Устройство и способ регулирования для систем понижения давления

1. Система для понижения давления газа в трубопроводе, содержащая детандер, выполненный и расположенный с возможностью генерации
механической энергии путем расширения газа с переходом от первого давления ко второму давлению, причем первое давление выше второго давления,
тепловой насос,
теплопередающий контур, в котором циркулирует теплопередающая текучая среда и который предназначен для приема тепла от указанного теплового насоса и его передачи газу при помощи теплообменника,
контроллер, выполненный и расположенный с возможностью регулирования расхода теплопередающей текучей среды, циркулирующей в указанном контуре, в зависимости от количества тепла, которое должно быть передано от указанной текучей среды к газу, в частности, в зависимости от разностей температур газа и указанной текучей среды на стороне впуска газа в теплообменник и стороне выпуска газа из теплообменника.
2. Система по п. 1, в которой теплообменник расположен выше по потоку от детандера относительно направления потока газа в трубопроводе.
3. Система по п. 1 или 2, в которой тепловой насос представляет собой сверхкритический тепловой насос.
4. Система по одному или более из пп. 1-3, в которой контроллер функционально соединен с температурными датчиками, расположенными и выполненными с возможностью измерения температур газа на входе и выходе теплообменника, а также измерения температур теплопередающей текучей среды на входе и выходе теплообменника.
5. Система по одному или более из пп. 1-4, в которой контроллер содержит цепь управления расходом, предназначенную для изменения расхода теплопередающей текучей среды с обеспечением минимизации разницы между первой разностью температур газа и указанной текучей среды в месте впуска газа в теплообменник и второй разностью температур газа и указанной текучей среда в месте выпуска газа из теплообменника.
6. Система по п. 5, в которой цепь управления расходом выполнена с возможностью изменения расхода теплопередающей текучей среды в теплопередающем контуре для максимизации коэффициента преобразования теплового насоса.
7. Система по одному или более из пп. 1-6, в которой контроллер содержит цепь управления температурой, расположенную и выполненную с возможностью минимизации разницы между температурой газа ниже по потоку от детандера и установленным значением температуры газа путем воздействия на количество тепла, передаваемого от теплопередающей текучей среды к газу.
8. Система по одному или более из пп. 1-7, в которой контроллер содержит цепь управления давлением, расположенную и выполненную с возможностью минимизации разницы между давлением газа ниже по потоку от детандера и установленным значением давления газа путем воздействия на расход газа, проходящего через детандер.
9. Система по одному или более из пп. 1-8, в которой детандер содержит регулируемые входные направляющие лопатки, при этом контроллер выполнен и расположен с возможностью регулирования расхода газа, проходящего через детандер, путем воздействия на указанные лопатки.
10. Система по одному или более из пп. 1-9, содержащая канал подачи газа, который расположен параллельно детандеру и теплообменнику и вдоль которого расположены клапанное устройство регулирования давления и нагреватель, причем нагреватель предпочтительно расположен выше по потоку от указанного клапанного устройства относительно направления потока газа в указанном канале подачи газа, при этом клапанное устройство регулирования давления предпочтительно содержит клапаны регулирования давления, расположенные параллельно.
11. Способ понижения давления газа в трубопроводе, включающий следующие этапы:
подачу газа через теплообменник и детандер,
нагревание газа в теплообменнике путем подачи к нему тепла от теплового насоса с помощью теплопередающей текучей среды, циркулирующей в теплопередающем контуре и находящейся в процессе теплообмена с газом и рабочей текучей средой, обрабатываемой указанным тепловым насосом,
расширение газа с переходом от первого давления ко второму давлению в детандере и генерацию с помощью этого механической энергии,
регулирование расхода теплопередающей рабочей среды в теплопередающем контуре в зависимости от количества тепла, которое должно быть передано от указанной текучей среды к газу, в частности, в зависимости от разностей температур газа и указанной текучей среды на стороне впуска газа в теплообменник и стороне выпуска газа из теплообменника.
12. Способ по п. 11, в котором тепловой насос представляет собой сверхкритический тепловой насос.
13. Способ по п. 11 или 12, в котором этап нагревания газа в теплообменнике выполняют до этапа расширения газа в детандере, при этом указанный теплообменник расположен выше по потоку от детандера относительно направления потока газа.
14. Способ по одному или более из пп. 11-13, в котором регулируют расход теплопередающей текучей среды в зависимости от разностей температур между газом и указанной текучей средой на стороне впуска газа в теплообменник и стороне выпуска газа из теплообменника.
15. Способ по одному или более из пп. 11-14, в котором регулируют расход теплопередающей текучей среды с обеспечением минимизации разницы между первой разностью температур газа и указанной текучей среды в месте впуска газа в теплообменник и второй разностью температур газа и указанной текучей среды в месте выпуска газа из теплообменника.
16. Способ по одному или более из пп. 11-15, в котором минимизируют разницу между температурой газа ниже по потоку от детандера и установленным значением температуры газа путем воздействия на количество тепла, передаваемое от теплопередающей текучей среды к газу.
17. Способ по одному или более из пп. 11-16, в котором минимизируют разницу между давлением газа ниже по потоку от детандера и установленным значением давлением газа путем воздействия на расход газа в трубопроводе.