На главную

Статьи, публикации, архив номеров  

«     2018     2017  |   2016  |   2015  |   2014  |   2013  |   2012  |   2011  |   2010  |   2009  |   2008  |   »
«     Январь  |   Февраль  |   Март  |   Апрель  |   Май  |   Июнь  |   Июль  |   Август  |   Сентябрь  |   Октябрь  |   Ноябрь  |   Декабрь     »

Технологии

01.08.2014 Конструктивное исполнение современных КВОУ для газоперекачивающих агрегатов

 

Конструктивное исполнение современных КВОУ для газоперекачивающих агрегатов

 

Для транспортировки природного газа по магистральным трубопроводам широко применяются газоперекачивающие агрегаты, состоящие из компрессора и газотурбинного двигателя. Комплексное воздухоочистительное устройство (КВОУ) входит в состав воздухозаборного тракта газотурбинного двигателя. КВОУ обеспечивает очистку атмосферного воздуха от пыли, защиту от птиц и насекомых, влагоотделение, подогрев воздуха зимой и его охлаждение летом, шумоглушение [1].

 

В российском ЗАО «Мультифильтр», созданном в 2008 г. на территории ОАО «ВНИИтрансмаш» – ведущего научно-исследовательского, конструкторского, испытательного и производственного центра транспортного машиностроения, разрабатывают и производят КВОУ различных компоновочных схем и конструктивного исполнения.

В статье описываются современные конструкции КВОУ для газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций. Подобные решения применяются также на КВОУ для высокотехнологичных энергетических установок, компрессорных станций металлургических предприятий и систем промышленной вентиляции.

В 1990-е гг. специалисты ЗАО «Мультифильтр» участвовали в создании КВОУ для газоперекачивающего агрегата ГПА-16 «Нева», заказчиком которого выступало ОАО «Газпром», а разработчиком КВОУ – ОАО «ВНИИтрансмаш». КВОУ выполнено по прогрессивной для своего времени схеме с многоступенчатой очисткой воздуха. Первая ступень грубой очистки – мультициклоны с системой отсоса уловленной пыли вентиляторами, вторая ступень тонкой очистки – сменные карманные (рукавные) фильтры. Мультициклон разработан на основе прямоточного осевого циклона собственной конструкции ПКЦ-250 (прямоточный комбинированный циклон диаметром 250 мм). При разработке КВОУ был выполнен большой объем испытаний на специальном пылевом стенде для натурного моделирования и исследований элементов и систем пылеуловителей на расходе воздуха до 20 000 м3/ч. Метод инструментальных измерений позволяет заранее достоверно оценивать эффективность создаваемого КВОУ любой производительности.

В настоящее время применение циклонов в конструкции КВОУ по своим техническим характеристикам не может быть рекомендовано для новых разработок, так как появились более совершенные технологии очистки воздуха. Современные конструкции КВОУ создаются на базе статических и импульсных круглых (цилиндрических и/или конических) фильтрующих элементов тонкой очистки. Самыми прогрессивными по технико-экономическим характеристикам являются конструктивные исполнения с плоскими панельными (компактными) фильтрующими элементами [2].

Выбор рационального конструктивного исполнения КВОУ во многом определяется условиями эксплуатации. КВОУ могут быть статическими (фильтрующие элементы не очищаются от уловленной пыли) или импульсными (фильтры очищаются от пыли кратковременными обратными импульсами сжатого воздуха). Статические КВОУ более дешевые, и их используют чаще, а более дорогие импульсные применяют при экстремальных почвенно-климатических условиях, то есть в регионах с высокой пылевой нагрузкой и с низкой температурой при опасности забивания поверхности фильтров снегом и инеем.

Отдельно стоит отметить КВОУ морского применения, устанавливаемые на стационарных морских платформах на шельфе и на плавучих объектах. Стандарты для контроля воздушных фильтрующих элементов вентиляции общепромышленного исполнения EN779 и EN1822 не оговаривают воздействие брызг соленой морской воды и/или продуктов неполного сгорания углеводородов (сажа/копоть), которое в обязательном порядке следует учитывать для работающих в морских условиях фильтров. Именно поэтому изготовители фильтров для КВОУ морского применения создают специальные испытательные стенды для имитации морских условий эксплуатации. Фильтрующие элементы для морского применения имеют оригинальную конструкцию, а компоновка КВОУ может быть выполнена по низкоскоростной или высокоскоростной схемам фильтрации [3].

Статическое КВОУ (рис. 1) включает воздухозаборные козырьки, влагоотделители, ступень предварительной фильтрации, ступень фильтров тонкой очистки и ступень высокоэффективных (H)EPA-фильтров.

 

 

Ступень предварительной фильтрации состоит из фильтров класса G4 (EN 779:2002) и применяется для уменьшения пылевой нагрузки на фильтры тонкой очистки F7-F9 (EN 779:2002). Фильтры тонкой очистки конструктивно выполняются в виде круглых картриджей или компактных элементов. Такие фильтры могут быть статическими или импульсными.

Ступень высокоэффективных (H)EPA-фильтров класса E10, E12, H14 (EN1822:2009) создает более благоприятные условия работы турбины. Это увеличивает срок службы между остановками газовой турбины и уменьшает затраты на единицу мощности газотурбинного агрегата. Решение о необходимости применения (H)EPA-фильтров принимает изготовитель газовых турбин. В последние годы многие зарубежные производители турбин предлагают фильтрацию (H)EPA как опцию для всех новых проектов, а также для модернизации существующих КВОУ. В России КВОУ со ступенью высокоэффективных (H)EPA-фильтров пока не нашли широкого применения.

В 2009–2014 гг. ЗАО «Мультифильтр» разработало ряд воздухоочистительных установок на основе круглых картриджных фильтрующих элементов компании Donaldson – всемирного лидера в области фильтрации.

КВОУ с вертикальными круглыми картриджами занимают большие площади, но условия импульсной очистки фильтрующих элементов в таких конструкциях являются наилучшими. На рис. 2 показано КВОУ, разработанное «Мультифильтром» на расход воздуха 80 000 м3/ч, с фильтрующими элементами Donaldson TTD. Фильтрующие модули Donaldson TTD имеют вертикальные картриджи, замена которых производится снизу. Пылесборника нет, уловленная пыль сбрасывается вниз. Блок управления выполнен на основе контроллера и позволяет вручную устанавливать режимы работы. Конструкции с вертикальными картриджами отличаются простотой, поскольку не требуется специальный пылесборник. Уловленная пыль при импульсной очистке фильтроэлемента сбрасывается непосредственно вниз, откуда большей частью уносится ветром и атмосферными осадками. Недостатком конструкции являются относительно большие габаритные размеры и занимаемые площади.

 

 

Горизонтальное расположение круглых картриджей позволяет создавать более компактные КВОУ, но условия по очистке картриджей хуже: пыль с верхних рядов картриджей стряхивается на нижние ряды. На рис. 3 показано КВОУ, разработанное на расход воздуха 80 000 м3/ч, с фильтрующими элементами Donaldson GDX с горизонтальными картриджами. Импульсное КВОУ выполнено по схеме одноступенчатой фильтрации. Атмосферный воздух поступает через всепогодные воздухозаборные козырьки, которые служат для защиты фильтрующих элементов от дождя и снега. Пары фильтрующих элементов конусообразной и цилиндрической формы установлены горизонтальными рядами. Конусообразная форма картриджа хотя и является менее технологичной, но по сравнению с цилиндрическим картриджем позволяет несколько увеличить площадь фильтрации в заданном внутреннем объеме корпуса устройства и получить более благоприятную аэродинамическую схему взаимодействия фильтра с очищаемым воздухом с пылью. Когда перепад давления на фильтре достигает определенного установленного значения, датчики приводят в действие механизм очистки и через форсунки подается мощный импульс сжатого воздуха, который «стряхивает» с поверхности фильтров большую часть скопившейся там пыли. Оператор может вручную установить значение срабатывания этого механизма в зависимости от конкретных условий. Предлагаемый класс очистки – F7–F9. Уловленная пыль сбрасывается в пылесборник и удаляется вентиляторной системой отсоса.

 

 

Фильтрующие элементы для систем с импульсной продувкой конструктивно могут быть выполнены не только в виде круглых картриджей, но и в форме плоских панелей. Компания AAF International, которая производит широкую гамму фильтров для очистки воздуха и занимает лидирующее место в мире по ежегодному объему продаж фильтровального оборудования, выпускает КВОУ с импульсной системой очистки на основе самоочищающихся плоских панельных фильтрующих элементов.

На рис. 4 показан общий вид КВОУ с импульсной системой очистки на основе плоских панельных фильтрующих элементов AAF ASC. Панельные фильтрующие элементы могут быть выполнены по классам очистки F7–F9. Атмосферный воздух проходит через панельные фильтры и очищается от пыли. В конструкции сочетаются принципы инерционной сепарации и сухой фильтрации. Наиболее крупные частицы пыли за счет инерции пролетают мимо фильтрующих панелей и попадают в расположенные за фильтрами вертикальные каналы, чем снижается пылевая нагрузка на фильтрующий материал (до 90 % и более по массе во время песчаных бурь). Часть забираемого воздуха (обычно 7–10 % от общего объема) не проходит через панели, а вместе с пылью попадает непосредственно в вертикальные каналы и с помощью вентиляторной системы пылеудаления возвращается обратно в атмосферу вдали от зоны воздухозабора. При импульсной продувке панели пыль удаляется с поверхности фильтра и уносится проходящим потоком воздуха. Общее количество пыли в атмосферном воздухе не увеличивается, наблюдается лишь незначительное повышение ее концентрации в зоне выброса. Дополнительная очистка воздуха, удаляемого вентилятором отсоса, не требуется.

 

 

КВОУ с плоскими панелями получается более компактным (примерно на 25 %) по сравнению с системами на основе круглых картриджей. Импульсная очистка осуществляется в автоматическом режиме либо по перепаду давления на фильтре, либо по установленному интервалу времени, а также может проводиться оператором в ручном режиме. Система управления обеспечивает подачу аварийного сигнала при большом перепаде давления на фильтре и при малом давлении в магистрали сжатого воздуха.

Импульсное КВОУ на основе самоочищающихся плоских фильтрующих панелей типа ASC компании AAF не требует применения антиобледенительной системы для защиты фильтров от обмерзания и предохранительного перепускного (байпасного) клапана для защиты от недопустимо большого перепада давления на фильтре. За счет применения фильтров типа ASC компании AAF КВОУ получается более надежным. С учетом более длительного срока эксплуатации фильтров импульсные AAF ASC могут стать рациональной заменой обычным статическим системам (рис. 5).

 

 

Выводы

 

1. Выбор рационального конструктивного исполнения КВОУ определяется почвенно-климатическими условиями в месте установки. По конструктивному исполнению фильтрующих элементов КВОУ можно разделить на статические и импульсные. Наиболее распространены статические КВОУ с более высокими технико-экономическими показателями для большинства условий эксплуатации. Более дорогостоящие импульсные системы применяются в регионах со сложными почвенно-климатическими условиями.

2. Современные технологии фильтрации компании AAF с использованием импульсных плоских фильтров типа ASC позволяют создавать КВОУ более простой конструкции, без антиобледенительной системы и байпасного клапана. Такие КВОУ имеют повышенную надежность и не требуют серьезного обслуживания, что делает их рациональной альтернативой КВОУ со статическими фильтрами.

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Галанцев Н. К. Комплексные воздухоочистительные устройства (КВОУ) для газоперекачивающих агрегатов // Сборник докладов и каталог 5-й нефтегазовой конференции «ЭКОБЕЗОПАСНОСТЬ – 2014». – М., 2014.

2. Галанцев Н. К. Конструкции КВОУ для газотурбинных установок на примере разработок компаний AAF и «Мультифильтр» // Тезисы докладов 60-й научно-технической сессии по проблемам газовых турбин и парогазовых установок «Научно-технические проблемы проектирования и эксплуатации наземных объектов с газотурбинными и парогазовыми установками». – Казань, 2013.

3. Галанцев Н. К. Разработка комплексных воздухоочистительных устройств (КВОУ) для морского применения на основе воздушных фильтров и технологий AAF International // Труды 11-й Международной конференции и выставки по освоению ресурсов нефти и газа Российской Арктики и континентального шельфа стран СНГ (RAO / CIS Offshore 2013). – СПб., 2013.

 

Николай ГАЛАНЦЕВ,
генеральный директор ЗАО «Мультифильтр»

 

Контакты

Беларусь: 220121, г. Минск
а/я 72
Тел.: +375 (17) 385-94-44,
385-96-66

Факс: +375 (17) 392-33-33
Gsm: +375 (29) 385-96-66 (Vel)

Е-mail: energopress@energetika.by
E-mail отдела рекламы:
reklama@energetika.by

© ОДО Энергопресс, 2003—2009. Все права защищены.
Мониторинг состояния сайта
Создание сайта Атлант Телеком