Блок подготовки топливного, пускового и импульсного газа с сепаратором

Авторы патента:

Полезная модель относится к средствам подготовки топливного, пускового и импульсного газа и предназначена для использования на объектах газотранспортных предприятий в составе газовых компрессорных станций магистральных газопроводов. Блок подготовки топливного, пускового и импульсного газа компрессорной станции магистрального газопровода содержит систему фильтрации и редуцирования природного газа, подаваемого в качестве топливного газа в газотурбинный привод газоперекачивающего агрегата (ГПА), систему подготовки пускового газа для раскрутки турбины ГПА и систему подготовки импульсного газа для пневмоприводов запорно-регулирующей арматуры компрессорной станции. В качестве импульсного газа используют сжатый воздух, а система подготовки импульсного газа включает последовательно установленные воздушный компрессор, блок осушки и очистки воздуха и ресивер. В качестве пускового газа для раскрутки турбины ГПА используют сжатый воздух, а система подготовки пускового газа включает в себя воздушную компрессорную установку.

Известна установка подготовки импульсного газа для пневмосистем запорно-регулирующих устройств магистральных газопроводов, включающая подключенную к транспортному газопроводу природного газа систему осушки и очистки газа, систему электрооборудования и систему трубопроводов (патент РФ №2163990, МПК F17D 3/00, публ. 10.03.2001 г.).

Недостатками известной установки являются потери продуктового осушенного и очищенного природного газа при сбросе в атмосферу после отработки в пневмоприводной арматуре, перед переключением адсорберов и при регенерации адсорбента. При этом происходит загрязнение окружающей среды и существует опасность (при наличии искры, либо пламени) возгорания и взрыва при сбросе сжатого газа в атмосферу.

Для срабатывания пневмоприводных клапанов необходимо наличие давления в подводящей магистрали природного газа. В аварийных случаях падение давления на входе в установку может значительно влиять на надежность срабатывания пневмоприводной арматуры. Таким образом, система является зависимой от рабочего давления в магистральном газопроводе, что приводит к снижению надежности работы всей компрессорной станции.

Известен блок подготовки топливного промышленного газа (БПТПГ), монтируемый в отдельном капитальном здании,

предназначенный для установки на газовых компрессорных станциях, и содержащий средства подготовки природного газа для использования в качестве топлива для подачи в газотурбинный привод газоперекачивающего агрегата (ГПА), средства подготовки природного газа для использования в качестве пускового газа (для первоначальной раскрутки турбины газотурбинного привода ГПА при пуске и прокрутке турбины при обслуживании), средства подготовки импульсного газа для пневмопривода запорно-регулирующей арматуры газовых компрессорных станций (Типовые технические требования на проектирование компрессорных станций и дожимных компрессорных станций ВРД 39-1.8-055-2002).

В процессе работы известного блока природный газ давлением 5,5-8,5 МПа из магистрального газопровода поступает в систему фильтров, подвергается подогреву и затем по отдельным веткам (топливного и пускового газа) подается в блоки редукторов, в которых происходит понижение давления газа до необходимого для топливного и пускового газа (в зависимости от типа газотурбинного привода). Подготовка импульсного газа осуществляется в отдельном устройстве, где происходит фильтрация и осушка природного газа.

Недостатками известного устройства являются большие расходы природного газа, используемого в качестве пускового газа, большие потери природного газа. направляемого на управление пневмоприводной арматурой компрессорной станции, загрязнение окружающей атмосферы товарным природным газом, а также большие расходы на строительные и монтажные работы при вводе в эксплуатацию.

Целью настоящей полезной модели является создание блочно-модульного транспортабельного блока подготовки топливного, пускового и импульсного газа, обеспечивающего надежную работу газоперекачивающих агрегатов компрессорной станции со снижением безвозвратных потерь товарного природного газа, а также позволяющего

снизить загрязнение окружающей среды (атмосферы) отработавшим после раскрутки турбины и после пневмоприводной арматуры природным газом.

Сущность предложенного технического решения заключается в следующем.

Блок подготовки топливного, пускового и импульсного газа компрессорной станции магистрального газопровода содержит систему фильтрации и редуцирования природного газа, подаваемого в качестве топливного газа в газотурбинный привод газоперекачивающего агрегата (ГПА), систему подготовки пускового газа для раскрутки турбины ГПА и систему подготовки импульсного газа для пневмоприводов запорно-регулирующей арматуры компрессорной станции. В качестве импульсного газа используют сжатый воздух, а система подготовки импульсного газа включает последовательно установленные воздушный компрессор, блок осушки и очистки воздуха и ресивер.

В качестве пускового газа для раскрутки турбины ГПА используют сжатый воздух, а система подготовки пускового газа включает в себя воздушную компрессорную установку.

Система фильтрации и редуцирования природного газа заявляемого блока содержит фильтр-сепаратор, содержащий вертикальный корпус и трубчатый короб с установленным в нем фильтрующим устройством, при этом фильтрующее устройство содержит, по меньшей мере, один фильтрующий элемент, изготовленный, по меньшей мере, из двух слоев волокнисто-пористого материала, обеспечивающих процессы грубой и тонкой очистки газа, а между корпусом и трубчатым коробом установлен завихритель, выполненный из расположенных с равным шагом по окружности изогнутых лопаток заданного профиля, обеспечивающих выравнивание поля скоростей и эффективную закрутку поступающего в фильтр-сепаратор газа.

Система фильтрации и редуцирования природного газа включает узел замера расхода газа, содержащий турбинный счетчик газа с корректором или кориолисовый расходомер.

В блок включена система подготовки водяного теплоносителя, при этом система фильтрации и редуцирования природного газа содержит, по меньшей мере, два газо-водяных подогревателя, подключенных к системе подготовки теплоносителя, для подогрева природного газа горячей водой.

Блок включает в себя также систему автоматического управления его функциональными элементами.

Все элементы блока размещаются, по меньшей мере, в одном транспортабельном контейнере.

На фиг.1 представлена принципиальная схема предложенного блока подготовки топливного, пускового и импульсного газа, на фиг.2 - фильтр-сепаратор системы фильтрации и редуцирования природного газа.

Блок подготовки топливного, пускового и импульсного газа компрессорной станции подключен к магистральному газопроводу и содержит систему фильтрации и редуцирования природного газа 1, систему подготовки пускового газа 2 и систему подготовки импульсного газа 3 для пневмоприводов запорно-регулирующей арматуры компрессорной станции.

Система фильтрации и редуцирования природного газа 1 содержит узел очистки газа, включающий два взаимно резервирующих фильтра-сепаратора 4, узел замера расхода газа 5, узел подогрева газа, включающий два взаимно резервирующих подогревателя газа 6, узел редуцирования давления топливного газа, включающий редукторы 7 и управляемые краны 8. Система фильтрации и редуцирования природного газа 1 также содержит узел редуцирования природного газа, отбираемого на собственные нужды компрессорной станции и блока подготовки топливного, пускового и импульсного газа (котельная, электростанция для собственных нужд и т.п.).

Система подготовки пускового газа 2 содержит воздушную компрессорную установку 9 для подачи сжатого воздуха на первоначальную раскрутку турбины газотурбинного привода компрессорной станции, а также при пуске и прокрутке турбины при обслуживании.

Система подготовки импульсного газа 3 импульсного газа включает последовательно установленные воздушный компрессор 10 для подачи сжатого воздуха в пневмосистемы запорно-регулирующих устройств компрессорной станции, а также блок осушки и очистки воздуха 11 и ресивер 12.

Фильтр-сепаратор 4 (см. фиг.2) системы фильтрации и редуцирования природного газа 1, содержит вертикальный корпус 13 и трубчатый короб 14 с установленным в нем фильтрующим устройством 15, которое содержит, по меньшей мере, один фильтрующий элемент 16, изготовленный, по меньшей мере, из двух слоев волокнисто-пористого материала, обеспечивающих процессы грубой и тонкой очистки газа. Между корпусом 13 и трубчатым коробом 14 установлен завихритель 17, выполненный из расположенных с равным шагом по окружности изогнутых лопаток заданного профиля, обеспечивающих выравнивание поля скоростей и эффективную закрутку поступающего в фильтр-сепаратор газа.

Блок подготовки топливного, пускового и импульсного газа содержит также систему автоматического управления 18 и систему подготовки теплоносителя (котельную, либо бойлерную) 19, которая содержит, по меньшей мере, два взаимно резервирующих водогрейных котла(бойлера) 20.

Блок подготовки топливного, пускового и импульсного газа размещен в одном или нескольких транспортабельных контейнерах (не показаны), обеспечивающих ускоренный монтаж на месте эксплуатации.

Работа блока подготовки топливного, пускового и импульсного газа осуществляется следующим образом.

Природный газ из магистрального газопровода поступает в систему фильтрации и редуцирования природного газа 1, где происходит очистка от механических частиц и капельной жидкости в фильтре-сепараторе 4. Процесс очистки сжатого газа в фильтре-сепараторе 4 происходит следующим образом: газ поступает во входной патрубок фильтра-сепаратора откуда попадает в кольцевой зазор между корпусом 13 и трубчатым коробом 14, в котором расположен завихритель 17. Попадая в завихритель, поток газа выравнивается и закручивается в кольцевой зазор между корпусом 13 и трубчатым коробом 14, в результате чего, под действием центробежной силы происходит сепарация крупных твердых частиц и капель, которые оседают на внутренней стенке корпуса 13 и стекают в нижнюю часть фильтра-сепаратора, откуда удаляются при периодических продувках через специально предусмотренный дренажный патрубок. Далее газ резко меняет направление и из кольцевой полости направляется в центральную часть цилиндрического короба 14, где размещены фильтрующие элементы 16, при этом дополнительно происходит сепарация крупных твердых частиц и капель.

Фильтрующие элементы изготовлены, по меньшей мере, из двух слоев волокнисто-пористого материала, и при прохождении природного газа через фильтрующие слои происходит как грубая, так тонкая его очистка.

После очистки газа происходит измерение общего расхода газа с помощью турбинного счетчика газа с корректором (либо кориолисового расходомера) 5, подогрев во взаимно резервирующих кожухотрубчатых газо-водяных подогревателях 6 перед редуцированием для того, чтобы скомпенсировать снижение температуры природного газа, сопровождающее понижение давления.

После подогрева происходит редуцирование топливного газа до необходимого значения в узле редуцирования, имеющем 100% резерв.

Подготовка пускового воздуха осуществляется в отдельном автономном устройстве, где происходит сжатие атмосферного воздуха и его фильтрация.

Подготовка импульсного воздуха осуществляется в отдельном автономном устройстве, где происходит сжатие атмосферного воздуха, его фильтрация, осушка и хранение.

Предложенное устройство обеспечивает надежную работу газоперекачивающих агрегатов компрессорной станции со снижением безвозвратных потерь товарного природного газа, позволяет снизить загрязнение окружающей среды, вызванное сбросом в атмосферу природного газа (пускового газа) при первоначальной раскрутке турбины привода ГПА и после работы пневмоприводной арматуры, а также позволяет значительно уменьшить объем монтажных и строительных работ на месте эксплуатации благодаря использованию блочно-модульной конструкции.

1. Блок подготовки топливного, пускового и импульсного газа компрессорной станции магистрального газопровода, содержащий систему фильтрации и редуцирования природного газа, подаваемого в качестве топливного газа в газотурбинный привод газоперекачивающего агрегата (ГПА), систему подготовки пускового газа для раскрутки турбины ГПА и систему подготовки импульсного газа для пневмоприводов запорно-регулирующей арматуры компрессорной станции, отличающийся тем, что в качестве импульсного газа используют сжатый воздух, а система подготовки импульсного газа включает последовательно установленные воздушный компрессор, блок осушки и очистки воздуха и ресивер.

2. Блок по п.1, отличающийся тем, что в качестве пускового газа используют сжатый воздух, а система подготовки пускового газа содержит воздушную компрессорную установку.

3. Блок по п.1, отличающийся тем, что система фильтрации и редуцирования природного газа содержит фильтр-сепаратор, содержащий вертикальный корпус и трубчатый короб с установленным в нем фильтрующим устройством, при этом фильтрующее устройство содержит, по меньшей мере, один фильтрующий элемент, изготовленный, по меньшей мере, из двух слоев волокнисто-пористого материала, обеспечивающих процессы грубой и тонкой очистки газа, а между корпусом и трубчатым коробом установлен завихритель, выполненный из расположенных с равным шагом по окружности изогнутых лопаток заданного профиля, обеспечивающих выравнивание поля скоростей и эффективную закрутку поступающего в фильтр-сепаратор газа.

4. Блок по п.1, отличающийся тем, что система фильтрации и редуцирования природного газа содержит узел замера расхода газа.

5. Блок по п.4, отличающийся тем, что узел замера расхода газа содержит турбинный счетчик газа с корректором.

6. Блок по п.4, отличающийся тем, что узел замера расхода газа содержит кориолисовый расходомер.

7. Блок по п.1, отличающийся тем, что в него включена система подготовки водяного теплоносителя, при этом система фильтрации и редуцирования природного газа содержит, по меньшей мере, два газо-водяных подогревателя, подключенных к системе подготовки теплоносителя, для подогрева природного газа горячей водой.

8. Блок по п.1, отличающийся тем, что он содержит систему автоматического управления.

9. Блок по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что все его элементы размещены, по меньшей мере, в одном транспортабельном контейнере.