ES2232664T3 - Estacion reductora de presion de gas con dispositivo radiante de calor. - Google Patents
Estacion reductora de presion de gas con dispositivo radiante de calor.Info
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Abstract
Un conjunto de equipo para el funcionamiento de una estación reductora de la presión del gas que contiene, al menos, una conexión de entrada y una conexión de salida conectadas a la canalización del gas y, además, una o más estructuras valvulares dispuestas entre la conexión de entrada y la conexión de salida, así como una unidad calefactora, esta unidad calefactora tiene una envuelta que rodea, al menos, parte del espacio del cambiadora de calor de la unidad calefactora, un conducto del gas primario que lleva a través del espacio del cambiadora de calor de la envuelta, y una pieza-unidad de transferencia térmica colocado también en el espacio del cambiadora de calor caracterizado porque ese conducto del gas primario (43) está conectado a la sección de alta presión (11) de la canalización del gas (10), la pieza-unidad de transferencia térmica (50) contiene la tubería de suministro (51) está conectada a la sección de baja presión (30) de la canalización del gas (10), el cabezal de alimentación (52) está conectado al extremo libre (51a) de la tubería de suministro (51), y el cuerpo del calentador radiante (53) está colocado cerca del cabezal de alimentación (52), y el cuerpo del calentador radiante (53) tiene una superficie radiante (53a), una pieza-unidad de reacción (53b) colocado a lo largo de la superficie radiante (53a), y un elemento de precalentamiento (53c) instalado dentro de la pieza-unidad de la reacción (53b), y en que la superficie radiante (53a) del cuerpo del calentador radiante (53) está posicionada en la vecindad del conducto del gas primario (43).
Description
Estación reductora de presión de gas con
dispositivo radiante de calor.
La presente invención se refiere a un conjunto de
equipo para el funcionamiento de estaciones reductoras de la presión
del gas, el cual contiene, al menos una conexión de entrada y
conexión de salida conectadas a la canalización del gas y, además,
una o más estructuras valvulares dispuestas entre la conexión de
entrada y la conexión se salida, así como una unidad calefactora, la
unidad calefactora tiene un envuelta que rodea, al menos, parte del
espacio del cambiadora de calor de la unidad calefactora, un
conducto del gas primario que atraviesa el espacio del cambiadora de
calor de la unidad calefactora, y una pieza-unidad
de transferencia térmica, también colocado dentro del espacio del
cambiadora de calor.
Las redes de canalización para conseguir el
transporte de energía hasta el lugar de uso durante el suministro de
gas a la población y a la industria consisten en secciones de redes
independientes que tienen diferentes condiciones de presión. Con el
fin de implementar la transferencia desde una etapa de presión a
otra, durante el transporte del gas, se emplean las llamadas
"estaciones de transferencia de gas". Tales instalaciones
contienen diferentes unidades reductoras de la presión y válvulas
que hacen posible reducir la presión del gas con una presión más
alta, lo que también implica una reducción de la temperatura.
Durante el funcionamiento de las estaciones de
transferencia del gas, en especial, durante la fría estación
invernal, puede ocurrir que, en el caso de una temperatura ambiental
baja, el gas al enfriarse en la reducción de su presión, congele la
condensación que se precipita en la canalización. Este líquido
solidificado puede causar problemas operativos, y, en los casos más
serios, averías y daños en el equipo técnico.
Con el fin de solucionar la deficiencia
mencionada, el gas de alta presión, antes de la reducción de
presión, se precalienta en un cambiadora de calor, instalado para
esta finalidad, de manera que, después de que se haya reducido la
presión, la temperatura del gas siga estando por encima de valor
crítico. Un cambiadora de calor de cámara de aire caliente, que
sirve para calentar gases, se describe también en, por ejemplo, la
memoria de la patente inscrita con el número HU 206.745.
Sin embargo, la desventaja de las soluciones
usadas en las estaciones de transferencia de gas es que, debido al
procedimiento de la calefacción, en aras de satisfacer las
prescripciones técnicas de seguridad, el dispositivo cambiador del
calor se tiene que posicionar fuera de la parte del edificio que
contenga las estructurales valvulares y los aparatos de regulación,
a una determinada distancia, o se tiene que aplicar un método
especial de construcción.
Otra desventaja es que el suministro de energía
al dispositivo que sirve para producir el calor usado para el
calentamiento del gas y el transporte del medio de calentamiento
exigen elementos suplementarios adicionales, la fabricación de los
cuales aumenta aún más los costes de inversión.
Otro aspecto desfavorable es que la transmisión
del gas a alta presión que hay que calentar, al cambiadora de calor,
y el retorno del gas ahora calentado requieren más componentes, la
inspección y el mantenimiento de los cuales es esencial para el
funcionamiento apropiado de la estación, resultando así, otra vez,
un aumento en los costes de inversión y funcionamiento.
Nuestro objetivo, con la construcción según esta
invención, fue el de solucionar las deficiencias de las
versiones
conocidas y crear un conjunto de equipo que harían posible calentar el gas de alta presión hasta la temperatura apropiada -teniendo también en consideración la prevención de accidentes y los aspectos y prescripciones de seguridad- dentro de la estructura que también contenga los conjuntos de válvulas de regulación y la unidad reductora de la presión o- sin que se requiera una separación de seguridad- integrados dentro de su entorno inmediato.
conocidas y crear un conjunto de equipo que harían posible calentar el gas de alta presión hasta la temperatura apropiada -teniendo también en consideración la prevención de accidentes y los aspectos y prescripciones de seguridad- dentro de la estructura que también contenga los conjuntos de válvulas de regulación y la unidad reductora de la presión o- sin que se requiera una separación de seguridad- integrados dentro de su entorno inmediato.
El reconocimiento que llevó a la disposición
según esta invención fue que si, de una nueva manera, instalamos un
calentador catalítico radiante de infrarrojos dentro de la
pieza-unidad cambiadora de calor de forma que el
cabezal de alimentación de la pieza-unidad
cambiadora de calor esté directamente conectado a la tubería del gas
de presión más baja, mientras que la parte de la tubería del gas de
alta presión, que está dentro de la unidad calefactora, se forma
teniendo en consideración el cuerpo de radiación térmica de la
pieza-unidad cambiadora de calor, entonces el
problema se puede resolver.
Según el objetivo mismo, el conjunto de equipo,
según esta invención, para el funcionamiento de las estaciones
reductoras de la presión -que contenga, al menos, una conexión de
entrada y una conexión de salida, conectadas a la canalización del
gas y, además, una o más estructuras valvulares, dispuestas entre la
conexión de entrada y la conexión de salida, así como también una
unidad calefactora, la unidad calefactora tenga un envuelta que
rodee, al menos, parte del espacio del cambiadora de calor de la
unidad calefactora, un conducto de gas primario que atraviese la
unidad cambiadora de calor de la envuelta, y una
pieza-unidad de transferencia térmica colocado
también dentro del espacio de intercambio térmico- se construye de
tal manera que el conducto de gas primario esté conectado a la
sección de alta presión de la tubería del gas, la
pieza-unidad de transferencia térmica contenga la
tubería de suministro conectada a la sección de baja presión de la
tubería del gas, el cabezal de alimentación conectado al extremo
libre de la tubería de suministro, y el cuerpo del calefactor
radiante colocado cerca del cabezal de alimentación, el cuerpo del
calefactor radiante tenga una superficie radiante, una
pieza-unidad de reacción colocado a lo largo de la
superficie radiante, y un elemento de precalentamiento instalado
dentro de la pieza-unidad de reacción, y la
superficie radiante del cuerpo del calentador radiante se posicione
en la vecindad del conducto principal del gas.
Un criterio adicional del conjunto de equipo
según esta invención puede ser que el cuerpo del calentador radiante
es un calentador catalítico radiante de infrarrojos.
Un aspecto favorable desde el punto de vista de
la forma de construcción es que si el conducto del gas primario es
un conjunto de tuberías constituido por miembros de tubos
longitudinales conectados, que permiten que el gas de alta presión
fluya, y miembros de tubería de transferencia conectados a los
miembros de tubos longitudinales en un ángulo entre 1 y 90º, el
conjunto de tuberías que forman el conducto del gas primario se
dispone a lo largo de la superficie radiante del cuerpo del
calentador radiante.
En otra versión este conjunto de equipo del
conducto del gas primario está rodeado, en parte, por una unidad
intermedia de transferencia térmica que contiene un medio de
transferencia térmica, y la superficie radiante está posicionada a
lo largo de la unidad intermedia de transferencia térmica.
En otro montaje diferente de esta invención la
pieza-unidad de reacción es un manto catalizador que
contiene material de platino. La pieza-unidad de
transferencia térmica está suplementado con una unidad de filtraje
instalada dentro de la tubería de suministro.
En una realización adicional del conjunto de
equipo la pieza-unidad de transferencia térmica
contiene una pieza-unidad regulador de la cantidad
de gas instalado dentro de la tubería de suministro y esta
pieza-unidad regulador de la cantidad de gas está
enlazado al elemento sensor de la temperatura posicionado cerca de
la pieza-unidad de la reacción.
En otra construcción adicional más de esta
invención el elemento de precalentamiento es un cuerpo incandescente
eléctrico.
El conjunto de equipo según esta invención tiene
numerosas características ventajosas. La más importante de estas es
que, debido al uso de esta pieza-unidad moderno de
transferencia térmica es posible posicionador la unidad calefactora
en la vecindad inmediata de la estructura valvular y de la unidad
reductora de la presión, de forma que las dimensiones de la estación
de transferencia del gas se reducen de manera muy significativa, lo
que no solo modera los costes de inversión sino que también hace que
la inspección y el mantenimiento sean más sencillos.
Otra característica más que se tiene que
considerar que es una ventaja es que los componentes esenciales de
este conjunto de equipo se pueden instalar en un lugar concentrado,
con lo que la protección de los elementos de los equipos contra
efectos externos se puede solucionar de una manera más sencilla.
Debido a la forma y a la posición de esta
novedosa unidad calefactora se reduce la cantidad de pérdida
térmica, durante el calentamiento del gas de alta presión, hasta un
alto grado y así también se reduce la cantidad de gas usado para el
calentamiento.
Otro aspecto favorable es que la unidad
calefactora se puede regular con sencillez y seguridad, se excluye
la formación de llamas, por lo que esta solución es más fiable que
las soluciones conocidas, desde el punto de vista de la prevención
de accidentes y de la seguridad.
La construcción según esta invención se da con
detalle en el texto que sigue en relación con los ejemplos
constructivos sobre la base de los esquemas. En los dibujos:
La figura 1 es un cuadro esquematizado de una
versión del conjunto de equipo de esta invención, y
La figura 2 es un esquema de otro montaje del
conjunto de equipo.
En la figura 1 hay una versión posible del
conjunto de equipo 20 según esta invención. Se puede observar que el
conjunto de equipo 20 está instalado en la sección de alta presión
11 de la canalización del gas 10 de tal manera que la sección de
alta presión 11 de la canalización del gas 10 está conectada al
conectador de entrada 21 del conjunto de equipo 20 y al conectador
de salida 24 del conjunto de equipo 20. En la versión de la
construcción que se muestra el calentamiento de reducción de
prepresión del gas transportado a alta presión tiene lugar entre el
conectador de entrada 21 y el conectador de salida 24 del conjunto
de equipo 20.
Una de las estructuras valvulares 22 está, dentro
del conjunto de equipo 20, posicionada cerca de conectador de
entrada 21, mientras que otra estructura valvular 22 se puede
encontrar al lado del conectador de salida 24. La sección de tubería
entre la dos estructuras valvulares 22 incluye la unidad calefactora
40. En el caso de la presente invención la unidad reductora de la
presión 23 está conectado al conectador de salida 24 de la sección
de alta presión 11 de la canalización del gas 10, y la salida de la
unidad reductora de la presión 23 está ahora conectada a la sección
de baja presión de la canalización del gas 10.
En la figura 1 se puede ver con claridad que la
unidad calefactora 40 se halla físicamente en el mismo lugar que los
demás elementos del conjunto de equipo 20, en inmediata vecindad de
ellos y está integrado con ellos. Una pieza de la unidad calefactora
40 es la envuelta 41, la cual incluye dentro de sí misma el espacio
del cambiadora de calor 42. En el espacio del cambiadora de calor 40
se encuentra el conducto del gas primario instalado en la sección de
alta presión 11 de la canalización del gas 10, como lo está, además,
la pieza-unidad de transferencia térmica 50 que
sirve para calentar el conducto del gas primario 43.
El conducto del gas primario 43 es, en la versión
presente, es un conjunto miembros de tubos longitudinales
constituido por miembros de tubos longitudinales 43a y miembros de
tubos de transferencia 43b. El ángulo "\alpha", entre los
miembros de tubos longitudinales 43a y los miembros de tubos de
transferencia 43b, aquí es de 90º, sin embargo tenemos que hacer la
observación de que no es una exigencia, ya que el ángulo
"\alpha", entre los miembros de tubos longitudinales 43a y
los miembros de tubos de transferencia 43b, puede diferir de esto.
Sin embargo, desde el punto de vista de la tecnología de la
producción, la solución que se muestra en la figura 1, es, de todos
los modos, favorable. No obstante, el requisito básico del conducto
del gas primario 43 es que su estructura geométrica y su tamaño
hagan que el uso de la cantidad de calor que se radie desde la
superficie radiante 53a del cuerpo del calentador radiante 53 de la
pieza-unidad de transferencia térmica 50 sea tan
bueno como posible para calentar el gas que fluye a través del
conducto del gas primario 43 de la canalización del gas de alta
presión 10.
El cuerpo del calentador radiante 53 de la
pieza-unidad de transferencia térmica 50, al lado de
la superficie radiante 53a, contiene también la
pieza-unidad de la reacción 53b, que en este caso es
un manto catalizador conteniendo material de platino. El cuerpo del
calentador radiante 53 es una unidad calentadora catalítica
radiante de infrarrojos. El cabezal alimentador 52, colocado en el
extremo libre 51a de la tubería de suministro 51, conectada a y
llevada de vuelta desde, la sección de baja presión 30 de la
canalización del gas 10, está conectado a la
pieza-unidad de la reacción 53b del cuerpo del
calefactor radiante 53, al igual que lo está el elemento de
precalentamiento 53c.
El elemento sensor de la temperatura 56, el cual
está lincado a la pieza-unidad regulador de la
cantidad de gas 55, instalado en la tubería de suministro 51,
también está posicionado en la vecindad de la
pieza-unidad de la reacción 53b. También está
instalado, en la tubería de suministro 51, la unidad de filtrado 54,
cuya tarea consiste en separar por filtración los contaminantes que
transporte el gas que pasa por la sección de baja presión 30 de la
canalización del gas 10 dentro de la tubería de suministro 51
delante de la pieza-unidad regulador de la cantidad
de gas 55 y del cabezal de alimentación 52.
Durante el funcionamiento de la construcción
según la figura 1, a continuación de la reducción de la temperatura
ambiental hasta por debajo de un valor dado en las instrucciones de
la unidad central -que no se muestra en el figura 1- el elemento de
precalentamiento 53c se enciende, el cual, en este caso, es un
cuerpo incandescente eléctrico que trabaja basándose en el principio
de la resistencia. El elemento de precalentamiento 53c calienta la
pieza-unidad de la reacción 53b del cuerpo del
calentador radiante 53 de la pieza-unidad de
transferencia térmica 50 hasta el grado apropiado. Después del
calentamiento hasta la temperatura de funcionamiento el gas a baja
presión que llega a la tubería de suministro 51 desde el cabezal de
alimentación 52, reacciona en el manto catalítico y se produce
calor. El calor producido llega a los miembros de tubos
longitudinales 43a y a los miembros de tubos de transferencia 43b
del conducto del gas primario 43 a través de la superficie radiante
53a, como resultado de lo cual el conducto del gas primario 43 se
calienta y también se calienta el gas a alta presión que fluye
dentro de él, con lo que, de esta manera, después de pasar por la
unidad reductora de la presión 23, no se enfría hasta una
temperatura inferior a que la que se desee.
El elemento sensor de la temperatura 56 y la
pieza-unidad regulador de la cantidad del gas 55,
conectado a él, garantizan que la temperatura de la superficie
radiante 53a, del cuerpo del calefactor radiante 53, sea casi
constante. El elemento sensor de la temperatura 56 envía, en función
de la temperatura del cuerpo del calefactor radiante 43, una señal a
la pieza-unidad regulador de la cantidad del gas 55,
que reduce o aumenta la cantidad de gas que llega al cabezal de
alimentación 52, cambiando con esto la intensidad del proceso que
tiene lugar en la pieza-unidad de la reacción 53b
y, por medio de esto, la producción de calor.
En la figura 2 se puede ver un detalle de la
unidad calefactora 40, en el que el conducto del gas primario 43,
conectado al conectador de entrada 21, está posicionado en una
unidad intermedia de transferencia térmica 60 que contiene un medio
de transferencia térmica 61. En este caso del medio de transferencia
térmica 61 es agua blanda, pero puede ser un líquido con propiedades
apropiadas para la transmisión térmica, e incluso gas es posible
también. El cuerpo del calentador radiante 53 está posicionado a lo
largo del aparato intermedio de transferencia térmica 60 y la
superficie radiante 53a debe prácticamente seguir el contorno
geométrico de la unidad intermedia de transferencia térmica 60.
Aquí es necesario hacer la observación de que la
superficie radiante 53a del cuerpo del calentador radiante 53 puede,
en parte o por completo, encerrar el conducto del gas primario 43 o
la unidad intermedia de transferencia térmica 60. En el caso de la
versión que se muestra en la figura 1, una solución alternativa, con
el fin de mejorar la eficiencia de calentamiento, es que los
elementos que reflectan el calor -que no se muestran en el esquema-
estén posicionados cerca del conducto de gas primario 43 opuestos a
la superficie radiante 53a, de forma que se use también cualquier
posible pérdida de calor.
También es evidente que la unidad reductora de la
presión 23 se puede integrar dentro del juego de equipos y así la
estación de transferencia de gas, completa, se puede construir como
un módulo sólo.
El conjunto de equipo según esta invención se
puede usar en una estación de transferencia de gas con un buen
efecto donde es práctico calentar el gas antes de reducir la presión
del gas a alta presión.
| Relación de referencias | |
| 10 canalización del gas | 11 sección de alta presión |
| 20 conjunto de equipo | 21 conectador de entrada |
| 22 estructuras valvulares | |
| 23 unidad reductora de la presión | |
| 24 conectador de salida | |
| 30 sección de baja presión | |
| 40 unidad calefactora | 41 envuelta |
| 42 espacio del cambiadora de calor | |
| 43 conducto del gas primario | |
| 43 miembro de tubos longitudinales | |
| 43b miembro de tubos de transferencia | |
| 50 pieza-unidad de transferencia térmica | 51 tubería de suministro |
| 51a extremo libre | |
| 52 cabezal de alimentación | |
| 53 cuerpo del calentador radiante | |
| 53a superficie radiante | |
| 53b pieza-unidad de la reacción | |
| 53c elemento de precalentamiento | |
| 54 unidad de filtrado | |
| 55 pieza-unidad regulador de la cantidad de gas | |
| 56 elemento sensor de la temperatura | |
| 60 unidad de transferencia térmica | 61 medio de transferencia térmica |
| ángulo "\alpha" |
Claims (10)
1. Un conjunto de equipo para el funcionamiento
de una estación reductora de la presión del gas que contiene, al
menos, una conexión de entrada y una conexión de salida conectadas a
la canalización del gas y, además, una o más estructuras valvulares
dispuestas entre la conexión de entrada y la conexión de salida, así
como una unidad calefactora, esta unidad calefactora tiene una
envuelta que rodea, al menos, parte del espacio del cambiadora de
calor de la unidad calefactora, un conducto del gas primario que
lleva a través del espacio del cambiadora de calor de la envuelta, y
una pieza-unidad de transferencia térmica colocado
también en el espacio del cambiadora de calor caracterizado
porque ese conducto del gas primario (43) está conectado a la
sección de alta presión (11) de la canalización del gas (10), la
pieza-unidad de transferencia térmica (50) contiene
la tubería de suministro (51) está conectada a la sección de baja
presión (30) de la canalización del gas (10), el cabezal de
alimentación (52) está conectado al extremo libre (51a) de la
tubería de suministro (51), y el cuerpo del calentador radiante (53)
está colocado cerca del cabezal de alimentación (52), y el cuerpo
del calentador radiante (53) tiene una superficie radiante (53a),
una pieza-unidad de reacción (53b) colocado a lo
largo de la superficie radiante (53a), y un elemento de
precalentamiento (53c) instalado dentro de la
pieza-unidad de la reacción (53b), y en que la
superficie radiante (53a) del cuerpo del calentador radiante (53)
está posicionada en la vecindad del conducto del gas primario
(43).
2. El conjunto de equipo según la reivindicación
1 caracterizado porque el cuerpo del calentador radiante
(53) es un calentador radiante catalítico de infrarrojos.
3. El conjunto de equipo según las
reivindicaciones 1 ó 2 caracterizado porque el conducto de
gas primario (43) es un juego de tuberías constituido por miembros
de tubo longitudinal (43a) conectados permitiendo el flujo del gas a
alta presión y miembros de tubería de transferencia (43b) conectados
a los miembros de tubo longitudinal (43a) según un ángulo (\alpha)
entre 1 y 90º.
4. El conjunto de equipo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3 caracterizado porque el juego de
tuberías que forman el conducto del gas primario (43) está dispuesto
a lo largo de la superficie radiante (53a) del cuerpo del
calentador radiante (53).
5. El conjunto de equipo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3 caracterizado porque el conducto de
gas primario (43) está, al menos en parte, rodeado por una unidad
intermedia de transferencia térmica (60) que contiene un medio de
transferencia térmica (61).
6. El conjunto de equipo según la reivindicación
5 caracterizado porque la superficie radiante (53a) está
posicionada a lo largo de la unidad intermedia de transferencia
térmica (60).
7. El conjunto de equipo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6 caracterizado porque la
pieza-unidad de la reacción (53b) es un manto
catalizador que contiene material de platino.
8. El conjunto de equipo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7 caracterizado porque la
pieza-unidad de transferencia térmica (50) está
suplementado con una unidad de filtrado (54) instalado dentro de la
tubería de suministro (51).
9. El conjunto de equipo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8 caracterizado porque la
pieza-unidad de transferencia térmica (50) contiene
una pieza-unidad regulador de la cantidad del gas
(55) instalado dentro de la tubería de suministro (51), y la
pieza-unidad regulador de la cantidad del gas (55)
está unida al elemento sensor de la temperatura (56) posicionado
cerca de la pieza-unidad de reacción (53b).
10. El conjunto de equipo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9 caracterizado porque el elemento de
precalentamiento (53c) es un cuerpo incandescente eléctrico.
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