RU2182290C2

RU2182290C2 - Refrigerating plant

Info

Publication number: RU2182290C2
Application number: RU2000113925A
Authority: RU
Inventors: Н.М. Цирельман; Д.Х. Шайхутдинов
Original assignee: Уфимский государственный авиационный технический университет
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2002-05-10

Abstract

FIELD: refrigerating equipment. SUBSTANCE: gas- expansion machine and cooling chamber are installed in sequence in refrigerating plant working on gaseous cooling agent. Vortex tube coupled by line of hot flow to refrigerating chamber and by line of cold flow to outlet from refrigerating chamber, pressure regulator and emergency valve are placed in parallel to gas-expansion machine and refrigerating chamber and one to another. EFFECT: increased saving of energy at plants of heat power industry thanks to generation of electricity and cold with gas pressure reduction at gas distribution points and stations. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области холодильной техники, именно к холодильным установкам, работающим на газообразном хладагенте. The invention relates to the field of refrigeration, namely to refrigeration units operating on gaseous refrigerant.

В процессе работы холодильной камеры на наружных поверхностях охлаждающих батарей происходит нарастание инея и льда, которые ухудшают теплообмен. В современных холодильных установках удаление льда и инея производится следующим образом. В часть батарей прекращается подача хладагента с низкой температурой и подается сжатый в компрессорах хладагент с высокой температурой и при этом происходит оттаивание инея и льда на поверхностях холодильных батарей [Кулаковский А.И. Ремонт и эксплуатация холодильных установок, М., Высшая школа, 1992, с. 216-217]. During the operation of the refrigerating chamber, frost and ice build up on the outer surfaces of the cooling batteries, which impair heat transfer. In modern refrigeration units, the removal of ice and frost is as follows. A part of the batteries stops the flow of refrigerant with a low temperature and compressed refrigerant with a high temperature is compressed in the compressors, and frost and ice on the surfaces of the refrigeration batteries are thawed [Kulakovsky AI Repair and operation of refrigeration units, M., Higher School, 1992, p. 216-217].

Аналогом данной холодильной установки является воздушная турбохолодильная установка [авторское свидетельство СССР 1495601, кл. F 25 В 11/00, 1989] , содержащая циркуляционный контур, турбокомпрессор, турбину, трехполостной теплообменник, сепаратор, линию слива конденсата, дроссель, воздухозаборник с фильтром, сепаратор, увлажнитель и водяную емкость. An analogue of this refrigeration unit is an air turbo-refrigeration unit [USSR copyright certificate 1495601, cl. F 25 B 11/00, 1989], comprising a circulation circuit, a turbocharger, a turbine, a three-cavity heat exchanger, a separator, a condensate drain line, a throttle, an air intake with a filter, a separator, a humidifier and a water tank.

К недостаткам данной установки можно отнести потребление энергии на сжатие хладагента и применение систем увлажнения воздуха, что усложняет конструкцию и ее эксплуатацию. The disadvantages of this installation include energy consumption for compression of the refrigerant and the use of humidification systems, which complicates the design and its operation.

Следующим аналогом данной холодильной установки также является воздушная турбохолодильная установка [авторское свидетельство СССР 1262218, кл. F 25 В 11/00, 1986] . Установка содержит циркуляционный контур, турбокомпрессор, турбину, трехполостной теплообменник, сепаратор, линию слива конденсата, вихревую трубу, фильтр, регулирующие вентили и дроссель. The next analogue of this refrigeration unit is also an air turbo-refrigeration unit [USSR copyright certificate 1262218, cl. F 25 B 11/00, 1986]. The installation contains a circulation circuit, a turbocompressor, a turbine, a three-cavity heat exchanger, a separator, a condensate drain line, a vortex tube, a filter, control valves and a throttle.

К недостаткам данной установки можно отнести потребление энергии для повышения давления хладагента. The disadvantages of this installation include energy consumption to increase the pressure of the refrigerant.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявленному является воздушная холодильная машина [авторское свидетельство СССР 1043435, кл. F 25 В 11/00, 1983], содержащая компрессор, охладитель, отделитель влаги, регенератор высокого давления, детандер, электродвигатель, холодильную камеру, регенератор низкого давления, контур циркуляции раствора соли, позиционный регулятор, исполнительный механизм, теплообменник, датчик концентрации раствора, насос и регулирующий вентиль. The closest in technical essence and the achieved result to the claimed is an air refrigeration machine [USSR copyright certificate 1043435, cl. F 25 B 11/00, 1983], comprising a compressor, cooler, moisture separator, high pressure regenerator, expander, electric motor, refrigerator, low pressure regenerator, salt solution circulation loop, positioner, actuator, heat exchanger, solution concentration sensor, pump and control valve.

К недостаткам данной установки можно отнести затраты энергии на привод компрессора и насоса, а также применение системы контроля концентрации соли в растворе, циркулирующем в регенераторе. The disadvantages of this installation include energy costs for the compressor and pump drive, as well as the use of a salt concentration control system in the solution circulating in the regenerator.

Задача изобретения - увеличение энергосбережения на предприятиях энергетической отрасли народного хозяйства за счет выработки электроэнергии и холода при редуцировании газа на газораспределительных пунктах и станциях. The objective of the invention is to increase energy conservation in enterprises of the energy sector of the national economy due to the generation of electricity and cold during gas reduction at gas distribution points and stations.

Поставленная задача решена тем, что холодильная установка, содержащая холодильную камеру, детандер, в отличие от прототипа, содержит вихревую трубу, присоединенную к линии подачи газа перед детандером и связанную линией горячего потока с холодильной камерой, а линией холодного потока - с выходом из холодильной камеры, редукционное устройство и аварийный клапан, подключенные к линии подачи газа параллельно холодильной камере, детандеру и вихревой трубе, а также электрогенератор, установленный на одном валу с детандером. The problem is solved in that the refrigeration unit containing the refrigeration chamber, the expander, in contrast to the prototype, contains a vortex tube connected to the gas supply line in front of the expander and connected by a hot flow line to the refrigeration chamber, and a cold flow line to exit the refrigeration chamber , a reduction device and an emergency valve connected to the gas supply line parallel to the refrigeration chamber, the expander and the vortex tube, as well as an electric generator mounted on the same shaft as the expander.

Существо холодильной установки пояснено чертежом, где изображена принципиальная технологическая схема. The essence of the refrigeration unit is illustrated in the drawing, which shows a schematic flow diagram.

Холодильная установка содержит детандер 1, расположенный на одном валу с электрогенератором 2 и связанный линией подачи газа с холодильной камерой 3, вихревую трубу 4, подключенную к линии подачи газа перед детандером 1 и к холодильной камере 3, редукционное устройство (дроссель) 5, аварийный клапан 6, подключенные к линии подачи газа параллельно холодильной камере 3, детандеру 1 и вихревой трубе 4. The refrigeration unit contains an expander 1 located on one shaft with an electric generator 2 and connected by a gas supply line to the refrigeration chamber 3, a vortex tube 4 connected to the gas supply line before the expander 1 and to the refrigeration chamber 3, a pressure reducer (throttle) 5, an emergency valve 6, connected to the gas supply line parallel to the refrigeration chamber 3, the expander 1 and the vortex tube 4.

Холодильная установка работает следующим образом. The refrigeration unit operates as follows.

Природный газ, подаваемый в котельную с начальным давлением 0,6...1,3 МПа, поступает в детандер 1, где происходит его расширение до уровня давления 0,105. ..0,17 МПа с понижением температуры [Роддатис К.Ф. Котельные установки, М., Энергия, 1977, с. 155]. При этом внутренняя энергия газа преобразуется в механическую работу на валу турбины детандера, которая в свою очередь преобразуется в электрическую энергию в генераторе 2. Далее газ поступает в охлаждающие батареи холодильной камеры 3, где производится охлаждение продуктов, и направляется в газовые горелки котлов. При проведении ремонтных или профилактических работ холодильной камеры или детандера газ может быть расширен в редукционном устройстве (дросселе) 5. На случай аварийных ситуаций предусмотрен аварийный клапан 6, через который природный газ может быть выброшен в атмосферу. Natural gas supplied to the boiler room with an initial pressure of 0.6 ... 1.3 MPa enters the expander 1, where it expands to a pressure level of 0.105. ..0.17 MPa with decreasing temperature [Roddatis K.F. Boiler installations, M., Energy, 1977, p. 155]. In this case, the internal energy of the gas is converted into mechanical work on the shaft of the expander turbine, which in turn is converted into electrical energy in the generator 2. Next, the gas enters the cooling batteries of the refrigerating chamber 3, where the products are cooled, and is sent to the gas burners of the boilers. During repair or maintenance work on the refrigeration chamber or expander, the gas can be expanded in a reduction device (throttle) 5. In case of emergency, an emergency valve 6 is provided through which natural gas can be released into the atmosphere.

В предлагаемом изобретении для повышения температуры хладагента, используемого для оттаивания инея и льда на наружных поверхностях охлаждающих батарей, предложено использовать вихревую трубу 4. Для этого при проведении оттаивания часть используемого в котельной газа подается в детандер 1, а другая часть подается в вихревую трубу 4, в которой поток разделяется на холодную и горячую части. Температура горячей части достаточно высока и составляет 50...75^oС [Мартынов А.В., Бродянский В.А. Что такое вихревая труба? М. , Энергия, 1976, с. 3]. Эта часть потока после прохождения внутри охлаждающих батарей холодильной камеры смешивается с основным потоком газа и подается в горелки топок. Уровень температуры холодной части потока газа из вихревой трубы составляет примерно 0^oС. Поэтому в данной схеме эту часть потока смешивают с потоком газа, покидающим холодильную камеру.In the present invention, to increase the temperature of the refrigerant used to thaw frost and ice on the outer surfaces of the cooling batteries, it is proposed to use a vortex tube 4. For this, during thawing, part of the gas used in the boiler is fed into expander 1, and the other part is fed into vortex tube 4, in which the stream is divided into cold and hot parts. The temperature of the hot part is quite high and amounts to 50 ... 75 ^o C [Martynov A.V., Brodyansky V.A. What is a vortex tube? M., Energy, 1976, p. 3]. This part of the stream, after passing inside the cooling batteries of the refrigerating chamber, is mixed with the main gas stream and fed to the burners of the furnaces. The temperature level of the cold part of the gas stream from the vortex tube is approximately 0 ^o C. Therefore, in this scheme, this part of the stream is mixed with the gas stream leaving the refrigeration chamber.

Предлагаемое изобретение дает возможность наиболее полно использовать энергию давления газа магистральных трубопроводов, которая в настоящее время рассеивается на газораспределительных станциях и пунктах при редуцировании давления газа с величины магистрального уровня до уровня, необходимого потребителю. Оно базируется на существующей газораспределительной системе котельных цехов ГРЭС, ТЭС, ТЭЦ и крупных котельных. The present invention makes it possible to most fully use the gas pressure energy of the main pipelines, which is currently dissipated at gas distribution stations and points when reducing the gas pressure from the value of the main level to the level required by the consumer. It is based on the existing gas distribution system of boiler houses at state district power stations, thermal power plants, thermal power plants and large boiler houses.

Республика Башкортостан (РБ) располагает более 130 газораспределительными пунктами, обеспечивающими подачу газа многочисленным потребителям, расходующим ежесуточно 55 млн. нм³ газа.The Republic of Bashkortostan (RB) has more than 130 gas distribution points providing gas to numerous consumers, consuming 55 million nm ^{3 of} gas per day.

Расчеты показывают, что при редуцировании давления в детандерах двумя ступенями с 60...55 атм до 12...6 атм и с 2...6 атм до 3...1 атм, можно получить 1,2 МВт на каждый млн. нм³/сутки расхода газа без затрат топлива и экологически чистым способом. Кроме того, при расширении газа в детандерах вырабатывается холод, который используется в холодильных установках.Calculations show that when the pressure in the expanders is reduced in two stages from 60 ... 55 atm to 12 ... 6 atm and from 2 ... 6 atm to 3 ... 1 atm, it is possible to obtain 1.2 MW per million .nm ³ / day gas consumption without fuel consumption and environmentally friendly way. In addition, the expansion of gas in the expanders produces cold, which is used in refrigeration units.

Claims

A refrigeration unit comprising a refrigeration chamber, an expander, characterized in that it comprises a vortex tube connected to a gas supply line in front of the expander and connected by a hot flow line to the refrigeration chamber, and a cold flow line to exit the refrigeration chamber, a pressure reducing device and an emergency valve, connected to the gas supply line parallel to the refrigeration chamber, the expander and the vortex tube, as well as an electric generator mounted on the same shaft as the expander.