SU1057745A1 - Способ транспорта горючих газов - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ТРАНСПОРТА ГОРЮЧИХ ГАЗОВ, преимущественно природного газа, включающий разделение этих газов на два потока,один из которых смешивают с окислителем и сжигают в двигателе внутреннего сгорани , полученную энергию сообщают второму потоку газа, сжимаемому в компрессоре, и подают в газопровод, отличающийс  тем, что, с целью снижени  энергозатрат на транспорт газа и уменьшени  металлоемкости компрессора, в двигатель внутреннего сгорани  подают поток газа в количестве, превышающем необходимое дл  вьфаботки потребной мощности, а окислитель - в количестве, равном указанной мощности, и выпускные газы вывод т из двигател  при давлении, не меньщем давлени  сжатого газа второго потока, и смешивают с последним перед его подачей в трубопровод. Ф от 4 ел

Description

Изобретение относитс  к технологии транспорта горючих газов, преимущественно к транспорту природного газа. Известен способ транспорта горючих газогз, заключающийс  в увеличении полного давлени  газа в трубопроводе путем установки центробежных нагнетателей, приводимых от электрических двигателей 1. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ транспорта-газа.лреимущественно природного, включающий разделение этого газа на два потока, один из которых смещивают с Окислителем и сжигают в двигателе внутреннего сгорани , полученную энергию сообщают второму потоку газа, сжимаемому в компрессоре, и подают в газопровод 2. Недостаток известных способов - необходимость перекачки через двигатель внутреннего сгорани  некоторого количества воздуха, что влечет за собой дополнительные затраты энергии. В порщневых двигател х эти затраты называют вентил ционными потер ми . Кроме того, используемый в двигател х внутреннего сгорани  воздух имеет на входе в двигатель параметры окружающей среды; плотность воздуха при этом оказываетс  в пределах 1,1 -1,3Kr/Ml Вследствие этого габариты двигателей внутреннего егорани  оказываютс  сравнимыми или превосход т габариты компрессорных агрегатов , перекачивающих значительно больщее количество газа,но с плотностью 30-70 кг/м Цель изобретени  - снижение энергозатрат на транспорт газа и уменьщение металлоемкости компрессора. Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способу, включающему разделение транспортируемого газа на два потока,в двигатель внутреннего сгорани  подают поток газа в количестве, превыщающем необходимое дл  выработки потребной мощности , а окислитель - в количестве, равном указанной мощности, и выпускные газы вы- 40 вод т из двигател  при давлении,не меньшем повышенного давлени  сжатого газа второго потока, и смещивают с последним перед его подачей в трубопровод. При этом протекание сгорани  в двигателе должно обеспечиватьс  любым из из- вестных способов сжигани  бедных смесей, например форкамерно-факельным зажиганием в порщневых двигател х или снижением стехиометрической смеси в камере сгорани  газотурбинного двигател  с последую- ,. щим смешением с избытком перекачиваемого газа, направленного в двигатель. 6 качестве окислител  может примен тьс  воздух, кислород, перекись водорода, азотна  кислота и др. На фиг. 1 приведена схема осуществле- 55 ни  способа; на фиг. 2 - то же, в случае применени  поршневого компрессорного устройства и двигател ; на фиг. 3 - индикаторна  диаграмма двигательного цилиндра при четырехтактном осуществлении процесса; на фиг. 4 - схема осуществлени  способа в случае применени  лопаточных мащин; на фиг. 5 - термодинамический цикл газотурбинной установки в координатах t - S. Схема, представленна  на фиг. 1 содержит делитель 1 потока газа, компрессорное 2 устройство, двигатель 3 внутреннего сгорани , устройство 4 передачи мощности и источник окислител  5. Перекачка газа осуществл етс  следующим способом. Газ поступает в делитель 1 потока и распредел етс  им на два потока. Один поток газа идет непосредственно в компрессорное устройство 2, где его давление повыщают до требуемого уровн , после чего газ направл етс  в трубопровод. Второй поток делител  1 направл ют в двигатель 3 внутреннего сгорани , который посредством устройогва 4 передачи мощности приводит в действие компрессорное устройство 2. Дл  осуществлени  сгорани  в двигатель 3 подаетс  окислитель из источника 5 окислител . Отработавшие газы двигател  3, представл ющие собой в основном перекачивае .мый газ с примесью продуктов неполного сгорани , отвод тс  из двигател  3 при давлении , соответствующем давлению нагнетани  компрессора 2, и подаютс  в трубопровод газа после компрессора. Дл  снижени  потерь на транспорт газа в трубопроводе отработавщие газы могут предварительно охлаждатьс  в теплообменном аппарате и подаватьс  в трубопровод в охлажденном виде. В этом случае достигаетс  снижение габаритов компрессорного устройства за счет уменьшени  расхода перекачиваемого в нем газа; снижение габаритов двигател  внутреннего сгорани  в результате снижени  мощности, потребной дл  привода компрессорного устройства, и повыщени  плотности рабочего тела, а также снижение общих затрат энергии на перекачку газа за счет отсутстви  потерь при сжатии и расщирении воздуха и снижение абсолютных потерь в компрессорном устройстве вследствие уменьщени  его мощности. При этом имеет место снижение теплоты сгорани  перекачиваемого газа вследствие загр знени  его продуктами сгорани , что в свою очередь приводит к увеличению затрат энергии на перекачку единицы условного топлива. Кроме того, могут иметь место затраты энергии на подачу окислител . Однако получаема  экономи  на 25-35% перекрывает указанный перерасход энергии . При осуществлении способа по схеме, показанной на фиг. 2, поршень 6 компрессорного цилиндра 7 приводитс  в движение коленчатым валом 8, в свою очередь прибод щимс  от двигательного поршн  9 шатунно-кривошипным механизмом. Камера сгорани  двигательного цилиндра 10 снабжена форкамерой 11. Дл  питани  окислителем имеетс  источник 5. Газ перекачиваетс  из входного участка газопровода 12 в выходной участок трубопровода 13. Часть газа из входного газопровода 12 подаетс  во впускной патрубок компрессорного цилиндра 7, а друга  часть - в двигательный цилиндр 10 через форкамеру 11. Окислитель из источника 5 также подаетс  в форкамеру И в количестве, обеспечивающем образование смеси, близкой стехиометрическому составу в объеме форкамеры. Воспламенение смеси в форкамере может производитьс  от искры или сжати . Выход щие из двигательного цилиндра 10 газы соедин ютс  с выход щим из компрессорного цилиндра 7 - газом и направл етс  в выходной патрубок, На фиг. 3 схематически изображена ин±1 диаграмма двигательного цинииТоопеТа осуществлеНИИ процесса. Лини  f-a соответствует впуску в цилиндр газа, крива  а- с отображает процесс сжати , с-2 - процесс сгорани , Z-вфасщирени . Лини  в-е означает выталкивание газа и продуктов сгорани  в выходной трубопровод. Заштрихованный цикл f-a-B-e-f изображает работу сжати  газа от давлени  f-a до давлени  е-в. Дл  воздущного двигател  этот цикл соответствует вентил ционным потер м. Работа этого цикла  вл етс  полезной работой перекачки газа. Таким образом, индикаторна  работа , цикла a-c-z-B-a расходуетс  на привод ; механические потери. При осуществлении способа по схеме, приведенной фиг. 4, предполагаетс  применение лопаточных машин. В этом при- 4 мере способ осуществл етс  созданием напора между входным трубопроводом 13 и выходным трубопроводом 14 с помощью лопаточного компрессорного устройства 15 и газотурбинного двигател  16 внутреннего сгорани , включающего компрессор 17, камеру 18 сгорани , турбину 19,привод щую компрессор 17 и силовую турбину 20, .а также источника 5 окис лител . Дл  осуществлени  предлагаемого способа перекачиваемый газ из входного трубопровода 13 частично направл етс  в компрессорное устройство 15.Друга  часть газа направл етс  на вход компрессора 17 газотурбинного двигател  16.Сжатый в компрессоре 17 газ направл етс  в камеру 18 сгорани , куда подаетс  и окислитель из источника 5. Гор чие продукты сгоранит после камеры сгорани  направл ютс  в турбину 19, где срабатываетс  часть располагаемой работы. Турбина 19 приводит только компрессор 17, поэтому получаема  на ее валу работа равна работе сжати  газа в компрессоре 17. Из турбины 19 газы направл ютс  в силовую турбину А V/ I iiciupcjoji/iiv. 1 VTl D , t lyuUrinV 20, где срабатываетс  остальна  часть располагаемой ими работы, а полное давление выход щих их турбины 20 газов равно полному давлению газов, выход щи х из компрессорного устройства 15 Потоки газов из силовой турбины 20 и компрессомого устройства 15 смещиваютс  и направл ютс  в выходной трубопровод 14 Термодинами -ермодинами ческий цикл газотурбинной установки в ког ординатах t-S приведен на фиг. 5. Процесс сжати  в компрессоре 17 отображен на диаграмме линией с перепадом энтальпий /U5- Сгорание изображаетс  процессом,-С Расширение в турбине 19 отображено процессом c-d с перепадом энтальпий А ц, расширение в турбине 20 - процессом d-f с перепадом энтальпий dig. Изобара, соответзг л: ™« г QJ-O трубопровода - линией 5-5. Замыкаие цикла (f-a) условное вследствие непреывного поступлени  газа с параметрами, оответствующими точке«. Использование предлагаемого способа беспечивает снижение энергозатрат на ранспорт газа и уменьщение металлоемкоси компрессоров.

5

П

18

N

20

Claims (1)

1. СПОСОБ ТРАНСПОРТА ГОРЮЧИХ ГАЗОВ, преимущественно природного газа, включающий разделение этих газов на два потока,один из которых смешивают с окислителем и сжигают в двигателе внутреннего сгорания, полученную энергию сообщают второму потоку газа, сжимаемому в компрессоре, и подают в газопровод, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат на транспорт газа и уменьшения металлоемкости компрессора, в двигатель внутреннего сгорания подают поток газа в количестве, превышающем необходимое для выработки потребной мощности, а окислитель — в количестве, равном указанной мощности, и выпускные газы выводят из двигателя при давлении, не меньшем давления сжатого газа второго потока, и смешивают с последним перед его подачей в трубопровод.

   Фиг. 1