Расчет узла очистки газа

Пылеуловитель, по существу, представляет собой цилиндрический сосуд высокого давления, внутреннюю полость которого по технологии работы можно разделить на три секции (рис. 3.9): нижнюю, промывочную A, в которой все время поддерживается установленный уровень масла; среднюю, осадительную Б, где газ освобождается от взвешенных частиц масла; верхнюю, отбойную В, где происходит окончательная очистка газа от уносимых частиц масла. Нижняя секция снабжена контактными трубками 4, имеющими внизу продольные прорези-щели для создания завихрения потока. В отбойной секции имеются скрубберная насадка 8, состоящая из швеллерных или жалюзийных секций с волнообразными профилями.

Процесс очистки газа в пылеуловителе происходит следующим образом. Поступающий в пылеуловитель через патрубок 10 газ ударяется о козырек 9 и соприкасается с поверхностью масла, после чего с большой скоростью устремляется по контактным трубкам 4, захватывая с собой частицы масла. В осадительной камере (от перегородки 5 до перегородки 6) скорость потока газа резко снижается, в результате чего происходит осаждение механических частиц и частиц жидкости (размером 0,25 мм и более). Осажденные частицы по дренажным трубкам 11 стекают в нижнюю секцию аппарата. После осадительной камеры газ, освобожденный от более крупных частиц, поступает в отбойную секцию, где происходит окончательная его очистка. Осевший на отбойной секции шлам стекает также по дренажным трубкам в нижнюю камеру А. Очищенный газ через выходной патрубок 7 поступает на редуцирование.

Периодическое удаление загрязненного масла из пылеуловителя производится продувкой через трубу 1 в отстойник масла. Полная очистка пылеуловителя от загрязнений производится через люк 12. Пополнение чистым маслом пылеуловителя осуществляется через трубу 2 из аккумулятора масла.

Схема очистки газа из ГРС (рис. 3.10) в масляных пылеуловителях 1 включает в себя отстойники масла 3, аккумулятор масла 2, короб для сбора грязного масла 4, емкости для чистого масла 5 и 6, насос 7. Объем масла, необходимый для заправки одного пылеуловителя (до низа контактных трубок), составляет: при диаметре аппарата 1000 мм – 0,87 м; 1200 мм – 1,41 м; 1400 мм – 1,98 м и 1600 мм – 2,65 м.

Рис.3.9. Масляные пылеуловители:

а - ранее изготовлявшийся; б - усовершенствованный

Для контроля за уровнем жидкости пылеуловители снабжаются указателями уровня 3 (см. рис. 3.9). Продувка пылеуловителей во время работы их производится по мере подъема уровня масла. Для нормальной очистки газа уровень масла в пылеуловителе должен поддерживаться на 25¸50 мм ниже концов контактных трубок. Расход масла по норме должен составлять не более 25 г на 1000 м³ газа. Однако на практике расход масла иногда составляет до 80 г на 1000 м³ очищенного газа, что говорит о несовершенстве данных аппаратов. Пропускная способность масляного пылеуловителя Q_m может быть определена по формуле

, м³/сутки, (3.5)

где D – внутренний диаметр пылеуловителя, м; Р – рабочее давление газа в пылеуловителе, МПа; T – температура газа в пылеуловителе, К; r_ж – плотность смачиваемой жидкости, кг/м³; r_г – плотность газа при рабочих условиях, кг/м³.

Рис. 3.10. Схема установки очистки газа в масляных пылеуловителях:

1 – пылеуловитель; 2 – аккумулятор масла; 3 – отстойник; 4 – короб для сбора грязного масла; 5,6 – емкость для чистого масла; 7 - насос

Также можно пользоваться графиками пропускной способности масляных пылеуловителей в зависимости от их диаметра и давления (рис. 3.10 и 3.11).

Мультициклонные и циклонные пылеуловители применяются при более высокой производительности. Это аппараты цилиндрической формы с встроенными в них циклонами. Качество очистки повышается с уменьшением диаметра циклона. Поэтому созданы батарейные циклоны, объединяющие в общем корпусе группу циклонов малого диаметра. Их выпускают с условными проходами 60, 80, 100, 150, 200 и 600 мм.

Диаметр циклонного элемента определяется по формуле

, (3.6)

где Q – расход газа в тыс. м³/ч; r – плотность газа при нормальных условиях, кг/м³; T – температура газа в пылеуловителе, К; z – коэффициент снижаемости; P₀ и T₀ – параметры газа в нормальных условиях; P – давление сепарации, МПа; DP – потери давления в пылеуловителе, МПа; (DP_{ном .} = 0,039 и DP_max = 0,05 МПа).

Рис. 3.11. Пропускная способность одного масляного пылеуловителя

Рис. 3.12. Пропускная способность группы масляных пылеуловителей

Пропускная способность циклонных пылеуловителей достигает 20 млн. м³/сут.

Перепад давления в циклонном пылеуловителе определяют по формуле

, (3.7)

где V_{вх .} – скорость газа во входном патрубке, м/с (до 11 м/с); r – плотность газа в рабочих условиях, кг/м³; g – ускорение силы тяжести; x – коэффициент сопротивления, отнесенный к входному сечению и зависящий от соотношения площадей сечения выходного и входного патрубков (x = 2¸4).

В табл. 3.2 даны технические характеристики пылеуловителей.

Таблица 3.2

Технические характеристики пылеуловителей

Висциновые фильтры. Висциновые фильтры устанавливаются на ГРС небольшой производительности. В висциновых фильтрах газ проходит через слой насадки из колец Рашига, которые помещаются россыпью между двумя металлическими сетками. Поверхность колец должна быть покрыта липкой маслянистой пленкой, на которой оседают и задерживаются мелкие механические примеси. Для более тонкой очистки применяется двухрядное расположение очистных органов в висциновом фильтре (рис. 3.13). Висциновые фильтры изготавливаются диаметром 500, 600, 800 и 1000 мм.

Рис. 3.13. Висциновый фильтр с двумя насадками:

1 - корпус; 2 - кольца Рашига; 3 - сетка; 4 - заглушка

Расчет пропускной способности висциновых фильтров производится по допустимой скорости газа (не более 1 м/сек на полное сечение фильтра) по формуле

, (3.8)

где f – площадь расчетного сечения пылеуловителя, м²; P_а – абсолютное давление газа перед пылеуловителем, МПа; W_к – скорость газа в корпусе,м/с. Также она может быть определена по графикам Гипрогаза в зависимости от рабочего давления и диаметра аппарата (рис. 3.14).

Ввиду относительно малой поверхности висциновых фильтров необходимо довольно часто восстанавливать масляную пленку в них. О загрязненности насадок судят по перепаду давления газа на висциновых фильтрах. Процесс восстановления работоспособности фильтров довольно трудоемкий. Он требует применения пара и органических растворителей, громоздкого оборудования (ванны, стеллажи и т.п.) и производится вручную. При производстве работ по регенерации активной пленки висцинового фильтра последний отключается запорными кранами от газопровода, и газ от отключенного участка стравливается. Затем вскрываются люки на корпусе фильтра и извлекается загрязненная насадка. Если газ содержит сернистые соединения, то насадку предварительно необходимо увлажнить во избежание самовозгорания пирофорных соединений. Загрязненная насадка высыпается в ванну с жидким растворителем, в которой производится промывка. Обычно в качестве растворителя используют керосин. Можно также пользоваться горячим содовым раствором. После промывки и сушки насадку опускают в ванну с висциновым маслом. Затем насадку извлекают из ванны и укладывают (примерно на 1 час) на дырчатый стеллаж для стекания лишнего масла, после чего насадка готова к зарядке. При зарядке сначала закрывают и затягивают нижний люк висцинового фильтра, засыпают насадку, закрывают и затягивают верхний люк, после чего производится продувка и заполнение фильтра газом для испытания на плотность.

Для эффективной очистки газа висциновыми фильтрами на ГРС с сухим пыльным газом регенерация насадки должна производиться довольно часто. А на ГРС с увлажненным газом активная пленка очень быстро растворяется и смывается находящимся в газе конденсатом. Поэтому висциновые фильтры можно применять только на ГРС с небольшой запыленностью и влажностью газа. [16]

Бесперебойная работа устройств для очистки газа на ГРС может быть достигнута при правильной организации ремонтно-профилактических работ. Организация планово-предупредительных ремонтов (ППР) также увеличивает срок работы оборудования, предупреждая преждевременный выход его из строя.

По технологическим особенностям на ГРС предусматриваются, как правило, ремонтно-профилактические работы (текущие и средние ремонты) в летний период, т.е. во время менее напряженной работы. Причем текущий ремонт пылеуловителей и висциновых фильтров производится один раз в год. Средние ремонты пылеуловителей – через 3-4 года. Ревизия запорной арматуры – иногда два раза в год (в зависимости от эрозийных свойств транспортируемого газа). В тех случаях, когда ГРС получает газ через вновь построенный газопровод, а также когда ГРС оборудована регуляторами новейших опытных конструкций, время между техосмотрами и ремонтами сокращается. Сокращенные межремонтные сроки соблюдаются, как правило, в течение одного года.

Рис. 3.14. Пропускная способность группы висциновых фильтров

По блоку очистки газа в текущий ремонт входят: внешний осмотр, очистка и окраска корпусов сосудов; промывка колец Рашига; ревизия запорной арматуры с устранением имеющихся протечек масла и газа, а также частичный ремонт фундаментов. При среднем ремонте производится чистка и при необходимости частичная замена контактных трубок пылеуловителей, а также ремонт и замена запорной арматуры. Во время капитального ремонта производится ремонт корпусов сосудов, замена контактных трубок пылеуловителей, замена насадки из колец Рашига.