Способ регулируемого поднятия давления низконапорного газа
METHOD FOR CONTROLLED PRESSURIZATION OF LOW-PRESSURE GAS

Изобретение относится к области перемещения текучих сред по трубопроводам, а именно к системе транспортирования газа с низким давлением, и может быть использовано при необходимости изменения динамических и расходных характеристик перемещаемой текучей среды, предпочтительно, при изменении расхода и давления перемещаемого газа в трубопроводе.
Газовые эжекторы используют для поднятия давления низконапорного газа с использованием газа высокого давления. Т.к. расход, как активного, так и пассивного газа может изменяться в широких пределах, то для поднятия давления низконапорного газа вместо одного эжектора устанавливают несколько эжекторов с различной производительностью. Один эжектор может регулировать в пределах ±5÷10% от номинала по активному или пассивному потоку. Все это относится и к эжекторам жидкость газ, которые используют, например, для компримирования газа в газовой промышленности или для создания вакуума в колоннах на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ).
Известен (SU, авторское свидетельство 237770, опубл. 01.01.1969) способ подъема давления природного газа путем подогрева в замкнутом объеме кристаллогидратов природного газа до температуры разложения.
Недостатком известного способа следует признать узкую область его применения - только для газов, образующих кристаллогидраты.
Известно (SU, авторское свидетельство 1721387, опубл. 02.05.1990) газорегуляторное устройство, входящее в состав газораспределительной станции, содержащее входную и выходную магистрали, между которыми последовательно установлены запорный кран, фильтр, расходомер, регулятор давления газа, узел предохранительных клапанов и блок одоризации газа
В данном устройстве газ по трубопроводу высокого давления поступает в технологический блок, на входе которого установлен запорный кран с пневмоприводом, служащим для отключения станции в аварийных случаях. Затем газ очищается в фильтре от примесей и конденсата и направляется через узел замера расхода к регулятору давления газа, где происходит редуцирование (понижение) давления до заданной величины. После редуцирования газ проходит через узел предохранительных клапанов, которые срабатывают при превышении определенного давления. Далее газ проходит через блок одоризации, где подвергается одоризации. Собираемый в коллектор газ, поступавший от всех перечисленных узлов, направляется к эжектору в камеру смешения, при этом к соплу эжектора подводится газ от входного трубопровода. Эжектируемый газ затем поступает к потребителю.
Недостатком известного технического решения следует признать его сложность.
Известна (SU, авторское свидетельство 1239478, опубл. 23.06.1986) газораспределительная станция, предназначенная для снижения давления газа магистрального газопровода и содержащая коллекторы высокого и низкого давлений с турбогенератором между ними, соединенные посредством резервной и компенсационной линий с регулирующими клапанами, эжектор, включенный между коллекторами и подключенный камерой смешения к линии охлаждения генератора, причем станция дополнительно содержит реактор, подсоединенный на входе к коллектору высокого давления, а на выходе через дроссель к камере смешения эжектора.
Недостатком известного технического решения следует признать его сложность.
Известна (RU, патент 2714589, опубл. 18.02.2020) система регулируемого поднятия давления низконапорного газа. Известная система содержит, по меньше мере, два параллельно установленных эжектора, каждый из которых выполнен с возможностью смены сопла и камеры смешения, при этом использованы эжекторы с различной производительностью, параллельно эжекторам дополнительно установлен регулирующий клапан магистрали перепуска активной среды, к входам эжекторов посредством фланцевых соединений подключена магистраль низконапорного газа, а также через запорные вентили и угловые отводы к входам эжекторов подключена магистраль высоконапорной среды, подключенная также через запорный вентиль к входу указанного регулирующего клапана, выходы эжекторов и указанного регулирующего клапана через запорные вентили подключены к магистрали выхода смеси.
Недостатком известного способа следует признать то, чтов случае изменения давлений активного, пассивного или газа на выходе из установки необходимо останавливать процесс, стравливать давление и менять проточные части эжекторов.
Техническая проблема, на решение которой направлен разработанный способ, состоит в разработке упрощенного способа регулируемого поднятия давления низконапорного газа.
Технический результат, достигаемый при реализации способа, состоит в его упрощении, т.е. при изменении давлений активного, пассивного или газа на выходе из установки нет необходимости останавливать процесс, т.к. параллельно работающим эжекторам установлены эжекторы с проточным частями, рассчитанными на новые давления.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанный способ регулируемого поднятия давления низконапорного газа. При реализации разработанного способа используют группу эжекторов с, по меньше мере, двумя параллельно установленными эжекторами с одинаковой производительностью, но с различными проточными частями, которые рассчитаны на различные соотношения давлений высоконапорной текучей среды, низконапорного газа и смеси, параллельно которым дополнительно установлен регулирующий клапан магистрали перепуска активной текучей среды, причем к входам эжекторов подключают магистраль низконапорного газа, а также через запорные вентили к входам эжекторов подключают магистраль высоконапорной текучей среды, дополнительно подключенную также через запорный вентиль к входу указанного регулирующего клапана, при этом выходы эжекторов и указанного регулирующего клапана через запорные вентили подключают к магистрали смеси, при этом эжекторы выполнены с возможностью в процессе работы замены сопел и камер смешения, а вход активно среды в эжекторы выполнен под прямым углом к оси эжектора.
В некоторых вариантах реализации в группе используют более двух эжекторов с одинаковой производительностью, но с различными проточными частями, которые рассчитаны на разные соотношения давлений высоконапорной текучей среды, низконапорного газа и смеси.
В других вариантах реализации используют более двух групп параллельно установленных эжекторов, причем эжектора в каждой группе имеют равную производительность, но отличную от эжекторов любой другой группы.
При реализации разработанного способа могут использовать как регулируемые вручную вентили и клапан, так и автоматически управляемые вентили и клапан, что не исключает комбинированное использование вентилей и клапанов.
При реализации разработанного способа также могут быть использованы средства контроля давления низконапорного газа, а также автоматическое управление запорными клапанами с учетом давления газа в магистрали смеси.
На рисунке представлен один из вариантов устройства для реализации разработанного способа, на рисунке использованы следующие обозначения: вход пассивного газа 1; вход активного газа 2; выход смеси 3; первая группа эжекторов 4; 4 вторая группа эжекторов 5; третья группа эжекторов 6; эжекторы 7, 8, 9, 10, 11, 12; краны 13; фланцевые разъемы 14; угловой отвод 15; регулирующий клапан 16 магистрали перепуска активного газа или жидкости.
Эжекторы 7, 9, 11 обеспечивают работоспособность блока эжекторов при различных расходах активного газа (Например, на установке комплексной подготовки газа в блоке низкотемпературной сепарации газ выветривания в дальнейшем поджимается газом высокого давления и подается в газовую магистраль. В зависимости от расхода высоконапорного (активного) газа могут подключаться различные эжекторы. Например, расход высоконапорного (активного) газа меняется в пределах от 20% до 100% от номинала. Устанавливаются эжекторы с производительностью 20%, 30%, 50%. Получается набор расходов активного газа: 20%, 30%, 50%, 70%, 80%, 100%, а также дополнительное регулирование самими эжекторами в пределах от 5% до 10%.. Но работают эти эжекторы при определенном сочетании давлений активного, пассивного и смесевого газа.
Эжекторы 8, 10, 12 работают на тех же расходах и соотношениях активного газа (например, 20%, 30%, 50%), но при другом соотношении давлений активного, пассивного и смесевого газа.
В каждой группе эжекторов может быть не менее двух эжекторов на разные соотношения давлений активного, пассивного и смесевого газа.
В каждом блоке эжекторов может быть одна группа эжекторов и более.
В случае постоянных давлений активного, пассивного и смесевого газов группе находится один эжектор.
Все эжекторы за счет фланцев 14 и угловых отводов 15 могут легко и быстро разбираться для замены проточных частей (сопла эжектора и камеры смешения).
3
3
3
Два параллельно установленных эжектора с одинаковыми расходами: расход активного газа 400000 м/ч, пассивного - 20000 м/ч, смеси - 420000 м/ч. Первый эжектор работает при давлениях активного газа 9,1 МПа, пассивного - 2,3 МПа, смеси - 4 МПа. Второй эжектор работает при давлениях активного газа 9,77 МПа, пассивного - 1,98 МПа, смеси - 3,9 МПа.
3
3
3
Согласно другому варианту реализации трипараллельно установленных эжектора с одинаковыми расходами: расход активного газа 400000 м/ч, пассивного - 20000 м/ч, смеси - 420000 м/ч. Первый эжектор работает при давлениях активного газа 9,1 МПа, пассивного - 2,3 МПа, смеси - 4 МПа. Второй эжектор работает при давлениях активного газа 9,77 МПа, пассивного - 1,98 МПа, смеси - 3,9 МПа. Третий эжектор работает при давлениях активного газа 8,2 МПа, пассивного - 3,6 МПа, смеси - 6 МПа.
3
3
3
Два параллельно установленных эжектора с одинаковыми расходами: расход активного газа 400000 м/ч, пассивного - 20000 м/ч, смеси - 420000 м/ч. Первый эжектор работает при давлениях активного газа 9,1 Мпа, пассивного - 2,3 МПа, смеси - 4 МПа. Второй эжектор работает при давлениях активного газа 9,77 МПа, пассивного - 1,98 МПа, смеси - 3,9 МПа. При изменении давлений активного газа на давление 8,2 МПа, пассивного - на 3,6 МПа, смеси - на 6 МПа в одном из эжекторов меняются проточные части - сопло и камера смешения, которые соответствуют этим давлениям, и затем потоки переключаются на этот эжектор.