Газораспределительная станция

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ПИС ИЭОБРЕТЕНИВИДЕТЕЛЬСТВ У КОМУ А и и орде- Москов- газовой ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ордена Октябрьской Революци на Трудового Красного Знамениский институт нефтехимической и промышленности им. И. М. Губкина (53) 621.575 (088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР422924 кл. Г 25 В 11/ОО, 1971.2. Лоповок Г. Б. и др. Утилизация избыточной энергии природного газа на ГРС. Реф. инф. Газовая промышленность, сер, Использование газа в народном хозяйстве, вып. 1, 1980, с. 10.(54) (57) ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ СТАНЦИЯ, содержащая магистраль высокого давления с теплообменником, к которой подключена турбина, связанная на выходе с магистралью низкого давления и соединенная через муфту с электрогенератором, который имеет линию охлаждения, подключенную к турбине и через регулятор к магистрали высокого давления, причем магистрали соединены байпасной линией с ре, 801139940 4 Ш Р 25 В 11 00 Р 04 Р 25 00 гулятором и линией с эжектором, камера смешения которого подключена к линии охлаждения электрогенератора, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности, станция дополнительно содержит электролизер и озонатор со своими теплообменниками-охладителями, кислородный компрессор, подключенный на входе к электролизеру и через теплообменник-охлади- тель к озонатору, водородный компрессор, подключенный на входе к электролизеру и входу и выходу турбины, компрессор озона, подключенный на входе к выходу озонатора, компрессор кислородно-водородной смеси подключенный на входе через смеситель к электролизеру, газовый компрессор, подключенный на входе к магистрали высокого давления, а также дополнительный контур, связывающий магистрали высокого и низкого давления и содержащий сепаратор с конденсатосборником и вихревую трубу, выход горячего потока которой соединен с теплообменником, а холодного - с обоими теплообменниками-Охладителями, при этом выходы всех компрессоров связаны со своими потребителями.Изобретение относится к газовой технике, а точнее к газорасПределительным станциям, на которых газ из магистрального газопровода дросселируют и направляют кпотребителю,Известна газораспределительная станция, содержащая магистрали высокого инизкого давления и редукционный клапан 11.Недостатком данной станции. являетсянизкая экономичность вследствие расширения газа путем дросселирования,Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является газораспределительная станция, содержащая магистраль высокого давления с теплообменником, к которой подключена турбина, связанная на выходе смагистралью низкого давления и соединенная через муфту с электрогенератором, который имеет линию охлаждения, подключенную к турбине и через регулятор к магистрали высокого давления, причем магистралисоединены байпасной линией с регулятороми линией с эжектором, камера смешения которого подключена к линии охлажденияэлектрогенератора 12) .Недостатком известной станции является низкая экономичность, обусловленная тем,что газораспределительные станции магистральных газопроводов относятся к объектам повышенной оснастки и расположены назначительном расстоянии от газоэлектропотребителей.Цель изобретения - повышение экономичности.Указанная цель достигается тем, чтогазораспределительная станция, содержашая магистраль высокого давления с теплообменником, к которой подключена турбина, связанная на выходе с магистралью низкого давления и соединенная через муфтус электрогенератором, который имеет линиюохлаждения, подключенную к турбине и через регулятор к магистрали высокого давления, причем магистрали соединены байпасной линией с регулятором и линией сэжектором, камера смешения которого подключена к линии охлаждения электрогенератора, дополнительно содержит электролизер и озонатор со своими теплообменникамиохладителями, кислородный компрессор, подключенный на входе к электролизеру и черезтеплообменник-охладитель к озонатору, водородный компрессор, подключенный на вхо.де к электролизеру и входу и выходу турбины, компрессор озона, подключенныйна входе, к выходу озонатора, компрессоркислородно-водородной смеси, подключенный на входе через смеситель к электролизеру, газовый компрессор, подключенный навходе к магистрали высокого давления, атакже дополнительный контур, связываю 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 щий магистрали высокого и низкого давления и содержащий сепаратор с конденсатосборником и вихревую трубу, выход горячего потока которой соединен с теплообменни. ком, а холодного - с обоими теплообменниками - охладителями, при этом выходы всех компрессоров связаны со своими потребителями.На чертеже представлена схема газораспределительной станции.Станция содержит магистраль 1 высокогодавления, теплообменник 2, турбину 3, магистраль низкого давления 4, муфту 5, электрогенератор 6, регулятор 7, байпасную линию 8 с регулятором 9, эжектор 10, электролизер 11 и озонатор 12 со своими теплообменниками-охладителями 13 и 14, кислородный компрессор 15, водородный компрессор 16, компрессор озона 17, компрессор кислородно-водородной смеси 18, газовый компрессор 19, дополнительный контур 20, сепаратор 21, конденсатосборник 22, вихревую трубу 23, выпрямитель 24, высоковольтный трансформатор 25, датчик температуры озона 26, регуляторы 27, 28 и 29, кислородопровод 30, водородопровод 31, озонопровод 32 воздуходувку 33, пропорциональный смеситель 34 баллона 35.Предложенная газораспределительнаястанция работает следующим образом.Газ с давлением 1 - 5 МПа, поступивший на станцию по магистрали 1, подогревают в теплообменнике 2, расширяют в турбине 3 до давления 0,3 МПа и отводят в магистраль 4 низкого давления, Полученная в турбине 3 работа затрачивается на выработку электроэнергии его электрогенератором 6. Небольшая часть магистрального газа редуцируется регулятором 7 и направляется для охлаждения обмоток электрогенератора, после чего отсасывается эжектором 10 и нагнетается в коллектор 4 низкого давления. Для поддержания постоянного перепада газа на входе и выходе из турбины 3 служит регулятор 9, который перепускает часть газа непосредственно из магистрали высокого давления 1 в магистраль низкого давления 4Полученная электроэнергия переменноготока частично преобразуется выпрямителем 24 в постоянный ток и подводится к нерастворимым электродам электролизера 11. При нагрузке в 10000 А рабочее напряжение в токоподводящей системе составляет 2,19 В, При прохождении тока таких параметров через электролит происходит диссоциация воды: на катоде выделяется водород, а на аноде кислород, С повышением температуры воды при ее электролизе количество уносимых генерируемыми газами водяных паров возрастает, поэтому в электролизере 11 температура воды на уровне 60 - 80 С поддер.живается холодильником 13, в который по3ступает холодный поток газа вихревой трубы 23. Подогретый в теплообменнике 2 газ отбирают из магистрального газопровода 1, пропускают через регулятор 27, где давление газа снижают до заданной величины, и через сепаратор 21, где за счет потенциальной энергии газа из него выделяют конденсат и выводят его в конденсатосборник 22. Горячий поток вихревой трубы 23 проходит через теплообменник 2. Отработавшие горячий поток из теплообменника 2 и холодный поток из холодильника 13 поступают в магистраль 4 низкого давления.Из сборного колокола электролизера 11 генерируемый водород под давлением 1 - 3 МПа по распределительному водородопроводу 31 поступает в трехступенчатый компрессор 16, где последовательно сжимается до давления 15 МПа, затем очищается в маслоотделителе (не показан) и идет на заполнение баллонов 35.При отсутствии свободных баллонов и превышении давления водорода в водородопроводе 31 над давлением природного газа в магистрали 1 высококалорийный водород через регулятор 28 поступает в входной патрубок турбины 3, где смешивается с газом, повышая тем самым количество отпускаемого газораспределительной станцией газа и электричества. При превышении давления природного газа в магистрали 1 над давлением водорода в водопроводе 31, водород через регулятор 29, снижающий его давление до 0,35 - 0,5 МПа, поступает в магистраль 4, где смешивается с природным газом давлением 0,3 МПа, повышая тем самым количество отпускаемого газа.Из второго сборника колокола электролизера 11 генерируемый кислород поступает в распределительный кислородопровод 30 и из него в трехступенчатый компрессор 15, где сжимается до 15 МПа. Затем кислород очищают в масловлагоотделителе и заполняют им баллоны 35.Для получения гремучего газа, используемого в качестве взрывчатого энергоносителя в газодинамических установках, водород из водородопровода 31 и кислород из кислородопровода 30 подают через смеси- тель 34 водородно-кислородной смеси в компрессор 18 эстакады для закачивания в баллоны 35.При электролизе воды, содержащей наряду с молекулами НО также некоторое количество молекул тяжелой воды (ДО) 4разложению подвергаются молекулы НО, а остаток постепенно обогащается молекулами тяжелой воды, которая отбирается и используется в качестве замедлителя реакции в ядерных реакторах.Часть кислорода из кислородопровода 30подают в холодильник 14, где охлаждают до (-40) - (-50)С, и направляют в озонатор 12. К электродам озонатора 12 от высоковольтного трансформатора 25 подведен 10 переменный ток напряжением 3 - 15 кВ, возбуждающий электрический разряд, трансформирующий проходящий кислород в его аллотропную модификацию - озон.В процессе воздействия электрическогоразряда электроды разогреваются, что ведет 15к терморазложению образовавшегося озона.Для осушки исходного газа вымораживанием, охлаждения электродов озонатора 12, обеспечения работы на повышенных частотах и регулирования концентрации озона в 20 газовой смеси от десятых долей объемногопроцента до нескольких объемных процентов холодный поток вихревой трубы 23 пропускают параллельно через холодильник 14, охлаждая кислород до -40 С, и полую рубашку внешнего электрода озонатора 12. Расход охлаждающего хладоносителя регулируется исполнительным органом, управляемым датчиком 26 регулятора температуры озона. Глубокая осушка исходного газа вымораживанием с последующей адсорбцией 30 обусловлена необходимостью обеспечениясодержания влаги в исходном кислороде менее 0,05 г/м, что соответствует точке росы -50 С.Полученный в озонаторе 12 газообразныйозон по озонопроводу 32 поступает в компрессор 17 эстакады для закачивания в баллоны 35, а также направляется после смещения с воздухом воздуходувки 33 на обеззараживание воды.Часть природного газа из магистрали 1 40 подается на эстакаду, где трехступенчатымкомпрессором 19 сжимается до 15 МПа и закачивается в баллоны 35. Экономический эффект от внедрения изобретения заключается в том, что газораспределительная станция с турбиной, электролизером и озонатором позволяет превратить станции магистрального газопровода в высокорентабельные, многоцелевые предприятия, полностью срабатывающие бросовое избыточное давление газа.СоставитеТехред И, ВТираж 509Государственнелам изобретесква, Ж - 35,Патент, г. У ереПодписноеого комитета СССРний и открытийРаушская наб., д. 4/5жгород, ул. Проектная,А. Федотовс Корректор А. Зимокосов