RU2187697C2

RU2187697C2 - Compressor station

Info

Publication number: RU2187697C2
Application number: RU2000121724A
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Игитов; Александр Владимирович Ридченко; Василий Петрович Галенко
Priority date: 2000-08-14
Filing date: 2000-08-14
Publication date: 2002-08-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; compressors. SUBSTANCE: invention can be used in automobile gas- filling compressor stations. Proposed compressor station has gas primary processing unit, compressor set, and drying and regeneration unit. Regulating restrictors and recuperative heat exchanger located between restrictors and shutoff valve placed before restrictor, are installed in regeneration gas supply line. Shut-off valve is installed in regeneration gas supply line between restrictor and recuperative heat exchanger, gas cooling line being arranged parallel to valve and heat exchanger. Shut-off valves are installed on gas supply line to adsorbers, line to let gas out of adsorbers and line to supply regeneration gas to adsorbers. Regulating and check valves are installed in series in regeneration gas discharge line. Check valves are installed in gas outlet lines from drying and regeneration unit, and recuperative heat exchanger is connected with compressor set by heat supply line. EFFECT: simple and reliable design. 2 dwg

Description

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано в АГНКС. The invention relates to compressor engineering and can be used in CNG filling stations.

Известна компрессорная станция, содержащая последовательно соединенные блок первичной обработки газа, компрессорный агрегат, блок осушки и регенерации, линию подачи газа регенерации с последовательно установленными регулирующими дросселями и рекуперативным теплообменником, находящимся между ними, с теплообменником подогрева газа и с обратным клапаном, после которого расположены две параллельные линии с обратными клапанами, линию охлаждения газа с запорным вентилем и регулируемым дросселем, расположенную параллельно указанной выше линии подачи газа регенерации, запорную и регулирующую аппаратуру, выполненную в виде шаровых кранов с пневмоприводами, связанных с блоком управления. A known compressor station containing a series-connected unit for primary gas treatment, a compressor unit, a drying and regeneration unit, a regeneration gas supply line with sequentially installed control chokes and a regenerative heat exchanger located between them, with a gas heating heat exchanger and with a check valve, after which two parallel lines with non-return valves, a gas cooling line with a shut-off valve and an adjustable throttle parallel to the above regeneration gas feed line, stop and control apparatus embodied as a ball valve pneumatically connected with the control unit.

Данная компрессорная станция имеет ряд недостатков. В блоке осушки и регенерации согласно схеме применена осушка с длительным циклом (4 часа и более) и высокотемпературной регенерации (не менее 180^oС) с применением подогревателя газа. Применение подогревателя в линии подачи газа регенерации необходимо для высокотемпературной десорбции адсорбента. Процесс нагрева и последующего охлаждения адсорбента инерционен и требует достаточно длительного времени. При этом на высокотемпературную десорбцию адсорбента расходуется большое количество энергии. Кроме того, линия охлаждения с запорным вентилем и регулирующим дросселем недостаточно эффективна и требует также дополнительного времени для охлаждения.This compressor station has several disadvantages. In the drying and regeneration unit, according to the scheme, drying with a long cycle (4 hours or more) and high-temperature regeneration (at least 180 ^o C) using a gas heater is used. The use of a heater in the regeneration gas supply line is necessary for high-temperature desorption of the adsorbent. The process of heating and subsequent cooling of the adsorbent is inertial and requires a fairly long time. At the same time, a large amount of energy is spent on high-temperature desorption of the adsorbent. In addition, the cooling line with a shut-off valve and control throttle is not efficient enough and also requires additional time for cooling.

Вследствие вышеперечисленного блок осушки и регенерации имеет большие габариты (объем адсорберов зависит от длительности цикла осушки и охлаждения) и повышенные энергозатраты. As a result of the above, the drying and regeneration unit has large dimensions (the volume of adsorbers depends on the duration of the drying and cooling cycle) and increased energy consumption.

Задачей данного изобретения является упрощение конструкции станции, повышение ее надежности и снижение энергозатрат. Это достигается тем, что в известной компрессорной станции, содержащей последовательно соединенные блок первичной обработки газа, компрессорный агрегат, блок осушки и регенерации, состоящий из линии входа газа в блок осушки и регенерации, линии подачи газа в адсорберы и линии отвода газа из адсорберов, линии подачи газа регенерации, линии входа газа регенерации в адсорберы, линии сброса газа регенерации, линии охлаждения газа с запорным вентилем, при этом в линии подачи газа регенерации установлены регулирующие дроссели и рекуперативные теплообменники, находящиеся между ними, согласно изобретению в линию подачи газа регенерации между дросселем и рекуперативным теплообменником дополнительно установлен запорный вентиль, линия охлаждения расположена между дросселями и параллельно указанным запорного вентиля и рекуперативного теплообменника, на линии подачи газа в адсорберы и линии отвода газа из адсорберов, линии входа газа регенерации в адсорберы установлены запорные вентили, а на линии сброса газа регенерации установлены последовательно регулирующий и обратный клапаны, при этом рекуперативный теплообменник соединен с компрессорным агрегатом линией подвода тепла. The objective of the invention is to simplify the design of the station, increase its reliability and reduce energy consumption. This is achieved by the fact that in a known compressor station comprising a series-connected unit for primary gas processing, a compressor unit, a drying and regeneration unit, consisting of a gas inlet line to the drying and regeneration unit, a gas supply line to the adsorbers and a gas exhaust line from the adsorbers, a line regeneration gas supply lines, regeneration gas inlet lines to adsorbers, regeneration gas discharge lines, gas cooling lines with a shut-off valve, and control chokes and regenerative are installed in the regeneration gas supply line the heat exchangers located between them, according to the invention, a shut-off valve is additionally installed between the choke and the regenerative heat exchanger in the regeneration gas supply line, the cooling line is located between the chokes and the shut-off valve and the regenerative heat exchanger parallel to it, on the gas supply line to the adsorbers and the gas exhaust line from the adsorbers, shut-off valves are installed in the regeneration gas inlet line to the adsorbers, and a sequential control and return valve are installed in the regeneration gas discharge line Apans, while the recuperative heat exchanger is connected to the compressor unit by a heat supply line.

Отличительные признаки заявляемого технического решения имеют ряд позитивных показателей, а именно:
- в линию подачи газа регенерации между дросселем и рекуперативным теплообменником установлен запорный вентиль - это позволит отключать линию регенерации при переходе из режима регенерации в режим охлаждения адсорберов;
- линия охлаждения расположена между дросселями и параллельна запорному вентилю с рекуперативным теплообменником - это позволит соединить линии регенерации и охлаждения, тем самым упростить конструкцию станции и повысить ее эффективность за счет двойного дросселирования и более глубокого охлаждения адсорбента, что и приведет к значительному улучшению времени, необходимого для охлаждения адсорбента;
- на линии подачи газа в адсорбере, линии отвода газа из адсорбера и линии входа газа регенерации в адсорберы установлены запорные вентили - это позволит осуществлять своевременное управление процессами осушки газа, регенерации и охлаждения адсорбента, набора давления в адсорберах и сбросе давления из них, причем краны могут быть выполнены как в ручном, так и в приводном исполнении, тем самым повысить надежность работы всей станции;
- на линии сброса газа регенерации установлены последовательно регулирующие и обратные клапаны - это позволит осуществлять плавное снижение давления в адсорбере при переходе его из режима осушки в режим регенерации и не допустить обратного перетока газа, что значительно увеличит срок службы адсорбента и улучшит эксплуатационные показатели компрессорной станции;
- рекуперативный теплообменник соединен с компрессорным агрегатом линии подвода тепла - это позволит использовать в рекуперативном теплообменнике тепло, выделяемое при сжатии газа в компрессорном агрегате и тем самым снизить энергозатраты на процесс десорбции адсорбента.Distinctive features of the proposed technical solution have a number of positive indicators, namely:
- a shut-off valve is installed in the regeneration gas supply line between the throttle and the recuperative heat exchanger - this will allow the regeneration line to be switched off when switching from the regeneration mode to the adsorbers cooling mode;
- the cooling line is located between the chokes and parallel to the shut-off valve with a recuperative heat exchanger - this will allow connecting the regeneration and cooling lines, thereby simplifying the design of the station and increasing its efficiency due to double throttling and deeper cooling of the adsorbent, which will lead to a significant improvement in the time required for cooling the adsorbent;
- shut-off valves are installed on the gas supply line in the adsorber, the gas exhaust line from the adsorber and the gas inlet line of the regeneration gas to the adsorbers - this will allow for timely control of gas drying, regeneration and cooling of the adsorbent, pressure build-up in the adsorbers and pressure relief from them, and taps can be performed both in manual and in drive design, thereby improving the reliability of the entire station;
- sequentially regulating and non-return valves are installed on the discharge line of the regeneration gas — this will allow for a smooth decrease in pressure in the adsorber when it switches from the drying mode to the regeneration mode and to prevent the backflow of gas, which will significantly increase the adsorbent service life and improve the compressor station operational characteristics;
- the recuperative heat exchanger is connected to the compressor unit of the heat supply line - this will allow the heat generated during gas compression in the compressor unit to be used in the regenerative heat exchanger and thereby reduce energy consumption for the adsorbent desorption process.

Применение вышеперечисленных признаков заявляемого технического решения позволяет упростить обвязку линии регенерации, а также сократить время, необходимое на процесс осушки и регенерации, что дает возможность применить при той же производительности компрессорного агрегата адсорберы гораздо меньшего объема. При этом не требуется установка подогревателя газа регенерации, а температуру газа, который при дросселировании охлаждается, достаточно поддерживать путем использования в рекуперативном теплообменнике тепла, выделяемого при сжатии газа в компрессорном агрегате. Все это позволит снизить вес и габариты блока осушки и регенерации и устранить дополнительные энергозатраты на подогрев газа. The application of the above characteristics of the claimed technical solution allows to simplify the strapping of the regeneration line, as well as to reduce the time required for the drying and regeneration process, which makes it possible to use much less volume adsorbers with the same compressor unit capacity. In this case, the installation of a regeneration gas heater is not required, and the temperature of the gas, which is cooled during throttling, is sufficient to maintain by using heat generated during gas compression in the compressor unit in a regenerative heat exchanger. All this will reduce the weight and dimensions of the drying and regeneration unit and eliminate additional energy costs for gas heating.

Сущность изобретения поясняется фиг.1 и 2, на которых представлена компрессорная станция в разных режимах положения адсорберов. The invention is illustrated in figures 1 and 2, which shows the compressor station in different modes of position of the adsorbers.

Компрессорная станция содержит блок первичной обработки газа 1, компрессорный агрегат 2, блок осушки и регенерации 3, состоящий из линии 4 входа газа в блок осушки и регенерации 3, линии 5 подачи газа и линии 6 отвода газа соответственно из адсорберов 7 и 8, линии 9 подачи газа регенерации, линии 10 входа газа регенерации в адсорберы 7 и 8, линии 11 сброса газа регенерации, линии 12 охлаждения газа с запорным вентилем 13, в линии 5 подачи газа регенерации установлены регулирующие дроссели 14, 15 и рекуперативный теплообменник 16, находящийся между дросселями 14 и 15, а перед дросселем 14 установлен запорный вентиль 17. В линию 5 подачи газа регенерации между дросселем 14 и рекуперативным теплообменником 16 установлен запорный вентиль 18, при этом линия 12 охлаждения газа расположена параллельно вентилю 18 и теплообменнику 16. На линии 5 подачи газа в адсорберы, линии 6 отвода газа из адсорберов и линии 10 входа газа регенерации в адсорберы 7, 8 установлены соответственно запорные вентили 19, 20, 21, 22, 23 и 24. В линии 11 сброса газа регенерации установлены последовательно регулирующий 25 и обратный 26 клапаны. Кроме этого, на линиях 27 и 28 выхода газа из блока осушки и регенерации 3 установлены обратные клапаны 29, 30, а рекуперативный теплообменник 16 соединен с компрессорным агрегатом 2 линией подвода тепла 31. The compressor station contains a gas primary processing unit 1, a compressor unit 2, a drying and regeneration unit 3, consisting of a gas inlet line 4 to the drying and regeneration unit 3, a gas supply line 5 and a gas exhaust line 6 from adsorbers 7 and 8, respectively, line 9 regeneration gas supply line, regeneration gas inlet line 10 to adsorbers 7 and 8, regeneration gas discharge lines 11, gas cooling lines 12 with shut-off valve 13, control chokes 14, 15 and a regenerative heat exchanger 16 located between the chokes are installed in the regeneration gas supply line 5 and 14 and 15, and a shut-off valve 17 is installed in front of the throttle 14. A shut-off valve 18 is installed in the regeneration gas supply line 5 between the throttle 14 and the recuperative heat exchanger 16, while the gas cooling line 12 is parallel to the valve 18 and the heat exchanger 16. On the supply line 5 gas to the adsorbers, gas discharge lines 6 from the adsorbers and regeneration gas inlet lines 10 to the adsorbers 7, 8 are equipped with shut-off valves 19, 20, 21, 22, 23, and 24, respectively. Regulating 25 and return 26 are installed in the regeneration gas discharge line 11 valves. In addition, on the lines 27 and 28 of the gas outlet from the drying and regeneration unit 3, check valves 29, 30 are installed, and the regenerative heat exchanger 16 is connected to the compressor unit 2 by a heat supply line 31.

Компрессорная станция работает следующим образом. Вначале адсорбер 7 работает в режиме осушки, а адсорбер 8 в режиме регенерации (фиг.1). Затем по мере насыщения адсорбента влагой в адсорбере 7 его переводят в режим регенерации, а адсорбер 8 в режим осушки (фиг.2) при помощи вентилей 19, 20, 21, 22, 23 и 24. При этом станция может работать как в ручном, так и в автоматическом режиме в зависимости от исполнения запорных вентилей. В режиме регенерации станция работает следующим образом: через блок первичной обработки 1 газ поступает в компрессорный агрегат, где происходит процесс сжатия газа, затем в блок осушки и регенерации 3 и направляется потребителю. Процесс осушки газа происходит под высоким давлением, а процесс регенерации под низким. Когда адсорбер 7 находится в режиме осушки, а адсорбер 8 в режиме регенерации, вентили 17, 18, 19, 22 и 24 открыты, а вентили 13, 20, 21 и 23 закрыты. В таком положении вентилей сжатый газ после компрессорного агрегата 2 проходит в блок осушки и регенерации 3 по линии 4 входа газа и линии 5 подачи газа в адсорберы, через вентиль 19 поступает в адсорбер 7. Осушенный газ после адсорбера 7 через обратный клапан 29 поступает в линию 27 выхода газа из блока осушки и регенерации к потребителю. Регенерация газа в адсорбере 8 происходит следующим образом: осушенный газ поступает также в линию 9 подачи газа регенерации, где через вентиль 17 проходит через регулирующий дроссель 14, а затем через вентиль 18, рекуперативный теплообменник 16, регулирующий дроссель 15, линию 10 входа газа регенерации в адсорберы и вентиль 24 поступает в адсорбер 8. При этом обратный клапан 30 закрыт высоким давлением в линии 28 выхода газа из блока осушки и регенерации. На регулирующих дросселях 14 и 15 происходит снижение давления до рабочего, при котором производится десорбция адсорбента, при этом газ регенерации охлаждается, а для поддержания рабочей температуры регенерации между регулирующими дросселями 14, 15 установлен рекуперативный теплообменник 16, в котором используется тепло, выделяемое компрессорным агрегатом 2 в процессе сжатия газа. Для этого используется линия перевода тепла 31. После десорбции газ регенерации через вентиль 22 линии 6 отвода газа регенерации из адсорберов поступает в линию сброса газа регенерации 11 и через регулирующий 25 и обратный клапаны 26 направляется на вход станции. После регенерации адсорбента в адсорбере 8 его охлаждают. Для этого подключают линию охлаждения газа 12, вентиль 18 закрывают, а открывают вентиль 13 и газ, пройдя двойное дросселирование через дроссели 14 и 15, охлаждает адсорбент. После охлаждения адсорбента в адсорбере 8 вентиль 22 закрывают для набора давления в адсорбере до давления осушки, после этого адсорбер 8 переводят в режим осушки, а адсорбер 7 переводят в режим регенерации. Для этого вентили 13, 19, 22 и 24 закрывают, а вентили 18, 20, 21 и 23 открывают, при этом из адсорбера 7 плавно понижается давление до давления регенерации, так как газ под высоким давлением через вентиль 21 по линии 6 отвода газа из адсорберов поступает в линию 11 сброса газа регенерации, где под воздействием большого перепада давления регулирующий клапан 25 перекрывает полное сечение, тем самым обеспечивает плавное снижение давления и при выравнивании перепада давления регулирующий клапан 25 полностью открывается и газ через обратный клапан 26 поступает на вход станции. Плавное снижение и подъем давления в адсорбере при переключении как из режима осушки в режим регенерации и наоборот позволит избежать резких толчков в слоях адсорбента, которые приводят к быстрому износу адсорбента. Подача газа регенерации в адсорбер 7 происходит теперь через линию 10, вентиль 23, при этом обратный клапан 29 закрыт высоким давлением в линии 27 выхода газа из блока осушки и регенерации. Запорный вентиль 17, находящийся в линии 9 подачи газа регенерации, отсекает подачу газа во время остановки компрессорного агрегата 2. The compressor station operates as follows. First, the adsorber 7 operates in the drying mode, and the adsorber 8 in the regeneration mode (figure 1). Then, as the adsorbent is saturated with moisture in the adsorber 7, it is transferred to the regeneration mode, and the adsorber 8 is in the drying mode (Fig. 2) using valves 19, 20, 21, 22, 23, and 24. At the same time, the station can operate as a manual one. and in automatic mode, depending on the version of the shut-off valves. In the regeneration mode, the station operates as follows: through the primary processing unit 1, the gas enters the compressor unit, where the gas compression process takes place, then to the drying and regeneration unit 3 and is sent to the consumer. The gas drying process takes place under high pressure, and the regeneration process under low pressure. When the adsorber 7 is in the drying mode and the adsorber 8 is in the regeneration mode, the gates 17, 18, 19, 22 and 24 are open, and the gates 13, 20, 21 and 23 are closed. In this position of the valves, the compressed gas after the compressor unit 2 passes to the drying and regeneration unit 3 through the gas inlet line 4 and the gas supply line 5 to the adsorbers, through the valve 19 it enters the adsorber 7. The dried gas after the adsorber 7 through the check valve 29 enters the line 27 gas outlet from the drying and regeneration unit to the consumer. The gas regeneration in the adsorber 8 is as follows: the dried gas also enters the regeneration gas supply line 9, where through the valve 17 passes through the control choke 14, and then through the valve 18, the regenerative heat exchanger 16, the control choke 15, the regeneration gas inlet line 10 into the adsorbers and the valve 24 enters the adsorber 8. In this case, the check valve 30 is closed by a high pressure in the gas outlet line 28 from the drying and regeneration unit. At the control chokes 14 and 15, the pressure decreases to the working one, at which the adsorbent is desorbed, while the regeneration gas is cooled, and a regenerative heat exchanger 16 is installed between the control chokes 14, 15 to use the heat generated by the compressor unit 2 in the process of gas compression. The heat transfer line 31 is used for this. After desorption, the regeneration gas through the valve 22 of the regeneration gas discharge line 6 from the adsorbers enters the regeneration gas discharge line 11 and is directed to the station inlet through the control 25 and check valves 26. After regeneration of the adsorbent in the adsorber 8, it is cooled. To do this, connect the gas cooling line 12, the valve 18 is closed, and open the valve 13 and the gas, having passed double throttling through the chokes 14 and 15, cools the adsorbent. After cooling the adsorbent in the adsorber 8, the valve 22 is closed to increase the pressure in the adsorber to the drying pressure, after which the adsorber 8 is transferred to the drying mode, and the adsorber 7 is transferred to the regeneration mode. To do this, the valves 13, 19, 22 and 24 are closed, and the valves 18, 20, 21 and 23 are opened, while the pressure from the adsorber 7 gradually decreases to the regeneration pressure, since the gas under high pressure through the valve 21 through line 6 of the gas outlet from adsorbers enters the regeneration gas discharge line 11, where, under the influence of a large differential pressure, the control valve 25 closes the entire cross-section, thereby providing a smooth decrease in pressure, and when the differential pressure is equalized, the control valve 25 completely opens and the gas enters through the check valve 26 t at the station entrance. A smooth decrease and rise in pressure in the adsorber when switching both from the drying mode to the regeneration mode and vice versa will avoid sharp shocks in the adsorbent layers, which lead to rapid wear of the adsorbent. The supply of regeneration gas to the adsorber 7 now occurs through line 10, valve 23, while the check valve 29 is closed by high pressure in the line 27 of the gas outlet from the drying and regeneration unit. The shut-off valve 17, located in the line 9 of the regeneration gas supply, cuts off the gas supply during the stop of the compressor unit 2.

Таким образом, технический результат заявляемой компрессорной станции достигается путем изменения схемы обвязки блока осушки и регенерации, это позволяет упростить конструкцию станции, снизить энергозатраты и улучшить эксплуатационные показатели станции. Thus, the technical result of the inventive compressor station is achieved by changing the strapping scheme of the drying and regeneration unit, this allows us to simplify the design of the station, reduce energy consumption and improve the operational performance of the station.

Claims

A compressor station comprising a series-connected unit for primary gas treatment, a compressor unit, a drying and regeneration unit, consisting of a gas inlet line to a drying and regeneration unit, a gas supply line to adsorbers and a gas exhaust line from adsorbers, a regeneration gas supply line, a gas inlet line regeneration into adsorbers, regeneration gas discharge lines, gas cooling lines with a shut-off valve, while control chokes and a regenerative heat exchanger located between the characterized in that an isolation valve is additionally installed in the regeneration gas supply line between the throttle and the recuperative heat exchanger, the cooling line is located between the throttles and parallel to the shut-off valve and the regenerative heat exchanger, on the gas supply line to the adsorbers and the gas exhaust line from the adsorbers, the inlet line of regeneration gas, shut-off valves are installed in the adsorbers, and on the discharge line of the regeneration gas, control and non-return valves are installed in series, while the regenerative heat the exchanger is connected to the compressor unit by a heat supply line.