СПОСОБ РЕДУЦИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА Российский патент 2002 года по МПК F17D1/04 

Изобретение относится к технике редуцирования давления газа на газораспределительных станциях.

Известен и широко применяется способ редуцирования давления природного газа на газораспределительных станциях магистральных газопроводов путем его дросселирования в регуляторах давления.

Недостатком такого способа является значительное охлаждение газа при дросселировании из-за большой величины дифференциального эффекта Джоуля-Томсона. Разность температур потоков газа до и после газораспределительных станций достигает 30 К. Иначе говоря, температура потока газа низкого давления оказывается значительно меньше 0^oC. Это ведет к промораживанию и вспучиванию грунта вдоль головных участков подземных газовых трубопроводов. Следствием этого явления может быть возможность их механического разрушения.

Для снижения влияния этого эффекта предложен и используется способ подогрева газа перед подачей на регуляторы давления. Подогрев осуществляется горячей водой с температурой 360 К [1], получаемой в условиях газораспределительной станции за счет рекуперативной утилизации в замкнутом контуре тепла газообразных продуктов сгорания части подвергающегося редуцированию природного газа. Этот способ принят за прототип предлагаемого изобретения.

Основным недостатком данного способа является высокий уровень эксплутационных расходов при его реализации, обусловленный необратимыми потерями природного газа, связанными с его сжиганием.

Целью предлагаемого изобретения является обеспечение условий подогрева газа за счет использования энергетического потенциала сжатого газа и теплоты окружающей среды.

Поставленная цель достигается тем, что часть природного газа высокого давления до подачи на штатные регуляторы газораспределительной станции охлаждается за счет рекуперативного теплообмена с потоком газа низкого давления, поступает в вихревую трубу, где в процессе понижения давления разделяется на два потока с различной температурой (холодный и горячий). Холодный поток нагревается за счет теплопритока из окружающей среды в одном из двух переключающихся атмосферных теплообменников и объединяется с потоком газа низкого давления после газораспределительной станции. Далее он подогревается вследствие рекуперативного теплообмена с газом высокого давления и выводится в магистраль потребителя, объединяясь с горячим потоком. При этом часть потока горячего газа используется для отогрева выведенного из работы атмосферного теплообменника.

Принятая последовательность действий обеспечивает возможность вывода из вихревой трубы холодного газа с температурой на уровне 185-200 К, что даже в зимнее время года обеспечивает гарантированный подвод к нему тепла окружающей среды. Гидродинамический режим работы вихревой трубы, даже на низком температурном уровне, исключает возможность отложения и накопления в ней кристаллогидратов, как это наблюдается в обычных дроссельных устройствах. Имеющий место в вихревой трубе сепарационный эффект обеспечивает вывод частиц кристаллогидратов из устройства с теплым потоком газа. Последним полностью устраняется явление блокировки кристаллогидратами магистралей трубопроводов низкого давления, идущих от вихревой трубы.

Генерируемый вихревой трубой теплый поток газа в рассматриваемом способе используется как для повышения общей температуры газа низкого давления после газораспределительной станции, так и для отогрева переключающихся атмосферных теплообменников при ухудшении их работы. Снижение интенсивности теплообмена с окружающей средой обусловлено образованием на их теплообменных поверхностях слоя инея, который удаляется при отогреве аппарата.

Схема реализации предлагаемого способа редуцирования давления газа на газораспределительной станции приведена на чертеже.

Часть потока природного газа высокого давления перед газоредуцирующей станцией отбирается из магистрального газопровода и после охлаждения в рекуперативном теплообменнике 1 энергетически разделяется с понижением давления в вихревой трубе 2 на два потока с различной температурой. Холодный поток нагревается в одном из атмосферных теплообменников 3 за счет теплопритока из окружающей среды. Подогретый газ объединяется с потоком газа низкого давления после газоредуцирующей станции и, нагреваясь в рекуперативном теплообменнике 1 за счет теплообмена с газом высокого давления, выводится в магистраль потребителя, соединяясь с теплым потоком газа от вихревой трубы. В магистраль потребителя выводится также и теплый газ, использованный для отогрева выведенного из работы теплообменника 3.

Литература
1. Ионин А.А./Газоснабжение. Учебник для вузов. Изд. 3-е. - М.: Стройиздат, 1981, с. 172.

Изобретение относится к подогреву газа за счет использования энергетического потенциала сжатого газа и теплоты окружающей среды и может быть реализован на газораспределительных станциях. Часть природного газа высокого давления до подачи на штатные регуляторы газораспределительной станции охлаждается за счет рекуперативного теплообмена с потоком газа низкого давления, поступает в вихревую трубу, где в процессе понижения давления разделяется на два потока с различной температурой (холодный и горячий). Холодный поток нагревается за счет теплопритока из окружающей среды в одном из двух переключающихся атмосферных теплообменников и объединяется с потоком газа низкого давления после газораспределительной станции. Далее он подогревается вследствие рекуперативного теплообмена с газом высокого давления и выводится в магистраль потребителя, объединяясь с горячим потоком. Предлагаемый способ позволяет приблизить процесс редуцирования давления природного газа к изотермическому и получить положительную температуру газа после газораспределительных станций, что исключит промораживание и вспучивание грунтов вдоль головных участков газопроводов. 1 ил.

Способ редуцирования давления природного газа на газораспределительной станции, включающий его подогрев от внешних источников теплоты, отличающийся тем, что часть подвергающегося редуцированию газа высокого давления предварительно охлаждается за счет рекуперативного теплообмена с потоком газа низкого давления, поступает в вихревую трубу, где в процессе понижения давления разделяется на два потока с различной температурой (холодный и горячий); при этом холодный поток газа последовательно нагревается за счет теплопритока из окружающей среды в одном из двух переключающихся атмосферных теплообменников, объединяется с потоком газа низкого давления после газораспределительной станции, дополнительно подогревается вследствие рекуперативного обмена с газом высокого давления и выводится в магистраль потребителя, объединяясь с горячим потоком, часть которого использована для отогрева выведенного из работы атмосферного теплообменника.