DE1069545B - - Google Patents

Description

^ 5 HÄAÖ 1960

ANMELDETAG:

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AU S LE GE S CH RI FT:

S28150X/4C

17. april 1952 26. november 1959

Beim Transport von Ferngas über größere Entfernungen sind die Druckverluste in der Rohrleitung so hoch, daß man Zwischenverdichterstationen einrichten muß. Die für die Zwischenverdichtung benötigte Energie kann bei ausgedehnten Netzen und großen Gasmengen sehr erhebliche Werte annehmen. Der Druckvertauf₁ der sich in einer solchen Leitung einstellt, ist in der Fig. 1 dargestellt, in der der Druck/» über dem Weg λ- aufgetragen ist. Π ist dabei der Anfangsdruck bzw. der Druck, der jeweils in der Zwischenverdichterstation wiederhergestellt wird, I der Druck, bis auf den der Druck II innerhalb einer bestimmten Rohrlänge abnimmt.

Aus einer Ferngasleitung wird üblicherweise an verschiedenen Stellen Gas zur Versorgung eines Ortsnetzes genommen, dessen Druck wesentlich niedriger als der Druck in der Ferngasleitung liegt. Der Fernleitungsdruck muß also auf den niedrigeren Betriebsdruck des Ortsnetzes entspannt werden. Er ist im Schaubild der Fig. 1 durch die Linie III angedeutet.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, die Zwischenverdichtung mit der notwendigen Entspannung des Gases an der Entnahmestelle auf den geringeren Druck eines Verbrauchernetzes so miteinander zu vereinigen, daß eine möglichst hohe Wirtschaftlichkeit erzielt wird. An sich könnte man daran denken, das Druckgefälle zwischen dem Druck! und dcmDruckITI für die Verdichtungsarbeit auszunützen. Das würde aber wahrscheinlich nur in seltenen Fällen möglich sein, flenn normalerweise wird die Energie zur Verdichtung der weitergeleiteten Gasmenge vom Druck I auf den Druck IT wesentlich größer sein als die Energie, die man aus der Entspannung der entnommeneu Ga smenge von Druck' I auf Druck TTT gewinnen kann. Gemäß eier Erfindung wird nun die Verdichtungsenergie in der Weise entnommen, daß die gesamte ankommende Gasmenge, also nicht nur die wciterzuleitcnde. sondern auch die zu entnehmende Gasmenge. auf den hohen Fortlcitungsdruck gebracht wird und daß erst dann dieEntnahmemcnge abgezweigt und nach Wärmezufuhr in einer Turbine entspannt wird, welche die Verdichtungsleistung deckt.

Damit ergibt sich die Schaltung, die in Fig. 2 dargestellt ist. Das Gas kommt im Netz T mit einem bestimmten Druck an und soll auf den Druck TT verfliehtet werden. Außerdem soll eine bestimmte Gasmenge dem Netz TTT von entsprechend niedrigerem Druck zugeleitet werden. Gemäß der Erfindung wird nun rl ie gesamte aus dem Netz T ankommende Gasmenge im Verdichter a verdichtet und auf den Druck TI gebracht. Die im Netz TIT benötigte Gasmenge wird im Tunkt A angezapft, über einen Wärmeaustauscher b geführt und in der Turbine c entspannt, die mit dem Verdichter a gekuppelt ist. Das in der Tubine c ent-Verfahren zur Zwischenverdichtung
des Gases in einer Ferngasleitung
und Zwischenverdichtungsanlage
zur Durchführung des Verfahrens

Anmelder:
Siemens-Schuckertwerke
Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dr. Herbert Bachl, Erlangen,
ist als Erfinder genannt worden

spannte Gas wird dem Netz TTI zugeführt. Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen haben ergeben, das auf diesem Wege eine wesentlich höhere Wirtschaftlichkeit zu erzielen ist, als wenn man nur den Teil des Gases verdichten würfle, der im Netz IT mit dem erhöhten Druck weitergeleitet werden soll. Wertvoll ist bei dieser Schaltung, daß in der Turbine c die Verdichtungswärme des den Verdichter a verlassenden Gases, die bis zu einem Drittel der benötigten Gesamtwärme ausmachen kann, verwertet werden kann.

Ein mit weiteren Einzelheiten ausgestattetes Schaltbild einer solchen Anlage ist in der Fig. 3 gezeigt. Soweit gleiche Teile mit Fig. 2 übereinstimmen, tragen sie dieselben Bezugszeichen. Die Schaltung nach Fig. 3 zeigt eine Brennkammer g. deren Gase zur Beheizung des Wärmeaustauschers b dienen. Tn der Brennkammer £ wird ein Teil des aus der Turbinec austretenden Gases, also Gas unter geringem Druck, verbrannt. Die Wärmeenergie, die für die Verdichtung des Gases benötigt wird, wird also aus der med-

Claims (10)

rigsten Druckstufe abgeleitet. Da der Verbrennungsvorgang Luft braucht, kann man eine Abhängigkeit zwischen Gas und Luft durch einen Injektor h schaffen, in welchem ein Teil der Druckenergie des zur Verbrennung dienenden Teilgasstromes zur Forderung der benötigten Verbrennungsluft ausgenutzt wird. Da im Abgas der Turbine c noch eine gewisse Wärme enthalten ist, die sich im Netz III schädlich auswirken könnte (Möglichkeit der Änderung der chemischen Zusammensetzung), kann man zwischen Turbine c und Netz ΙΠ einen Gaskühler d schalten Einen entsprechenden Gaskühler e kann man vor das Xetz II schalten. Die durch diese beiden Kühler abgeführte Wärme kann man nun weiter nutzbar machen, indem man die Luft, die diese beiden Kühler verläßt, dem Injektor h zuführt, so daß die Abwärme dem Prozeß in der Brennkammer g wieder zugeführt wird. Die Kühlluftmenge kann den jeweiligen Gasmengen angepaßt werden, wie es die Impulslinien m, η andeuten. Ebenso kann eine Abhängigkeit zwischen der Brenngasmenge und der Entnahmegasmenge entsprechend der Impulslinie ο geschaffen werden. Bei Belastungsschwankungen, die z. B. durch Verringerung der Entnahmemenge hervorgerufen werden können, kann man, wie es Leitung/) und Impulslinier andeuten, einen Teil des Gases aus der Turbine c entnehmen und über den Kühler / dem Verdichter a wieder zuführen. Es läuft also hier eine Gasmenge gewissermaßen in einem geschlossenen Kreislauf um. Die Kreislaufmenge wird so gewählt, daß der Leistungsbedarf des Zwischcnverdichters durch die Gasentspannung in einem höheren Temperaturbereich gedeckt wird. Ist damit zu rechnen, daß das ankommende Ferngas einen stark schwankenden Heizwert besitzt, so kann es bei Anstieg des Heizwertes vorkommen, daß die Verbrennungstemperatur sich auf einen tür die Turbine gefährlichen Wert steigert. Um dem vorzubeugen, kann man, wie es Fig. 4 zeigt, die Brennkammer t mit einem Wärmeaustauscher kombinieren, in dem Temperaturspitzen durch Kühlwasser abgebaut werden. Sofern das ankommende Heizgas einen wesentlich höheren Heizwert besitzt, als im Netz III vorgesehen ist, so läßt sich die Herabsetzung des Heizwertes unter Umständen durch eine Teilverbrennung entsprechend Fig. 4 erreichen. Der Injektor /; ist jetzt durch ein Gebläse λ" ersetzt, das in die Brennkammer t fördert, an die auch das Netz II über die Leitung u angeschlossen ist. Die Turbine c arbeitet jetzt nicht mehr mit dem ursprünglichen reinen Gas von hohem Heizwert, sondern mit einem Gas, dessen Heizwert durch Teilverbrennung entsprechend herabgesetzt ist. Um einen bestimmten Heizwert des dem Verbrauchsnetz zuströmenden Gases aufrechtzuerhalten, kann die Verbrennungsluftmenge von Fall zu Fall gcändert werden. Demgemäß kann eine auf die Verbrennungsluftmenge einwirkende Regeleinrichtung zur Einregehmg des vorgeschriebenen Heizwertes herangezogen werden. Bei mehreren hintercinanderliegenden Zwischen-Verdichterstationen kann es vorkommen, daß in der einen Station bei der Entspannung ein Leistungsüberschuß auftritt, während in einer anderen Station eine zu geringe Turbinenleistung zur Verfügung steht. In einem solchen Falle kann es zweckmäßig sein, die Verdichtersätzc mit elektrischen Ausgleichsmaschinen zu kuppeln, in der Weise, daß Uberschußenergie der einen Station an eine Station mit Energiebedarf abgegeben wird. Bei großen Netzen kann es unter Umständen zweckmäßig sein, auch den Verdichter am Anfang der Ferngasleitung in den Leistungsausgleicli einzubeziehcn. Patentansprüche:

1. Verfahren zur Zwischenvcrdichtung des Gases in einer Ferngasleitung an einer Stelle, an der eine Teilgasmenge zum Verbrauch unter niedrigerem Druck als dem ankommenden Druck entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die benötigte Teilgasmenge vor der Entnahme gemeinsam mit der weiter fortzuleitenden übrigen Gasmenge zunächst wieder auf den Anfangsdruck verdichtet und erst danach in einer Kraftmaschine zur Erzeugung der Verdichtungsarbeit auf den Verbrauchsdruck entspannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Wärmezufuhr zu der zu entspannenden Entnahmegasmenge ein Teil des auf den Gebrauchsdruck entspannten Gases abgezweigt und verbrannt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Leistungsbedarf des Verdichters, der durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 nicht voll gedeckt werden kann, eine Teilmenge des verdichteten Gases der Entspannungsmaschine in einer Druckstufe, die höher als der Verbrauchsdruck liegt, entnommen und zum Verdichter zurückgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 zur Erzeugung eines Normgases aus Reichgas, dadurch gekennzeichnet, daß als Entspannungsmaschine eine im offenen Gasturbinenprozeß arbeitende Kraftmaschine dient und daß in der der Gasturbine vorgeschalteten Erhitzungseinrichtung ein Teil des Reichgases zusammen mit Luft oder Sauerstoff verbrannt wird, wobei die Luft oder der Sauerstoff vorher in einem Verdichter auf den Verbreunungsdruck gebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei zu hoher Gastemperatur vor der Entspannungsmaschine ein Teil der in der Brennkammer entwickelten Wärme durch Kühlung abgeführt wird.

6. Zwischcnverdichtcranlagc zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Verdichter für die gesamte ankommende Gasmenge, eine Entspannungsmaschine, in der ein Teil des verdichteten Gases auf den Gebrauchsdruck eines Gasnetzes entspannt wird, eine Vorrichtung zur Wärmezufuhr zu diesem Teil der Gasmcngc und eine mechanische Leistung übertragende Kupplung zwischen Verdichter und Entspannungsmaschine.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaserhitzer als Oberflächen-Wärmeaustauscher ausgebildet ist.

8. Anlage nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch einen Injektor zur Förderung der Verbrcnnungsluftmenge in den Gaserhitzer, der von dem zu verbrennenden Gasanteil beaufschlagt wird.

9. Anlage nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, daß dem Injektor Iuftseitig mindestens ein Gaskühicr vorgeschaltet ist, der von der Verbrennungsluft oder einem Teil davon durchströmt wird.

10. Anlage für das Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine auf die Verbrennungsluftmenge einwirkende Regeleinrichtung zur Einregelung eines bestimmten Heizwertes des dem Verbrauchsnetz zuströmenden Gases.