RU135088U1

RU135088U1 - LOW-VOLT ELECTRIC THREE-PHASE DIRECT ACTION NATURAL GAS HEATER

Info

Publication number: RU135088U1
Application number: RU2013109730/06U
Authority: RU
Inventors: Александр Андреевич Городилов; Иван Иванович Сидельников
Original assignee: Александр Андреевич Городилов; Иван Иванович Сидельников
Priority date: 2013-06-20
Filing date: 2013-06-20
Publication date: 2013-11-27

Abstract

1. Низковольтный электрический трехфазный нагреватель природного газа прямого действия, характеризующийся тем, что включает в себя днище со штуцером выхода нагретого газа, корпус со штуцером входа холодного газа и трубным пучком, состоящим из вертикально расположенных труб, а также крышки с трубным пучком, который состоит из вертикально расположенных труб большего диаметра, чем диаметр труб в корпусе, и располагаемыми концентрично по отношению к трубам в корпусе, выполненных из материала с большим электрическим сопротивлением, по сравнению с остальными деталями нагревателя и заглушенные в верхней части, причем трубный пучок в крышке разделен на 3 секции электрически изолированные друг от друга в верхней части аппарата и вместе соединенные в нижней части аппарата трубной решеткой, и каждая секция трубного пучка подключена к своей фазе трехфазного напряжения через токоподводящие провода.2. Низковольтный электрический трехфазный нагреватель природного газа прямого действия по п.1, отличающийся тем, что трубный пучок покрыт теплоизоляцией с внешней стороны.3. Низковольтный электрический трехфазный нагреватель природного газа прямого действия по п.1, отличающийся тем, что каждая трубка покрыта теплоизоляционным материалом.4. Низковольтный электрический трехфазный нагреватель природного газа прямого действия по п.1, отличающийся тем, что в корпусе имеется штуцер слива газового конденсата.5. Низковольтный электрический трехфазный нагреватель природного газа прямого действия по п.1, отличающийся тем, что в крышке имеется штуцер выхода газа для сигнализации о нарушении герметичности аппарата или разрушении 1. A low-voltage electric three-phase direct-acting natural gas heater, characterized in that it includes a bottom with a heated gas outlet fitting, a housing with a cold gas inlet fitting and a tube bundle consisting of vertically arranged pipes, and also a cap with a tube bundle which consists of vertically arranged pipes of a larger diameter than the diameter of the pipes in the casing, and arranged concentrically with respect to the pipes in the casing made of a material with high electrical resistance, as compared with other parts of the heater and plugged in the upper part, moreover, the tube bundle in the lid is divided into 3 sections electrically isolated from each other in the upper part of the apparatus and connected together in the lower part of the apparatus by a tube sheet, and each section of the tube bundle is connected to its phase of three-phase voltage through current-carrying wires. 2. A low-voltage electric three-phase direct-acting natural gas heater according to claim 1, characterized in that the tube bundle is coated with thermal insulation from the outside. A low-voltage electric three-phase direct-acting natural gas heater according to claim 1, characterized in that each tube is coated with heat-insulating material. A low-voltage electric three-phase direct-acting natural gas heater according to claim 1, characterized in that the housing has a gas condensate drain fitting. A low-voltage electric three-phase direct-acting natural gas heater according to claim 1, characterized in that the cap has a gas outlet fitting for signaling a violation of the tightness of the apparatus or destruction

Description

Настоящая полезная модель относиться к области транспортировки и переработки природного газа, и в частности к оборудованию для его подогрева в целях предотвращения образования гидратов в природном газе перед его редуцированием в составе газораспределительного и газоиспользующего оборудования, применяемого на объектах газовой промышленности, например в составе газораспределительных станций магистральных газопроводов.This useful model relates to the field of transportation and processing of natural gas, and in particular to equipment for its heating in order to prevent the formation of hydrates in natural gas before its reduction as part of gas distribution and gas-using equipment used in gas industry facilities, for example, as part of gas distribution stations gas pipelines.

Известно, что при редуцировании природного газа на газораспределительных станциях, температура газа уменьшается. Это приводит к образованию гидратов, которые в виде твердых кристаллов оседают на стенках трубопроводов в местах установки сужающих устройств, на клапанах регуляторов давления газа, в импульсных линиях контрольно-измерительных приборов.It is known that when reducing natural gas at gas distribution stations, the temperature of the gas decreases. This leads to the formation of hydrates, which in the form of solid crystals settle on the walls of pipelines in places where narrowing devices are installed, on valves of gas pressure regulators, in impulse lines of instrumentation.

В качестве методов по предотвращению образования гидратов применяют подогрев газа. Для подогрева применяют огневые подогреватели, а также подогреватели с помощью промежуточного теплоносителя, в качестве которого может использоваться антифриз, вода или другие теплоносители.As methods to prevent the formation of hydrates, gas heating is used. For heating, fire heaters are used, as well as heaters using an intermediate coolant, which can be used as antifreeze, water or other coolants.

Недостатками огневого подогрева является высокая опасность эксплуатации таких аппаратов, высокие локальные перегревы теплообменных поверхностей.The disadvantages of fire heating are the high risk of operation of such devices, high local overheating of heat exchange surfaces.

Недостатками нагрева с помощью промежуточного теплоносителя является то, что для осуществления нагрева в составе узла подогрева газа необходимы мощные котельные установки, а также постоянные инженерные коммуникации по водоснабжению, канализации и электроснабжению. Поскольку химическая подготовка воды и очистка воды отсутствует, происходит быстрое нарастание накипи на внутренних стенках водопроводных труб, уменьшающих проходное сечение последних, что приводит к плохому теплообмену между горячей водой и газом (Данилов А.А. - Автоматизированные газораспределительные станции: справочник. - СПб.: ХИМИЗДАТ, 2004, стр.16). При использовании антифризов появляются сложности с утилизацией отработанного теплоносителя, так как он является сильнейшим ядом.The disadvantages of heating using an intermediate coolant is that for heating as part of the gas heating unit, powerful boiler plants are needed, as well as constant engineering communications for water supply, sewage and electricity supply. Since there is no chemical preparation of water and water purification, there is a rapid increase in scale on the inner walls of water pipes, which reduce the flow cross section of the latter, which leads to poor heat transfer between hot water and gas (Danilov A.A. - Automated gas distribution stations: reference book. - St. Petersburg. : CHEMISTRY, 2004, p. 16). When using antifreezes, difficulties arise with the disposal of waste coolant, since it is the strongest poison.

Известно устройство для предотвращения образования гидратов в природном газе (патент РФ №77667 U1, опубл. 27.10.08). Устройство для предотвращения образования гидратов в природном газе перед его редуцированием в системе газораспределительных станций (ГРС) и блоков подготовки газа на компрессорных станциях (КС) магистральных газопроводов, содержащее цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками газа и размещенный внутри корпуса электрический подогреватель газа, отличающееся тем, что электрический подогреватель газа выполнен в виде трубчатых термоэлектрических нагревательных элементов (ТЭНов), на которых равномерно по длине корпуса закреплены промежуточные перегородки, имеющие форму усеченного круга, диаметр которого меньше, чем внутренний диаметр корпуса, а площадь каждой усеченной перегородки составляет 0,5-0,9 площади круга. Недостатком данного устройства является то, что данный аппарат подведомствен Росгостехнадзхору и нуждается в регистрации, вследствие высокой опасности эксплуатации аппарата. Это вызвано тем, что газ движется в межтрубном пространстве, из-за чего рабочий объем аппарата оказывается очень высоким, что в сочетании с большим давлением природного газа в магистральном газопроводе, вызывает высокую опасность эксплуатации аппарата, ввиду большой величины потенциальной энергии сжатого газа (пропорциональной произведению давления в аппарате на его внутренний объем).A device for preventing the formation of hydrates in natural gas is known (RF patent No. 77667 U1, publ. 27.10.08). A device for preventing the formation of hydrates in natural gas before its reduction in a system of gas distribution stations (GDS) and gas treatment units at compressor stations (CS) of main gas pipelines, comprising a cylindrical body with gas inlet and outlet pipes and an electric gas heater located inside the body, characterized in that the electric gas heater is made in the form of tubular thermoelectric heating elements (TENOV), on which uniformly fixed along the length of the housing There are intermediate partitions having the shape of a truncated circle, the diameter of which is smaller than the inner diameter of the housing, and the area of each truncated partition is 0.5-0.9 of the area of the circle. The disadvantage of this device is that this unit is subordinate to Rosgostekhnadzhor and needs to be registered, due to the high risk of operation of the device. This is because the gas moves in the annulus, due to which the working volume of the apparatus turns out to be very high, which, combined with the high pressure of natural gas in the main gas pipeline, causes a high risk of operation of the apparatus, due to the large potential energy of the compressed gas (proportional to the product pressure in the apparatus on its internal volume).

Наиболее близким к заявленному техническому решению, является низковольтный электрический нагреватель природного газа прямого действия, включающий в себя камеру, разделенную перегородкой на две полости, имеющие штуцера для слива газового конденсата, штуцер входа холодного природного газа и выхода нагретого природного газа, трубный пучок, обмотанный теплоизоляционным материалом, состоящий из трубок и трубных решеток и закрытый крышкой, образующей полость, и целиком накрытый корпусом, имеющим штуцер для выхода газа на свечу и отверстие для электропровода (патент РФ №118034 U1, опубл. 10.07.2011). Недостатком данной конструкции является большая нагрузка на электрическую сеть, так как используется только одна фаза трехфазной сети.Closest to the claimed technical solution is a low-voltage direct-current natural gas electric heater, including a chamber divided by a partition into two cavities, having fittings for draining gas condensate, a fitting for cold natural gas inlet and heated natural gas outlet, a tube bundle wrapped with heat-insulating a material consisting of tubes and tube sheets and covered with a lid forming a cavity, and completely covered by a body having a fitting for gas to exit to the candle and hole for an electric wire (RF patent No. 118034 U1, publ. 07/10/2011). The disadvantage of this design is the large load on the electrical network, since only one phase of a three-phase network is used.

Задачей, на решение которой направлено данное заявляемое изобретение является разработка электрического нагревателя природного газа, наиболее эффективного и безопасного в эксплуатации.The problem to which this invention is directed is the development of an electric heater of natural gas, the most efficient and safe to use.

Поставленная задача решается благодаря тому, что низковольтный электрический трехфазный нагреватель природного газа прямого действия включает в себя днище со штуцером выхода нагретого газа, корпус со штуцером входа холодного газа и трубным пучком, состоящем из вертикально расположенных труб, а также крышки с трубным пучком, который состоит из вертикально расположенных труб большего диаметра, чем диаметр труб в корпусе, и располагаемыми концентрично по отношению к трубам в корпусе, выполненных из материала с большим электрическим сопротивлением, по сравнению с остальными деталями нагревателя и заглушенные в верхней части, причем трубный пучок в крышке разделен на 3 секции электрически изолированные друг от друга в верхней части аппарата и вместе соединенные в нижней части аппарата трубной решеткой и каждая секция трубного пучка подключена к своей фазе трехфазного напряжения через токоподводящие провода.The problem is solved due to the fact that a low-voltage direct-acting three-phase natural gas heater includes a bottom with a heated gas outlet fitting, a housing with a cold gas inlet fitting and a tube bundle consisting of vertically arranged pipes, as well as a cover with a tube bundle, which consists of vertically arranged pipes of a larger diameter than the diameter of the pipes in the housing, and arranged concentrically with respect to the pipes in the housing made of a material with a large electrical resistance compared to other parts of the heater and plugged in the upper part, moreover, the tube bundle in the lid is divided into 3 sections electrically isolated from each other in the upper part of the apparatus and together connected at the bottom of the apparatus by a tube sheet and each section of the tube bundle is connected to its phase three-phase voltage through current-carrying wires.

Трубный пучок покрыт теплоизоляцией с внешней стороны.The tube bundle is covered with thermal insulation from the outside.

Каждая трубка покрыта теплоизоляционным материалом.Each tube is covered with insulating material.

В корпусе имеется штуцер слива газового конденсата.The housing has a gas condensate drain fitting.

В крышке имеется штуцер выхода газа, для сигнализации о нарушении герметичности аппарата или разрушении одной из труб.In the lid there is a gas outlet fitting to signal a violation of the tightness of the apparatus or the destruction of one of the pipes.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение безопасности эксплуатации аппарата, за счет малого рабочего объема аппарата, увеличение интенсивности теплообмена, за счет высоких скоростей газа в трубках, использование трехфазного напряжения для питания аппарата.The technical result provided by the given set of features is to increase the safety of operation of the apparatus, due to the small working volume of the apparatus, increase the intensity of heat transfer, due to the high gas velocities in the tubes, and use a three-phase voltage to power the apparatus.

Сущность аппарата поясняется чертежами:The essence of the apparatus is illustrated by drawings:

На фиг.1 Чертеж аппарата в разрезеFigure 1 is a drawing of the apparatus in section

На фиг.2 Поперечный разрез А-АFigure 2 Cross section aa

Низковольтный электрический трехфазный нагреватель природного газа прямого действия включает в себя днище 1 со штуцером выхода нагретого газа 2, корпус 3 со штуцером входа холодного газа 4 и трубным пучком, состоящем из вертикально расположенных труб 5, а также крышки 6 с трубным пучком, который состоит из вертикально расположенных труб 7 большего диаметра, чем диаметр труб в корпусе, и располагаемыми концентрично по отношению к трубам в корпусе, выполненных из материала с большим электрическим сопротивлением, по сравнению с остальными деталями нагревателя и заглушенные в верхней части, причем трубный пучок в крышке разделен на 3 секции 8 электрически изолированные друг от друга в верхней части аппарата и вместе соединенные в нижней части аппарата трубной решеткой 9 и каждая секция трубного пучка подключена к своей фазе трехфазного напряжения через токоподводящие провода 10.A low-voltage direct-acting three-phase electric natural gas heater includes a bottom 1 with a heated gas outlet fitting 2, a housing 3 with a cold gas inlet fitting 4 and a tube bundle consisting of vertically arranged tubes 5, and also a cap 6 with a tube bundle, which consists of vertically arranged pipes 7 of a larger diameter than the diameter of the pipes in the housing, and arranged concentrically with respect to the pipes in the housing made of a material with high electrical resistance, compared to other parts heater and plugged in the upper part, and the tube bundle in the lid is divided into 3 sections 8 electrically isolated from each other in the upper part of the apparatus and connected together in the lower part of the apparatus by the tube sheet 9 and each section of the tube bundle is connected to its phase of the three-phase voltage via current-carrying wires 10.

Работает устройство следующим образом. Холодный природный газ, попадая в корпус нагревателя 3 через штуцер 4, распределяется в кольцевых каналах, образованных между соосно расположенными трубами 5 трубного пучка корпуса и трубами 7 трубного пучка крышки. Электрический ток, подаваемый на секции 8 трубного пучка крышки 6 через токоподводящие провода 10, вызывает нагрев труб 7, так как последние выполнены из материала с большим электрическим сопротивлением, по сравнению с остальными деталями нагревателя. Газ, поднимающийся вверх в кольцевых каналах между соосными трубами 5 и 7, нагревается об стенки труб 7, и в верхней части нагревателя, попадает в трубы 5, по которым движется вниз, где попадает в днище нагревателя 1 и выводится наружу через штуцер 2.The device operates as follows. Cold natural gas, entering the heater 3 through the nozzle 4, is distributed in the annular channels formed between the coaxially arranged tubes 5 of the tube bundle of the housing and the tubes 7 of the tube bundle of the cover. The electric current supplied to the section 8 of the tube bundle of the lid 6 through the current-carrying wires 10 causes the heating of the tubes 7, since the latter are made of a material with high electrical resistance, compared to the rest of the heater. Gas rising upward in the annular channels between the coaxial pipes 5 and 7 is heated against the walls of the pipes 7, and in the upper part of the heater, it enters the pipes 5 through which it moves downward, where it enters the bottom of the heater 1 and is led out through the nozzle 2.

Заявленное техническое решение позволит снизить энергетические затраты на нагрев природного газа, за счет использования электрического нагрева от трехфазной электрической сети, уменьшить габариты газораспределительных станций за счет отказа от использования промежуточных теплоносителей вместе со вспомогательным оборудованием, позволит легко управлять процессом нагрева, в условиях меняющегося расхода природного газа в газопроводе.The claimed technical solution will reduce energy costs for heating natural gas through the use of electric heating from a three-phase electric network, reduce the size of gas distribution stations by eliminating the use of intermediate coolants along with auxiliary equipment, and make it easy to control the heating process in a changing natural gas flow in the gas pipeline.

Claims

1. A low-voltage electric three-phase direct-acting natural gas heater, characterized in that it includes a bottom with a heated gas outlet fitting, a housing with a cold gas inlet fitting and a tube bundle consisting of vertically arranged pipes, and also a cap with a tube bundle which consists of vertically arranged pipes of a larger diameter than the diameter of the pipes in the casing, and arranged concentrically with respect to the pipes in the casing made of a material with high electrical resistance, as compared with other parts of the heater and plugged in the upper part, moreover, the tube bundle in the lid is divided into 3 sections electrically isolated from each other in the upper part of the apparatus and connected together in the lower part of the apparatus by a tube sheet, and each section of the tube bundle is connected to its phase of three-phase voltage through current-carrying wires.

2. A low-voltage electric three-phase direct-acting natural gas heater according to claim 1, characterized in that the tube bundle is coated with thermal insulation from the outside.

3. A low-voltage electric three-phase direct-acting natural gas heater according to claim 1, characterized in that each tube is coated with a heat-insulating material.

4. A low-voltage electric three-phase direct-acting natural gas heater according to claim 1, characterized in that the housing has a gas condensate drain fitting.

5. A low-voltage electric three-phase direct-acting natural gas heater according to claim 1, characterized in that the cap has a gas outlet fitting for signaling a violation of the tightness of the apparatus or the destruction of one of the pipes.