Газораспределительная станция Советский патент 1985 года по МПК F25B11/00 F04D25/00 

Изобретение относится к газовой технике, а точнее к газорасйределительным 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 смещения 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 газоэлектрбпотребителей. Цель изобретения - повышение экономичности. Указанная цель достигается тем, что 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 смещения 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 вхо де 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, связываю40Jщий 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. На чертеже представлена схема газораспределительной станции. Станция содержит магистраль 1 высокого давления, теплообменник 2, турбину 3, магистраль низкого давления 4, муфту 5, электрогенератор б, 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. Небольщая 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 2,19В. 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 по 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 водородо01 проводу 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 электролиггг-.. зера 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 НаО также некоторое количество молекул тяжелой воды (Д2О) разложению подвергаются молекулы HgO, 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 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 к терморазложению образовавщегося озона. Для осущки исходного газв вымораживанием, охлаждения электродов озонатора 12, обеспечения работы на повышенных частотах и регулирования концентрации озона в 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 рубашку внешнего электрода озонатора 12. Расход охлаждающего хладоносителя регулируется исполнительным органом, управляемым датчиком 26 регулятора температуры озона. Глубокая осушка исходного газа вымораживанием с последующей адсорбцией 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 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.

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