Совместными
усилиями
к общему успеху...
с_1997 года
"ИНТЕХ ГмбХ"
Газгольдерами являются сооружения, в которых хранятся газы из различных областей применения и различного происхождения. Газгольдеры оснащают различными специальными устройствами, служащими для регулировки основных параметров хранимого продукта (количественные показатели, состав и пр.).
Газгольдеры могут выполнять много разнообразных функций, в зависимости от их функционального назначения, или только одну из них:
а) хранение газа (длительный период или кратковременно);
б) смешение и перемешивание газа с разными концентрациями или разных газов с разным составом;
с) сохранение энергии давления хранимого продукта;
г) измерение количества выпускаемого газа;
д) распределение газа: в момент заполнения баллонов, ёмкостей или во время подачи его в несколько подразделений;
е) компенсирование давления газа в замкнутом цикле системы газораспределения;
ж) сигнализация сбоев в технологическом процессе или сигнализация стабильности установленного режима.
Применяемое в технологии давление определяет категорию газгольдера. Существуют газгольдеры низкого давления (≤70 кПа), 1-ого класса и высокого давления (более 70 кПа), т.е. 2-го класса. Последние эксплуатируются при рабочем избыточном давление газа от 0,07 МПа до 3 МПа и выше.
По схеме мы можем проследить, как каждый из этих двух классов подразделяется на подгруппы и типы, различные по объёмам, конструктивному исполнению, материалам изготовления, положению в пространстве. Газгольдеры могут быть постоянного давления и постоянного объёма.
Газгольдеры высокого давления являются хранилищами для постоянного объёма. В них держится константным геометрический объём, давление же газа может варьировать в
определенных пределах. Это определяется существующей технологией, прочностью и
надежностью конструкции самого резервуара.
Газгольдеры низкого давления являются хранилищами для переменного объёма. В таких хранилищах объём газа легко изменяется, давление его остаётся постоянным.
Газгольдеры высокого давления являются обычно хранилищами постоянного давления и по своей конструкции и технологическим особенностям могут подразделяться на 2 группы:
1-ая группа включает в себя мокрые газгольдеры;
2-я группа - сухие.
Мокрые газгольдеры подразделяются, в свою очередь, на две категории:
По способу действия мокрые газгольдеры (оба типа) представляют собой газгольдеры низкого давления и переменного объёма.
Среди сухих газгольдеров также различают две группы:
Сухие газгольдеры представляют собой газгольдеры постоянного давления газа и переменного объёма.
Газгольдеры постоянного объёма работают, как правило, при высоком давлении газа. Они отличаются друг от друга только геометрической формой. В них давление газа может меняться. Давление растет при увеличении объёма подаваемого в газгольдер специальными компрессорными установками газа.
По геометрическому исполнению газгольдеры постоянного объёма подразделяются на 2 типа:
И в России, и за рубежом наиболее распространены газгольдеры мокрого типа, известные своей простой конструкцией и надежной работой. Они носят название мокрых газгольдеров, потому что в качестве гидрозатвора в них используется простая вода.
В таких газгольдерах легко изменяется объём газа, что и является их большим преимуществом. Газгольдер мокрого типа представляет собой неподвижный резервуар (3), наполненный водой. В него помещается опрокинутый стакан-колокол (1), представляющий собой подвижный элемент. По газовому каналу, расположенному в основании резервуара, газ подаётся под колокол. Упругость газа поднимает колокол, в качестве гидравлического уплотнения выступает вода, которая препятствует выходу газа из-под колокола. При выпуске газа она служит поршнем, способствующим вытеснению газа из подвижных элементов. В газгольдерах больших объёмов между резервуаром и колоколом могут
размещаться телескопы (2), промежуточные подвижные элементы. Их число определяет тип газгольдера: однозвенный – с одним колоколом, двухзвенный – с колоколом и телескопом,
трёхзвенный – с колоколом и двумя телескопами. Представленный на рисунке мокрый газгольдер состоит из: стакана-колокола (1), телескопов (2), резервуара (3), внешних направляющих (4), внутренних направляющих (5), гидрозатворов (6), груза (7) и выравнивающих роликов (8-11).
Газгольдер наполняется газом. При этом один подвижный элемент (звено) последовательно телескопически выдвигается из другого, и специальная конструкция зацепления (гидрозатвор (6)) поднимает их. Гидрозатворы выполняют двойную функцию: они служат зацепляющими конструкциями между подвижными элементами, являясь также уплотнениями между этими элементами (звеньями). Эти конструкции состоят из двух гидрозатворов: нижний наполнен водой, а верхний уходит листом в воду нижнего затвора.
Газ, наполняя газгольдер, поднимает своим упругим давлением сначала колокол. Нижний затвор колокола цепляет верхний гидрозатвор первого телескопа, поднимает его из воды. За ним точно также поднимается второй телескоп. Все подвижные элементы соединяются последовательно в одно целое, достигая своего максимального положения.
Выход газа из газгольдера сопровождается выполнением операций, описанных выше, только в обратной последовательности: первым опускается нижний телескоп, потом – верхние телескопы, а последним опускается колокол.
При наполнении газгольдера газом происходит движение подвижных звеньев вверх, а при выпуске газа они делают движение вниз. Чтобы звенья при этих движениях поддерживали своё горизонтальное положение, необходима функция выравнивающих роликов (8-11). При перекосе звена его может заклинить. Верхние ролики на крыше колокола катятся по вертикальным внешним направляющим (4), которые крепятся на стенке резервуара с внешней стороны, распределяясь равномерно по периметру ёмкости. Высоту направляющих определяет максимальное положение (высшая точка) подвижных звеньев. Эти направляющие представляют собой неизменяемую пространственную конструкцию, состоящую из направляющих в виде двутавровых балок или решётчатых соединений, жёстко скреплённых между собой.
Нижние ролики расположены внизу под каждым подвижным звеном и ходят по внутренним направляющим (5), расположенным по внутренней стенке резервуара.
Направляющие, как внутренние, так и внешние в целом принимают на себя горизонтальные нагрузки газгольдера, как ветер или односторонний снег, создавая предпосылки для безукоризненного перемещения подвижных звеньев, передавая тем самым нагрузки извне на фундамент через корпус ёмкости.
Вес подвижных звеньев способствует поддержанию давления в газгольдере, равного 4 - 5 кПа.
Итак, весь газгольдер поделён на подвижные звенья. При его делении необходимо учитывать ряд критериев, как общие габариты хранилища, затраты на изготовление газгольдера, способы его сооружения и т.д.
Обычно при изготовлении газгольдера используют максимально шесть звеньев. С большим их количеством возрастают расходы при эксплуатации, снижается работоспособность.
Мокрые газгольдеры обычно устанавливают на монолитный фундамент из железобетонных колец. В центр такого фундамента насыпается грунт с песком.
Сколько делать вводов и выводов для газа, определяет технологическая цепочка предприятия. Можно установить только тупиковый газгольдер или сделать его проходным. Это также может повлиять на количество вводов и выводов. Газовые трубы для ввода газа размещаются обычно на основании газгольдера, проходя по днищу. Для управления газгольдером и размещения его системы управления в фундаменте необходим приямок, над которым устанавливается кабина с размещенной в ней аппаратурой для управления.
Во время режима работы резервуар и гидрозатворы наполнены водой, которая зимой подогревается до 5° С. В регионах с холодным климатом вокруг ёмкости газгольдера выкладывают стенку из кирпича, которая создаёт утепляющий эффект и экономит затраты, связанные с отоплением.
В мокрых газгольдерах вода испаряется, хранимый в резервуаре газ немного увлажняется. Поэтому в мокрых газгольдерах не хранят обезвоженные газы и газов с высокой концентрацией.
В мокрых газгольдерах постоянно присутствует влага, создавая тяжелые антикоррозийные условия для работы. Поэтому для всех стальных конструкций должна быть предусмотрена надёжная антикоррозийная защита высокой стойкости.
Сухие газгольдеры с поршневым способом действия работают на низком давлении максимум 4 -5 кПа. Они служат хранилищем для обезвоженных газов и газов с высоким показателем концентрации.
В сравнении с мокрыми газгольдерами преимущество сухих в том, что для них не нужен резервуар с водой и не надо подогревать воду в холодное время. Они не громоздки, и их малый вес не требует такого крепкого фундамента. В отношении расхода по стали на один кубический метр хранимого газа они также экономичнее, а сами газы, которые в них хранятся, не подвергаются увлажнению, как в газгольдерах мокрого типа.
Газ в сухих газгольдерах подаётся под поршень с давлением 25 – 55 кПа, поднимая поршень вверх на максимальную высоту. При выходе газа газ вытесняется в трубопровод под действием веса поршня.
Практика показывает, что поршень сухого газгольдера при наполнении газа может иметь разные положения:
20-80% – нормальное положение;
10 до 20% и от 80 до 90% – считается угрожающим;
от 0 до 10% и от 90 до 100% – положение считается аварийным.
Газ в сухом газгольдере имеет давление, составляющее вес поршня с догрузкой, т.е. с железобетонными грузами, поделённое на площадь сечения сухого газгольдера.
Чтобы не повредить корпус газгольдера или конструкцию поршня при его подъёме на максимальную высоту, корпус газгольдера имеет отверстия для выхода избыточного газа в трубы. Но газ может удалиться через эти отверстия, если поршень поднимется выше их уровня. Трубы для выхода газа носят название сбросных свечей, расположенных на 1,5 -2 метра выше самой крыши газгольдера. Через эти отверстия может уйти весь поступивший в газгольдер избыточный газ, после чего начинается расход имеющегося в газгольдере газа.
Поршень при этом идёт вниз, перекрывая отверстия и прекращая тем самым выход избыточного газа в воздух. Однако при выходе избыточного газа наружу происходит отравление им окружающей атмосферы, может произойти возгорание газа от яркой молнии или электрического разряда. Так что ситуация может стать аварийной.
В этой связи при работе газгольдера считается не допустимым выпускать газ в атмосферу.
Материал на конструкции газгольдеров и расчет их самих осуществляется по строительным нормам и предписаниям.
