Способ заправки термостабилизатора


 


Владельцы патента RU 2548633:

Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Фундаментстройаркос" (RU)

Изобретение относится к способу термостабилизации многолетнемерзлых и слабых грунтов и может быть использовано в производстве термосифонов (термостабилизаторов). Способ заправки термостабилизатора жидким синтетическим аммиаком включает очистку жидкого аммиака от примесей инертных газов, для чего его перекачивают в заправочную емкость, где нагревают до температуры 18-30°C при давлении в заправочной емкости 0,8-1,19 МПа с постепенным снижением давления аммиака в емкости, заполненной жидким аммиаком, поддерживая его кипение на протяжении 10-15 с по объему заправочной емкости. Удаляют инертные газы вместе с испарившимся аммиаком путем продувки в систему улавливания аммиака, причем количество (кратность) продувок зависит от объема заправочной емкости и перепада температур, не превышающего 1°C на оребренной части конденсатора. Затем очищенный жидкий аммиак подают в дозатор и далее в термостабилизатор. Технический результат состоит в обеспечении осуществления процесса очистки синтетического аммиака от примесей инертных газов до необходимой нормы заправки термостабилизаторов, улучшении производственных и экономических характеристик заправки и эксплуатации термостабилизаторов. 1 ил.

 

Изобретение относится к способу термостабилизации многолетнемерзлых и слабых грунтов и может быть использовано в производстве термосифонов (термостабилизаторов).

Известно, что при строительстве зданий, дорог, путепроводов, нефтяных скважин, резервуаров и т.д. на вечномерзлых грунтах необходимо применять специальные меры по сохранению температурного режима грунтов в течение всего периода эксплуатации. Наиболее эффективным методом, обеспечивающим устойчивость грунтового основания, является регулирование температурного режима грунтов с помощью охлаждающих устройств - термостабилизаторов. Термостабилизаторы предназначены для искусственного замораживания талых и охлаждения многолетнемерзлых грунтов в криолитозоне. Термостабилизаторы являются автономными холодильными устройствами, работающими за счет низких температур атмосферного воздуха в холодное время года с аккумуляцией холода в грунте на летний период, и не требуют в процессе эксплуатации никаких энергозатрат. Они не привязаны к электросети: заморозка грунта вокруг свай происходит с помощью хладагентов (хладона, пропана, аммиака, углекислоты) и законов природы. Использование в термостабилизаторах такого легкокипящего теплоносителя, как жидкий синтетический аммиак, позволяет при более низких затратах повысить эффективность замораживания оснований сооружений по причине его хороших теплофизических характеристик.

Одним из направлений по увеличению эффективности работы термостабилизаторов является применение «чистого» аммиака со степенью очистки от примесей (воды и не конденсирующих газов) 100%. Проведенные исследования показали, что даже десятки миллионных долей примесей могут существенно повлиять на работу термостабилизатора. Однако большинство современных технологий производства аммиака не позволяют получить аммиак, высокой степени очистки. В большинстве современных технологий аммиак получают из углеводорода и воздуха через водород-азотный синтез. Свежая водород-азотная смесь (синтез-газ), поступающая от компрессора в блок синтеза аммиака, содержит побочные компоненты, а именно, инертные газы из воздуха и конвертированного природного газа, такие как аргон, метан, окислы углеводорода, избыточное количество азота и другие, которые по мере протекания процесса накапливаются в циркуляционном газе и растворяются в жидком аммиаке в виде примесей, содержание которых не регламентируется стандартом. Заправка таким аммиаком термостабилизатора в качестве хладагента ведет к тому, что в верхней его части, в газовой фазе, скапливаются вышеуказанные газы, что препятствует интенсивному теплообмену между парами хладагента и окружающим атмосферным воздухом в верхней надземной части термостабилизатора - конденсаторе. По мере конденсации слой пара у стенки обогащается инертным газом. Эта газовая пленка действует как барьер для пара. Пар не имеет прямого доступа к холодной поверхности конденсации: прежде он должен пройти через слой инертного газа.

Известен способ синтеза аммиака (Атрощенко В.И. Курс технологии связанного азота. М.: Химия, 1968. 384 с.), при котором свежую азото-водородную смесь, содержащую 74% H2, 24,5% N2, до 25 млн долей CO и CO2, до 1% CH4 и 0,3% Аг после охлаждения в воздушном холодильнике направляют из компрессора в нижнюю часть конденсационной колонны, где она барботирует через слой жидкого аммиака для дополнительной очистки от следов влаги и диоксида углерода, после чего смешивают с циркуляционным газом. Часть этих примесей растворяется в жидком аммиаке. Однако снижение их концентрации в газе вследствие растворимости недостаточно. Поэтому часть циркуляционного газа удаляют путем продувки (продувочные газы). При установившемся процессе количество инертных примесей, удаляемых из цикла, равно их количеству, поступающему в цикл со свежем газом. Этим соотношением определяется концентрация примесей (метана, аргона и других) в циркуляционном газе и, соответственно, в жидком аммиаке.

Однако данный способ не позволяет получить аммиак необходимой степени очистки, так как дальнейшая очистка жидкого аммиака от примесей требует высоких энергозатрат и, как правило, не проводится. При заправке термостабилизатора аммиаком такой степени очистки получают большой перепад температур на оребренной части конденсатора. Рост перепада температур свидетельствует о повышении содержания примесей инертных газов в жидком аммиаке. Регламентируемый перепад температур не должен превышать 1°C по длине конденсатора.

Задачей предлагаемого изобретения является осуществление процесса очистки синтетического аммиака от примесей инертных газов до необходимой нормы заправки термостабилизатора, снижение удельных энергозатрат на очистку.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности, эффективности работы термостабилизатора.

Указанный технический результат достигается тем, что заправку термостабилизатора начинают с очистки жидкого синтетического аммиака от примесей инертных газов, для чего его перекачивают в заправочную емкость, где нагревают до температуры 18-30°C при давлении в заправочной емкости 0,8-1,19 МПа с постепенным снижением давления аммиака в емкости, заполненной жидким аммиаком, поддерживая его кипение на протяжении 10-15 с по объему заправочной емкости, удаляют инертные газы вместе с испарившимся аммиаком путем продувки в систему улавливания аммиака, причем количество (кратность) продувок зависит от объема заправочной емкости и перепада температур, не превышающего 1°C на оребренной части конденсатора, затем очищенный жидкий аммиак подают в дозатор и далее в термостабилизатор.

Способ поясняется чертежом, где изображена технологическая схема заправки термостабилизатора.

Синтетический жидкий аммиак из автоцистерны 1 по трубопроводу 2 насосом 3 через открытый вентиль 4 подают в заправочную емкость 5 объемом 220 л, состоящую из коллекторно-сваренных труб диаметром 159×6 мм, которая размещена в обогреваемом до температуры 18-25°C помещении. Для создания условий перекачивания жидкого аммиака выравнивают давление в автоцистерне 1 и заправочной емкости 5, для этого их соединяют трубопроводом 6 и открывают вентиль 7. В заправочной емкости 5 жидкий аммиак нагревается до температуры помещения (18-30°C). Давление при этом устанавливается равным 0,8-1,19 МПа. Приведенные оптимальные пределы интервала нагрева жидкого аммиака обусловлены его растворимостью, при 20°C наблюдается излом хода кривой «растворимость - температура» инертных газов в жидком аммиаке, дальнейший рост температуры значительно меньше влияет на снижение растворимости газов в аммиаке. Далее в заправочной емкости 5 постепенно снижают давление до значения, при котором жидкий синтетический аммиак 8 начинает кипеть. Образующиеся по всему объему пузырьки аммиака, содержащие примеси инертных газов (метана, аргона и других) удаляют путем продувки из жидкой фазы через вентиль 9 по трубопроводу 10 в систему улавливания аммиака 11. Длительность продувки устанавливают 10-15 с. Экспериментальные исследования показали, что поддержание температуры жидкого аммиака в указанных пределах при условии его кратковременной продувки газообразным аммиаком, выделяющимся в процессе кипения и снижения давления, обеспечивают перепад температур на оребренной части конденсатора менее 1°C. Контроль температуры и давления осуществляют соответственно приборами 12, 13. Дегазированный таким путем от инертных газов жидкий аммиак по трубопроводу 14 подают в дозатор аммиака 15 через вентиль 16, оснащенный уровнемером 17. Для выравнивания давления в заправочной емкости 5 и дозаторе 15 предусмотрен трубопровод 18 с открытым вентилем 19. Заправку термостабилизатора 20 осуществляют по трубопроводу 21. Степень очистки жидкого синтетического аммиака определяют по перепаду температур на оребренной части конденсатора 22. Как указано выше, он не должен превышать 1°C. Указанную норму достигают путем кратковременных продувок в течение 10-15 секунд один-два раза за 8 часов.

Использование предложенного способа позволяет повысить коэффициент полезного действия термостабилизатора, уменьшить удельные энергетические и материальные затраты на очистку, в целом позволяет улучшить производственные и экономические характеристики производства и эксплуатации термостабилизаторов.

Способ заправки термостабилизатора жидким синтетическим аммиаком, включающий очистку жидкого аммиака от примесей инертных газов, для чего его перекачивают в заправочную емкость, где нагревают до температуры 18-30°C при давлении в заправочной емкости 0,8-1,19 МПа с постепенным снижением давления аммиака в емкости, заполненной жидким аммиаком, поддерживая его кипение на протяжении 10-15 с по объему заправочной емкости, удаляют инертные газы вместе с испарившимся аммиаком путем продувки в систему улавливания аммиака, причем количество (кратность) продувок зависит от объема заправочной емкости и перепада температур, не превышающего 1°C на оребренной части конденсатора, затем очищенный жидкий аммиак подают в дозатор и далее в термостабилизатор.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при освоении и эксплуатации месторождений, расположенных в зоне многолетнемерзлых пород.

Изобретение относится к строительству гидротехнических сооружений и может быть применено для создания ограждающей конструкции, предназначенной для защиты добывающей платформы плавучего типа в ледовых условиях арктического шельфа.

Изобретение относится к области строительства, а именно к устройствам для глубинного охлаждения и замораживания грунтов оснований зданий и сооружений, возводимых на многолетнемерзлых грунтах.

Изобретение относится к устройствам регулируемой температурной стабилизации, охлаждения и замораживания грунта основания фундаментов, а также теплоснабжения сооружений на вечномерзлых грунтах (в условиях криолитозоны).

Изобретение относится к области строительства на многолетнемерзлых грунтах, в частности к подготовке замораживающих устройств - термостабилизаторов к эксплуатации.

Изобретение относится к области строительства на многолетнемерзлых и слабых грунтах и касается выполнения систем замораживания и термостабилизации грунтовых оснований сооружений.

Изобретение относится к устройствам для сезонного охлаждения и замораживания грунтов оснований зданий и сооружений в районах распространения вечномерзлых грунтов.

Изобретение относится к области строительства в районах со сложными инженерно-геокриологическими условиями, а именно термостабилизации многолетнемерзлых и слабых грунтов.

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к системам замораживания грунтов при строительстве. .

Изобретение относится к области строительства в районах распространения многолетне-мерзлых грунтов и, конкретно, к устройствам, обеспечивающим мерзлое состояние грунтов оснований сооружений при проектном значении отрицательной температуры. Технический результат - повышение эффективности работы устройства за счет обеспечения его автоматического запуска при понижении температуры атмосферного воздуха в заданной зоне. Устройство для термостабилизации мерзлого грунта имеет конденсатор, горизонтальный испаритель и систему автоматического управления запуском. Эта система включает в себя один или несколько электромагнитных датчиков для измерения внутренних параметров устройства. В качестве этих параметров предусмотрены температура и/или давление в конденсаторе, и/или датчик уровня конденсата в конденсаторе, датчик температуры наружного воздуха, анализатор сигналов датчиков и электромагнитный клапан. Данный клапан смонтирован на участке между выходом потока хладагента из трубки испарителя и его входом в конденсатор и имеет возможность срабатывания от внешнего - управляющего электрического сигнала анализатора на основе заложенного в его память критерия сравнения текущих показаний датчиков с критическими значениями внутренних параметров устройства. Упомянутые критерии и параметры установлены расчетом или опытным путем из условия предотвращения образования запирающей пробки конденсата выше местоположения монтажа электромагнитного клапана. 1 ил.

Изобретение относится к теплотехнике в области строительства, а именно к индивидуальным сезонно-действующим охлаждающим устройствам - термостабилизаторам грунтов. Устройство для температурной термостабилизации многолетнемерзлых грунтов содержит термостабилизатор на основе двухфазного термосифона, включающего надземную конденсаторную часть и подземные транспортную и испарительные части, размещенные в гильзе с хладагентом, представляющей собой полый цилиндрический корпус с дном и герметизирующим элементом на верхнем конце с отверстием для установки термостабилизатора. Герметизирующий элемент представляет собой разъемное сальниковое уплотнение, которое состоит из опорного кольца, установленного на выполненную в гильзе круговую ступеньку, нажимного кольца и уплотнительных колец из терморасщиренного графита, зажатых между ними. Технический результат состоит в обеспечении расширения температурного диапазона выполнения монтажных работ термостабилизаторов, а также исключения попадания остатков уплотнительных материалов в полость гильзы, заполненную хладоносителем. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для теплообмена в дренажной системе, а также на строительной площадке. Устройство для теплообмена в дренажной системе содержит теплообменный компонент, имеющий наружный канал и внутренний канал, причем внутренний канал расположен внутри наружного канала. Соединительный компонент, который обеспечивает соединение с возможностью обмена текучей средой между теплообменным компонентом, первым приспособлением для присоединения канала для текучей среды и вторым приспособлением для присоединения канала для текучей среды. Соединительный компонент содержит наружные соединительные средства для присоединения теплообменного компонента к указанному второму приспособлению и внутренние соединительные средства для присоединения теплообменного компонента к указанному первому приспособлению. Наружный канал имеет первый конец, присоединенный к наружным соединительным средствам, и второй, закрытый конец. Внутренний канал имеет первый конец, присоединенный к внутренним соединительным средствам, и второй, открытый конец. Причем указанное устройство выполнено так, что теплообменная среда проходит через указанное первое приспособление, внутренний канал, наружный канал и указанное второе приспособление. Наружный канал содержит по меньшей мере одну трубку, которая выполнена искривленной или угловой, и по меньшей мере одну трубку, которая выполнена, по существу, цилиндрической, а внутренний канал содержит гибкую трубку. Технический результат состоит в обеспечении эффективного теплообмена в дренажной системе. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к области строительства на многолетнемерзлых грунтах с искусственным охлаждением грунтов основания и одновременным обогревом сооружения с помощью теплового насоса. В поверхностном фундаменте сооружения, обеспечивающем сохранение грунтов основания в мерзлом состоянии с одновременным обогревом сооружения с помощью теплового насоса, согласно изобретению охлаждающий и греющий контуры теплового насоса расположены в самом фундаменте и разделены теплоизоляцией. Технический результат состоит в обеспечении надежной ремонтопригодной конструкции фундамента полной заводской готовности, обеспечивающей сохранение грунтов основания в мерзлом состоянии вне зависимости от изменения климата. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области строительства в районах со сложными инженерно-геокриологическими условиями и может быть использовано для термостабилизации многолетнемерзлых и замораживания слабых пластичномерзлых грунтов. Способ монтажа облегченных охлаждающих устройств для температурной стабилизации многолетнемерзлых грунтов включает бурение сквозной пологонаклонной скважины, протяжку охлаждающего устройства, снабженного трубами испарителя и конденсатора, соединенными сильфонными рукавами, защищенными бандажами, в скважину до проектного положения, монтаж охлаждающих элементов на конденсаторные трубы охлаждающего устройства. Охлаждающее устройство заранее укладывают в защитную обойму, состоящую из обсадных труб муфтового соединения, оба торца которой снабжены амортизирующими прокладками и завинчены крышками, протягивают в скважину до проектной отметки с одновременным расширением скважины. Конденсаторные участки труб охлаждающего устройства освобождают от защитной обоймы, крепят их за анкеры. В зазор между защитной обоймой и стенками скважины устанавливают цементировочную трубу и извлекают буровым станком защитную обойму с одновременной подачей цементного раствора с водоцементным соотношением В:Ц=0,5 в зазор между охлаждающим устройством и стенками скважины. Технический результат состоит в повышении несущей способности грунтовых оснований, снижение нагрузок от сооружений на облегченные конструкции термостабилизаторов, снижении материалоемкости строительно-монтажных работ. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх