182479. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés hidrogén csőtávvezetéki nyomásfokozó állomások teljesítményének, energetikai hatásfokának növelésére
3 182479 4 A találmány kapcsolási elrendezésre vonatkozik, szénhidrogéncsö-távvezetéki nyomásfokozó állomások teljesítményének, illetve energetikai hatásfokának növelésére. Ismeretes, hogy a nagy szénhidrogén- (földgáz- és olaj-) termelő mezőket a fogyasztóhelyekkel csőtávvezetékek kötik össze, mert így nagy szénhidrogén-mennyiségeket lehet gazdaságosan nagy távolságra szállítani. A csőtávvezetékek gazdaságos beruházása és üzemeltetése érdekében szakaszonként (például 100—150 km) nyomásfokozó berendezéseket alkalmaznak, amelyek legyőzik a csővezeték súrlódási és egyéb ellenállását és (földgáz esetén) megfelelő nyomás tartásával csökkentik a szállítandó közeg térfogatát. Az ilyen nyomásfokozó állomásokra egy több ezer kilométer hosszú csőtávvezetéknél nagy számban van szükség. Világviszonylatban ezek száma ezrekre tehető. A nyomásfokozó állomásokon kompresszorokat (szivattyúkat) alkalmaznak, amelyeket a szállított szénhidrogénnel üzemeltetett erőgépek hajtanak. A nagyszámú nyomásfokozó állomás üzemeltetése tehát a csővezetékek hosszától függően jelentős önfogyasztással jár, és ez csökkenti az eladható szénhidrogén mennyiségét. A nagy önfogyasztás fő oka, hogy jelenleg szinte kizárólag nyílt körfolyam gázturbinákat használnak a kompresszorok (szivattyúk) hajtására, ezek energetikai hatásfoka csak 20—30%, az elfogyasztott szénhidrogén 70 —80%-a tehát nem hasznosul. Példaként említhető az ismert orenburgi földgáztávvezeték, amelynek 2800 km-es hosszán 22 nyomásfokozó állomás működik, amelyek önfogyasztása a továbbított teljes földgázmennyiség több mint 15 százaléka (4,5 mrd m3/év). Az így előálló, világviszonylatban is jelentős energiaveszteség miatt ezen a helyzeten lehetőség szerint változtatni kell. A jelen találmány célja olyan megoldások kialakítása, amelyek révén a szénhidrogéncső távvezetéki nyomásfokozó állomások teljesítménye és,/vagy energetikai hatásfoka lényegesen megjavítható anélkül azonban, hogy azok egyéb fontos jellemzői, mint az üzembiztonság, környezettől függetlenség, fajlagos beruházási költség kedvezőtlenül változnának. További célként tűztük k,i, hogy a találmány révén a nyomásfokozás önfogyasztását kb. 1/3 résszel csökkentsük, a nyomásfokozás üzembiztonságát javítsuk, és hogy a műszaki megoldást meglevő nyomásfokozó állomásokon is megvalósíthassuk. A kitűzött célnak olyan berendezéssel teszünk eleget, ahol a gázturbinák és a gőzturbinák aránya az egyenlőtől a háromszorosáig, célszerűen kétszeresére terjedhet, és a tartalék gépegység mindenkor gázturbinával van hajtó kapcsolatban. A gázturbinák mindegyikéhez külön füstgázkazán van kapcsolva, amelyek automatikus szerkezeti kialakítású póttüzelő és/vagy helyettesítő tüzelőberendezéssel vannak felszerelve. A találmány szerinti műszaki megoldás értelmében a kompresszorokat vagy szivattyúkat hajtó gázturbinák távozó füstgázával fűtött kazánokban gőzt termelünk, a gőzt gőzturbinába vezetjük, és azzal további kompresszorokat vagy szivattyúkat hajtunk. Az egyidejűleg üzemeltetett gázturbinák és a gőzturbinák aránya az egyenlőtől a háromszorosáig terjed, és a gázturbinák mindegyikéhez külön füstgázkazánt kapcsolunk, amelyeket adott esetben automatikus működésű póttüzelő és/vagy helyettesítő tüzelőberendezéssel működtetünk, továbbá a gőzturbinásait zárt vízkörű légkondenzációval kötjük össze, amely célszerűen indirekt rendszerben van elrendezve, ahol a víznyomás alatti léghűtő atmoszferikus víztárolóval van összekötve, amely egyben a kazántelep víztárolója is. Célszerű, ha a kompresszió miatt felmelegedett földgáz hőjét a gőz—víz körfolyamban tápvízmelegítésre hőcserélők útján hasznosítjuk. A turbina-kompresszor gépegységek csapágyhűtési hőjét a kenőolaj közvetítésével a gőzkörfolyamatban hasznosítjuk. A nyomásfokozó állomáson tüzelésre elhasznált földgázt expanzió előtt a füstgázkazánokban termelt gőzzel melegítjük elő. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés lényege tehát, hogy az egyidejűleg üzemelő gázturbinák és gőzturbinák aránya az egyenlőtől a háromszorosig terjedhet, célszerűen az arány kétszeres, és a tartalék gépegység mindenkor gázturbina-hajtású, a gázturbinák mindegyikéhez külön füstgázkazán van kapcsolva, a kazánok pedig automatikus működésű póttüzelő és/vagy helyettesítő tüzelőberendezéssel van felszerelve. A találmány szerinti nyomásfokozó állomás víztől függetlenségének biztosítására a gőzturbinák zárt rendszerű légkondenzációval működnek, így minimális vízigényük tárolással és időszakos pótlással fedezhető. A zárt rendszer vízminősége, kis gáztartalma érdekében (kazántápvíz) és a nagy méretű gőztávvezeték elkerülésére célszerűen az indirekt légkondenzáló alkalmazandó, amelynél az apróbordás léghűtő víznyomás alatt áll, így esetleges tömítetlensége felismerhető. A hőrendszer keverőkondenzátora célszerűen a gőzturbina fölött (mellett) helyezhető el, így a gőzturbina alapozása egyszerű síkalap lehet. A találmány alkalmazása révén megoldható a komprimált és felmelegedett földgáz, valamint a gépek kenőolajának lehűtését is, a hő hasznosítását a kazánok tápvízkörébe iktatott hőcserélőkkel. A füstgázkazánokban termelt gőz kis részével megoldja a nyomásfokozó állomás gázfogyasztói előtt expandáltatandó földgáz fűtését (hidrátképződés ellen), ezzel feleslegessé teszi külön kazántelep létesítését, és itt is földgázt takarít meg. A találmány szerinti kapcsolási elrendezést célszerű kiviteli alakok kapcsán rajzmellékleteken ismertetjük, ahol az 1. ábra a találmány szerinti berendezés elrendezési vázlatát, a 2. ábra a találmány szerinti nyomásfokozó állomás telepítési vázlatát mutatja be. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
