RU2730333C1 - Odorant evaporator - Google Patents

Abstract

FIELD: physics.SUBSTANCE: invention relates to automatic control of gaseous medium flow rate and can be used in the process of odorizing natural gas, where proportional delivery of the odorant to the gas line is required at considerable gas flow rate fluctuations, including at low consumption. Odorant evaporator consists of a heat-insulated chamber communicating with a main gas line, in which an odorant supply pipe and an explosion-proof thermoelectric heating element are arranged, also in the thermally insulated chamber there is an evaporation channel, one end of which is connected to the supplying nozzle of the odorant, and the other end is located in the hole connecting the thermally insulated chamber and the gas line.EFFECT: efficient mixing of odorant vapors in gas medium, uniform distribution of odorant in gas flow immediately after odorisation assembly.4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к автоматическому регулированию расхода газообразной среды и может быть использовано в процессе одорирования природного газа, где требуется пропорциональная подача одоранта в газовую магистраль при значительных колебаниях расхода газа, в том числе и при малых расходах.The invention relates to automatic control of the flow rate of a gaseous medium and can be used in the process of odorization of natural gas, where a proportional supply of the odorant to the gas main is required with significant fluctuations in the gas flow rate, including at low flow rates.

Известна автоматическая система одоризации газа (патент РФ на изобретение №2495709, опубл. 20.10.2013 г.), состоящая из подземной емкости с одорантом, устройства дозирующего, указателя уровня, фильтра, трубопроводов обвязки с запорно-регулирующей арматурой, блока управления. Указатель уровня установлен как сообщающийся сосуд с подземной емкостью с возможностью заполнения одорантом до любого уровня одоранта в подземной емкости, соединены они сифоном, концы которого находятся в одоранте. Верхняя часть сифона находится над поверхностью грунта и в нее встроены фильтр и центробежный насос. В указателе уровня установлены электрический преобразователь уровня одоранта и трубопровод, соединенный с емкостью расходно-измерительной из состава устройства дозирующего, снабженной сигнализатором уровня и датчиком температуры, в систему введены дезодоратор, пневмоузел и насос дозирующий. Гидравлическая полость емкости расходно-измерительной связана с насосом дозирующим, а ее газовая полость - с газовой полостью подземной емкости. Дезодоратор и пневмоузел также связаны с газовой полостью подземной емкости. Технический результат заключается в полной автоматизации работы, возможности учета количества потребленного одоранта и коррекции одоризации по фактическому потреблению одоранта, возможности контроля уровня одораната в подземной емкости, коррекции одоризации в случае частичной одоризации газа вне газораспределительной станции, значительном (многократном) уменьшении габаритов и массы системы.Known automatic gas odorization system (RF patent for invention No. 2495709, publ. 20.10.2013), consisting of an underground container with an odorant, a metering device, a level indicator, a filter, piping piping with shutoff and control valves, a control unit. The level indicator is installed as a communicating vessel with an underground container with the possibility of filling with an odorant to any level of odorant in the underground container, they are connected by a siphon, the ends of which are in the odorant. The upper part of the siphon is located above the ground and has a built-in filter and centrifugal pump. The level indicator contains an electrical odorant level transducer and a pipeline connected to a flow-measuring tank from the dosing device, equipped with a level indicator and a temperature sensor; a deodorizer, a pneumatic unit and a dosing pump are introduced into the system. The hydraulic cavity of the flow-measuring tank is connected to the dosing pump, and its gas cavity is connected to the gas cavity of the underground tank. The deodorizer and the pneumatic unit are also connected with the gas cavity of the underground tank. The technical result consists in complete automation of work, the possibility of accounting for the amount of consumed odorant and correction of odorization based on the actual consumption of the odorant, the possibility of controlling the level of odorant in the underground tank, correction of odorization in the event of partial odorization of gas outside the gas distribution station, significant (multiple) reduction in the size and weight of the system.

Недостатком данного решения является подача одоранта в магистральную трубу низкого давления в жидком виде, что приводит к неравномерному и неполному перемешиванию одоранта с природным газом, как следствие к непредсказуемой (изменяемой) концентрации одоранта на выходе из ГРС.The disadvantage of this solution is the supply of the odorant to the low-pressure main pipe in liquid form, which leads to uneven and incomplete mixing of the odorant with natural gas, as a result of the unpredictable (variable) concentration of the odorant at the outlet of the gas distribution station.

Известен одоризатор природного газа с вариантами выполнения (патент РФ на изобретение № 2540134, опубл. 10.02.2015 г.), наиболее близкий к заявляемому решению и содержащий термостатированную расходную емкость одорирующей жидкости с патрубком наддува, датчик расхода природного газа с пневматическим выходным сигналом, канал подачи одоранта, сообщенный через регулировочный вентиль и пузырьковый расходомер-дозатор с магистралью низкого давления. Пузырьковый расходомер-дозатор представляет собой колбу, наполненную жидкостью, в нижней части которой установлены жиклер подачи газообразного одоранта и ловушка-калибратор, обеспечивающая образование пузырьков равного объема, счетчик пузырьков, систему регулирования столба жидкости в колбе.There is a known natural gas odorizer with variants of execution (RF patent for invention No. 2540134, publ. 02/10/2015), which is closest to the claimed solution and contains a thermostated supply capacity of an odorizing liquid with a pressurization pipe, a natural gas flow sensor with a pneumatic output signal, a channel odorant supply, communicated through a control valve and a bubble meter-dispenser with a low pressure line. Bubble flow meter-dispenser is a flask filled with liquid, in the lower part of which a nozzle for supplying a gaseous odorant and a trap-calibrator are installed, which ensures the formation of bubbles of equal volume, a bubble counter, and a system for regulating the liquid column in the flask.

Данное устройство осуществляет дозирование одоранта посредством паровой фазы полученной в специальной термостатированной емкости. Таким образом, можно получать малые порции одоранта и передавать их в магистраль низкого давления. После дозирующего устройства парам одоранта по газопроводу необходимо попасть в магистральную трубу с природным газом. При перемещении паров по газопроводам неизбежны процессы конденсации одоранта на стенках газопровода и в магистраль низкого давления попадает не весь одорант. Причем в магистраль поступает как газовая фаза одоранта (пар), так и в виде капель сконденсировавшегося на стенках газопровода (жидкая фаза). Жидкая фаза одоранта не успевает равномерно распределиться в газовом потоке и частично оседает на стенках трубопровода приводя к его коррозии. А концентрация одоранта в природном газе магистрали низкого давления оказывается ниже расчетной.This device dispenses the odorant by means of the vapor phase obtained in a special thermostated container. Thus, it is possible to obtain small portions of the odorant and transfer them to the low pressure line. After the dosing device, the odorant vapor through the gas pipeline must enter the main pipe with natural gas. When vapors move through gas pipelines, the processes of condensation of the odorant on the walls of the gas pipeline are inevitable, and not all of the odorant gets into the low-pressure line. Moreover, both the gaseous phase of the odorant (steam) and in the form of drops condensed on the walls of the gas pipeline (liquid phase) enter the pipeline. The liquid phase of the odorant does not have time to be evenly distributed in the gas flow and partially settles on the walls of the pipeline, leading to its corrosion. And the concentration of the odorant in the natural gas of the low-pressure line turns out to be lower than the calculated one.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства для одоризации газа, обеспечивающее равномерное распределение одоранта в газовом потоке.The object of the present invention is to provide a device for gas odorization, which ensures uniform distribution of the odorant in the gas stream.

Технический результат, на достижение которого направлено данное изобретение, заключается в подаче паровой фазы одоранта непосредственно в трубу с магистральным природным газом низкого давления для эффективного перемешивания паров одоранта в газовой среде. Равномерное распределение одоранта в газовом потоке непосредственно после узла одоризации позволит повысить точность измерения степени одоризации природного газа и усовершенствовать систему управления одоризационными установками путем внедрения в них системы обратной связи по степени одоризации газа. The technical result to be achieved by this invention consists in supplying the vapor phase of the odorant directly to the pipe with the main low pressure natural gas for efficient mixing of the odorant vapor in the gaseous medium. Uniform distribution of the odorant in the gas flow immediately after the odorization unit will improve the accuracy of measuring the degree of odorization of natural gas and improve the control system of odorization units by introducing a feedback system in them on the degree of gas odorization.

Заявленный технический результат достигается благодаря тому, что для увеличения равномерности распределения одоранта в газовом потоке, в месте ввода жидкого одоранта в магистральную трубу низкого давления устанавливается термический испаритель, который переводит одорант в паровую фазу. Испаритель одоранта состоит из теплоизолированной камеры, сообщающейся с магистральным газопроводом, в которой размещены штуцер подачи одоранта и термоэлектрический нагревательный элемент во взрывозащищенном исполнении, также в термоизолированной камере размещен испарительный канал, один конец которого присоединен к штуцеру подачи одоранта, а другой конец расположен в отверстии, связывающем термоизолированную камеру и газопровод.The claimed technical result is achieved due to the fact that in order to increase the uniformity of the odorant distribution in the gas stream, a thermal evaporator is installed at the point of introduction of the liquid odorant into the low pressure main pipe, which converts the odorant into the vapor phase. The odorant evaporator consists of a heat-insulated chamber communicating with the main gas pipeline, in which an odorant supply connection and a thermoelectric heating element in an explosion-proof design are located, an evaporation channel is also located in the thermally insulated chamber, one end of which is connected to the odorant supply connection, and the other end is located in the hole, connecting the thermally insulated chamber and the gas pipeline.

Изобретение поясняется чертежами: фиг. 1 - общая схема испарителя, фиг. 2 - выполнение нагревательного элемента испарителя в виде индукционного подогревателя с плоским индуктором, фиг. 3 - выполнение нагревательного элемента испарителя в виде индукционного подогревателя кольцевым индуктором, фиг. 4 - выполнение нагревательного элемента испарителя в виде плоского резистивного нагревателя, фиг. 5 - выполнение нагревательного элемента испарителя в виде резистивного нагревателя патронного типа.The invention is illustrated by drawings: FIG. 1 is a general diagram of the evaporator; FIG. 2 - the implementation of the heating element of the evaporator in the form of an induction heater with a flat inductor, FIG. 3 - the implementation of the heating element of the evaporator in the form of an induction heater with an annular inductor, FIG. 4 - the implementation of the heating element of the evaporator in the form of a flat resistive heater, FIG. 5 - the implementation of the heating element of the evaporator in the form of a resistive heater of the cartridge type.

Позициями на чертежах обозначены:Positions in the drawings indicate:

1 - теплоизоляция испарителя,1 - heat insulation of the evaporator,

2 - канал подачи одоранта,2 - odorant supply channel,

3 - испарительный канал,3 - evaporation channel,

4 - отверстие, связывающее термоизолированную камеру и газопровод,4 - hole connecting the thermally insulated chamber and the gas pipeline,

5 - газопровод,5 - gas pipeline,

6 - нагревательный элемент,6 - heating element,

7 - корпус испарителя,7 - evaporator housing,

8 - ферромагнитная вставка для увеличения КПД индукционного нагревателя,8 - ferromagnetic insert to increase the efficiency of the induction heater,

9 - термоэлектрический датчик измерения температуры испарителя,9 - thermoelectric sensor for measuring the evaporator temperature,

10 - электро/теплоизоляция плоского индуктора.10 - electrical / thermal insulation of a flat inductor.

Термический испаритель одоранта состоит из корпуса испарителя 7, выполненного из коррозионно-стойкой стали, заключенного в теплоизоляцию 1, присоединенного к линии подачи одоранта посредством канала подачи одоранта 2 со штуцером, испарительного канала 3 (где происходит переход одоранта из жидкой в паровую фазу), один конец которого расположен в месте присоединения камеры к линии подачи одоранта, а другой конец в отверстии 4, связывающем испаритель и газопровод 5. В корпус испарителя 7 вмонтировано устройство подогрева испарительного канала 3, выполненное в виде нагревательного элемента 6. Нагревательный элемент 6 расположен таким образом, чтобы эффективно передавать тепло испарительному каналу. С газопроводом низкого давления 5 испаритель соединяется посредством сварочного (резьбового) соединения. Для уменьшения тепловых потерь в окружающую среду испаритель и подогреватель теплоизолированы.The thermal odorant evaporator consists of an evaporator body 7, made of corrosion-resistant steel, enclosed in thermal insulation 1, connected to the odorant supply line by means of an odorant supply channel 2 with a fitting, an evaporator channel 3 (where the odorant passes from the liquid to the vapor phase), one the end of which is located at the point where the chamber is connected to the odorant supply line, and the other end is in the hole 4 connecting the evaporator and the gas pipeline 5. A heating device for the evaporator channel 3, made in the form of a heating element 6, is mounted in the evaporator housing 7. to efficiently transfer heat to the evaporator duct. The evaporator is connected to the low pressure gas pipeline 5 by means of a welding (threaded) connection. To reduce heat losses to the environment, the evaporator and heater are thermally insulated.

Нагревательный элемент 6 может быть выполнен в виде индукционного подогревателя с плоским (фиг. 2) или кольцевым (фиг. 3) индуктором. Либо в виде плоского резистивного нагревателя (фиг. 4), либо резистивными нагревателями патронного типа (фиг. 5). При этом, для повышения КПД индукционных подогревателей в конструкцию корпуса испарителя вносится ферромагнитная вставка 8. Для контроля и поддержания температуры испарительного канала в корпус испарителя вмонтарован термоэлектрический преобразователь 9. Испарительный канал может быть выполнен с тангенциальным подводом одоранта (фиг 5), что позволяет увеличить равномерность перемешивания паров одоранта с газовым потоком. The heating element 6 can be made in the form of an induction heater with a flat (Fig. 2) or annular (Fig. 3) inductor. Either in the form of a flat resistive heater (Fig. 4), or cartridge-type resistive heaters (Fig. 5). At the same time, to increase the efficiency of induction heaters, a ferromagnetic insert 8 is introduced into the structure of the evaporator housing 8. To control and maintain the temperature of the evaporator channel, a thermoelectric converter 9 is installed in the evaporator housing. The evaporator channel can be made with a tangential odorant supply (Fig. 5), which allows to increase the uniformity mixing odorant vapors with a gas stream.

Устройство распыления одоранта состоит из емкости с одорантом, находящейся под атмосферным давлением, имеющей патрубки подключения для ее наполнения и патрубок подключения к дозирующей емкости. Дозирующая емкость соединена с дозирующим насосом, управляемым системой управления, связанной с датчиком расхода газа. Одорант по гидропроводу подается на испаритель одоранта, который включает в себя корпус испарителя 7, заключенный в терплоизоляцию 1, в корпусе 7 размещается нагревательный элемент 6. Одорант через канал подачи одоранта 2 подается в испарительный канал 3, размещенный в теплоизолированном корпусе испарителя 7. Тепло от нагревательного элемента 6 передается корпусу испарителя 7 и испарительному каналу 3. При прохождении по испарительному каналу 3 жидкий одорант нагревается и переходит в парогазовую фазу. Через отверстие 4, связывающее испаритель и газопровод, пары одоранта, попадая в газопровод 5 смешиваются с газовым потоком. Температура испарительного канала 3 контролируется термоэлектрическим преобразователем 9.The odorant spraying device consists of a container with an odorant under atmospheric pressure, which has connection pipes for filling it and a connection pipe for a dosing container. The dosing tank is connected to a dosing pump controlled by a control system associated with a gas flow sensor. The odorant is fed through a hydraulic line to the odorant evaporator, which includes an evaporator body 7 enclosed in a thermal insulation 1, a heating element is placed in the body 7. The odorant is fed through the odorant feed channel 2 to the evaporator channel 3 located in the heat-insulated evaporator body 7. Heat from the heating element 6 is transferred to the body of the evaporator 7 and the evaporating channel 3. When passing through the evaporating channel 3, the liquid odorant is heated and passes into the vapor-gas phase. Through hole 4, which connects the evaporator and the gas pipeline, the odorant vapors entering the gas pipeline 5 are mixed with the gas stream. The temperature of the evaporating channel 3 is controlled by a thermoelectric converter 9.

Температура нагревательного элемента термоизолированной камеры зависит от расхода газа и требуемой скорости испарения одоранта и регулируется системой управления. Температура подогрева испарительного канала определяется расходом одоранта и поддерживается посредством системы управления. Система управления защищает канал от перегрева, а ее мощность не превышает мощности, при которой при длительном нагреве канал в отсутствии одоранта нагреется до температуры его воспламенения.The temperature of the heating element of the thermally insulated chamber depends on the gas flow rate and the required evaporation rate of the odorant and is regulated by the control system. The heating temperature of the evaporator channel is determined by the odorant flow rate and is maintained by the control system. The control system protects the channel from overheating, and its power does not exceed the power at which, during prolonged heating, in the absence of an odorant, the channel will heat up to its ignition temperature.

Claims (4)

1. Испаритель одоранта, состоящий из теплоизолированной камеры, сообщающейся с магистральным газопроводом, в которой размещены штуцер подачи одоранта, термоэлектрический нагревательный элемент во взрывозащищенном исполнении и термоэлектрический преобразователь, отличающийся тем, что в термоизолированной камере размещен испарительный канал, один конец которого присоединен к штуцеру подачи одоранта, а другой конец расположен в отверстии, связывающем термоизолированную камеру и газопровод.1. An odorant evaporator, consisting of a heat-insulated chamber communicating with the main gas pipeline, in which the odorant supply connection, an explosion-proof thermoelectric heating element and a thermoelectric converter are located, characterized in that an evaporation channel is located in the thermally insulated chamber, one end of which is connected to the supply connection odorant, and the other end is located in the hole connecting the thermally insulated chamber and the gas pipeline. 2. Испаритель одоранта по п. 1, отличающийся тем, что нагревательный элемент выполнен в виде индукционного подогревателя.2. An odorant evaporator according to claim 1, characterized in that the heating element is made in the form of an induction heater. 3. Испаритель одоранта по п. 1, отличающийся тем, что нагревательный элемент выполнен в виде резистивного нагревателя.3. An odorant evaporator according to claim 1, characterized in that the heating element is made in the form of a resistive heater. 4. Испаритель одоранта по п. 1, отличающийся тем, что термоизолированная камера содержит ферромагнитную вставку.4. Odorant evaporator according to claim 1, characterized in that the thermally insulated chamber contains a ferromagnetic insert.

Images