CC BY
77
Комплексные воз духоочистительные ойства
■ я
газоперекачивающих агрегатов
Резюме. В статье описываются современные конструкции комплексных воздухоочистительных устройств (КВОУ) для газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций, показаны их основные разновидности. Также в материале предложены технические решения по модернизации существующих КВОУ. Ключевые слова: КВОУ, комплексное воздухоочистительное устройство, газоперекачивающий агрегат.
Для транспортировки природного газа по магистральным трубопроводам широко применяются газоперекачивающие агрегаты, состоящие из компрессора и газотурбинного двигателя. В состав последнего входит комплексное воздухоочистительное устройство, обеспечивающее защиту от пыли, птиц и насекомых, влагоотделение, шумоглу-шение, подогрев воздуха зимой и его охлаждение летом [1].
Сотрудники российского ЗАО «Мультифильтр» имеют опыт разработки и производ-
Николай Галанцев,
генеральный директор
ЗАО «Мультифильтр»
ства КВОУ различных компоновок и конструктивного исполнения. Предприятие было создано в 2008 г. на территории ОАО «ВНИИ-трансмаш», основанного более полувека назад и в настоящее время являющегося ведущим научно-исследовательским, конструкторским, испытательным и производственным центром транспортного машиностроения. В 1990-е гг. наши специалисты участвовали в создании КВОУ для газоперекачивающего агрегата ГПА-16 «Нева» (заказчик -ОАО «Газпром»). Данное устройство было выполнено по прогрессивной для своего времени схеме с многоступенчатой очисткой воздуха: первый уровень - мультициклоны с системой отсоса пыли, уловленной венти-ляторами;второй - сменные карманные (рукавные)
фильтры. При разработке КВОУ выполнен большой объем испытаний на специальном стенде для натурного моделирования и исследований элементов и систем пылеуловителей на расходах воздуха до 20 000 м3/ч, это позволяет заранее достоверно оценить эффективность создаваемой установки любой производительности.
В настоящее время применение циклонов в конструкции КВОУ по своим техническим характеристикам не может быть рекомендовано для новых разработок, поскольку в последние десятилетия появились более совершенные технологии. Подобные устройства создаются на базе статических и импульсных круглых (цилиндрических или конических) фильтрующих элементов тонкой очистки. Самыми же прогрессивными, с точки зрения технико-эко-
Разработка
номических характеристик, являются аппараты с плоскими панельными (компактными) фильтрами [2].
Выбор конструкции КВОУ во многом определяется условиями эксплуатации. Данные устройства могут быть статическими (фильтры не избавляются от уловленной пыли) или импульсными (элементы самоочищаются кратковременными обратными потоками сжатого воздуха). Первая разновидность более дешевая и ее используют наиболее часто, вторая - значительно дороже и применяется при экстремальных почвен-но-климатических условиях (в регионах с высокой пылевой нагрузкой, с низкой температурой при опасности забивания поверхности аппаратов снегом и инеем).
Отдельно стоит отметить КВОУ, устанавливаемые на стационарных морских платформах на шельфе и на плавучих объектах. Стандарты для контроля воздушных фильтров вентиляции общепромышленного исполнения ЕШ79 и ЕМ822 не оговаривают воздействие брызг соленой воды и продуктов неполного сгорания углеводородов (сажа и копоть), которое в обязательном порядке следует учитывать. Поэтому изготовители КВОУ морского применения создают специальные испытательные стенды для имитации соответствующих условий эксплуатации. Фильтры для таких устройств имеют оригинальную конструкцию, а их компоновка может быть выполнена по низкоскоростной или высокоскоростной схемам работы [3].
Статическое КВОУ (рис. 1) включает в себя воздухозабор-ные козырьки, влагоотделители и три ступени фильтров (уровни предварительной и тонкой очисток, а также уровень
высокоэффективных (H)EPA фильтров).
Этап предварительной очистки состоит из фильтров класса G4 (EN779:2002), которые применяются для уменьшения пылевой нагрузки на элементы следующих уровней. Составляющие ступени тонкой очистки конструктивно могут быть выполнены в виде круглых картриджей (рис. 2) или компактных панелей (рис. 3).
Высокоэффективные (H)EPA фильтры класса E10, E12, H14 (EN1822:2009) создают более благоприятные условия работы турбины, это решение увеличивает срок ее службы и уменьшает стоимость затрат на единицу мощности газотурбинного агрегата. В последние годы многие зарубежные производители предлагают данные комплектующие для всех новых проектов, а также для модернизации существующих КВОУ. В России эта методика пока не получила широкого применения.
В 2009-2014 гг. «Мульти-фильтр» разработал ряд воздухоочистительных установок на основе круглых картриджей компании Donaldson, которая является одним из мировых лидеров в сфере фильтровальных систем.
КВОУ с вертикальными круглыми картриджами (рис. 4) отличаются своей простотой. Они занимают большие площади, но условия импульсной очистки фильтрующих элементов в таких конструкциях являются наилучшими. Пылесборника в них нет, уловленная пыль сбрасывается вниз, откуда большей частью уносится ветром и атмосферными осадками. Блок управления выполнен на основе контроллера и позволяет вручную устанавливать режимы работы.
Горизонтальное расположение круглых картриджей
Рис. 1.
Статическое КВОУ компании AAF
Рис. 2.
Картриджные
фильтры
компании AAF
Рис. 3.
Панельный
фильтр (ступень
предварительной
фильтрации)
и компактный
фильтр
(ступень тонкой
фильтрации)
компании AAF
Рис. 4.
Импульсное КВОУ,
применены
вертикальные
картриджи
Donaldson TTD
Рис. 5.
Импульсное КВОУ,
применены
горизонтальные о
картриджи & ю
Donaldson GDX * ф 1=1
Рис. 6. тк s S ^
Импульсное КВОУ сс О
с фильтрующими I s
панельными s <
элементами §
AAFASC 1
1 33
Рис. 7.
Импульсное КВОУ с самоочищающимися фильтрами ASCкомпании AAF для газовой турбины Trent60 мощностью 50 МВт компании Rolls Royce (компрессорная станция «Портовая» магистрального газопровода «Северный Поток»)
(рис. 5) позволяет создавать более компактные установки, но условия по их очистке (одноступенчатая схема)значительно хуже: пыль с верхних рядов фильтров стряхивается на нижние. Атмосферный воздух поступает через всепогодные воздухозаборные козырьки, служащие для защиты фильтрующих элементов конусообразной и цилиндрической форм от воздействия дождя и снега. Когда перепад давления на фильтре достигает определенного установленного значения, датчики приводят в действие механизм очистки и через форсунки подается мощный поток сжатого воздуха, который стряхивает с него большую часть скопившейся пыли. Оператор может вручную установить значение срабатывания этой опции в зависимости от конкретных условий.
Фильтрующие элементы для систем с импульсной продувкой конструктивно могут быть выполнены не только в виде круглых картриджей, но также и в форме плоских панелей. Компания AAF International (American Air Filter), являющаяся всемир-
но известным предприятием данной индустрии, выпускает КВОУ с подобными конструкциями (рис. 6).
Атмосферный воздух проходит через специальные панельные элементы и очищается от пыли. В данной разновидности сочетаются принципы инерционной сепарации и сухой фильтрации. Наиболее крупные частицы пыли за счет инерции пролетают мимо панелей и попадают в расположенные за фильтрами вертикальные каналы, этим снижается пылевая нагрузка, приходящаяся на них (более 90% по массе во время песчаных бурь). Часть забираемого воздуха (обычно 7-10% от общего объема) не проходит через панели, а вместе с пылью попадает непосредственно в вертикальные каналы и с помощью вентиляторной системы возвращается обратно в атмосферу. При импульсной продувке панели пыль удаляется с поверхности фильтра и уносится проходящим потоком воздуха. Она может осуществляться в автоматическом режиме, по перепаду давления на фильтре, по установленному интервалу времени, а также
может проводиться оператором вручную. Общее количество пыли в атмосферном воздухе не увеличивается, наблюдается лишь незначительное повышение ее концентрации в зоне выброса. Дополнительная очистка воздуха, удаляемого вентилятором отсоса, не требуется.
Устройства с плоскими панелями получаются более компактными (примерно на 25%) по сравнению с аппаратами на основе круглых картриджей. КВОУ с самоочищающимися плоскими панелями типа ASC компании AAF не требуют применения антиобледени-тельной системы для защиты фильтров от обмерзания и перепускного (байпасного) клапана для предохранения от недопустимо большого перепада давления. Такая конструкция получается более надежной и требует меньшего обслуживания. В перспективе это делает возможным ее применение в большинстве регионов России (рис. 7) в качестве рациональной альтернативы обычным статическим системам.
See:
http://innosfera.org/2014/12/pollution_control
Литература
1. Галанцев Н. К. Комплексные воздухоочистительные устройства (КВОУ) для газоперекачивающих агрегатов // Сборник докладов и каталог Пятой Нефтегазовой конференции «ЭКО-БЕЗОПАСНОСТЬ - 2014». 22 апреля 2014 г., Москва. С. 11-15.
2. Галанцев Н. К. Конструкции КВОУ для газотурбинных установок на примере разработок компаний «AAF» и «Мультифильтр» //Тезисы докладов LX научно-технической сессии по проблемам газовых турбин и парогазовых установок «Научно-технические проблемы проектирования и эксплуатации наземных объектов с газотурбинными и парогазовыми установками». 24-26 сентября 2013 г., Казань. С. 72-78.
3. Галанцев Н. К. Разработка комплексных воздухоочистительных устройств(КВОУ)для морского применения на основе воздушных фильтров и технологий AAF International // Труды 11-й Международной конференции и выставки по освоению ресурсов нефти и газа Российской Арктики и континентального шельфа стран СНГ (RAO / CIS Offshore 2013). 10-13 сентября 2013 г., Санкт-Петербург. С. 172-175.
