции расположена между газопроводом высокого давления и газопроводом низкого давления и содержит основную линию подачи природного газа на детандер, кинематически соединенный с электрогенератором, блок осушки, установленный перед детандером, и теплообменник, вход которого подключен к выходу детандера. Также она содержит основной подогреватель газа, установленный в линии газопровода высокого давления перед блоком осушки, и дополнительную линию подачи природного газа, которая проходит от второго выхода основного подогревателя газа через регулятор давления и соединяется с основной линией подачи природного газа в газопроводе низкого давления. На основной линии подачи природного газа первый выход основного подогревателя газа подсоединен ко входу блока осушки, а к выходу теплообменника подсоединен дополнительный подогреватель газа с возможностью регулирования температуры газа, направляемого в газопровод низкого давления. Теплообменник соединен трубопроводами подвода и отвода первого хладоносителя с потребителем холода, а в качестве второго хладоносителя в теплообменнике выступает природный газ, расширенный в детандере, кроме этого, электрогенератор соединен электрической связью с дополнительным подогревателем газа, блоком осушки, потребителем холода и электропотребителями газораспределительной станции. Потребитель холода выполнен разделенным, по меньшей мере, на две камеры с возможностью установления в них различных температурных режимов.

Такое конструктивное исполнение установки сочетает в себе простоту конструкции, надежность ее работы, максимально эффективное обеспечение электроэнергией и холодом потребителей на ГРС. Подключение дополнительного подогревателя для газа, поступающего из теплообменника, с возможностью регулирования температуры газа, идущего в газопровод низкого давления, эффективно обеспечивает необходимую температуру газа для потребителя, наличие дополнительной линии подачи с регулятором давления газа дает возможность бесперебойной подачи газа потребителю при проведении регламентных работ на агрегатах основной линии подачи или в случае нештатных ситуаций на ГРС, в дополнение к этому расширенное использование энергии, вырабатываемой генератором, повышает экономическую эффективность установки в целом.

Настоящее изобретение и его преимущества будут более понятны путем ссылки на последующее описание и прилагаемый чертеж. На фиг. 1 изображена конструктивная схема предлагаемой установки для комбинированного электро- и хладоснабжения на газораспределительной станции. Различные требуемые вспомогательные системы, такие как клапаны, смесители потоков, системы регулирования и датчики, исключены из чертежа в целях упрощения и ясности представления.

На фиг. 1:

1 - газопровод высокого давления;

2 - газопровод низкого давления;

3 - основной подогреватель газа;

4 - блок осушки;

5 - детандер-генератор;

6 - теплообменник;

7 - трубопровод первого хладоносителя;

8 - потребитель холода;

9 - дополнительный подогреватель газа;

10 - регулятор давления.

Установка для комбинированного электро- и хладоснабжения на ГРС расположена между газопроводом 1 высокого давления и газопроводом 2 низкого давления и работает следующим образом.

Магистральный природный газ (давление 3,8 МПа, температура около +5°С) по газопроводу 1 высокого давления подается на ГРС и проходит в основной подогреватель 3 газа, к выходам которого подключены две линии подачи газа: основная и дополнительная. По дополнительной линии через регулятор 10 давления газ поступает напрямую потребителю (примерно 10%÷15% от общего расхода). Посредством регулятора 10 давления сбрасывается давление газа до необходимых значений, требующихся в газопроводе 2 низкого давления. По основной линии подачи газ поступает в блок 4 осушки, который обеспечивает отсутствие конденсата (гидратов) в контуре холодного газа с целью сохранения работоспособности системы в целом и детандер-генератора 5, в частности. После блока 4 осушки газ направляется в детандер-генератор 5, расширяется, охлаждается и, как второй хладоноситель, проходит через теплообменник 6, где холодный газ (Т=-45°С) отдает холод первому хладоносителю, как пример антифризу, и нагревается после прохождения теплообменника 6 до ~ Т=-5°С. К выходу теплообменника 6 подсоединен дополнительный подогреватель 9 газа. В нем происходит нагрев газа и регулировка его температуры для соединения с дополнительной линией подачи и поступления потребителю по газопроводу 2 низкого давления. И природный газ с требуемыми показателями температуры и давления (Т=+5°С, Р=0,48 МПа) по основной линии подачи соединяется с дополнительной линией подачи в газопроводе 2 низкого давления для направления потребителю в газораспределительную сеть. Теплообменник 6 соединен трубопроводом 7 первого хладоносителя с потребителем 8 холода, разделенным, по меньшей мере, на две камеры с возможностью установления в них различных температурных режимов. Первый хладоноситель, как пример антифриз, поочередно поступает в камеры потребителя 8 холода, поддерживая в них разные температурные режимы, значительно расширяя этим технологические возможности применения потребителя 8 холода, позволяя варьировать холодопроизводительность его камер. После прохода всех камер потребителя 8 холода нагретый первый хладоноситель, как пример антифриз, подкачивается насосом (на фигуре не обозначен) и возвращается в теплообменник 6, где охлаждается до необходимых температур. Второй хладоноситель в теплообменнике 6 - ранее расширенный и охлажденный природный газ. Электрогенератор детандер-генератора 5 для передачи выработанной энергии соединен электрическими связями с дополнительным подогревателем 9 газа, блоком 4 осушки, с потребителем 8 холода и электропотребителями на ГРС.

Таким образом, простота конструкции, надежность работы, максимально полное обеспечение электроэнергией и холодом потребителей на ГРС дают значительное повышение экономической эффективности работы установки для комбинированного электро- и хладоснабжения на ГРС.

Опытный образец такой установки для комбинированного электро- и хладоснабжения на ГРС успешно прошел испытания и готовится к поставке заказчику на конкретную газораспределительную станцию.

1. Установка для комбинированного электро- и хладоснабжения на газораспределительной станции, включенная между газопроводом высокого давления и газопроводом низкого давления, содержащая основную линию подачи природного газа на детандер, кинематически соединенный с электрогенератором, блок осушки, установленный перед детандером, и теплообменник, вход которого подключен к выходу детандера, отличающаяся тем, что она содержит основной подогреватель газа, установленный в линии газопровода высокого давления перед блоком осушки, и дополнительную линию подачи природного газа, которая проходит от второго выхода основного подогревателя газа через регулятор давления и соединяется с основной линией подачи природного газа в газопроводе низкого давления, при этом на основной линии подачи природного газа первый выход основного подогревателя газа подсоединен к входу блока осушки, а к выходу теплообменника подсоединен дополнительный подогреватель газа с возможностью регулирования температуры газа, направляемого в газопровод низкого давления, кроме этого теплообменник соединен трубопроводами подвода и отвода первого хладоносителя с потребителем холода, а в качестве второго хладоносителя в теплообменнике выступает природный газ, расширенный в детандере, кроме этого электрогенератор соединен электрической связью с дополнительным подогревателем газа, блоком осушки, потребителем холода и электропотребителями газораспределительной станции.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что потребитель холода выполнен разделенным по меньшей мере на две камеры с возможностью установления в них различных температурных режимов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к распределению газа для систем или станций, регулирующих давление на двух или большем количестве магистралей. Устройство для равномерного распределения потока между первой магистралью (1) для подачи газа и второй магистралью (2) для подачи газа в системе регулирования давления содержит первый блок (8) управления первого регулирующего устройства (4) для регулирования давления в первой магистрали (1) до первого заданного рабочего давления (Р1), второй блок (19) управления второго регулирующего устройства (6) для регулирования давления во второй магистрали (2) до второго заданного давления (Р2), пневматический трубопровод (19) для соединения между первым блоком (8) управления и вторым регулирующим устройством (6) для регулирования давления во второй магистрали (2) до первого заданного давления (Р1), и пневматический выключатель (20) для прерывания пневматического соединения для регулирования давления во второй магистрали (2) до второго заданного давления (Р2).

Изобретение относится к области газоснабжения и может быть использовано в составе газораспределительных станций (ГРС) и газорегуляторных пунктов (ГРП) для редуцирования давления природного газа с попутной утилизации энергии потока газа для повышения автономности и безотказности систем ГРС и ГРП.

Изобретение относится к технике распределения газов и может быть использовано для очистки природных газов от вредных примесей: капель конденсата, кристаллогидратов углеводородов и механических частиц в газораспределительных станциях (ГРС) и газораспределительных пунктах (ГРП).

Изобретение относится к устройствам регулирования давления в газовой магистрали с помощью турбодетандеров и может быть использовано на газораспределительных станциях для выработки электрической энергии.

Изобретение относится к газораспределительным станциям, располагаемым на ответвлениях магистральных трубопроводов, и может быть использовано в газовой промышленности.

Изобретение относится к антифрикционному агенту на основе меркаптотриазола для газопроводов и способу его приготовления. Антифрикционный агент готовят с помощью следующих этапов: получение 1,3-диаминотиомочевины из гидразингидрата и сероуглерода в массовом отношении от 3:1 до 4:1 под действием катализатора I; получение дитиокарбогидразона по реакции конденсации 1,3-диаминотиомочевины и ароматического альдегида в массовом отношении от 1:1 до 1:1,5; получение меркаптотриазольного соединения из дитиокарбогидразона и ароматического сложного эфира в массовом отношении от 1:1 до 1:3 под действием катализатора II; растворение меркаптотриазольного соединения в ацетоне, добавление туда фосфорной кислоты или фосфата(ов) и тщательное перемешивание их с получением целевого продукта.
Изобретение относится к газовой промышленности. Настоящее изобретение представляет способ и установку для нагрева природного газа, причем способ включает в себя следующие стадии: a) подачу природного газа, который имеет температуру от -10°C до 50°C и находится под давлением по меньшей мере в 30 бар, из трубопровода снабжения природным газом в первую систему полостей теплообменника, b) подачу средства нагрева (теплоносителя), имеющего температуру в пределах от 30°C до 160°C, во вторую систему полостей теплообменника, причем первая и вторая система полостей герметически изолированы друг от друга и от окружающей среды, c) нагрев природного газа в первой системе полостей до температуры в пределах от 20°C до 150°C посредством теплоносителя во второй системе полостей, причем в качестве теплообменника применяют пластинчатый теплообменник, включающий в себя по меньшей мере две пары теплообменных пластин.

Регулятор (1) давления эксплуатационного газа содержит проточный канал (2) для газа; перемещаемую задвижку (3), установленную в канале (2) с образованием сужения канала (2) для создания перепада давления газа с давления подачи до давления поставки; приводную камеру (4), сообщающуюся с расположенным ниже по потоку участком (2b), ограниченную первой перемещаемой стенкой (5), которая соединена с задвижкой (3) так, чтобы повышение давления поставки вызывало соответствующее смещение задвижки (3), приводящее к уменьшению поперечного сечения сужения, и наоборот; упругий элемент (8), выполненный с возможностью противодействия силе давления газа, воздействующей на первую перемещаемую стенку (5), путем приложения к ней заданной силы, стремящейся сместить задвижку (3) так, чтобы увеличить поперечное сечение сужения и компенсационную камеру (6), заполненную компенсационным газом и ограниченную второй перемещаемой стенкой (7), соединенной с задвижкой (3) так, чтобы обеспечивать возможность передачи силы давления компенсационного газа на задвижку (3).

Изобретение относится к газораспределительным станциям. Предложенная станция включает модуль подготовки газа, состоящий из блока переключения с узлами переключения высокого и низкого давления и узлом распределения, узла очистки газа, подогревателя с узлами нагрева газа и воздуха, блока одоризации газа с емкостью одоранта, расположенного на линии газа низкого давления, и блока автономного энергообеспечения.

Изобретение относится к газораспределительным станциям. Предложенная станция включает модуль подготовки газа, состоящий из блока переключения с узлами переключения высокого и низкого давления и узлом распределения, узла очистки газа, подогревателя с узлами нагрева газа и воздуха, блока одоризации газа с емкостью одоранта и блока автономного энергообеспечения.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, конкретно к применению природного газа в средствах выработки энергии и холода за счет использования перепада давления природного газа на газораспределительных станциях. Установка для комбинированного электро- и хладоснабжения на ГРС смонтирована между газопроводом высокого давления и газопроводом низкого давления и содержит основную линию подачи природного газа на детандер, кинематически соединенный с электрогенератором, блок осушки, установленный перед детандером, и теплообменник, вход которого подключен к выходу детандера. Установка содержит основной подогреватель газа, подключенный в линии газопровода высокого давления перед блоком осушки, и дополнительную линию подачи природного газа, которая проходит от второго выхода основного подогревателя газа через регулятор давления и соединяется с основной линией подачи природного газа в газопроводе низкого давления, при этом к выходу теплообменника подсоединен дополнительный подогреватель газа с регулятором для регулирования температуры газа, направляемого в газопровод низкого давления, а теплообменник соединен трубопроводами подвода и отвода хладоносителя с потребителем холода. Целью изобретения являются повышение экономической эффективности утилизации потенциальной энергии природного газа на ГРС, упрощение конструкции установки для такой утилизации. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх