RU2700842C1

RU2700842C1 - Gas-distributing station

Info

Publication number: RU2700842C1
Application number: RU2019102253A
Authority: RU
Inventors: Николай Сергеевич Кобелев; Сергей Геннадьевич Емельянов; Андрей Николаевич Кобелев; Денис Сергеевич Алымов
Priority date: 2019-01-28
Filing date: 2019-01-28
Publication date: 2019-09-23

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention relates to gas engineering, particularly, to gas distribution stations for reduction of gas pressure in gas pipeline. Result is achieved by separation of rust and / or scale in cavities of curvilinear grooves located on inner surface of divergent part of ejector with subsequent accumulation of solid particles in curved groove and their discharge through contaminant collector. Curved grooves have a dovetail profile. Circular groove connected with contaminant removal device is arranged at ejector outlet.

EFFECT: technical task of the proposed invention is to ensure efficient operation of the gas distribution station while maintaining normalized parameters of the degree of purification of natural gas from solid particles of contaminants coming through the ejector to the consumer.

1 cl, 6 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.

Известна газораспределительная станция (см., патент РФ № 2544404, МПК F17D 1/04, опубл. 20.03.2015.), 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, published March 20, 2015.) 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 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 steam trap, and the control unit is provided the outside temperature sensor and the vortex tube hot flow rate 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 mixing chamber connected to 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 beams ies thin basalt fibers arranged vertically.

Недостатком является снижение эффективности работы газораспределительной станции при длительной эксплуатации из-за попадания мелкодисперсных каплеобразных частиц холодного потока вихревой трубы в магистраль низкого давления и далее к потребителю, что понижает теплоту сгорания природного газа на бытовом оборудовании (см., патент РФ №2623015 МПК F25B11/00, опубл. 21.06.2017бюл. №18), 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 вывода холодного потока.The disadvantage is the decrease in the efficiency of the gas distribution station during long-term operation due to the ingress of fine droplet-like particles of a cold vortex tube stream into the low-pressure line and further to the consumer, which lowers the calorific value of natural gas on household equipment (see RF patent No. 2623015 MPK F25B11 / 00, publ. 06/21/2017 bull. No. 18), containing the control unit of the technological unit with a high and low pressure gas pipeline, a condensate collection tank connected to the high pressure gas pipeline and h cut-off valve 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 vortex tube hot stream, 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 hot flow controller the vortex tube flow located at the inlet of the ejector, and the heat exchanger is plate-shaped and is located on the recirculation loop of the heating system and is connected to during the ejector, while the ejector exit is connected to a low pressure gas pipeline, and its mixing chamber 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 bundles of elongated thin basalt fibers arranged vertically to discharge a cold stream.

Недостатком является снижение эффективности работы газораспределительной станции в условиях изменяющейся концентрации загрязнений в виде твердых частиц ржавчины и/или окалины, сопутствующих природному газу, поступающему из вихревой трубы через эжектор в газопровод низкого давления, что способствует возникновению аварийных ситуаций в процессе сжигания на оборудовании различных потребителей, в том числе и на бытовом уровне.The disadvantage is a decrease in the efficiency of the gas distribution station under the conditions of a varying concentration of contaminants in the form of solid particles of rust and / or scale associated with natural gas coming from the vortex tube through the ejector to the low pressure gas pipeline, which contributes to emergency situations during the combustion process on equipment of various consumers, including at the household level.

Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение эффективной эксплуатации газораспределительной станции при поддержании нормированных параметров по степени очистки природного газа от твердых частиц загрязнений, поступающих через эжектор к потребителю. Это достигается путем отделения ржавчины и/или окалины в полостях криволинейных канавок, расположенных на внутренней поверхности расширяющейся части эжектора и выполненных в виде ласточкина хвоста с последующим накоплением твердых частиц в криволинейных канавках и сбросом их через сборник загрязнений.The technical task of the invention is to ensure efficient operation of a gas distribution station while maintaining normalized parameters for the degree of purification of natural gas from solid particles of contaminants entering through the ejector to the consumer. This is achieved by separating rust and / or scale in the cavities of the curved grooves located on the inner surface of the expanding part of the ejector and made in the form of a dovetail, followed by the accumulation of solid particles in the curved grooves and dumping them through the dirt collector.

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, при этом 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, кроме того конденсатоотводчик включает корпус с крышкой и коническое днище, соединенное с емкостью сбора конденсата, и снабжен отражательной перегородкой, которая выполнена с покрытием, полученным ионно-плазменным методом, стеклоподобной нанообразной пленкой из оксида тантала со стороны патрубка ввода холодного потока из вихревой трубы, кроме того отражательная перегородка соединена с крышкой и расположена между патрубками ввода и вывода холодного потока, при этом на внутренней поверхности расширяющей части эжектора выполнены криволинейные канавки профиль которых имеет вид ласточкина хвоста, а у выходного отверстия эжектора расположена круговая канавка, соединенная с устройством удаления загрязнений. 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, while the control unit is equipped with a sensor t outside air temperature and a vortex tube hot flow 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 collection tank is covered with heat-insulating and heat-accumulating material, made in the form of elongated thin beams of basalt fibers arranged vertically, in addition, the steam trap includes a housing with a lid and a conical bottom connected to the condensate collection tank, and is equipped with a reflective partition, which is made with a coating obtained by the ion-plasma method, a glass-like nano-shaped film of tantalum oxide from the input pipe cold flow from the vortex tube, in addition, the baffle plate is connected to the lid and is located between the cold flow inlet and outlet nozzles, while on the inner surface The curvilinear grooves of which have the shape of a dovetail are made on the span of the expanding part of the ejector, and at the outlet of the ejector there is a circular groove connected to the contaminant removal device.

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, на фиг.3 - конденсатоотводчик с отражательной перегородкой, на фиг.4 - разрез отражательной перегородки, покрытой стеклоподобной нанообразной пленкой из оксида тантала, на фиг. 5 –расширяющаяся часть эжектора с криволинейными и круговой канавками устройством удаления загрязнений, на фиг. 6 – профиль криволинейной канавки.Figure 1 presents a schematic diagram of a gas distribution station; figure 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 fibers of basalt, figure 3 - condensate drain with a reflective partition, figure 4 - section of the reflective partition coated with a glass-like nano-like film from tantalum oxide, in FIG. 5 - the expanding part of the ejector with curved and circular grooves by the device for removing contaminants, in FIG. 6 is a profile of a curved groove.

Газораспределительная станция содержит блок управления 1, технологический блок 2 с газопроводами высокого давления З 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 сообщает газопроводом газовую полость 6 с атмосферой. На газопроводе высокого давления 3 установлена вихревая труба 12, выход 13 ее холодного потока соединен с конденсатоотводчиком 8, а выход 14 ее горячего потока соединен с входом 15 пластинчатого теплообменника 16, расположенного в 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. Блок управления 1 снабжен датчиком температуры 25 наружного воздуха и регулятором расхода 26 горячего потока вихревой трубы 12, расположенным 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., Глущков А.Ф. Теплообменники с интенсификацией теплоотдачи. - М.: Энергоатомиздат 1986. 240 с.).The gas distribution station comprises a control unit 1, a process unit 2 with high pressure gas lines 3 and low pressure 4 and a condensate collection tank 5 connected to the high pressure gas pipe 3, while the condensate collection 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 level 10, the crane 11 communicates with the gas pipeline the gas cavity 6 with the atmosphere. A vortex tube 12 is installed on the high pressure gas pipeline 3, its cold flow outlet 13 is connected to a steam trap 8, and its hot flow outlet 14 is connected to an inlet 15 of a plate heat exchanger 16 located in the recirculation circuit 17 of the heating system 18 of the gas distribution station 19. 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 a heating gas coolant (hot natural gas stream from a vortex tube 12) and a 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 ° C and can replace all types of shell-and-tube, high-speed and plate constructions of a heat supply system ”(see, for example, pp. 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.

Конденсатооотводчик 8 включает корпус 29 с крышкой 30 и коническое днище 31, соединенное через кран 9 с емкостью сбора конденсата 5. Конденсатоотводчик 5 снабжен отражательной перегородкой 32, которая выполнена с покрытием стеклоподобной нанообразной пленкой 33 из оксида тантала со стороны патрубка 34 ввода холодного потока из вывода 13 вихревой трубы 12. Кроме того, отражательная перегородка 32 соединена с крышкой 30 и расположена между патрубком 34 ввода холодного потока из вихревой трубы 12 и патрубком 35 вывода его из корпуса 29 конденсатоодводчика на внутренней поверхности 36 расширяющейся части 37 эжектора 22 выполнены криволинейные канавки 38, профиль 39 которых имеет вид ласточкина хвоста, а у выходного отверстия 23 эжектора 22 расположена круговая канавка 40, соединенная с устройством удаления загрязнений 41. .The steam trap 8 includes a housing 29 with a cover 30 and a conical bottom 31 connected through a tap 9 to a condensate collecting tank 5. The steam trap 5 is equipped with a reflective wall 32, which is coated with a glass-like nano-like film of tantalum oxide 33 from the side of the cold flow inlet port 34 13 of the vortex tube 12. In addition, the baffle 32 is connected to the cover 30 and is located between the cold flow input pipe 34 from the vortex pipe 12 and its pipe outlet 35 from the condensate drain body 29 curved grooves 38 are made on the inner surface 36 of the expanding portion 37 of the ejector 22, the dovetail profile 39 of which has a circular groove 40 at the outlet 23 of the ejector 22 connected to the contaminant removal device 41..

Газораспределительная станция работает следующим образомGas distribution station operates as follows

Твердые частицы загрязнений не отделенные в конденсатоотводчике 8 после камеры смешивания 24 перемещаются по расширяющейся части 37 эжектора 22 и поступают в газопровод низкого давления 4 и далее к потребителю. Наличие твердых частиц в виде ржавчины и/или окалины приводит к образованию теплоты трения т.е. изменению тепломассообмена перед форсунками (см., например Цой П.В. Методы расчета отдельных задач тепломассопереноса. М.: Энергия, 1971-384с., ил.) и, как следствие изменение параметров факела пламени сжигаемого сжатого природного газа, что способствует возникновению аварийных ситуаций, особенно бытовой техники: газовые плиты на кухне и газовые котлы системы индивидуального отопления жилого или производственного помещения.Solid particles of contaminants not separated in the steam trap 8 after the mixing chamber 24 are moved along the expanding part 37 of the ejector 22 and enter the low pressure gas pipeline 4 and then to the consumer. The presence of solid particles in the form of rust and / or scale leads to the formation of heat of friction i.e. changes in heat and mass transfer in front of nozzles (see, for example, Tsoi P.V. situations, especially household appliances: gas stoves in the kitchen and gas boilers for individual heating of a residential or industrial premises.

При выполнении на внутренней поверхности 36 расширяющейся части 37 эжектора 22 криволинейных канавок 38, поток сжатого природного газа после камеры смешивания 24 с твердыми частицами загрязнений перемещается в сторону выходного отверстия 23 и закручивается. В результате под действием центробежных сил твердые частицы загрязнений оттесняются в полости 39 криволинейных канавок 38 и перемещаются в круговую канавку 40 и далее в устройство удаления загрязнений 41 для сброса в окружающую среду вручную или автоматически (на фиг. 5 не показано).When performing on the inner surface 36 of the expanding part 37 of the ejector 22 of curved grooves 38, the stream of compressed natural gas after the mixing chamber 24 with the solid particles of contaminants moves towards the outlet 23 and swirls. As a result, under the action of centrifugal forces, solid particles of contaminants are pushed into the cavity 39 of the curved grooves 38 and moved to the circular groove 40 and further to the contaminant removal device 41 for discharge into the environment manually or automatically (not shown in Fig. 5).

Для устранения «вытеснения» твердых частиц загрязнений из полостей 39 криволинейных канавок 38 закрученным потоком сжатого природного газа, полости 39 выполнены в виде ласточкина хвоста и вся масса твердых частиц перемещается в круговую канавку 40 без «витания» загрязнений во внутреннем объеме расширяющейся части 37 эжектора 22. Это обеспечивает нормированное аэродинамическое сопротивление эжектора 22 с высокой степенью очистки сжатого природного газа от твердых частиц загрязнений с последующим качественным сжиганием газа в устройствах бытовой и промышленной техники.To eliminate the "displacement" of solid particles of contaminants from the cavities 39 of the curved grooves 38 by a swirling stream of compressed natural gas, the cavities 39 are made in the form of a dovetail and the entire mass of solid particles moves into a circular groove 40 without "soaking" of contaminants in the internal volume of the expanding part 37 of the ejector 22 This provides the normalized aerodynamic drag of the ejector 22 with a high degree of purification of compressed natural gas from solid particles of contaminants, followed by high-quality gas burning in devices b household and industrial equipment.

Природный газ всегда насыщен конденсирующейся в процессе охлаждения и транспортировки парообразной и мелкодисперсной влагой, концентрация которой существенно зависит от месторождения (добычи газа), что приводит не только к коррозийному разрушению газопроводов, но снижает теплоту сгорания при использовании природного газа как источника тепловой энергии (см., например, стр. 33. Кязимов К.Г., Гусев В.Е. Устройство и эксплуатация газового хозяйства. - М.: Издательский центр «Академия », 2004-384 с. ил.)Natural gas is always saturated with vaporous and finely dispersed moisture that condenses during cooling and transportation, the concentration of which depends significantly on the field (gas production), which leads not only to the corrosion of gas pipelines, but also reduces the heat of combustion when using natural gas as a source of thermal energy (see , for example, p. 33. Kyazimov K.G., Gusev V.E. Design and operation of gas facilities. - M.: Publishing Center "Academy", 2004-384 pp. ill.)

Поэтому отделение мелкодисперсной влаги из холодного потока, поступающего из выхода 13 вихревой трубы 12 в конденсатоодводчик 8, должно способствовать устранению поступления каплеобразных частиц в камеру смешивания 24 эжектора 22 и далее в газопровод низкого давления 4.Therefore, the separation of finely dispersed moisture from the cold stream coming from the outlet 13 of the vortex tube 12 into the condensate drain 8 should help to prevent the formation of droplet-like particles in the mixing chamber 24 of the ejector 22 and further into the low pressure gas pipeline 4.

Однако при соприкосновении холодного потока, насыщенного мелкодисперсной влагой, с отражательной перегородкой 32, наблюдается на ее поверхности со стороны патрубка 34 ввода холодного потока от вывода 13 вихревой трубы 12 налипание капелек конденсата, которые коагулируясь и укрупняясь, образуют конденсатную пленку, которая из-за вязкообразного трения с материалом отражательной перегородки стекает в коническое днище для последующего поступления через кран 9 в емкость сбора конденсата 5. Стекание конденсатной пленки под воздействием силы тяжести и замедляемое силой трения вязкостного сопротивления налипающейся конденсатной пленки (см., Альтшуль А.Д., и др. Гидравлика и аэродинамика М.: Стройиздат, 1987- 414 с. ил.) приводит к тому, что конденсатная пленка "зависает" между нижней частью отражательной перегородки 32 и отверстием в коническом днище 31 корпуса 29, соединенное через кран 9 с емкостью сбора конденсата 5. При этом холодный поток в конденсатоотводчике 8, огибая отражательную перегородку 32 при перемещении из патрубка ввода 34 к патрубку вывода 35, разрывает медленно движущуюся конденсатную пленку на множество мелкодисперсных частиц, переводя в состояние "витания" (см., например, Седов А.И. Механика сплошных сред. - М.: издат. «Недра» 1970-537 с. ил.), насыщается ими и поступает в камеру смешивания 24 эжектора 22 и далее в газопровод низкого давления для подачи потребителю с последующим снижением теплоты сгорания при использовании природного газа как источника тепловой энергии. Для устранения налипания мелкодисперсных частиц влаги на поверхности отражательной перегородки 32 она выполняется с покрытием, полученным ионно-плазменным методом, стеклоподобной нанообразной пленкой из оксида тантала со стороны патрубка 34 ввода холодного потока из вихревой трубы 12. В результате холодный поток, насыщенный мелкодисперсной влагой, поступающей из патрубка 34, контактирует со стеклоподобной нанообразной пленкой 33 из оксида тантала. Тогда капельки жидкости, в связи с отсутствием вязкостного трения, скользят без коагуляции и укрупнения, и соответственно без образования конденсатной пленки под действием силы тяжести со скорейшим спуском (см., например., Литвинова В.А., Саврук Е.Н. Наноразмерные пленки оксида тантала, полученные ионно-плазменным методом // Сборник трудов региональной научно-практической конференции «Современные проблемы и достижения аграрной науки в животноводстве, растениеводстве и экономике.» - Томск: ТСХИ НГАУ. - Вып.12. – 2010 - с.299-301.) поступают в коническое днище 31 корпуса 29 конденсатоотводчика 8 и далее через кран 9 в емкость сбора конденсата 5. Следовательно, в газоотвод низкого давления 4 и соответственно к потребителю поступает природный газ без мелкодисперсной каплеобразной влаги, обеспечивая нормированную теплоту сгорания при получении тепловой энергии. 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. 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 с 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.However, when a cold stream saturated with finely dispersed moisture comes into contact with a reflective baffle 32, on its surface, on the side of the cold flow inlet pipe 34 from the outlet 13 of the vortex tube 12, condensation droplets stick, which coagulate and coarsen to form a condensate film, which, due to the viscous friction with the material of the baffle plate flows into the conical bottom for subsequent flow through the valve 9 into the condensate collection tank 5. The condensate film drains under the influence of the traction force tin plate and the viscous drag of the adhering condensate film (see, Altshul AD, et al. Hydraulics and aerodynamics M .: Stroyizdat, 1987-414 pp. ill.) leads to the fact that the condensate film “hangs” between the lower part of the baffle plate 32 and the hole in the conical bottom 31 of the housing 29, connected through a tap 9 to the condensate collecting tank 5. In this case, the cold stream in the steam trap 8, bending around the baffle plate 32 when moving from the input pipe 34 to the output pipe 35, breaks the slowly moving con ensatnuyu film into a plurality of fine particles, translating to "Withania" (see., e.g., AI Sedov Continuum mechanics. - M .: publ. "Subsoil" 1970-537 pp. ill.), it is saturated with them and enters the mixing chamber 24 of the ejector 22 and then into the low pressure gas pipeline for supplying the consumer with a subsequent decrease in the calorific value when using natural gas as a source of thermal energy. To eliminate the sticking of fine particles of moisture on the surface of the reflective partition 32, it is performed with a coating obtained by the ion-plasma method, a glass-like nano-shaped film of tantalum oxide from the side of the cold flow inlet pipe 34 from the vortex tube 12. As a result, a cold stream saturated with fine moisture entering from the pipe 34, is in contact with a glass-like nano-like film of tantalum oxide 33. Then, liquid droplets, due to the absence of viscous friction, slide without coagulation and coarsening, and accordingly without the formation of a condensate film under the action of gravity with the fastest descent (see, for example, Litvinova V.A., Savruk E.N. Nanosized films tantalum oxide obtained by the ion-plasma method // Proceedings of the regional scientific-practical conference "Modern problems and achievements of agricultural science in animal husbandry, crop production and the economy." - Tomsk: TSHI NSAU. - Issue 12. - 2010 - p.299- 301.) enter conic nd the bottom 31 of the body 29 of the steam trap 8, and then through the valve 9 into the condensate collecting container 5. Therefore, in the low-pressure gas outlet 4 respectively and the consumer receives natural gas without moisture fine droplet, providing the normalized heat of combustion when receiving heat energy. When negative outside temperatures increase, the depth of soil freezing 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 disturbed (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 a deterioration in the operating conditions of the gas distribution station. 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 with 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 to regulate the gas pressure, and the pressure regulators operate at a sufficiently high (from 3-5 and more times) differential pressure between the gas pipelines of high pressure 3 and low pressure 4 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. The vortex effect and its application in industry. Kui yshev, 1969. 369 pp.) and a cold low pressure stream having a temperature below the temperature of the gas entering the vortex tube 12.

Горячий поток из выхода 14 вихревой трубы 12, 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.The hot stream from the outlet 14 of the vortex tube 12, which is a 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 outside temperatures recorded by the temperature sensor 25 outdoor air, the control unit 1 gives a command for full or partial receipt through the flow regulator 26 of the hot stream from the vortex tube 12 to the input 15 of the plate heat exchanger 16, laid on the recirculation loop 17 of the heating system 18 of the room 19 of the gas 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, 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 9.A cold gas stream with condensate obtained both during the cooling of vaporous moisture during thermodynamic separation of the gas and associated moving gas through a high pressure gas pipeline 3 passes through a steam trap 8, where condensate is taken and subsequently flows by gravity through a valve 9 through a pipeline into a collection tank condensate 5. When filling the condensate collection tank 5 to a certain level (for example, 0.75 volume) from the level sensor 10, a signal is sent to the control unit 1 about the need to empty the collection tank condensate 5. To empty the condensate collection tank 5, the valve 9 closes and the shut-off valve 7 opens. The gas located in the condensate collection tank 5 enters the low pressure gas pipe 4, and thereby the pressure decreases in the condensate collection tank 5. 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 9.

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 especially 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 изобретения по поддержанию эффективной работы газораспределительной станции в условиях изменяющихся концентраций загрязнений в движущемся потоке сжатого природного газа достигается путем дополнительного отделения твердых частиц ржавчины и/или окалины после смешивания в эжекторе холодного потока после вихревой трубы с конденсатоотводчиком и охлажденного потока после пластинчатого теплообменника системы отопления помещения газораспределительной станции за счет выполнения на внутренней поверхности расширяющейся части эжектора криволинейных канавок, профиль которых имеет вид ласточкина хвоста, а у выходного отверстия эжектора расположена круговая канавка, соединенная с устройством удаления загрязнений. The originality of the invention to maintain the efficient operation of a gas distribution station under conditions of varying concentrations of contaminants in a moving stream of compressed natural gas is achieved by additional separation of solid particles of rust and / or scale after mixing in the ejector of a cold stream after a vortex tube with a steam trap and a cooled stream after a plate heat exchanger of the heating system premises of the gas distribution station due to execution on the inner surface the expanding part of the ejector curved grooves, the profile of which is in the form of a dovetail, and at the outlet of the ejector is a circular groove connected to the device for removing contaminants.

Claims

A gas distribution station comprising a control unit, a process unit with a high and low pressure gas pipeline, a condensate collection vessel connected to the high pressure gas pipeline and through a shut-off element to 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 a steam trap, while the control unit is equipped with an outdoor temperature sensor and is regulated rum 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 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 Moreover, in addition, the steam trap includes a housing with a lid and a conical bottom connected to the condensate collecting tank and is equipped with a reflective baffle, which is made with a coating obtained by the ion-plasma method, with a glass-like nano-like tantalum oxide film on the side of the cold flow input pipe from the vortex pipe, in addition, the baffle plate is connected to the lid and is located between the cold flow inlet and outlet nozzles, characterized in that on the inner surface of the expanding part The curvilinear grooves are made in the sector, the profile of which has the appearance of a dovetail, and at the outlet of the ejector there is a circular groove connected to the contaminant removal device.