Способ осушки полости газопровода в условиях отрицательных температур



Способ осушки полости газопровода в условиях отрицательных температур
Способ осушки полости газопровода в условиях отрицательных температур
Способ осушки полости газопровода в условиях отрицательных температур
Способ осушки полости газопровода в условиях отрицательных температур
Способ осушки полости газопровода в условиях отрицательных температур
Способ осушки полости газопровода в условиях отрицательных температур

 


Владельцы патента RU 2578261:

Открытое Акционерное Общество (ОАО) "Оргэнергогаз" (RU)

Изобретение может быть использовано при строительстве и капитальном ремонте магистральных газопроводов после испытаний для их осушки. Способ отличается тем, что с целью повышения эффективности осушки в условиях отрицательных температур осушаемой среды полость газопровода вакуумируют и в процессе вакуумирования через заданные равные интервалы времени измеряют параметры, характеризующие термодинамическое состояние среды в полости газопровода. Измеренные параметры сравнивают с заданными допусками и при достижении в полости газопровода минимального абсолютного давления заданной величины отключают вакуумные насосы. Вакуумирование останавливают и газопровод выдерживают под минимальным абсолютным давлением в течение времени до достижения 100% насыщения паровоздушной смеси над поверхностью льда в полости газопровода. После достижения заданной величины температуры точки росы включают вакуумные насосы и из полости газопровода откачивают пары воды. Откачку паров воды и осушку полости газопровода завершают после достижения заданной величины температуры точки росы во всем объеме газопровода. В процессе вакуумирования при температуре среды в полости газопровода, равной температуре начала кристаллизации воды, полость газопровода продувают азотом. Продувку полости газопровода азотом ведут на открытый конец газопровода при атмосферном давлении. Продувку азотом и осушку полости газопровода завершают после достижения заданной величины температуры точки росы во всем объеме газопровода. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к транспорту газа по магистральному газопроводу и может быть использовано при вводе в эксплуатацию новых газопроводов, а также при реконструкции и ремонте действующих газопроводов.

Процесс сооружения газопровода включает в себя обязательные предпусковые испытания на прочность и плотность, которые проводят путем заполнения газопровода водой или сжатым атмосферным воздухом с подъемом давления до заданной величины и последующим опорожнением до атмосферного давления, причем оставшаяся влага удаляется из газопровода путем осушки его полости.

Технология осушки газопровода должна удовлетворять следующим условиям:

- температура точки росы природного газа, транспортируемого по газопроводу, должна быть не выше минус 20°C, что соответствует относительной влажности среды в полости газопровода после его осушки - не выше 4,4%;

- остаточная концентрация воздуха в смеси с природным газом в объеме газопровода должна быть не выше нижнего предела взрываемости (<5%).

Обеспечение безопасности при подаче природного газа на действующих объектах, например на многониточных газопроводах, соединенных между собой перемычками, связано еще и с тем, что в процессе ремонта одного из газопроводов в параллельно работающих газопроводах находится природный газ. При негерметичности отсечных кранов не исключается возможность попадания газа в осушаемый газопровод и образования в нем взрывоопасной среды. Кроме того, опасность представляет и заполнение газопровода газом после завершения осушки. При строительстве магистральных газопроводов в многолетнемерзлых грунтах, испытании их на прочность и осушке полости в условиях отрицательных температур возникают трудности, связанные с замерзанием воды в полости газопроводов, что приводит к увеличению общей продолжительности строительства по причине значительного снижения интенсивности испарения влаги (сублимации льда).

Известен способ осушки полости газопровода [Патент №2272974, приоритет от 15.06.2004 г.], основанный на первоначальном заполнении средой осушаемого газопровода, находящегося под давлением, равным атмосферному, подъеме давления в осушаемом газопроводе до заданной величины путем нагнетания среды перекачивающим средством, продувке, сбросе давления до вакуума с последующей осушкой полости газопровода, находящегося под вакуумом, при подъеме давления и продувке в качестве среды используют атмосферный воздух, а при осушке в осушаемом газопроводе формируют газовую среду в виде смеси атмосферного воздуха и предварительно подготовленного до заданной влажности инертного газа, полученного из атмосферного воздуха путем его разделения на азот и кислород в полимерных половолоконных мембранах.

Недостаток такого способа заключается в том, что применение на начальном этапе осушки неосушенного (влажного) атмосферного воздуха в условиях отрицательных температур повышает температуру точки росы в полости осушаемого газопровода и не обеспечивает подвод тепла, необходимого для начала испарения льда в полости осушаемого газопровода.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигнутому результату является способ осушки полости газопровода [Патент №2373466, приоритет от 11.06.2008 г.], включающий очистку полости газопровода от воды и иных отложений механическими очистными и осушающими устройствами продувкой полости газопровода атмосферным воздухом, нагнетаемым компрессором с давлением заданной величины, сброс давления до атмосферного, вакуумирование полости газопровода до давления заданной величины, заполнение полости газопровода, находящейся под вакуумом, инертным газом на основе азота, полученного путем разделения атмосферного воздуха на азот и кислород в полимерных половолоконных мембранах, и последующую циркуляцию инертного газа на основе азота в полости газопровода до заданных величин влажности и концентрации азота во всем объеме осушаемого газопровода.

Таким образом, данный способ осушки полости газопровода за счет использования предварительно осушенного в полимерных половолоконных мембранах инертного газа в качестве осушающей среды путем ее нагнетания в осушаемый газопровод обеспечит замещение в полости газопровода только влажного воздуха (паровой фазы) сухим азотом.

Недостаток данного способа заключается в том, что такой способ осушки, основанный на циркуляции сухого азота в полости газопровода, при отрицательных температурах не создает термодинамические условия для фазовых переходов всей влаги, содержащейся в полости газопровода, из твердого состояния (лед) в жидкое состояний (вода) и далее - в пар, обеспечивающие 100% насыщение паровоздушной смеси над поверхностью льда для последующей откачки паров воды из полости газопровода.

В основу изобретения положена задача повышения эффективности осушки полости газопроводов после их испытаний при отрицательных температурах и обеспечение проектных показателей по качеству природного газа за счет:

- создания в полости газопровода термодинамических условий, исключающих возможность насыщения природного газа влагой при вводе газопровода в действие после строительства или капитального ремонта;

- определения текущих и предельных величин температуры, давления, интенсивности испарения льда, характеризующих изменение термодинамического состояния среды в полости газопровода в процессе осушки от начальной температуры точки росы до 100% насыщения паровоздушной смеси над поверхностью льда;

- определения режимов регулирования и времени отключения вакуумных насосов и включения генераторов азота для достижения заданной температуры точки росы во всем объеме газопровода.

Поставленные задачи достигаются тем, что в предлагаемом способе осушки полости газопровода в условиях отрицательных температур, включающем очистку полости газопровода от воды и иных отложений механическими очистными и осушающими устройствами продувкой полости газопровода атмосферным воздухом, нагнетаемым компрессором с давлением заданной величины, сброс давления до атмосферного, вакуумирование полости газопровода до давления заданной величины, заполнение полости газопровода, находящейся под вакуумом, инертным газом на основе азота, полученного путем разделения атмосферного воздуха на азот и кислород в полимерных половолоконных мембранах и последующую циркуляцию инертного газа на основе азота в полости газопровода до заданных величин влажности и концентрации азота во всем объеме осушаемого газопровода, согласно изобретению в процессе вакуумирования полости газопровода в условиях отрицательных температур осушаемой среды в полости газопровода через заданные равные интервалы времени измеряют параметры, характеризующие термодинамическое состояние среды в полости газопровода, включающие давление, температуру осушаемой среды, температуру точки росы в полости газопровода и температуру грунта на глубине у стенки газопровода. Измеренные параметры сравнивают с заданными допусками и при достижении в полости осушаемого газопровода заданной величины минимального абсолютного давления отключают вакуумные насосы. Вакуумирование останавливают и выдерживают газопровод под минимальным абсолютным давлением в течение времени до 100% насыщения паровоздушной смеси над поверхностью льда в полости газопровода. После достижения заданной величины температуры точки росы, соответствующей 100% насыщению паровоздушной смеси над поверхностью льда, включают вакуумные насосы, откачивают из полости газопровода пары воды. После достижения заданной величины температуры точки росы во всем объеме газопровода откачку паров воды и осушку полости газопровода завершают.

Температуру, давление и интенсивность испарения льда в полости газопровода определяют по формулам:

где Ti+1 - температура льда в конце каждого заданного равного интервала времени, К; i - порядковый номер каждого заданного равного интервала времени; mл - масса льда на метре длины газопровода, кг; Сл - теплоемкость льда, кДж/кг·К; Ti - температура льда в начале каждого заданного равного интервала времени, К; mтр - масса трубы на метре длины газопровода, кг; Сст - теплоемкость стали, кДж/кг·К; α - центральный угол дуги окружности сегмента сечения газопровода, занятого льдом; τ - продолжительность каждого заданного равного интервала времени, ч; k - общий коэффициент теплопередачи от грунта к полости газопровода, Дж/м2·с·К; Sл - площадь контакта льда с поверхностью метра длины газопровода, м2; Тгр - температура грунта, К; ε - коэффициент теплопроводности стали, Bт/м·К; δ - толщина стенки газопровода, мм; Lл - длина окружности сечения газопровода, занятая льдом, м; j - интенсивность испарения (сублимации) льда, кг/м2·ч; Sc - площадь сублимации образовавшейся ледяной поверхности, м2; λс - теплота сублимации, кДж/кг;

где Pi+1 - абсолютное давление в полости осушаемого газопровода в конце каждого заданного равного интервала времени, мбар; i - порядковый номер каждого заданного равного интервала времени; Pi - абсолютное давление в полости осушаемого газопровода в начале каждого заданного равного интервала времени, мбар; q - объемная производительность вакуумного модуля, м3/час; τ - продолжительность каждого заданного равного интервала времени, ч; ρi - плотность насыщенного пара в начале каждого заданного равного интервала времени, г/м3; V - геометрический объем осушаемого участка газопровода, м3; mсубл(i) - количество пара, сублимированного в течение каждого заданного равного интервала времени, г/м; ρi-1 - плотность насыщенного пара в начале предыдущего заданного равного интервала времени, г/м3;

где j - интенсивность испарения (сублимации) льда, кг/м2·ч; T - температура льда, К; P - абсолютное давление в полости осушаемого газопровода, мбар.

При начальной температуре среды в полости газопровода, равной температуре начала кристаллизации воды, газопровод продувают азотом под атмосферным давлением вплоть до достижения заданной величины температуры точки росы во всем объеме газопровода, а градиент температуры азота по длине осушаемого газопровода определяют по формуле:

где Т а з ' - температура азота, равная температуре грунта, К; Тгр - температура грунта, К; Таз - температура азота на выходе из азотного модуля, К; k - общий коэффициент теплопередачи от грунта к полости газопровода, Дж/м2·с·К; D - внутренний диаметр продуваемого газопровода, м; x - координата длины газопровода, м; Саз - удельная теплоемкость азота, кДж/кг·К; Qm - массовый расход азота, кг/ч.

В предлагаемом способе осушки полости газопровода в условиях отрицательных температур:

- создание термодинамических условий в полости осушаемого газопровода, исключающих возможность насыщения природного газа влагой при заполнении газопровода газом в условиях отрицательных температур в отличие от прототипа позволяет обеспечить проектные показатели по качеству газа при вводе в действие газопровода после строительства или капитального ремонта;

- определение текущих и предельных величин температуры, давления, интенсивности испарения льда, в отличие от прототипа позволяет в процессе осушки вести мониторинг изменения термодинамического состояния среды в полости газопровода от начального состояния до 100% насыщения паровоздушной смеси над поверхностью льда и по результатам мониторинга регулировать режимы работы вакуумного модуля и генератора азота для достижения заданной температуры точки росы во всем объеме газопровода.

Настоящее изобретение поясняется следующим подробным описанием способа осушки полости газопровода в условиях отрицательных температур со ссылкой на фигуры 1, 2, 3 и 4.

На фигуре 1 представлена схема процесса сублимационной осушки газопровода.

На фигуре 2 в качестве примера реализации заявленных технических решений представлена схема осушки полости участка газопровода (протяженность 60 км, диаметр 1420 мм, геометрический объем полости 89292 м3) после гидравлических испытаний в условиях отрицательных температур, имеющего два нисходящих участка длиной по 500 метров со скоплениями льда в пониженном месте (горизонтальный 10-метровый участок газопровода), где 1 - осушаемый участок газопровода, 2 - нисходящие участки, 3 - участок газопровода со скоплениями льда, 4 - камера запуска механических очистных и осушающих устройств, 5 - кран продувочного трубопровода, 6 - заглушка, 7 - компрессор, 8 - вакуумный модуль, включающий два последовательно соединенных вакуумных насоса общей производительностью 2520 м3/час, 9 - генератор азота, 10, 11, 12 - краны, 13 - датчик давления осушаемой среды, 14 - датчик температуры осушаемой среды, 15 - датчик температуры точки росы осушаемой среды, 16 - датчик температуры грунта, 17 - датчик температуры точки росы азота, 18 - датчик температуры азота.

На фигуре 3 показана схема сечения газопровода перед его вакуумной осушкой.

На фигуре 4 в качестве примера реализации заявленных технических решений для частного случая осушки полости газопровода при отрицательных температурах представлен график зависимости количества влаги (%), которая может быть вынесена с насыщенным азотом за время продувки азотом участка газопровода длиной 150 метров, диаметром 700 мм, при температуре среды, равной температуре начала кристаллизации воды (близкой к 0°C).

При испытании на прочность и осушке газопроводов при отрицательных температурах, например, проложенных в многолетнемерзлых грунтах, предъявляются особые требования, связанные с необходимостью применения специальных технологий, позволяющих исключить возможность нарушения геокриологических и структурных характеристик грунтов при испытании и осушке газопроводов, ухудшения напряженно-деформированного состояния их конструкций, а также обеспечить проектные показатели по качеству природного газа при вводе газопроводов в действие.

Особенностью вакуумно-азотной технологии осушки газопроводов в условиях отрицательных температур является необходимость испарения влаги надо льдом, то есть осуществление сублимации льда.

На фигуре 1 видно, что при испарении температура воды снижается, переходя в область отрицательных температур. Данное изменение может происходить скачкообразно, так как при достижении некоторого отрицательного значения (точка А) температура воды резко возрастает, что объясняется выделением теплоты кристаллизации. Начиная с этого момента при некоторой постоянной температуре (прямая А′Б) происходит кристаллизация поверхностного слоя воды, после чего начинается сублимация льда.

В период сублимации температура льда имеет тенденцию к снижению (кривая БВ), а после того, как весь лед сублимируется (точка В), температура стенки газопровода в том месте, где она контактировала со льдом, повышается до температуры парогазовой смеси в полости осушаемого газопровода (точка Г), после чего вакуумную осушку завершают.

Осушку полости газопровода по предлагаемому способу ведут в следующей последовательности (см. фиг. 2).

Первоначально из осушаемого участка газопровода 1 удаляют воду, оставшуюся после испытаний, путем продувки участка газопровода 1 сжатым до давления заданной величины атмосферным воздухом с пропуском механических очистных и осушающих устройств. Для этого в осушаемый участок газопровода 1 компрессором 7 нагнетают атмосферный воздух, под давлением которого по всей протяженности полости газопровода 1 пропускают последовательно очистной и осушающие устройства, например, в виде манжетного разделительного поршня и группы поролоновых поршней, предварительно запассованных в камеру запуска очистных и осушающих устройств 4. Каждый последующий поршень запускают в полость газопровода 1 непосредственно после выхода из осушаемого газопровода 1 предыдущего поршня. Для продувки газопровода 1 атмосферным воздухом открывают кран 11, демонтируют заглушку 6, закрывают краны 5, 10, 12, образуя канал продувки для вытеснения остатков воды из полости газопровода 1 с пропуском очистного и осушающих устройств от камеры 4 на открытое сечение в противоположном конце участка газопровода 1. После завершения продувки и вытеснения основного объема воды в полости газопровода 1 остается локальное скопление воды в пониженном месте 3.

Для удаления локального скопления воды полость газопровода 1 вакуумируют во всем его объеме до заданной величины минимального абсолютного давления.

Для создания в полости газопровода 1 вакуума закрывают краны 5, 10, 11, 12, устанавливают на торец газопровода заглушку 6 и открытием крана 12 подключают к газопроводу 1 вакуумный модуль 8, выход которого сообщен с окружающим наружным пространством, образуя канал вакуумирования полости газопровода 1. В ходе вакуумирования через заданные равные интервалы времени с использованием датчиков 13, 14, 15, 16 измеряют параметры, характеризующие термодинамическое состояние среды в полости газопровода 1, и сравнивают измеренные параметры с заданными допусками. При достижении в полости осушаемого газопровода 1 заданной величины минимального абсолютного давления отключают вакуумный модуль 8 и выдерживают газопровод 1 под минимальным абсолютным давлением в течение времени до 100% насыщения паровоздушной смеси над поверхностью льда в полости газопровода 1. После достижения в полости газопровода 1 заданной величины температуры точки росы, соответствующей 100% насыщению паровоздушной смеси над поверхностью льда, включают вакуумный модуль 8 и откачивают из полости газопровода 1 пары воды до достижения заданной величины температуры точки росы во всем объеме газопровода.

При достижении в полости газопровода 1 начальной температуры среды, равной температуре начала кристаллизации воды, вакуумирование газопровода 1 прекращают и приступают к продувке газопровода 1 азотом под атмосферным давлением вплоть до достижения заданной величины температуры точки росы во всем объеме газопровода 1.

Для продувки полости газопровода 1 азотом закрывают краны 11, 12 и открытием кранов 5 и 10 образуют канал продувки азотом полости газопровода 1 от генератора азота 9 через продувочный трубопровод в наружное окружающее пространство. В ходе продувки азотом через заданные равные интервалы времени с использованием датчиков 17 и 18 измеряют параметры, характеризующие термодинамическое состояние азота в полости газопровода 1, и сравнивают измеренные параметры с заданными допусками. При достижении в полости осушаемого газопровода 1 заданных величин температуры точки росы и температуры азота продувку газопровода 1 азотом завершают.

По окончании продувки полости газопровода 1 азотом закрывают краны 5 и 10, тем самым участок газопровода 1 изолируют от наружного окружающего пространства, после чего осушку полости газопровода 1 завершают.

Уравнение теплового баланса в процессе вакуумной осушки в течение времени τ от начальной температуры среды в полости газопровода, равной температуре грунта (Tгр), до конечной температуры в осушенном газопроводе (Ткон) имеет вид:

где mв(ср.) - средняя масса воды, эквивалентная количеству льда на участке газопровода в течение его вакуумной осушки, кг; Св - теплоемкость воды, кДж/кг·К; Тгр - температура грунта, К; Ткон - конечная температура среды в осушенном газопроводе, К; mтр - масса труб на участке осушаемого газопровода, кг; Сст - теплоемкость стали, кДж/кг·К; mп - масса образовавшегося пара, кг; λ - теплота парообразования, кДж/кг; k - общий коэффициент теплопередачи от грунта к полости газопровода, Дж/м2·с·К; Sв(ср.) - средняя площадь поверхности участка осушаемого газопровода, занятая льдом, в течение его вакуумной осушки, м2; τ - продолжительность вакуумной осушки, ч; ε - коэффициент теплопроводности стали, Вт/м·К; δ - толщина стенки газопровода, мм; L - протяженность осушаемого участка газопровода, м; Lв(ср.) - средняя длина окружности газопровода, занятая льдом, в течение его вакуумной осушки, м. Из уравнения 5 получим выражение, определяющее температуру среды в объеме метра длины газопровода после его вакуумной осушки:

где Ткон - конечная температура среды в осушенном газопроводе, К; Тгр - температура грунта, К; mп - масса образовавшегося пара, кг; λ - теплота парообразования, кДж/кг; mв(ср.) - средняя масса воды, эквивалентная количеству льда на участке газопровода в течение его вакуумной осушки, кг; Св - теплоемкость воды, кДж/кг·К; mтр - масса трубы на метре длины осушаемого газопровода, кг; Сст - теплоемкость стали, кДж/кг·К; α - центральный угол дуги окружности сегмента сечения газопровода, занятого льдом; τ - продолжительность вакуумной осушки метра длины газопровода, ч; k - общий коэффициент теплопередачи от грунта к газопроводу, Дж/м2·с·К; Sв(cp.) - средняя площадь поверхности участка осушаемого газопровода, занятая льдом, в течение его вакуумной осушки, м2; ε - коэффициент теплопроводности стали, Вт/м·К; δ - толщина стенки газопровода, мм; Lв(ср.) - средняя длина окружности газопровода, занятая льдом, в течение его вакуумной осушки, м.

Величина центрального угла (α), входящая в формулу 6, показана на фигуре 3 и может быть определена методом итераций из уравнения:

где Sсегм - площадь сегмента сечения полости осушаемого газопровода, занятого льдом, м2; R - внутренний радиус сечения трубы осушаемого газопровода, м; α - центральный угол дуги окружности сегмента сечения газопровода, занятого льдом.

Площадь поверхности сублимации с метра длины газопровода определяется по формуле:

где Sc - площадь поверхности сублимации с метра длины газопровода, м2; R - внутренний радиус сечения трубы осушаемого газопровода, м; α - центральный угол дуги окружности сегмента сечения газопровода, занятого льдом.

Для газопровода диаметром 1420 мм и толщиной стенки 21,6 мм (R=0,6884 м2) площадь сублимации: S c = 2 0,6884 sin 43,62 2 = 0,511 м 2 .

Через заданные равные интервалы времени определяем параметры, характеризующие термодинамическое состояние среды в полости газопровода в процессе его вакуумной осушки:

- температура льда на границах каждого интервала времени:

где Ti+1 - температура льда в конце каждого заданного равного интервала времени, К; i - порядковый номер каждого заданного равного интервала времени; mл - масса льда на метре длины газопровода, кг; Сл - теплоемкость льда, кДж/кг·К; Ti - температура льда в начале каждого заданного равного интервала времени, К; mтр - масса трубы на метре длины газопровода, кг; Сст - теплоемкость стали, кДж/кг·К; α - центральный угол дуги окружности сегмента сечения газопровода, занятого льдом; τ - продолжительность каждого заданного равного интервала времени, ч; k - общий коэффициент теплопередачи от грунта к полости газопровода, Дж/м2·с·К; Sл - площадь контакта льда с поверхностью метра длины газопровода, м2; Тгр - температура грунта, К; ε - коэффициент теплопроводности стали, Bт/м·К; δ - толщина стенки газопровода, мм; Lл - длина окружности сечения газопровода, занятая льдом, м; j - интенсивность испарения (сублимации) льда, кг/м2·ч; Sc - площадь сублимации образовавшейся ледяной поверхности, м2; λс - теплота сублимации, кДж/кг;

- давление паровоздушной смеси, необходимое для определения интенсивности испарения льда (j):

где Pi+1 - абсолютное давление паровоздушной смеси в полости осушаемого газопровода в конце каждого заданного равного интервала времени, мбар; i - порядковый номер каждого заданного равного интервала времени; Pi - абсолютное давление в полости осушаемого газопровода в начале каждого заданного равного интервала времени, мбар; q - объемная производительность вакуумного модуля, м3/час; τ - продолжительность каждого заданного равного интервала времени, ч; ρi - плотность насыщенного пара в начале каждого заданного равного интервала времени, г/м3; V - геометрический объем осушаемого участка газопровода, м3; mсубл(i) - количество пара, сублимированного в течение каждого заданного равного интервала времени, г/м; ρi-1 - плотность насыщенного пара в начале предыдущего заданного равного интервала времени, г/м3;

- интенсивность испарения льда (j) в зависимости от давления паровоздушной смеси надо льдом (P) и температуры льда (T):

где j - интенсивность испарения (сублимации) льда, кг/м2·ч; T - температура льда, К; P - абсолютное давление в полости осушаемого газопровода, мбар.

В таблице 1 для рассматриваемого примера приведены результаты расчета параметров сублимации льда в ходе вакуумной осушки с метра длины участка газопровода 1420×21,6 мм длиной 10 метров.

При начальной температуре среды в полости газопровода, равной температуре начала кристаллизации льда, в полость газопровода подают азот.

- градиент температуры азота по длине газопровода определяют по формуле:

где Т а з ' - температура азота, равная температуре грунта, К; Тгр - температура грунта, К; Таз - температура азота на выходе из азотного модуля, К; k - общий коэффициент теплопередачи от грунта к полости газопровода, Дж/м2·с·К; D - внутренний диаметр продуваемого газопровода, м; x - координата длины газопровода, м; Cаз - удельная теплоемкость азота, кДж/кг·К; Qm - массовый расход азота, кг/ч.

На фигуре 4 приведен график зависимости количества влаги (%), которая может быть вынесена с насыщенным азотом за время продувки участка газопровода длиной 150 метров, диаметром 700 мм при температурах грунта от 1 до 10°C и количестве льда 100÷2000 г/м.

Таким образом, способ осушки газопроводов позволяет достичь поставленной цели, повышает эффективность осушки газопроводов после испытаний в условиях отрицательных температур, так как сокращает время осушки и обеспечивает заданные параметры по влажности в полости газопровода при его приеме в эксплуатацию, а также гарантирует безопасность газопровода при заполнении природным газом.

1. Способ осушки полости газопровода в условиях отрицательных температур, включающий очистку полости газопровода от воды и иных отложений механическими очистными и осушающими устройствами продувкой полости газопровода атмосферным воздухом, нагнетаемым компрессором с давлением заданной величины, сброс давления до атмосферного, вакуумирование полости газопровода до давления заданной величины, заполнение полости газопровода, находящейся под вакуумом, инертным газом на основе азота, полученного путем разделения атмосферного воздуха на азот и кислород в полимерных половолоконных мембранах и последующую циркуляцию инертного газа на основе азота в полости газопровода до заданных величин влажности и концентрации азота во всем объеме осушаемого газопровода, отличающийся тем, что в процессе вакуумирования полости газопровода в условиях отрицательных температур осушаемой среды в полости газопровода через заданные равные интервалы времени измеряют параметры, характеризующие термодинамическое состояние среды в полости газопровода, включающие давление, температуру осушаемой среды, температуру точки росы в полости газопровода и температуру грунта на глубине у стенки газопровода, измеренные параметры сравнивают с заданными допусками и при достижении в полости осушаемого газопровода заданной величины минимального абсолютного давления отключают вакуумные насосы, вакуумирование останавливают и выдерживают газопровод под минимальным абсолютным давлением в течение времени до 100% насыщения паровоздушной смеси над поверхностью льда в полости газопровода и после достижения заданной величины температуры точки росы, соответствующей 100% насыщению паровоздушной смеси над поверхностью льда, включают вакуумные насосы, откачивают из полости газопровода пары воды и после достижения заданной величины температуры точки росы во всем объеме газопровода откачку паров воды и осушку полости газопровода завершают, а температуру, давление и интенсивность испарения льда в полости газопровода определяют по формулам:

где Ti+1 - температура льда в конце каждого заданного равного интервала времени, К; i - порядковый номер каждого заданного равного интервала времени; mл - масса льда на метре длины газопровода, кг; Cл - теплоемкость льда, кДж/кг·К; Ti - температура льда в начале каждого заданного равного интервала времени, К; mтр - масса трубы на метре длины газопровода, кг; Cст - теплоемкость стали, кДж/кг·К; α - центральный угол дуги окружности сегмента сечения газопровода, занятого льдом; τ - продолжительность каждого заданного равного интервала времени, ч; k - общий коэффициент теплопередачи от грунта к полости газопровода, Дж/м2·с·К; Sл - площадь контакта льда с поверхностью метра длины газопровода, м2; Tгр - температура грунта, К; ε - коэффициент теплопроводности стали, Вт/м·К; δ - толщина стенки газопровода, мм; Lл - длина окружности сечения газопровода, занятая льдом, м; j - интенсивность испарения (сублимации) льда, кг/м2·ч; Sс - площадь сублимации образовавшейся ледяной поверхности, м2; λс - теплота сублимации, кДж/кг;

где Pi+1 - абсолютное давление паровоздушной смеси в полости осушаемого газопровода в конце каждого заданного равного интервала времени, мбар; i - порядковый номер каждого заданного равного интервала времени; Pi - абсолютное давление в полости осушаемого газопровода в начале каждого заданного равного интервала времени, мбар; q - объемная производительность вакуумного модуля, м3/час; τ - продолжительность каждого заданного равного интервала времени, ч; ρi - плотность насыщенного пара в начале каждого заданного равного интервала времени, г/м3; V - геометрический объем осушаемого участка газопровода, м3; mсубл(i) - количество пара, сублимированного в течение каждого заданного равного интервала времени, г/м; ρi-1 - плотность насыщенного пара в начале предыдущего заданного равного интервала времени, г/м3;

где j - интенсивность испарения (сублимации) льда, кг/м2·ч; T - температура льда, К; P - абсолютное давление в полости осушаемого газопровода, мбар.

2. Способ осушки по п. 1, отличающийся тем, что при начальной температуре среды в полости газопровода, равной температуре начала кристаллизации воды, газопровод продувают азотом под атмосферным давлением вплоть до достижения заданной величины температуры точки росы во всем объеме газопровода, а градиент температуры азота по длине осушаемого газопровода определяют по формуле:

где Т а з ' - температура азота, равная температуре грунта, К; Tгр - температура грунта, К; Tаз - температура азота на выходе из азотного модуля, К; k - общий коэффициент теплопередачи от грунта к полости газопровода, Дж/м2·с·К; D - внутренний диаметр продуваемого газопровода, м; x - координата длины газопровода, м; Cаз - удельная теплоемкость азота, кДж/кг·К; Qm - массовый расход азота, кг/ч.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к транспорту углеводородных продуктов по магистральным трубопроводам. В способе осушки магистрального газопровода в процессе продувки понижают содержание влаги в осушающем воздухе посредством осушителей воздуха, которые устанавливают на байпасных линиях линейных крановых узлов осушаемого трубопровода.

Изобретение относится к ускоренной сушке различных пород и поперечных сечений древесины с помощью оборудования, обеспечивающего влагоперенос посредством воздействия относительно высоких температур, влагосодержания и знакопеременного давления.

Изобретение относится к способу высокочастотной обработки детали, которой является полиамидный сепаратор роликового подшипника, и к устройству для его осуществления.

Настоящее изобретение относится к способу и системе для сушки водосодержащей массы, такой как навоз. Способ сушки водосодержащей массы, такой как навоз, с получением одного конечного сухого продукта, включает кондиционирование воздушного потока для придания ему способности к отбору влаги; создание границы раздела масса/воздушный поток для обеспечения возможности отбора воздушным потоком, на указанной границе раздела, влаги от водосодержащей массы, тем самым ее осушения, в котором нагревают воздушный поток; подают водосодержащую массу из резервуара в сепаратор; разделяют водосодержащую массу на фракцию со сравнительно высоким содержанием твердой составляющей и на жидкую фракцию; используют фракцию со сравнительно высоким содержанием твердой составляющей для создания первой, статической границы раздела масса/воздушный поток; используют жидкую фракцию для создания второй, динамической границы раздела масса/воздушный поток; подводят воздушный поток к первой, статической границе раздела масса/воздушный поток для осушения фракции водосодержащей массы со сравнительно высоким содержанием твердой составляющей, а затем подводят воздушный поток ко второй, динамической границе раздела масса/воздушный поток для предварительного осушения жидкой фракции водосодержащей массы; подают предварительно осушенную жидкую фракцию обратно в резервуар; и смешивают предварительно осушенную жидкую фракцию с водосодержащей массой в резервуаре, причем просушенную массу через регулярные интервалы времени высвобождают со дна первой, статической границы раздела масса/воздушный поток, а мокрую массу добавляют сверху указанной границы.

Изобретение относится к устройствам и способам нагрева и может быть использовано для сушки преимущественно внутренней поверхности длинномерных труб. .

Изобретение относится к сушке сыпучих материалов, например в перерабатывающей промышленности для сушки древесных опилок или других целлюлозосодержащих материалов.

Изобретение относится к оборудованию для сушки в микроволновом поле сыпучих диэлектрических материалов и может быть использовано в химической, фармацевтической, пищевой промышленности и сельском хозяйстве.
Изобретение относится к деревообрабатывающей отрасли, а именно к сушке листового древесного шпона. .
Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к получению модифицированной древесины для шпал. .
Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству сухих пищевых продуктов. Измельченный пищевой продукт толщиной слоя от 5 до 30 мм помещают в вакуумную камеру.

Изобретение относится к области сушки твердых материалов или предметов с применением тепла и касается способа сушки 5(6)-амино-2-(4-аминофенил)бензимдазола, используемого в качестве мономера в производстве высокопрочных термостойких волокон и пленок.

Изобретение относится к сушильной технике, а более конкретно к сушильным аппаратам с активными гидродинамическими режимами, предназначенными для сушки дисперсных материалов во взвешенном закрученном слое, и может найти применение при переработке сельскохозяйственных продуктов, получении медицинских препаратов и т.п.

Изобретение относится к установкам для вакуумной сушки пищевых продуктов, в том числе ягод, использующим технологию удаления влаги с помощью создания определенного вакуума вокруг продукта.

Изобретение относится к области сушки растительных материалов, в частности к вакуумным сушилкам периодического действия, и может быть использовано для сушки пищевых продуктов, а именно овощей, грибов, фруктов, зелени и др.

Изобретение относится к оборудованию для сушки сыпучих материалов и может быть использовано для сушки фруктов, овощей, ягод, а также для производства сушеных грибов, зелени и т.д.

Изобретение относится к пищевой промышленности и сельского хозяйства и может также использоваться в других отраслях народного хозяйства. Способ вакуумной сушки включает возвратно-поступательное перекатывание в замкнутой камере одновременно двух вывернутых рукавов, которыми образуют полости, сообщенные с емкостями с высушиваемым продуктом и с внешней средой, при этом два рукава перемещают в камере путем реверсивного вращения роликов, которые взаимодействуют с поверхностями отогнутых участков рукавов, при этом в полости, образованные отогнутыми участками рукавов, закачивают текучий агент, причем пар, образующийся в камере между перекатывающимися рукавами, вытесняют во внешнюю среду.

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано для сушки пиломатериалов из древесины различных пород. Способ сушки древесины заключается в чередовании циклов, включающих обработку в камере древесины теплоносителем с ее прогревом и последующее вакуумирование при помощи присоединенного к камере ресивера, причем температуру в камере поднимают до 60-80°C, в ресивере создают вакуум и затем выравнивают давление в камере и ресивере до 0.8 МПа, после стабилизации давления в камере и ресивере соединение ресивера и камеры перекрывается, а сконденсированная в ресивере влага сливается из ресивера, затем в камеру подают сухой подогретый до температуры 60-80°C воздух, после стабилизации давления в камере цикл повторяют до достижения конечной влажности древесины.

Изобретение относится к способу изготовления быстрораспадающейся таблетки, содержащей лекарственное вещество. Заявленный способ включает следующие этапы: обеспечение текучей композиции, содержащей лекарственное вещество, обеспечение твердого элемента, имеющего образованную в нем по меньшей мере одну полость, охлаждение твердого элемента до температуры ниже температуры замерзания композиции, заполнение полости текучей композицией, затвердевание композиции при нахождении в полости для образования твердой пеллеты, содержащей лекарственное вещество, без активного придания формы всей поверхности пеллеты, причем объем полости меньше 50% от объема полости, извлечение пеллеты из полости и сушка пеллеты в вакууме для получения таблетки.
Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству сухих пищевых продуктов. Измельченный пищевой продукт толщиной слоя от 5 до 100 мм помещают в вакуумную камеру.

Изобретение относится к сушке древесины. Способ сушки древесины заключается в воздействии на древесину в камере (1) предварительной сушки подогретым, всасываемым через теплообменник (8) с перекрестными движениями потоков приточным воздухом (11), в камере (2) основной сушки - циркуляционным воздухом (3), поступающим по циркуляционному контуру (6) через нагревательный элемент (5), от которого отделяют частичный поток в качестве отводимого воздуха (7) и заменяют приточным воздухом, подогреваемым с помощью отводимого воздуха (7) в теплообменнике (8) с перекрестными движениями потоков.
Наверх