188994. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés földgáz energiájának hasznosítására
1 188 991 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés földgáz energiájának hasznosítására, különösen gá/nemű közeg, előnyösen levegő sűrítésére. A távvezetéki földgázszállítás mennyiségi követelményei és a csővezeték gazdaságos kihasználása, valamint a gázhálózat területi eloszlása megköveteli a szállított földgáz nyomásának megfelelően nagy szinten történő tartását a távvezetékben. Ez. a nyomás általában nagyobb mint a fogyasztó gázégője által igényelt nyomásszint. A hagyományos technológiai megoldásokban a gáz. nyomását ún. fojtószelepes gázátadó állomásokon csökkentik. Ebben az. esetben az. jzentulp expanzió során a nyomáskülönbség által biztosított potenciális energiát nem hasznosítják. A nyomáskülönbség energetikai felhasználása csak expanz.iós gépegységek, expanziós turbinák, ún. detunderck segítségével lehetséges, amelyekben a gáz közel izentróp folyamat során expandál. A kitermelt mechanikai munkát különböző munkagépek, pl. kompresszor, szivattyú, generátor meghajtására használhatjuk fel. ismeretes olyan megoldás, amelynél a kitermelt munkát hűtőkör hűtőkompresszorának meghajtására, vagy a detanderből kijövő gáz. rekomprimálására használjuk fel. Az expandáló közeg a gyakorlatban az. expanzió következtében lehűl. Amennyiben a lehűlés következtében a közeg - adott esetben a földgáz. — hőmérséklete kisebb lesz, mint a hidrátképződés hőmérsékletszintje, úgy a kiváló szilárd hidrátrészecskék zavarják a detander üzemelését, eróziót okoznak a járókerekek lapátjain. Kedvezőtlenebb esetben üzemzavart is okozhatnak. Az ismert megoldásoknál ezt a földgáz, előzetes szárításával igyekeznek elkerülni. A jcjcn találmány célja a földgáz potenciális energiájának hasznosítása mellett a hidrátképződés szárítóberendezés alkalmazása nélküli mcggátlása. A találmány feladata- olyan megoldás Kialakítása, amelyben a földgáz potenciális energiája hasznosítható, ugyanakkor a földgáz hőmérséklete az üzemszerű működés során a hidrátképződés hőmérsékletszintjére nem csökken le. A jelen találmány szerint a fenti feladatot olyan kapcsolási elrendezéssel oldjuk meg, 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, mimcllctt az expanziós gépegység legalább egyik bemenő vezetéke és az energiahasznosító gépegység, előnyösen kompresszor, legalább egyik kimenő vezetéke közvetlenül vagy további hőátviteli rendszeren keresztül a hőcserélő egymástól elhatárolt tereivel van összeköttetésben. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés egyik előnyös kiviteli alakjánál az expanziós gépegység kétfokozatú detander, amelynél a két fokozat további hőcserélőn keresztül van összekötve, továbbá az energiahasznosító gépegység kétfokozatú kompresszor, amelynél az első fokozat kimenete a második fokozat bemenetével a hőcserélőn keresztül van összekapcsolva, a második fokozat kimenete pedig a további hőcserélőhöz van csatlakoztatva. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés további előnyös kiviteli alakjánál az expanziós gépegység kétfokozatú detander, az energiahasznosító gépegység pedig kétfokozatú kompresszor, ahol a kétfokozatú detander 2 fokozatai a további hőcserélőn keresztül vannak összekapcsolva, a kétfokozatú kompresszor első fokozatának kimeneté pedig a második fokozat bemenetével a további hőcserélőn keresztül van összekötve, az első fokozat kimenete pedig a hőcserélőhöz van csatlakoztatva. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés további előnyös kiviteli alakjánál az. expanziós gépegység kétfokozatú detander, az energiahasznosító gépegység háromfokozatú kompresszor, az. expanziós gépegység két fokozata a további hőcserélőn keresztül van egymással összekapcsolva, továbbá a kompresszor első fokozatának kimenete a második fokozat bemenetéhez a hőcserélőn keresztül van csatlakoztatva, a kompresszor második fokozatának kimenetc a harmadik fokozat bemenetéhez á további hőcserélőn keresztül van csatlakoztatva, a harmadik fokozatának kimeneté pedig kimeneti hőcserélő egyik teréhez van kapcsolva, a kimeneti hőcscélő másik tere pedig az expanziós gépegység második ‘okozatának kimenetéhez, van kötve, A találmány szerinti kapcsolási elrendezés további előnyös kiviteli alakjánál az cnergiahasznosító gépegység, előnyösen kompresszor kimenő vezetékébe másodlagos hőcserélő van beiktatva, amelynek másik tere szivattyú közbeiktatásával a hőcserélővel van összekapcsolva. A találmány szerinti kapcsolási elrendezést és működését a mellékelt rajzokon ábrázolt példákén ti kiviteli alakok alapján részletesebben ismertetjük. A rajzokon az 1. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy fokozatú expanz.iós gépegységgel és egy fokozatú energiahasznosító gépegységgel, adott esetben kompresszorral kialakított példakénti kiviteli alakja, a 2. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés kétfokozatú expanz.iós gépegységgel, és kétfokozatú kompresszorral kialakított példakénti kiviteli alakjának egyik változata, a 3. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés kétfokozatú expanziós gépegységgel és kétfokozatú energiahasznosító gépegységgel, adott esetben kompresszorral kialakított példakénti kiviteli alakjának egy további változata, a 4. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés kétfokozatú expanziós gépegységgel és háromfokozatú kompresszorral kialakított példakénti kiviteli alakja, az 5. ábra pedig a találmány szerinti kapcsolási elrendezés további hőátadó körrel kialakított példakénti kiviteli alakja. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés 1. ábrán látható példakénti kiviteli alakja 1 hőcserélőt, 2 expanziós gépegységet, adott esetben detandert, 3 energiahasznosító gépegységet, adott esetben kompresszort és 4 szűrőegységet tartalmaz. A kapcsolási elrendezés mükdése azon alapszik, hogy több cnergiahasznosító gép működése során jelentős mennyiségű |iő ^keletkezik az áramlási és az egyéb veszteségek miatt. így pl. ha az energiahasznosító gép, - mint. a példakénti kiviteli alakoknál - kompresszor, sűrítés közben a komprimált közeg — általában levegő — jelentősen felmelegszik. Nagy kompresszió viszony esetén a komprimált közeg túlzott felmelegedése miatt közbenső hűtést kell alkalmazni. A működés lényege, hogy a 3 energiahasznosító gépegység működése közben keletkező hőt a 2 expanziós gépegységbe, adott esetben detanderbe belépő közeg 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
