DE69004178T2

DE69004178T2 - Verfahren und Einrichtung zum Versorgen eines Gasnetzes mit einem Gas.

Info

Publication number: DE69004178T2
Application number: DE90401932T
Authority: DE
Inventors: Maurice Bosquain; Jean-Yves Lehman
Original assignee: Air Liquide SA
Current assignee: Air Liquide SA
Priority date: 1989-07-19
Filing date: 1990-07-04
Publication date: 1994-03-17
Anticipated expiration: 2010-07-05
Also published as: CA2021124C; JP3013899B2; EP0409688A1; CA2021124A1; FR2650054B1; EP0409688B1; US5033502A; FR2650054A1; DE69004178D1; JPH0356800A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Versorgung eines Gasnetzes mit einem Gas, das aus einer Gasquelle kommt und einen Wärmetauscher und ein Entspannungsventil durchläuft, bevor es in das Gasnetz gelangt. Sie ist insbesondere in dem Fall anwendbar, in dem das Gas in einem Tiefsttemperaturapparat erzeugt wird, wie beispielsweise ein doppelte Kolonne zur Luftdestillation, aber sie ist ebenfalls bei anderen Verfahren anwendbar, die Gase mit einer Temperatur erzeugen, die sehr verschieden von der Umgebungstemperatur ist.
Um das Gasnetz zuverlässig versorgen zu können, ist es notwendig, das Gas mit einem Druck zu erzeugen, der geringfügig über dem Maximaldruck des Gasnetzes liegt; deshalb muß eine gewisse Druckminderung in einem Entspannungsventil erfolgen.
Nun wird das Entspannungsventil im allgemeinen durch ein sogenanntes Produktionsventil gebildet, das sich an der Peripherie der Anlage befindet, und die Druckminderung ist von Lärm begleitet, der in die Sammelleitungen des Verteilers strahlt und sich in dem Gasstrom ausbreitet.
Zur Reduzierung des Lärms kann ein schalldämpfer stromabwärts des Produktionsventils angeordnet werden, jedoch erzeugt ein derartiger Schalldämpfer seinerseits eine Druckminderung, die den Energiebedarf der Anlage kostentreibend erhöht; außerdem bedeutet der Schalldämpfer eine zusätzliche Investition und ist platzraubend.
Die Erfindung hat das Ziel, den in das Gasnetz übertragenen Lärm ohne Verwendung eines Schalldämpfers zu reduzieren.
Zu diesem Zweck hat die Erfindung ein Verfahren der vorstehenden Art zum Gegenstand, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Gas durch ein einziges geregeltes Entspannungsventil geleitet wird, das stromabwärts des Wärmetauschers angeordnet ist, wobei das aus dem Wärmetauscher austretende Gas den gleichen Druck wie das Gasnetz aufweist.
In einer besonders einfach ausführbaren Ausführungsform wird das Ventil auf einen konstanten Durchfluß geregelt, und das bezüglich des Bedarfs des Gasnetzes möglicherweise überschüssige Gas von diesem Gasnetz abgezweigt.
Die Erfindung hat ebenfalls eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß Anspruch 3 zum Gegenstand.
Das Dokument FR-A- 2.381.234 beschreibt eine Anlage zum Dämpfen von Pulsationen in einer Anlage zum Verdampfen von flüssigem Gas, die ein Produktionsventil stromabwärts des Verdampfers und einer Verbindung mit einer Zuleitung des unter Druck stehenden Gases aufweist, das aus dem gasförmigen Dach des Reservoirs des flüssigen Gases stammt.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dann besonders effizient, wenn der Wärmetauscher von dem plattenförmigen Typ ist.
Ein Beispiel der Verwendung der Erfindung wird im folgenden unter Berücksichtigung der beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei die einzige Figur schematisch eine Anordnung gemäß der Erfindung darstellt.
Die in der Zeichnung dargestellte Anlage ist dazu bestimmt, ein Gasnetz, das von einer Produktionsleitung 1 gespeist wird, mit einem Gas der Luft zu versorgen, wobei zur Vereinfachung der Beschreibung angenommen wird, daß es sich um Stickstoff handelt. Das Gasnetz hat einen Druck, der ein wenig größer als Atmosphärendruck ist; dieser Druck schwankt ein wenig in Abhängigkeit vom Bedarf, bleibt aber im Ganzen unterhalb eines bestimmten Maximaldrucks, der beispielsweise gleich 1,2 x 10&sup5; Pa absolut angenommen wird.
Die Anordnung weist eine thermisch isolierte Cold-Box 2 auf, die einerseits ein Tieftemperaturgerät 3 zur Separation von Luft, das beispielsweise durch eine doppelte Luftdestillierkolonne gebildet wird, und andererseits einen Wärmetauscher 4 des Plattentyps umfaßt.
Wärmetauscher des Plattentyps sind in der Technik der Luftdestillation allgemein bekannt. Sie umfassen ein Vielzahl von parallelen Aluminiumplatten, die zwischen sich flache Durchlässe großer Abmessungen definieren, in denen die Fluide zum thermischen Austausch zirkulieren, das heißt einerseits die sich abkühlende Luft andererseits die verschiedenen durch die Anlage produzierten, sich erwärmenden Gase. Jeder der flachen Durchlässe umfaßt Aluminiumstreifen, die Stege und Rippen bilden und ist durch vertikale und horizontale Bindebleche abgegrenzt. Die Wärmetauschereinheit wird durch Löten in einem Ofen zusammengesetzt. Sie besitzt ein als warmes Ende bezeichnetes Ende 5, dessen Temperatur in der Nähe der Umgebungstemperatur liegt, und ein als kaltes Ende bezeichnetes Ende 6, dessen Temperatur in der Nähe des Taupunktes der zu trennenden komprimierten Luft liegt.
Zum Zwecke der Beschreibung wird nur der durch den Gegenstrom verursachte Wärmeaustausch zwischen der zu trennenden Luft und dem an das Gasnetz zu liefernde Gas, hier Stickstoff, betrachtet. Ebenso sind in der Zeichnung nur die Durchlässe 8 zur Abkühlung der Luft und die Durchlässe 9 zur Erwärmung des Stickstoffs dargestellt. Eine Leitung 10 zur Zufuhr von zu trennender, komprimierter Luft, die von Wasser und CO&sub2; gereinigt ist, ist an dem warmen Ende der Durchlässe 8 angeschlossen; eine Leitung 11 verbindet das kalte Ende der Durchlässe 8 mit dem Lufteingang des Apparats 3; eine Leitung 12 verbindet den Stickstoffausgang des Apparates mit dem kalten Ende der Durchlässe 9; und die Leitung 1 ist mit dem warmen Ende der Durchlässe 9 verbunden.
Die Anlage umfaßt weiterhin ein in die Leitung 12 installiertes geregeltes Entspannungsventil 13, und, außerhalb der Cold- Box 2, :
- ein Absperrventil 14, wobei dieses Produktionsventil in der Leitung 1 installiert ist;
- stromaufwärts dieses Ventils eine Abblasleitung 15, die an die Leitung 1 angeschlossen ist und mit einem Ventil 16 versehen ist, wobei letzteres als Überdruckventil arbeitet, d.h. als stromaufwärtiger Druckregler;
- ein Durchflußmesser 17, der den Gasdurchfluß mißt, der in dem stromaufwärts der Leitung 15 liegenden Teil der Leitung 1 strömt und der das Ventil 13 steuert;
- einen Analysator 18 des erzeugten Stickstoffs, der beispielsweise die Zusammensetzung des in der Leitung 1 zirkulierenden Gases analysiert, wobei dieser Analysator das Ventil 14 steuert.
Das Ventil 16 wird zum Öffnen veranlaßt, wenn der Druck in der Leitung 15 einen Wert übersteigt der gleich dem eingestellten Maximaldruck des Gasnetzes ist, der 1,2 Bar beträgt. Der Durchflußmesser 17 vergleicht den gemessenen Durchfluß mit einem eingestellten Wert, der der Produktion des Apparats 3 entspricht und steuert das Ventil 13 in der Weise, daß die Abweichung gegen Null geht.
Beim normalen Betrieb der Anlage ruft der Wärnetauscher 4 eine kleine Druckminderung, beispielsweise 0,1 bar, hervor. Der Stickstoff wird in dem Apparat 3 in einer konstanten Menge bei einem Druck erzeugt, der geringfügig größer als der Maximaldruck des Gasnetzes unter Berücksichtigung dieses Druckverlustes ist, d.h. geringfügig größer als 1,3 bar. Dieser Stickstoff besitzt die notwendige Reinheit und der Analysator 18 hält das Ventil 14 geöffnet. Die mengenmäßige Steuerung des Ventils 13 geschieht durch ein Signal, das von dem Durchflußmesser 17 bereitgestellt wird, in der Weise, daß die dieses Ventil durchströmende Menge gleich der Menge des erzeugten Stickstoffs ist. Das Ventil 16 bleibt geschlossen und öffnet sich nicht, um den überschüssigen Stickstoff abzublasen, solange der Druck des Gasnetzes seinen Maximalwert unterschreitet.
In dieser Situation wird die die Steuerung der Menge begleitende Druckminderung des Stickstoffs sich auf das Kaltventil 13 auswirken, d.h. im Inneren der thermischen Isolation der Cold-Box. Dies bewirkt eine erste Schalldämpfung des mit der Druckminderung verbundenen Lärms. Weiterhin durchläuft der druckgeminderte Gasstrom den Wärmetauscher, der seinerseits die Rolle eines Schalldämpfers als Folge der sehr großen Oberflächen der Durchlässe des Stickstoffs und des Druckverlustes einnimmt, den er notwendigerweise bewirkt, um den Wärmeaustausch zu fördern. Daher wird außerhalb der Anlage ein sehr stark gedämpfter Lärm abgegeben und an das Gasnetz weitergeleitet.
Im Fall eines Zwischenfalls, hervorgerufen durch eine Degradation der Reinheit des Stickstoffs, veranlaßt der Analysator 18 das Schließen des Ventils 14, derart daß aller Stickstoff durch das Ventil 15 abgeblasen wird. Wenn die benötigte Reinheit erreicht (im Fall des Anfahrens) oder wiedergewonnen wird, öffnet der Analysator 18 erneut das Ventil 14, oder sendet alternativ hierzu ein Freigabesignal für das Öffnen des Ventils, so daß das Öffnen dann manuell durch das Bedienpersonal durchgeführt wird.
Somit überträgt die Anlage in allen Fällen nur stark reduzierten Lärm an das Gasnetz. Es ist anzumerken, daß der durch das Abblasen verursachte Lärm, der im allgemeinen sowieso wenig störend ist, ebenfalls sehr gedämpft wird, da das Gas, das zu dem Ventil 16 gelangt, bereits im Druck vermindert ist. Wenn es gewünscht wird, kann die Leitung 15 zusätzlich mit einem preiswerten Schalldämpfer versehen werden, der wenig Platz und keine zusätzliche Energie benötigt.

Claims

1. Verfahren zum Versorgen eines Gasnetzes mit einem Gas, das aus einer Gasquelle kommt und einen Wärmetauscher (4) und ein Entspannungsventil durchläuft, bevor es in das Gasnetz gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas über ein einziges geregeltes Entspannungsventil (13) geleitet wird, das stromaufwärts von dem Wärmetauscher angeordnet ist, wobei das aus dem Wärmetauscher austretende Gas unter dem gleichen Druck wie im Gasnetz steht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (13) auf einen konstanten Durchfluß geregelt wird, und daß das bezüglich des Bedarfs des Gasnetzes möglicherweise überschüssige Gas von diesem Gasnetz abgezweigt wird.

3. Anlage zum Versorgen eines Gasnetzes mit einem Gas, mit einer Gasquelle (3), einem Wärmetauscher (4), einem den Wärmetauscher durchlaufenden und ein Entspannungsventil aufweisenden Kreis (12, 9, 1) zum Transport des Gases aus der Quelle ins Gasnetz, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein einziges geregeltes Entspannungsventil (13) aufweist, das in dem Kreis zwischen der Gasquelle (3) und dem Wärmetauscher (4) angeordnet ist.

4. Anlage nach Anspruch 3, mit zusätzlich einem Ablaßventil (16), dadurch gekennzeichnet, daß das Entspannungsventil (13) auf einen konstanten Durchfluß geregelt ist, und daß sie ein Abblasventil aufweist, das als Überdruckventil in einer Abblasleitung (15) arbeitet, die stromabwärts vom Wärmetauscher (4) an den Kreis angeschlossen ist.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreis stromabwärts von der Abblasleitung (15) ein Absperrventil (14) aufweist, das von einem Gasqualitätsanalysator (18) gesteuert ist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (4) ein Plattentauscher ist.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (4) und das Entspannungsventil (13) in einer Cold-Box (2) angeordnet sind.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasquelle (3) in der Cold-Box (2) angeordnet ist.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasquelle (3) eine Lufttrennanlage ist.