Установки подготовки конденсата реферат

Обновлено: 05.07.2024

Природный газ, получаемый с промыслов, содержит посторонние примеси: твердые частицы (песок и окалину), конденсат тяжелых углеводородов, водяные пары и часто сероводород и углекислый газ. Присутствие твердых частиц в газе приводит к быстрому износу соприкасающихся с газом деталей компрессоров. Твердые частицы засоряют и портят арматуру газопровода и контрольно- измерительные приборы; скапливаясь на отдельных участках газопровода, они сужают его поперечное сечение. Жидкие частицы, оседая в пониженных участках трубопровода, также вызывают уменьшение площади его поперечного сечения. Они, кроме того, оказывают корродирующее действие на трубопровод, арматуру и приборы. Влага в определенных условиях приводит к образованию гидратов, выпадающих в газопроводе в виде твердых кристаллов. Гидратные пробки могут полностью закупорить трубопровод. Сероводород — весьма вредная примесь. В количествах, больших 0,01 мг на 1л воздуха рабочей зоны, он ядовит. При промышленном использовании газа cодержащийся в нем сероводород отрицательно сказывается на качестве выпускаемой продукции. В присутствии влаги сероводород вызывает сильную коррозию металлов. Углекислый газ вреден главным образом тем, что он снижает теплоту сгорания газа. Перед поступлением в магистральный газопровод газ должен быть осушен и очищен от вредных примесей. Кроме того, газ подвергают одоризации, то есть вводят в него компоненты, придающие ему резкий и неприятный запах. Одоризация позволяет более быстро обнаружить утечки газа. Подготовка газа к транспорту проводится на специальных установках, находящихся на головных сооружениях газопровода.

ОЧИСТКА ГАЗА ОТ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ

Гидраты природных газов

В газопроводе очень важно определить место образования гидратов. Для этого необходимо знать состав и начальную влажность газа, а также его давления и температуру в газопроводе. При понижении давления в газопроводе гидраты могут образовываться при все более низких температурах. Когда давление станет ниже некоторого предела, гидраты смогут образовываться при обычной температуре газа в газопровод - возникает опасность гидратной пробки. После выпадения газ недонасыщен парами воды, что эквивалентно снижению его точки росы. При дальнейшем движении газа может возникнуть еще одна гидратная пробка, соответствующая этой новой точке.

Методы предупреждения образования гидратов

1. Предупреждение образования гидратов методом подогрева газа заключается в том, что при сохранении давления в газопроводе температура газа поддерживается выше равновесной температуры образования гидратов. В условиях транспорта газа по магистральному газопроводу этот метод неприменим, так как связан с большими затратами энергии. Как показывают расчеты, при больших объемах транспортируемого газа может оказаться экономически целесообразно охлаждать его (с учетом увеличения затрат на более глубокую осушку газа), поскольку это позволяет заметно увеличить пропускную способность газопроводов, особенно газопроводов с большим числом компрессорных станций. Метод подогрева применяется на газораспределительных станциях, где при больших перепадах давления вследствие дроссельного эффекта температура газа может значительно снижаться, в результате чего обмерзают редуцирующие клапаны, краны, диафрагмы и др.

2. Предупреждение образования гидратов методом снижения давления заключается в том, что при сохранении температуры в газопроводе снижается давление ниже равновесного давления образования гидратов. Этот метод возможен и при ликвидации уже образовавшихся гидратов. Ликвидация гидратных пробок осуществляется путем выпуска газа в атмосферу через продувочные свечи. После снижения давления необходимо некоторое время для разложения гидратов. Очевидно, что этот метод пригоден только для ликвидации гидратных пробок при положительных температурах. Иначе гидратная пробка перейдет в ледяную. Поскольку минимальная температура газа в магистральных газопроводе близка к нулю, а равновесное давление при этом для природного газа находится в пределах 1,0—1,5 МПа, применение данного метода в магистральных газопроводах оказывается неэффективным. Метод снижения давления применяется в аварийных случаях для разложения гидратов в газопроводе путем кратковременного уменьшения давления.

3. Ингибиторы, введенные в насыщенный водяными парами поток природного газа, частично поглощают водяные пары и переводят их вместе со свободной водой в раствор, который совсем не образует гидратов или образует их при температурах более низких, чем температура гидратообразования в случае наличия чистой воды. В качестве ингибиторов применяют метанол CH3OH, растворы этиленгликоля (ЭГ), диэтиленгликоля (ДЭГ), триэтиленгликоля (ТЭГ), хлористого кальция СаСl2.

При больших объемах транспортируемого газа его осушка является наиболее эффективным и экономичным способом предупреждения образования кристаллогидратов в магистральном газопроводе. Существующие способы осушки при промысловой подготовке газа к транспорту подразделяются на две основные группы: абсорбция и адсорбция и охлаждение газового потока. В результате осушки газа точка росы паров воды должна быть снижена ниже минимальной температуры при транспортировании газа.

СОРБЦИОННЫЕ СПОСОБЫ ОСУШКИ ГАЗА

Жидкие сорбенты, применяемые для осушки природных и нефтяных газов, должны иметь высокую растворимость в воде, низкую стоимость, хорошую антикоррозионность, стабильность по отношению к газовым компонентам и при регенерации; простоту регенерации, малую вязкость и т.д.

Большинству этих требований наилучшим образом отвечают ДЭГ и ТЭГ и в меньшей степени ЭГ.

Этиленгликоль (СН2ОН—СН2ОН) — простейший двухатомный спирт, используется в основном как ингибитор, не применяется для осушки

Диэтиленгликоль (СН2ОН-СН2-О-СН2-СН2ОН) в химически чистом виде -бесцветная жидкость. Как показали эксперименты в лабораторных и

промышленных условиях, максимальное понижение точки росы газа при осушке ДЭГ обычно не превышает 30—35° С, что довольно часто оказывается недостаточным. В связи с разработкой более глубоких газовых месторождений, температура газа которых значительная и в летнее время почти не понижается в коммуникациях до газоосушительных установок, потребовался более сильный влагопоглотитель.

Триэтиленгликоль (СН2ОН-СН2-О-СН2- О-СН2-СН2ОН) получают соединением трех молекул ЭГ с образованием воды. Гликоли хорошо озирают влагу из газов в большом интервале температур. При сравнении ДЭГ и ТЭГ необходимо иметь в виду, что ДЭГ более дешевый. Однако при использовании ТЭГ можно получить большее снижение точки росы газа (на 45—50°). Потери ТЭГ при регенерации значительно меньше, чем потери ДЭГ вследствие более низкой упругости паров.

Экономичность работы абсорбционных установок в значительной степени зависит от потерь сорбента. Для их снижения в первую очередь необходимо строго поддерживать расчетный температурный режим десорбера, тщательно сепарировать газ и водяной пар и по возможности исключить пенообразование при контакте газа с абсорбентом за счет специальных добавок.

Осушка газа твердыми поглотителями

В качестве твердых поглотителей влаги в газовой промышленности широко применяются активированная окись алюминия и боксит, который на 50—60% состоит из Al2O3. Поглотительная способность боксита 4,0—6,5% от собственной массы. Преимущества метода: низкая точка росы осушенного газа (до —65° С), простота регенерации поглотителя, компактность, несложность и низкая стоимость установки.

Осушка газа молекулярными ситами

Для глубокой осушки применяют молекулярные сита, так называемые цеолиты. Цеолиты состоят из кислорода, алюминия, кремния и щелочноземельных металлов и представляют собой сложные неорганические полимеры с кристаллической структурой. Форма кристалла цеолита — куб, на каждой из шести сторон его имеются щели, через которые влага проникает во внутреннее пространство. Каждый цеолит имеет свой размер щелей, образованных атомами кислорода. Благодаря этому цеолиты способны резко избирательно сорбировать в основном мелкие молекулы, т. е. при адсорбции происходит как бы отсеивание более мелких от более крупных молекул. Мелкие молекулы проникают во внутреннее пространство кристалла и застревают в нем, а крупные молекулы не проходят и, следовательно, не будут адсорбироваться.

Цеолиты, применяемые в виде порошка или гранул размером до 3 мм, обладают высокой пористостью (до 50%) и огромной поверхностью пор. Их активность достигает 14—16 г. на 100 г. цеолитов при парциальном давлении 0,4 мм рт.ст. Для регенерации молекулярных сит используют сухой газ, нагретый до 200-300° С, который пропускают через слой цеолита в направлении, обратном движению газа при осушке.

Цеолиты выдерживают до 5000 циклов, теряя при этом около 30% своей поглотительной способности.

ОСУШКА ГАЗА ОХЛАЖДЕНИЕМ

Охлаждение широко применяется для осушки и выделения конденсата и газа газоконденсатных месторождений на установках низкотемпературной сепарации, а также при получении индивидуальных компонентов газа сжижении газов и т.д. Газ можно охлаждать путем расширения, когда необходимо снижать его давление, а также пропуская через холодильные установки. В условиях Крайнего Севера для охлаждения газа можно использовать низкую температуру окружающего воздуха (в зимнее время). Процесс расширения с целью понижения температуры осуществляется двумя способами — дросселированием без совершения внешней работы (изоэнтальпийный процесс) или адиабатическим расширением с отдачей внешней работы (изоэнтропийный процесс). В тех случаях, когда давления газа на входе в установки низкотемпературной сепарации недостаточно для его охлаждения расширением, устанавливают холодильные установки, заменяющие или дополняющие узел расширения. Необходимая температура сепарации может обеспечиваться за счет установки дополнительных теплообменников-рекуператоров и холодильников. Для предупреждения гидратообразования перед теплообменником в поток сырого газа впрыскивается гликоль. Предусмотрен также ввод ингибитора. Рассматривая рациональную область применения указанных способов осушки и извлечения конденсата из природных и попутных газов, необходимо отметить ,что осушку весьма тощих газов (чисто газовых месторождений) целесообразно вести с применением диэтиленгликоля и триэтиленгликоля, активированного боксита и цеолитов. Применять другие методы нерентабельно. Если же требуется только частичное удаление влаги из газа (получение точек росы не ниже —10° С), лучше применять гликоли. Ддя более глубокой осушки, а также при необходимости получения отдельных фракций желательно осушку вести активированным бокситом или цеолитом. Осушку и извлечение конденсата из газа газоконденсатных месторождений, в газах которых находится достаточно много конденсата, как правило, наиболее выгодно производить на установках низкотемпературной сепарации. При этом эффективность использования низкотемпературной сепарации газа зависит от начального давления и темпов его падения.

Природный газ, очищенный от сероводорода, не имеет ни цвета, ни запаха. Поэтому обнаружить утачку газа довольно трудно. Чтобы обеспечить безопасность транспорта и использования газа, его одорируют, т. е. придают ему резкий и неприятный запах. Для этой цели в газ вводят специальные компоненты (одоранты). Одоранты и продукты их сгорания должны быть физиологически безвредными, достаточно летучими, не должны вызывать коррозию, химически взаимодействовать с газом, поглощаться водой или углеводородным конденсатом, сильно сорбироваться почвой кяи предметами, находящимися в помещениях. Одоранты должны быть недорогими. Этим требованиям в наибольшей степени удовлетворяет этилмеркаптан C2H5SH.

ОЧИСТКА ГАЗА ОТ СЕРОВОДОРОДА И УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА

Сероводород часто является примесью природного газа. Он горюч, хорошо растворяется в воде. Сам по себе газ и продукт его сгорания сернистый ангидрид — ядовиты. Кроме того, сероводород и сернистые соединения вызывают коррозию стальных труб, резервуаров, оборудования трубопроводов и др. Присутствие сероводорода в газе ускоряет гидратообразование. При использовании газа для бытовых нужд содержание сероводорода в нем не должно превышать 0,02 г/м3 при 0°С и 760 мм.рт.ст. По технико-экономическим условиям недопустимо также большое содержание в газе углекислого газа СО2 (оно не должно превышать 2%). Очистку газа от СО2 можно производить под давлением водой, в которой углекислый газ хорошо растворяется. Всего применяется около 20 различных процессов совместной очистки газов от Н2S и СО2. Обычно используют два технологических процесса — адсорбцию твердым веществом и абсорбцию жидкостью. В адсорбционных процессах сероводород извлекается из газа путем концентрации его на поверхности твердого материала. При абсорбции жидкостью происходит переход сероводорода из газовой в жидкую фазу. Адсорбированный сероводород растворяется в жидкости. Удаление его является обращенным процессом, зависящим от температуры.

В качестве адсорбента в сухих провесах используют окись железа и активированный уголь. Наиболее распространен способ извлечения сероводорода гидратом окиси железа. Его осуществляют при сравнительно высоком содержании Н2S в газе. В результате извлечения сероводорода его содержание снижается до 0,02г/см3.

Габриэлянц Г. А. Геология нефтяных и газовых месторождений. – М.: Недра, 2003.

Еременко Н. А. Справочник по геологии нефти и газа. – М.: Недра, 2002. – 485 с.

Соколов В. Л., Фурсов А. Я. Поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений. – М.: Недра, 2000.

Справочник нефтепромысловой геологии/Под ред. Н. Е. Быкова. – М.: Недра, 2001.

You are using an outdated browser. Please upgrade your browser to improve your experience.

Зарегистрировать авторство

Полная стоимость депонирования произведения с выдачей свидетельства составляет 1200 рублей

Выберите вид интеллектуальной разработки:

УСТАНОВКА ПОДГОТОВКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО КОНДЕНСАТА (ВАРИАНТЫ)

Для просмотра информации о патентах вам необходимо зарегистрироваться и оплатить 30-ти дневный доступ. Разовый платеж составит 149 рублей (НДС не облагается).

Установка очистки этанизированной широкой фракции легких углеводородов от двуокиси углерода

Изобретение относится к технике очистки жидких углеводородных смесей от кислых компонентов. Установка содержит трубопровод подачи жидкой углеводородной смеси, колонну фракционной перегонки, снабженную снизу выходом очищенного жидкого потока, сверху - выходом газового потока, соединенным с.

Способ сепарации газожидкостного потока

Изобретение относится к технологии очистки газа от жидких примесей с использованием центробежных сил, возникающих при закручивании газожидкостного потока, и может быть использовано в нефтяной, газовой, нефтехимической и других отраслях промышленности. Способ сепарации газожидкостного потока.

Массообменный сепарационный элемент (варианты) и массообменная колонна (варианты)

Группа изобретений относится к конструкциям массообменных колонн, предназначенных для проведения тепломассообменных процессов в системе газ (пар) - жидкость, и может найти применение в процессах ректификации, абсорбции, очистки и осушки природного газа в химической, нефтяной, газовой и других.

Регулярная насадка (варианты)

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, предназначенных для проведения тепломассообменных процессов, и может найти применение в процессах ректификации, абсорбции, очистки и осушки природного газа, для разделения фаз, а также в химической, нефтяной, газовой и других отраслях.

Установка утилизации попутного нефтяного газа (варианты)

Изобретение относится к технологии утилизации попутного нефтяного газа и может быть использовано на установках сепарации и подготовки нефти, на промысловых объектах подготовки и переработки нефтяного газа и на компрессорных станциях. Установка включает трубопровод подачи сырья, блок сепарации.

Установка подготовки и переработки газовых углеводородных смесей (варианты)

Группа изобретений относится к переработке нефтяных и природных газов и может быть использовано в газовой, нефтяной, химической и нефтехимической отраслях промышленности. Установка подготовки и переработки газовых углеводородных смесей содержит трубопровод подвода сырья, узел компримирования.

Установка подготовки углеводородного газа

Изобретение относится к технике подготовки углеводородного газа к переработке или транспорту. Установка подготовки углеводородного газа содержит соединенные трубопроводами компрессорную станцию, холодильник газа и сепаратор отделения газа от жидкости. Сепаратор снабжен выходом жидкости и.

Установка подготовки и переработки углеводородного сырья

Изобретение относится к установке подготовки и переработки углеводородного сырья, включающей трубопровод подачи углеводородного сырья, соединенный с компрессорной станцией, включающей по крайней мере одну ступень компримирования с холодильником и сепаратором, имеющим отводы газа и.

Способ определения серы в углеводородной жидкости

Изобретение относится к способам определения тяжелых сернистых соединений и молекулярной серы в углеводородной жидкости, в частности в сжиженных углеводородных газах (СУГ), в том числе в широкой фракции летучих углеводородов (ШФЛУ), и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности.

Установка подготовки углеводородного газа к низкотемпературной переработке

Изобретение относится к технике и технологии подготовки газа и может быть использовано в технологических процессах низкотемпературной переработки газа с целью получения сжиженного природного газа (СПГ) и позволяет расширить диапазон применения установки за счет обеспечения подготовки.

Способ низкотемпературной переработки газа и установка для его осуществления (варианты)

Изобретение относится к технике и технологии низкотемпературной переработки газа и может быть использовано на объектах нефте- и газоперерабатывающей промышленности. Способ и установка включает охлаждение газа, разделение охлажденного и сконденсированного газового потока в одном средстве.

Установка подготовки и переработки газовых углеводородных смесей

Изобретение относится к переработке нефтяных и природных газов. Установка содержит трубопровод подвода сырья, узел компримирования газовой углеводородной смеси, по крайней мере, один мембранный разделитель, соединенный с потребителем, и выход потока, проникшего через мембрану, соединенный с.

Способ регенерации адсорбента процесса осушки и очистки углеводородного газа (варианты) и система для его осуществления

Изобретение относится к технике и технологии адсорбционной осушки и очистки углеводородных газов и может быть использовано в нефтегазоперерабатывающей и нефтехимической промышленности при проектировании и строительстве объектов подготовки и переработки газа, нефтехимпереработки, имеющих в своем.

Природный газ широко используют как недорогое топливо с высокой теплотворной способностью (при сжигании 1 куб.м. выделяется до 54 400 кДж). Это один из лучших видов топлива для бытовых и промышленных нужд. Самым распространенным способом доставки газа потребителям является транспортировка по трубопроводам.

Однако, перед подачей в магистральные трубопроводы газ необходимо подготовить, дабы он соответствовал ряду требований. Наиболее сложно достижимыми из них являются температура точки росы по воде и углеводородам. Для соответствия этим требованиям существуют следующие основные решения:

1. Низкотемпературная сепарация (НТС)

Данная технология предусматривает:

первичную сепарацию газа и улавливание жидкостных пробок во входном газосепараторе;
охлаждение входного потока газа в теплообменнике газ/газ потоком охлажденного газа;
охлаждение газа за счет дросселирования потока, здесь могут использоваться дроссель (эффект Джоуля-Томсона), трубка Ранка, турбодетандер;
последующая сепарация охлажденного газа в низкотемпературном сепараторе газа;
подогрев подготовленного газа в теплообменнике перед подачей в магистраль.

2. Низкотемпературная конденсация (НТК)

первичную сепарацию газа и улавливание жидкостных пробок во входном газосепараторе;
охлаждение входного потока газа в теплообменнике за счет внешнего источника охлаждения, которыми могут быть аппараты воздушного охлаждения (АВО), различные холодильные машины;
последующая сепарация охлажденного газа в низкотемпературном газосепараторе.

3. Абсорбционная подготовка газа

первичную сепарацию газа и улавливание жидкостных пробок во входном газосепараторе;
абсорбционную колонну, в которой жидким абсорбентом поглощается влага, находящаяся в газе;
выходной газосепаратор, в котором осуществляется осаждение (улавливание) абсорбента.

4. Адсорбционная подготовка газа

первичную сепарацию газа и улавливание жидкостных пробок во входном газосепараторе;
адсорбционную колонну, в которой твердым адсорбентом поглощается влага, находящаяся в газе;
выходной фильтр-сепаратор, в котором осуществляется осаждение (улавливание) адсорбционной пыли.

Метод низкотемпературной сепарации (НТС)

Специфика добычи природного газа заключается в высоких давлениях внутри пласта на первых этапах разработки месторождения. Газ выходит из скважины со значительным давлением, порядка 100-150 атм. и выше, которое можно преобразовать в дешевый холод при дросселировании потока. Поэтому логично, что самый легкий и распространенный вариант обработки газа при таких условиях - это низкотемпературная сепарация газа (НТС), где используется минимум капитальных вложений при удовлетворяющих показателях на выходе. Также, большим плюсом этого метода является простота эксплуатации и обслуживания оборудования. Как правило, основная технология включает в себя несколько сосудов под давлением (сепараторы), несколько теплообменников и дроссель (или турбодетандер).

Рисунок 1. Типичная схема установки низкотемпературной сепарации (НТС)

Описание типичной схемы установки низкотемпературной сепарации (НТС)

Сырой газ со скважин поступает во входной сепаратор, где отделяется жидкая фаза (пластовая вода с растворенными ингибиторами и сконденсировавшийся углеводородный конденсат). Отсепарированный газ направляется в рекуперативные теплообменники 1 для рекуперации холода с дросселированного потока газа. Для предупреждения гидратообразования в поток газа перед теплообменником впрыскивают ингибитор гидратообразования (гликоль или метанол). Охлажденный газ из теплообменников поступает на дроссель или детандер, где за счет дросселирования (или детандирования) падает температура потока. После охлаждения в газ поступает в низкотемпературный сепаратор, где из потока газа отделяются сконденсировавшиеся жидкие углеводороды и водный раствор ингибитора гидратообразования. Сухой газ из низкотемпературного сепаратора проходит через рекуперативный теплообменник 1, где нагревается и далее поступает в рекуперативный теплообменник 2, где нагревает отходящую жидкую фазу из НТС и только потом подается в магистральный газопровод. Жидкая фаза из низкотемпературного сепаратора нагревается в рекуперативном теплообменнике 2 и далее поступает в трехфазный сепаратор, откуда газ выветривания отправляется либо на факел, либо используется на собственные нужды. Водный раствор ингибитора, выводимый снизу трехфазного сепаратора, направляется на регенерацию, а конденсат - на дальнейшую стабилизацию на установку стабилизации конденсата (УСК).

Минусы установки низкотемпературной сепарации (НТС)

При всех плюсах этого метода, стоит отметить один фатальный минус. Примерно через 3-5 лет после начала разработки месторождения, давление добываемого газа начинает постепенно падать, из-за чего НТС теряет свое основное преимущество – дешевый холод. Соответственно, такой способ обработки газа перед его транспортировкой не позволяет стабильно достигать требований по подаче газа в магистральный газопровод, что делает его не только малоэффективным, но и зачастую вовсе бесполезным. Также, из минусов НТС стоит отметить, низкое извлечение конденсата – извлекается только конденсат, находящейся в жидкой фазе. Значительная же часть тяжелых углеводородов остается в газе, из-за чего не достигается требуемая температура точки росы по углеводородам. Это приводит не только к проблемам при эксплуатации трубопроводов, но и к недополученной прибыли для эксплуатирующей организации.

СОГ не соответствует требованиям СТО Газпром 089-2010
недоизвлечение конденсата (особенно в летний период)
потери газа на факеле

В данной статье мы хотели бы обратить внимание на технологию, которая по своей сути близка к низкотемпературной сепарации, но более продвинута в исполнении, что позволяет избежать всех недостатков, присущих НТС и при этом увеличить эффективность установки в целом: и по получаемым продуктам и по экономическим показателям. Имеется ввиду низкотемпературная конденсация (далее НТК) газа при помощи установки внешнего холода с дальнейшей стабилизацией конденсата, а также возможностью получения таких продуктов как ШФЛУ, СПБТ и конденсат газовый стабильный.

Метод низкотемпературной конденсации (НТК)

Низкотемпературная конденсация (далее НТК) - процесс изобарного охлаждения природного и попутного нефтяного газа, сопровождающийся последовательной конденсацией отдельных компонентов газового конденсата или их фракций при определенном давлении. Осуществляется при температурах от 0 до минус 40°C.

Разделение углеводородных газов методом НТК осуществляется путем охлаждения внешним холодом до заданной температуры при постоянном давлении, сопровождающегося конденсацией извлекаемых из газов компонентов, с последующим разделением в сепараторах газовой и жидкой фаз.
Высокой четкости разделения углеводородных газов путем однократной конденсации и последующей сепарации добиться практически невозможно, поэтому современные схемы НТК включают ректификационные колонны деметанизации/деэтанизации/дебутанизации.
Газовая фаза при этом выводится с установки с последней ступени сепарации, а жидкая фаза после теплообмена с потоком сырьевого газа поступает на питание в колонну деметанизации или деэтанизации для дальнейшей подготовки конденсата.

Использование данного метода за счет искусственного внешнего холода позволяет поддерживать стабильную точку росы вне зависимости от времени года и перепада давлений (в отличие от НТС), и добиваться более глубокого извлечения тяжелых углеводородов. Точка росы по углеводородам при расчете НТС не ниже минус 10 С, а на установках НТК доходит до минус 40 С, что значительно повышает количество жидкого продукта в виде ШФЛУ, СПБТ и конденсата газового стабильного. Кроме того, стабилизация конденсата в колоннах значительно сокращает сбросы газа на факел и увеличивает количество жидких продуктов.

Плюсы установки низкотемпературной конденсации (НТК)

стабильная точка росы (даже при падении давления газа в скважине) за счет регулирования мощности внешнего холодильного цикла;
возможность поддержания более низких температур при охлаждении газа, получение за счет этого дополнительных жидких продуктов;
стабилизация конденсата в колоннах значительно сокращает потери на факел.

Таблица 1. Сравнение дегазации в емкостях и стабилизации конденсата в зависимости от температуры охлаждения в НТС или НТК

Пар из турбины поступает в корпус конденсатора / через горловину 14, имеющую фланец б для присоединения к выхлопу турбины. В цилиндрической части конденсатора расположена система прямых охлаждающих труб 5, закрепленных с обеих сторон в трубных досках 4. Трубная система располагается в корпусе 1 так, что по обе стороны ее образуются камеры 15 и 16 между трубными досками и крышками корпуса 2 и 3… Читать ещё >

Конденсационные установки паровых турбин ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Из раздела термодинамики известно, что термический КПД паротурбинного цикла тем выше, чем ниже температура пара в конце расширения. Для получения низкой температуры в выпускном патрубке турбины, как следует из свойств водяного пара, давление должно быть ниже атмосферного, т. е. должен быть создан вакуум. Это достигается в результате конденсации отработавшего пара, охлаждаемого циркуляционной водой; образующийся конденсат откачивается насосами. При конденсации скрытая теплота парообразования отработавшего пара воспринимается циркуляционной водой, температура которой повышается.

Для конденсации покидающего турбину пара к выхлопному патрубку турбины присоединяется специальный теплообменник — конденсатор. Вакуум в конденсаторе создается при конденсации пара с помощью охлаждающей воды и отсоса воздуха эжекторами, вакуум-насосами и др. Конденсация пара может производиться либо непосредственным смешением его с охлаждающей водой ( т. е. водой, не содержащей каких-либо примесей. Кроме того, в нормально работающем конденсаторе конденсат хорошо дегазируется, что устраняет опасность коррозии питательных трубопроводов и подогревателей.

Вода, поступающая для охлаждения конденсатора (циркуляционная вода), забирается циркуляционным насосом либо из расположенных вблизи станции естественных источников водоснабжения (река, озеро, море), либо из искусственных водоемов (пруды, бассейны). Водоснабжение от естественных источников воды называется прямоточным (рис. 8.19).

Рис. 8.19. Принципиальная схема прямоточного водоснабжения электростанции

При прямоточной системе вода, забираемая из реки после конденсаторов и других охладительных устройств, сбрасывается в реку ниже по течению на расстояние, исключающее возможность подмешивания подогретой воды к воде, забираемой из реки. Представление об удельных расходах охлаждающей воды конденсаторов для КЭС дает табл. 8.1.

Удельные расходы охлаждающей воды конденсаторов на конденсационных паротурбинных электростанциях

Параметры пара на конденсационной электростанции.

Удельный расход воды d_OB = —, м 3 /(кВт ч).

р = 240 бар, / = 565 °C р = 90 бар, / = 535 °C р- 35 бар, t = 435 °C.

Для крупных КЭС абсолютный расход охлаждающей воды настолько значителен, что он становится одним из факторов, определяющих выбор места расположения электростанции и ее системы технического водоснабжения.

Расход воды на удаление золы и шлака зависит от зольности и количества сжигаемого топлива, а также от принятой системы гидрозолоудаления. Для высоконапорной системы гидрозолоудаления с гидроаппаратами системы Москалькова средний удельный расход воды составляет 14−15 м 3 на тонну золы и шлака. Как правило, в системе гидрозолоудаления используется сливная вода из конденсаторов турбин.

В табл. 8.2 приведены ориентировочные значения относительных (по отношению к расходу воды на конденсаторы) расходов воды на различные нужды паротурбинной конденсационной электростанции.

При использовании искусственных источников водоснабжения вода, нагревшаяся при конденсации пара в конденсаторе, направляется в специальные устройства: пруды-охладители, брызгательные бассейны, башенные охладители (градирни). После охлаждения в этих устройствах вода вновь подается в конденсаторы. Такая система охлаждения называется оборотной.

Для охлаждения циркуляционной воды пользуются охлаждающими прудами, бассейнами и градирнями различных типов.

Охлаждающий пруд представляет собой естественный или искусственный водоем, из которого охлаждающая вода берется в одном месте, а сбрасывается после использования в другом месте, по возможности удаленном от первого.

Относительные расходы воды на различные нужды конденсационной паротурбинной электростанции.

Относительный расход воды, %.

Охлаждение конденсаторов турбин.

Охлаждение масла и воздуха:

— для крупных турбоустановок.

— для малых турбоустановок.

Охлаждение подшипников вспомогательного оборудования электростанции.

Восполнение потерь конденсата и питательной воды на станции.

Гидрозолоудаление (в зависимости от зольности топлива и системы золоудаления).

На восполнение потерь воды в системах оборотного водоснабжения (испарение, механический унос, продувка, фильтрация).

Охлаждение воды происходит от соприкосновения с окружающим воздухом и испарения части воды с отъемом значительного количества теплоты из водоема. Кроме потери на испарение часть воды в прудах теряется в почву через дно, берега и др. Поэтому запас воды в прудах надо постоянно пополнять.

Для уменьшения потерь воды иногда вместо прудов устанавливаются бассейны с бетонными стенками и дном. Поверхность пруда или бассейна должна быть значительной, так как на 1 кВт мощности турбины требуется приблизительно 7−10 м 2 охлаждающей поверхности. Для уменьшения потребной поверхности применяются пруды или бассейны с брызгалами. Охлаждаемая вода подается здесь под избыточным давлением 50−150 кПа (0,5−1,53 кгс/см 2 ) к соплам (брызгалам), расположенным над поверхностью пруда или бассейна. Пройдя сопла, вода разбрызгивается на мелкие струи, быстро охлаждается от соприкосновения с воздухом и стекает в пруд. Интенсивность охлаждения зависит от атмосферных условий.

Наиболее распространенным устройством для охлаждения циркуляционной воды являются градирни.

Для теплосиловых установок малой мощности ввиду простоты и дешевизны применяют открытые градирни, состоящие из системы деревянных стоек и горизонтальных планок, омываемых со всех сторон воздухом. Вода, поступая сверху, проходит по планкам, разбрызгивается и охлаждается воздухом. Иногда вверху градирни устраиваются разбрызгивающие сопла.

Для крупных теплосиловых установок применяются закрытые градирни, называемые также башенными охладителями. Они строятся с естественной и принудительной циркуляцией воздуха.

Схема градирни с естественной циркуляцией воздуха дана на рис. 8.20. Охлаждающая вода, прошедшая конденсатор, стекает на оросительное устройство /, представляющее собой при капельной конструкции систему горизонтальных брусков с малыми зазорами между ними. Проходя оросительное устройство, вода разбрызгивается на мелкие капли, охлаждаемые движущимся навстречу воздухом, поступающим через жалюзи в нижней части градирни. При пленочной конструкции оросительного устройства вода стекает в виде пленки по вертикальным щиткам оросителя. Охлажденная вода собирается в бассейне 3, расположенном внизу градирни, и отсюда циркуляционным насосом 4 подается в конденсатор 5. Движение воздуха вверх обеспечивается высокой башней б, действующей по принципу дымовой трубы. Для восполнения потери в бассейн насосом 2 подается вода из близлежащего источника [26, "https://referat.bookap.info"].

В градирнях с принудительной циркуляцией воздух подается вентилятором через специальные отверстия в нижней части градирни.

В остальном эти градирни подобны предыдущим. Расход энергии на вентилятор составляет 1−2% от энергии, вырабатываемой на станции. Поэтому эти градирни применяются в тех случаях, когда атмосферные условия делают работу градирен с естественной циркуляцией ненадежной.

Рис. 8.20. Схема градирни с естественной циркуляцией.

Иногда строятся градирни, в которых к естественной циркуляции добавляется принудительная (включение вентилятора), — когда естественная тяга оказывается недостаточной.

Конструкция конденсаторов должна обеспечивать хорошую организацию процессов теплообмена между паром и охлаждающей водой и гарантировать глубокий вакуум (путем уменьшения сопротивления конденсаторов по паровой стороне и организации отсоса воздуха).

На рис. 8.21 показаны схемы конструкций современных конденсаторов для турбин большой мощности. Различные схемы отличаются между собой направлением потока конденсирующегося пара и местом отсоса воздуха. На схеме рис. 8.21, а отсос воздуха сделан сверху, что заставляет поток двигаться снизу вверх (конденсатор с восходящим потоком пара).

Рис. 8.21. Схемы конденсаторов: а — конденсатор с восходящим потоком пара; б — конденсатор с центральным потоком пара; в — конденсатор с боковым потоком пара В противоположность этому конденсатор с нижним отсосом воздуха, показанный на рис. 8.18, называют конденсатором с нисходящим потоком пара. На рис. 8.21, б представлена конструкция конденсатора с центральным потоком пара, в котором отсос воздуха происходит через центральную трубу, а вокруг пучка охлаждающих труб оставлен широкий проход, позволяющий пару поступать в пучок со всех сторон с минимальным сопротивлением.

Конденсат, стекающий с верхних труб и охлажденный ниже температуры насыщения, смешиваясь с паром в нижней части конденсатора, вновь нагревается почти до температуры насыщения. Такие конденсаторы называются регенеративными. В регенеративных конденсаторах устраняется возможность охлаждения конденсата до температуры более низкой, чем температура насыщенного конденсирующегося пара, т. е. переохлаждение конденсата. Переохлаждение представляет собой недопустимую потерю, так как при нем увеличивается тепло, передаваемое охлаждающей воде, т. е. понижается термический КПД цикла.

На рис. 8.21, в показана конструкция регенеративного конденсатора, в середине которого оставлен широкий проход для пара. Отсос паровоздушной смеси в этом случае производится с двух сторон конденсатора. Центральный проход пара должен снизить сопротивление конденсатора по паровой стороне и устранить опасность переохлаждения конденсата.

Корпуса конденсаторов (обычно сварной конструкции) устанавливаются на пружинных опорах, что облегчает компенсацию температурных деформаций. Трубки конденсаторов делаются из латуни (для морской воды применяется медно-никелевый сплав) и закрепляются в трубных досках вальцовкой. Применение латуни предотвращает коррозию трубок. Наиболее употребительные размеры трубок конденсатора 25 мм при толщине стенок 1 мм.

Конденсирующийся пар в количестве D_K, кг/с отдает тепло /₂ — q_x> где /₂ — энтальпия отработавшего пара при входе в конденсатор, а q_K — энтальпия конденсата. Так как потери конденсатора в окружающую среду относительно малы, то можно считать, что тепло, отдаваемое конденсирующимся паром, воспринимается охлаждающей водой.

Если количество охлаждающей воды обозначить через fV, кг/с, а ее температуру при входе и выходе из конденсатора — соответственно через и ?, то с учетом теплоемкости воды с (4,19 кДж/(кг град)) получим:

В этом уравнении выделяют отношение /и = —, называемое кратностью охлаждения:

Кратность охлаждения показывает, сколько килограммов воды расходуется на конденсацию 1 кг пара. Обычно кратность охлаждения в смешивающих конденсаторах составляет 15−25 кг/кг, а в поверхностных: 40−80 — в двухходовых и 80—120 — в одноходовых.

Вакуум в конденсаторе определяется температурой насыщения конденсирующегося пара /_к.

Последняя равна

Здесь «9 = t_K — - недогрев воды до температуры насыщения.

Подставив в (8.29) значение из уравнения (8.28), имеем.

Из уравнения (8.30) видно, что глубина вакуума прежде всего определяется температурой охлаждающей воды /', а также кратностью охлаждения т (рис. 8.22).

Рис. 8.22. Зависимость теоретически достижимого давления в конденсаторе от температуры охлаждающей воды и кратности охлаждения.

Начальная температура охлаждающей воды не зависит от работы конденсационной установки и определяется метеорологическими условиями, временем года и источником водоснабжения. Для прямоточного

охлаждения (река и т. д. ) ?_в = 10−15°С, а для оборотного водоснабжения (брызгальный бассейн, градирня и т. д. ) *i= 20−25°С.

При одном и том же расходе охлаждающей воды зимой (за счет ее более низкой температуры) достигается более глубокое разрежение в конденсаторе, чем летом. На рис. 8.23 представлена схема конденсационной установки паровой турбины.

Рис. 8.23. Схема конденсационной установки:

1 — конденсатор; 2 — конденсатный насос; 3 — циркуляционный насос;

4 - пароструйный эжектор

Для поддержания требуемого вакуума в конденсаторе необходимо непрерывно удалять воздух. Для этой цели применяют специальные воздухоотсасывающис устройства. Наиболее распространенными из них являются пароструйные и водоструйные эжекторы.

Эжекторы (воздушные насосы) бывают паровыми, водяными и центробежными. В настоящее время наибольшее распространение получили паровые эжекторы. Одноступенчатый эжектор может создать разрежение до 650 мм рт. ст.

Для получения более глубокого разрежения при хорошей экономичности эжектора применяют двухи даже трехступенчатые эжекторы.

На рис. 8.24 приведена схема двухступенчатого парового эжектора. Свежий пар поступает в рабочее сопло У, где он расширяется и приобретает большую скорость, подсасывая из конденсатора воздух (с небольшой примесью пара) в камеру 2. Смешавшись с воздухом, рабочий пар далее сжимается до абсолютного давления 0,2 бар в диффузоре 3 и конденсируется в холодильнике 4 первой ступени эжектора.

Рис. 8.24. Схема двухступенчатого парового эжектора:

/ - рабочее сопло; 2 — камера; 3 — диффузор; 4 — холодильник первой ступени; 5 — холодильник второй ступени; 6 — патрубок для удаления воздуха; 7- рабочее сопло второй ступени Воздух и несконденсировавшаяся часть пара отсасываются эжектором второй ступени и в диффузоре этой ступени дожимаются до давления несколько выше атмосферного. К рабочему соплу 7 второй ступени эжектора также подводят свежий пар. Пар конденсируется в холодильнике 5 второй ступени, а воздух и несконденсировавшаяся часть пара выбрасываются в атмосферу через патрубок 6. Конденсат рабочего пара из холодильников отводится в конденсатор.

Читайте также:


Социальная утопия платона реферат

Реферат на тему яблочный пирог

Поликультурная компетентность педагога реферат

Заповедник былина кировская область реферат

Реферат роль познания в жизни человека