Производство холода за счет дросселирования давления природного газа

Природный газ поступает по магистральным трубопроводам высо- кого давления на газораспределительные станции (ГРС), где его давле- ние редуцируется до средних параметров; газ среднего давления в даль- нейшем поступает на установки потребителей и его давление понижает- ся до низкого. Таким образом, потенциал давления газа, который обес- печивается на газокомпрессорных станциях, теряется бесполезно.

Рассмотрим более подробно процесс дросселирования газа. Из- вестно, что при расширении давления температура газа значительно снижается. Этот процесс используется в воздушных холодильных уста- новках. Но там воздух циркулирует компрессор-расширитель. В систе- мах снабжения газ на газорегулирующих устройствах теряет давление и при этом соответственно понижается температура и достигает величи- ны:

T = T

× æ  P к ö,

(2.7.4)

к  н ç  P ÷

è н ø

где н, T к н, P к

T – начальная и конечная температуры;

P – начальное и конечное давление газа.

При дросселировании потока сжатого газа на регулирующих уст- ройствах его энергия не используется, а только вызывает износ этих устройств. Подача охлажденного газа на сжигание снижает экологич- ность и вызывает необходимость предварительного подогрева газа или смешение его с подогретым воздухом, то есть теряется не только потен- циальная энергия давления, но и тепловая энергия потока.

В то же время многие промышленные предприятия нуждаются в холоде. Это, например, предприятия переработки сельскохозяйственно- го сырья, пищевые предприятия и т. д. Для производства холода они ис- пользуют специальные холодильные установки, где себестоимость хо- лода очень велика.

Если на предприятии есть газорегуляторный пункт (ГРП), пробле- му получения холода или части его можно решить за счет снижения температуры газа при его дросселировании.

На рис. 2.7.6 представлена схема получения холода.

Природный газ давлением примерно 1 МПа по трубопроводу 1 по- ступает на ГРП 2, где на регулирующих клапанах 3, 5 дросселируется до давления 0,1 МПа, при этом его температура снижается. Охладившийся газ проходит через теплообменник 4, охлаждая воздух, который подает- ся вентилятором 6.

Рис. 2.7.6. Схема получения холода при дросселировании

природного газа:

1 – трубопровод; 2 – ГРП; 3, 5 – регулирующие клапаны; 4 – теплообменник; 6 – вентилятор; 7 – горелки; 8 – потребитель

После теплообменника подогретый газ направляется на горелки 7, сжигание его в топке котла повышает экономичность технологического процесса. Охладившийся газ по воздуховодам подается к потребителю.

Количество полученного холода зависит от количества газа и тем- пературных уровней:

Q 0Г

G Г С t

вых(t =вх ×

).×    -             (2.7.5)

В качестве хладоносителя могут использоваться различные веще- ства: воздух, рассолы.

Анализ возможности получения холода по такой схеме на предпри- ятиях Томска показал, что она эффективна в том случае, если природ- ный газ потребляется круглый год. Это, например, ОАО «ТомМас»,

«Томское пиво», «Томское мясо».

Возможность использования таких схем зависит также от требуе- мой глубины охлаждения. Необходимо учитывать и то, что газ как теп- лоноситель малотеплоемок и для повышения эффективности теплопе- редачи требуется разработка особых конструкций теплообменных аппа- ратов.

Но все-таки нельзя отрицать, что представленная схема позволяет рационально использовать энергию сжатого потока газа перед подачей его в топки котлов и другого энергетического оборудования, получая при этом холод без применения специальных холодильных машин. Это позволяет экономить электрическую энергию.