Компрессорная станция

Абсолютной влажностью газа называется количество водяного пара в единицах массы, содержащегося в единице количества газа. В связи с этим различают: массовую абсолютную влажность d=mп/mг , где mп- количество водяного пара; mг – количество газа;

Объемную абсолютную влажность dv=mп/V где V –объем газа.

Относительной влажностью называется отношение фактически содержащегося количества водяного пара к максимально возможному при определенных условиях: φ=mп/ms где ms – максимально возможное количество пара, которое может находиться в газе при данных температуре и давлении.

Относительную влажность можно выразить следующим образом

 

Ф=PnV/PsV=Pn/Ps                                            (1.6.12)

 

где рп – плотность пара;

рs – плотность насыщенного пара.

Влажный газ называется насыщенным, когда он содержит максимально возможное количество пара при данных температуре и давлении. Соотношения для смеси газа и водяных паров как смеси идеальных газов можно получить из уравнения состояния

 

PnV=mnRnT=mcµ RT                                      (1.6.13)

 

PcV=mcRcTc=mcµRT                                        (1.6.14)

 

где рп- парциальное давление пара; mc и mп – количество пара и смеси; рс-давление смеси газа; Rп и RС –газовая постоянная смеси и пара; R- универсальная газовая постоянная; Т- абсолютная температура смеси.

Парциальное давление паров

 

Рп/рс=mmп/mmc=yп,                                     (1.6.15)

 

где yп- молярная концентрация водяного пара. Откуда рп = рсуп. если считать газ и пар идеальными, то давление водяных паров можно выразить через объемную концентрацию уп: рп=рсуп.

Относительная влажность определяется так же, как и отношение парциального давления водяного пара рп в газе к давлению насыщенного пара при той же температуре: φ=рп/рs.

При тепловых расчетах газопровод необходимо знать и учитывать теплоемкость газа. Удельной теплоемкостью газа называется количество теплоты, которое необходимо сообщить единице массу, чтобы температура его в данном процессе изменилась на 1 град. Теплоемкость газа зависит от характера протекаемого процесса. Наибольшее распространение в термодинамических расчетах получили теплоемкости двух простейших процессов: при постоянном давлении и постоянном объеме. В каком-либо определенном процессе изменения состояния газа количества теплоты, необходимое для нагревания 1 кг газа на 1 К при данном давлении, зависит от абсолютной температуры газа. Количество теплоты оказывается различным при различных температурах газа. При данной температуре газа количество теплоты, необходимое для нагревания 1 кг газа на 1 К, зависит от давления. Для городских газопроводов теплоемкость газов изменяется в узких пределах, поэтому ее можно принимать постоянной.

Удельные теплоемкости при постоянном давлении и постоянном объеме идеальных газов являются функцией только одной температуры, т.е. зависят только от температуры. Теплоемкость газовых смесей вычисляют по правилу аддитивности

 

Cp=                                                              (1.6.16)

 

где, Yi –мольная доля компонентов в смеси.

Теплопроводность углеводородных газов- это способность передачи теплоты между непосредственно соприкасающимися частицами тела, обусловленная движением молекул или атомов вещества : q=-λdT/dn.

Где, q-42 тепловой поток, λ- коэффициент теплопроводности, характеризующий способность газов проводить теплоту; dT/dn- градиент температур. Коэффициент теплопроводности можно найти, используя кинетическую теорию газов. По этой теории значения критерия ПрандляPr являются функцией отношения теплоемкостей и не зависят для данного газа от давления и температуры. Зависимость теплопроводности от температуры получается из определения критерия Прандля

 

λ/λ0=срμ/(ср0μ0)                                                 (1.6.17)

 

Таким образом, при повышении температуры теплопроводность увеличивается. Часто пересчет ведут по формуле

 

λ =λ0*T/T0                                                       (1.6.18)

 

где λ-коэффициент теплопроводности при температуре Т;

λ0- коэффициент теплопроводности при нормальных условиях;

n-постоянная.

 

1.8 Системы очистки технологического газа

 

 

В транспортируемом по магистральным газопроводам природном газе содержатся различного рода примеси: песок, сварной шлам, конденсат тяжелых углеводородов, вода, масло и т. д. Механические примеси попадают в газопровод как в процессе его строительства, так и при эксплуатации.

 

Наличие механических примесей и конденсата в газе приводит к преждевременному износу трубопровода, запорной арматуры, рабочих колес нагнетателей и, как следствие, к снижению показателей надежности и экономичности работы компрессорных станций и в целом газопроводе.

 

Для предотвращения загрязнения и эрозии оборудования и трубопроводов на входе газа на компрессорную станцию предусматривают установку очистки газа от твердых и жидких примесей.

 

Количество твердых и жидких примесей после установки очистки не должно превышать допустимое по техническим условиям на газоперекачивающие агрегаты.

 

Очистка газа предусматривается, как правило, в одну ступень — в пылеуловителях. В соответствии с ОНТП-51 -1-85 вторую ступень очистки газа — в фильтрах-сепараторах, как правило, следует предусматривать на отдельных компрессорных станциях в среднем через три — пять КС с преимущественным применением фильтров-сепараторов после участков с повышенной вероятностью аварий линейной части и (или) сложными условиями ее восстановления, а также после подводных переходов длиной более 500 м.

 

Аппараты и трубопроводы установки очистки газа должны иметь обогрев для предотвращения замерзания жидкости.

 

Количество аппаратов очистки газа следует определять по характеристикам заводов-изготовителей таким образом, чтобы при отключении одного из аппаратов нагрузка на оставшиеся в работе не выходила за пределы их максимальной производительности, а при работе всех аппаратов не выходила за пределы минимальной производительности. При этом в любом режиме работы общие потери давления на стороне всасывания не должны превышать величин, приведенных в таблице 1.1.

 

Для равномерного распределения потоков между отдельными аппаратами предусматривают кольцевание трубопроводов на входе и выходе каждой ступени очистки. На каждой ступени очистки следует предусматривать замеры потерь давления.

 

Для отключения аппаратов установки очистки газа от общего коллектора предусматривают краны с ручным приводом, как правило, с червячным редуктором.

 

Технологическая обвязка аппаратов очистки газа предназначена для: обеспечения доступа к обслуживаемым элементам установки (арматуре, люкам-лазам, фланцам, указателям уровня, манометрам и др.); исключения попадания газа внутрь аппаратов при проведении в них осмотров, ревизий и ремонтных работ, установки силовых заглушек при проведении гидравлических испытаний аппаратов.

 

Жидкие и твердые примеси из установки очистки, как правило. направляют в резервуар на узле сбора продуктов очистки газопровода. Трубопроводы сброса жидких и твердых примесей из пылеуловителей и фильтров-сепараторов прокладывают: из труб с увеличенной на 30 — 50 % по сравнению с другими участками толщиной стен; надземно в пределах площадки установки очистки газа и подземно — вне ее пределов; с минимальным количеством поворотов; с тепловой изоляцией и обогревом (надземные участки). Тройники отводы должны быть защищены от эрозии (наваркой отбойных пластин и т. п.).

 

Для заполнения аппаратов перед пуском на трубопроводе входа газа в каждый аппарат очистки предусматривается обвод Dy 50 мм с краном.

 

В зависимости от конкретных условий установка включает в себя одну или две последовательные ступени очистки. В качестве первой ступени используют масляные и циклонные пылеуловители (таблица. 1.1); в качестве второй ступени — фильтры-сепараторы.

 

Расчетная работоспособность установок очистки обеспечивается при следующих условиях на входе: содержание твердых примесей для одноступенчатой очистки — до 5 мг/м3, для двухступенчатой очистки — до 200 мг/м3; содержание жидкой фазы (расчетная удельная плотность 0,7 —1,0 г/м3) для одноступенчатой очистки — до 1 г/м3, для двухступенчатой очистки

— до 5 г/м3.

Суммарная остаточная запыленность газа на выходе из установки не должна быть более 1 мг/м3, из них с частицами более 20 мкм — не более 0,15 мг/м3; наличие капельной влаги в газовом потоке на выходе из установки не допускается.

 

Число пылеуловителей и фильтров-сепараторов выбирают из условия, чтобы при отключении одного аппарата для техобслуживания и ремонта оставшиеся в работе обеспечивали необходимую степень очистки газа и находились в пределах их рабочей зоны. Для отключения аппаратов используются краны с ручным приводом. Предохранительные клапаны на аппаратах не предусматриваются. Для равномерного распределения потоков между отдельными аппаратами осуществляют кольцевание шлейфов на входе установки. Для обслуживания и ремонта аппаратов на трубопроводах подвода и отвода газа устанавливают фланцевые соединения, обеспечивающие установку силовых заглушек. Пылеуловители и фильтры-сепараторы оснащают площадками обслуживания.

 

Система сбора жидкостей и механических примесей установки очистки может быть выполнена отдельной или объединенной с системой сбора на установке приема и запуска очистных устройств.

 

Автоматизацию установки очистки предусматривают в объеме, обеспечивающем его эксплуатацию без постоянного присутствия обслуживающего персонала.

Масляный пылеуловитель (рисунок 8.1) представляет собой сосуд, состоящий из трех секций: нижней — промывочной, в которой поддерживается постоянный уровень солярового масла, средней — осадительной, где газ освобождается от капель масла, и верхней — отбойной, где происходит окончательная очистка газа от масла с примесями.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 – патрубок для удаления  масла; 2– патрубок для подачи  масла; 3 – указатель уровня; 4 –  контактные трубки; 5– перегородка разделительная; 6 – перегородка; 7 – выходной патрубок; 8 – жалюзийная секция; 9 – щиток отбойный; 10 – входной патрубок; 11 – трубки дренажные; 12 – люк-лаз.

 

Рисунок 8.1 Масляный пылеуловитель

 

Таблица 8.1

Технические характеристики аппаратов отчистки газа

 

Наименование	Тип	Произво- дительность млн.   /сут	Максимальное рабочее давление, МПа	Диаметр аппарата, мм
Пылеулов. масл. вертик.	-	7,98	5,48	2400
Пылеулов. мультициклонный вертикальный	ТП-751 ГП105.00.000 ГП199.00.000	6,4 6,4 6,4	5,48 5,48 5,48	1600 1600 1600
Пылеулов. циклонный вертикальный	ГП426.00.000/ ГП458.00.000 ГП144.00.000	15,0   20,0	5,48   7,45	2000   2000
Пылеулов. (скруббер) вертикальный	Фирма «Пирлесс»	14,7	7,45	2000
Фильтр-сепаратор горизонтальный	Фирма «БСБ»	13,3 13,3	7,45 5,48	1549 1549

 

В нижней секции находятся контактные трубки 4, вваренные 

 

разделительную перегородку 5. В верхней секции имеется скрубберная насадка, состоящая из швеллерковых или жалюзийных секций 8 с волнообразными профилями. Патрубки 7 и 10 служат для входа и выхода газа, патрубки 1 и 2 — для подачи и удаления масла. Контроль уровня масла осуществляется указателем уровня 3. Внутренний осмотр и очистка аппарата при техобслуживании осуществляется через люки-лазы 12.

 

Очищаемый газ, поступающий через входной патрубок 10, меняет направление за счет отбойного щитка 9, при этом выпадают в масло наиболее крупные частички. Далее он поступает в контактные трубки, ниже которых на уровне 25 — 30 мм находится жидкость; проходя через них газ увлекает жидкость, которая смачивает частицы мехпримесей и промывает газ. В осадительной секции, формируемой перегородками 5 и 6, скорость газа резко снижается, выпадающие при этом частицы пыли и жидкости по дренажным трубкам 11 стекают в нижнюю часть аппарата. Дальнейшее улавливание капель происходит на осадительной насадке 8 и они также дренируются в нижнюю часть. Загрязненную жидкость периодически удаляют из пылеуловителя, заменяя или дополняя свежее или очищенное масло через патрубки 7 и 2.

 

Недостатками масляных пылеуловителей являются: наличие по-стоянного безвозвратного расхода масла, необходимость очистки масла, а также подогрева масла при зимних условиях эксплуатации.

 

Циклонный пылеуловитель (рисунок 8.3) представляет собой сосуд цилиндрической формы, рассчитанный на рабочее давление в газопроводе, со встроенными в него циклонами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 8.2 График зависимости производительности пылеуловителя от давления Q=f(p) при различных перепадах давления на аппарате p ,МПа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1- входной патрубок; 2 – циклонные  трубы; 3 – выходной патрубок; 4 –  отбойная решетка; 5 – люк-лаз; 6 –  перегородка; 7 – сборная емкость; 8, 9, 10 – дренажные патрубки; 11 –  патрубки пароподогревателя.

 

Рисунок 8.3. Пылеуловитель мультициклонный вертикальный

 

Циклонный пылеуловитель состоит из двух секций: нижней — отбойной и верхней — осадительной. В нижней секции находятся циклонные трубы 2, укрепленные в перегородке 6 и крышке конусной емкости 7, предназначенной для сбора твердых и жидких примесей. На корпусе пылеуловителя выполнены входной 1 и выходной 3 патрубки для газа, люк-лаз 5, патрубки 8,9, 10 для дренажа жидких и твердых примесей из разных полостей агрегата, патрубки 11 для пароподогревателя, предназначенного для разогрева и превращения в жидкую фазу уловленного шлама в зимних условиях. Очищаемый газ поступает через входной патрубок 7, изменяет направление движения и скорость, за счет чего происходит пер-вичная очистка от крупных частиц, оседающих в нижней части аппарата. Далее газ поступает в циклоны 2, где примеси отделяются и выпадают по дренажным трубкам в конусную сборную емкость 7. В верхней части агрегата имеется отбойная решетка 4; за счет изменения скорости и направления потока в этой части происходит окончательная очистка, а уловленные примеси дренируются по трубкам в конусную емкость. Уловленные жидкие и твердые примеси периодически удаляются по дренажным линиям в систему их сбора. Номинальное гидравлическое сопротивление аппарата 0,039 МПа. Эффективность очистки газа циклонными пылеуловителями составляет не менее 100 % для частиц размером 40 мкм и более и 95 % — для частиц капельной жидкости.