RU2431077C1

RU2431077C1 - Gas-distributing station

Info

Publication number: RU2431077C1
Application number: RU2010110158/06A
Authority: RU
Inventors: Сергей Геннадьевич Емельянов (RU); Сергей Геннадьевич Емельянов; Николай Сергеевич Кобелев (RU); Николай Сергеевич Кобелев; Татьяна Васильевна Алябьева (RU); Татьяна Васильевна Алябьева; Сергей Борисович Григорьев (RU); Сергей Борисович Григорьев; Владимир Николаевич Гадалов (RU); Владимир Николаевич Гадалов
Priority date: 2010-03-17
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2011-10-10

Abstract

FIELD: machine building. ^ SUBSTANCE: gas-distributing station consists of control unit, of process unit with gas line of high and low pressure, of accumulating condensate reservoir connected with high pressure gas line and via gate with gas line of low pressure, of ejector, of heat exchanger, of vortex pipe installed on gas line of high pressure, while outlet of its cold flow is connected with condensate extractor. The heat exchanger is made in form of a closed reservoir with liquid of a gas distributing station heating system with circulation pipeline. The vortex pipe is positioned in the heat exchanger and is immersed into liquid. An inlet of the ejector is connected with an outlet of a hot flow of the vortex pipe through a ribbed pipe located in a lower section of the heat exchanger. The outlet of the ejector is connected with the pipeline of low pressure and its mixing chamber is connected with the condensate extractor. ^ EFFECT: elimination of non-manufacture consumption of natural gas at its combustion in system of gas distributing station premises at negative temperature of environment; increased reliability of operation by utilisation of gas pressure drop between gas pipes of high and low pressure as source of heat radiated in vortex pipe in heat exchanger. ^ 1 dwg

Description

Изобретение относится к газовой технике, в частности к газораспределительным станциям для снижения давления газа в газопроводе.The invention relates to gas technology, in particular to gas distribution stations for reducing gas pressure in a gas pipeline.

Известна газораспределительная станция (см. а.с. СССР №1672101, М. кл. F17D 1/00, 1991, бюл. №31), содержащая блок управления, технологический блок с газопроводом высокого и низкого давления и емкость сбора конденсата, соединенную с газопроводом высокого давления и через запорный орган с газопроводом низкого давления.A known gas distribution station (see AS USSR No. 1672101, M. class F17D 1/00, 1991, bull. No. 31) containing a control unit, a process unit with a high and low pressure gas pipeline and a condensate collection tank connected to high pressure gas pipeline and through a shut-off element with a low pressure gas pipeline.

Недостатком данной газораспределительной станции является высокая степень вероятности обмерзания дросселирующих устройств в технологическом блоке из-за явления эффекта Джоуля-Томсона при дросселировании газа, высоконасыщенного паро- и каплеобразной влагой, а также последующего образования конденсатных пробок в газопроводе низкого давления, особенно при отрицательных температурах окружающей среды, что может привести к аварийным ситуациям.The disadvantage of this gas distribution station is the high likelihood of freezing of the throttling devices in the process unit due to the Joule-Thomson effect during throttling of gas, highly saturated vapor and droplet moisture, as well as the subsequent formation of condensate plugs in the low pressure gas pipeline, especially at negative ambient temperatures that can lead to emergency situations.

Известна газораспределительная станция (см. патент РФ №2316693, МПК F17D 1/04, 02.10.2008), содержащая блок управления, технологический блок с газопроводом высокого и низкого давления и емкость сбора конденсата, соединенную с газопроводом высокого давления и через запорный орган с газопроводом низкого давления, эжектор, теплообменник, вихревую трубу, установленную на газопроводе высокого давления, а выход ее холодного потока соединен с конденсатоотводчиком.A known gas distribution station (see RF patent No. 2316693, IPC F17D 1/04, 02/10/2008) comprising a control unit, a process unit with a high and low pressure gas pipeline and a condensate collection tank connected to the high pressure gas pipeline and through a shut-off element with a gas pipeline low pressure, ejector, heat exchanger, vortex tube mounted on a high pressure gas pipeline, and the outlet of its cold stream is connected to a steam trap.

Недостатком данной газораспределительной станции является энергоемкость регулирования процесса снижения давления, обусловленная дросселированием газа, поступающего по газопроводу высокого давления в газопровод низкого давления из-за отсутствия возможности использования энергии перепада давления, например, в качестве источника тепла системы обогрева помещения газораспределительной станции вместо осуществляемого в настоящее время сжигания газа в отопительных устройствах.The disadvantage of this gas distribution station is the energy intensity of regulating the pressure reduction process due to the throttling of gas entering the high pressure gas pipeline into the low pressure gas pipeline due to the inability to use pressure differential energy, for example, as a heat source for the gas distribution room heating system instead of the current one burning gas in heating devices.

Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение непроизводственных расходов природного газа при сжигании его в системе обогрева помещения газораспределительной станции при отрицательной температуре окружающей среды с повышением надежности работы путем использования перепада давления газа между газопроводами высокого и низкого давления как источника тепла, выделяемого в вихревой трубе, размещенной в теплообменнике.The technical task of the invention is to eliminate the overhead of natural gas when burning it in the heating system of a gas distribution station at a negative ambient temperature with increased reliability by using the differential pressure of gas between high and low pressure pipelines as a heat source generated in a vortex tube located in heat exchanger.

Технический результат по повышению эффективности работы достигается тем, что газораспределительная станция содержит блок управления, технологический блок с газопроводом высокого и низкого давления, емкость сбора конденсата, соединенную с газопроводом высокого давления и через запорный орган с газопроводом низкого давления, эжектор, теплообменник, вихревую трубу, установленную на газопроводе высокого давления, а выход ее холодного потока соединен с конденсатоотводчиком, причем теплообменник выполнен в виде закрытой емкости с жидкостью системы обогрева газораспределительной станции с циркуляционным трубопроводом, а вихревая труба расположена в теплообменнике и погружена в жидкость, при этом вход эжектора соединен с выходом горячего потока вихревой трубы через оребренную трубу, расположенную в нижней части теплообменника, а выход эжектора соединен с газопроводом низкого давления, причем его камера смешивания соединена с конденсатоотводчиком.The technical result for increasing the operating efficiency is achieved by the fact that the gas distribution station comprises a control unit, a process unit with a high and low pressure gas pipeline, a condensate collection tank connected to the high pressure gas pipeline and through a shut-off element with a low pressure gas pipeline, an ejector, a heat exchanger, a vortex tube, mounted on a high pressure gas pipeline, and the outlet of its cold stream is connected to a condensate drain, and the heat exchanger is made in the form of a closed container with liquid a heating system of a gas distribution station with a circulation pipe, and the vortex tube is located in the heat exchanger and immersed in liquid, while the inlet of the ejector is connected to the outlet of the hot stream of the vortex tube through a finned tube located in the lower part of the heat exchanger, and the outlet of the ejector is connected to the low pressure gas pipeline, moreover, its mixing chamber is connected to a steam trap.

На чертеже представлена принципиальная схема газораспределительной станции.The drawing shows a schematic diagram of a gas distribution station.

Газораспределительная станция содержит блок управления 1, технологический блок 2 с газопроводами высокого давления 3 и низкого давления 4 и емкость сбора конденсата 5 с газовой полость 6 и соединенную с газопроводом высокого давления 3, при этом емкость сбора конденсата 5 дополнительно соединена через запорный орган 7 с газопроводом низкого давления 4. Кроме того, газопровод высокого давления 3 связан с газовой полостью 6 через конденсатоотводчик 8 и кран 9. В линии связи блок управления 1 и емкости сбора конденсата 5 установлен датчик уровня 10, кран 11 соединяет газопроводом газовую полость 6, заполненную конденсатом, с атмосферой или с забирающим устройством, например автоцистерной. Теплообменник 14 выполнен в виде закрытой емкости с жидкостью системы обогрева помещения 15 газораспределительной станции с циркуляционным трубопроводом 16, а вихревая труба 12 расположена в теплообменнике и погружена в жидкость, а выход 13 ее холодного потока соединен с конденсатоотводчиком 8. При этом вход 17 эжектора 18 соединен с выходом 19 горячего потока вихревой трубы 12 через оребренную трубу 20, расположенную в нижней части 21 теплообменника 14, выход 22 эжектора 18 соединен с газопроводом низкого давления 4, а его камера смешивания 23 соединена с конденсатоотводчиком 8.The gas distribution station comprises a control unit 1, a process unit 2 with gas pipelines of high pressure 3 and low pressure 4 and a condensate collecting tank 5 with a gas cavity 6 and connected to a high pressure gas pipeline 3, while the condensate collecting tank 5 is additionally connected through a shut-off element 7 to the gas pipeline low pressure 4. In addition, the high pressure gas pipeline 3 is connected to the gas cavity 6 through a steam trap 8 and a valve 9. A level sensor 10 is installed in the communication line of the control unit 1 and the condensate collection tank 5, wounds pipeline 11 connects the gas cavity 6 filled with condensate, with the atmosphere or to remove the device, for example a tanker. The heat exchanger 14 is made in the form of a closed container with the liquid of the heating system of the room 15 of the gas distribution station with the circulation pipe 16, and the vortex tube 12 is located in the heat exchanger and immersed in the liquid, and the outlet 13 of its cold stream is connected to the condensate drain 8. The input 17 of the ejector 18 is connected with the exit 19 of the hot stream of the vortex tube 12 through the finned tube 20 located in the lower part 21 of the heat exchanger 14, the outlet 22 of the ejector 18 is connected to the low pressure gas pipeline 4, and its mixing chamber 23 is connected 8 with condensate drain.

Газораспределительная станция работает следующим образом.Gas distribution station operates as follows.

Природный газ по газопроводу высокого давления 3 поступает в помещение 15 газораспределительной станции к технологическому блоку 2 для осуществления регулирования давления газа, причем регуляторы давления работают на достаточно высоком (от 3,5 и более кратном) перепаде давления между газопроводами высокого давления 3 и низкого давления 4 с невостребованным погашением избытка энергии (см. Промышленное газовое оборудование. Справочник. - Саратов: Газовик, 2002. - 624 с., ил.).Natural gas through the high pressure gas pipeline 3 enters the room 15 of the gas distribution station to the technological unit 2 to regulate the gas pressure, and the pressure regulators operate at a sufficiently high (from 3.5 and more times) differential pressure between the high pressure 3 and low pressure 4 pipelines with unclaimed repayment of excess energy (see. Industrial gas equipment. Handbook. - Saratov: Gazovik, 2002. - 624 p., ill.).

Для использования энергии движущегося в газопроводах 3 и 4 газа в качестве частичного погасителя избыточного между ними давления применяется вихревая труба 12, а ее горячий поток - как источник тепла в системе обогрева помещения 15. В технологическом блоке 2 природный газ из газопровода высокого давления 3 направляется в вихревую трубу 12, где в результате термодинамического расслоения разделяется на периферийный с высоким давлением горячий поток с температурой около 100°С (см., например, Меркулов А.П. Вихревой эффект и его применение в промышленности. - Куйбышев, 1969, - 369 с.) и холодный поток с низким давлением с температурой ниже температуры газа, поступающего в вихревую трубу 12.To use the energy of the gas moving in gas pipelines 3 and 4, a vortex tube 12 is used as a partial absorber of the excess pressure between them, and its hot stream is used as a heat source in the heating system of the room 15. In process unit 2, natural gas from the high pressure gas pipeline 3 is sent to vortex tube 12, where, as a result of thermodynamic separation, a hot stream with a temperature of about 100 ° C is separated into peripheral high-pressure (see, for example, Merkulov A.P. Vortex effect and its application in industry nnosti -. Kujbyshev, 1969 -. 369 s) and a cold low pressure stream having a temperature below the temperature of the gas entering the vortex tube 12.

Поверхность вихревой трубы 12, благодаря теплоте, передаваемой теплопроводностью, нагревается до температуры 75-90°С, поэтому является источником тепла для системы обогрева помещения 15, для чего помещается в теплообменник 14 и погружается в жидкость системы обогрева.The surface of the vortex tube 12, due to the heat transmitted by the thermal conductivity, is heated to a temperature of 75-90 ° C, therefore, it is a heat source for the heating system of the room 15, for which it is placed in the heat exchanger 14 and immersed in the liquid of the heating system.

Горячий поток из выхода 19 вихревой трубы 12, также являющийся источником тепла, направляется в оребренную трубу 20, расположенную в нижней части 21 теплообменника 14, где, наряду с поверхностью вихревой трубы 12, нагревает жидкость системы обогрева помещения 15, которая циркулирует по трубопроводу 16, поддерживая необходимую температуру внутреннего воздуха, предотвращающую замерзание аппаратуры блоков управления 1 и технологического блока 2 газораспределительной станции.The hot stream from the outlet 19 of the vortex tube 12, which is also a heat source, is sent to the finned tube 20 located in the lower part 21 of the heat exchanger 14, where, along with the surface of the vortex tube 12, heats the liquid of the room heating system 15, which circulates through the pipe 16, maintaining the necessary temperature of the internal air, preventing freezing of the equipment of the control units 1 and the technological unit 2 of the gas distribution station.

После нагрева воды системы обогрева помещения 15 частично остывший до 40÷50°С горячий поток из оребренной трубы 20 поступает на вход 17 эжектора 19. Холодный поток газа с конденсатом, полученным как в процессе охлаждения парообразной влаги при термодинамическом расслоении газа, так и сопутствующим движущемуся газу по газопроводу высокого давления 3, проходит через конденсатоотводчик 8, где происходит отбор конденсата с последующим его самотеком через кран 9 по трубопроводу в емкость сбора конденсата 5. При заполнении емкости сбора конденсата 5 до определенного уровня (например, 0,75 объема) от датчика уровня 10 поступает сигнал в блок управления 1 о необходимости опорожнить емкость сбора конденсата 5. Для опорожнения емкости сбора конденсата 5 закрывается кран 9 и открывается запорный кран 7. Газ, находящийся в емкости сбора конденсата 5, поступает в газопровод низкого давления 4 и тем самым в емкости сбора конденсата 5 давление снижается. Это позволяет перекачивать находящийся в емкости сбора конденсата 5 конденсат в забирающее устройство, например в автоцистерну, перекрывая запорный кран 7 и открывая кран 11.After heating the water of the room heating system 15, the hot stream partially cooled to 40 ÷ 50 ° C from the finned tube 20 enters the inlet 17 of the ejector 19. A cold gas stream with condensate obtained both during the cooling of vaporous moisture during thermodynamic separation of the gas, and accompanying moving gas gas through a high pressure gas pipeline 3, passes through a steam trap 8, where condensate is collected and then drained by gravity through a valve 9 through a pipeline to a condensate collection tank 5. When filling the condensate collection tank 5 up to a certain level (for example, 0.75 volume) from the level sensor 10, a signal is sent to the control unit 1 about the need to empty the condensate collection tank 5. To empty the condensate collection tank 5, the valve 9 closes and the shut-off valve opens 7. The gas in the collection tank condensate 5, enters the low pressure gas pipeline 4 and thereby the pressure decreases in the condensate collection tank 5. This allows the condensate in the condensate collection tank 5 to be pumped to a pick-up device, for example to a tank truck, by shutting off the shut-off valve 7 and opening the valve 11.

Очищенный от конденсата в конденсатоотводчике 8 холодный поток газа с давлением, более низким, чем давление газа на входе в вихревую трубу 12, поступает в камеру смешивания 23 эжектора 18, где смешивается с горячим частично охлажденным в теплообменнике 14 потоком, имеющим более высокое давление, чем холодный поток. Смешивание частично охлажденного горячего и холодного потоков перед поступлением из выхода 22 эжектора 18 в газопровод низкого давления 4 обеспечивает получение потока газа с температурой, устраняющей появление инея и, тем более, возможность обмерзания конденсирующейся влаги. Использование эжектора 18 не только позволяет предотвратить потери газа, используемого в качестве источника тепла, но и предотвращает обмерзание при дросселировании.The cold gas stream purified from condensate in the condensate drain 8 with a pressure lower than the gas pressure at the inlet of the vortex tube 12 enters the mixing chamber 23 of the ejector 18, where it is mixed with a hot stream partially cooled in the heat exchanger 14, having a higher pressure than cold stream. Mixing partially cooled hot and cold flows before entering the ejector 18 from the outlet 22 into the low pressure gas pipeline 4 provides a gas flow with a temperature that eliminates the appearance of frost and, moreover, the possibility of freezing of condensed moisture. The use of an ejector 18 not only prevents the loss of gas used as a heat source, but also prevents freezing during throttling.

Оригинальность предлагаемого изобретения как по устранению непроизводственных расходов природного газа в виде источника тепла, так и по повышению надежности работы в условиях возможного обмерзания продросселированной конденсирующейся влаги заключается в конструктивном решении по использованию энергии перепада давления между газопроводами высокого и низкого давления как теплоты, получаемой от горячего потока вихревой трубы в теплообменнике, путем выполнения его в виде закрытой емкости, заполненной жидкостью с расположением в ней вихревой трубы, что позволяет использовать тепло нагретой теплопроводностью как поверхности вихревой трубы, так и оребренной трубы, соединяющей выход горячего полтока с выходом эжектора, а это дает значительный экономический эффект, так как большинство газораспределительных станций находится в климатических зонах с наличием отрицательных температур окружающей среды.The originality of the invention, both in eliminating non-production costs of natural gas as a heat source, and in improving the reliability under conditions of possible freezing of condensed moisture, is a constructive solution for using the energy of the pressure differential between high and low pressure gas pipelines as heat received from a hot stream vortex tube in the heat exchanger, by performing it in the form of a closed container filled with liquid with the location in it ihrevoy pipe, which allows use of the heat of the heated thermal conductivity as the surface of the vortex tube and the finned tube connecting output hot poltoka yield ejector, and this gives significant economic benefit, as most distribution stations located in climate zones with the presence of adverse environmental temperatures.

Claims

A gas distribution station comprising a control unit, a process unit with a high and low pressure gas pipeline, a condensate collection tank connected to the high pressure gas pipeline and through a shut-off element with a low pressure gas pipeline, an ejector, a heat exchanger, a vortex tube mounted on the high pressure gas pipeline, and its outlet a cold stream is connected to a steam trap, characterized in that the heat exchanger is made in the form of a closed container with a liquid heating system of a gas distribution station with a compass a vortex tube is located in the heat exchanger and immersed in liquid, while the inlet of the ejector is connected to the outlet of the hot stream of the vortex tube through a finned tube located in the lower part of the heat exchanger, and the outlet of the ejector is connected to the low pressure gas pipeline, and its mixing chamber is connected to steam trap.