Статьи
Атмосферные испарители высокого давления для газификации сжиженных ПРВ и СПГ
К.А. Иванов, Н.В. Павлов, ООО «НПО Мониторинг»
Компанией ООО «НПО Мониторинг» разработан типоразмерный ряд атмосферных испарителей высокого давления на базе биметаллической трубы с развитой поверхностью теплообмена. В статье рассматриваются преимущества испарителей на базе биметаллической трубы, конструктивные особенности разработанного типоразмерного ряда.
1. ВВЕДЕНИЕ
В третьем номере журнала «Технические газы» за 2010 год в статье «Современные атмосферные испарители криогенных жидкостей» нами уже затрагивалась проблема повышения безопасности и эффективности производства и потребления продуктов разделения воздуха, диоксида углерода, СПГ [1].
Как показывает практика, проблема оказалась актуальной и за первый год после начала серийного выпуска испарителей среднего давления (до 4,0 МПа) было отгружено более тридцати единиц атмосферных испарителей среднего давления.
Однако наравне с использованием технических газов среднего давления, газифицируемых непосредственно на площадке у потребителя, широко применяются схемы обеспечения производств газами из баллонов, моноблоков (баллонных сборок) [2, 3]. Использование тепла окружающего воздуха для газификации жидких криопродуктов высокого давления на баллонных наполнительных станциях давно стало нормой в странах Европы, а вот для газификации криопродуктов под высоким давлением на отечественных наполнительных установках типа «АГУ» и «СГУ» в настоящее время используются преимущественно электрические испарители с промежуточным теплоносителем (с водяной ванной). Это достаточно энергоемкая технология: мощность такого электрического испарителя – 60-80 кВт.
2. СОЗДАНИЕ АТМОСФЕРНЫХ ИСПАРИТЕЛЕЙ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
С целью сокращения энергозатрат на газонаполнительных станциях и автогазозаправочных станциях ООО «НПО Мониторинг» был разработан типоразмерный ряд атмосферных испарителей высокого давления (25,0 МПа). Была освоена технология сборки биметаллической оребренной трубы на основе бесшовной калиброванной нержавеющей трубы, обеспечивающей необходимые прочностные характеристики проточных каналов испарителя и алюминиевого профиля с развитой поверхностью теплообмена.
Профиль алюминиевый изготавливается в соответствии с ГОСТ 8617-81 «Профили прессованные из алюминия и алюминиевых сплавов». Первичный материал алюминий 6060 закаливается и искусственно состаривается (АД31Т1) [4]. В качестве внутренней трубки используется бесшовная калиброванная труба из нержавеющей стали AISI 316.
Серьезной проблемой при освоении технологии сборки биметаллической трубы стали недостаточно жесткие требования действующего стандарта ГОСТ 8617-81 «Профили прессованные из алюминия и алюминиевых сплавов»[4], предъявляемые к предельным отклонениям размеров поперечного сечения внутреннего канала профиля.
При тесном взаимодействии с одним из признанных лидеров в производстве алюминиевого профиля освоено производство специального профиля с минимальными предельными отклонениями размеров поперечного сечения профиля существенно превосходящими значения ГОСТ 8617-81 [4], специалистами ООО «НПО Мониторинг» отработана технология калибровки внутреннего канала оребренной трубы. Эти мероприятия обеспечили возможность сборки элементов атмосферного испарителя высокого давления.
Фото 1. Биметаллическая оребренная труба
Для удовлетворения существующих потребностей рынка компанией ООО «НПО Мониторинг» был разработан ряд стандартных испарителей высокого давления производительностью до 610 нм3/час по азоту Испарители серии «ИВ» прежде всего предназначены для работы в составе баллонных наполнительных станций и АГНКС второго поколения в паре с насосами типа «НСГ», поршневыми насосами малой и средней производительности производства компаний Cryostar SAS, Cryomec AG. Сборка биметаллических труб и испарителей на их основе осуществляется на производственных площадках ООО «НПО Мониторинг.
В таблице 1 приведены основные технические характеристики стандартных атмосферных испарителей высокого давления производства ООО «НПО Мониторинг».
Таблица 1. Основные технические характеристики стандартных атмосферных испарителей высокого давления.
| Модель | Давление, МПа | Площадь, м2 | Масса, кг | Длина, мм | Ширина, мм | Высота, мм | Производительность нм3/час | ||||
| N2 | O2 | Ar | СПГ | CO2 | |||||||
| ИВ 0110-С | 25,0 | 40 | 170 | 1100 | 620 | 3640 | 110 | 104 | 138 | 89 | - |
| ИВ 0220-С | 25,0 | 80 | 310 | 1310 | 1000 | 3640 | 220 | 208 | 275 | 179 | - |
| ИВ 0350-С | 25,0 | 120 | 540 | 1440 | 1330 | 3640 | 350 | 330 | 438 | 285 | - |
| ИВ 0460-С | 25,0 | 160 | 700 | 1900 | 1330 | 3640 | 460 | 434 | 575 | 374 | - |
| ИВ 0610-С | 25,0 | 215 | 950 | 1900 | 1790 | 3640 | 610 | 575 | 763 | 496 | - |
* Номинальная производительность приведена при следующих условиях: температура окружающей среды – 20°C, относительная влажность – 75%, давление газифицируемой среды – 1,5 МПа, температура недорекуперации – 15°C, время непрерывной работы испарителя без отогрева – 8 часов.
На рисунке 2 показана трехмерная модель испарителя высокого давления ИВ-0350-С.
Рис. 2. Общий вид испарителя высокого давления ИВ-0350-С
Включение испарителей в технологическую линию осуществляется с помощью неразъемного соединения – под сварку «встык» к трубе 18*2 или разъемного – накидная гайка G ¾.
Каждое изделие подвергается гидравлическим испытаниям на прочность под давлением 31,5 МПа с дальнейшей продувкой и осушкой внутренней полости сухим чистым азотом.
Фото 3. Испаритель ИВ-0350-С во время проведения гидравлических испытаний
Фото 4. Испаритель ИВ-0350-С во время проведения натурных испытаний
Натурные испытания испарителя на баллонном наполнительном участке ООО «НПО Мониторинг» подтвердили расчетные параметры изделия, позволили сделать вывод о возможности использования аппаратов этого класса для газификации сжиженных газов под давлением до 25,0 МПа.
Рис. 5. Формирование обозначения испарителя
3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Наличие запаса алюминиевого профиля и биметаллической трубы на складе и отработанная технология производства позволяют максимально сократить сроки поставки атмосферных испарителей высокого давления.
Данный тип испарителей может использоваться для газификации продуктов разделения воздуха и СПГ под давлением до 25,0 МПа на баллонных наполнительных станциях, на станциях типа АГНКС при заправке транспорта, работающего на сжатом метане. А также в нефтегазовой промышленности для подачи газообразного азота в нефтеносный пласт под высоким давлением и многих других отраслях народного хозяйства.
По индивидуальным заказам испарители могут изготавливаться с рабочим давлением до 40,0 МПа.
ЛИТЕРАТУРА
- К.А. Иванов, Н.В. Павлов, Современные атмосферные испарители криогенных жидкостей // Технические газы, — 2010. — № 3. 31-34 с.
- Н.В. Павлов, В.А. Чадымов, В.В. Портянкин, Унифицированные газоразрядные рампы в шкафном исполнении для технических газов // Технические газы, — 2009. — № 3. 40-44 с.
- Павлов Н.В., Чадымов В.А., Иванов А.А. Унифицированные газоразрядные рампы для технических газов// Технические газы. — 2009. — № 1. — 64-69 с.
- ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР Профили прессованные из алюминия и алюминиевых сплавов. ГОСТ 8617-81 (СТ СЭВ 3843-82, СТ СЭВ 3844-82) – ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ, Москва