189973. lajstromszámú szabadalom • Berendezés kompresszorállomások hulladékhőjének hasznosítására
1 189.973 2 A találmány tárgya berendezés tízvezetéki kompresszorállomások alacsonypotenciálú hulladékhőjének a gázkompressziós körfolyamaton kívüli hőfogyasztóban való hasznosítására, A kisnyomású és nagynyomású gázvezeték között elrendezett, gázmotor vagy gázturbina hajtású turbokompresszorral A földgáz lelőhelyek és a fogyasztók közötti nagy távolságok miatt a földgáz továbbítására nagy' átmérőjű és nagy nyomáson üzemelő csővezetékeket használnak. A csővezetékek mentén egymástól 100-200 km távolságba kompresszorállomásokat helyeznek el, melyek az előző szakasz súrlódási veszteségei következtében a földgáz lecsökkent nyomását dugattyús vagy turbokompresszorok segítségével megnövelik, s ezáltal lehetővé válik, hogy a földgáz az egész csővezeték mentén viszonylag kis fajtérfogattal legyen továbbítható, A kompresszorok meghajtására általában a gázvezetékből elvett földgázzal meghajtott gázmotorokat vagy gázturbinákat alkalmaznak. Mivel rendszerint többezer km távolságú gázszállításról van szó, a kompresszorok meghajtására felhasznált gázmennyiség a csővezetéken szállított gáz jelentős hányadát teszi ki, azaz a a gáztovábbításra felhasznált energia lényegesen csökkenti a vezetéken továbbított hasznos gáz mennyiségét. A gáztovábbítás hatásfokának javítása érdekében kifejlesztettek olyan rendszereket, amelyeknél a kompresszor hajtására szolgáló gázturbinákból kiáramló, nagy hőmérsékletű gáz-levegő keverék hőhasznosító kazánban gőzt termel, s ezzel a gőzzel gőzturbinákat hajtanak, melyek további gázkompresszorok hajtására szolgálnak. Ezzel a rendszerrel a gáz továbbításra felhasznált gáz mennyisége 20- 3071-ka! csökkenthető. A gáztávvezetéki kompresszorállomások termodinamikai hatásfoka tovább javítható, ha nemcsak a gázturbinákból kiáramló forró gázok, hanem a továbbítandó gáz kompressziója során a gázba bevitt hőenergiát is hasznosítjuk. A továbbítandó földgáz kompressziójakor ugyanis annak hőmérséklete is megnövekszik. A magasabb hőmérséklet miatt nagyobb lesz a gáz térfogata, ami növeli a csővezetéki veszteségeket. Ezért a kompresszió után célszerű a gázt eredeti hőmérsékletére visszahűteni. Erre a célra levegővel hűtött, gáz-levegő hőcserélőket alkalmaznak. Ezek a hőcserélők, valamint a hozzájuk tartozó elosztó csővezetékek a gáz nagy nyomása (80- 100 bar) miatt rendkívül költségesek. Az elosztóvezetékek magas költsége miatt a gázhűtőket általában a kompresszorhoz közel helyezik el, s ez a követelmény ventilátoros léghűtők alkalmazását igényli. A kompresszorból kilépő meleg gáz a hőcserélőkön ventilátorokkal átáramoltatott levegő hatására kb. a kompresszorba való belépésének megfelelő hőmérsékletre hűl le. A lehűtés során a gázból elvont hőenergia nagyságrendileg megegyezik a kompresszorok által felhasznált energiával. A mostanáig alkalmazott megoldások szerint ennek a hőenergiának legfeljebb néhány százalékát lehetett hasznosítani a kompreSsziós körfolyamat hatásfokának növelésére oly módon, hogy gőzturbinával felszerelt kompreszszorállomásoknál a gőzturbina tápvíz előmelegítését ezzel a hővel végezték. Hasonló megoldást ismertet a 2 616 594 sz. német szabadalmi leírás. Itt a földgáz visszahűtését abszorpciós hűtéssel végzik, amihez abszorpciós hűtőkészüléket alkalmaznak. Az abszorpciós hűtés energiszükségletét viszont a gázturbina hulladék hőjéből nyerik. Ennek a megoldásnak a révén is lehet néhány százalékkal csökkenteni a folyamat energiaigényét. Az ismertté vált megoldások közös jellemzője, hogy a kompresszorállomásokon hulladékhőként jelentkező hőmennyiség a segítségükkel csak igen kis százalékban hasznosítható. Miután itt alacsonypotenciálú hulladék hőről van szó, ennek hasznosítása az ismert megoldások révén nincs megoldva. A találmánnyal megoldandó feladat az ismert megoldások hátrányainak kiküszöbölése mellett olyan berendezés kidolgozása, amelynek segítségével a gáztávvezetéki kompresszióállomások termodinamikai hatásfokát növelni lehet a komplirnált gáz visszahűtése során nyert energia hasznosításával. A találmány alapja az a felismerés, hogy az alacsonypotenciálú hőt is hasznosítani lehet, ha ezt a gázkomp ressziós körfolyamaton kívüli hő fogy asz tóban végezzük. A találmány szerinti továbbfejlesztés értelmében most már a turbokompresszor után az abból kilépő, nagynyomású, a kompresszió során felmelegedett földgázt lehűtő, folyadékkal hűtött felületi hőcserélő van kapcsolva, ami szivattyúval ellátott folyadékvezeték útján van a gázkompiessziós körfolyamaton kívüli hőfogyasztóhoz csatlakoztatva. Az egyik célszerű kiviteli alak értelmében zárt, levegő hűtésfí hűtőtorony van a hőcserélő folyadék vezetékéhez csatlakoztatva és a hűtőtorony hőteljesítményének változtatására levegőmennyiség zsalukkal van ellátva. A találmány értelmében célszerű, ha a hőcserélő ■ vei a gázmotor vagy' gázturbina kipuffogógázaival melegített második hőcserélő van sorba kötve. A találmány értelmében célszerű még az a kiviteli alak is, amelyben kazán van rendszeresítve, amelynek vízköre a gázvezetékből származó gázzal van fűtve, és a hőhasznosító hőcserélő vízkörével van sorba kötve. Más, a találmány értelmében célszerű kiviteli alak esetében hőhasznosító kazán van rendszeresítve, amelynek vízköre a gázmotor vagy gázturbina kipuffogógázaival és/vagy a gázvezetékből származó gázzal van fűtve, és második kompresszorhoz csatlakoztatott gőzturbinához van kötve, mimellett a második kompresszor párhuzamosan van kötve a turbokompresszorral. Ebben az esetben eljárhatunk úgyis, hogy a második kompresszor gázturbinájához a kipufogógőzt lecsapató kondenzátort csatlakoztatunk, amelynek hűtő vízköre hűtőtoronyhoz van kapcsolva. Célszerű azonban a találmány értelmében az is, ha a hőhasznosító kazán gőze a hőhasznosító hőcserélővel sorba kapcsolt hőcserélőbe van vezetve. Egyszerű kialakítás adódik a találmány értelmében ha a hőhasznosító kazánban termelt gőzzel hajtott gőzturbina kondenzátorának hűtését ellátó hűtőtorony hőcserélői a hőhasznosító hőcserélő folyadékkörébe kapcsolt hűtőtoronyban vannak elhelyezve. Célszerű végezetül az a kiviteli alak, amelyben a berendezésben lévő hőcserélők folyadékoldalon sorba vannak kapcsolva a hőhasznosító hőcserélővel. A találmány további részleteit kiviteli példák kapcsán, a mellékelt rajzra való hivatkozással mutatjuk be. A rajzon az l-4b. ábrákon a találmány szerinti hőhasznosító rendszer különböző kiviteli alakjainak vázlatos kapcsolási rajza látható. Az 1. ábrán mutatott kiviteli alak esetében az 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
