БЛОЧНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПОДОГРЕВА И РЕДУЦИРОВАНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА

Настоящая полезная модель относится к области транспортировки природного газа по газопроводам и в частности к устройствам для обеспечения плавного заполнения больших участков газопровода после строительства или ремонтных работ природным газом с нормируемыми параметрами.
В частности настоящая полезная модель может быть использована для подготовки природного газа, а именно подогрева и редуцирования природного газа до требуемых параметров с целью обеспечения плавного заполнения подводного морского участка магистрального газопровода до необходимого давления.
Известны различные установки подготовки (очистки, подогрева) и понижения давления природного газа, отбираемого из магистральных газопроводов до необходимого уровня при снабжении газом потребителей промышленных объектов.
Известен блок подготовки топливного, пускового и импульсного газа компрессорной станции магистрального газопровода, содержащий систему фильтрации и редуцирования природного газа, подаваемого в качестве топливного газа в газотурбинный привод газоперекачивающего агрегата (ГПА), систему подготовки пускового газа для раскрутки турбины ГПА и систему подготовки импульсного газа для пневмоприводов запорно-регулирующей арматуры компрессорной станции, при этом в качестве импульсного газа используют сжатый воздух, а система подготовки импульсного газа включает последовательно установленные воздушный компрессор, блок осушки и очистки воздуха и ресивер (патент РФ №71403, МПК F17D 1/065, публ. 2008 г).
Известна установка подготовки газа, содержащая комплекс устройств, предназначенных для очистки природного газа, для измерения расхода газа, для подогрева газа, для редуцирования газа, для подготовки газа на собственные нужды установки, для подготовки импульсного газа, а также системы управления, освещения, теплоснабжения, вентиляции, пожарообнаружения и контроля загазованности, охранной сигнализации, связи, при этом все устройства и системы установки размещены в транспортабельных блок-контейнерах, установленных на едином фундаменте и образующих при сборке единое сооружение (патент РФ №88099, МПК F17D 1/04, публ. 2009 г).
Известные установки не могут быть использованы для подготовки природного газа, подаваемого для заполнения подводного морского участка магистрального газопровода, поскольку специфика процесса заполнения морского участка требует обязательного обеспечения следующих функций:
- для предотвращения негативного воздействия на стенки трубопровода находящегося под внешним давлением воды, при подаче в газопровод газа, давление должно подниматься плавно со скоростью не выше 0,025 МПа/час (для предотвращения возникновения нерасчетных напряжений в стенке трубопровода);
- для исключения возможности выпадения в трубопроводе конденсата воды и углеводородов, температура газа должна быть выше температуры точки росы по влаге и углеводородам с учетом снижения температуры при редуцировании;
- для исключения воздействия высоких температур на стенку трубопровода, а также для предотвращения напряжений в конструкциях вследствие линейного расширения (удлинения) трубопровода при повышении температуры, температура газа не должна превышать нормированную рабочую температуру стенки морского участка газопровода;
3
- учитывая большой объем морского участка трубопровода, пропускная способность установки должна быть не менее 100-150 тыс. нм/час, мощность подогрева при этом должна быть не менее 2,5 МВт, при этом должно быть обеспечено 100% резервирование по пропускной способности и 70% запас по тепловой мощности (в соответствии с СТО Газпром 2-3.5-230-2008);
- узел редуцирования должен обеспечивать возможность изменения давления на выходе от 0 до рабочего в процессе работы, для чего должен быть построенным по схеме: управляемый кран, регулирующий клапан, кран ручной, а также содержать узел предохранительных клапанов (в соответствии с 6.3.3 СТО Газпром 2-3.5-230-2008);
- учитывая необходимость работы газопровода в период строительства, установка должна быть автономной, по возможности, использовать для работы управления имеющийся природный газ из газопровода, и при этом иметь не менее двух независимых источников питания.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание автономной компактной блочной установки, обеспечивающей подогрев и редуцирование природного газа до требуемых параметров перед подачей его в подводный морской участок магистрального газопровода, характеризующейся высокой мобильностью, простотой и быстротой монтажа по месту размещения установки, надежностью и безопасностью ее транспортировки и эксплуатации.
Технический результат - снижение стоимости и сроков строительства объектов газовой инфраструктуры, необходимой для морского участка магистрального газопровода. Предложенное техническое решение позволяет быстро монтировать установку в заводском исполнении непосредственно на месте строительства, а также обеспечивать плавное заполнение подводного морского участка магистрального газопровода до необходимого давления.
Сущность предложенного технического решения заключается в следующем.
Блочная установка заводского изготовления для подогрева и редуцирования природного газа магистральных газопроводов включает узел подогрева газа, узел редуцирования газа, узел подготовки газа на собственные нужды установки, систему управления и соединительные трубопроводы, при этом все оборудование установки размещено в транспортабельных блок-контейнерах. Узел подогрева газа включает два параллельно подключенных взаиморезервирующих подогревателя газа и дополнительно содержит байпасный трубопровод с ручным краном, узел редуцирования включает две идентичных нитки редуцирования, каждая из которых содержит последовательно расположенные по ходу движения газа кран управляемый, регулирующий клапан, кран ручной, при этом узел редуцирования дополнительно содержит обводную ветку с ручным регулирующим краном и ручным краном, а также узел предохранительных клапанов, содержащих переключающее устройство и два предохранительных клапана с раздельным сбросом газа в атмосферу, а система управления включает два электрогенератора, один из которых работает на газовом топливе, а второй - на дизельном топливе.
Узел подготовки газа на собственные нужды содержит средства осушки импульсного газа, средства очистки топливного газа высокого давления, средства измерения расхода топливного газа, средства подогрева топливного газа перед редуцированием, средства редуцирования газа высокого давления и средства редуцирования газа низкого давления.
Все оборудование установки монтируется на едином фундаменте.
На фиг. 1 представлена схема блочной установки для подогрева и редуцирования природного газа магистральных газопроводов, на фиг. 2 представлена схему узла подготовки газа на собственные нужды установки, на фиг. 3 представлена блочная установка для подогрева и редуцирования природного газа на общем фундаменте.
Блочная установка для подогрева и редуцирования газа включает узел подогрева газа 1, узел редуцирования газа 2, узел подготовки газа на собственные нужды 3, систему управления 4, соединительные газопроводы 5, электрогенератор газовый 6, электрогенератор дизельный 7. Все системы и узлы размещены в транспортабельных контейнерах 8.
Узел подогрева содержит два параллельно подключенных взаиморезервирующих подогревателя газа 9 с запорными кранами 10 и дополнительно содержит байпасный трубопровод с ручным краном 11.
Узел редуцирования газа 2 включает две идентичных нитки редуцирования, каждая из которых содержит последовательно расположенные по ходу движения газа кран управляемый 12, регулирующий клапан 13, кран ручной 14, и дополнительно содержит обводную ветку с ручным регулирующим краном 15 и ручным краном 16, а также узел предохранительных клапанов, содержащих переключающее устройство 17 и два предохранительных клапана 18 с раздельным сбросом газа в атмосферу.
Узел подготовки газа на собственные нужды установки (фиг. 2) содержит средства осушки импульсного газа - фильтры импульсного газа 19, средства очистки топливного газа высокого давления - фильтры-сепараторы топливного газа 20, средства измерения расхода топливного газа - расходомер 21, средства подогрева топливного газа перед редуцированием - электрический подогреватель газа 22, средства редуцирования газа высокого давления - регуляторы давления 23 и средства редуцирования газа низкого давления - регуляторы давления 24. Все оборудование, обеспечивающее подготовку газа имеет 100% резерв, и отсечную арматуру, обеспечивающую переключения между основным и резервным оборудованием.
Все оборудование узла подогрева и редуцирования природного газа (фиг. 3) монтируется на едином фундаменте 25.
Работает блочная установка для подогрева и редуцирования газа следующим образом.
Блочную установку привозят на строительную площадку в транспортабельных контейнерах (см. фиг. 1 и 3), монтируют на едином основании 25, соединяют между собой трубопроводами 5, после чего установка готова к работе.
Газ высокого давления из магистрального газопровода поступает в установку для подогрева и редуцирования газа (фиг. 1), при этом основной поток газа поступает в узел подогрева 1, где подогревается до необходимой температуры в одном из подогревателей 9, а часть газа из газопровода поступает в узел подготовки газа на собственные нужды 3, где газ подготавливается для использования в качестве топлива для подогревателей 9 и электрогенератора 6. В узле подогрева газа 1 предусмотрены запорные краны 10 для отключения рабочего и включения в работу резервного подогревателя 9, а также имеется байпасный трубопровод с ручным краном 11, для обеспечения возможности подачи газа в обход узла подогрева, когда подогрев не требуется.
Газ после узла подогрева поступает в узел редуцирования газа 2, в котором происходит снижение давления от входного давления до требуемого давления в соответствии с рабочим режимом. Для редуцирования в одной из взаиморезервирующих веток открываются краны управляемый 12 и 14, а регулирующий клапан 13 по сигналам от системы управления 4 обеспечивает плавное повышение давление в выходном газопроводе. При выходе из строя регулирующего клапана происходит переключение рабочей и резервной ниток редуцирования, на резервной нитке открываются краны 12 и 14, а на рабочей закрываются. Также редуцирование газа возможно производить вручную при помощи кранов 15 и 16. При повышении выходного давления выше расчетного более чем на 15% произойдет срабатывание одного из предохранительных клапанов 18 и сброс избыточного давления в атмосферу. Клапаны 18 также имеют резерв, вводимый в работу с помощью переключающего устройства 17.
Газ, поступивший в узел подготовки газа на собственные нужды установки (см. фиг. 2) проходит очистку в фильтрах фильтрах-сепараторах 20, затем проходит измерение расхода в расходомере 21, затем часть газа осушается в фильтрах импульсного газа 19, а остальной газ направляется на подогрев в подогревателе 22, а затем в узел редуцирования высокого давления, где его давление снижается до значения 0,6 МПа (предусмотрено для топливного газа подогревателей газа 9), после редуцирования част газа отбирается на узел редуцировании низкого давления, где его давление снижается до значения 0,05 МПа (предусмотрено для топливного газа газового электрогенератора 6). Импульсный газ используется в качестве привода клапанов 12 узла редуцирования 2.
При работе установку для подогрева и редуцирования газа использует электроэнергию необходимую для работы системы управления 4 от электрогенератора 6, при этом предусмотрен дополнительный резервный электрогенератор 7 работающий на дизельном топливе, обеспечивающий работу установки на режимах при котором отсутствует газ.
Настоящая полезная модель обеспечивает снижение стоимости и сроков ввода в строй объектов газовой промышленности, таких как морской участок газопровода, за счет использования блочного способа строительства, когда все блоки изготавливаются и испытываются на заводе-изготовителе, и быстро монтируются на месте эксплуатации, а также за счет автономности электроснабжения, обеспечивающей работу установки без строительства на объекте электростанций.