ИСПАРИТЕЛЬ ОДОРАНТА
ODORANT EVAPORATOR

Изобретение относится к автоматическому регулированию расхода газообразной среды и может быть использовано в процессе одорирования природного газа, где требуется пропорциональная подача одоранта в газовую магистраль при значительных колебаниях расхода газа, в том числе и при малых расходах.
Известна автоматическая система одоризации газа (патент РФ на изобретение №2495709, опубл. 20.10.2013 г.), состоящая из подземной емкости с одорантом, устройства дозирующего, указателя уровня, фильтра, трубопроводов обвязки с запорно-регулирующей арматурой, блока управления. Указатель уровня установлен как сообщающийся сосуд с подземной емкостью с возможностью заполнения одорантом до любого уровня одоранта в подземной емкости, соединены они сифоном, концы которого находятся в одоранте. Верхняя часть сифона находится над поверхностью грунта и в нее встроены фильтр и центробежный насос. В указателе уровня установлены электрический преобразователь уровня одоранта и трубопровод, соединенный с емкостью расходно-измерительной из состава устройства дозирующего, снабженной сигнализатором уровня и датчиком температуры, в систему введены дезодоратор, пневмоузел и насос дозирующий. Гидравлическая полость емкости расходно-измерительной связана с насосом дозирующим, а ее газовая полость - с газовой полостью подземной емкости. Дезодоратор и пневмоузел также связаны с газовой полостью подземной емкости. Технический результат заключается в полной автоматизации работы, возможности учета количества потребленного одоранта и коррекции одоризации по фактическому потреблению одоранта, возможности контроля уровня одораната в подземной емкости, коррекции одоризации в случае частичной одоризации газа вне газораспределительной станции, значительном (многократном) уменьшении габаритов и массы системы.
Недостатком данного решения является подача одоранта в магистральную трубу низкого давления в жидком виде, что приводит к неравномерному и неполному перемешиванию одоранта с природным газом, как следствие к непредсказуемой (изменяемой) концентрации одоранта на выходе из ГРС.
Известен одоризатор природного газа с вариантами выполнения (патент РФ на изобретение № 2540134, опубл. 10.02.2015 г.), наиболее близкий к заявляемому решению и содержащий термостатированную расходную емкость одорирующей жидкости с патрубком наддува, датчик расхода природного газа с пневматическим выходным сигналом, канал подачи одоранта, сообщенный через регулировочный вентиль и пузырьковый расходомер-дозатор с магистралью низкого давления. Пузырьковый расходомер-дозатор представляет собой колбу, наполненную жидкостью, в нижней части которой установлены жиклер подачи газообразного одоранта и ловушка-калибратор, обеспечивающая образование пузырьков равного объема, счетчик пузырьков, систему регулирования столба жидкости в колбе.
Данное устройство осуществляет дозирование одоранта посредством паровой фазы полученной в специальной термостатированной емкости. Таким образом, можно получать малые порции одоранта и передавать их в магистраль низкого давления. После дозирующего устройства парам одоранта по газопроводу необходимо попасть в магистральную трубу с природным газом. При перемещении паров по газопроводам неизбежны процессы конденсации одоранта на стенках газопровода и в магистраль низкого давления попадает не весь одорант. Причем в магистраль поступает как газовая фаза одоранта (пар), так и в виде капель сконденсировавшегося на стенках газопровода (жидкая фаза). Жидкая фаза одоранта не успевает равномерно распределиться в газовом потоке и частично оседает на стенках трубопровода приводя к его коррозии. А концентрация одоранта в природном газе магистрали низкого давления оказывается ниже расчетной.
Задачей настоящего изобретения является создание устройства для одоризации газа, обеспечивающее равномерное распределение одоранта в газовом потоке.
Технический результат, на достижение которого направлено данное изобретение, заключается в подаче паровой фазы одоранта непосредственно в трубу с магистральным природным газом низкого давления для эффективного перемешивания паров одоранта в газовой среде. Равномерное распределение одоранта в газовом потоке непосредственно после узла одоризации позволит повысить точность измерения степени одоризации природного газа и усовершенствовать систему управления одоризационными установками путем внедрения в них системы обратной связи по степени одоризации газа.
Заявленный технический результат достигается благодаря тому, что для увеличения равномерности распределения одоранта в газовом потоке, в месте ввода жидкого одоранта в магистральную трубу низкого давления устанавливается термический испаритель, который переводит одорант в паровую фазу. Испаритель одоранта состоит из теплоизолированной камеры, сообщающейся с магистральным газопроводом, в которой размещены штуцер подачи одоранта и термоэлектрический нагревательный элемент во взрывозащищенном исполнении, также в термоизолированной камере размещен испарительный канал, один конец которого присоединен к штуцеру подачи одоранта, а другой конец расположен в отверстии, связывающем термоизолированную камеру и газопровод.
Изобретение поясняется чертежами: фиг. 1 - общая схема испарителя, фиг. 2 - выполнение нагревательного элемента испарителя в виде индукционного подогревателя с плоским индуктором, фиг. 3 - выполнение нагревательного элемента испарителя в виде индукционного подогревателя кольцевым индуктором, фиг. 4 - выполнение нагревательного элемента испарителя в виде плоского резистивного нагревателя, фиг. 5 - выполнение нагревательного элемента испарителя в виде резистивного нагревателя патронного типа.
Позициями на чертежах обозначены:
1 - теплоизоляция испарителя,
2 - канал подачи одоранта,
3 - испарительный канал,
4 - отверстие, связывающее термоизолированную камеру и газопровод,
5 - газопровод,
6 - нагревательный элемент,
7 - корпус испарителя,
8 - ферромагнитная вставка для увеличения КПД индукционного нагревателя,
9 - термоэлектрический датчик измерения температуры испарителя,
10 - электро/теплоизоляция плоского индуктора.
Термический испаритель одоранта состоит из корпуса испарителя 7, выполненного из коррозионно-стойкой стали, заключенного в теплоизоляцию 1, присоединенного к линии подачи одоранта посредством канала подачи одоранта 2 со штуцером, испарительного канала 3 (где происходит переход одоранта из жидкой в паровую фазу), один конец которого расположен в месте присоединения камеры к линии подачи одоранта, а другой конец в отверстии 4, связывающем испаритель и газопровод 5. В корпус испарителя 7 вмонтировано устройство подогрева испарительного канала 3, выполненное в виде нагревательного элемента 6. Нагревательный элемент 6 расположен таким образом, чтобы эффективно передавать тепло испарительному каналу. С газопроводом низкого давления 5 испаритель соединяется посредством сварочного (резьбового) соединения. Для уменьшения тепловых потерь в окружающую среду испаритель и подогреватель теплоизолированы.
Нагревательный элемент 6 может быть выполнен в виде индукционного подогревателя с плоским (фиг. 2) или кольцевым (фиг. 3) индуктором. Либо в виде плоского резистивного нагревателя (фиг. 4), либо резистивными нагревателями патронного типа (фиг. 5). При этом, для повышения КПД индукционных подогревателей в конструкцию корпуса испарителя вносится ферромагнитная вставка 8.  Для контроля и поддержания температуры испарительного канала в корпус испарителя вмонтарован термоэлектрический преобразователь 9. Испарительный канал может быть выполнен с тангенциальным подводом одоранта (фиг 5), что позволяет увеличить равномерность перемешивания паров одоранта с газовым потоком.
Устройство распыления одоранта состоит из емкости с одорантом, находящейся под атмосферным давлением, имеющей патрубки подключения для ее наполнения и патрубок подключения к дозирующей емкости. Дозирующая емкость соединена с дозирующим насосом, управляемым системой управления, связанной с датчиком расхода газа. Одорант по гидропроводу подается на испаритель одоранта, который включает в себя корпус испарителя 7, заключенный в терплоизоляцию 1, в корпусе 7 размещается нагревательный элемент 6. Одорант через канал подачи одоранта 2 подается в испарительный канал 3, размещенный в теплоизолированном корпусе испарителя 7. Тепло от нагревательного элемента 6 передается корпусу испарителя 7 и испарительному каналу 3. При прохождении по испарительному каналу 3 жидкий одорант нагревается и переходит в парогазовую фазу. Через отверстие 4, связывающее испаритель и газопровод, пары одоранта, попадая в газопровод 5 смешиваются с газовым потоком. Температура испарительного канала 3 контролируется термоэлектрическим преобразователем 9.
Температура нагревательного элемента термоизолированной камеры зависит от расхода газа и требуемой скорости испарения одоранта и регулируется системой управления. Температура подогрева испарительного канала определяется расходом одоранта и поддерживается посредством системы управления. Система управления защищает канал от перегрева, а ее мощность не превышает мощности, при которой при длительном нагреве канал в отсутствии одоранта нагреется до температуры его воспламенения.