RU2601083C1

RU2601083C1 - Gas-distributing station

Info

Publication number: RU2601083C1
Application number: RU2015143099/06A
Authority: RU
Inventors: Сергей Геннадьевич Емельянов; Николай Сергеевич Кобелев; Татьяна Васильевна Алябьева; Павел Николаевич Ишков; Александр Игоревич Насенков
Priority date: 2015-10-09
Filing date: 2015-10-09
Publication date: 2016-10-27

Abstract

FIELD: gas appliances.

SUBSTANCE: invention relates to gas engineering, particularly to gas-distributing stations (GDS) to reduce gas pressure in a gas line. Technical result is reduction of power consumption of a GDS operation due to using thermal potential of the vortex pipe in production of electric potential in the thermoelectric generator. GDS includes a control unit, a process unit with high and low pressure gas lines, a condensate accumulation vessel connected with the HP gas line and through a shutoff member to the LP gas line, an ejector, a vortex pipe installed on the high pressure gas line, herewith the vortex pipe is equipped with a thermoelectric generator including a housing with a channel for the hot flow and a channel for the cold flow, as well as a set of differential thermocouples, herewith “hot” ends of the differential thermocouples are secured inside the hot flow channel, while “cold” ends of the differential thermocouples are secured inside the cold flow channel.

EFFECT: technical result is reduction of power consumption for a GDS operation.

1 cl, 2 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.

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 энергосберегающего источника тепла системы отопления помещения газораспределительной станции вместо осуществляемого в настоящее время сжигания газа в отопительных устройствах (возможностью регулирования системы отопления в зависимости от температуры окружающей среды).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 low pressure gas pipeline through the high pressure gas pipeline due to the inability to use the pressure differential energy, for example, as an energy-saving heat source for the heating system of the gas distribution station instead of the current gas burning in heating devices (the ability to regulate the system heating depending on the ambient temperature).

Известна газораспределительная станция (см. патент РФ № 2428621, МПК F17D 1/04, опубл. 10.09. 2011. Бюл. №25), содержащая 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, вихревую трубу, установленную на газопроводе высокого давления, теплообменник, соединенный с выходом горячего потока вихревой трубы, а выход ее холодного потока соединен с конденсатоотводчиком, при этом блок управления снабжен датчиком температуры наружного воздуха и регулятором расхода горячего потока вихревой трубы, расположенного на входе эжектора, а теплообменник выполнен пластинчатым и расположен на рециркуляционном контуре системы отопления и своим выходом соединен с входом эжектора, при этом выход эжектора соединен с газопроводом низкого давления, а его камера смешивания соединена с конденсатоотводчиком.A known gas distribution station (see RF patent No. 2428621, IPC F17D 1/04, publ. September 10, 2011. Bull. No. 25), comprising a control unit, a process unit with a high and low pressure gas pipeline, a condensate collection tank connected to a high gas pipeline pressure and through a shut-off element with a low pressure gas pipeline, an ejector, a vortex tube mounted on a high pressure gas pipeline, a heat exchanger connected to the outlet of the hot stream of the vortex tube, and the outlet of its cold stream is connected to the condensate drain, while the control unit I am equipped with an outdoor temperature sensor and a flow controller for the hot flow of the vortex tube located at the inlet of the ejector, and the heat exchanger is plate-shaped and located on the recirculation loop of the heating system and is connected to the ejector inlet with its outlet, while the outlet of the ejector is connected to the low pressure gas pipeline, and the mixing chamber is connected to a steam trap.

Недостатком является снижение нормированных параметров процесса горения из-за неполного удаления при низких температурах наружного воздуха, присутствующего в природном газе избытка влаги, что обусловлено нарушением тепломассообмена в изменяющемся температурном режиме грунта как окружающей среды для емкости сбора конденсата.The disadvantage is the reduction of the normalized parameters of the combustion process due to incomplete removal of the excess air present in natural gas at low temperatures, which is due to the violation of heat and mass transfer in the changing temperature regime of the soil as the environment for the condensate collection tank.

Известна газораспределительная станция (см. патент РФ № 2544404, МПК F17D 1/04, опубл. 20.03. 2015. Бюл. №8), содержащая 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, вихревую трубу, установленную на газопроводе высокого давления, теплообменник, соединенный с выходом горячего потока вихревой трубы, а выход ее холодного потока соединен с конденсатоотводчиком, причем блок управления снабжен датчиком температуры наружного воздуха и регулятором расхода горячего потока вихревой трубы, расположенным на входе эжектора, а теплообменник выполнен пластинчатым и расположен на рециркуляционном контуре системы отопления и своим выходом соединен с входом эжектора, при этом выход эжектора соединен с газопроводом низкого давления, а его камера смешивания соединена с конденсатоотводчиком, причем наружная поверхность емкости сбора конденсата покрыта теплоизолирующим и теплоаккумулирующим материалом, выполненным в виде пучков вытянутых тонких волокон из базальта, расположенных вертикально.A known gas distribution station (see RF patent No. 2544404, IPC F17D 1/04, publ. March 20, 2015. Bull. No. 8), comprising a control unit, a process unit with a high and low pressure gas pipeline, a condensate collection tank connected to a high gas pipeline pressure and through a shut-off element with a low pressure gas pipeline, an ejector, a vortex tube mounted on the high pressure gas pipeline, a heat exchanger connected to the outlet of the hot stream of the vortex tube, and the outlet of its cold stream is connected to the condensate drain, the control unit equipped with an outdoor temperature sensor and a vortex tube hot flow flow controller located at the inlet of the ejector, and the heat exchanger is plate-shaped and located on the recirculation circuit of the heating system and is connected to the ejector inlet with its outlet, while the outlet of the ejector is connected to the low pressure gas pipeline and its chamber mixing is connected to a steam trap, and the outer surface of the condensate collection tank is covered with heat-insulating and heat-accumulating material, made in the form of a beam elongated thin basalt fibers arranged vertically.

Недостатком является энергоемкость процесса эксплуатации, обусловленная необходимостью освещения (от постороннего источника электрической энергии с обязательным снижением напряжения до нормированного безопасного 12÷24 В из-за высокой степени взрывоопасности природного газа под высоким давлением) изолированного и удаленного по условиям техники безопасности блока управления регулированием, а также помещения в темное время суток, что повышает стоимостные затраты.The disadvantage is the energy intensity of the operation process, due to the need for lighting (from an external source of electric energy with a mandatory voltage reduction to a normalized safe 12 ÷ 24 V due to the high degree of explosion of natural gas under high pressure) of a regulation control unit isolated and removed for safety reasons, and also premises in the dark, which increases cost costs.

Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение энергоемкости эксплуатации газораспределительной станции путем устранения отбора электрической энергии из систем энергоснабжения на освещение за счет использования теплового потенциала вихревой трубы при получениии электрического потенциала в термоэлектрическом генераторе.The technical task of the invention is to reduce the energy intensity of operation of a gas distribution station by eliminating the selection of electric energy from energy supply systems for lighting by using the thermal potential of the vortex tube to obtain an electric potential in a thermoelectric generator.

Технический результат 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, вихревую трубу, установленную на газопроводе высокого давления, теплообменник, соединенный с выходом горячего потока вихревой трубы, а выход ее холодного потока соединен с конденсатоотводчиком, причем блок управления снабжен датчиком температуры наружного воздуха и регулятором расхода горячего потока вихревой трубы, расположенным на входе эжектора, а теплообменник выполнен пластинчатым и расположен на рециркуляционном контуре системы отопления и своим выходом соединен с входом эжектора, при этом выход эжектора соединен с газопроводом низкого давления, а его камера смешивания соединена с конденсатоотводчиком, причем наружная поверхность емкости сбора конденсата покрыта теплоизолирующим и теплоаккумулирующим материалом, выполненным в виде пучков вытянутых тонких волокон из базальта, расположенных вертикально, при этом вихревая труба снабжена термоэлектрическим генератором, включающим корпус с каналом для горячего потока и каналом для холодного потока, а также комплект дифференциальных термопар, при этом «горячие» концы дифференциальных термопар закреплены внутри канала для горячего потока, а «холодные» концы дифференциальных термопар закреплены внутри канала для холодного потока, кроме того, вход канала для холодного потока соединен с выходом холодного канала вихревой трубы, а вход канала для горячего потока соединен с выходом горячего канала вихревой трубы, а его выход соединен с регулятором расхода горячего потока вихревой трубы.The technical result 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 vortex tube mounted on the high pressure gas pipeline, a heat exchanger connected to the outlet of the hot stream of the vortex tube, and the outlet of its cold stream is connected to the steam trap, and the control unit is equipped with a sensor external air temperature and a vortex tube hot flow rate regulator located at the inlet of the ejector, and the heat exchanger is plate-shaped and located on the recirculation circuit of the heating system and is connected to the ejector inlet with its outlet, while the outlet of the ejector is connected to the low pressure gas pipeline and its mixing chamber is connected with a steam trap, and the outer surface of the condensate collecting tank is covered with heat-insulating and heat-accumulating material, made in the form of elongated thin beams in a curl of basalt arranged vertically, while the vortex tube is equipped with a thermoelectric generator, including a housing with a channel for hot flow and a channel for cold flow, as well as a set of differential thermocouples, while the "hot" ends of differential thermocouples are fixed inside the channel for hot flow, and The "cold" ends of the differential thermocouples are fixed inside the channel for cold flow, in addition, the inlet of the channel for cold flow is connected to the outlet of the cold channel of the vortex tube, and the channel inlet for the hot stream is connected to the outlet of the hot channel of the vortex tube, and its output is connected to the flow controller of the hot flow of the vortex tube.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема газораспределительной станции; на фиг. 2 - внешняя поверхность емкости сбора конденсата, покрытая теплоизолирующим и теплоаккумулирующим материалом, выполненным в виде пучков вытянутых тонких волокон из базальта.In FIG. 1 is a schematic diagram of a gas distribution station; in FIG. 2 - the outer surface of the condensate collection tank, covered with heat-insulating and heat-accumulating material, made in the form of bundles of elongated thin basalt fibers.

Газораспределительная станция содержит блок управления 1, технологический блок 2 с газопроводами высокого давления 3 и низкого давления 4 и емкость сбора конденсата 5, 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 в емкости сбора конденсата 5 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 с атмосферой. На газопроводе высокого давления 3 установлена вихревая труба 12.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 connected to the high pressure gas pipe 3, while the condensate collecting tank 5 is additionally connected through a shut-off member 7 to the low pressure gas pipe 4. In addition, the high pressure gas pipeline 3 is connected to the gas cavity 6 in the condensate collecting tank 5 through a steam trap 8 and a valve 9. In the communication line, the control unit 1 and the condensate collecting tank 5 have a sensor ovnya 10, valve 11 connects the pipeline gas chamber 6 to the atmosphere. A vortex tube 12 is installed on the high pressure gas pipeline 3.

Вихревая труба 12 снабжена термоэлектрическим генератором 29, включающим корпус 30 с каналом 31 для горячего потока и каналом 32 для холодного потока, а также комплект дифференциальных термопар 33. «Горячие» концы 34 дифференциальных термопар 33 закреплены внутри канала 31 для горячего потока, а «холодные» концы 35 дифференциальных термопар 33 закреплены внутри канала 32 для холодного потока. Вход 36 канала 32 для холодного потока соединен с выходом 13 холодного потока вихревой трубы, а его выход 37 соединен с конденсатоотводчиком 8. Вход 38 канала 31 для горячего потока соединен с выходом 14 горячего потока вихревой трубы, а его выход 39 соединен с регулятором расхода 26 горячего потока вихревой трубы 12.The vortex tube 12 is equipped with a thermoelectric generator 29, including a housing 30 with a channel 31 for hot flow and a channel 32 for cold flow, as well as a set of differential thermocouples 33. The "hot" ends 34 of differential thermocouples 33 are fixed inside the channel 31 for hot flow, and the "cold The ends 35 of the differential thermocouples 33 are fixed inside the channel 32 for cold flow. The inlet 36 of the channel 32 for cold flow is connected to the outlet 13 of the cold vortex tube flow, and its outlet 37 is connected to the steam trap 8. The inlet 38 of the channel 31 for hot flow is connected to the outlet 14 of the vortex tube hot flow, and its outlet 39 is connected to the flow regulator 26 swirl tube hot flow 12.

Выход 20 теплообменника 16 соединен с входом 21 эжектора 22, при этом выход 23 эжектора 22 соединен с газопроводом низкого давления 4, а его камера смешивания 24 соединена с конденсатоотводчиком 8. Блок управления 1 снабжен датчиком температуры 25 наружного воздуха и регулятором расхода 26 горячего потока вихревой трубы 12, расположенного на входе 21 эжектора 22, а для увеличения количества тепла, отдаваемого теплообменником 16 в систему отопления 18 помещения 19 газораспределительной станции, он выполнен пластинчатым, как «обладающий наибольшим коэффициентом теплоотдачи для теплообмена между нагревающим газовым теплоносителем (горячий поток природного газа от вихревой трубы 12) и нагреваемым жидкостным теплоносителем (вода системы отопления 18). По теплоэнергетическому коэффициенту пластинчатые теплообменники являются наиболее эффективными по сравнению с другими теплообменниками обычного назначения для давления до 1 МПа и температуре рабочих сред до 140-150°С и могут заменять все типы кожухотрубных, скоростных и пластинчатых конструкций системы теплоснабжения (см., например, стр. 212 и 219 Коваленко А.Н., Глушков А.Ф. Теплообменники с интенсификацией теплоотдачи. М.: Энергоатомиздат. 1986. 240 с.).The outlet 20 of the heat exchanger 16 is connected to the inlet 21 of the ejector 22, while the outlet 23 of the ejector 22 is connected to a low pressure gas pipeline 4, and its mixing chamber 24 is connected to a steam trap 8. The control unit 1 is equipped with an outside temperature sensor 25 and a swirl flow control unit 26 pipe 12, located at the inlet 21 of the ejector 22, and to increase the amount of heat given off by the heat exchanger 16 to the heating system 18 of the room 19 of the gas distribution station, it is made lamellar, as "having the highest coefficient heat transfer agent for heat exchange between the heating gas coolant (hot natural gas stream from the vortex tube 12) and the heated liquid coolant (heating system water 18). In terms of heat and energy coefficient, plate heat exchangers are most effective compared to other conventional heat exchangers for pressures up to 1 MPa and working medium temperatures up to 140-150 ° С and can replace all types of shell-and-tube, high-speed and plate constructions of the heat supply system (see, for example, 212 and 219 Kovalenko A.N., Glushkov A.F. Heat exchangers with intensification of heat transfer. M.: Energoatomizdat. 1986. 240 p.).

Наружная поверхность 27 емкости сбора конденсата 5 покрыта теплоизолирующим и теплоаккумулирующим материалом, выполненным в виде пучков вытянутых тонких волокон из базальта 28, расположенных вертикально.The outer surface 27 of the condensate collection tank 5 is covered with heat-insulating and heat-accumulating material made in the form of bundles of elongated thin fibers of basalt 28 arranged vertically.

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

После термодинамического расслоения в вихревой трубе 12 горячий поток природного газа из выхода 14 поступает на термоэлектрический генератор 29 через вход 38 канала 31 для горячего потока корпуса 30 и, перемещаясь внутри канала 31, контактирует с «горячими» концами 34 дифференциальных термопар 33 и через выход 39 направляется к регулятору расхода 26 горячего потока вихревой трубы 12. Одновременно холодный поток природного газа после термодинамического расслоения в вихревой трубе 12 из выхода 13 поступает на вход 36 канала 32 для холодного потока корпуса 30 и, перемещаясь внутри канала 32, контактирует с «холодными» концами 35 дифференциальных термопар 33 и через выход 37 направляется к конденсатоотводчику 8. В результате на каждом элементе комплекта дифференциальных термопар 33, состоящего из «горячего» 34 и «холодного» 35 концов при использовании в качестве термопар, например, хромель-копель возникает термо-ЭДС до 6,96 мВ (см., например, Иванова Г.Н. Теплотехнические измерения и приборы. М.: Энергоатомиздат, 1984. 230 с.). Это позволяет получить на выходе термоэлектрического генератора 29 напряжение в пределах 12÷36 В (см., например, Технические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент. Справочник / под. общ. ред. В.М. Зорина. М.: Энергоатомиздат, 1980. 560 с.), что вполне достаточно для освещения как блока регулирование, так и помещения газораспределительной станции в целом без подводки электроэнергии от сети энергоснабжения.After thermodynamic separation in the vortex tube 12, the hot stream of natural gas from the outlet 14 enters the thermoelectric generator 29 through the inlet 38 of the channel 31 for the hot stream of the housing 30 and, moving inside the channel 31, contacts the “hot” ends 34 of the differential thermocouples 33 and through the outlet 39 is sent to the flow regulator 26 of the hot stream of the vortex tube 12. At the same time, the cold stream of natural gas after thermodynamic separation in the vortex tube 12 from the outlet 13 enters the inlet 36 of the channel 32 for cold flow to the housing and 30 and, moving inside the channel 32, it contacts the “cold” ends 35 of the differential thermocouples 33 and goes through the outlet 37 to the steam trap 8. As a result, on each element of the set of differential thermocouples 33, consisting of the “hot” 34 and the “cold” 35 ends when used as thermocouples, for example, chromel-copel, thermo-emf up to 6.96 mV occurs (see, for example, Ivanova G.N. Thermotechnical measurements and devices. M .: Energoatomizdat, 1984. 230 p.). This allows you to get the output of the thermoelectric generator 29 voltage within 12 ÷ 36 V (see, for example, Technical fundamentals of heat engineering. Thermotechnical experiment. Reference / under the general editorship of VM Zorin. M: Energoatomizdat, 1980. 560 sec.), which is quite enough to illuminate both the control unit and the premises of the gas distribution station as a whole without supplying electricity from the power supply network.

При возрастании отрицательных температур наружного воздуха глубина промерзания грунта также увеличивается (см., например, СНиП 2.01.01-83 Строительная климатология и геофизика. М.: Стройиздат. 1982), что приводит к изменению температурного режима поступления в емкость сбора конденсата 5 влаги, количество которой уменьшается вплоть до полного прекращения из-за замерзания выхода трубопровода от крана 9 конденсатоотводчика 8. Кроме того, в газовой полости 6 с понижением температуры наружной поверхности емкости сбора конденсата 5, контактирующей с промерзающим грунтом. Нарушается тепломассообменный процесс (см., например, Осипова В.Л. Теплопередача. М.: 1980) и наблюдается кристаллизация влаги и сопутствующих природному газу компонентов, что также приводит к ухудшению условий эксплуатации газораспределительной станции.When negative outside temperatures increase, the soil freezing depth also increases (see, for example, SNiP 2.01.01-83 Construction climatology and geophysics. M .: Stroyizdat. 1982), which leads to a change in the temperature regime of moisture entering the condensate collection tank 5, the amount of which decreases until it is completely stopped due to freezing of the outlet of the pipeline from the tap 9 of the steam trap 8. In addition, in the gas cavity 6, the external surface of the condensate collecting tank 5 in contact with freezing soil. The heat and mass transfer process is violated (see, for example, Osipova V.L. Heat Transfer. M .: 1980) and crystallization of moisture and components associated with natural gas are observed, which also leads to deterioration of the operating conditions of the gas distribution station.

При покрытии наружной поверхности 27 емкости сбора конденсата 5 теплоизолирующим и теплоаккумулирующим материалом, выполненным в виде пучков вытянутых тонких волокон 28 из базальта, расположенных вертикально, осуществляется теплоизоляция корпуса емкости сбора конденсата 5 от промерзающего грунта, что устраняет потери теплоты с поддержанием заданного температурного режима поступления влаги по трубопроводу из конденсатоотводчика 8 через кран 9. Расположение на наружной поверхности 27 вытянутых тонких волокон 28 из базальта, расположенных вертикально, обеспечивает при поступлении в газовую полость 6 влаги с теплотой процесса конденсации аккумуляцию теплоты, начиная с нижнего уровня корпуса емкости сбора конденсата 5 и до его верхнего уровня, т.е. к местам соединения трубопроводов с кранами 7, 9 и 11, а также датчиком уровня 10 (см., например, Волокнистые материалы из базальтов Украины. Киев: Техника. 1971, 76 с.). В результате в газовой полости 6 наблюдаются оптимальные условия теплообмена конденсирующейся массы сопутствующих компонентов природного газа при изменяющихся погодно-климатических условиях эксплуатации газораспределительной станции.When covering the outer surface 27 of the condensate collection tank 5 with heat-insulating and heat-accumulating material, made in the form of bundles of elongated thin basalt fibers 28, arranged vertically, the body of the condensate collection tank 5 is insulated from freezing soil, which eliminates heat loss while maintaining the specified temperature regime of moisture through the pipeline from the steam trap 8 through the valve 9. The location on the outer surface of 27 elongated thin fibers 28 of basalt, located vertically, when heat enters the gas cavity 6 with the heat of the condensation process, it accumulates heat, starting from the lower level of the body of the condensate collecting tank 5 and to its upper level, i.e. to the junction of pipelines with valves 7, 9 and 11, as well as a level sensor 10 (see, for example, Fibrous materials from basalts of Ukraine. Kiev: Technics. 1971, 76 pp.). As a result, in the gas cavity 6, the optimal conditions for heat transfer of the condensing mass of the associated components of natural gas are observed under changing weather and climate operating conditions of the gas distribution station.

Природный газ по газопроводу высокого давления 3 поступает в помещение 9 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.).Natural gas through the high pressure gas pipeline 3 enters the room 9 of the gas distribution station to the technological unit 2 for regulating the gas pressure, and the pressure regulators operate at a sufficiently high (from 3.5 times or more) 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.).

Для использования энергии движущегося в газопроводах 3 и 4 газа в качестве частичного погасителя избыточного давления применяется вихревая труба, а ее горячий поток - как источник тепла в системе отопления помещения 19. 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 is used as a partial absorber of overpressure, and its hot stream is used as a heat source in the heating system of room 19. In process unit 2, natural gas from the high pressure gas pipeline 3 is sent to the vortex pipe 12 where, as a result of thermodynamic separation, a hot stream with a temperature of about 100 ° C is divided into peripheral high-pressure (see, for example, Merkulov A.P. Vortex effect and its application in industry. Kui Byshev, 1969.369 s.), and a cold stream with a low pressure with a temperature below the temperature of the gas entering the vortex tube 12.

Из выхода 39 канала 31 для горячего потока корпуса 30 термоэлектрического генератора 29 горячий поток, являющийся источником тепла, направляется на вход регулятора расхода 26, расположенного на входе 21 эжектора 22 и соединенного с входом 15 пластинчатого теплообменника 16. В зависимости от температуры окружающей среды при отрицательных температурах наружного воздуха, регистрируемых датчиком температуры 25 наружного воздуха, блок управления 1 подает команду на полное или частичное поступление через регулятор расхода 26 горячего потока из вихревой трубы 12 на вход 15 пластинчатого теплообменника 16, расположенного на рециркуляционном контуре 17 системы отопления 18 помещения 19 газораспределительной станции. После нагрева воды системы отопления 18 частично остывший до 40-50°С горячий поток из выхода 20 пластинчатого теплообменника 16 поступает на вход 21 эжектора 22. При частичной подаче горячего потока из вихревой трубы 12 на вход 15 пластинчатого теплообменника 16, когда отрицательная температура наружного воздуха не требует полной отдачи тепловой энергии на систему отопления 18 помещения 19 от вихревой трубы 12, на вход 21 эжектора поступает горячий поток как от выхода 14, так и от выхода 20 пластинчатого теплообменника 16.From the outlet 39 of the channel 31 for the hot flow of the housing 30 of the thermoelectric generator 29, the hot flow, which is the heat source, is directed to the input of the flow regulator 26 located at the inlet 21 of the ejector 22 and connected to the inlet 15 of the plate heat exchanger 16. Depending on the ambient temperature at negative outdoor temperatures recorded by the outdoor temperature sensor 25, the control unit 1 gives a command for the full or partial receipt through the flow controller 26 of the hot stream from the vortex second tube 12 to the input 15 of the plate heat exchanger 16, located on the recirculation loop 17 of the heating system 18 facilities 19 distribution station. After heating the water of the heating system 18, the hot stream partially cooled to 40-50 ° C from the outlet 20 of the plate heat exchanger 16 enters the inlet 21 of the ejector 22. When the partial flow of hot stream from the vortex tube 12 to the inlet 15 of the plate heat exchanger 16 when the outside temperature is negative It does not require the complete transfer of thermal energy to the heating system 18 of the room 19 from the vortex tube 12, the hot stream arrives at the inlet 21 of the ejector both from the outlet 14 and from the outlet 20 of the plate heat exchanger 16.

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, из выхода 37 канала 32 для холодного потока корпуса 30 термоэлектрическим генератором 29 поступает в 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.A cold gas stream with condensate obtained both in the process of cooling vaporous moisture during thermodynamic separation of the gas and associated moving gas through a high pressure gas pipeline 3, from the outlet 37 of the channel 32 for the cold stream of the housing 30 with a thermoelectric generator 29 enters the condensate drain 8, where the selection takes place condensate with its subsequent gravity flow through the valve 9 through a pipeline to the condensate collection tank 5. When filling the condensate collection tank 5 to a certain level (for example, 0.75 volume) from the level sensor 10, a signal arrives at 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 7 opens. The gas in the condensate collection tank 5 enters the low pressure gas pipeline 4, and thereby in the condensate collection tank 5, the pressure decreases. 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 24 эжектора 22, где смешивается с горячим и/или частично охлажденным в пластинчатом теплообменнике 16 потоком, имеющим более высокое давление, чем холодный поток. Смешивание с горячим и/или частично охлажденным горячего и холодного потоков перед поступлением из выхода 23 эжектора 22 в газопровод низкого давления 4 обеспечивает получение потока газа с температурой, устраняющей появление инея и тем более возможность обмерзания конденсирующейся влаги. Использование эжектора 22 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 24 of the ejector 22, where it is mixed with a stream having a higher and / or partially cooled stream in the plate heat exchanger 16 having a higher pressure than a cold stream. Mixing with hot and / or partially cooled hot and cold streams before entering the ejector 22 from the outlet 23 into the low pressure gas pipeline 4 provides a gas stream with a temperature that eliminates the appearance of frost and, moreover, the possibility of freezing of condensed moisture. The use of the ejector 22 not only prevents the loss of gas used as a heat source, but also prevents freezing during throttling.

Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в том, что снабжение газораспределительной станции термогенератором, соединенным с выходами «горячего» и «холодного» потоков природного газа, термодинамически расслоенного в вихревой трубе, обеспечивает снижение, особенно при длительной эксплуатации, энергозатрат на регулирование и автоматизированный контроль энергоносителя путем устранения необходимости дополнительных энергозатрат на освещение помещения.The originality of the proposed technical solution lies in the fact that the supply of a gas distribution station with a thermogenerator connected to the exits of the “hot” and “cold” natural gas streams thermodynamically separated in a vortex tube ensures reduction, especially during long-term operation, of energy costs for regulation and automated control of the energy carrier by eliminate the need for additional energy costs for lighting the room.

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 vortex tube mounted on the high pressure gas pipeline, a heat exchanger connected to the outlet the hot stream of the vortex tube, and the outlet of its cold stream is connected to a steam trap, and the control unit is equipped with an outdoor temperature sensor and a regulator the flow rate of the hot stream of the vortex tube located at the inlet of the ejector, and the heat exchanger is plate-shaped and located on the recirculation circuit of the heating system and is connected with the outlet of the ejector inlet, while the outlet of the ejector is connected to the low pressure gas pipeline, and its mixing chamber is connected to the condensate drain, the outer the surface of the condensate collection tank is covered with heat-insulating and heat-accumulating material, made in the form of bundles of elongated thin basalt fibers, located vertically flax, characterized in that the vortex tube is equipped with a thermoelectric generator, including a housing with a channel for hot flow and a channel for cold flow, as well as a set of differential thermocouples, while the "hot" ends of the differential thermocouples are fixed inside the channel for hot flow, and the "cold" the ends of the differential thermocouples are fixed inside the channel for cold flow, in addition, the inlet of the channel for cold flow is connected to the outlet of the cold channel of the vortex tube, and the inlet of the channel for hot flow is connected to Exit hot channel of the vortex tube, and its output is connected to a hot stream of a vortex tube a flow regulator.