РОЗДІЛ 2
МОДЕЛЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМУ ПОТОКУ ПРИРОДНОГО ГАЗУ НА ВИМІРЮВАЛЬНІЙ
ДІЛЯНЦІ ТРУБОПРОВОДУ, ЩО ВИЗНАЧАЄ ТОЧНІСТЬ ОБЛІКУ ГАЗУ
2.1. Особливості технологічного процесу нагрівання природного газу
Як відомо, в склад природного газу крім основної складової (метану) входять
також більш важкі газоподібні вуглеводні – етан, пропан, бутан та ін., а також
водяна пара, механічні домішки у вигляді силікатного та гематитового пилу та
ін. Незважаючи на осушення та очистку, яку проводять на головних промислових
спорудах, транспортований газ все ж таки містить у невеликих кількостях усі
вказані компоненти. Тому при експлуатації газорозподільних пунктів (ГРП) і
автоматизованих газорозподільних станцій (АГРС) необхідно враховувати вплив цих
компонентів і вживати заходи для запобігання шкідливих наслідків, викликаних
ними [48], [49].
Наявність в транспортованому газі вказаних компонентів при певних температурах
і тисках приводить до переходу складових газу з газової фази в тверду
кристалічну, яка називається кристалогідратом [49].
Основний негативний вплив має сам метан, домішки в газі етану, а також більш
важких вуглеводнів (пропану, бутану та ін.), які при наявності в газі водяної
пари за певних температур і тисків утворюють на стінках трубопроводів і деталях
регуляторів скупчення твердих кристалогідратів і гідратні пробки в імпульсних
лініях обв’язки регулятора [49].
Кристалогідрати природних газів ззовні схожі на мокрий пресований сніг, який
переходить в лід. Утворені гідрати створюють пробки в трубопроводах і
відкладаються на деталях регуляторів, що приводить до примерзання затворів до
сідел і закупорювання прохідних січень регуляторів тиску [49].
Примерзання затворів регуляторів до сідел в зимовий час на АГРС, які не мають
спеціальних пристроїв для боротьби з гідратоутворенням, відбувається часто, що
робить обов’язковим присутність на цих станціях чергових операторів [49].
Виникнення кристалогідратів зумовлене поєднанням певного тиску, температури та
насичення природних газів водяною парою. Гідрати представляють собою нестійку
сполуку вуглеводнів з водою; вони розпадаються після того, як пружність водяної
пари в газі буде нижчою за парціальну пружність водяної пари у кристалогідраті.
Одним із головних факторів, які зумовлюють утворення гідратів природних газів,
є насичення останніх водяною парою. При цьому об’ємна швидкість накопичення
гідратів залежить від швидкості зміни вмісту вологи в газі при зміні тиску та
температури [49].
При температурах і тисках нижче границі гідратоутворення природний газ або його
компоненти знаходяться в газоподібній фазі, а вище – у вигляді двофазної
системи (з виділенням кристалогідратів). Збільшення вмісту важких вуглеводневих
компонентів (пропану, бутану, пентану та ін.) приводить до різкого зниження
границі гідратоутворення, тобто до утворення гідратів при більш низьких тисках
і більш високих температурах [49].
Попередження утворення гідратів може бути здійснене шляхом нагрівання газу,
зниженням тиску, введенням інгібіторів гідратоутворення або електролітів [49].
Нагрівання газу застосовують для боротьби з гідратами в умовах, коли вони
утворюються в результаті місцевого редукування (зниження тиску), а робоча
температура перевищує температуру початку утворення гідратів. Нагрівання газу
найбільш доцільно застосовувати на АГРС для забезпечення нормальної роботи
приладів та обладнання [49].
Практика показала, що часто спостерігаються випадки, коли газ із магістральних
газопроводів поступає на АГРС з високим вмістом вологи з температурою точки
роси від -2 до +5 єС. При цьому середня температура газу в зимовий час може
досягати -3 єС і нижче [49].
При редукуванні газу в регуляторах тиску температура газу за регулятором
знижується ще більше (приблизно на 5,6 єС на 1 МПа зниження тиску). Так, при
зниженні тиску з 3...4 до 0,3 МПа температура газу понижається на 15...20 єС і
досягає -18...-23 єС [49].
При вказаних температурах і тисках створюються сприятливі умови для утворення
кристалогідратів. Ці гідрати утворюються на вхідних ділянках газопроводів,
проникають у дросельні органи регуляторів тиску, накопичуються в них, що
приводить до примерзання затворів регуляторів і закупорювання прохідних січень
[49].
Крім того, через низьку температуру газу (до -23 єС) за регулятором після
зниження тиску на АГРС спостерігається інтенсивне зовнішнє обмерзання
трубопроводів і арматури. Низька температура трубопроводу і великий шар льоду
збільшують внутрішнє напруження в металі трубопроводів, вузлах кріплення і т.
д., що є шкідливим і небезпечним явищем.
Для попередження утворення гідратів необхідно, щоб температура газу до і після
редукування була на 4...5 єС вищою за температуру гідратоутворення, а для
усунення зовнішнього обмерзання, – щоб температура газу була +2...+3 єС [49].
В місцях з теплим кліматом (або в літніх умовах) нагрівання газу може бути
значно зниженим або зовсім не застосовуватися [49].
Нагрівання газу для уникнення гідратоутворення та обмерзання трубопроводів і
арматури може здійснюватися за допомогою [49]:
- водогрійних котлів і теплообмінників різних типів, які використовують гарячу
воду в якості теплоносія;
- насиченої пари, що подається в теплообмінник від промислових парокотельних
установок;
- електричних нагрівачів води в системі підігріву газу;
- вогневих нагрівачів з проміжним теплоносієм.
Дослідження систем підігріву газу на АГРС показали, що одним з найбільш
поширених на АГРС є вогневий нагрівач з проміжним теплоносієм типу ПТПГ-30.
Даний нагрівач призначений для непрямого нагрівання газу перед його
дроселюванням, на вході магістральних газопроводів та для інших споживачів
теплого газу
- Київ+380960830922