ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ СТАНЦИЯ Российский патент 1997 года по МПК F17D1/04 

Изобретение относится к технике распределения газов, а именно к газораспределительным станциям (для краткости ГРС), предназначенным для понижения давления природного газа до необходимого уровня при снабжении газом промышленных предприятий и населенных пунктов на ответвлениях от магистральных трубопроводов.

Широко известны газораспределительные станции в блочно-комплектном исполнении. Они содержат отдельно расположенные блоки отключающих устройств, очистки, подогрева, редуцирования, а также одоризационную установку. Газ из входного газопровода поступает в блок отключающих устройств, направляется на очистку, проходит через теплообменник и затем направляется в блок редуцирования (Бобровский С. А. Яковлев Е.И. Газовые сети и газохранилища. М. Недра, 1980, с. 128 136; Козловский Ю.Ф. Чумаков А.В. Новые формы обслуживания газораспределительных станций, Л. Недра, 1981, с. 7 14).

Однако указанные станции имеют большие габариты, занимают значительные площади и требуют существенных затрат на их возведение.

Известны также шкафные газораспределительные станции, которые уменьшают отмеченные недостатки. Например, автоматизированная газораспределительная станция АГРС-1, АГРС-10 типа "Ташкент", которые содержат отдельно расположенные сооружения: технологический блок с узлами редуцирования и замера расхода газа, блок аварийно-предупредительной сигнализации и контроля с котлом для подготовки и подачи теплоносителя и узел подогрева газа, систему одоризации газа, блок переключения, блок очистки. Указанные сооружения соединены (технологическими) трубопроводами (Чайцын Г.А. Эксплуатация газораспределительных станций магистральных трубопроводов. М. Недра, 1971, с. 27 29; Экспресс-информация "Транспорт и хранение газа", вып. 10, ВНИИЭгазпром, с. 21 прототип).

В этих станциях газ высокого давления, поступающий на ее вход, проходит по узлу подогрева газа блока аварийно-предупредительной сигнализации и контроля, затем поступает через блок переключения в фильтр блока очистки, после чего в технологический блок на редуцирование. В дальнейшем газ одорируется. При этом избыток одорированного газа удаляется в атмосферу.

Рассредоточенное расположение блоков и систем этих станций придает им большие габариты, делает громоздкими, увеличивает отчуждение земель, затраты на их сооружение и оборудование. Кроме того, выброс в атмосферу одорированного газа загрязняет окружающую среду.

Задача, на которую направлено изобретение, заключается в усовершенствовании и удешевлении сооружения газораспределительной станции.

Технический результат от изобретения выражается в повышении компактности газораспределительной станции путем объединения в общий блок ее функциональных устройств, уменьшения протяженности внутриплощадочных трубопроводных сетей. Кроме того, технический результат состоит в повышении надежности от гидратообразования и экологической безопасности окружающей среды, с одновременной или раздельной подачей газа энергоемким и малым потребителям при сокращении земельных угодий под строительство газораспределительных станций.

Достижение технического результата обеспечивается совокупностью существенных признаков, которые характеризуют объект изобретения следующим образом. Газораспределительная станция содержит входной и выходной газопроводы, технологический блок и блок аварийно-предупредительной сигнализации и контроля, систему одоризации и технологические трубопроводы. Газораспределительная станция выполнена из двух блоков: технологического блока и блока аварийно-предупредительной сигнализации и контроля. Технологический блок содержит последовательно расположенные узлы: переключения, расширительную камеру, завихритель, конденсатосборник, узел очистки, замера расхода, подогрева газа, редуцирования, емкость для хранения одоранта. Узел подогрева газа является одновременно отопителем внутреннего пространства технологического блока. Отдельный блок аварийно-предупредительной сигнализации и контроля содержит котел для подготовки и подачи теплоносителя в узел подогрева газа (на чертеже не показано). Емкость и одоризатор системы одоризации соединены между собой трубопроводом. Одоризаторы системы одоризации установлены с наружной стороны технологического блока над выходным газопроводом. Емкость и одоризаторы соединены трубопроводом с выходным газопроводом к потребителю.

Газораспределительная станция выполнена из двух отдельных самостоятельных блоков, из технологического блока и блока аварийно-предупредительной сигнализации и контроля. В технологическом блоке кроме узлов редуцирования и замера расхода газа, узлов переключения, очистки и подогрева газа расположена расширительная камера с завихрителем, конденсатосборник, емкость для хранения одоранта, это уменьшает габариты станции, сокращает протяженность внутриплощадочных трубопроводных и других сетей и повышает компактность станции.

Благодаря указанным отличиям впервые разработана малогабаритная газораспределительная станция, конструктивно выполненная лишь из двух блоков, легко монтируемых и демонтируемых.

Расположение узла подогрева в технологическом блоке, выполненного труба в трубе со спиральным оребрением стержня, установленного внутри газопровода теплообменника, способствует повышению надежности от гидратообразования, так как этот узел не только подогревает газ, но и обогревает внутреннее пространство технологического блока, являясь его отопителем, в результате чего редуцирующие клапаны все время находятся в теплом помещении, что способствует их обогреву с внешней стороны.

Соединение емкости для хранения одоранта, расположенной в технологическом блоке, и одоризатора системы одоризации трубопроводом с выходным газопроводом к потребителю исключает выбросы одорированного газа в атмосферу при заправке емкости одорантом, повышая экологическую безопасность окружающей воздушной среды.

На фиг. 1 изображена схема технологического блока, на фиг. 2 - завихритель расширительной камеры, на фиг. 3 труба в трубе со спиральным оребрением стержня теплообменника, на фиг. 4 -теплообменник, расширительная камера.

Газораспределительная станция выполнена по меньшей мере на два потребителя на раме 1 технологического блока 2, расположенного в металлическом шкафу 3, и блока аварийно-предупредительной сигнализации, контроля, содержащего котел для подготовки и подачи теплоносителя в узле подогрева газа, расположенного в металлическом шкафу (на чертеже не показано).

Технологический блок 2 содержит последовательно расположенные узел переключения 4, расширительную камеру 5 с завихрителем 6 и фильтром 7 очистки газа, конденсатосборник 8, узел замера расхода газа каждого потребителя 9 и 10, узел подогрева газа каждого потребителя 11 и 12, узел редуцирования каждого потребителя 13 и 14, дроссельные камеры для каждого потребителя 15 и 16, емкость 17 для хранения одоранта, предохранительные клапаны каждого потребителя 18 и 19.

Узел подогрева газа для каждого потребителя 11 и 12 представляет собой теплообменник "труба в трубе" со спиральным оребрением 20 стержня 21, установленного внутри газопровода 22. Жидкий теплоноситель в узел подогрева газа каждого потребителя 11 и 12 подается в противопотоке подогреваемому газу. Узел подогрева газа каждого потребителя 11 и 12 кроме подогрева газа излучает тепло также во внутреннее пространство технологического блока 2 (в зоне узла редуцирования), является его отопителем.

Технологический блок 2 содержит входной 23 и выходной 24 и 25 газопроводы на каждого потребителя.

Станция содержит систему одоризации газа: емкость 17 для хранения одоранта, а также одоризаторы 26 и 27 шкафного типа на каждого потребителя, которые установлены с наружной стороны технологического блока 2 над выходными 24 и 25 газопроводами. Емкость 17 и одоризаторы 26 и 27 соединены трубопроводом 28 с выходными газопроводами 24 и 25.

Узлы блоков станции соединены технологическими трубопроводами (на чертеже не показано).

Газораспределительная станция (ГРС) работает следующим образом.

Газ высокого давления (P_вх 1,2-7,5 МПа) поступает из магистрального трубопровода через входной газопровод 23 в технологический блок 2, где проходит узел переключения 4, и направляется в расширительную камеру 5, которая установлена с уклоном в сторону фильтра 7 очистки газа.

В расширительной камере 5 происходит очистка газа от капельной жидкости и взвешенных частиц за счет резкого торможения и закручивания потока газа в завихрителе 6 при определенной расчетной длине движения.

Газ по распределительной камере поступает в фильтр 7 очистки газа, который установлен в противоположном завихрителю 6 конце расширительной камеры 5. Жидкость (конденсат) из расширительной камеры 5 самотеком по патрубкам 29 сливается в конденсатосборник 8, а далее по технологическому трубопроводу в наружную емкость сбора конденсата (трубопровод и емкость на чертеже не показаны).

Очищенный от механической примеси и жидкости (конденсата) общий поток газа через отключающие краны 30 и 31 разделяется, например, на два потребителя.

Конструкторское решение и работа каждого из блоков ГРС на одного потребителя после отключающих кранов 30 и 31 однотипное, поэтому рассмотрим работу газораспределительной станции на одного потребителя, для чего необходимо перекрыть отключающий кран 31. При этом весь поток газа после фильтра 7 очистки газа пойдет через отключающий кран 30 на узел замера газа 9. Далее поток газа после узла замера 9 разветвляется на два потока, один из которых по трубопроводу 32 поступит в дроссельную камеру 15 и далее в выходной газопровод 24, а другой поток газа по трубопроводу 33 поступит в узел подогрева газа 11. Газ, встречая на своем пути спиральное оребрение 20, будет закругляться по спирали, тем самым удлиняется его путь прохождения по газопроводу 22, который в свою очередь подогревается горячей водой, подающейся из котла подготовки и подачи теплоносителя (котел на чертеже не показан) в противопоток газу по трубопроводу 34. Далее газ из газопровода 20 узла подогрева газа 11 по газопроводу 35 поступает в узел редуцирования 13, где давление газа снижается (P_вых 0,3-1,2 МПа). Подогретый газ в точке 36 перемешивается с неподогретым газом, поступающим после дроссельной камеры 15. Далее газ поступает в выходной газопровод 24, насыщается одорантом, подаваемым из одоризатора 26, и направляется потребителю.

После передавливания (переливания) газом одоранта из заправочной емкости (на чертеже не показана) в емкость 17 и одоризаторы 26 и 27 насыщенный одорантом избыточный газ подается по трубопроводу (на чертеже не показан) в выходной газопровод 24 и 25 и далее к потребителю.

Работа газораспределительной станции контролируется и регулируется блоком аварийно-предупредительной сигнализации и контроля (блок на чертеже не показан).

Персонал, обслуживающий газораспределительную станцию, имеет доступ ко всем узлам через двери 37 в блоках.

Второй узел редуцирования 14 газа может работать одновременно с первым узлом редуцирования 13 при открытом отключающем кране 31 или он может находиться в резерве при закрытом отключающем кране 31.

Таким образом, расположение оборудования станции в непосредственной близости блоков обеспечило ее компактность и транспортабельность. В ней надежно исключается гидратообразование, а также утилизируется избыток одорированного газа.

Номинальная пропускная способность станции при P_вх 2,5 МПа и выходе P_вых 0,3 МПа равняется 50•10³ нм³/ч, на одного потребителя 40•10³ нм³/ч, на второго потребителя 10•10³ нм³/ч.

Максимальная пропускная способность станции при P_вх 7,5 МПа и выходе P_вых 1,2 МПа равна 50•10³ нм³/ч, на одного потребителя 40•10³ нм³/ч, на второго потребителя 10•10³ нм³/ч.

Станция предназначена для эксплуатации на отрытом воздухе при температуре от минус 40^oC до плюс 40^oC относительной влажностью 95% (при 35^oC).

Станция обеспечивает работу в автоматическом режиме и формирование аварийного сигнала в случае отключения параметров от нормируемых и передачу его на пульт дома оператора или диспетчера.

Станция обеспечивает часовой, суточный и многосуточный учет расхода транспортируемого газа.

Габаритные размеры в мм технологического блока:
Длина 12200
Ширина 3200
Высота 3300
Блока аварийно-предупредительной сигнализации и контроля:
Длина 8000
Ширина 3200
Высота 3300
Параметры газа на входе:
Условное давление до 8,0 МПа;
Рабочее давление до 1,2 до 7,5 МПа;
Температура газа от -5^oC до +60^oC
Газ по ГОСТ 5542-87
Параметры газа на выходе:
Давление газа от 0,3 до 1,2 МПа
Точность поддержания давления 5%
Газ по ГОСТ 5542-87.

Использование: станция предназначена для подачи газа потребителям энергоемких промышленных предприятий и населенным пунктам. Сущность изобретения: газораспределительная станция снабжена дополнительным технологическим блоком, выполнена из двух блоков - технологического блока и блока аварийно-предупредительной сигнализации и контроля с воздушным зазором между ними. Технологический блок содержит последовательно расположенные узлы переключения, расширительную камеру с завихрителем, конденсатосборником, узлом очистки, замера расхода, подогрева и редуцирования газа, емкость для хранения одоранта. Блок аварийно-предупредительной сигнализации и контроля содержит котел для подготовки и подачи теплоносителя в узел подогрева газа. Одоризатор системы одоризации установлен с наружной стороны технологического блока над выходными газопроводами. Надежность исключения гидратообразования обеспечивается не только подогревом газа перед редуцированием, но и тем, что узел подогрева газа является одновременно отопителем внутреннего пространства технологического блока. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Газораспределительная станция, содержащая входной и выходной газопроводы, единый блок из установленных на общей раме технологического блока с узлами переключения, редуцирования, замера расхода газа, очистки, подогрева, установленного перед узлом редуцирования и выполненного в виде теплообменника типа труба в трубе и одновременно служащего отопителем внутреннего пространства, и блока аварийно-предупредительной сигнализации, систему одоризации и технологические трубопроводы, отличающаяся тем, что газораспределительная станция снабжена дополнительным технологическим блоком, также установленным на общей раме, узел очистки газа выполнен в виде расширительной камеры, снабженной на входе завихрителем, выполненным в виде направляющих лопаток, и на выходе фильтром очистки газа, а между ними установлен конденсатосборник, при этом секционный теплообменник типа труба в трубе выполнен со спиральным оребрением стержня в полости трубы. 2. Станция по п. 1, отличающаяся тем, что конденсатосборник соединен технологическими трубопроводами с наружной емкостью сбора конденсата.