Газораспределительная станция
Полезная модель относится к газовой технике, в частности к газораспределительным станциям для снижения давления газа в газопроводе. Технической задачей предлагаемой полезной модели является устранение непроизводственных расходов природного газа как источника тепла в системе отопления помещения газораспределительной станции при отрицательной температуре окружающей среды с повышением надежности работы за счет снижения энергетического уровня дросселирования газа между газопроводами высокого и низкого давления. 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, вихревую трубу, установленную на газопроводе высокого давления, теплообменник, соединенный с выходом горячего потока вихревой трубы, а выход ее холодного потока соединен с конденсатоотводчиком, причем теплообменник 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. Ф.и. 1.п., 1 ил.
Полезная модель относится к газовой технике, в частности к газораспределительным станциям для снижения давления газа в газопроводе.
Известна газораспределительная станция (см. а.с. СССР 
1672101, Мкл. 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.
Недостатком данной газораспределительной станции является высокая степень вероятности обмерзания дросселирующих устройств в технологическом блоке из-за явления эффекта Джоуля-Томпсона 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.
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, вихревую трубу, установленную на газопроводе высокого давления, теплообменник, соединенный с выходом горячего потока вихревой трубы, а выход ее холодного потока соединен с конденсатоотводчиком.
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 отопления помещения газораспределительной станции вместо осуществляемого в настоящее время сжигания газа в отопительных устройствах.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является устранение непроизводственных расходов природного газа как источника тепла в системе отопления помещения газораспределительной станции при отрицательной температуре окружающей среды с повышением надежности работы за счет снижения энергетического уровня дросселирования газа между газопроводами высокого и низкого давления.
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, вихревую трубу, установленную на газопроводе высокого давления, теплообменник, соединенный с выходом горячего потока вихревой трубы, а выход ее холодного потока соединен с конденсатоотводчиком, причем теплообменник 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.
На фиг.1 представлена принципиальная схема газораспределительной станции.
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. в емкости 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, выход 13 ее холодного потока соединен с конденсатоотводчиком 8 и, а выход 14 ее горячего потока соединен с входом 15 теплообменника 16, расположенного рециркуляционном контуре 17 системы отопления 18 помещения 19 газораспределительной станции. 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.
Газораспределительная станция работает следующим образом.
Природный газ по газопроводу высокого давления 3 поступает в помещение 19 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.). Для использования энергии движущегося 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.
Горячий поток из выхода 14 вихревой трубы 12, являющийся источником тепла, направляется на вход 15 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 теплообменника 16 поступает на вход 21 эжектора 22. 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.
Очищенный от конденсата в конденсатоотводчике 8 холодный поток газа с давлением низким, чем давление газа на входе в вихревую трубу 12, поступает в камеру смешивания 24 эжектора 22, где смешивается с горячим частично охлажденным в теплообменнике 16 потоком, имеющим более высокое давление, чем холодный поток. Смешивание частично охлажденного 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.
Оригинальность предлагаемой полезной модели 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 горячего потока вихревой трубы в теплообменнике, размещенном на рециркуляционном контуре системы отопления, что дает значительный экономический эффект, так как большинство газораспределительных станций находится в климатической зоне с наличием отрицательных температур окружающей среды.
Газораспределительная станция, 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, отличающаяся тем, что теплообменник 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.
