Устройство подогрева технологического газа в газораспределительной станции

Заявляемая полезная модель относится к системам подогрева технологического газа.
Известен блок подогрева технологического газа, содержащий теплообменник и водогрейный котел с газовыми горелками и трубопроводами подвода и отвода теплоносителя от теплообменника к водогрейному котлу, причем блок подогрева разделен на два отсека: технологический и подготовки теплоносителя и снабжен шкафом управления (Вестник Газпроммаша, выпуск №6 2013 г. Р.Е. Агабабян, А.Г. Маслин «Блоки подогрева газа на базе теплообменных устройств и компактных котельных установок»).
Недостатком известного устройства является недостаточный уровень пассивной взрывозащищенности, вызванный увеличенными объемами камеры сгорания, а также наличием газовых горелок.
x
Известна также система технологического подогрева газа, содержащая источник греющей среды (котельная установка), расположенный на взрывобезопасном расстоянии от газопровода и сообщенный с теплообменником через трубопроводы с рециркуляцией теплоносителя посредством насоса, связанные с системой стабилизации температуры подогрева газа, причем газовая горелка котельной установки соединена с подачей газа через регулирующий кран (заявка №2015144242(068126) от 14.10.2015 «Система технологического подогрева, например, природного газа»). Недостатком этого аналога, взятого за прототип, является наличие достаточно высокого уровня выброса вредных веществ (NO, CO), характерное для водогрейных котлов с газовыми горелками.
x
Основной задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является существенное снижение выброса вредных веществ (NO, CO) с одновременным повышением уровня взрывозащиты.
Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве подогрева технологического газа в газораспределительной станции, содержащем теплогенератор и теплообменник с трубопроводами подвода и отвода теплоносителя из теплогенератора и с трубопроводами подвода и отвода технологического газа, размещенные в блок-боксе, а также регулятор температуры газа на выходе из теплообменника, согласно предложенному техническому решению в качестве теплогенератора использован теплогенератор с камерой сгорания пульсирующего горения, вынесенный в отдельный отсек блок-бокса, а узел подачи газа в теплогенератор размещен в отсеке теплообменника в линии подачи газа в камеру сгорания теплогенератора и включает в себя три электромагнитных клапана, управляемых регулятором температуры газа на выходе из теплообменника.
Техническим результатом является снижение уровня выброса вредных веществ из теплогенератора, повышение уровня взрывозащиты, вызванные известными особенностями работы котлов пульсирующего горения, отсутствие зон горения с переобогащенной смесью и размывание фронта пламени, отсутствие газовых горелок, а также размещения узла подачи газа в камеру сгорания в отсеке теплообменника.
На рисунке показано устройство подогрева технологического газа в газораспределительной станции.
x
Теплогенератор 1 и теплообменник 2 сообщены между собой трубопроводом 3 подвода теплоносителя через насос 4 и трубопроводом 5 отвода теплоносителя из теплообменника 2. Трубопроводы 6 и 7 с кранами 8 и 9 служат для подвода технологического газа к теплообменнику 2 и, соответственно, отвода подогретого технологического газа в газораспределительную станцию (ГРС) и далее в сеть. Теплообменник 2 размещен в секции 10 блок-бокса 11, а теплогенератор 1 размещен в секции 12 через газонепроницаемую перегородку 13. В секции 10 размещен регулятор температуры газа 14 на выходе из теплообменника 2 с датчиком температуры 15. Регулятор температуры газа 14 управляет расходом газа в теплогенератор 1 через узел подачи газа 16, состоящий из трех электромагнитных клапанов 17,18 и 19. Отбор газа на узел подачи газа 16 от трубопровода 7 осуществляется через кран 20 и регулятор давления газа 21. Узел подачи газа 16 размещен в секции 10. Подвод отдозированного газа на узле подачи газа 16 в камеру сгорания 22 теплогенератора 1 осуществлен через электромагнитный клапан 23, а подвод воздуха - через воздушные обратные клапаны 24. Для первичного воспламенения топливо-воздушной смеси в камере сгорания 22 служит свеча зажигания 25. Как известно, теплогенераторы с камерой пульсирующего горения просты в конструкции, поскольку в них отсутствуют горелки и дымовые трубы, а камера сгорания имеет малый объем, но при этом за счет интенсивного смешения газов и отсутствия зон горения с переобогащенной смесью значительно уменьшен выброс вредных веществ NO и CO. Малый объем камеры сгорания обеспечивает высокий уровень пассивной взрывобезопасности. Перенос узла подачи газа 16 из секции 12 теплогенератора 1 в секцию 10 теплообменника 2 наряду с отсутствием открытого пламени из-за отсутствия горелок также увеличивает взрывобезопасность теплогенератора 1 в секции 12. Устройство работает следующим образом.
Для запуска теплогенератора 1 открывают кран 20, включают электромагнитный клапан 17 по сигналу от регулятора температуры 14 и подают электропитание на свечу зажигания 25. Затем открывают электромагнитный клапан 23. В результате отредуцированный на регуляторе давления 21 газ через электромагнитные клапаны 17 и 23 поступает в камеру сгорания 22, где смешиваясь с воздухом, поступающим через воздушные обратные клапаны 24, воспламеняется свечой зажигания 25. Теплогенератор 1 запускается и переходит на автоколебательный режим горения, определяемый конструкцией резонаторной системы: камера сгорания - трубы резонаторы.
При изменении температуры технологического газа за теплообменником 2 от заданного уровня регулятор температуры 14 включением-выключением электромагнитных клапанов 18 и 19 меняет расход газа через узел подачи газа 16, поддерживая заданный уровень температуры технологического газа после теплообменника 2. Подогрев технологического газа в теплообменнике 2 происходит нагреваемым в теплогенераторе 1 теплоносителем, который подается на теплообменник 2 насосом 4 через трубопровод 3. Возврат теплоносителя из теплообменника 2 в теплогенератор 1 производится через трубопровод 5.
Применение в блоке подогревателя газа ГРС теплогенератора пульсирующего горения вместо традиционного водогрейного котла с горелками уменьшает выброс вредных веществ из теплогенератора, повышает уровень взрывобезопасности. Простой в конструкции узел подачи газа 16, состоящий из трех электромагнитный клапанов, вынесенный из отсека теплогенератора 1 в отсек теплообменника 2, дополнительно повысил уровень взрывобезопасности в отсеке теплогенератора.