Установка для осушки газопровода



Установка для осушки газопровода
Установка для осушки газопровода

 


Владельцы патента RU 2403517:

Гофман Михаил Самуилович (RU)

Изобретение относится к технологии испытаний и ремонта газопроводов и может быть использовано в газовой промышленности. Установка для осушки газопровода содержит вакуум-насос, основной трубопровод, соединяющий всасывающий патрубок вакуум-насоса с выводом парогазовой смеси из отключенного и герметизированного участка газопровода, и установленный на транспортирующей парогазовую смесь линии охладитель, выполненный в виде аппарата непосредственного контакта или поверхностного теплообменника. Установка снабжена устройством для получения холодной воды, содержащим холодильный агрегат с испарителем и конденсатором, и транспортирующими воду линиями, соединяющими соответственно вывод холодной воды испарителя с вводом холодной воды охладителя и вывод нагретой воды охладителя с вводом нагретой воды испарителя, причем последняя из указанных транспортирующих воду линий снабжена патрубком для вывода конденсата. Технический результат состоит в снижении времени, необходимом для осушки отключенного участка магистрального газопровода, в снижении капитальных и эксплуатационных затрат. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Настоящее изобретение относится к технологии испытаний и ремонта газопроводов и может быть использовано в газовой промышленности.

Широко известны способы вакуумирования полостей с помощью вакуум-насосов различных конструкций. Для вакуумирования применяют поршневые насосы, многопластинчатые вращательные насосы со скользящими лопатками, водокольцевые насосы, струйные насосы и т.д. (см., например, К.П.Шумский «Вакуумные аппараты и приборы химического машиностроения». М., Изд. «Машиностроение», 1974 г., с.343-397).

Известна мобильная установка для откачки газа из отключенного участка магистрального газопровода (см. патент RU №2108489 C1, дата публикации - 10.04.1998 года). В данном устройстве используют эжектор, низконапорная полость которого (приемная камера по общепринятой терминологии - см., например, Е.Я.Соколов и Н.М.Зингер «Струйные аппараты». М., Изд. «Энергоатомиздат», 1989 г., стр.6, рис.1.1) соединена с откачиваемым участком газопровода. Эжектор работает при использовании сжатого в компрессоре, приводимом во вращение газотурбинным двигателем, газа. Диффузор эжектора соединяют с работающим газопроводом, установленным параллельно с подлежащим ремонту. Данный способ не применим для осушки газопровода из-за недопустимости подачи воздуха в работающую линию.

Известен патент РФ №2300062 «Способ и устройство осушки газопроводов» (дата публикации 27.05.2007 года). В данном техническом решении осушка отключенного участка магистрального газопровода основана на первоначальном вакуумировании и последующей продувке полости, находящейся под вакуумом, инертной смесью на основе азота. Каждый блок вакуумирования смонтирован на общей раме, имеет вакуумный золотниковый насос, маслобак, приводной двигатель, например электрический двигатель, соединенный с вакуум-насосом, фильтр-сепаратор, вентили маслопровода, электромагнитные вентили подачи масла, газобалластные электромагнитные клапаны, защитное устройство, шаровые краны, систему охлаждения вакуумного насоса, вакуумметры, датчики температуры, соединительные трубопроводы и стойку с пультом управления и контроля, всасывающий и выхлопной трубопроводы. Кроме того, устройство включает в себя короткоцикловой адсорбционный или мембранный газоразделительный блок, содержащий адсорбционные или газодиффузионные газоразделительные сосуды, а также емкость нейтрального газа. Данное техническое решение предусматривает последующее заполнение осушенного участка газопровода транспортируемым газом. Основные недостатки данного технического решения состоят в продолжительном времени откачки газопровода, в сложности конструкции, в необходимости применения высококвалифицированных вакуум-насосов и специальных устройств для получения азота, а также в высоких капитальных и эксплуатационных затратах.

Известна установка для осушки полостей, включающая в себя одновременно водокольцевой вакуум-насос и эжектор (см., например, К.П.Шумский «Вакуумные аппараты и приборы химического машиностроения». М., Изд. «Машиностроение», 1974 г., с.359-360). При этом эжектор присоединяют на стороне всасывания водокольцевого вакуум-насоса. Внешний атмосферный воздух или сжатый до атмосферного давления в водокольцевом насосе газ может служить рабочим потоком для эжектора. При присоединении эжектора к водокольцевому насосу основное значение имеет объем газа, который может быть использован в качестве рабочего потока эжектора и который определяется характеристикой водокольцевого вакуум-насоса. Следует отметить, что в настоящее время одновременное применение водокольцевого вакуум-насоса и эжектора использовано в современных водокольцевых вакуумных агрегатах ABB. Агрегаты состоят из водокольцевого вакуум-насоса ВВН и эжектора, который устанавливается вертикально на всасывающий патрубок водокольцевого насоса. Агрегаты типа ABB позволяют получить более глубокий вакуум (7-12 мм рт.ст.) по сравнению с вакуумом (60-80 мм рт.ст.), достигаемым водокольцевым вакуум-насосом без эжектора.

Основным недостатком описанного устройства, предназначенного, в основном, для получения более высокого вакуума в полости, чем вакуум, достигаемый при работе только водокольцевого вакуум-насоса, состоит в малой производительности, а следовательно, в длительном времени, потребном для осушки полости, в частности ремонтируемого участка магистрального газопровода.

Наиболее близким к настоящему техническому решению является установка для осушки газопровода по патенту РФ №2350860, дата опубликования - 27 марта 2009 года. Установка включает в себя вакуум-насос с присоединенным к нему на стороне всасывания эжектором, основной трубопровод, соединяющий всасывающий патрубок вакуум-насоса с отключенным и герметизированным участком газопровода, трубопровод, соединяющий рабочее сопло эжектора с атмосферой, причем на трубопроводе, соединяющем рабочее сопло эжектора с атмосферой, установлен воздухоподогреватель, приемная камера эжектора соединена трубопроводом, параллельным основному, с отключенным и герметизированным участком газопровода, между диффузором эжектора и вакуум-насосом установлен охладитель, а на соединяющих трубопроводах установлены запорные органы. Охладитель может быть выполнен в виде поверхностного теплообменника, например в виде воздушного теплообменника с оребренными трубами или, что наиболее целесообразно, в виде аппарата с непосредственным контактом газа и жидкости, например в виде орошаемого водой скруббера. Для охлаждения воды, приобретающей повышенную температуру в ходе конденсации водяных паров, охладитель снабжен емкостью для сбора воды и градирней.

Данное техническое решение позволяет в значительной мере ускорить процесс осушки отключенного участка магистрального газопровода после проведения гидравлических испытаний. Основной недостаток состоит в необходимости постоянного удаления инертных газов, что связано со следующими особенностями работы установки. Наиболее продолжительным в ходе осушки отключенного участка магистрального газопровода с применением вакуумирования является этап удаления паров воды при пониженном давлении. При проведении работ по осушке установлена необходимость удаления более 15000 кг водяных паров при длине отключенного участка 25 км и диаметре газопровода 1 м (толщина водяной пленки, остающейся на внутренней поверхности газопровода, после удаления основной массы воды составляет ориентировочно 0,2 мм). Поскольку рабочим агентом эжектора являются в основном инертные газы, образующиеся при сжигании природного газа (рабочий агент неизбежно содержит также пары воды), вакуум-насос выполняет также работу по удалению этих газов, что приводит к удлинению продолжительности этапа и необходимости установки вакуум-насоса высокой производительности.

Следует особо подчеркнуть следующее. Если при снижении давления в газопроводе удаление инертных газов (воздуха) является неизбежным, то в ходе основного этапа осушки с удалением паров воды необходимость удаления инертных газов (рабочего агента эжектора) является наиболее существенным недостатком прототипа. К недостаткам следует отнести сложность установки и подбора эжектора, повышенные энергетические и эксплуатационные затраты.

Задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в создании работоспособной установки нового типа для окончательной осушки газопровода после проведения гидравлических испытаний, завершающих ремонтные работы.

Достигаемый технический результат состоит в значительном снижении времени, потребном для осушки отключенного участка магистрального газопровода, в снижении капитальных и эксплуатационных затрат.

Для достижения указанного результата установка для осушки газопровода, содержащая вакуум-насос, основной трубопровод, соединяющий всасывающий патрубок вакуум-насоса с выводом парогазовой смеси из отключенного и герметизированного участка газопровода, и установленный на транспортирующей парогазовую смесь линии охладитель, выполненный в виде аппарата непосредственного контакта или поверхностного теплообменника, снабжена устройством для получения холодной воды, содержащим холодильный агрегат с испарителем и конденсатором, и транспортирующими воду линиями, соединяющими соответственно вывод холодной воды испарителя с вводом холодной воды охладителя и вывод нагретой воды охладителя с вводом нагретой воды испарителя, причем последняя из указанных транспортирующих воду линий снабжена патрубком для вывода конденсата. Охладитель размещен вне газопровода, установка снабжена размещенным на транспортирующей линии, соединяющей вывод нагретой воды охладителя с вводом нагретой воды испарителя, устройством для вывода нагретой воды из находящегося под вакуумом охладителя, например конденсационным горшком, и установленным после испарителя сборником холодной воды. Основной трубопровод снабжен запорным органом и с помощью имеющих запорные устройства отводов, размещенных до и после запорного органа по ходу газовой смеси, соединен соответственно с вводом в охладитель и выводом из охладителя отсасываемой из отключенного участка магистрального газопровода парогазовой смеси. Охладитель размещен внутри отключенного участка магистрального газопровода на стороне соединения с основным трубопроводом, установка снабжена последовательно размещенными на транспортирующей линии, соединяющей вывод нагретой воды охладителя с вводом нагретой воды испарителя, устройством для вывода нагретой воды из находящегося под вакуумом отключенного участка магистрального газопровода, например конденсационным горшком, сборником нагретой воды, водяным насосом и фильтром, причем часть отключенного участка магистрального газопровода с установленным в ней охладителем отделена от остальной части участка сегментной или кольцевой перегородкой. Основной трубопровод в зоне вывода из отключенного участка парогазовой смеси снабжен брызгоуловителем. Основной трубопровод снабжен установленным перед вакуум-насосом дополнительным запорным органом, а перед ним по ходу газовой смеси на основном трубопроводе установлен соединенный с дополнительным вакуум-насосом отвод. Вакуум-насос выполнен в виде одно- или многоступенчатого гидроприводного компрессора, снабженного гидравлическими и компрессионными цилиндрами с поршнями и всасывающими и нагнетательными клапанами, масляным насосом с двигателем и маслопроводами, причем всасывающие и нагнетательные клапаны установлены с возможностью принудительного открывания и закрытия, а компрессионные цилиндры устройствами для впрыска воды.

Сущность настоящего изобретения состоит в следующем.

Магистральные газопроводы испытывают в настоящее время в основном гидравлическим методом (см., например, Е.М.Климовский, Ю.В.Колотилов «Очистка и испытания магистральных трубопроводов». М., Изд. «Недра», 1987 г., стр.32-34). После гидравлических испытаний трубопроводов из них должна быть удалена вода. Основную массу воды удаляют различными способами, например самотеком или с помощью разделительных устройств (поршни-разделители), перемещаемых по трубопроводу под давлением газа (см. указанный выше источник, стр.74-85). После вытеснения воды на внутренней поверхности газопровода (как и на внутренней поверхности любой, подвергнутой гидравлическому испытанию полости) остается водяная пленка толщиной до 1 мм (в основном ~0,1…0,2 мм). Если учесть значительную поверхность газопровода, то остаточное количество воды достигает весьма значительной величины, что, например, при дальнейшей эксплуатации повышает влагосодержание транспортируемого газа. Подобное повышение по ряду причин нежелательно, а при превышении рекомендуемых норм и недопустимо.

При ремонте магистрального газопровода определяющим является время, затраченное для этой цели. Вакуумирование отключенного участка магистрального газопровода позволяет решить вопрос практически полного удаления из него воды после принятых в настоящее время гидравлических испытаний газопровода, проводимых по завершению собственно ремонтных работ. Однако применение распространенных поршневых вакуум-насосов имеет следствием значительную длительность процесса осушки при высоких капитальных и эксплуатационных затратах. Применение дешевых и надежных водокольцевых насосов не удовлетворяет требованиям достижения потребного вакуума, составляющего по расчетам не менее 0,01 ата. Присоединение к водокольцевому вакуум-насосу эжектора позволяет достичь потребного вакуума, но из-за малой производительности не обеспечивает требования ко времени осушки. Простое увеличение числа используемых водокольцевых вакуум-насосов с эжекторами имеет следствием повышение капитальных и эксплуатационных затрат и усложнение конструкции установки в целом. Таким образом, известные из современного уровня техники приемы окончательной осушки газопровода не решают задачу снижения времени осушки и стоимости работ, проводимых с этой целью.

В настоящее время широкое распространение получили методы кондиционирования с применением чиллеров и фэнкойлов (см., например, Белова Е.М. «Системы кондиционирования воздуха с чиллерами и фэнкойлами». М., Изд. «ЕВРОКЛИМАТ», 2003 г.). Собственно чиллеры представляют собой устройства для получения холодной воды, включающие в себя холодильные агрегаты. При необходимости иметь холодную воду с температурой, близкой к температуре замерзания, применяют так называемые установки для получения ледяной воды (см., например, патент РФ №2287749, дата опубликования - 20.11.2006). Установки для получения ледяной воды серийно выпускаются отечественной промышленностью, например фирмой «КРИОТЕК». Следует оговорить, что последующие цифровые данные приведены лишь в качестве примера возможной реализации заявляемого технического решения.

Компрессорно-ресиверные водоохлаждающие холодильные установки серии ХфУ/Вл разработаны фирмой «КРИОТЕК» на базе среднетемпературных полугерметичных компрессоров и предназначены для получения ледяной воды с температурой +0,5…+1,5°С (в среднем +1,0°С) при диапазоне холодопроизводительности от 100 до 300 кВт. При этом паспортная исходная температура охлаждаемой воды составляет +6°С. При нагревании ледяной воды от +1,0°С до +6°С в охладителе в полной мере обеспечивается необходимый конечный вакуум при отсасывании паров воды из отключенного участка магистрального газопровода (значению +6°С соответствует давление паров воды на линии насыщения на уровне 0,0092 атм, что даже несколько меньше, чем указанная выше цифра 0,01 атм). Если в полости отключенного участка магистрального газопровода проходит в условиях вакуума интенсивный процесс парообразования за счет теплоты собственно газопровода и подводимой теплоты из окружающего трубу грунта, то в охладителе в свою очередь при взаимодействии паров воды и холодной воды (взаимодействие может быть проведено как при непосредственном контакте, так и через стенку) проходит интенсивный процесс конденсации. При этом процесс конденсации в условиях практически полного отсутствия инертных газов сам по себе является средством создания вакуума. Тем не менее использование вакуум-насоса является обязательным для удаления остатков инертных газов (воздуха), но объемная производительность вакуум-насоса может быть значительно меньшей, чем при откачке в начальный период практически только инертного газа. Время периода откачки паров воды в полной мере определяет тепловая мощность установки для получения холодной воды.

Основные процессы и периоды вакуумирования отключенного участка магистрального газопровода целесообразно рассмотреть при описании одного из вариантов реализации установки для осушки газопровода и ее работы.

Данный вариант установки для осушки газопровода с охладителем, установленным вне отключенного участка, схематично представлен на фиг.1.

Установка для осушки газопровода включает в себя основной трубопровод 1, соединяющий всасывающий патрубок вакуум-насоса 2 с отключенным участком 3 магистрального газопровода, охладитель 4 и устройство для получения холодной (ледяной) воды, в состав которой входят сборник 5 холодной воды и испаритель 6. Входящие в состав устройства для получения холодной воды холодильный агрегат и конденсатор на фиг.1 не показаны. Охладитель 4 встроен в водяной контур и размещен между сборником 5 холодной воды и испарителем 6 по ходу водяного потока. В данном варианте охладитель 4 выполнен в виде насадочного скруббера (т.е. аппарата непосредственного контакта). Для ввода парогазовой смеси из отключенного участка 3 магистрального газопровода и ввода холодной воды из сборника 5 в охладитель 4 служат соответственно штуцера 7 и 8. Охладитель 4 имеет также штуцера 9 и 10 для вывода соответственно газовой смеси и нагретой воды, которую в данном варианте выводят через гидрозатвор. Основной трубопровод 1 снабжен запорным органом 11. Отводы 12 и 13, имеющие запорные устройства 14 и 15 и установленные до и после запорного органа 11 по ходу газов, соединяют с основным трубопроводом 1 штуцера для ввода 7 и вывода 9 парогазовой смеси охладителя 4. Трубопроводом 16 с патрубком 17 для вывода образовавшегося конденсата соединен штуцер 10 для вывода воды охладителя 4 с испарителем 6.

Установка для осушки газопровода работает следующим образом. В начале работы при закрытых запорных устройствах 14 и 15, установленных на отводах 12 и 13, и открытом запорном органе 11, размещенном на основном трубопроводе 1, газовую смесь (в основном атмосферный воздух с небольшим содержанием паров воды) откачивают из отключенного участка 3 магистрального газопровода с помощью вакуум-насоса 2. Период откачки практически только инертного газа (воздуха) может быть условно назван первым периодом. В ходе первого периода пары воды из покрывающей внутреннюю поверхность газопровода пленки поступают в газовую смесь в сравнительно небольшом количестве, определяемом проходящими диффузионными процессами. При снижении давления на участке 3 до давления, соответствующего равновесному содержанию паров воды на линии насыщения при температуре газопровода (например, при обычной температуре газопровода в грунте на уровне 10°С равновесное давление паров воды составляет ~0,012 атм), начинается кипение воды с активным образованием водяного пара. Период удаления практически только паров воды из участка 3 может быть условно назван вторым периодом.

Для реализации второго периода по настоящему изобретению закрывают запорный орган 11 и открывают запорные устройства 14 и 15, расположенные на отводах 12 и 13, соединенных соответственно до и после запорного органа 11 по ходу газовой смеси с основным трубопроводом 1 и со штуцерами 7 и 9 охладителя 4. Штуцер 7 служит для ввода, а штуцер 9 для вывода газовой смеси из охладителя 4. Газовая смесь (практически пары воды) из отключенного участка 3 магистрального газопровода поступает в охладитель 4, куда одновременно поступает холодная вода из сборника 5 холодной воды через штуцер 8 для ввода воды в охладитель 4. В охладителе 4 проходит конденсация практически всех поступающих в него паров воды, что обеспечивается низкой температурой поступающей воды и нужным ее количеством, соответствующим хладопроизводительности установки для получения холодной (ледяной воды). Естественно, что в ходе конденсации вода может быть нагрета лишь до температуры, обеспечивающей необходимый вакуум (в данном варианте при применении известных устройств для получения ледяной воды температура нагретой воды определена цифрой +6°С, что полностью обеспечивает работоспособность установки для осушки газопровода и достижение заявленного результата). Нагретую воду через штуцер 10 выводят из охладителя 4. Далее по трубопроводу 16 нагретая вода поступает в испаритель 6, где вновь охлаждается до начальной температуры. Образовавшийся конденсат выводят через патрубок 17. Таким образом, вода циркулирует по контуру: сборник 5 холодной воды - охладитель 4 - испаритель 6 - сборник 5 холодной воды. Остатки газовой смеси и поступают в вакуум-насос 2, и выбрасываются в атмосферу.

В ходе второго периода охладитель 4, в котором и происходит конденсация паров воды, играет роль основного аппарата для создания вакуума при обязательной работе вакуум-насоса 2, служащего для поддержания необходимого остаточного давления из-за наличия в парогазовой смеси неконденсирующихся составляющих.

К описанному выше конструктивному исполнению установки для осушки газопровода следует сделать следующие замечания.

Охладитель в случае непосредственного контакта газа и жидкости может быть выполнен не только с организацией противотока между потоком пара и воды (насадочный или барботажный скруббер), но и в виде прямоточного аппарата, например скруббера Вентури.

Как было отмечено выше, в ходе второго этапа осушки путем вакуумирования собственно вакуум-насос в качестве средства поддержания вакуума может иметь малую производительность, ибо откачивает из системы лишь остатки инертных газов. Для сокращения времени первого этапа производительность вакуум-насоса должна быть достаточно большой и определяться только экономической целесообразностью. Поэтому в ходе второго этапа имеет смысл не использовать высокопроизводительный или высокопроизводительные (в случае применения на первом этапе нескольких аппаратов для создания вакуума) вакуум-насосы, а использовать дополнительный малопроизводительный вакуум-насос, установленный, по сути, в параллель с основными.

Если применены несколько вакуум-насосов, то не исключен вариант прекращения работы на втором этапе всех вакуум-насосов, кроме одного.

Важно отметить следующее. Вакуум-насосы известных типов достаточно сложны по конструкции и не отличаются высокой надежностью в работе. В настоящее время все более широкое распространение получают гидроприводные компрессоры (см., например, патент России №2215187, дата опубликования 27.10.2003 г.; патент России №2321770, опубликован 10.04.2008 года; А.Х.Сафин и др. «Автомобильные газонаполнительные компрессорные станции». Обзорная информация, Компрессорное Машиностроение, серия ХМ-5, ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1988 год, с.33-45).

Требующие высококвалифицированного исполнения гидроприводные компрессоры, служащие, в основном, для создания высоких давлений газа, работоспособны и при применении в качестве вакуум-насосов. Использование гидроприводного компрессора в качестве вакуум-насоса и в общем случае для работы в условиях пониженного, против атмосферного, давления становится реальным в условиях, когда всасывающие и нагнетательные клапаны гидроприводного компрессора установлены с возможностью принудительного открывания и закрытия.

В общем случае гидроприводной компрессор содержит гидравлический цилиндр и оппозитно размещенные относительно него компрессорные цилиндры, снабженные поршнями, закрепленными на общем штоке. Попеременная подача масла в левую и правую части гидравлического цилиндра осуществляется масляным насосом. Гидроприводной компрессор включает в себя также двигатель, приводящий в движение масляный насос, линии нагнетания и слива масла (маслопроводы). Гидроприводной компрессор может быть выполнен в одноступенчатом и многоступенчатом варианте.

При обычных для практики условиях работы компрессоров (всасывание при давлении порядка атмосферного с последующим сжатием и повышением давления) используют самодействующие клапаны, выполненные в виде пластин, конусов и т.д. При этом открывание и закрытие клапана происходит за счет разности давлений в цилиндре и всасывающем трубопроводе.

При работе гидроприводного компрессора в качестве вакуум-насоса возникающей в условиях вакуума разности давлений недостаточно для нормальной работы клапана. В этом случае необходимо и достаточно использовать принцип принудительного открывания и закрытия клапанов, реализуемый, например, с помощью кулачкового механизма, электромагнитов, гидравлического привода и т.д.

Следует особо отметить следующие значительные преимущества гидроприводного компрессора. Гидроприводной компрессор, представляющий собой в принципе поршневой аппарат, работает в условиях «сухих» компрессорных цилиндров, что совершенно исключает попадание масла в сжимаемую среду. Гидроприводной компрессор реализует практически любую необходимую степень сжатия за счет впрыска в компрессорные цилиндры откачиваемой среды в жидкофазном состоянии, например воды при откачке ее паров. Гидроприводной компрессор представляет собой агрегат с широким диапазоном регулирования производительности при принятом к расчету номинале, поскольку не составляет труда без изменения числа оборотов двигателя изменять число циклов всасывание-сжатие в единицу времени за счет применения насоса с переменной регулируемой производительностью.

Следует отметить также преимущества гидроприводного компрессора, определяющие безусловную целесообразность применения его в настоящем техническом решении:

- высокий объемный КПД, мало зависящий от давления всасывания и степени сжатия; величина объемного КПД составляет 0,87…0,92 (для классических поршневых компрессоров - не более 0,80);

- возможность работы в широком диапазоне давлений, в том числе при переменных давлениях всасывания;

- при равных производительностях и давлениях масса гидроприводного компрессора в 1,5…2 раза меньше массы классического поршневого компрессора;

- полное исключение возникновения гидравлического удара при попадании жидкости (например, конденсата) в цилиндры компрессора;

- гидроприводной компрессор может перекачивать вещества, находящиеся в двухфазном состоянии;

- низкая стоимость (стоимость классических поршневых компрессоров выше приблизительно в 1,5 раза при равных производительностях) и низкие эксплуатационные затраты.

Гидроприводной компрессор, как указано выше, может быть выполнен в многоступенчатом варианте и иметь ряд параллельных цилиндров. При использовании гидроприводного компрессора в настоящем изобретении на втором этапе осушки могут быть отключены все параллельные цилиндры, кроме одного без каких-либо осложнений.

Целесообразно привести некоторые расчетные данные, определяющие перспективность настоящего изобретения.

Реально проводилась осушка отключенного участка магистрального газопровода длиной 25000 м при диаметре трубы 1 м с помощью поршневых насосов типа НВЗ-500. Насос данного типа при давлении на всасывании 0,2 атм имеет производительность 2000 м3/час (400 нм3/час). При использовании одного насоса расчетное время первого этапа осушки со снижением давления от 1 до 0,01 атм составляет 70 часов. Расчетное время второго этапа осушки отключенного участка, проводимого при практически постоянном и равном 0,01 атм давлении составляет 1000 часов. Расчетное время работы одного насоса суммарное 1070 часов, или 45 суток. Для ускорения процесса осушки были применены 4 параллельно установленных насоса. При этом реальное время осушки достаточно точно совпало с расчетным (~11 суток).

Если применить настоящее изобретение с использованием одного насоса НВЗ-500, то длительность первого этапа сохранится на прежнем уровне и составит ~70 часов. При использовании устройства для получения ледяной воды с тепловой мощностью 100 кВт время второго этапа осушки составит около 100 часов (приблизительный расчет, определяющий данную цифру:

- количество удаляемой воды указано выше и составляет ~15000 кг;

- теплота конденсации воды ~600 ккал/кг=~2500 кДж/кг;

- при тепловой мощности устройства для получения ледяной воды - 100 кВт в течение часа может быть сконденсировано 100*3600/2500=144 кг;

- потребное время для удаления воды - 15000/144=104 часа) вместо 1000 часов. Суммарно для осушки газопровода потребно приблизительно 7 суток вместо 45.

Если практически выровнять стоимость (по современному состоянию цен на оборудование) ранее реализованной установки с четырьмя насосами типа НВЗ-500 и установки по настоящему изобретению, то в последней могут быть применены 2 насоса типа НВЗ-500 и устройство для получения ледяной воды с тепловой мощностью 200 кВт (следует отметить, что и в этом случае установленная электрическая мощность заявляемой установки значительно ниже ранее реально использованной - 170 кВт против 220 кВт), то время осушки отключенного участка магистрального газопровода составит около 3,5 суток.

Целесообразно представить вариант реализации изобретения с размещением охладителя внутри отключенного участка магистрального газопровода, что позволяет упростить общую конструкцию установки и снизить ее металлоемкость. Данный вариант схематично представлен на фиг.2 (номера совпадающих позиций приняты в соответствии с фиг.1).

Установка для осушки отключенного участка магистрального газопровода включает в себя, кроме указанных на фиг.1 совпадающих позиций, брызгоуловитель 18, конденсационный горшок 19, сборник нагретой воды 20, насос 21, фильтр 22, распылитель воды 23, которым снабжен охладитель 4, дополнительный вакуум-насос 24, дополнительный запорный орган 25, размещенный перед дополнительным запорным органом 25 отвод 26, соединенный, в свою очередь, с дополнительным вакуум-насосом 24. Корпус охладителя, в качестве которого в данном варианте выступает часть магистрального газопровода на стороне соединения с основным трубопроводом 1, отделен от остальной части отключенного участка 3 сегментной или кольцевой перегородкой 27.

При работе установки по данному варианту на первом этапе распылитель 23, установленный в охладителе 4, отделенном от остального отключенного участка 3 с помощью перегородки 27, не используют. На втором этапе включают в работу распылитель 23. При этом в ходе откачки смеси проходит конденсация паров воды. В данном варианте использована еще одна важная возможность установки, не описанная в установке ранее, но которая может быть применена, как указывалось выше, и в первом из описываемых вариантов. Учитывая, что на втором этапе через брызгоуловитель 18 выводят лишь малое количество парогазовой смеси, состоящей в основном из оставшегося не удаленным воздуха, закрывают дополнительный запорный орган 25, а парогазовую смесь направляют для снижения энергетических затрат по отводу 26 в дополнительный вакуум-насос 24, имеющий соответственно малую производительность (во всяком случае значительно меньшую, чем производительность основного вакуум-насоса 2). Нагретую воду выводят из охладителя 4 через конденсационный горшок 19 в сборник нагретой воды 20 и далее насосом 21 через фильтр 22 подают в испаритель 6. Конденсат выводят через патрубок 17.

Следует отметить, что на фиг.1 для вывода конденсата из охладителя использован гидрозатвор; на фиг.2 применен конденсационный горшок, установка которого возможна и в первом варианте.

Из приведенного выше описания и ориентировочного расчета очевидны преимущества настоящего изобретения. Применение настоящего изобретения позволяет значительное снизить время, потребное для вакуумирования и осушки отключенного участка магистрального газопровода, и сократить капитальные и эксплуатационные затраты.

1. Установка для осушки газопровода, содержащая вакуум-насос, основной трубопровод, соединяющий всасывающий патрубок вакуум-насоса с выводом парогазовой смеси из отключенного и герметизированного участка газопровода, и установленный на транспортирующей парогазовую смесь линии охладитель, выполненный в виде аппарата непосредственного контакта или поверхностного теплообменника, отличающаяся тем, что установка снабжена устройством для получения холодной воды, содержащим холодильный агрегат с испарителем и конденсатором, и транспортирующими воду линиями, соединяющими соответственно вывод холодной воды испарителя с вводом холодной воды охладителя и вывод нагретой воды охладителя с вводом нагретой воды испарителя, причем последняя из указанных транспортирующих воду линий снабжена патрубком для вывода конденсата.

2. Установка для осушки газопровода по п.1, отличающаяся тем, что охладитель размещен вне газопровода, установка снабжена размещенным на транспортирующей линии, соединяющей вывод нагретой воды охладителя с вводом нагретой воды испарителя, устройством для вывода нагретой воды из находящегося под вакуумом охладителя, например, конденсационным горшком, и установленным после испарителя сборником холодной воды.

3. Установка для осушки газопровода по п.1 или 2, отличающаяся тем, что основной трубопровод снабжен запорным органом и с помощью имеющих запорные устройства отводов, размещенных до и после запорного органа по ходу газовой смеси, соединен соответственно с вводом в охладитель и выводом из охладителя отсасываемой из отключенного участка магистрального газопровода парогазовой смеси.

4. Установка для осушки газопровода по п.1, отличающаяся тем, что охладитель размещен внутри отключенного участка магистрального газопровода на стороне соединения с основным трубопроводом, установка снабжена последовательно размещенными на транспортирующей линии, соединяющей вывод нагретой воды охладителя с вводом нагретой воды испарителя, устройством для вывода нагретой воды из находящегося под вакуумом отключенного участка магистрального газопровода, например, конденсационным горшком, сборником нагретой воды, водяным насосом и фильтром, причем часть отключенного участка магистрального газопровода с установленным в ней охладителем отделена от остальной части участка сегментной или кольцевой перегородкой.

5. Установка для осушки газопровода по п.1 или 4, отличающаяся тем, что основной трубопровод в зоне вывода из отключенного участка парогазовой смеси снабжен брызгоуловителем.

6. Установка для осушки газопровода по п.1, отличающаяся тем, что основной трубопровод снабжен установленным перед вакуум-насосом дополнительным запорным органом, а перед ним по ходу газовой смеси на основном трубопроводе установлен соединенный с дополнительным вакуум-насосом отвод.

7. Установка для осушки газопровода по п.1, отличающаяся тем, что вакуум-насос выполнен в виде одно- или многоступенчатого гидроприводного компрессора, снабженного гидравлическими и компрессионными цилиндрами с поршнями и всасывающими и нагнетательными клапанами, масляным насосом с двигателем и маслопроводами, причем всасывающие и нагнетательные клапаны установлены с возможностью принудительного открывания и закрытия, а компрессионные цилиндры - устройствами для впрыска воды.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к лесоперерабатывающей промышленности и может быть использовано для сушки пиломатериалов. .

Изобретение относится к области деревопереработки, в частности к способу сушки древесины и реализующему этот способ устройству с использованием термовакуумно-импульсного воздействия.

Изобретение относится к области технологии сушки материалов растительного, животного происхождения, рыбы и морепродуктов с применением вакуума и может быть использовано для улова эфирных масел и биологически ценных компонентов, применяемых в пищевой, фармацевтической и парфюмерной промышленности.

Изобретение относится к способу сушки и пропитки пиломатериалов и может найти применение в лесной, деревообрабатывающей и других отраслях промышленности. .

Изобретение относится к технике сушки термо- и ксеролабильных сыпучих и комкующихся материалов и может быть использовано в химической, фармацевтической, микробиологической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к аппаратам пищевой промышленности, а именно к технологии концентрирования жидких и получения сухих пищевых продуктов. .

Изобретение относится к транспорту газа по магистральному газопроводу и может быть использовано при строительстве магистральных газопроводов после гидравлических испытаний для их осушки.

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к технологии концентрирования жидких и получения сухих пищевых продуктов путем их выпаривания и сушки в вакууме, и может быть применено в условиях малых предприятий, фермерских хозяйств, лишенных парового снабжения.

Изобретение относится к технике сушки и сортировки, в частности к сушке и сортировке сыпучих материалов, и может быть использовано в сельском хозяйстве для обработки зерна, семян рапса и т.д.

Изобретение относится к перерабатывающей промышленности и может быть использовано для термической обработки сыпучих материалов в пищевой, зерноперерабатывающей и комбикормовой промышленности.

Изобретение относится к устройствам для импульсной тепловой обработки сыпучих материалов (термоактивацией частиц) и может быть использовано в производстве катализаторов, носителей, адсорбентов и т.д.
Изобретение относится к оборудованию для авиационно-космических производственных систем и может быть использовано для сушки различных бытовых и производственных материалов в условиях невесомости.

Изобретение относится к сушильной технике и может быть использовано для сушки различных видов сыпучих материалов, например для производства сушеных овощей, картофеля и др.

Изобретение относится к устройству кондиционирования и способу получения кормов или пищевых продуктов. .

Изобретение относится к конструкции генераторов горячего газа, в частности генераторов горячего газа, предназначенных для оснащения установок, используемых для дегидратации или сушки различных материалов
Наверх