3.6. Системы охлаждения технологического газа на компрессорных станциях

Компримирование газа на КС приводит к повышению его тем­пературы на выходе станции. Численное значение этой темпера­туры определяется ее начальным значением на входе КС и степе­нью повышения давления газа.

Излишне высокая температура газа на выходе станции, с од­ной стороны, может привести к разрушению изоляционного по­крытия трубопровода и недопустимым темпе-ратурным напряже­ниям в стенке трубы, а с другой стороны, — к снижению подачи технологического газа и увеличению энергозатрат на его компримирование (из-за увели-чения его объемного расхода).

В микроклиматическом районе с холодным климатом для уча­стков с многолетне-мерзлыми грунтами необходимо охлаждать газ до отрицательных температур с целью предотвращения протаивания грунтов вокруг трубопровода. В противном случае это может привести к смещению трубопровода и, как следствие, к возникно­вению аварийной ситуации.

Охлаждение газа до температуры грунта следует предусмат­ривать на станциях охлаждения газа, обеспечивающих стабиль­ный уровень температуры в газопроводе. В других районах охлаж­дение газа следует предусматривать, как правило, в аппаратах воздушного охлаждения.

Количество аппаратов воздушного охлаждения следует опре­делять гидравличес-ким и тепловым расчетом газопровода, исходя из расчетной среднегодовой температуры наружного воздуха, среднегодовой температуры грунта и оптимальной среднегодовой

температуры охлаждения газа.

Количество аппаратов воздушного охлаждения газа должно быть уточнено гидрав-лическим и тепловым расчетом газопровода для абсолютной максимальной температуры наружного воздуха и июльской температуры грунта. Полученную при этом темпера­туру транспортируемого газа следует принимать в расчетах устой­чивости и прочности трубы и изоляции.

При невозможности обеспечить требуемую степень устойчи­вости и прочности трубы количество аппаратов воздушного ох­лаждения должно быть увеличено.

Оптимальную среднегодовую температуру охлаждения газа необходимо принимать на 10— 15 °С выше расчетной среднегодо­вой температуры наружного воздуха. Расчетную температуру на­ружного воздуха на входе в АВО в данный рассматриваемый пери­од (год, квартал, месяц) следует вычислять по формуле

Т_в = Т_а + δТ_а', (3.4)

где Т_а — средняя температура наружного воздуха в рассматривае­мый период, определяемая по данным главы СНиП 2.01.01-82;

δТ_а — поправка на изменчивость климатических данных, δТ_а следует принимать равной 2 °С.

Тепловой расчет аппаратов воздушного охлаждения газа вы­полняют по "Методике теплового и аэродинамического расчета аппаратов воздушного охлаждения" института ВНИИнефтемаш. В тепловом расчете принимают 10 %-ный запас поверхности теплообме-на, учитывающий возможность выхода из строя отдельных вентиляторов и загрязнения поверхностей теплообмена в процес­се эксплуатации.

Установка охлаждения газа должна быть общей для всех газо­перекачивающих агрегатов компрессорного цеха, иметь коллек­торную схему обвязки и обвод. На реконст-руируемых компрес­сорных станциях допускается проектировать установки охлажде­ния газа на нагнетательной линии каждой группы газоперекачивающих агрегатов.

Следует предусматривать аварийную остановку компрес­сорной станции при повышении температуры газа на выходе ап­паратов воздушного охлаждения газа выше 70 °С.

При повышении температуры газа на выходе АВО до + 45 °С следует предус­матривать предупредительный сигнал и автоматическое включе­ние вентиляторов АВО, находящихся в резерве.

До последнего времени существовала точка зрения о необхо­димости охлаждения газа при больших степенях сжатия для обес­печения сохранности антикоррозийной изоля-ции трубы. Вопрос об охлаждении газа решался для каждого конкретного случая на осно-вании технико-экономических расчетов, причем предельные температуры устанавливали исходя из условий термоустойчиво­сти битумных покрытий, равной +70 °С.

В связи с увеличением диаметра газопроводов, непрерывным ростом степени сжатия, строительством газопроводов в слабоза­щемляющих грунтах, например в песках Средней Азии и север­ных районах, появилась необходимость поддержания температу­ры газопровода на постоянном уровне как по длине газопровода, так и во времени (изотер-мический режим работы газопровода). Та­кой режим повышает несущую способность грунта, что увеличивает надежность линейной части. Температура газа в северных усло-виях должна находиться на уровне температуры вечномерзлого грунта.

Кроме этого, в дальнейшем будет поставлена задача более глу­бокого охлаждения газа в целях роста производительности газо­проводов за счет увеличения плотности пере-качиваемого газа.

Исследования показывают, что для охлаждения газа возможно применение как одноконтурных, так и двухконтурных (с проме­жуточным теплоносителем) систем охлаж-дения с использованием аппаратов воздушного охлаждения. При более глубоком охлаж-де­нии необходимо применять холодильные агрегаты для полного ох­лаждения, либо для доохлаждения газа после аппаратов воздушно­го охлаждения. К теплообменным аппара-там, предназначенным для охлаждения газа, предъявляется ряд требований эксплуатаци­онного характера: отсутствие смешения газа и охлаждающей сре­ды, малая засоряемость поверхностей теплообмена и всего аппа­рата, удобство ревизий и ремонта, надежность работы аппарата и отдельных его узлов. Существенное значение имеют небольшая стои-мость и простота изготовления.

Взаимное расположение теплообменных секций и вентилято­ров для прокачки воздуха практически и определяет конструктив­ное оформление АВО. Теплообменные секции АВО можно распо­лагать горизонтально, вертикально, наклонно, зигзагообразно, что и определяет компоновку аппарата.

В последние годы на КС применяют аппараты воздушного ох­лаждения различных конструкций: горизонтальные (АВГ), верти­кальные (ABB), зигзагообразные (АВЗ) и шатровые (АВШ), мало-поточные обозначаются АВ-М (табл. 3.11).

Обозначение моделей и аппаратов воздушного охлаждения состоит из следующих букв и цифр: в числителе — шифр аппарата (АВГ ABB и т. д.), тип продукта (В - вязкие, ВВ - высоковязкие), число вентиляторов, давление (6, 10, 16, 25, 40, 64 кгс/см²) и группа материального оформления (Б — биметаллические трубы, М — монометаллические трубы), знаменатель - число рядов труб, число ходов и длина труб. Например,

обозначает аппарат воздушного охлаждения, горизонтальный, для вязких про­дуктов, одновентиляторный, давление 64 кгс/см², группы матери­ального оформления Б1, шестирядный, двухходовой, с длиной труб 4 м.

Таблица 3.11