СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КОМПРИМИРОВАННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА НА ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СТАНЦИИ И БУСТЕР-КОМПРЕССОР ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ТАКОГО СПОСОБА

Изобретение относится к газовой промышленности, конкретно к технологиям производства компримированного природного газа, и может найти применение на газораспределительных станциях (ГРС).

Для получения сжиженного природного газа или для обеспечения работы автомобильных газовых наполнительных компрессорных станций возникает необходимость компримирования газа на давление большее, чем существует в магистральной сети.

Природный газ транспортируется по магистральным газопроводам с давлением, среднее значение которого составляет от 35 до 75 бар. В регионах своего потребления от магистральных газопроводов по газопроводам-отводам он поступает на газораспределительные станции, в дроссельных устройствах которых происходит понижение его давления до потребителя от 6 до 12 бар.

Известен способ производства сжиженного природного газа, при осуществлении которого компримируют природный газ, патент РФ №2541360, МПК F25J 1/00, опубл. 10.02.2015 г. патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «Газпром трансгаз Екатеринбург» (RU). При реализации известного способа входящий поток газа очищают от примесей и компримируют до разделения его на технологический и продукционный потоки. Технологический поток пропускают через детандер, оборудованный газовой турбиной, вращающий момент которой используют для компримирования входящего потока газа. Осушенный и очищенный газ подвергают сжатию (компримированию) с помощью компрессора, который приводится в действие крутящим моментом, полученным в газовом турбинном детандере.

Основным недостатком известных технических решений является то, что при осуществлении технологического цикла процесса компримирования природного газа сохраняется достаточно высокое потребление электроэнергии. В известном способе предпринята попытка снижения энергопотребления, однако сложность технологического процесса влечет увеличение стоимости технологического оборудования, отрицательно влияет на экономическую эффективность в целом.

Известны дожимные газовые компрессоры, которые приводятся в действие посредством электродвигателей, например, сайт Московского компрессорного завода ОАО «Борец», раздел «Продукция» (http://завод-борец.рф/index.php/produktsiya/gazovye-kompressory/26-produktsiya/gazovye-kompressory/vysokoe-davlenie-65-220-bar/83-kompressor-2gp-2-220m) и сайт ООО «Краснодарский Компрессорный Завод», раздел «Дожимающие (дожимные) компрессоры - базовые модели» (http://www.kkzav.ry/porshnevye-kompressory/gazy/kompressor-2gm4-13-71s). Основными недостатками таких компрессоров являются необходимость в электроэнергии для обеспечения работы и наличие кривошипно-шатунного механизма, что значительно усложняет их конструкцию.

Известны промышленные компрессоры с пневмоприводами, каталог продукции фирмы Haskel (США), раздел «Газовые бустеры с пневмоприводом» (http://www.haskel.com/products/gas-boosters/pneumatic-driven-gas-boosters/#benefits) и каталог «Гидравлическое и пневматическое испытательное оборудование высокого давления» фирмы Maximator GmbH (Германия) стр. 7 (http://www.maximator. de/assets/mime/993e777b8b67789fe5508d0497a8a25a/MAXIMATOR%20Gas%20Boosters%2004-2007.pdf).

У таких компрессоров с пневмоприводами отсутствует кривошипно-шатунный механизм. Принцип работы поршневых компрессоров с пневматическим приводом (бустеров) основан на динамическом равновесии системы: поршень пневматического привода - поршень бустера. Силовой привод и управление построены на применении энергии сжатого воздуха. Причем управляющий воздух используется не только как источник энергии, но и как охлаждающая среда для отвода из системы тепла адиабатического сжатия.

Основными недостатками таких компрессоров являются: необходимость подвода сжатого воздуха для обеспечения работы их приводов; необходимость наличия изоляционной системы между газовым и пневматическим цилиндрами для предотвращения взаимного попадания воздуха и компримируемого газа при утрате герметичности в поршневых группах; необходимость сброса отработанного воздуха из пневматического привода в атмосферу, что ограничивает применяемость газов в качестве приводных.

Целью изобретения являются повышение энергетической эффективности процессов производства компримированного природного газа на газораспределительной станции, повышение надежности работы бустер-компрессора с газовым приводом, упрощение его конструкции.

Поставленная цель (для способа) достигается тем, что при реализации способа производства компримированного природного газа на газораспределительной станции, в месте поступления природного газа из магистральной сети в газораспределительную сеть устанавливают бустер-компрессор с газовым приводом, направляют в бустер-компрессор природный газ из магистральной сети и используют этот газ одновременно в качестве приводного и компримируемого газов. В процессе работы бустер-компрессора производят компримированный природный газ для технологических нужд и, одновременно с этим, отработанный природный газ из привода бустер-компрессора направляют потребителям в газораспределительную сеть.

Поставленная цель (для устройства) достигается тем, что бустер-компрессор содержит газовый привод, распределительное устройство, компрессионные поршни, трубопроводы подвода магистрального и отвода произведенного компримированного природного газов. Газовый привод бустер-компрессора соединен с магистральной и газораспределительной сетями подачи природного газа и посредством распределительного устройства в процессе работы поочередно сообщается с ними своими рабочими полостями.

Поставленные цели достигаются использованием на ГРС вместо дросселирующих устройств между магистральным газопроводом и газораспределительной сетью дожимающих газовых бустер-компрессоров с газовым приводом, при этом в качестве приводного газа используется магистральный газ, а отработанный газ из привода сбрасывается в потребительскую сеть. Это позволяет при компримировании магистрального газа для технологических целей использовать его энергию, которая обычно теряется на дросселирующих устройствах при подаче в потребительскую сеть. А так как компримируемый и приводной газы в этом случае являются однородными, отпадает необходимость в изоляционных системах между полостями приводных и нагнетательных поршневых групп. Даже при некоторой утрате герметичности в поршневых группах работоспособность дожимающего газового бустер-компрессора не нарушается.

Настоящее изобретение и его преимущества будут более понятны путем ссылки на последующее описание и прилагаемый чертеж. На чертеже изображена схема установки дожимающего газового бустер-компрессора с газовым приводом в систему ГРС в месте поступления магистрального газа в газораспределительную сеть. В качестве примера взят двухсторонний двухступенчатый бустер-компрессор 1. Различные требуемые вспомогательные системы, такие как клапаны, смесители потоков, системы регулирования и датчики исключены из чертежа в целях упрощения и ясности представления. На чертеже:

1 - бустер-компрессор;

2 - распределительное устройство;

3, 4 - рабочие полости приводного поршня;

5 - приводной поршень;

6 - магистральная сеть;

7 - газораспределительная сеть;

8 - отводящий трубопровод компримированного газа;

9, 10 - полости компрессионного поршня первой и второй ступеней бустер-компрессора 1.

При реализации способа производства компримированного природного газа на ГРС, в месте поступления природного газа из магистральной 6 сети в газораспределительную 7 сеть устанавливают бустер-компрессор 1 с газовым приводом таким образом, что в качестве приводного газа этого бустер-компрессора 1 используют природный газ из магистральной 6 сети. Одновременно с этим, из магистральной 6 сети подают природный газ в этот бустер-компрессор 1 для производства компримированного газа, который затем направляют в отводящий трубопровод 8, распределяя на технологические нужды. Отработанный в приводе бустер-компрессора 1 природный газ направляют потребителям в газораспределительную 7 сеть.

Бустер-компрессор 1 содержит распределительное устройство 2, приводной поршень 5 с рабочими полостями 3 и 4, полости компрессионного поршня первой ступени 9 и полости компрессионного поршня второй ступени 10. Посредством распределительного устройства 2, входящего в состав бустер-компрессора 1, полости 3 и 4 приводного поршня 5 соответственно коммутируются с магистральной 6 или газораспределительной 7 сетями, обеспечивая возвратно-поступательное движение приводного поршня 5 с реверсом в крайних положениях. Природный газ из магистральной 6 сети постоянно подают через обратный клапан в первую ступень 9 бустер-компрессора 1.

Цикл работы бустер-компрессора 1 осуществляют следующим образом. В исходном положении природный газ из магистральной 6 сети (магистральный газ) под давлением 3,5÷7,5 МПа через распределительное устройство 2 подают в полость 3 приводного поршня 5, приводя в движение его и связанные с ним компрессионные поршни (на чертеже не обозначены). Полость первой ступени 9 бустер-компрессора 1 заполняют магистральным газом. По достижении крайнего правого положения приводного поршня 5 происходит переключение распределительного устройства 2, полость 3 соединяют с газораспределительной 7 сетью под давлением 0,6÷1,2 МПа и обеспечивают сброс в нее отработанного газа, направляя его потребителям, а в полость 4 подают магистральный газ под давлением 3,5÷7,5 МПа. Результирующее усилие на приводном поршне 5 обеспечивает его движение в крайнее левое положение, при этом газ сжимают и вытесняют газ из полости компрессионного поршня первой ступени 9 в полость компрессионного поршня второй ступени 10. По достижении крайнего левого положения приводного поршня 5 переключают распределительное устройство 2, полость 4 соединяют с газораспределительной 7 сетью, обеспечивая сброс в нее отработанного газа, для направления его потребителям, а в полость 3 подают магистральный газ. Приводной поршень 5 совершает движение в крайнее правое положение, при этом, сжимают газ до 25 МПа и вытесняют его из полости компрессионного поршня второй ступени 10 в линию высокого давления - отводящий трубопровод 8 произведенного компримированного газа, отправляя его на технологические нужды. Далее, цикл работы бустер-компрессора 1 повторяют.

Таким образом, установка дожимающего газового бустер-компрессора с газовым приводом на ГРС в месте поступления магистрального газа в газораспределительную сеть и подключение его с возможностью поочередного сообщения с магистральной и газораспределительной сетями своими рабочими полостями позволяет получать из магистрального газа компримированный газ без дополнительных затрат энергии, что значительно повышает энергетическую эффективность производства компримированного природного газа на ГРС. Кроме этого, возможность исключения изоляционных систем между полостями приводных и нагнетательных поршневых групп в бустер-компрессоре упрощает его конструкцию, повышает надежность его работы.