Аппараты для очистки газа от пыли

Классификация примесей природного газа

 

Природный газ содержит в себе механические примеси, конденсат тяжелых углеводородов, водяные пары, сероводород, углекислый газ, инертные газы и другие примеси.

К механическим примесям относят частицы породы, выносимые газовым потоком из скважины, продукты коррозии внутренних поверхностей колонн и промысловых газопроводов, жидкие включения конденсатов и воды, строительный шлам, оставшийся от строительства промысловых газосборных сетей, частиц ржавчины и окалины труб, породы, песка и глины.

Наличие примесей приводит к быстрому механическому износу газопроводов, деталей компрессоров, запорной и регулирующей арматуры.

Твердые частицы засоряют и портят контрольно-измерительные приборы; скапливаясь на отдельных участках газопровода, сужают его поперечное сечение, ухудшают работу газогорелочных устройств.

Жидкие частицы, оседая в пониженных участках трубопровода, вызывают коррозию труб трубопровода, арматуры, приборов. Влага приводит к образованию гидратов, выпадающих в газопроводе в виде твердых кристаллов.

Гидратные соединения в виде снегообразной массы или ледяных пробок могут закупорить проходное сечение трубопровода.

Водород обладает высокой реакционной способностью и при соединении с кислородом воздуха образует взрывоопасные смеси с широким пределом воспламенения.

При промышленном использовании газа содержащийся в нем сероводород отрицательно сказывается на качестве выпускаемой продукции.

Увеличенное содержание оксида углерода в газе понижает теплоту сгорания.

Перед поступлением в магистральный газопровод природный газ должен быть осушен, очищен от вредных примесей и подвержен одоризации.

Этапы очистки газа

Первый этап очистки газа осуществляется в призабойной зоне скважины путем установки специального фильтра, который ограничивает вынос породы, песка.

Второй этап очистки газа осуществляется на промысловых установках в несколько стадий:

- сепарация воды, конденсата и отделение частиц породы в виде твердых взвесей;

- очистка газа от пыли;

- осушка от влаги;

- очистка газа от сероводорода, углекислого газа, оксида углерода;

- одоризация, для своевременного обнаружения всевозможных утечек.

Третий этап очистки газа проводится по удалению жидкой фазы (конденсата) в линейной части газопровода и на компрессорных станциях.

По нормативным требованиям в природном газе при его транспортировке количество твердой взвеси не должно превышать 0,05 мг/м³.

 

Аппараты для очистки газа от пыли

Аппараты для очистки газа от пыли подразделяются на несколько видов:

- «сухого» отделения пыли;

- «мокрого» улавливания пыли;

- электрический способ осаждения пыли.

Очистка газа от пыли в циклонах, батарейных циклонах:

Циклоны относятся к инерционным пылеуловителям, которые используют для улавливания пыли в поле центробежных сил.

 

 

Рисунок 1 – Схема работы циклона

Принцип действия циклонов следующий:

Пылегазовая смесь поступает по трубопроводу 2 в цилиндрическую часть циклона 1 по касательной к внутренней поверхности.

При вращении потока возникают центробежные силы, заставляющие частицы пыли двигаться к внутренней поверхности циклона по спирали и оседать вниз в коническую часть 3, откуда они выгружаются через патрубок 4. Освобожденный от пыли газ уходит в центральную часть циклона и направляется по внутренней трубе 5 в атмосферу.

Батарейные циклоны. С увеличением диаметра циклона при постоянной скорости движения газа во входном патрубке центробежная сила, действующая на частицу, уменьшается, одновременно снижается и эффективность очистки.

Поэтому устанавливают несколько циклонов, объединяя их в группы или батареи, при этом обеспечивается поддержание требуемой производительности очистной установки по питанию и заданной степени очистки газов.

Батарейный циклон в зависимости от типоразмера содержит от 24 до 96 циклонных элементов с диаметром элемента 250 мм. Допустимая температура газов 120°С, запыленность 100 г/м³. Коэффициент полезного действия 95-97 %.

Батарейные циклоны применяют для улавливания пыли крупностью до 5 мкм. Батарейный циклон состоит из кожуха 1, крышки 6, выходного 5 и входного 7 патрубков, бункера 8, циклонов 3 и перегородок 2 и 4.

 

Рисунок 2 – Батарейный циклон

 

Запыленный газ через входной патрубок подают в среднюю часть корпуса, ограниченную горизонтальными перегородками 2 и 4. Оттуда он поступает одновременно во все кольцевые зазоры циклонов, где приобретает вращательное движение. Пыль выделяется из газа так же, как и в циклонах. Уловленная пыль разгружается через пылевые насадки циклонов и попадает в бункер, из которого выгружается через специальные затворы. Очищенный газ по осевым выхлопным трубам попадает в верхнюю часть корпуса и удаляется через выходной патрубок.

Наиболее распространены батарейные циклоны, в которых вращательное движение газов осуществляется благодаря применению циклонных элементов с лопатками и входных патрубков улиточного и полуулиточного типов (рисунок 3).

 

 

Рисунок 3 – Элементы батарейных циклонов:

а – с лопатками; б – с входным патрубком улиточного типа; в – с входным патрубком полуулиточного типа

В циклонных элементах с лопатками запыленные газы приобретают вращательное движение при прохождении между лопатками, плавно изменяющими направление потока по отношению к оси циклонного элемента.

К лопаточным устройствам относят двухходовой винт с лопастями, устанавливаемыми под углом 25^о; розетка из восьми лопастей, расположенных под углом 25^о или 30^о; розетка с загнутыми вверх лопастями для безударного входа потока газа.

К недостаткам батарейных циклонов относят возможность забивания циклонных элементов пылью, сложность очистки и монтажа циклонных элементов, повышенное гидравлическое сопротивление.