3.2 Расчет пылеуловителя на прочность.

Расчет циклонного пылеуловителя (ЦПУ) на прочность сводится к расчету толщины стенки корпуса и сферического днища этого аппарата высокого давления.

Определяем толщину стенки корпуса пылеуловителя:

(4)

Определяем толщину корпуса пылеуловителя:

(5)

где Р_расч – расчетное давление, МПа: принимается 3,6МПа;

d_вн – внутренний диаметр корпуса, мм. Для ГП-144 d_вн=2000мм ;

R_вн - радиус кривизны к вершине эллиптического днища, мм; d_вн = R_вн ;

φ – коэффициент прочности сварного шва; принимается φ =1;

σ_доп – допускаемое напряжение для стали при t⁰ = 100⁰С (373К); принимается σ_доп =160МПа;

С – прибавка на коррозию к расчетной толщине стенки; принимается С=2мм;

С₁ - прибавка на минусовый допуск; принимается С₁ = 0,9мм;

С₂ - прибавка, учитывающая утонение листа при штамповке днища; принимается С₂ = 4,2мм.

мм

Принимаем мм

мм

Принимаем мм

В результате расчетов циклонного пылеуловителя на прочность получено:

- необходимая толщина стенки корпуса – 19мм;

- необходимая толщина стенки днища – 24мм.

3.3 Гидравлический расчет газопровода к пылеуловителям.

Расчет газопровода к КС сводится к расчету диаметра этого газопровода.

Диаметр газопровода высокого и среднего давления определяется по формуле:

(6)

где d – диаметр газопровода, см;

Q_сут – суточная производительность газопровода, м³/сут:

ρ – относительная плотность газа по воздуху; ρ = 0,71кг/ м³

l – длина газопровода к КС, км; принимается l =10км;

Т – абсолютная температура газа, К; принимается t⁰ = 7⁰С (Т=7+273=280К);

Р_н – давление газа в начале участка газопровода, кг·с/см²; по исходным данным Р_н = 5,2МПа = 52 кг/см²_;

Р_к – давление газа в конце участка газопровода, кг·с/см²; по исходным данным Р_к = 5,0МПа=50 кг/см²_;

Z – коэффициент сжимаемости газа, который зависит от Р и t газа и определяется по номограмме. В зависимости от Р = 5,2МПа и Т = 280К по [1] находим Z = 0,92.

см=718мм

По справочнику [1] принимаем блажащий по ГОСТу диаметр трубы входного газопровода к КС d = 720мм с толщиной стенки δ = 10мм.

3 Технологическая часть

3.1 Пылеуловители для очистки газа от мехпримесей.

Для очистки природного газа от мехпримесей перед поступлением его в МГ используются следующие типы пылеуловителей:

масляные пылеуловители (МПУ);

мультициклонные пылеуловители (МЦПУ);

скрубберы ;

циклонные пылеуловители (ЦПУ);

фильтры-сепараторы (Ф–С) импортного и отечественного производства.

Масляные пылеуловители. Многолетний опыт их эксплуатации показал, что они оказались самыми надежными устройствами по очистке технологического газа в первый период эксплуатации газопроводов. Однако в соответствии с инструкцией завода-изготовителя требуется практически постоянное эксплуатационное обслуживание этих аппаратов и значительный расход солярового масла. В реальных же условиях КС в течении продолжительного времени в целях сокращения объема эксплуатационного обслуживания аппараты эксплуатируются в “сухом” режиме.

Мультициклонные пылеуловители. С вводом в эксплуатацию газопроводов больших диаметров и применением ГПА в блочно-комплектном исполнении для очистки технологического газа от механических примесей стали широко использовать, которыми в настоящее время оснащено около 50%всех компрессорных цехов. Однако опыт их эксплуатации показывает, что по сравнению с масляными пылеуловителями они менее надежны в работе и среднегодовая степень очистки газа от механических примесей у них значительно ниже, чем у масляных. Опыт эксплуатации мультициклонных пылеуловителей, в частности, ГП-199 показал, что со временем их общая эффективность существенно уменьшается. В течение примерно двух лет их общая эффективность падает до ~ 50 с дальнейшей ее стабилизацией на сравнительно низком уровне. Замена циклонных элементов не предусмотрена в проекте и не производится. Поэтому фактически нагнетатели остаются не защищенными от попадания в них значительных примесей и жидкой фазы.

Существенным недостатком пылеуловителей ГП-199 и ГП-167 является замерзание нижней части аппаратов при транспорте некондиционного газа в зимнее время. Имеющийся в конструкции аппаратов внутренний змеевик предусматривает использование пара в качестве теплоносителя, что при отдаленности площадки пылеуловителей от котельной привело к тому, что ни

на одной КС такой подогрев не был выполнен в полном объеме. Подключение этого змеевика к котельной возможно через специальную систему защиты, предотвращающую попадание газа высокого давления в котельную (через подводящие паропроводы) в случае разрушения змеевика. Такая защита не была предусмотрена ни в конструкции аппарата, ни заложена в проекте обвязки площадки пылеуловителей. Это обстоятельство заставляет эксплуатационный персонал, изыскивать различные способы улучшения работы мультициклонных пылеуловителей. В змеевики пылеуловителей ГП-199 подается газ с температурой 45-52ºС (после компримирования), который и обогревает низ пылеуловителя. Затем после змеевиков газ сбрасывается в этот же пылеуловитель в один из четырех промывочных заводских штуцеров диаметром 50мм. В результате перепад на пылеуловителях упал до 0,04 Мпа, в то время как ранее он составлял 0,1 и 0,3 Мпа (1,0 и 3,0 кгс/ ) в летнее и зимнее время года соответственно. Пылеуловители были дополнительно теплоизолированы. В результате в 1977-1981 гг. замерзаний нижней части пылеуловителей уже не наблюдалось и в целом выросла частота их продувок.

Циклонные пылеуловители. Неудовлетворительная работа мультицик-

лонных пылеуловителей в условиях магистрального газопровода (забивание циклонных элементов механическими примесями, разрушение внутренних элементов и т.п.) привела к необходимости разработки нового пылеуловителя – пятициклонного. Его общая эффективность оценивалась в 85%. С незначительными изменениями этот аппарат стал базовой конструкцией для пылеуловителя ГП-144. Пылеуловитель ГП-144 содержит следующие технологические секции: ввода очищаемого газа, очистки газа; сбора уловленной жидкости и механических примесей.

Через входной патрубок газ поступает в секцию очистки пылеуловителя ГП-144. В секции пять циклонов типа ЦН-15 диаметром 600 мм закреплены неподвижно на нижней решетке. Циклонный элемент состоит из корпуса – трубы диаметром 600х12, винтового завихрителя, трубы выхода очищенного газа диаметром 350 мм и дренажного конуса. В циклонных элементах, благодаря закручиванию потока газа в завихрителе, происходит очистка от механических примесей и жидкости.

Отсепарированные в циклонных элементах механические примеси и жидкость собираются в сборнике, в нижней части аппарата, откуда удаляются через дренажный штуцер. Очищенный газ через входной патрубок поступает далее на всасывание ЦБН. Весьма важным оценочным фактором работы пылеуловителей является их склонность к загидрачиванию (в основном в осен

не-зимний период). Можно с определенностью утверждать, что только пылеулоувители ГП-144 практически не склонны к образованию гидратов в циклонах.

Большая единичная производительность аппаратов ГП-144 при его отключении на чистку и осмотр приводит к перегрузке по газу работающие пылеуловители, усиливает неравномерность распределения газа по аппаратам, что ведет к снижению их эффективности (так как циклонные аппараты по принципу своего действия имеют ярко выраженный максимальный КПД при расчетном расходе) и возрастанию вибраций и шума.

Скрубберы. Эти аппараты установлены на КС по индивидуальной схеме “скруббер-агрегат” и по своим характеристикам является эффективными устройствами по управлению сухих механических примесей. Однако наличие влаги, влажных механических примесей и различных предметов в транспор тируемом газе привело к монотонному возрастанию перепа­да давления на скрубберах. Практика показала, что при таком расположении входных шлейфов й нагнетателей чаще всего происходило загрязнение скруббе­ров.

Циклонные эле­менты в скрубберах вварены в верхнюю и нижнюю трубные доски (т. е. представляют собой неразборную конструкцию). Поэто­му их очистку на КС - Микунь удалось вы­полнить следующим образом. Через вход­ной патрубок были вырезаны два ряда трубок с целью досту­па к входной части циклонов. Затем была произведена механи­ческая чистка тех цик­лонов, к которым обеспечивался доступ через входной патру­бок и вырезанные цик­лонные трубки. После окончания чистки цик­лонные трубки заглуша­лись со стороны верхней и нижней трубных досок и скруббер был снова пущен в работу. Такой способ чистки циклонных элементов скруббера был выбран ввиду его полной неремонтопригодности. На других КС с указанными типами скруб беров также наблюдался монотонный рост перепада давления до 0,45 МПа

Высокий эрозионный износ колес нагнетателей, в первую очередь типа 370-18-І на САЦ-ІУ, привел к необходимости установки фильтров- сепараторов на ряде КС для защиты нагнетателей от эро­зионного воздействия жидкостей и механических примесей, содержащих­ся в транспортируемом газе.

Фильтр-сепараторы. Только применение в качестве второй ступе­ни очистки газа позволяло существенно уменьшить величину и скорость эрозии. Фильтр–сепаратор состоит из двух секций: 1) улавливания твёрдых примесей, где установлены сменные фильтры ; 2)улавливания жидких примесей до тумана, где находятся сетчатые пакеты. Степень очистки газа в фильтр-сепараторах составляет 98-99%.