RU2180420C2

RU2180420C2 - Method of reducing pressure of natural gas

Info

Publication number: RU2180420C2
Application number: RU2000110100A
Authority: RU
Inventors: В.В. Борискин; В.Д. Глазунов; А.Е. Кабанюк; Д.Н. Логинов; А.Н. Нелень; С.Г. Сердюков; Ю.М. Стрельцов; И.Л. Ходорков
Original assignee: ЗАО "Сигма-Газ"
Priority date: 2000-04-19
Filing date: 2000-04-19
Publication date: 2002-03-10

Abstract

FIELD: methods of preheating gas due to use of energy potential of compressed gas and ambient heat; gas-distributing stations. SUBSTANCE: part of high-pressure natural gas is cooled due to recuperative heat exchange with flow of low-pressure gas before supplying it to standard regulators of gas-distributing station; then, gas is admitted to vortex tube where it is divided into two flows at different temperature (cold and hot flows) in the course of reducing pressure. Cold flow is heated due to ambient heat in one of two change-over atmospheric heat exchangers and is combined with low-pressure gas flow after gas-distributing station. Then, it is preheated due to recuperative heat exchange with high-pressure gas and evacuated to consumer's main combining with hot flow. EFFECT: possibility of making natural gas pressure reducing process close to isothermic process and obtaining positive temperature of gas after gas-distributing stations, thus excluding freezing and swelling of ground along head sections of gas lines. 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике редуцирования давления газа на газораспределительных станциях. The invention relates to techniques for reducing gas pressure at gas distribution stations.

Известен и широко применяется способ редуцирования давления природного газа на газораспределительных станциях магистральных газопроводов путем его дросселирования в регуляторах давления. Known and widely used is a method of reducing the pressure of natural gas at gas distribution stations of gas pipelines by throttling it in pressure regulators.

Недостатком такого способа является значительное охлаждение газа при дросселировании из-за большой величины дифференциального эффекта Джоуля-Томсона. Разность температур потоков газа до и после газораспределительных станций достигает 30 К. Иначе говоря, температура потока газа низкого давления оказывается значительно меньше 0^oC. Это ведет к промораживанию и вспучиванию грунта вдоль головных участков подземных газовых трубопроводов. Следствием этого явления может быть возможность их механического разрушения.The disadvantage of this method is the significant cooling of the gas during throttling due to the large differential Joule-Thomson effect. The temperature difference of gas flows before and after gas distribution stations reaches 30 K. In other words, the temperature of the low-pressure gas stream is much lower than 0 ^o C. This leads to freezing and swelling of the soil along the head sections of underground gas pipelines. The consequence of this phenomenon may be the possibility of their mechanical destruction.

Для снижения влияния этого эффекта предложен и используется способ подогрева газа перед подачей на регуляторы давления. Подогрев осуществляется горячей водой с температурой 360 К [1], получаемой в условиях газораспределительной станции за счет рекуперативной утилизации в замкнутом контуре тепла газообразных продуктов сгорания части подвергающегося редуцированию природного газа. Этот способ принят за прототип предлагаемого изобретения. To reduce the effect of this effect, a method is proposed for heating gas before being supplied to pressure regulators. The heating is carried out with hot water with a temperature of 360 K [1], obtained under conditions of a gas distribution station due to the regenerative utilization in a closed heat loop of the gaseous products of combustion of part of the natural gas being reduced. This method is adopted as a prototype of the invention.

Основным недостатком данного способа является высокий уровень эксплутационных расходов при его реализации, обусловленный необратимыми потерями природного газа, связанными с его сжиганием. The main disadvantage of this method is the high level of operating costs during its implementation, due to the irreversible losses of natural gas associated with its combustion.

Целью предлагаемого изобретения является обеспечение условий подогрева газа за счет использования энергетического потенциала сжатого газа и теплоты окружающей среды. The aim of the invention is to provide gas heating conditions through the use of the energy potential of compressed gas and the heat of the environment.

Поставленная цель достигается тем, что часть природного газа высокого давления до подачи на штатные регуляторы газораспределительной станции охлаждается за счет рекуперативного теплообмена с потоком газа низкого давления, поступает в вихревую трубу, где в процессе понижения давления разделяется на два потока с различной температурой (холодный и горячий). Холодный поток нагревается за счет теплопритока из окружающей среды в одном из двух переключающихся атмосферных теплообменников и объединяется с потоком газа низкого давления после газораспределительной станции. Далее он подогревается вследствие рекуперативного теплообмена с газом высокого давления и выводится в магистраль потребителя, объединяясь с горячим потоком. При этом часть потока горячего газа используется для отогрева выведенного из работы атмосферного теплообменника. This goal is achieved by the fact that part of the high-pressure natural gas is cooled by recuperative heat exchange with a low-pressure gas stream before being fed to the regular controllers of the gas distribution station, it enters the vortex tube, where, during pressure reduction, it is divided into two flows with different temperatures (cold and hot ) The cold stream is heated by heat influx from the environment in one of the two switching atmospheric heat exchangers and combines with the low pressure gas stream after the gas distribution station. Then it is heated as a result of recuperative heat exchange with high pressure gas and is discharged into the consumer line, combining with the hot stream. At the same time, part of the hot gas stream is used to heat the decommissioned atmospheric heat exchanger.

Принятая последовательность действий обеспечивает возможность вывода из вихревой трубы холодного газа с температурой на уровне 185-200 К, что даже в зимнее время года обеспечивает гарантированный подвод к нему тепла окружающей среды. Гидродинамический режим работы вихревой трубы, даже на низком температурном уровне, исключает возможность отложения и накопления в ней кристаллогидратов, как это наблюдается в обычных дроссельных устройствах. Имеющий место в вихревой трубе сепарационный эффект обеспечивает вывод частиц кристаллогидратов из устройства с теплым потоком газа. Последним полностью устраняется явление блокировки кристаллогидратами магистралей трубопроводов низкого давления, идущих от вихревой трубы. The adopted sequence of actions makes it possible to withdraw cold gas from a vortex tube at a temperature of 185-200 K, which even in the winter season provides a guaranteed supply of ambient heat to it. The hydrodynamic mode of operation of the vortex tube, even at a low temperature level, eliminates the possibility of deposition and accumulation of crystalline hydrates in it, as is observed in conventional choke devices. The separation effect taking place in the vortex tube ensures the removal of particles of crystalline hydrates from the device with a warm gas stream. The latter completely eliminates the phenomenon of crystalline hydrates blocking the low pressure pipelines coming from the vortex tube.

Генерируемый вихревой трубой теплый поток газа в рассматриваемом способе используется как для повышения общей температуры газа низкого давления после газораспределительной станции, так и для отогрева переключающихся атмосферных теплообменников при ухудшении их работы. Снижение интенсивности теплообмена с окружающей средой обусловлено образованием на их теплообменных поверхностях слоя инея, который удаляется при отогреве аппарата. The warm gas flow generated by the vortex tube in the considered method is used both to increase the total temperature of the low-pressure gas after the gas distribution station, and to heat the switching atmospheric heat exchangers when their performance deteriorates. The decrease in the intensity of heat exchange with the environment is due to the formation of a layer of frost on their heat exchange surfaces, which is removed when the apparatus is heated.

Схема реализации предлагаемого способа редуцирования давления газа на газораспределительной станции приведена на чертеже. The implementation scheme of the proposed method of reducing gas pressure at the gas distribution station is shown in the drawing.

Часть потока природного газа высокого давления перед газоредуцирующей станцией отбирается из магистрального газопровода и после охлаждения в рекуперативном теплообменнике 1 энергетически разделяется с понижением давления в вихревой трубе 2 на два потока с различной температурой. Холодный поток нагревается в одном из атмосферных теплообменников 3 за счет теплопритока из окружающей среды. Подогретый газ объединяется с потоком газа низкого давления после газоредуцирующей станции и, нагреваясь в рекуперативном теплообменнике 1 за счет теплообмена с газом высокого давления, выводится в магистраль потребителя, соединяясь с теплым потоком газа от вихревой трубы. В магистраль потребителя выводится также и теплый газ, использованный для отогрева выведенного из работы теплообменника 3. A part of the high-pressure natural gas stream in front of the gas reduction station is taken from the main gas pipeline and, after cooling in the recuperative heat exchanger 1, is energetically separated with decreasing pressure in the vortex tube 2 into two flows with different temperatures. The cold stream is heated in one of the atmospheric heat exchangers 3 due to heat influx from the environment. The heated gas is combined with the low-pressure gas stream after the gas-reducing station and, being heated in the regenerative heat exchanger 1 due to heat exchange with high-pressure gas, is discharged into the consumer line, connecting to the warm gas stream from the vortex tube. Warm gas is also output to the consumer line, used to heat the exchanger 3 taken out of operation.

Литература
1. Ионин А.А./Газоснабжение. Учебник для вузов. Изд. 3-е. - М.: Стройиздат, 1981, с. 172.Literature
1. Ionin A.A. / Gas supply. Textbook for high schools. Ed. 3rd - M.: Stroyizdat, 1981, p. 172.

Claims

A method of reducing the pressure of natural gas at a gas distribution station, including heating it from external heat sources, characterized in that a part of the high-pressure gas subjected to reduction is pre-cooled by recuperative heat exchange with a low-pressure gas stream, enters the vortex tube, where it is separated during pressure reduction into two streams with different temperatures (cold and hot); in this case, the cold gas stream is sequentially heated by heat influx from the environment in one of the two switching atmospheric heat exchangers, combined with the low-pressure gas stream after the gas distribution station, is additionally heated as a result of regenerative exchange with high-pressure gas, and discharged to the consumer main, combining with the hot stream , part of which was used to heat the decommissioned atmospheric heat exchanger.