Автомобильная газонаполнительная компрессорная станция

 

Автомобильная газонаполнительная компрессорная станция состоит из блоков предварительной подготовки и осушки природного газа, многоступенчатого компрессора и расположенных под навесом с опорами заправочных колонок. Каждая ступень компрессора снабжена аккумулятором сжатого газа. Аккумуляторы выполнены в виде размещенных в корпусах вертикальных кассет из гладких или оребренных труб. Корпуса установлены в качестве опор навеса. Две смежные опоры соединены вертикальными щитами, между которыми расположены блоки предварительной подготовки и осушки газа и многоступенчатый компрессор. Использование изобретения позволит рационально разместить оборудование и снизить сроки строительства. 1 ил.

Настоящее изобретение относится к газовой промышленности и, в частности, к автомобильным газонаполнительным компрессорным станциям (далее по тексту - АГНКС).

Все более расширяющееся использование природного газа в качестве автомобильного топлива приводит к появлению новых типов АГНКС с улучшенными техническими и экономическими показателями.

Известны типовые АГНКС, состоящие из блоков предварительной очистки газа, сжатия, включающего компрессорные установки с системой охлаждения, осушки газа, хранения с аккумуляторами сжатого газа и заправки сжатого газа с газозаправочными колонками (см., например, А.Х. Сафин и др. "Автомобильные газонаполнительные компрессорные станции", ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, Обзорная информация "Компрессорное машиностроение", серия ХМ-5, 1986 год, стр. 2-4). Недостатком АГНКС данного типа является сложность общей конструкции станции, необходимость специально организуемой системы охлаждения газа, т.е. оснащение компрессорной установки холодильниками после каждой ступени сжатия газа, и необходимость строительства зданий и сооружений с использованием достаточно больших площадей, что усложняет размещение станций на автомобильных трассах. При данной конструкции АГНКС увеличиваются сроки строительства и подготовки станции к эксплуатации.

Наиболее близкой к настоящему изобретению является блочно-комплектная АГНКС, создаваемая из технологических блоков оборудования, размещаемых в одном здании или в нескольких блок-боксах (см., например, Ю.И. Боксерман и др. "Перевод транспорта на газовое топливо", М., Изд. "Недра", 1988 год, стр. 58-59). При сниженных площадях размещения станции и сроках строительства и введения ее в эксплуатацию основные недостатки АГНКС данного типа практически совпадают с недостатками аналога: необходимость специальной аппаратуры для охлаждения газа после каждой ступени сжатия газа в компрессорах, а следовательно, затрат энергии для вентиляторов холодильников, необходимость достаточно больших объемов строительных работ, недостаточно рациональное использование производственных площадей.

Задача изобретения состоит в создании модернизированной конструкции АГНКС в целом с рациональным размещением оборудования, снижении сроков строительства и введения станции в эксплуатацию.

Технический эффект состоит в упрощении конструкции АГНКС, увеличении надежности ее работы, снижении потребных энергетических затрат.

Указанный технический результат достигают за счет того, что в автомобильной газонаполнительной компрессорной станции, содержащей блоки предварительной подготовки и осушки природного газа, многоступенчатый компрессор, каждая ступень которого снабжена аккумулятором сжатого газа, и расположенные под навесом с опорами заправочные колонки, аккумуляторы выполнены в виде размещенных в корпусах вертикальных кассет из гладких или оребренных труб, корпуса установлены в качестве опор навеса, а две смежные опоры соединены вертикальными щитами, между которыми расположены блоки предварительной подготовки и осушки газа и многоступенчатый компрессор.

Сущность изобретения состоит в следующем.

Оснащение каждой ступени многоступенчатой компрессорной установки аккумулятором служит не только образованию запаса компримированного природного газа, но и для выравнивания неравномерности выдачи газа на заправку. В настоящее время реализована система автоматической последовательной заправки из трехкаскадного аккумулятора (при обычной трехступенчатой системе сжатия природного газа в компрессоре). Аккумуляторы при этом выполнены в виде баллонов, сгруппированных в каскады низкого, среднего и высокого давления. Каскад низкого давления первым используется для заправки и последним заполняется компрессором. Каскад высокого давления, наоборот, первым наполняется сжатым газом и последним используется для заправки. Такая последовательность заправки, кроме повышения экономичности станции, позволяет значительно (в 2,5 раза) увеличить количество быстрых заправок, т.е. заправок, осуществляемых непосредственно из аккумуляторов (см., например, А.Х. Сафин и др. "Автомобильные газонаполнительные компрессорные станции", ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, Обзорная информация "Компрессорное машиностроение", серия ХМ-5, 1986 год, стр. 4 и 21). Обычно как при использовании компрессоров с механическим приводом, так и при использовании компрессоров с гидравлическим приводом поддерживают достаточно близкую температуру природного газа на выходе из каждой ступени сжатия. При этом упрощается аппаратура, специально предназначенная для охлаждения газа после каждой ступени сжатия. Обычно в качестве холодильников для охлаждения газа после каждой ступени сжатия используют аппараты воздушного охлаждения трубчатого типа с оребрением, т.е. достаточно квалифицированное оборудование, потребляющее энергию для работы привода вентиляторов. Согласно настоящему изобретению аппаратура, специально предназначенная для охлаждения сжатого газа после каждой ступени сжатия, вообще исключается из конструктивных элементов АГНКС при соответствующей конструкции аккумуляторов, выполненных в виде вертикальных трубчатых кассет, размещенных в вертикально же установленных корпусах. Трубы кассет могут нести на себе продольное или поперечное оребрение или в преимущественном варианте могут быть выполнены гладкими. Подобная конструкция аккумулятора позволяет провести охлаждение природного газа, нагретого на каждой ступени сжатия, с помощью обычной естественной конвекции. При этом корпус, в котором размещена кассета вертикальных труб, по сути выполняет функцию формирующей естественную тягу дымовой трубы (см., например, Я. Циборовский "Процессы химической технологии", Л. , Государственное научно-техническое издательство химической литературы, 1958 год, стр. 125-132). Естественно, что в нижней части корпуса должны быть предусмотрены размещенные тем или иным образом отверстия для поступления внешнего воздуха. Регулирование степени охлаждения горячего сжатого газа может быть осуществлено либо изменением площади указанных отверстий, либо изменением площади сечения верхнего торца корпуса при использовании устройств типа заслонок.

Современные условия эксплуатации АГНКС требуют размещения собственно автозаправочных колонок под крышным навесом. Навес устанавливают с обязательным использованием опор. Если в обычных АГНКС опоры создают специально, то в случае настоящего изобретения роль опор выполняют корпуса аккумуляторов. При трехступенчатой схеме сжатия газа посредством корпусов аккумуляторов формируют три опоры. Четвертая опора изготавливается, естественно, специально. При четырех или большем числе ступеней сжатия газа вообще исключаются специальные опоры. По настоящему изобретению две из опор (целесообразно смежные) соединяют на нужной высоте вертикальными щитами (постоянными или съемными), между которыми размещают нужные технологические агрегаты АГНКС: блок предварительной очистки природного газа, блок осушки и собственно компрессор. Указанные агрегаты также оказываются закрытыми от атмосферных осадков навесом. Все указанное выше в значительной мере улучшает условия эксплуатации станции, упрощает ее конструкцию, снижает энергетические затраты, которые при конструкции АГНКС с воздушными холодильниками, требующими энергии для вращения вентиляторов, были неизбежными. Ускоряются сроки и удешевляется строительство станции.

Принципиальная схема устройства АГНКС по изобретению представлена на чертеже.

АГНКС соединена с трубопроводом исходного газа 1. Технологическое оборудование состоит в основном из последовательно соединенных блоков предварительной подготовки газа 2, блока осушки 3, компрессора 4 известного типа, например, гидроприводного с масляным насосом 5. Каждая ступень сжатия компрессора 4 (рассматривается трехступенчатая схема сжатия газа) на выходе газа соединена со входом газа соответственно в аккумуляторы первой ступени сжатия (низкого давления) 6, второй ступени (среднего давления) 7 и третьей ступени (высокого давления) 8. Аккумуляторы выполнены в виде вертикальных кассет из гладких (или оребренных) труб 9. Каждая кассета заключена в корпус. Корпусы 10, 11 и 12 имеют в сечении, например, прямоугольную или круглую форму. Аккумуляторы 6, 7 и 8 на выходе газа соединены с заправочной колонкой 13. Корпусы 10, 11 и 12 в нижней части имеют отверстия для входа атмосферного воздуха 14. Отверстия 14 снабжены жалюзи 15 обычного типа. АГНКС снабжена навесом 16. Навес 16 установлен на опорах, тремя из которых являются корпусы 10, 11 и 12. Четвертая опора 17 выполнена, например, из полой трубы того же сечения, что и корпусы. Две смежные опоры, например корпус 10 и опора 17, соединены вертикальными щитами 18 и 19, между которыми и размещены блок предварительной подготовки газа 2, блок осушки 3, компрессор 4 с масляным насосом 5. Щиты могут быть снабжены крышкой. Вертикальный щит 18 может быть выполнен стационарным (стенка), а щит 19 - съемным (или иметь дверцы) для доступа к оборудованию, размещенному между щитами. Следует подчеркнуть, что при проектировании и строительстве подобной АГНКС должны и могут быть выполнены все правила безопасности.

АГНКС по изобретению работает следующим образом.

Природный газ подают к АГНКС по трубопроводу исходного газа 1. Газ поступает в блоки предварительной подготовки 2 и осушки 3. Далее газ направляют в компрессор 4, например, гидроприводного типа, который снабжен масляным насосом 5. Масло из насоса поступает в компрессор 4 и в трех ступенях последнего сжимает до потребного давления природный газ. Все три ступени компрессора 4 - низкого, среднего и высокого давления - имеют аккумуляторы сжатого газа соответственно 6, 7 и 8. Газ после каждой ступени поступает в трубы 9 своего аккумулятора, причем трубы собраны в вертикально установленные кассеты. Каждая кассета размещена в собственном корпусе, соответственно 10, 11 и 12. Через отверстия 14, сечение которых может изменяться благодаря установке поворотных жалюзи 15, внутрь корпусов 10, 11 и 12 поступает атмосферный воздух. Проходя внутри корпусов и омывая трубы 9, воздух охлаждает нагретый на ступенях сжатия природный газ. Таким образом в установке специальной аппаратуры, например оребренных воздушных теплообменников, данная конструкция АГНКС не нуждается, что упрощает ее конструкцию и уменьшает затраты энергии. Закрывающий от атмосферных осадков все блоки АГНКС и заправочную колонку 13 навес 16 крепят на опорах, из которых при трехступенчатой схемы сжатия газа отдельно изготавливают лишь одну опору 17, поскольку в качестве остальных трех опор используют корпусы 10, 11 и 12 аккумуляторов 6, 7 и 8. Собственно технологическое оборудования АГНКС - блоки предварительной подготовки 2 и осушки 3, компрессор 4 и масляный насос 5 - размещают между двумя смежными опорами 10 и 17, первая из которых является корпусом аккумулятора 6, и закрывают соединяющими эти опоры щитами 18 и 19, один из которых, например 18, выполнен стационарным (обычная стена из кирпичной кладки), а второй имеет облегченную конструкцию с дверцами, позволяющими легкий доступ к оборудованию. Опору 17 можно выполнить полой и использовать для стока воды, попадающей в виде атмосферных осадков на навес 16.

Целесообразно привести некоторые конструктивные и технологические данные реально испытанной АГНКС. Станция рассчитана на производительность 240-480 нм³/час природного газа при соответствующих величинах давления на входе - 3-12 кгс/см². Применен трехступенчатый гидроприводной компрессор. Давление газа после соответствующих ступеней сжатия, соответственно в аккумуляторах газа, составляет: 1-я ступень 15-20 кгс/см², 2-я ступень 60-70 кгс/см², 3-я ступень 200-250 кгс/см².

Ориентировочная температура сжатого газа после каждой ступени составляет ~ 130^oС. Ориентировочная температура охлажденного сжатого газа в аккумуляторах составляет ~35-40^oС (последующий расчет поверхностей проведен с учетом температуры окружающего воздуха в самое жаркое время года). Аккумулятор 1-й ступени (низкого давления) выполнен из 28 гладких, вертикально установленных труб диаметром 159 х 4 мм и высотой 6 м, соединенных параллельно (общий объем 3 м³). Аккумулятор 2-й ступени (среднего давления) выполнен из 16 гладких, вертикально установленных труб диаметром 159 х 8 мм и высотой 6 м, соединенных последовательно (общий объем 1,7 м³). Для снижения затрат на изготовление аккумулятор 3-й ступени (высокого давления) выполнен из попарно по высоте установленных 28 баллонов для сжатого газа при объеме каждого 80 л (диаметр 219 мм), высоте пары 6 м и последовательном соединении (общий объем 2,2 м³). Общая площадь навеса, опирающегося на три опоры в виде корпусов, которыми снабжена каждая трубная кассета аккумуляторов при отдельном специальном изготовлении 4-й опоры 100 м².

Формула изобретения

Автомобильная газонаполнительная компрессорная станция, содержащая блоки предварительной подготовки и осушки природного газа, многоступенчатый компрессор, каждая ступень которого снабжена аккумулятором сжатого газа, и расположенные под навесом с опорами заправочные колонки, отличающаяся тем, что аккумуляторы выполнены в виде размещенных в корпусах вертикальных кассет из гладких или оребренных труб, корпусы установлены в качестве опор навеса, а две смежные опоры соединены вертикальными щитами, между которыми расположены блоки предварительной подготовки и осушки газа и многоступенчатый компрессор.

РИСУНКИ

Рисунок 1