Дипломная работа Жолдасов Касиет. Содержание введение технологическая часть
 Скачать 1.37 Mb.
|
2.5 Системы охлаждения технологического газа на компрессорных станцияхКомпримирование газа на КС приводит к повышению его температуры на выходе станции. Численное значение этой температуры определяется ее начальным значением на входе КС и степенью повышения давления газа. Излишне высокая температура газа на выходе станции, с одной стороны, может привести к разрушению изоляционного покрытия трубопровода и недопустимым температурным напряжениям в стенке трубы, а с другой стороны, — к снижению подачи технологического газа и увеличению энергозатрат на компримирование (из-за увеличения его объемного расхода). В микроклиматическом районе с холодным климатом для участков с многолетнемерзлыми грунтами необходимо охлаждать газ до отрицательных температур с целью предотвращения протаивания грунтов вокруг трубопровода. В противном случае это может привести к смещению трубопровода и, как следствие, к возникновению аварийной ситуации. Охлаждение газа до температуры грунта следует предусматривать на станциях охлаждения газа, обеспечивающих стабильный уровень температуры в газопроводе. В других районах охлаждение газа следует предусматривать, как правило, в аппаратах воздушного охлаждения. Количество аппаратов воздушного охлаждения следует определять гидравлическим и тепловым расчетом газопровода, исходя из расчетной среднегодовой температуры наружного воздуха, среднегодовой температуры грунта и оптимальной среднегодовой температуры охлаждения газа. Количество аппаратов воздушного охлаждения газа должно быть уточнено гидравлическим и тепловым расчетом газопровода для абсолютной максимальной температуры наружного воздуха н июльской температуры грунта. Полученную при этом температуру транспортируемого газа следует принимать в расчетах устойчивости и прочности трубы и изоляции. При невозможности обеспечить требуемую степень устойчивости и прочности трубы количество аппаратов воздушного охлаждения должно быть увеличено. Оптимальную среднегодовую температуру охлаждения газа необходимо принимать на 10 —15°С выше расчетной среднегодовой температуры наружного воздуха. Расчетную температуру наружного воздуха на входе в АВО в данный рассматриваемый период (год, квартал, месяц) следует вычислять по формуле Тв = Та + δГа где Та— средняя температура наружного воздуха в рассматриваемый период, определяемая по данным главы СНиП 2.01.01-82; δТа — поправка на изменчивость климатических данных, 6Та следует принимать равной 2 °С. Тепловой расчет аппаратов воздушного охлаждения газа выполняют по "Методике теплового и аэродинамического расчета аппаратов воздушного охлаждения" института ВНИИнефтемаш. В тепловом расчете принимают 10 %-ный запас поверхности теплообмен, учитывающий возможность выхода из строя отдельных вентиляторов и загрязнения поверхностей теплообмена в процессе эксплуатации. Аппарат остывания газа обязана существовать единой для всех газоперекачивающих аппаратов компрессорного цеха, обладать коллекторную схему обвязки и обвод. На реконструируемых компрессорных станциях позволяется планировать установки охлаждения газа на нагнетательной полосы всякой категории газоперекачивающих аппаратов. Следует предусматривать аварийную остановку компрессорной станции при повышении температуры газа на выходе аппаратов воздушного охлаждения газа выше 70 °С. При повышении температуры газа на выходе АВО до +45°С следует предусматривать предупредительный сигнал и автоматическое включение вентиляторов АВО, находящихся в резерве. До последнего времени существовала точка зрения о необходимости охлаждения газа при больших степенях сжатия для обеспечения сохранности антикоррозийной изоляции трубы. Вопрос об охлаждении газа решался для каждого конкретного случая на основании технико-экономических расчетов, причем предельные температуры устанавливали исходя из условий термоустойчивости битумных покрытий, равной + 70 °С. В связи с увеличением диаметра газопроводов, непрерывным ростом степени сжатия, строительством газопроводов в слабозащемляющих грунтах, например, в песках Средней Азии и северных районах, появилась необходимость поддержания температуры газопровода на постоянном уровне как по длине газопровода, так и во времени (изотермический режим работы газопровода). Такой режим повышает несущую способность грунта, что увеличивает надежность линейной части. Температура газа в северных условиях должна находиться на уровне температуры вечномерзлого грунта. Кроме этого, в дальнейшем будет поставлена задача более глубокого охлаждения газа в целях роста производительности газопроводов за счет увеличения плотности перекачиваемого газа. Исследования показывают, что для охлаждения газа возможно применение как одноконтурных, так и двухконтурных (с промежуточным теплоносителем) систем охлаждения с использованием аппаратов воздушного охлаждения. При более глубоком охлаждении необходимо применять холодильные агрегаты для полного охлаждения, либо для до охлаждения газа после аппаратов воздушного охлаждения. К теплообменным аппаратам, предназначенным для охлаждения газа, предъявляется ряд требований эксплуатационного характера: отсутствие смешения газа и охлаждающей среды, малая засоряемость поверхностей теплообмена и всего аппарата, удобство ревизий и ремонта, надежность работы аппарата и отдельных его узлов. Существенное значение имеют небольшая стоимость и простота изготовления. Взаимное расположение теплообменных секций и вентиляторов для прокачки воздуха практически и определяет конструктивное оформление АВО. Теплообменные секции АВО можно располагать горизонтально, вертикально, наклонно, зигзагообразно, что и определяет компоновку аппарата. В последние года на КС применяются аппараты воздушного охлаждения различных конструкций: горизонтальные (АВГ), вертикальные (АВВ), зигзагообразные (АВЗ) и шатровые (АВШ), малопоточные обозначающие АВ-М (таблица 2). Таблица 2 Техническая характеристика АВО для охлаждения газа
Аппараты воздушного охлаждения различаются также расположением вентилятора. При нижнем расположении вентилятора холодный атмосферный воздух прокачивается через теплообменные секции под избыточным давлением, создаваемым вентилятором (рисунок 11) Автоматы легкого остывания надлежит избирать употребительно к определенным условиям с учетом нужной плоскости термообмена, рабочего давления, температуры остужающего воздуха, требуемой ступени остывания, характеристик остужаемого газа. Теплопередающую плоскость исполняют из монометаллических труб с оребрением (серебристый, латунь и др.) и биметаллических труб, у каких внутренние трубы исполнены из углеродистой, хромистой либо нержавеющей стали, а внешние — из латуни, алюминия либо нетяжелой стали. Который был использован труб обязан владеть коррозионной стабильностью в критериях рабочей среды, а который был использован ребер — коррозионной стабильностью в погодных критериях. Убавление температуры научно-технического газа, поступающего в метанолопровод опосля его остывания в АВО, приводит к убавлению средней температуры газа на линейном участке трубопровода и, как последствие, к понижению температуры и увеличению давления газа на входе в следующую КС. Наверное, в собственную очередность, приводит к убавлению ступени сжатия на следующей станции (при сохранении давления на выходе из нее) и энергозатрат на компримирование газа сообразно станции. Разумеется еще, будто оптимизация режимов работы АВО обязана подходить условию малых суммарных энергозатрат на остывание и компримирование газа на осматриваемом участке работы газопровода.  Рисунок 11 – Схема АВО зигзагообразного типа Обозначения на рисунке 6: 1 – секция; 2 – металлическая несущая конструкции; 3 – диффузор; 4 – коллектор; 5 – лопасти вентилятора; 6 – привод; 7 – комплект жалюзи. При верхнем расположении вентилятора (рисунок 1.10) нагретый воздух проходит в межтрубном пространстве секций за счет разрежения, возникающего перед вентилятором. Обозначения на рисунке 1.10: 1 – теплообменная поверхность; 2 – вентилятор; 3 – патрубок; 4 – диффузор; 5 – клиноременная передача; 6 – электродвигатель.  Рисунок 12 – Аппарат воздушного охлаждения газа с верхним расположением вентилятора Быстрый рост добычи и транспорта газа, особенно из удаленных от промышленных районов крупнейших месторождений Севера, повлекший за собой значительное увеличение протяженности трасс магистральных газопроводов и переход на трубопроводы больших диаметров, способствовал разработке новых технологических решений, направленных на повышение пропускной способности и надежности газотранспортных магистралей. Одно из таких решений — охлаждение компримируемого газа, которое в современной практике производится в однородных системах с использованием только АВО или холодильных машин (ХМ), включаемых параллельно на выходе газа из КС. Можно также применять неоднородные системы охлаждения, в которых температура газа снижается сначала в АВО, установленных на выходе газа из КС, а затем в холодильных машинах. Результаты испытаний и обобщение опыта эксплуатации однородных систем охлаждения газа с АВО показывают, что их применение ограничивается температурой атмосферного воздуха fa. Если необходимо охладить газ до температуры окружающего воздуха или ниже, такие системы оказываются непригодными. В этом случае можно использовать однородные системы с ХМ обычного типа или неоднородные системы, включающие АВО и холодильные машины. В качестве ХМ для охлаждения природного газа после его компримирования в данное время применяются в основном холодильные пропановые машины с ГМК типа 10ГКН. Большое внимание уделено разработке и внедрению абсорбционных и пароэжекторных холодильных установок, работающих на тепле выпускных газов ГПА. Во ВНИИГАЗ разработана технология охлаждения природного газа на КС в однородных системах с использованием в них парокомпрессионных холодильных машин, работающих на бинарном хладоагенте — смесь пропана (60 %) и бутана (40 %). В настоящее время осваивается производство таких машин с электроприводными агрегатами АТП 5-8/1 и АТП 5-16/1 холодопроизводительностью 9,3—18,6 МВт, а также с газотурбинными агрегатами ТКА-П-6,3/10 холодопроизводительностью 18,6 МВт. Применение в системах охлаждения рассматриваемых машин позволит существенно улучшить процесс охлаждения и соответственно повысить технико-экономические показатели охлаждения газа. Однако применение однородных систем с ХМ связано с увеличением капитальных и эксплуатационных затрат. На основе анализа факторов, влияющих на экономические показатели систем охлаждения газа, разработаны новые, более эффективные системы, к числу которых относят и созданную во ВНИИГАЗ рекуперативную систему охлаждения газа РСО (рисунок 13).  Рисунок 13 – Рекуперативная система охлаждения газа и характер изменения температуры Обозначения на рисунке 13: 1 – рекуперативный теплообменник (РСО); 2 – нагнетатель; 3 – расширительная машина; 4 – дроссельное устройство; 5 – утилизационная холодильная машина; t1 – температура прямого потока газа; t2 – температура перед ГПА; t3 – температура перед АВО; t4 – температура перед обратным потоком газа; t5 – температура после системы охлаждения (с недорекуперацией); t6 – температура после системы охлаждения (без недорекуперации); tир – недорекуперация; T – недоохлаждение в АВО. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||