Анализ литературы Терпугова Н.А. ЭММА-11. Автоматизация системы очистки технологического газа на компрессорной станции
 Скачать 4.26 Mb.
|
|
8. Численное моделирование
Для работы необходимо: Газовые циклонные сепараторы используются для отделения частиц от газа. В этом исследовании влияние диаметра вихревого искателя, скорости на входе и размера частиц на поле потока и производительность большого промышленного циклона Stairmand изучалось как экспериментально, так и численно. Используемые диаметры вихревых искателей в 0,40, 0,45, 0,50 и 0,55 раза превышают диаметр циклона. Используются циклоны с диаметром корпуса 700 мм и 254 мм. Скорость на входе в циклон изменена с 11,5 м∙с-1 до 19 м∙с-1. Размер частиц варьируется от 1 до 13 мкм. Было исследовано, справедливы ли корреляции, полученные для мелкомасштабных циклонов, для крупномасштабных циклонов. Проведено трехмерное численное исследование с использованием пакета программ ANSYS Fluent 17.0 для несжимаемого турбулентного течения. В качестве модели турбулентности выбрана модель напряжения Рейнольдса. Зола опилок используется в качестве частиц. Результаты численного исследования сравниваются с результатами экспериментального исследования и литературными данными. Установлено, что результаты согласуются друг с другом. Видно, что эффективность улавливания циклона и перепад давления увеличиваются при уменьшении как диаметра вихревого искателя, так и увеличения скорости на входе, но диаметр отсечки 50% уменьшается. Результаты показывают, что корреляции, полученные для небольших циклонов для отбора проб, могут не подходить для крупномасштабных циклонов. Видно, что эффективность улавливания циклона и перепад давления увеличиваются при уменьшении как диаметра вихревого искателя, так и увеличения скорости на входе, но диаметр отсечки 50% уменьшается. Результаты показывают, что корреляции, полученные для небольших циклонов для отбора проб, могут не подходить для крупномасштабных циклонов. Видно, что эффективность улавливания циклона и перепад давления увеличиваются при уменьшении как диаметра вихревого искателя, так и увеличения скорости на входе, но диаметр отсечки 50% уменьшается. Результаты показывают, что корреляции, полученные для небольших циклонов для отбора проб, могут не подходить для крупномасштабных циклонов.
Для работы необходимо: Рассмотрено комплексное решение вопроса безопасности на шахтах, опасных по газу и пыли, угольных пластах, склонных к самовозгоранию, путем применения способа комплексной переработки газообразного углеродсодержащего сырья. Способ реализуется на установке, состоящей из трех основных блоков (стадий производства) и нескольких вспомогательных блоков. 1-й Блок содержит мембранную установку разделения метансодержащих газов (шахтного метана, метана угольных пластов), где происходит очистка газовой смеси от твёрдых частиц и влаги с последующим разделения очищенного газа на два потока: а) обеднённого метаном потока, б) потока с высоким содержанием метана. 2-й Блок состоит из плазмохимической установки, производящей синтез-газ методом парокислородной конверсии потока с высоким содержанием метана, поступающего с 1-го Блока. Полученный синтез-газ охлаждают и после прохождения очистки от H2S и компрессии направляют в 3-й Блок, содержащий каталитический реактор синтеза бензина, где протекает процесс конверсии синтез-газа на бифункциональном катализаторе при температуре 360-420ºС с образованием автобензина АИ-92. Вспомогательными блоками являются криогенная и когенерационная установки. Полученный на криогенной установке кислород используют во 2-м Блоке и азот, который закачивают в выработанное пространство шахты с целью вытеснения метана и заполнения Решаемые задачи. 1. Повышение безопасности горных работ: • инертизация выработанного пространства; • мониторинг локальных и региональных скоплений метана; • профилактика газодинамических явлений и эндогенных пожаров; • эффективный способ дегазации ранее отработанных выемочных участков и шахтных полей. 2. Альтернативный источник электроснабжения предприятия: • независимый источник электроэнергии в аварийной ситуации для потребителей 1-ой категории; • автономное обеспечение электроэнергией всей установки; • работа энергоустановки в режиме «автономно» и «параллельно с сетью». 3. Источник технической воды для предприятия: • подпитка системы отопления зданий и сооружений; • заливка системы водокольцевых вакуум-насосов. 4. Теплоснабжение предприятия: • подогрев вентиляционной струи в калориферных установках; • отопление и ГВС зданий и сооружений; • обогрев газопроводов и ВНС. 5. Решение экологических проблем предприятия: • снижение выбросов парниковых газов в атмосферу; • уменьшение штрафов за выбросы; • отсутствие вредных продуктов переработки шахтного метана. 6. Повышение рентабельности предприятия: • выпуск нового коммерческого продукта – товарного бензина; • независимость от рыночных колебаний цены на бензин; • обеспечение топливом собственный транспорт. выработанного пространства инертным газом. Когенерационная установка предназначена для обеспечения автономной работы всего технологического комплекса электроэнергией и теплом за счёт сжигания углеводородсодержащих газов с 1-го и 3-го Блоков (стадий производства).  Рисунок 16 - Когенерационная установка
Для работы необходимо: газожидкостной сепаратор для центробежного компрессора со встроенным двигателем. Сепаратор включает резервуар (8), внутри которого размещена по меньшей мере одна ступень (10, 11) газового сепаратора, пригодная для отделения газовой фазы от жидкой фазы, подаваемых на впуск резервуара. Внутри резервуара (8) имеется камера (13), в которой протекает газовая фаза, отделенная в указанной ступени (10, 11) сепаратора, и в которой установлена ступень (4) компрессора (1) со встроенным двигателем.  Рисунок 18 - Газожидкостной сепаратор. Изобретение в общем относится к центробежным компрессорам со встроенным двигателем, и неограничивающее воплощение изобретения относится к компрессорным установкам со встроенным двигателем, работающим при относительно низкой мощности. В качестве неограничивающего примера диапазона их мощности можно привести диапазон от 400 кВт до 700 кВт, при этом на выходе установки получают газ, сжатый до давления, составляющего, например, от 25 до 30 бар (от 2,5 до 3 МПа), и потоки, составляющие, например, до 10000 м3/час. Для такого типа функционирования на линиях сжатия газа устанавливают компрессоры, работающие при относительно низких расходах (потоках), которые способны обеспечивать относительно высокие коэффициенты сжатия (отношение давлений). Из предшествующего уровня техники известно, что в компрессорах со встроенным двигателем с относительно малой мощностью применяются высокоскоростные электродвигатели, то есть двигатели, имеющие частоту вращения, которая превышает частоту электропитания, при низком напряжении, составляющем менее 1 кВ, соединенные с односекционным компрессором, состоящим из одного или двух несимметрично расположенных дисков. Двигатель и компрессор соединены в едином корпусе, работающем под давлением. Обычно вал (tree line) установлен на двух радиальных магнитных подшипниках и осевой опоре. В этом отношении известны конструкции, в которых применяется компрессор со встроенным двигателем, снабженный центробежным колесом, функционирующим как газожидкостной сепаратор.
Для работы необходимо: Трехмерное течение в области торца высокоскоростного (Main = 0,7) линейного компрессорного каскада. Геометрия прикрепленной лопасти средней кривизны с углом отклонения Δβ = 15°. Чтобы усилить вторичную структуру потока, профили были преднамеренно остановлены, и визуализация потока нефти использовалась для подтверждения наличия этого ступично-углового заклинивания. Вместе с линиями тока, полученными из скоростей, измеренных трехканальным лазерным доплеровским анемометром (LDA), это позволило идентифицировать ключевые особенности области вторичного потока и их протяженность в поле потока. Полученная таким образом топология затем сравнивается с существующими концепциями. Более того, связанное моделирование URANS настраивается с использованием модели k–ε для проверки ее способности воспроизводить измеренное поле потока. Для подтверждения предыдущих наблюдений индикатор сваливания вычисляется по результатам моделирования. Далее показано, что заклинивание ступица-угол растворяется при удалении пограничного слоя боковой стенки. Таким образом, сочетаются подробные лазерные доплеровские измерения как при высоких числах Рейнольдса, так и при высоких числах Маха в сочетании с проверенным моделированием, позволяющим подробно описать поведение торцевой стенки в каскаде, а также вводится новая концепция топологии потока. |