ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЕМКОСТИ ДЛЯ ЗАПРАВКИ БАЛЛОНОВ С ТОКСИЧНЫМИ КОМПОНЕНТАМИ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.6

A.В. Новиков, к.т.н., доц., МГТУ им. Н.Э. Баумана, С.Г. Шабля, к.т.н., С.М. Фроимчук, ООО «Газпром трансгаз - Кубань», Ю.И. Есин, к.т.н., В.М. Клищевская, к.т.н., ДОАО «Оргэнергогаз»,

И.А. Данильянц, к.т.н., ООО «Газоснабжение», Н.М. Абдуллин, ООО «Спецэнергогазстрой»,

B.А. Скачков, ДОАО «Оргэнергогаз»

ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЕМКОСТИ ДЛЯ ЗАПРАВКИ БАЛЛОНОВ С ТОКСИЧНЫМИ КОМПОНЕНТАМИ

Разработан способ заправки одорантом баллонов, работающих под давлением, без сброса газовой подушки из этих баллонов в атмосферу.

ВСПОМОГАТЕЛЬНАЯ ЕМКОСТЬ, ОДОРАНТ, ГАЗОВАЯ ПОДУШКА, ПЕРЕ-ДАВЛИВАНИЕ.

Производственная деятельность ОАО «Газпром» характеризуется бережным отношением к окружающей среде в условиях постоянно увеличивающейся антропогенной нагрузки. Поэтому ОАО «Газпром» постоянно внедряет новые разработки в системе одорирования природного газа [1, 2]. Заправка жидкостью баллонов, работающих под давлением, широко используется на предприятиях ОАО «Газпром» в устройствах для подачи одоранта и метанола в газопроводы. Один из методов заправки - метод передавливания, когда жидкость в расходную ёмкость вытесняется из ёмкости-хранилища газом низкого давления (до 0,07 МПа). Особенности этого метода - отсутствие подвижных частей, уплотнений и элементов автоматики на магистральных газопроводах - становятся наиболее привлекательными при использовании агрессивных, токсичных и пожароопасных жидкостей. К числу токсичных жидкостей, используемых в газовой промышленности, относятся одоранты (в РФ используется преимущественно смесь природных меркаптанов) и метанол.

Важной проблемой метода передавливания является необходимость дренажа газовой подушки баллонов до атмосферного давления.

Вопрос дренажа газовой подушки на

ряде объектов эффективно решается путём использования эжекторов, создающих в полости дренируемых баллонов разрежение за счёт перетока газа из газопровода высокого давления в газопровод низкого давления. Такой подход требует наличия на объекте газопроводов высокого и низкого давления с требуемым перепадом давления между ними, что не всегда реализуемо. В прочих случаях использование метода передавливания требует дренажа газовой подушки в атмосферу. Наибольшую проблему, с точки зрения экологической безопасности, представляет не выброс природного газа, а выброс насыщенных паров токсических жидкостей, находящихся в газовых подушках [3...6]. Например, предельно допустимая концентрация паров одоранта в воздухе рабочей зоны составляет 0,3 мг/м3.

Поскольку выброс паров одоранта по нормам экологической безопасности запрещён, газовые подушки одоризаторов дренируют через дезодораторы бар-ботажного типа. Но возникает вопрос утилизации отработанного жидкого наполнителя дезодораторов - растворов хлорной извести или марганцовокислого калия, насыщенных растворённым одорантом.

Другим недостатком метода передавливания является то, что в ряде случаев

установки подачи одоранта и метанола не имеют дублирующих расходных емкостей. На таких объектах возникает необходимость отсечки расходной ёмкости от газопровода на время проведения заправки, т. е. нарушение или прекращение режимного цикла функционирования установки. Авторами данной статьи разработан и успешно внедрён на объектах ОАО «Газпром» технический способ, позволяющий при вытеснительном методе осуществлять дренаж в атмосферу газовой подушки без паров вредных веществ, а сама заправка не требует прекращения подачи жидкости в газопровод. Приём состоит в использовании дополнительной ёмкости, через которую осуществляется заправка жидким компонентом основной расходной ёмкости. При работе установки пары токсичных веществ сбрасываются из вспомогательной ёмкости в газопровод путём продувки. А после удаления паров токсических веществ газовая подушка вспомогательной ёмкости сбрасывается в атмосферу через дезодоратор ёмкости - хранилища. Разработанный способ реализован в системе заправки одоризатора природного газа типа УОГ.

Принципиальная пневмогидросхема системы заправки представлена на рис. 1.

Рис. 1

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ВКЛЮЧАЕТ В СЕБЯ:

• вспомогательную продувочную ёмкость с уровнемером;

• основную расходную ёмкость с уровнемером;

• местное сопротивление на газопроводе, создающее перепад давления не менее 0,005 МПа (может быть использован поворот газопровода, расходомерная шайба, запорный вентиль и т. д);

• собственно устройство подачи одоранта в газопровод (одоризатор);

• соединительные магистрали с запорной арматурой. Заправка основной рабочей ёмкости одорантом осуществляется в три этапа.

Этап № 1. Продувка вспомогательной емкости газом. Этап № 2. Заправка одорантом вспомогательной емкости. Этап № 3. Слив одоранта из вспомогательной емкости в основную расходную емкость.

РАБОТА УСТАНОВКИ В ОСНОВНОМ РЕЖИМЕ ПРОДУВКИ (1-Ый ЭТАП)

В исходном положении основная расходная емкость частично заполнена жидкостью.

Полость вспомогательной ёмкости заполнена природным газом, причём осуществляется проток природного газа через неё и вентили под действием перепада давления, создаваемого сопротивлением. Проток осуществляется для того, чтобы удалить из ёмкости пары одоранта, оставшиеся после предыдущей заправки. Из основной рабочей ёмкости в газопровод с помощью одоризатора осуществляется подача рабочей жидкости. По мере выработки рабочей жидкости из основной ёмкости до нижнего контрольного уровня (контроль по уровнемеру) оператор производит операцию заправки вспомогательной ёмкости. Работа системы в основном режиме представлена на рис. 2.

РЕЖИМ ЗАПРАВКИ ОДОРАНТОМ ВСПОМОГАТЕЛЬНОЙ ЕМКОСТИ (2-Ой ЭТАП).

Газовая подушка вспомогательной ёмкости дренируется в атмосферу через дезодоратор ёмкости - хранилища.

WWW.NEFTEGAS.INFO

Рис. 2

Рис. 3

Следует иметь в виду, что в атмосферу дренируется газ, поступающий из газопровода до точки ввода жидкости (одоранта), а в вспомогательной ёмкости на момент начала дренажа жидкость отсутствует. Таким образом, происходит дренаж газа без паров жидкости (одоранта). После полного дренажа одорант от источника, например от надутой до 0,7 атм. ёмкости - хранилища, поступает во вспомогательную ёмкость. При заполнении вспомогательной ёмкости до верхнего контрольного уровня (контроль по уровнемеру) оператор перекрывает вентиль, и поступление жидкости в вспомогательную ёмкость прекращается. После заправки ёмкости оператор закрывает вентиль и разобщает вспомогательную ёмкость с атмосферой. Работа системы в этом режиме представлена на рис. 3.

РЕЖИМ СЛИВА ОДОРАНТА ИЗ ВСПОМОГАТЕЛЬНОЙ ЕМКОСТИ В ОСНОВНУЮ РАСХОДНУЮ ЕМКОСТЬ (3-ИЙ ЭТАП).

После выравнивания давления в газовой подушке вспомогательной емкости с давлением в газопроводе и, соответственно, с давлением в газовой подушке основной расходной ёмкости оператор открывает вентиль и сообщает нижние точки ёмкостей друг с другом. В результате вспомогательная ёмкость и основная расходная емкость представляют собой систему сообщающихся сосудов, поэтому жидкость перетекает через вентиль из вспомогательной ёмкости в основную расходную ёмкость до полного опорожнения вспомогательной ёмкости (контроль по уровнемеру). Так происходит процесс заправки основной расходной ёмкости. По завершении заправки вспомогательную ёмкость отсекают от основной ёмкости, и через полость вспомогательной ёмкости происходит проток газа под действием перепада давления газа, создаваемого сопротивлением. Система находится в исходном положении. Работа системы на третьем этапе представлена на рис. 4.

Предложенная система позволяет избежать выбросов паров токсичной жидкости в атмосферу. Сначала газовая подушка вспомогательной ёмко-

сти дренируется без паров токсичной жидкости (при этом дренируется газ, поступающий из газопровода до точки ввода жидкости). В данном процессе во вспомогательной ёмкости на момент начала дренажа жидкость и пары жидкости отсутствуют. При дальнейшей заправке вспомогательной ёмкости она подключается к дезодоратору емкости - хранилища, что позволяет избежать выбросов в атмосферу паров, испаряющихся в газовую подушку вспомогательной ёмкости в процессе заправки. Это возможно потому, что объемы паров, образующихся во время заправки вспомогательной ёмкости, малы по сравнению с объёмами,образующимися во время заправки ёмкости - хранилища.

тЕхнико-ЭкономичЕскими основаниям для применения указанного способа являются:

1) исключение собственного дезодоратора одоризационной установки;

2) исключение операций по утилизации токсичной жидкости из дезодоратора одоризационной установки;

рис. 4

Диагностическая система MultiScan на службе ОАО «Газпром»

Дефектоскопия с учетом требований

ГОСТ 14782, СТО Газпром 2-2.4-083-2006:

• Тройников ТСН с усиливающей накладкой и воротником

• Пылеуловителей ГП 105.

• Труб ДуЮОО и Ду1400.

• Врезки трубы ДуЗОО в трубу Ду1400.

• Труб со стресс-коррозией

.Преимущества системы по сравнению с

обычными дефектоскопами:

• автоматизированная обработка и документирование результатов контроля;

• электронное сканирование и одновременная реализация различных схем контроля;

| • трехмерное представление данных путем одновременного отображения A-, В-, С- и D -сканов, в т. ч. в процессе сканирования;

• возможность выявления дефектов в объектах со сложной геометрией и ограниченным доступом;

• возможность постобработки результатов контроля специализированным ПО как на самом дефектоскопе,так и на внешнем компьютере.

(подробности в №9 «ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ»)

ЗАО «Панатест ЭнДиТи» 107241, г. Москва, Щелковское шоссе, д. 23А

Тел./факс: +7 (495) 411-79-88,166-51-96 E-mail: [email protected] www.panatest-ndt.ru

Рис. 5

3) отсутствие сброса паров одоранта в атмосферу при функционировании одоризатора;

4) обеспечение непрерывного цикла функционирования одоризатора;

5) затраты на обслуживание сведены к минимуму, соблюдаются экологические требования.

В настоящее время указанная конструкция используется в одоризато-рах УОГ.

На рис. 5 представлен внешний вид одоризатора УОГ, смонтированного на объекте ООО «Газпром Трансгаз - Кубань». Как видно из рис. 5, расходная и продувочная ёмкости выполнены в виде батарей сосудов, которые расположены одна над другой. Такая конструкция использована для минимизации вертикальных габаритов одоризатора. Установка оснащена арматурой, имеющей повышенный ресурс работы при эксплуатации на токсичных и агрессивных компонентах.

Рис. б

Как показывает опыт эксплуатации одо-ризаторов, оснащённых промежуточными емкостями, операция заправки одоранта происходит без сброса паров одоранта в атмосферу и без остановки одоризатора, установка проста и надёжна в обращении. Имеются положительные отзывы эксплуатационного персонала объектов монтажа таких одоризаторов. При налаживании серийного производства предполагается использование магнитных уровнемеров производства ООО «ВНИИЭФ-ВОЛГОГАЗ». Затраты при изготовлении системы окупаются в течение 1...2 лет эксплуатации.

Промежуточная емкость может быть эффективно использована в одориза-торах с эжекторной системой заправки расходной емкости. В существующих конструкциях одоризаторов с эжектором при осуществлении операции заправки вакуумированию подвергается расходная емкость одоранта. На время осуществления операции заправки осуществляется переключение дозирующего органа одоранта на вспомогательную емкость. Эксплуатация таких систем связана с нарушением непрерывности технологического процесса одоризации при переключении дозирующего органа.

Следует особо отметить, что оснащение одоризатора промежуточной расходной емкостью не усложняет пневмогидрав-лическую схему одоризатора, поскольку промежуточная емкость заменяет вспомогательную емкость существующих схем.

Схема подключения промежуточной емкости в одоризаторе с эжекторной системой заправки представлена на рис. 6. Эта схема работает аналогично схеме по рис. 1, но сброс газа из промежуточной емкости осуществляется в низкую сторону ГРС. Схема по рис. 6 обеспечивает непрерывный процесс одоризации при отсутствии сброса газа в атмосферу.

Литература:

1. Экологический отчет ОАО «Газпром» за 2005 г.

2. Вольский Э.Л. Россеев Н.И. и др. Повышение промышленной безопасности и эффективности одоризации природного газа на ГРС//. «Газовая промышленность». Март 2001 г. с. 67-69.

3. Инструкция по нормированию расхода и расчету выбросов метанола для объектов ОАО «ГазПром». М., 1999.

4. РД 39-0148306-413-88. Методика расчета неорганизованных выбросов газоперерабатывающих установок.

5. РД 51-162-92. Каталог удельных выбросов загрязняющих веществ газотурбинных установок газоперекачивающих агрегатов.

6. Р-51-141-89. Руководство по нормированию выбросов в атмосферу газодобывающими предприятиями (вторая редакция).