188994. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés földgáz energiájának hasznosítására
1 188 994 2 előmelegítésére használjuk fel az expanzió gyűjtőhatásának kompenzálása érdekében. A 3 energiahasznosító gépegységgel, azaz kompresszorral komprimált levegő hőjét az 1 hőcserélőben felhasználjuk a 2 expanziós gépegységbe, adott esetben detanderbe, nyomáscsökkentés céljából bevezetett földgáz előmelegítésére. Az előmelegítéssel így elkerülhetjük az alacsony hőmérsékletszintet a detanderben, s így a hidrátképződményt is. Ezen kívül a magasabb hőmérsékletről történő expandáltatás következtében nő az azonos expanzióviszony mellett kinyerhető hasznos energia is. A 4 szűrőegység a komprimálandó közeg, adott esetben levegő, ill. a földgáz szűrésére használható. A működés során tehát a földgáz az 1 hőcserélőn keresztül a 2 expanziós gépegységbe kerül, és ott nyomását elvesztve a 2 expanziós gépegységet meghajtja. A 2 expanziós gépegység meghajtja a 3 energiahasznosító gépegységet, adott esetben kompresszort, amely a belépő levegő nyomását megnöveli, ami által a kimenő oldalon megjelenő sűrített levegő felmelegszik, A kimenő oldalon megjelenő sűrített levegőt az 1 hőcserélő másik terébe vezetjük, amelynek hője így előmelegíti a 2 expanziós gépegységbe beáramló földgázt, miközben a levegő lehűl. A felmelegedés, illetve lehűlés konkrét mértéke természetesen a mindenkori nyomás és hőmérsékleti viszonyoktól függ. A 2. ábra szerinti példakénti kiviteli alaknál mind a 2 expanziós gépegység, mind pedig a 3 energiahasznosító gépegységet alkotó kompresszor kétfokozatú. A detander két fokozata egymáshoz 5 további hőcserélőn keresztül van csatlakoztatva, amely 5 további hőcserélő másik tere a kompresszor második fokozatának kimenetéhez van kapcsolva. A kompresszor első fokozatának kimenete és második fokozatának bemenete az 1 hőcserélőn keresztül van egymással összekötve. Ez a megoldás különösen nagy expanzió-viszony esetén használható. A 3. ábra szerinti kapcsolási elrendezésnél a 2. ábrán látható példakénti kiviteli alakhoz képest a kompreszszor fokozatainak kimenetei egymásközt fel vannak cserélve, amely megoldás a földgázhálózat változó nyomásviszonyaihoz történő alkalmazkodást, valamint a komprimált közeg szükséges végnyomásának biztosítását teszi adott esetben lehetővé. Ezen példakénti kiviteli változatok az egy-egy fokozatban célszerűen megvalósítható expanzió viszony, illetve kompresszióviszony miatt szükségesek. A 4. ábrán látható példakénti kiviteli alaknál a 3 energiahasznosító gépegység háromfokozatú kompreszszor, és az ábrázolt példakénti kiviteli alak 6 kimeneti hőcserélőt tartalmaz. Az itt ábrázolt kapcsolási elrendezés hasonló a 2. ábra szerinti kapcsolási elrendezéshez, de az 5 további hőcserélőből kilépő közeg nem a felhasználási helyre, hanem a kompresszor harmadik fokozatába kerül, a kompresszor harmadik fokozatának kimenete pedig a 6 kimeneti hőcserélő egyik terével van összekötve, a 6 kimeneti hőcserélő másik tere pedig a detander kimenetével van összekötve. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés 5. ábrán látható kiviteli alakjánál a kapcsolási elrendezés 7 másodlagos hőcserélővel van kiegészítve, amelynek egyik terébe a kompresszor kimenővezetéke van csatlakoztatva. Az 1 hőcserélő egyik tere a 2 expanziós gépegység bemenő vezetékébe van beiktatva, míg az 1 hőcserélő másik tere és a 7 másodlagos hőcserélő másik tere 8 szivattyún keresztül csővezetékkel egymással össze van kötve, így további hőátviteli rendszert alkot. Ily módon a kompresszor által komprimált közeg hője nem közvetlenül, hanem közvetve melegíti fel az 1 hőcserélőn keresztüláramló földgázt. Ez az alkalmazások egy részénél üzembiztonsági, illetve hőátviteli körülmények miatt indokolt lehet. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés előnye, hogy igen jól alkalmazható olyan kohászati és vegyipari létesítményeknél, ahol az üzemet nagynyomású gázhálózatról látják el földgázzal és az üzemnek sűrített levegő szükséglete van, pl. pneumatikus berendezések üzemeltetésére, oxigén-gyártásra stb. A kapcsolási elrendezés további előnye, hogy ezenkívül alkalmazható bármilyen közeg expandáltatására és az így felszabadult energiával bármilyen gáznemű közeg komprimálására. Ugyancsak előnyös, hogy a kitermelt mechanikai munka kompresszoron kívül bármilyen más hőt termelő munkagépben is felhasználható, az itt ismerteti kapcsolási elrendezésnek megfelelően. A találmány szerinti kapcsolási elrendezésnek földgáz nyomáscsökkentésére való felhasználásakor kedvező tulajdonsága, hogy a gázátadó állomásokon korábban nem hasznosított nyomáslépcsőt, sűrített közeg, adott esetben sűrített levegő, előállítására hasznosítja és a komprimálás közben felmelegedett közeget a technológiába belépő földgáz előmelegítésével hűti vissza. Ezzel egyidejűleg megoldja a földgáz egyébként is szükséges előmelegítését a hidrátzóna elkerülése érdekében. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés előnye, hogy többszörös szabadsági fokkal, azaz szabályozási lehetőséggel, rendelkezik, mert a levegő mennyiségének, az átáramló földgáz mennyiségének, valamint a földgáz expanziós viszonyának változtatásával az energetikailag összekapcsolt földgáz-levegő rendszer viszonylag rugalmasan üzemeltethető. Szabadalmi igénypontok 1. Kapcsolási elrendezés földgáz energiájának hasznosítására, amely legalább egy- - adott esetben többfokozatú — expanziós gépegységet, célszerűen detandert, továbbá legalább egy— adott esetben többfokozatú — energiahasznosító gépegységet, előnyösen kompresszort és legalább egy hőcserélőt tartalmaz, azzal jellemezve, hogy az expanziós gépegység (2) legalább egyik bemenő vezetéke és az energiahasznosító gépegység (3) előnyösen kompresszor, legalább egyik kimenő vezetéke közvetlenül, vagy további hőátviteli rendszeren keresztül a hőcserélő (1) egymástól elhatárolt tereivel van öszszeköttetésben. 2. Az 1. igénypont szerinti kapcsolási elrendezés ki\ iteli alakja azzal jellemezve, hogy az expanziós gépegység (2) kétfokozatú detandert, amelynél a két fokozat további hőcserélőn (5) keresztül van összekötve, továbbá az energiahasznosító gépegység (3) kétfokozatú kompresszor, amelynél az első fokozat kimenete a második fokozat bemenetével a hőcserélőn (1) keresztül van összekapcsolva, a második fokozat kimenete pedig a további hőcserélőhöz (5) van csatlakoztatva. 3. Az 1. igénypont szerinti kapcsolási elrendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az expanziós gépegység (2) kétfokozatú detander, az energiahasznosító 5 10 15 20 25 30 35 40 45 60 55 60 65 3
