DE3202279A1

DE3202279A1 - Gasuebergabestation

Info

Publication number: DE3202279A1
Application number: DE19823202279
Authority: DE
Inventors: Zoltan Dipl.-Ing. Budapest Nagy; Karoly Dipl.-Ing. 3515 Miskolc Pahota
Original assignee: OLAJIPARI FOEVALLAL TERVEZOE
Current assignee: OLAJIPARI FOEVALLAL TERVEZOE
Priority date: 1981-08-03
Filing date: 1982-01-25
Publication date: 1983-02-17
Also published as: GB2103354A; FR2510718B1; FR2510718A1; ATA506181A; GB2103354B; AT386668B

Description

ι υ ζ 11 a

PATENTANWÄLTE
DIPL-ING. R. LEMCKE

DR.-ING. H. J. BROMMER _ ₄ _ ₁₃

AMAllENSTRASSE 28

TSOO KARLSRUHE 1

Olajipari Fövallalakozo es Tervezö Vällalat Budapest. Schönherz Z.U. 16. 1117 Ungarn

Gasübergabestation

ZS SS SSZ SZ SS S! SS — TSS ZS SS SSS SS SS SS SS Z

Gegenstand der Erfindung ist eine Gasübergabestation, die eine an die Fernleitung angeschlossene Hochdruckseite sowie eine an das Verbrauchernetz angeschlossene Niederdruckseite und ein zwischen diesen angeordnetes Druckmindererorgan besitzt. ■·"

In der Erdgasindustrie wird weitgehend die über Leitungen.erfolgende Weiterbeförderung des Gases angewandt. Die Weiterbeförderung der erforderlichen Gasmenge durch Leitungen kann nur unter Verwendung von Energie verwirklicht werden. An das Gas muß potentielle und Bewegungsenergie übertragen werden, damit es in der Gasleitung von der einen zur anderen und zu den weiteren Stationen gelangt. Die zur Beförderung des Gases erforderliche Energie wird durch den Einsatz von den Druck erhöhenden Kompressoren zustandegebracht. Die potentielle Energie des Gases wirkt in der Form von Druck auf das zu fördernde Medium ein. Die Größe des jeweiligen Druckes, - der Anlaßdruck - wird durch den am Ankunftspunkt der Fernleitung erforderten Enddruck, den zulässigen Druckverlust sowie durch den jeweiligen Rohrdurchmesser bestimmt.

Der Ankunftsdruck des auf große Entfernungen beförderten Gases ist sowohl bei den entlang der Gasfernleitung an diese angeschlossenen als auch bei den am Ende der Fernleitung befindlichen Verbrauchern wesentlich größer als der höchstzulässige Verbraucherdruck. Der Wert des Ankunftsdruckes schwankt im allgemeinen zwischen 20-35 ata, wogegen der zulässige Verbraucherdruck zwischen 3-10 ata liegt.

Der Ankunftsdruck wild durch Druckminderer, Druckregler., auf den erforderlichen Verbraucherdruckwerb reduziert.

Die Minderung des Druckes erfolgt auf den Gasiibergabestationen. Bei den derzeitig zur Verwendung gelangenden technologischen Lösungen wird diese Druckminderung in den Gasübergabestationen durch den Einsatz von Drosselventilen erreicht. Beim Drosselventil verrichtet das seine potentielle Energie abgebende Gas keine Arbeit. Daraus folgt, dass die investierte Energiemenge in bedeutendem Masse verloren geht.

Ziel .der Srfindung ist die Schaffung einer Gasübergabestation, wo die potentielle Energie des Ankunfstdruckes des Gases nutzbar gemacht wird.

Die Erfindung ist demgemass eine Gasübergabestation, die eine an die Fernleitung angeschlossene Hochdruckseite, " sowie eine an das Verbrauchernetz angeschlossenen Niederdruckseite und ein zwischen diesen angeordnetes Druckmindererorgan besitzt.

Das wesentliche der Erfindung besteht darin, dass das Drucktnindererorgan eine Expansionsarbeitsmaschine, im weiteren Detander, dessen Abtrieb an den Antrieb von mechanische Arbeit nutzbar machenden Maschinen, sein Austrittsstutzen hingegen an ein Kühlenergie nutzendes System angeschlossen ist, dessen mindestens ein Element als ein vor der Expansionsarbeitsciaschine angeordneter das Hochdiuckgas kühlender '..aruietauscher, ein zweites üilement desseloen ningegen als ein das wärmeübertragungsmittel der Kühlerbatterie

- τ-

ab kühl end er vvärmetaugcher ausgeführt ist.

Die erfindungsgemäsae Station umwandelt deiagemass unter Ausschaltung des bisher gebräuchlichen Druckminderer-Drosselventils die potentielle E'nergie des Gases zu einer Kälteenergie und/oder mechanischen Arbeit. Die Kalbeenergie der mit dem isentrppischen Vorgang.verbundenen Entalpie, d.h. Tempexaturminderung wird für Zv.ecke der Kälteindustrie verwendet. So kann z. B. der Kälteenergiebedarf, eines eine Kühlleistung von 3°o.ooo kcal/h aufweisenden Kühlhauses oder einer Gefrierhallte durch eine erfindane gemas se Gasübergabestation gedeckt werden, bei der der Verbrauchergasbedarf unter Berücksichtigung von taglich 12 Stunden den Verbrauch von 2o.ooo Nm'/h und das Ausmaas der Druckminderung ■ für den gleichen Zeitraum das Expansionsverhaltnis von 1:35 erreicht.

Bei einem Expansionsverhältnis von 1:3 kommt es nämlich im allgemeinen zu keiner Kondensation von flüssigem Kohlewasserstoff aus dem Fernleitungsgas, was die Arbeicsweise der Expansionsmaschine stören würde. Dies ergibt sich daraus, dass das Fernleitungsgas bereits auf der Sinspeisungsstelle vorbereitet ist und 94-98 γ₀ foetan enthalt, dessen ■ Kondensationstemperatur in diesem Druckbereich um -loo ⁰C liegt, das Gas hingegen der Aufbereitung entsprechend schwere Kohlewasser 3t off komponente nicht ertnult.

Die auf der ubergabestation entstandene Kalteenergie kann wirtschaftlich innerhalb einer Entfernung von 5-lo km weiterbefördert werden, d.h. dass die Gasübergabestation und das Kühlhaus praktisch nicht; nebeneinander errichtet v. er den müssen.

Gemäss der Erfindung ist die die mechanische iUbeit · nutzbar machende Maschine ein Kompressor, dessen Eintxittsstutzen übel das die Kälteenergie nutzbar machende System an den ius-cxittsstutzen des Detandexs angeschlossen ist, wogegen der iustxittsstutzen des Kompxessoxs über ein Vex» teileroxgan zum Teil mit dem VexbxauchexnetZs, zum Teil mit dem Sintrittsstutzen des De G and ei a verbunden ist» Bei diesei eifindunfesgeraassejQ Lösung kann bei Verwendung der durch den Detandes geleisteten mechanischen Arbeit aus Rekomprimierung das Expansions verhältnis der ^xpansionsaxbeitsmaschi« ne erhöht werden/da die Expansion χω. Detander unter den iua^abedruck vermiadest wird® Diese technische Massnahme erhöht die durch den Detandex hexgestellte Kühlleistung.

N-jCh einem weiteren iviexkmal der Erfindung kann dex an' den iboxieb des Detandexa angeschlossene Kompressor auch als ein bekannter Droaselventilkühlkreis-Kompxeasor ausgeführt werden« Diese iusfuhrungsVariante bietet praktisch eine Möglichkeit zur Verwirklichung von 2v;ei selbständigen Kühlkreisen* Im Hahmen der Erfindung kann die inrc dem Detander verbundene und mechanische .Arbeicsleladung bringende Maschine auch ein i'lektr ο generator sein_f der insbesondere bei ti ti oiavexsorgungsatörunfjen' eine Sicherheit bedeutet.

Sicherheitszv/cjcken dienö auch dess «lerkiaal der 2rfin-UUiJ(J₅ wuüacn dex aus Druckmindereror&3n bildende Eeüander auch rait einex ein Drosselventil enthaltenden Umcohun^sleitung vex sollen ist«, Bei jedex mit dem L-euander verbundenen BeGxiebsscöxung oder in allen icillenj vienn. das Kühlhaus keine K^nlenergie benötigt₉ kann dex Detandex demgemäss aus-

geschalter weiden.

Ein grosser Vorteil der erf indungsgeiaaasen Gasübergabestation besteht darin, dass sie. die potentielle Energie des einlief£enden Gases mit Hilfe eines einiacnen leicht zu betreibenden Detandeis in Kühlenergie und mechanische Energie umwandelt. Gleichzeitig sichext sie auf die einfachste Weise die Verwendung der entstehenden Kulteenergie.

Einen besonderen Vorteil bedeutet, dass der*Bau νυη Kühlhäusern und Gefrierhallen auf diese v.eise wesentlich einfacher und weniger kostenaufwendig wird, da diese so keine kostenaufwendige Kompresaorhauser und Kompressoren erfordern. Praktisch gelangen im Kühlhaus nur die das Kühlmittel umwalzende Pumpe und die K^hlerbatterie zum Einbau.

Die Erfindung wird detailliert anhand eines Ausfühiungsbeispiels aufgrund von Zeichnungen beschrieben, wobei Fig. 1 die Prinzipanordnung einer erfindungssemkss^n Gasüber-■ gabestation, " ;

Fig. 2 die Prinzipanordnung einer weiteren in ihrer Losung erfindungsgemässen Gasübergabestation darstellen.

Bei dem Ausführun^sbeispiel nach Fig. 1 wird das aus dem nicht; dargestellten Hochdruckgasleitun^snetz über die Abzweigleitung 1 eintreffende Gas durch die beiden zueinander parallel geschalGeten Staubabscheider 2a bzw. 2b in den das eine Element des die Kühlenergie nutzbar machenden Systems bildenden Wärmetauscher ^ geführt. Ler wärmetauscher 3 ist im wesentlichen als ein Gas-Gas-Wärmetauscher ausgeführt, in dem das eintreffende Hochdruck^as abgekühlt wird. Das infolge der Abkühlung im Hochdruckgas entstehende

Kondensat vdrd iß dem hincer. dem Wärmetauscher 3 angeor.dne*° ten l'xopf abscheider 4 abgeschieden» riieinach wild das Hochäsuekgas iß den ebenfalls parallel zueinander geschalteten 'i?2?oekee:eß 5a bzw„ 3& ^on seinem Wasserdampf gehalt befreit. Das so aufbeieitete Hochdruckgas" wird aus den 'i'rocknern 5a haw» 5b in den die fbqpansion&arbeitsmaschine bildenden Detaad@s 6 geführt und auf -einen geringexen als den Ausgabe-: e^xg&Miest» Im Verlaufe des Expandiesung koiamt es zu . bedeutenden Verminderung dei Entalpie und so auch dex

uj: -des Gases· Das aus dem'durch den üustrittsstutzen des Detandera β ausstiömeßden Gas eventuell sich abschei» deade Kondensat wiad im Tiopfabscheider 7 aug dem bereits ©inen niedrigen Druck aufweisenden Gas entfernte Das kalte Jiiederctejuckgas wixd dusch dia Primärseite des" das eine Element des die Kühlenergie. nutzbar machenden Systems bildenden lAäxmetauschers 8 durchgeführt. An die Sekundäraeite dea Wärmetauschers 8 ist über die .mit· der Umwälzpumpe 9 versehene und daa Wärmeübertragungsmittel befördernde Ringleitung die Kühlexbattesie Io angeschlossen. Die Kühlerbatter ie Io gelangt in dem Kühlraum Il des auf der Zeichnung nicht dargestellten Kühlhauses zux Anordnung,,

Im Wärmetauscher 8 übergibt daa Gas sich erwärmend ©in@n Teil' seinei Kühlenergie an das V/äriaetihertragungsmittel und kühlt dieses ab..Die Umwälzung des Warmeübertragungsmittels dureii die Pumpe 9 sichert die ununtexbrochene Kühllei&ung. ues Kühler batter ie» ■

Das' aus dem Waimetauschei 8 ausmietende Kiedexdruckwird hiernach durch eine Rohrleitung zur Fximärseite

-n-

dea Wärmetauschers zurückgeführt, wo' es das durch den Staubabscheider 2a pzw. 2ti zufcefuhrte Hochdruckgas abkühlt. Das durch die Primärseite des Wärmetauschers j5 geführte Niederdruckgas wird dann mittels de3 mit dem Abtrieb des Detandera 6 verbundenen /gekuppelten/ Kompressors 12 auf den .Ausgabedruck /üustrittsdruck/ rekomprimiert.

üin 'feil des durch den .Austrittssttfzen des Kompressors 12 austretenden im Verlaufe der Komprimierung erwärmten Gases wird mittels des Verteilerorgans zum Eintrittsstutzen des Desanders 6 zurückgeführt, der andere Teil hingegen durch die periodisch arbeitenden Trockner 5a bzw. 5b sowie durch die Messeinrichtung I3 dem Verbrauchernetz 14 zugeführt.

Bei dem Ausführungabeispiel kann - wie dies auch die prinzipielle Unordnung zeigt - das Ga3 auch durch die herkömmliche mit dem Drosselventil I5 versehene Leitungsausführung dem Verbraucher zugeführt werden, für den ITaIl, wenn in der -technologischen Einrichtung eine oi/brun^ auxoreton sollte oder wenn das Kühlhaus keine Kühlenergie benötigt.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Aus£ülirungabeispiel wird ähnlich zum vorher gehend exi das durch die vom nicht dargestellten Hochdruckgasleitungsnetz abgezweigte Leitung 1 ankommende Gas durch den Staubabscheider 2a bzw. 2b sowie den V.äruietäuscher ^, den Tropf abscheider 4 und die Trockner 5a bzw. 5b geführt und das 30 vor bereitete Kocher uckgas im Detander 6 expandiert und dann über den Tropfabacneider '/ durch die Primarseite des warmetauschers & des die Kühlenergie des kalten Gases nutzbar machenden Systems geführt. Die Sekundärseite des Wärmetauschers 8 ist ähnlich wie beim

vorhergehenden iüsführuia^sbeispiel mit einer an die cLs termeübertragungsmittel befördernde und ■ mit einer Umwälzpumpe 9 ausgerüstete Kühlerbatterie versehen. Die Kühlerbatterie Io ist in. dem als Tiefkühlanlage ausgebildeten Kühlraum 11 des in der Fig. nicht dargestellten Kühlhauses angeordnet. Das aus der Primar'seite des Wärmetauschers 8 austretende erwärmte Kiederdruckgas wird ahnlich dem vorstehenden .Ausführung sbeispiel durch die Primärseite des Wärmetauschers 3 geführt, wo es einen weiteren Teil seiner Kühl-.energie dem zugeführten vom Scaub bereits befreiten Hochdruckgas übergibt. Das durch den wärmetauscher 3 durchströmende kalte Niederdruckgag wird hiernach durch die Primarseite eines mit seiner Sekundärseite durch eine Rohrleitung an den .äustrittsstutzen des Kompressors 12 angeschlossenen und ebenfalls ein Element des die Kühlenergie nutzbar machenden Systems bildenden Wärmetauschers 16 geführt, dann wird ein Teil des nunmehr erwärmten ftieddrdruckgases von hier zum Eintrittastüfczen des Detanders 6 der andere Teil hingegen druch die periodisch arbeitenden Trockner.5a bzw. 5b und idie Messeinrichtung I3 dem Verbraucher net z 14 zugeführt. .■■··'■

Der an den Detander angeschlossene Kompressor 12 ist als der Kompressor eines mit dem Drosselventil 1? versehenen und die Kühlerbatterie 18 enthaltenden Kühlkreises ausgeführt. Das durch den Austrittsstutzen des Kompressors 12 austretende erwärmte gasförmige IiahLaittel wird im Wärmetauscher 16 kondensiert. Die Kühlerbatterie 18 sichert den Kältebedarf des Kühllagerraumes 19 des auf der Zeichnung

■- Ϊ3Γ--

nicht dargestellten Kühlhauses.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausfuhrungsbeispiel kann vorteilhaft' bei kleineren Pe^leitungsabzweigungsdrücken verwendet weiden. Daa in Fig. 2 dargestellte 'Ausfuhrungsbeispiel ist im allfcemeinen bei i'ernleiuungsdrUclcexa über 25 ata und in dem Falle zu empfehlen, wenn der Bedarf für Tiefkühlung besteht. .

Claims

PATENTANWÄLTE
DIPL-ING. R. LEMCKE

DRYING. H. J. BROMMER 13

AMALIENSTRASSE 28
KARLSRUHE 1

Olajipari Vövällalakozo es Tervezö Vallalat Budapest. Schönherz Z.U. 16. 1117 Ungarn

Patentansprüche

1. Gasübergabestation, die eine an die Gasfernleitung angeschlossene Hochdruckseite sowie eine an der Verbrauchernetz angeschlossenen Niederdruckseite un ein zwischen diesen angeordnetes Druckmindererorgan besitzt,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Druckmindererorgan eine Expansionsarbeitsmaschine im weiteren ein Detander (6) ist, dessen Abtriob an den Antrieb von mechanische Arbeit nutzbar machende(n) Maschine(n) (12), ihr Austrittsstutzen hingegen an ein Kühlenergie nutzbar machendes System (3, 8, 16) angeschlossen ist, dessen mindestens ein Element als ein vor der Expansionsarbeitsmaschine angeordnetes, das Hochdruckgas kühlender Wärmetauscher (3) und mindestens ein weiteres Element desselben als ein das Wärmeübertragungsmittel einer Kühlbatterie (10) abkühlender Wärmetauscher (8) ausgeführt ist.

2. Ausführungsform der Gasübergabestation nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Detander (6) angeschlossene mechanische Arbeit nutzbar machende Maschine ein Kompressor (12) ist, dessen Eintrittsstutzen durch das die Wärmeenergie nutzbar machende System (3, 8, 16) geführt an den Austrittsstutzen des Detanders (6) angeschlossen ist,, wobei der Austrittsstutzen des Kompressors (12) über ein Verteiler-' organ zum Teil mit' dem Verbrauchernets (14) zum Teil mit dem Eintrittsstutzen des De.tanders (6) verbunden ist.

• 3„. Ausführungsform der Gasübergabestation nach Anspruch 1 oder 2„ dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Abtrieb des Detanders (6) verbundene/gekuppelte Kompressor (12) als der der Kompressor eines bekannten, mit Drosselventil (12) und Kühlbatterie (18) versehenen Kühlkreises ausgebildet ist.

4 ο Ausführungsform'der Gasübergabestation nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei voneinander unabhängige Kühlkreise besitzt, von denen der eine mit^dem an den Austrittsstutzen des Detanders (6). angeschlossenen Wärmetauscher (8), der andere hingegen mit dem mit der Abtriebswolle des Detanders (6) verbundenen Kompressor (12) ausgebildet ist«,

5. Gasübergabestation nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Abtriebswelle des Detanders (6) verbundene mechanische Arbeit verrichtende Maschine ein Elektrogenerator ist.

6. Ausführungsform der Gasübergabestation nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der als Druckmindererorgan ausgeführte Dotander (6) mit einer ein Drosselventil (15) enthaltenden Umgehungsleitung versehen ist.

7. Ausführungsform der Gasübergabestation nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Station je nach Bedarf mit Staubfilter (2a, 2b) Tropfabscheider (4, 7) Trockner (5a, 5b) und Umwälzpumpe (9) versehen ist.