Повышение эффективности и безопасности эксплуатации резервуарных установок сжиженных углеводородных газов с искусственным испарением

Феоктистов, Александр Анатольевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Повышение эффективности и безопасности эксплуатации резервуарных установок сжиженных углеводородных газов с искусственным испарением
ВАК РФ 25.00.19, Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ

Автореферат диссертации по теме "Повышение эффективности и безопасности эксплуатации резервуарных установок сжиженных углеводородных газов с искусственным испарением"

УДК 621.6.036

0034Э2262

На правах рукописи

Феоктистов Александр Анатольевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ РЕЗЕРВУАРНЫХ УСТАНОВОК СЖИЖЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ С ИСКУССТВЕННЫМ ИСПАРЕНИЕМ

Специальности: 25.00.19 - Строительство и эксплуатация

нефтегазопроводов, баз и хранилищ; 05.26.03 - Пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовый комплекс)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 5 ФЕВ 2010

Уфа 2010

003492262

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении «Саратовский государственный технический университет»

Научные руководители - доктор технических наук, профессор ,

Усачев Александр Прокофьсвмч

- доктор технических наук

Шурайц Александр Лазаревич

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор

Азметов Хасан Ахметзиевич

- кандидат технических наук, доцент Гольянов Андрей Иванович

Ведущее предприятие - Открытое акционерное общество «Газ-Сервис»

Защита диссертации состоится 19 марта 2010 г. в Ю00 часов на заседании диссертационного совета Д 222.002. 01 при Государственном унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов» (ГУП «ИПТЭР») по адресу: 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУП «ИПТЭР». Автореферат разослан 19 февраля 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических паук

<1/П

Л.П. Худякова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В современной отечественной и зарубежной практике энергоснабжения жилищно-коммунальных и промышленных объектов, удаленных от опорных пунктов газоэнергоснабжения, все более широкое применение находят децентрализованные системы энергоснабжения потребителей с использованием пропан-бутановых смесей сжиженного углеводородного газа (СУГ) на базе резервуарных установок (РУ) с искусственным испарением (ИИ).

Применение СУГ в качестве основного или резервного энергоносителя в полной мере отвечает технологическим, экологическим и санитарно-гигиеническим требованиям, способствует улучшению качества выпускаемой продукции и снижению ее себестоимости. Высокая степень диверсификации и автономности систем энергоснабжения на базе СУГ в сочетании с высоким потребительским эффектом делают их применение наиболее предпочтительным при газоснабжении удаленных объектов.

Значительное развитие в настоящее время получает использование СУГ в качестве резервного топлива, особенно для газоэнергоснабжения ряда промышленных предприятий, использующих в качестве основного первичного энергоносителя природный газообразный метан от трубопроводных газораспределительных систем. Аварийное прекращение или недопоставки метана для отдельных предприятий приводят к невозможности возобновления технологического процесса или к значительным материальным ущербам. Здесь, в случаях с перебоями или недопоставками сетевого метана, промышленные потребители переходят на резервное газоснабжение от резервуарных установок пропан-бутановых смесей.

При использовании СУГ в системах резервуарного газоснабжения он, как правило, подвергается регазпфикации внутри испарительных трубопроводных змеевиков (ИТЗ) проточных регазификаторов с твердотельным промежуточным теплоносителем из алюминия, использующих для преобразования жидкой фазы СУГ в паровую фазу, электроэнергию, горячую воду,

дымовые газы и устанавливаемых непосредственно на наружном воздухе температурой до минус 40 "С.

Регазификация СУГ в существующих проточных испарителях характеризуется низким уровнем промышленной безопасности, особенно тех его элементов, которые предназначены для предотвращения попадания жидкой фазы в газопровод потребителя, что значительно повышает риск возникновения аварий на газопотребляющих объектах.

В существующих системах защиты проточных испарителей отсутствуют:

- автоматические регулирующие устройства, исключающие снижение температуры паровой фазы на выходе из испарительного устройства до температуры образования жидкой фазы СУГ;

- устройства постоянного автоматического контроля, предотвращающие попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя.

В настоящее время отсутствуют теоретические основы защиты РУ с ИИ от внешних опасных воздействий (ВОВ), инициирующих попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя, не используется системный подход к обеспечению безопасности эксплуатации резервуарных установок.

Нормативные документы (ГОСТ Р 12.3.047-98, ПБ 12-609-03, СНиП 42-01-2002, СП 42-101-2003) по безопасности эксплуатации резервуарных установок СУГ с искусственным испарением, ряд руководящих материалов, разработанных на основе научных трудов ОАО «Гипрониигаз», ГОУ «Саратовский государственный технический университет», ФГУ «ВНИИПО» МУС России, результатов исследований Усачева А.П., Шурайца А.Л., Курицына Б.Н., Рубинштейна C.B., Малкина В.Л., Шебе-ко Ю.Н., Рулева A.B., Фролова А.Ю., других ученых, рекомендуют оснащение испарителей устройствами постоянного автоматического контроля, предотвращающими попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя, оснащение запорными и предохранительными клапанами с герметичностью класса «А» при полном отсутствии протечек, со средним сроком службы не

менее 40 лет при отсутствии их текущего ремонта за этот период, снижающими уровень индивидуального риска до величины не более 10"8 год"1.

В этой связи разработка теоретических и прикладных основ безопасного и эффективного функционирования систем защиты РУ с ИИ, предотвращающих попадание жидкой фазы СУГ потребителю, является актуальной научно-технической задачей.

Диссертационная работа выполнена на кафедре «Теплогазоснабжение, вентиляция и охрана воздушного бассейна» Саратовского государственного технического университета в период 2005-2009 гг. Начиная с марта 2008 года на стадиях изготовления, монтажа и испытания экспериментального и опытно-промышленного образцов, дальнейшей подготовки к внедрению работа выполнялась в рамках Государственной федеральной программы «Старт» по договору с Фондом содействию развития малых форм предприятий в научно-технической сфере № 5733Р/8284, тема «Разработка и освоение ресурсо- и энергосберегающего испарителя сжиженного газа с теплопередачей через слой твердотельного промежуточного теплоносителя».

Цель работы - повышение эффективности и безопасности эксплуатации резервуарных установок с искусственным испарением путем разработки теоретических основ и технических решений по предотвращению попадания жидкой фазы СУГ потребителю.

Основные задачи исследований:

1. Разработка метода создания системы защиты РУ с ИИ, предотвращающей попадание жидкой фазы СУГ потребителю;

2. Выявление внешних опасных воздействий на РУ с ИИ, инициирующих попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя, и получение аналитических зависимостей, раскрывающих механизм и величину ВОВ;

3. Определение целевых функций, устанавливающих требования к системам защиты РУ с НИ, предотвращающим попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя;

4. Создание модели системы защиты РУ с ИИ, отвечающей заданным требованиям;

5. Разработка на основе созданной модели новых технических решений по защите РУ с ИИ.

Методы исследований: системный подход при разработке защиты РУ с ИИ от внешних опасных воздействий, математическое моделирование, численные методы, методы декомпозиции и математической статистики.

Научная новизна результатов работы

1. Получен алгоритм разработки систем защиты РУ с ИИ по предотвращению попадания жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя, позволяющий обеспечить требуемую величину индивидуального риска не более 10"а год'1.

3. Предложены целевые функции, устанавливающие значение параметров системы защиты, при которых исключается попадание жидкой фазы в газопровод потребителя.

4. На базе выявленных ВОВ и целевых функций разработана модель системы защиты, отличающаяся наличием подсистемы защиты первого уровня и механизма ее контроля, предотвращающих снижение температуры паровой фазы СУГ на выходе из испарителя ниже температуры ее конденсации и подсистемы защиты второго уровня и механизма ее контроля, исключающих попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя при выходе из строя подсистемы защиты первого уровня.

Основные защищаемые положения:

1. Алгоритм разработки систем защиты РУ с ИИ;

2. Результаты исследований но выявлению внешних опасных воздействий на РУ с ИИ, инициирующих попадание жидкой фазы СУГ в газопровод

потребителя, и аналитические зависимости, раскрывающие механизм их влияния на РУ с ИИ и позволяющие определить величину исследуемых ВОВ;

3. Целевые функции, устанавливающие значение параметров системы защиты, при которых исключается попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя;

4. Модель и новые технические решения системы защиты, позволяющие предотвращать попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя;

5. Результаты опытно-промышленных испытаний и внедрения предлагаемой системы защиты РУ с ИИ, новая нормативная документация.

Практическая ценность и реализация результатов работы

2. Разработанные способы и технические решения по повышению эффективности и безопасности эксплуатации РУ с ИИ обеспечивают требуемые степень защиты и величину индивидуального риска не более КГ8 год'1.

Разработанные технические решения защищены патентом № ГШ 63486 Ш и реализованы в стандарте организации СТО 03321549-003-2009 «Технические решения по применению электрических промышленных регазификато-ров сжиженного углеводородного газа с твердотельным промежуточным теплоносителем из алюминия, оснащенных системой защиты, предотвращающей попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя» ОАО «Росга-зификация» (утверждены и введены в действие 21 мая 2009 г.), а также в ПБ 12-609-03 «Правила безопасности для объектов, использующих сжиженные углеводородные газы».

3. Предложенные технические решения внедрены в комплекте технико-эксплуатационной документации, по которой ООО «Наукоемкие технологии» (г. Саратов) осуществляет производство РУ с ИИ, оснащенных разработанными системами защиты по предотвращению попадания жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя.

4. Предложенные научно-технические решения нашли практическое применение при подготовке спецкурса «Системы хранения и регазификации СУГ» для студентов, обучающихся по специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция» Саратовского государственного технического университета и специализирующихся в строительстве и эксплуатации систем газораспределения.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: Девятой научно-практической конференции «Энергоэффективность. Проблемы и решения» в рамках IX Российского энергетического форума (Уфа, 2009); научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» в рамках VIII Конгресса нефтегазопромышленников России (Уфа, 2009); III международной научно-практической конференции «Промышленная безопасность на взрывопожароопасных и химически опасных объектах» (Уфа, 2008); научно-практической конференции «Энергоэффективность. Проблемы и решения» в рамках VIII Российского энергетического форума (Уфа, 2008); Российском конгрессе по газораспределению и газопотреблению (Санкт-Петербург, 2006); ежегодных научно-технических конференциях СГТУ (Саратов, 2006-2009); научно-технических советах ОАО «Ги-прониигаз» (Саратов, 2008 и 2009) и ОАО «Росгазификация (Москва, 2009).

Публикации и личный вклад автора. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ (3 из них - в научных журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ), в т.ч. один патент.

Автору принадлежат: постановка задач исследований, их решение, разработка новых технических решений систем защиты, непосредственное участие в экспериментальных исследованиях и опытно-промышленных испытаниях, анализ, обобщение и внедрение результатов исследований.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, библиографического списка использованной литературы, включающего 157 наименований, четырех приложений. Работа содержит 142 страницы машинописного текста, 28 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследований, показаны новизна и практическая ценность результатов работы.

Первая глава посвящена изучению и разработке мероприятий по повышению энергетической эффективности, снижению металлоемкости и экономии энергии на нужды регазификации РУ с ИИ. В результате проведенного анализа выявлено: электрические испарители с промежуточным теплоносителем представляют собой наиболее экономичный вариант искусственной регазификации; применение промежуточного теплоносителя исключает попадание СУГ в систему теплоснабжения, обеспечивая большую безопасность эксплуатации по сравнению с регазификаторами прямого нагрева; максимальная интенсивность теплообмена от внутренней поверхности ИТЗ к СУГ достигается при создании кольцевого режима течения паро-жидкостной пропан-бутановой смеси с паросодержанием Хк0,п= 30 %; максимальная интенсивность внешнего теплообмена между трубчатыми электронагревателями (ТЭНами) и ИТЗ обеспечивается путем использования в качестве промежуточного теплоносителя отвердевшей заливки из алюминия с заплавлен-ными в нее трубчатыми электронагревателями, расположенными на расстоянии 8 мм от ИТЗ в свету; снижение объема и материалоемкости теплоносителя из алюминия достигается за счет образования в его центральной части цилиндрической полости с боковой поверхностью, отстоящей по нормали от боковой поверхности ТЭНов на расстоянии о =18 мм; применение схемы регазификации с попеременным отбором паровой и жидкой фаз из РУ с ИИ обеспечивает энергосбережение за счет использования природного тепла грунта для испарения части жидкой фазы непосредственно в подземном резервуаре.

Системный анализ предложенных энерго- и ресурсоэффективных РУ с ИИ показал, что они характеризуются низким уровнем промышленной безопасности. Одной из основных причин возникновения аварийных ситуаций на

РУ с ИИ является недостаточная изученность оказываемых на них ВОВ, инициирующих попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя.

Повышению безопасности РУ с ИИ и разработке методов их защиты от опасных, воздействий посвящены труды ОАО «Гипрониигаз», ГОУ «Саратовский государственный технический университет», результаты исследований Клименко А.П., Ионина A.A., Курицына Б.Н., Усачева А.П., Щурай-ца A.JI., Надршина A.C., Преображенского Н.И., Рубинштейна C.B., Вигдор-чика Д.Я., Кряжева Б.Г. и других ученых. Характерным для известных работ является отсутствие комплексного подхода к вопросам повышения безопасности и системного анализа всей совокупности ВОВ, инициирующих попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя.

Отсутствие в настоящее время автоматических устройств, исключающих снижение температуры паровой фазы СУГ на выходе из испарителя ниже температуры ее конденсации, а также систем контроля по предотвращению попадания жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя требует проведения анализа всех определяющих факторов и разработки на его основе модели и конструкции системы защиты, устраняющей указанные недостатки и существенно повышающей уровень безопасности резервуарных установок СУГ.

Вторая глава посвящена выявлению ВОВ на РУ с ИИ, инициирующих попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя, а также получению аналитических зависимостей, раскрывающих механизмы влияния и величины исследуемых ВОВ. В результате изучения и обобщения опыта эксплуатации выявлено влияние следующих ВОВ на РУ с ИИ, инициирующих попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя (рисунок 1 ): смесей пропана и бутана (FCMeo v), непредельных углеводородов (FHenpv), пентан-амиленовых фракций (Fn/а.фр). свободной и растворенной воды (FB); пульсаций объемного расхода (Fon.n); механических частиц, содержащихся и образующихся в газе (FM ч г) и теплоносителе (FM 4T); климатических факторов (FK.1inl); критических тепловых нагрузок (FTen) и низкой температуры (FH/TiTen) теплоносителя.

1. Опасное воздействие смеси углеводородов (Рсмес.у) заключается в уменьшении коэффициента теплоотдачи от внутренней поверхности ИТЗ к кипящей пропан-бутановой смеси по сравнению с а для пропана при увеличении разности концентраций пропана в паровой у" и жидкой фазах и, как следствие, в неполном испарении жидкой фазы и ее попадании в газопровод потребителя.

Уменьшение коэффициента теплоотдачи на участке ИТЗ с расслоенным режимом течения пропан-бутановой смеси:

-,0,15

/ \ л__+ л „,.„ ..

- = 6,4-

рас.см _ ( ^ рас

Х рас гр+х раем 1/2 0,7 „

1 рас.гр "г Л рас.н 2

(1С ' (%рас

= 0,6

[3,3-0,0115-{(нас -Ш)\-Хр,

( 0 6 1,6 Храс =[> + ».8-(гб /Гпр) ' •(ч/рас.ср-ч/рас.ср)] =1-8;

^рас.гр ^Храс 2^Храс.т ^г.к.рас —'т.рас — ^г.н.расэ ^рас.гр — ^рас — С'рас.н;

(1)

(2)

V рас.гр —Ч* рас —Ч* рас.нэ Ч* рас.гр —Ч* рас —Ч* рас.н> Грас.гр ^рас — Грас.н- (3)

Уменьшение коэффициента теплоотдачи на участке ИТЗ с кольцевым режимом течения пропан-бутановой смеси:

- = • 0,5 5 • Яе0,8 • Рг0,4 ■

кол -

(Хкол.гр+Хкол.н)^

С >4-10,15 ; (4)

1 Хк°л.гр+Хкол.н _= 0 65

Г-И) %кол'акол '

V У

\0,6 ^

Хка1=[, + 1.8-(гб/гпр) ' •(^кол.ср-^ол.ср)] =1,61- (5)

Хкол.гр ^^-кол 2^ХК0Л Н; 1Гк,ко;| — ^г.кол —^г.н.кол! ^кол.гр —С^кол —С^рас.гр!

V кол.гр —V кол —V кол.н? V кол.гр —V кол —Ч' кол.н» ^кол.гр —Гкол ^Грас.гр- (6)

Уменьшение среднеинтегрального коэффициента теплоотдачи смеси:

а^м.ср/0! =0,62. (7)

2. Опасное воздействие непредельных углеводородов Рнепр у на РУ с ИИ заключается в их полимеризации во время эксплуатации на внутренней поверхности ИТЗ при повышении температуры ^уг выше температуры начала полимеризации и,., =70 °С, дальнейшем образовании полимерной пленки, снижении интенсивности теплообмена, неполном испарении жидкой фазы и ее попадании в газопровод потребителя.

3. Опасное воздействие жидких пентан-амиленовых фракций Рп/а.фр, имеющих при атмосферном давлении температуру кипения 1п/а.фр = 45...50 °С, заключается в том, что в случае искусственной регазификации осуществляется их полное испарение. Однако в газопроводе потребителя они начинают конденсироваться по мере остывания паровой фазы СУГ за счет теплообмена с наружным воздухом температурой 1в, поскольку ^ < 1п/а фр.

Попадание жидких пентан-амиленовых фракций в газогорелочные устройства потребителя может привести к погасанию пламени и, как следствие, аварийной ситуации.

4. Опасное воздействие Ропп увеличения амплитуды колебания величины объемного расхода ± Д\'05 выше максимально допустимой ± ДУм д:

±АУМ.Д <±ДУоб, (8)

инициирующего проскок ядра потока из мелкокапельной влаги в газопровод потребителя. Колебания объемного расхода возникают вследствие высокого объемного показателя перехода жидкой фазы СУГ в паровую.

5. Опасное воздействие свободной и растворенной воды Рв заключается в образовании кристаллогидратов и льда в запорных устройствах клапанов-отсекателей СУГ, приводит к деформации и нарушению герметичности их уп-лотнительных элементов, попаданию жидкой фазы в газопровод потребителя.

6. Опасное воздействие механических частиц (песка, окалины, грязи), содержащихся в газе (Рм.ч.г) и теплоносителе (Рм ч т), заключается в их выпадении на теплообменных поверхностях испарителя, уменьшении коэффициента теплопередачи до величины

К =-5-, (9)

1 5....„ 5.

м.ч.г ^ ст м.ч.т

асм ^ м.ч.г ^ст ^М.ч.т атеп

неполном испарении жидкой фазы СУГ и попадании в газопровод потребителя.

7. Опасное воздействие на проточные регазификаторы климатических факторов Рклим. заключается в уменьшении температуры наружного воздуха ^ ниже температуры конца кипения смеси Л что приводит к конденсации паровой фазы.

8. Опасное воздействие высоких удельных тепловых потоков теплоносителя Ртеп на РУ с ИИ заключается в образовании пленочного кипения (прослойки паровой фазы между жидкой фазой и внутренней поверхностью ИТЗ) в диапазоне удельных тепловых потоков .. .якр2, сопровождающегося резким снижением среднеинтегрального коэффициента теплоотдачи смеси Осм.ср> неполным испарением жидкой фазы, попаданием ее в газопровод потребителя. Выявлено, что поддержание температур твердотельного теплоносителя в диапазоне 1теп = 60...70 °С исключает пленочное кипение и обеспечивает максимальную величину С^.м.ср.

9. Опасное воздействие низкой температуры теплоносителя (теп (Рн/Т теп)-Снижение (теп ниже температуры конца кипения жидкой фазы смеси 1:к приводит к неполному испарению парожидкостной смеси СУГ и к попаданию жидкой фазы в газопровод потребителя.

Результаты анализа исследуемых ВОВ, определения их величины, согласно полученным аналитическим зависимостям, включены в подраздел 9.2.6 проекта Национального стандарта РФ «Объекты сжиженных углеводородных газов. Общие технические требования к эксплуатации» (ОАО «Гипрониигаз», ОАО «Газпромрегионгаз», 2009).

Третья глава посвящена разработке модели и технических решений системы защиты РУ с ИИ, исключающей снижение температуры паровой фазы СУГ на выходе из ИТЗ ниже температуры ее конденсации и обеспечивающей постоянный контроль по предотвращению попадания жидкой фазы в газопровод потребителя.

В целях создания системы обеспечения безопасности с требуемыми параметрами на основе системного подхода был разработан соответствующий алгоритм разработки модели системы защиты РУ с ИИ, приведенный на рисунке 2. Отличительным элементом предлагаемого алгоритма обеспечения безопасности является задание уровня требований, которому должны удовлетворять выбранные целевые функции. В качестве целевых функций и нормативных или полученных в результате исследований значений, которым они должны удовлетворять, приняты следующие.

1. М и н и м а л ь н а я температура паровой фазы 1тт на выходе из перегревательной части ИТЗ в месте, расположенном в пределах ТПТ из алюминия, в любой момент эксплуатации, в том числе и при отсутствии отбора паровой фазы, для которой установлено значение, равное 55 °С:

Г" = 1к(Ртах, \ртт) + Мп,тш (Стах Дв.гат, IV тахД.тах) + А(Ср= 55 °С. (10)

Значение температуры конца кипения 1к (Ртах, пропан-бутановой смеси с минимальным содержанием пропана при Ртах определяется из следующих формул методом последовательных приближений:

Х = Р„

' 1Т11П

1-ф . ______1-111111

^ V ^тах' Ч'тт) Е ЬК(Ртах>Ч> тт )

В„

(к/р ,,, _Ю Сб+1"(Ртах.Ч/шт).

1 V тах" т тт / 'шах ,

д__Впр

1'(Р V . Л = Р -10 "Р Спр+'"(Р"»х.УпЧп)

1 ^ тах '"тт г тах

(И)

(12)

(13)

Рисунок 2 - Укрупненным алгоритм разработки системы защиты РУ с ИИ,

предотвращающей попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя

Значение минимальной температуры перегрева паровой фазы Atn.min (Gmax, tD mjn, UB max, dB. max) определяется в зависимости от максимального расхода паровой фазы Gmax при минимальной температуре наружного воздуха и его максимальных влагосодержании dB. max и скорости UB тах.

2. М а к с и м а л ь н ы й уровень жидкой фазы в конденсатосборнике

/.max

ф , расположенном за пределами промежуточного теплоносителя перед регулятором давления, для которого установлено значение, равное 160 мм:

. max (l/Va .max .max(Gmax,tB.min,L'B maXidB.max)~'~Д0ср—160 MM. (14)

Значение максимального уровня жидкой фазы пентан-амиленовой фракции в конденсатосборнике </>п/а тах (у/[|/а тах) определяется в зависимости от ее максимально-допустимого содержания в поставляемом СУГ, согласно ГОСТР 52087-2003. Значение максимального уровня жидкой фазы пропан-бутановых фракций в конденсатосборнике Дфп. niax (G

max Дв mjn, UB. тах^в. max)

определяется в зависимости от максимального расхода паровой фазы Gmax при минимальной температуре наружного воздуха tB m;n, его максимальном влагосодержании dB max, максимальной скорости ветра VB max.

3. Суммарная величина протечек СУГ через запорную или предохранительную арматуру VyT в зависимости от величин утечек СУГ п-ого элемента Vn ут, для которой установлено нулевое значение:

4. Уровень индивидуального риска Рннд, для которого согласно ГОСТ Р 12.3.047-98 «Пожарная безопасность технологических процессов» в качестве нормативного параметра установлена следующая вероятность возникновения пожара и взрывной волны в результате опасных воздействий:

VyT = lVayr = о.

(15)

-8

(16)

и II д

I Q ui • Q Bm + I Q„ . Q |-| n 5 10" ,год

i = i

В результате системного анализа и реализации требований целевых функций (10) - (16) разработана модель системы защиты РУ с ИИ с установленным уровнем требований, алгоритм создания которой представлен на рисунке 3.

Рисунок 3 - Алгоритм создания модели системы зашиты РУ с ИИ, предотвращающей попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя

1.1 - снижение температуры паровой фазы на выходе из перегревательной части ИТЗ ниже температуры конденсации;

1.2 - нарушение или отсутствие механизма контроля и оповещения о функционировании подсистемы защиты первого уровня; 1.3 - нарушение или отсутствие механизма контроля и оповещения о функционировании подсистемы защиты второго уровня; 1.4 - Попадание жидкой фазы СУГ в регулятор давления

и газопровод потребителя; 2.1 - температура паровой фазы на выходе из перегревательной масти ИТЗ должна соответствовать требованиям целевой функции (10): 1п ф > (Г = 55 °С); 2.2 - обеспечение постоянного контроля величины 1тш = 55 "С с помощью ПЗПУ, которая имеет возможность автоматического выключения при снижении температуры паровой фазы на выходе из перегревательной части ИТЗ до 1:п ф = 1™" = 55 °С и автоматического повторного включения при 1П ф > О"1'" = 55 °С); 2.3 - обеспечение постоянного контроля величины уровня жидкой фазы СУГ в конденсатосборнике перед регулятором давления фтах = 160 мм с помощью ПЗВУ, которая имеет возможность автоматического выключения при увеличении уровня жидкой фазы СУГ в конденсатосборнике перед регулятором давления до Фа.ф = Ф"ах = 160 мм с невозможностью повторного автоматического включения при Фж.ф <(</>П1'1Х = 160 мм); 2.4 - безопасное предотвращение протечек СУГ через запорно-предохранительную арматуру, а также утечек СУГ в окружающую среду согласно целевой функции (15): Уут = 0 с уровнем индивидуального риска Р||мл < 10"8 год"', согласно целевой функции (16); 3.1 - ИТЗ и его перегревательная часть РУ с ИИ должны быть рассчитаны на обеспечение 1п ф > 55 "С на выходе из перегревательной части ИТЗ при любых изменениях расхода от нулевого до максимального включительно; 3.2 - автоматическое отключение подачи жидкой фазы СУГ в ИТЗ и автоматическая сигнализация с помощью ПЗПУ при 1ц.ф = 1т П = 55 "С на выходе из перегревательной части ИТЗ; 3.3 - автоматическое отключение подачи жидкой фазы СУГ в ИТЗ и автоматическая сигнализация с помощью ПЗВУ при уровне жидкой фазы СУГ в конденсатосборнике перед регулятором давления Фж.Ф = фтл = '60 мм с невозможностью повторного автоматического включения при <А*.Ф < 160 мм; 3.4 - система защиты РУ с ИИ, обеспечивающая = 0 с уровнем индивидуального риска Ри,и < 10"8 год"1; 4 - модель системы защиты РУ с ИИ, состоящая из: 4.1 -ПЗПУ по обеспечению ^.ф > 55 "С на выходе из перегревательной части ИТЗ, включающей: 4.1.1 - датчик температуры паровой фазы, расположенный на выходе из перегревательной части ИТЗ в месте, расположенном в сосуде с промежуточным теплоносителем с температу-

Речультзты З.данне Предложения Рпрл'птка

ОПАСНЫХ ' |' I. [| |;] П" II'. К ЛЬ Чс нп.ч> модели с 1 [ с -

вотаейстьпй тре.'.чшннп ротльитев ими -.аиши

БЧ'иейспшн

I 1.4

1.4

-ч' 2.3

-! 3.3 г

I 4.

¡4.1! 14.2

4-1.1) (1и

¡4.2.1! (4.2.2)

—I л. 1

¡, 6. н

рой выше 1п.ф > 55 °С, подающий сигнал на закрытие при достижении температуры паровой фазы значения =1П1|Г1 = 55 °С и подающий сигнал на повторное открытие при увеличении 1ц.ф > 55 "С; 4.1.2 - исполнительный запорный орган, расположенный на входе в ИТЗ, принимающий сигнал па закрытие от датчика температуры паровой фазы, согласно условию пункта 4.1.1, через блок управления; при этом запорный орган должен осуществлять автоматическое отключение подачи жидкой фазы СУГ с возможностью повторного автоматического включения; 4.2 - ПЗВУ по обеспечению уровня жидкой фазы СУГ в конден-сатосборнике перед регулятором давления <Дж.ф <(фтм = 160 мм), включающей: 4.2.1 -датчик уровня жидкой фазы в сборнике конденсата перед регулятором низкого давления, расположенный вне сосуда с промежуточным теплоносителем и подающий сигнал на закрытие при достижении уровня жидкой фазы = фтт = 160 мм; 4.2.2 - исполнительный запорный орган, расположенный на входе в ИТЗ перед запорным органом, согласно условию пункта 4.1.2, принимающий сигнал на закрытие ог датчика уровня жидкой фазы, согласно условию пункта 4.2.1, через блок управления; при этом запорный орган должен осуществлять автоматическое отключение подачи жидкой фазы СУГ с невозможностью повторного автоматического включения; 5 - разработка конструкции системы защиты РУ с ИИ; 6 - проверка соответствия заданному уровню требований: • для систем защиты в целом Ринд < 1 О-8 год"1 ; • для подсистемы защиты первого уровня 1т™ = 55 °С; • для подсистемы защиты второго уровня фт"х = 160 мм.

Проведенный анализ показывает, что механизм образования повреждений системы защиты РУ с ИИ складывается из четырех этапов, протекающих в строго определенной последовательности и показанных на рисунке 3 (1.1-* 1.2-» 1.3-» 1.4).

В целях повышения безопасности и эффективности установок регази-фикации на основе предложенной модели (рисунок 3) разработан ряд новых технических решений системы защиты по предотвращению попадания жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя, изображенных на рисунке 4.

Так, с целью снижения величины Ромп, обусловливающей пульсацию объемного расхода до значения, при котором предотвращается попадание туманообразной капельной влаги в газопровод потребителя, разработан двухступенчатый ИТЗ. Для повышения интенсивности теплообмена предложена зависимость по определению длины ИТЗ до места перехода ступени 4 меньшего диаметра в ступень 5 большего диаметра (рисунок 4), при которой коэффициент теплопередачи имеет максимально возможное значение.

Для предотвращения влияния величин ГКЛ1Ш, Рм ч т и утечек от ИТЗ при его разгерметизации, а также с целью повышения интенсивности теплообмена

разработаны решения путем заливки трубчатых электронагревателей и ИТЗ расплавленным алюминием, включая и место 11 (рисунок 4) расположения датчика 8 температуры паровой фазы.

С целью предотвращения влияния на РУ с ИИ величин Рсмес у, Рнепру, Рп/а.фр> 1""м.ч.г5 Ртеп> Рн/г.теп и попадания жидкой фазы в газопровод потребителя разработаны технические решения, включающие использование ПЗПУ и ПЗВУ и защищенные патентом 1Ш 63486 Ш (рисунок 4).

Рисунок 4 - Технические решения системы защиты РУ с ИИ по предотвращению попадания жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя

1 - корпус; 2 - промежуточный теплоноситель из алюминия; 3 - ТЭНы; 4 - первая ступень ИТЗ; 5 - вторая ступень ИТЗ, включая и его перегревателъную часть; 6 - датчик температуры теплоносителя; 7 - электромагнитный клапан ПЗПУ; 8 - датчик температуры паровой фазы СУГ; 9 - прибор управления ПЗПУ; 10 - взрывозащищенная оболочка; 11 - место установки датчика 8; 12— сборник конденсата; 13 - датчик уровня; 14 -электромагнитный клапан ПЗВУ; 15 - прибор управления ПЗВУ; 16 - сетчатый

фильтр;------------ соединительные

провода ПЗПУ; ^ ~ - соедини-

тельные провода ПЗВУ

Система защиты РУ с ИИ, защищенная патентом 1Щ 63486 Ш, работает следующим образом. ТЭНы 3 передают тепловую энергию первой 4 и второй 5 ступеням ИТЗ через слой теплоносителя 2 из алюминия. Средняя температура теплоносителя 2 поддерживается на уровне 1теп= 66,5 ± 2,5 °С < 1пол = 70 °С с помощью датчика 6 путем отключения ТЭНов 3 при увеличении до 69 °С и повторного включения при уменьшении до 64 °С. Образовавшаяся паровая фаза поступает в ступень 5, где перегревается в интервале температур *пф = ^теп= 64.. .69 °С при любых значениях расхода паровой фазы, включая Отах.

При снижении температуры паровой фазы до tn<j,= tmm = 55 °С датчик 8 подает сигнал на прибор 9, который осуществляет закрытие клапана 7 с возможностью повторного автоматического открытия при увеличении t1](j> > 55 °С.

При неисправности клапана 7, когда он не закрывается при снижении температуры паровой фазы до tmm, а затем и до th (Рпых, ^1ПП), жидкая фаза через ИТЗ попадает в сборник 12. При повышении уровня жидкой фазы до фтах _ jgQ мм заключенный в сборнике 12 датчик-сигнализатор уровня 13 через прибор 15 осуществляет закрытие клапана 14, установленного до клапана 7 по направлению подачи жидкой фазы, без возможности повторного автоматического открытия до момента выявления и устранения причин неисправности. На входе жидкой фазы в ИТЗ до клапана 14 устанавливается сетчатый фильтр для очистки СУГ от механических примесей. При этом датчики 6, 8 и 13, приборы 9 и 15, клапаны 7 и 14 имеют инерционность не более 2 секунд и количество циклов «включение - выключение» не менее 106.

Расчет по формулам (10) - (16) показал, что разработанная конструкция системы защиты РУ с ИИ (рисунок 4) полностью соответствует предложенной модели (колонка 4 рисунка 3) и установленным величинам целевых функций. По результатам исследований системы защиты РУ с ИИ разработан стандарт СТО 03321549-003-2009 «Технические решения по применению электрических промышленных регазификагоров сжиженного углеводородного газа с твердотельным промежуточным теплоносителем из алюминия, оснащенных системой защиты, предотвращающей попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя» (ОАО «Росгазификация», 2009).

В четвертой главе приведены результаты экспериментальной проверки предложенных целевых функций (10) - (16), а также проверки работоспособности и эксплуатационной надежности системы защиты РУ с ИИ.

Экспериментальная проверка основных параметров системы защиты, предотвращающей попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя, проведена на базе опытно-промышленного образца электрического испарите-

ля с твердотельным промежуточным теплоносителем из алюминия. Исследования проводились с 24 октября по 15 декабря 2006 года и с 5 по 28 августа 2009 года в экспериментальном центре ОАО «Гипрониигаз», г. Саратов. Принципиальная схема экспериментальной установки по исследованию эксплуатационных параметров системы защиты РУ с ИИ приведена на рисунке 5.

Рисунок 5 - Схема экспериментальной установки

Обозначения: позиции 1-15 обозначены как на рисунке 4; 16 - теплоизолированный резервуар; 17 -ТЭН; 18 - дистанционный манометр; 19 - регулятор давления; 20 - термометр;

21 - и-образный манометр;

22 - газовый счетчик; 23 -сбросная свеча; 24 -монитор; 25 - системный блок; 26 - прибор для измерения экспериментальных параметров; 27 - сетчатый фильтр

Результаты экспериментальной проверки поддержания постоянной температуры паровой фазы на выходе из ИТЗ в условиях значительной динамики расхода газа представлены на графике рисунка 6.

Рисунок 6 - Температура паровой фазы на выходе ИТЗ в условиях значительной динамики суточного О 28- расхода паров СУГ

го

то ^ '" Экспериментальные данные:

о" 1 п О - температура паровой фазы;

о 7- _ ■ — ■ - - минимальная

го

А - расход паров СУГ; О - температура парово

_ . — . - - минимал

температура паровой фазы

12 18 24

суток, I, ч

0 6 Часы

Из графика видно, что температура паровой фазы на выходе из ИТЗ, полученная по данным замеров (сплошная линия), поддерживается постоянной

^.ф = const = 66,5 ± 2,5 °C независимо от изменения суточного расхода газа и всегда выше ее минимального значения tmin = 55 °С (пунктирная линия), определенного согласно целевой функции (10).

Результаты экспериментальной проверки изменения эксплуатационных параметров ПЗВУ при выходе из строя ПЗПУ приведены на рисунке 7.

-200 т s 180 |l60

Рисунок 7 - Изменение эксплуатационных параметров ПЗВУ испарителя СУГ при выходе из строя ПЗПУ

Экспериментальные данные: В - уровень жидкой фазы СУГ; © - температура паровой фазы

0 200 400 600 Время испытаний, ти, с

Из графика видно, что при выходе из строя ПЗПУ, например, когда не закрывается клапан 7 (рисунок 4), температура (:Пф снижается сначала до 1ШШ = 55 "С, а затем в момент времени 7И = 410 с температура уменьшается до точки ^ = 44 °С, соответствующей началу конденсации пропан-бутановой смеси в сборнике 12. Из графика также видно, что в интервале времени испытаний 410...500 с уровень жидкой фазы в сборнике 12 повышается со значения ф„/а. „мх = 100 мм до максимального значения фтах = 160 мм, что приводит к закрытию клапана 14 (рисунок 4).

По результатам проведенных исследований и на основе изобретения выпущены нормативные документы СТО 03321549-003-2009 и ПБ 12-609-03, разработана техническая документация, согласно которой осуществляется изготовление предлагаемых систем защиты РУ с ИИ, предотвращающей попадание жидкой фазы в газопровод потребителя.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Предложен алгоритм разработки систем защиты РУ с ИИ, позволяющий уменьшить вероятность попадания жидкой фазы в газопровод и га-

зогорелочные устройства потребителя до 10s год"'. Метод реализован в рамках Государственной федеральной программы «Старт» в части исследования, освоения и серийного производства эффективных и безопасных испарителей СУГ.

2. Выявлены внешние опасные воздействия на РУ с ИИ, инициирующие попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя, получены аналитические зависимости, раскрывающие механизмы их влияния и позволяющие определить величину исследуемых ВОВ. Предложены целевые функции, устанавливающие значение параметров системы защиты, при которых исключаются внешние опасные воздействия на РУ с ИИ.

3. Разработана модель системы защиты, позволяющая на основе выявленных внешних опасных воздействий, полученных целевых функций и задания им экстремальных значений, предотвращать попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя.

4. На основе предложенной модели разработаны новые технические решения системы защиты РУ с ИИ, предотвращающей попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя с величиной индивидуального риска не более 10"8год"'. Новые решения защищены патентом № RU 63486 U1.

Основные результаты работы опубликованы в следующих научных трудах:

Публикации в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях,

рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ

1. Феоктистов A.A. Анализ влияния компонентов сжиженного углеводородного газа на опасность эксплуатации систем подготовки и регазифика-ции резервуарных установок с искусственным испарением // Безопасность труда в промышленности. - 2009. -№ 9. - С. 36-41.

2. Усачев А.П., Шурайц А.Л., Феоктистов A.A., Усачева Т.А., Боц A.A. Анализ влияния внешних опасных воздействий на риски, возникающие при эксплуатации системы подготовки и регазификации резервуарных установок сжиженного углеводородного газа // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР. - Уфа, 2009. - Вып. 2 (76). -С. 101-110.

3. Усачев А.П., Шурайц А.Л., Феоктистов A.A., Недлин М.С. Системный анализ возникновения источников свободной воды и ее накопления в подземных резервуарных установках сжиженного углеводородного газа // Нефтегазовое дело. - 2009. - Т. 7. -№ 1. -С. 98-101.

Прочие публикации

4. Усачев А.П., Феоктистов A.A., Фролов А.Ю., Рулев A.B. Анализ опасных воздействий компонентов сжиженного углеводородного газа на систему его регазификации и подготовки // Научно-технические проблемы совершенствования и развития систем газоэнергоснабжения: Сб. научн. тр. / СГТУ. - Саратов: СГТУ, 2005. - С. 174-187.

5. Усачев А.П., Феоктистов A.A., Фролов А.Ю., Рулев A.B. Анализ внешних опасных воздействий на систему регазификации и подготовки сжиженного углеводородного газа // Научно-технические проблемы совершенствования и развития систем газоэнергосбережения: Сб. научн. тр. / СГТУ. -Саратов: СГТУ, 2006. - С. 161-173.

6. Усачев А.П., Феоктистов A.A., Фролов А.Ю., Рулев A.B. Разработка подсистемы перекрытия попадания сжиженного углеводородного газа из установок регазификации на основе системного подхода // Научно-технические проблемы совершенствования и развития систем газоэнергоснабжения: Сб. научн. тр. / СГТУ. - Саратов: СГТУ, 2007. - С. 71-88.

7. Патент на полезную модель № RU 63486 U1. Испарительное устройство сжиженного углеводородного газа / А.П. Усачев, А.Ю. Фролов, A.B. Рулев, A.A. Феоктистов (RU). - Опубл. 27.05.2007 г. Бюл. 15. -6 с.

8. Усачев А.П., Шурайц АЛ., Феоктистов A.A., Усачева Т.А. Системные исследования опасных воздействий на резервуарные установки сжиженного углеводородного газа с искусственным испарением // Промышленная безопасность на взрывоопасных и химически опасных производственных объек-

тах. Матер. Третьей междунар. научн.-практ. конф. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2009. - С. 222-225.

9. Усачев А.П., Шурайц А.Л., Феоктистов A.A., Усачева Т.А., Боц A.A. Повышение безопасности искусственной регазификации сжиженного углеводородного газа // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. Матер, научн.-практ. конф. в рамках VIII Конгресса нефтегазопромышленников России. - Уфа, 2009.-С. 147-149.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Р„„д - уровень индивидуального риска, год"'; QBi, Qr, - вероятности возникновения в течение года i-ой аварии с горением смеси паров СУГ с воздухом на резервуарной установке с ИИ и образованием опасных факторов избыточного давления и теплового излучения, год ; Qbí л» Qn n ~ условные вероятности поражения человека в результате воздействий избыточного давления и теплового излучения при реализации i-oro типа аварии; р - плотность, кг/м"'; R - сопротивление теплопередаче, (м"-К)/ Вт; X - коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К); б - толщина, м; а - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м -К); с - удельная теплоемкость, кДж/(кг-К); г - скрытая теплота парообразования, кДж/кг; Р - давление, Па; ДР - перепад (потеря) давления, Па; t - температура, °С; g - ускорение свободного падения, м/с2; G - расход (количество), м3/ч, кг/ч; т - время работы, с; V - объем, м3; величина утечки, м /ч; К - коэффициент теплопередачи, Вт/(м2-К); d - диаметр, м; влагосо-держание, д.е.; И, h - высота, м; <р - уровень жидкой фазы, д.е., %; X, х -массовое паросодержание, д.е.; М, m - масса, кг; А, В, С - числовые коэффициенты, экспериментально полученные для различных диапазонов температур; FCMCC),, FHenpy, Fn/а.фр, Fon.n, FM ч г, FM чт - воздействия, обусловленные наличием соответственно смесей углеводородов, непредельных углеводородов, пентан-амиленовых фракций, пульсаций объемного расхода, механических частиц, содержащихся и образующихся в газе, в теплоносителе; FKJ111M, FTen, FH/T.Ten -воздействия, обусловленные соответственно климатическими факторами, критическими тепловыми нагрузками теплоносителя, низкой температурой теплоносителя; q - удельный тепловой поток, Дж/с м2; Re, Рг - критерии подобия Рейнольдса, Прандтля; И - массовая скорость, кг/(с-м2); ^ - со-

держание пропана в смеси, мол. %; - весовое содержание пропана в смеси, вес. %; х ~ параметр, учитывающий влияние содержания пропана в нарожид-костной смеси СУГ; eR - коэффициент для змеевика из труб; v - скорость, м/с; qKpi, qKp: - соответственно первый и второй удельные критические тепловые потоки при кипении СУГ, Вт/м2; R - радиус, м; Atcp - погрешность срабатывания датчика температуры паровой фазы на выходе из испарителя, °С; Афср - погрешность срабатывания датчика-сигнализатора уровня жидкой фазы в конденсатосборнике, мм.

БУКВЕННЫЕ ИНДЕКСЫ б - бутан ; г - газ; гр - граничный; нач - начальный; п.ф - паровая фаза; ж.ф - жидкая фаза; пр -пропан; п/а - пентан-амиленовая; фр - фракция; рас - расслоенный; см - смесь; ут - утечка; к - конечный; конец кипения смеси; н. - начальный, начало кипения; пол - полимеризация; кол - кольцевой; min, opt, max - минимальная, оптимальная и максимальная величины; в - наружный воздух; об - объемный; кр - критический; теп - теплоноситель; м.ч.г (м.ч.т) - механические частицы, содержащиеся и образующихся в газе (теплоносителе); ст - сталь, стенка; n-ый элемент арматуры

АББРЕВИАТУРЫ СУГ - сжиженный углеводородный газ; РУ - резервуарная установка; ИИ - искусственное испарение; ИТЗ - испарительный трубопроводный змеевик; ТЭН - трубчатый электронагреватель; ТПТ - твердотельный промежуточный теплоноситель; ВОВ - внешние опасные воздействия; ПЗПУ - подсистема защиты первого уровня; ПЗВУ - подсистема защиты второго уровня.

Фонд содействия развитию научных исследований. Подписано к печати 15.02.2010 г. Бумага писчая. Заказ № 73. Тираж 100 экз. Ротапринт ГУП лИПТЭР». 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Феоктистов, Александр Анатольевич

Н, h - высота, м; р - уровень жидкой фазы, д.е., %; х, Х - массовое паросодержание, д.е.;

M, m - масса, кг; А, В, С - числовые коэффициенты, экспериментально полученные для различных диапазонов температур;

FcMec.y, FHenP.y, РцУа.фр, Fon.n, FM ч г, FM.4.X- соответственно воздействия, обусловленные наличием смесей углеводородов, непредельных углеводородов, пентан - амиленовых фракций, пульсаций объемного расхода, механических частиц, содержащихся и образующихся в газе, в теплоносителе;

Fjcjihmj Fxen, F„/TTen - соответственно воздействия, обусловленные климатическими факторами, критическими тепловыми нагрузками теплоносителя, низкой температурой теплоносителя; q -удельный тепловой поток, Дж/с м2;

Re, Рг — критерии подобия Рейнольдса, Прандтля;

И - массовая скорость, кг/(с-м ); - содержание пропана в смеси, мол. %;

Е, - весовое содержание пропана в смеси, вес. %;

X - параметр, учитывающий влияние содержания пропана в парожидкост-ной смеси СУГ; sR - коэффициент для змеевика из труб;

•и - скорость, м/с;

Чкрь Якр2 - соответственно, первый и второй удельные критические тепловые потоки при кипении СУГ, Вт/м ;

R - радиус, м;

Atcp - погрешность срабатывания датчика температуры паровой фазы на выходе из испарителя, °С;

Дфср - погрешность срабатывания датчика - сигнализатора уровня жидкой фазы в конденсатосборнике, мм.

БУКВЕННЫЕ ИНДЕКСЫ б - бутан; г-газ; гр- граничный; нач - начальный; п.ф - паровая фаза; ж.ф - жидкая фаза; пр - пропан; п/а - пентан - амиленовая; фр - фракция; рас - расслоенный; см - смесь; ут - утечка; к - конечный; конец кипения смеси; н - начальный; начало кипения; пол - полимеризация; кол - кольцевой; min, opt, шах - минимальная, оптимальная и максимальная величины; в - наружный воздух; об - объемный; кр - критический; теп - теплоноситель; м.ч.г (м.ч.т) - механические частицы, содержащиеся и образующихся в газе (теплоносителе); ст - сталь; стенка; n-ый элемент арматуры;

СУГ — сжиженные углеводородные газы;

РУ - резервуарная установка;

ИИ - искусственное испарение;

ИТЗ - испарительный трубопроводный змеевик; ТЭН—трубчатый электронагреватель; ТПТ—твердотельный промежуточный теплоноситель; ВОВ - внешние опасные воздействия; ПЗПУ — подсистема защиты первого уровня; ПЗВУ — подсистема защиты второго уровня.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЙ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ РЕЗЕРВУАРНЫХ УСТАНОВОК СЖИЖЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ С ИСКУССТВЕННЫМ ИСПАРЕНИЕМ

1.1 Изучение и анализ мероприятий и технических решений по повышению энергетической эффективности резервуарных установок сжиженных углеводородных газов (СУГ) с искусственным испарением

1.2 Разработка технических решений по снижению металлоемкости и экономии энергетических ресурсов в резервуарных установках с искусственным испарением

1.3 Анализ промышленной безопасности резервуарных установок, оснащенных существующими системами подготовки и регазификации сжиженных углеводородных газов (СУГ)

1.4. Выбор направления исследований по повышению эффективности и безопасности резервуарных установок, оснащенных установками искусственной проточной регазификации СУГ

Выводы по главе

Глава 2. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ОПАСНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

НА УСТАНОВКИ РЕГАЗИФИКАЦИИ, ИНИЦИИРУЮЩИХ ПОПАДАНИЕ ЖИДКОЙ ФАЗЫ СУГ В ГАЗОПРОВОД ПОТРЕБИТЕЛЯ

2.1 Цель и задачи системного анализа опасных воздействий на установки регазификации, инициирующих попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя

2.2 Системный анализ опасных воздействий примесей и компонентов СУГ на установки регазификации, инициирующих попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя

2.3. Анализ опасных тепловых и климатических воздействий на установки регазификации СУГ, инициирующих попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя

Выводы по главе

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ И КОНСТРУКЦИИ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ УСТАНОВОК РЕГАЗИФИКАЦИИ, ПРЕДОТВРАЩАЮЩЕЙ ПОПАДАНИЕ ЖИДКОЙ ФАЗЫ СУГ В ГАЗОПРОВОД ПОТРЕБИТЕЛЯ

3.1 Актуальность применения системного подхода при создании системы защиты установок регазификации, предотвращающей попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя

3.2 Системный анализ и разработка модели системы защиты установок регазификации с искусственным испарением сжиженных углеводородных газов с заданным уровнем требований

3.3 Выявление целевых функций, устанавливающих требования к системе защиты установок регазификации, предотвращающей попадание жидкой фазы в газопровод потребителя

3.4 Разработка модели системы защиты установок регазификации, предотвращающей попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя

3.5 Разработка новых технических предложений по повышению безопасности и эффективности установок регазификации на основе предложенной модели

Выводы по главе

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРЕДЛАГАЕМОЙ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЕЕ ВНЕДРЕНИЮ

4.1 Задачи экспериментальных исследований. Описание экспериментальной установки

4.2 Методика экспериментальных исследований, проведение опытов и обработка полученных результатов

4.3 Мероприятия по внедрению системы защиты, предотвращающей попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя

Выводы по главе

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Повышение эффективности и безопасности эксплуатации резервуарных установок сжиженных углеводородных газов с искусственным испарением"

Актуальность работы

В современной отечественной и зарубежной практике энергоснабжения жи-лищно — коммунальных и промышленных объектов, удаленных от опорных пунктов газоэнергоснабжения, все более широкое применение находят децентрализованные системы энергоснабжения потребителей с использованием пропан - бутановых смесей сжиженных углеводородных газов (СУГ) на базе резервуарных установок (РУ) с искусственным испарением (ИИ).

Применение СУГ в качестве основного или резервного энергоносителя в полной мере отвечает технологическим, экологическим и санитарно-гигиеническим требованиям, способствует улучшению качества выпускаемой продукции и снижению ее себестоимости. Высокая степень диверсификации и автономности систем энергоснабжения на базе СУГ, в сочетании с высоким потребительским эффектом, делают их применение наиболее предпочтительным при газоснабжении удаленных объектов.

В настоящее время определилась тенденция применения СУГ в качестве резервного топлива, особенно для газоэнергоснабжения ряда промышленных предприятий, использующих как основной первичный энергоноситель природный газообразный метан, поступающий по трубопроводам газораспределительных сетей. Аварийное прекращение или недопоставки природного газа для отдельных предприятий приводят к невозможности возобновления технологического процесса или к значительным материальным ущербам. Поэтому, в случаях с перебоями или недопоставками природного газа, промышленные потребители переходят на резервное газоснабжение от резервуарных установок пропан - бутановых смесей.

При использовании СУГ в системах резервуарного газоснабжения, пропан-бутановая смесь, как правило, подвергается регазификации, которая происходит внутри испарительных трубопроводных змеевиков (ИТЗ) проточных регазификато-ров с твердотельным промежуточным теплоносителем из алюминия (ТПТ), устанавливаемых непосредственно на открытом воздухе при температуре не ниже минус

40 °С. Для преобразования жидкой фазы СУГ в паровую используются электроэнергия, горячая вода, дымовые газы.

Существующие проточные испарители, особенно те их элементы, которые предназначены для предотвращения попадания жидкой фазы в газопровод потребителя, не обеспечивают необходимого уровня промышленной безопасности ре-газификации СУГ, что значительно повышает риск возникновения аварий на объектах газопотребления.

В существующих системах защиты проточных испарителей не предусматриваются:

Более того, в настоящее время отсутствуют теоретические основы защиты РУ с ИИ от внешних опасных воздействий (ВОВ), инициирующих попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя, не используется системный подход к обеспечению безопасности эксплуатации резервуарных установок.

Однако, в действующих нормативных документах (ГОСТ Р 12.3.047-98, ПБ 12-609-03, СНиП 42-01-2002, СП 42-101-2003), ряде руководящих материалов, разработанных на основе научных трудов ОАО «Гипрониигаз», ГОУ «Саратовский государственный технический университет», ФГУ «ВНИИПО» МУС России, результатов исследований Усачева А.П., Шурайца A.JL, Курицына Б.Н., Рубинштейна С.В, Малкина В.Л., Шебеко Ю.Н., Рулева А.В., Фролова АЛО. и других ученых, содержатся рекомендации по оснащению испарителей устройствами постоянного автоматического контроля, которые предотвращают попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя. Рекомендуется также оснащение испарителей запорными и предохранительными клапанами с герметичностью класса «А» со средним сроком службы не менее 40 лет при отсутствии их текущего ремонта за этот период. При применении указанных устройств возможно снижение уровня индивидуального риска до величины не более 10"8 год"1.

В этой связи, разработка теоретических и прикладных основ безопасного и эффективного функционирования систем защиты РУ с ИИ, предотвращающих попадание жидкой фазы СУГ потребителю, является актуальной научно-технической задачей.

Диссертационная работа выполнена на кафедре «Теплогазоснабжение, вентиляция и охрана воздушного бассейна» Саратовского государственного технического университета в период 2005^-2009 г. Начиная с марта 2008 года, на стадиях изготовления, монтажа и испытания экспериментального и опытно- промышленного образцов, дальнейшей подготовки к внедрению, работа выполнялась в рамках государственной федеральной программы «Старт» по договору с Фондом содействия развития малых форм предприятий в научно-технической сфере № 5733Р/8284, тема: «Разработка и освоение ресурсо - и энергосберегающего испарителя сжиженного газа с теплопередачей через слой твердотельного промежуточного теплоносителя».

Цель работы

Основной целью настоящей работы является повышение эффективности и безопасности эксплуатации резервуарных установок с искусственным испарением, путем разработки теоретических основ и технических решений по предотвращению попадания жидкой фазы СУГ потребителю.

Основные задачи исследований

Основными задачами исследований являются:

1. Разработка метода создания системы защиты РУ с ИИ, предотвращающей попадание жидкой фазы СУГ потребителю.

2. Выявление опасных внешних воздействий на РУ с ИИ, инициирующих попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя, и получение аналитических зависимостей, раскрывающих механизм и величину ВОВ.

3. Определение целевых функций, устанавливающих требования к системам защиты РУ с ИИ, предотвращающим попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя.

4. Создание модели системы защиты РУ с ИИ, отвечающей заданным требованиям.

5. Разработка на основе созданной модели новых технических решений по защите РУ с ИИ.

Методы исследований

При выполнении работы использовались: системный подход при разработке защиты РУ с ИИ от внешних опасных воздействий; математическое моделирование, численные методы, методы декомпозиции и математической статистики.

Научная новизна результатов работы

4. На базе выявленных ВОВ и целевых функций, разработана модель системы защиты, отличающаяся наличием:

- подсистемы защиты первого уровня и механизма ее контроля, предотвращающей снижение температуры паровой фазы СУГ на выходе из испарителя ниже температуры ее конденсации; подсистемы защиты второго уровня и механизма ее контроля, исключающей попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя при выходе из строя подсистемы защиты первого уровня.

Основные защищаемые положения

1. Алгоритм разработки систем защиты РУ с ИИ.

2. Результаты исследований по выявлению внешних опасных воздействий на РУ с ИИ, инициирующих попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя, и аналитические зависимости, раскрывающие механизм их влияния на РУ с ИИ и позволяющие определить величину исследуемых ВОВ.

3. Целевые функции, устанавливающие значение параметров системы защиты, при которых исключается попадание жидкой фазы в газопровод потребителя.

4. Модель и новые технические решения системы защиты, позволяющие предотвращать попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя.

Практическая ценность и реализация результатов работы

1. Предложенный метод позволяет на основе выявления целевых функций и задания им экстремальных значений получать модели сложных технических систем в различных областях прикладной науки и техники. Метод реализован в рамках государственной федеральной программы «Старт», направленной на повышение эффективности и безопасности эксплуатации РУ с ИИ.

2. Разработанные способы и технические решения по повышению эффективности и безопасности эксплуатации РУ с ИИ обеспечивают требуемые сте

О | пень защиты и величину индивидуального риска не более 10" год" .

Разработанные технические решения защищены патентом № RU 63486U1 и реализованы в стандарте организации СТО 03321549-003-2009 «Технические решения по применению электрических промышленных регазификаторов сжиженных углеводородных газов с цилиндрической полостью в твердотельном промежуточном теплоносителе», оснащенных системой защиты, предотвращающей попадание жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя. ОАО «Росгазификация», утвержденные и введенные в действие 21 мая 2009 г.

3. Предложенные технические решения внедрены в комплекте техникоэксплуатационной документации, по которой ООО «Наукоемкие технологии» (г. Саратов) осуществляет производство РУ с ИИ, оснащенных разработанными системами защиты по предотвращению попадания жидкой фазы СУГ в газопровод потребителя.

4. Предложенные научно-технические решения нашли практическое применение при подготовке спецкурса «Системы хранения и регазификации СУГ» для студентов специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция» Саратовского государственного технического университета, специализирующихся в строительстве и эксплуатации систем газораспределения.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на:

- научно-практической конференции «Энергоэффективность. Проблемы и решения» в рамках XI Российского энергетического форума (Уфа, 2009);

- VIII Конгрессе нефтегазопромышленников России, посвященном обеспечению надежности и безопасности систем транспорта нефти и газа (Уфа, 2009);

- III Международной научно-практической конференции «Промышленная безопасность на взрывопожароопасных и химически опасных объектах» (Уфа, 2008);

- научно-практической конференции «Энергоэффективность. Проблемы и решения» в рамках VIII Российского энергетического форума (Уфа, 2008);

- Российском конгрессе по газораспределению и газопотреблению (Санкт-Петербург, 2006);

- ежегодных научно-технических конференциях СГТУ (Саратов, 2006-2009);

- научно-технических советах ОАО «Гипрониигаз» (Саратов 2008 и 2009) и ОАО «Росгазификация (Москва 2009).

Публикации и личный вклад автора

По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ (3 из них — в научных журналах, рекомендованных ВАК).

Автору принадлежат: постановка задач исследований, их решение, разработка новых технических решений систем защиты, непосредственное участие в экспериментальных исследованиях и опытно- промышленных испытаниях, анализ, обобщение и внедрение результатов исследований.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, библиографического списка использованной литературы, включающего 157 наименований. Работа содержит 142 страницы машинописного текста, 28 рисунков, 4 приложения.

Заключение Диссертация по теме "Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ", Феоктистов, Александр Анатольевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Предложен алгоритм разработки систем защиты РУ с ИИ, позволяющий уменьшить вероятность попадания жидкой фазы в газопровод и газогорелоч-ные устройства потребителя до 10"8 год"1. Метод реализован в рамках государственной федеральной программы «Старт» по исследованию, освоению и серийному производству эффективных и безопасных испарителей СУГ.

2. Выявлены внешние опасные воздействия на РУ с ИИ, инициирующие попадание жидкой фазы СУГ потребителю, получены аналитические зависимости, раскрывающие механизм их влияния и позволяющие определить величину исследуемых ВОВ. Предложены целевые функции, устанавливающие значение параметров системы защиты, при которых исключается внешние опасные воздействия на РУ с ИИ.

4. На основе предложенной модели разработаны новые технические решения системы защиты РУ с ИИ, предотвращающей попадание жидкой фазы СУГ

8 1 в газопровод потребителя с величиной индивидуального риска не более 10" год". Новые решения защищены патентом № RU 63486U1.

5. Запроектирован, изготовлен, испытан и рекомендован к внедрению серийный образец электрического регазификатора СУГ с твердотельным промежуточным теплоносителем из алюминия, оснащенный предлагаемой системой защиты. Внедрены в практику проектных и эксплуатационных организаций России нормативные материалы по применению предлагаемой конструкции системы защиты: -СТО 03321549-003-2009 «Технические решения по применению электрических промышленных регазификаторов сжиженного углеводородного газа с цилиндрической полостью в твердотельном промежуточном теплоносителе». ОАО «Рос-газификация», 2009. - 43с.

- ПБ 12- 609-03. Правила безопасности для объектов, использующих сжиженные углеводородные газы. М.: ГУЛ НТЦБП Госгортехнадзора России, 2003. -104 с.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Феоктистов, Александр Анатольевич, Саратов

1. Адинсков Б.П. Огневой испаритель сжиженного газа прямого обогрева / Б.П. Адинсков, Ю.Ф. Кирносов, Н.И. Никитин // Использование газа в народном хозяйстве: Сб. статей - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1976. - Вып. 12. - С. 230-244.

2. Альтшуллер Г.С. Алгоритм изобретения. М.: Московский рабочий, 1973. -296 с.

3. Боглаев Ю.П. Вычислительная математика и программирование. -М.: Высшая школа, 1990. 544с.

4. Болодьян И.А. Пожарная опасность многотопливных автозаправочных станций./ И.А. Болодьян, Ю.Н. Шебеко, B.JT. Малкин и др.// Полимергаз. 2000.-№2.-С. 16-19.

5. Болодьян И.А. Пожарная опасность многотопливных автозаправочных станций./ И.А. Болодьян, Ю.Н. Шебеко, B.JT. Малкин и др. // Полимергаз- 2000.-№3,- С.22-27.

6. Бошнякович Ф. Техническая термодинамика. Часть 2. М.: Госэнергоиздат, 1956. -255с.

7. Будкин А. Каждый сам за себя // За рулем. 2001. №12.-С.96-98.

8. Будкин А. Тосол или антифриз? // За рулем. 1998. №7.-С.96-97.

9. Вильяме А.Ф. Сжиженные нефтяные газы/ А.Ф. Вильяме, В.Л. Ломм. Изд. 2-е перераб. М.: Недра, 1985. - 339с.

10. Вычислительная техника и программирование / А.В. Петров, В.Е. Алексеев, А.С. Ваулин и др. Под ред. А.В. Петрова -М.: Высшая школа, 1990. -479с.

11. ГОСТ 9.602-2005 Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии М.: Стандартин-форм, 2006.-56с.

12. ГОСТ 12.1.004-91 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования. М.: Изд. стандартов, 1992. - 78 с.

13. ГОСТ Р 12.3.047-98 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля -М.: ИПК. Издательство стандартов, 1998.- 85с.

14. ГОСТ 13268- 88. Электронагреватели трубчатые. М. Изд-во стандартов, 1989.- 6 с.

15. ГОСТ Р 52087 2003. Газы углеводородные сжиженные топливные. Технические условия. - М.: Изд-во стандартов, 2003. - 7с.

16. Джонс Д. К. Методы проектирования. / Пер. с англ. 2-е изд. -М.: Мир. -326 с.

17. Ионин А.А. Газоснабжение. М.: Стройиздат, 1989. - 438с.

18. Исаченко В.А. и др. Теплопередача. М.:Энергия, 1981. 453 с.

19. Каталог электронагревательного оборудования. Миасский электротехнический завод, г. Миасс. Челябинской области, 2002. 37с.

20. Клименко А.П. Сжиженные углеводородные газы. М.: Гостоптехиздат, 1962.-429с.

21. Клименко А.П. Сжиженные углеводородные газы. М.: Недра, 1974. - 367с.

22. Курицын Б.Н. Оптимизация систем теплогазоснабжения и вентиляции.-Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1992. 160с.

23. Курицын Б.Н. Системы снабжения сжиженным газом. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1988. - 196с.

24. Курицын Б.Н. Паропроизводительность грунтового испарителя сжиженного газа / Б.Н. Курицын, А.П. Усачев, В.П. Богданов // Использование газа в народном хозяйстве: Сб. статей ин-та Гипрониигаз. Саратов: Изд-во Сарат. унта, 1976. - Вып.12.- С. 180-185.

25. Курицын Б.Н. Резервуарные установки сжиженного газа с комбинированным отбором жидкой и паровой фаз. / Б.Н. Курицын, А.П. Усачев, В.П. Богданов // Жилищное и коммунальное хозяйство, 1976. №9.- С. 21-22.

26. Курицын Б.Н. Коэффициент теплопередачи грунтового испарителя сжиженного газа при постоянном отборе паров / Б.Н. Курицын, А.П. Усачев // Распределение и сжигание газа: Межвуз. научн. сб. Саратов, 1977.- С.73-76.

27. Курицын Б.Н. Теплообмен в парогенераторах сжиженного углеводородного газа с промежуточным теплоносителем / Б.Н. Курицын, А.П. Усачев / Труды Сарат. научн. центра жил.-комм. ак. РФ: Саратов: Изд-во Надежда, 1997. -Вып. 1. -С. 53-62.

28. Курицын Б.Н. Коэффициент теплопередачи грунтового испарителя сжиженного газа при постоянном отборе паров / Б.Н. Курицын, А.П. Усачев // Распределение и сжигание газа: Межвуз. научн. сб. Саратов, 1977.- С.73-76.

29. Кутателадзе С.С. Справочник по теплопередаче/ С.С. Кутателадзе, В.М. Боришанский. -М. JL: Госэнергоиздат, 1959. - 414с.

30. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. М.: Атомиздат, 1979. -415с.

31. Кутепов А. М. Гидродинамика и теплообмен при парообразовании/ А. М. Кутепов, JI. С. Стерман, Н. Г. Стюшин. Учеб. пособ. для вузов. Высшая школа, 1977. 352 с.

32. Мак-Адаме Теплопередача/ Мак-Адаме, X. Вильям. Металлургиздат, М, 1961. 358 с.

33. Маршалл В. Основные опасности химических производств: Пер. с англ. -М.:Мир, 1989. 672 с.

34. Мелентьев J1.A. Оптимизация развития и управления больших систем энергетики: Учеб. пособие. 2- изд., перераб. и доп. -М.: Высшая школа, 1982. -319с.

35. Мелентьев JI.A. Системные исследования в энергетике. 2-е изд., доп. и перераб. М.: Наука, 1983. -456с.

36. Методические рекомендации по оценке эффективности проектов и их отбору для финансирования. Утв-но Госстрем России № 7- 12/47 от31.03. 94г.-М.: Информэлектро, 1994.-84с.

37. Михеев М.А. Основы теплопередачи/ М.А. Михеев, И.М. Михеева. М.: Энергия, 1973.-320 с.

38. Михеев М.А. Теплопередача и тепловое моделирвание / М.А. Михеев, О.С. Федынский, В.М. Дерюгин и др. М.: Изд-во АН СССР, 1959. -297с.

39. Могилев В.К. Справочник литейщика: Справочник для профессионального обучения рабочих на производстве/ В.К. Могилев, О.И. Лев. М.: Машиностроение, 1988.-272 с.

40. Мюллер И. Эвристические методы в инженерных разработках/ Пер. с нем. М.: Радио и связь, 1984. - 144 с.

41. Нащекин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. М.: ВШ, 1981. 324 с.

42. Никитин Н.И. Снабжение сжиженным газом объектов жилищно-коммунального и сельского хозяйства. М.: Стройиздат, 1976. -105с.

43. Никитин Н.И. Анализ процессов дросселирования паров сжиженного газа в регуляторе давления/ Н.И. Никитин, Е.В. Крылов // Газовая промышленность. -Саратов: Гипрониигаз. 1974. №11. С.31-34.

44. Никитин Н.И. Предупреждение конденсато- и гидратообразования пропан-бутана в трубопроводах/ Н.И. Никитин, Е.В. Крылов // Газовая промышленность. -Саратов: Гипрониигаз. 1977. №13. С.189-198.

45. НПБ 107-97 Определение категорий наружных установок по пожарной опасности. М.: ГУГПС МВД России, 1997.

46. Орлов М.А. Основы классической теории решения изобретательских задач. Практическое руководство изобретательного мышления. 2-е изд.-е испр. и доп. М.: СОЛОН - ПРЕСС, 2006.- 432с.

47. Павлович Н.В. Справочник по теплофизическим свойствам природных газов и их компонентов. M.-JL: Госэнергоиздат, 1962. -118с.

48. Патент на полезную модель № RU 55087 U1. Испарительное устройство сжиженного углеводородного газа/А.П. Усачев, А.Ю. Фролов, А.В. Рулев, А.А. Феоктистов, Т.А. Усачева Опубликовано 27.07.2006 г. Бюл. №21. 4 с.

49. Патент на полезную модель № RU 59773 U1. Испарительное устройство сжиженного углеводородного газа/А.П. Усачев, А.Ю. Фролов, А.В. Рулев, А.А. Феоктистов, Т.А. Усачева. Опубликовано 27.12.2006 г. Бюл. №36. 6 с.

50. Патент на полезную модель № RU 63486 U1. Испарительное устройство сжиженного углеводородного газа/А.П. Усачев, А.Ю. Фролов, А.В. Рулев, А.А. Феоктистов, Т.А. Усачева. Опубликовано 27.05.2007 г. 6 с.

51. ПБ 03-576-03 Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением М.: ГУП НТЦ «Промышленная безопасность», 2003.192 с.

52. ПБ 12- 527-03 Правила безопасности при эксплуатации автомобильных заправочных станций сжиженного газа. М.: ГУП НТЦ «Промышленная безопасность», 2003,- 92 с.

53. ПБ 12-529-03 Правила безопасности систем газораспределения и газопотребления. М.: ГУП НТЦ «Промышленная безопасность», 2003.-200с.

54. ПБ 12-609-03 Правила безопасности для объектов, использующих сжиженные углеводородные газы М.: ГУП НТЦ «Промышленная безопасность», 2003.-104с.

55. Половинкин А.И. Основы инженерного творчества: Учеб. Пособие для студентов втузов. М.: Машиностроение, 1988. - 368с.

56. Попырин JI.C. Математическое моделирование и оптимизация теплоэнергетических установок. М.: Энергия, 1978. - 416 с.

57. Правила составления, подачи и рассмотрения заявки на выдачу патента на изобретение// Патенты и лицензии. 1998. №12. - С2-32.

58. Преображенский Н.И. Сжиженные газы. Л.: Недра, 1975. -227с.

59. Радчик И.И. Испарение сжиженных углеводородных газов/ И.И. Радчик, Д.Я. Вигдорчик- М.: ВНИИЭгазпроом, 1975. 44 с.

60. Рачевский B.C. Транспорт и хранение углеводородных сжиженных газов/ B.C. Рачевский, С.М. Рачевский, Н.И. Радчик. М.: Недра, 1974. -250с.

61. Рациональное использование газа в энергетических установках. Справочное руководство./ Р.В. Ахмедов, О.Н. Брюханов, А.С. Иссерлин и др. — Л.: Недра, 1990.-423с.

62. РД 153-39.4-091-01 Инструкция по защите городских подземных трубопроводов от коррозии М. 4-й филиал Воениздата. 2002, 202с. Шурайц А.Л., Красных Б.А., Сорокин А.А., Нечаев А.С., Феоктистов А.А.

63. Рекомендации по выбору основных параметров подземных резервуаров для групповых и индивидуальных установок сжиженного углеводородного газа./ Усачев А.П., Сессии И.В. и др. М.: ОАО Росгазификация, 1998. - 42с.

64. Роев Э.Д. Пожарная защита объектов хранения и переработки сжиженных газов. М.: Недра, 1980. -183с.

65. Рубинштейн С. В. Система газоснабжения с отбором жидкой фазы из резервуара. / С. В. Рубинштейн, В. А. Иванов // «Газовая промышленность», № 1, 1971, С. 26-28.

66. Рубинштейн С.В. Газовые сети и оборудование для сжиженных газов/ С.В. Рубинштейн, Е.П. Щуркин. Л.: Недра, 1991. - 252с.

67. Рябцев Н.И. Сжиженные углеводородные газы/ Н.И. Рябцев, Б.Г. Кряжев. М.: Недра.-1977.-280 с.

68. Семенов Б.А. Инженерный эксперимент в промышленной теплотехнике, теплоэнергетике и теплотехнологиях: учеб. пособие/ Б.А. Семенов. Саратов: Сарат. гос. тех. ун-т, 2009, 288 с.

69. Свод правил по проектированию и строительству (СП 42-101-2003). Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб. М.: Стройиздат, 2003. -214с.

70. Свод правил по проектированию и строительству (СП 42-102-2004). Проектирование и строительство газопроводов из металлических труб. -М.: Стройиздат, 2004. -149с.

71. Системные исследования в энергетике в новых социально-экономических условиях / В.П. Булатов, Н.И. Воропай, А.З. Гамм и др. Новосибирск: Наука, 1995. -189с.

72. Стандарт отрасли (ОСТ 153-39.3-051- 2003) Техническая эксплуатация газораспределительных систем. Основные положения. Газораспределительные сети и газовое оборудование зданий. Резервуарные и баллонные установки. -С.: Три А, 2003.- 96с.

73. Стаскевич H.JI. Справочник по сжиженным углеводородным газам / H.JL Стаскевич, Д.Я. Вигдорчик Л.: Недра, 1986. -543с.

74. Стаскевич Н.Л. Справочник по сжиженным углеводородным газам/ Н.Л. Стаскевич, П.Б. Майзельс, Д.Я. Вигдорчик. Л.: Недра, 1964. -516с.

75. Стаскевич H.JI. Справочник по газоснабжению и использованию газам/ Н.Л. Стаскевич, Г.Н. Северинец, Д.Я. Вигдорчик. Л.: Недра, 1990. - 762с.

76. СТО 03321549-003-2009 Технические решения по применению электрических промышленных регазификаторов сжиженного углеводородного газа с цилиндрической полостью в твердотельном промежуточном теплоносителе / А.П. Усачев,

77. A.Л. Шурайц, А.А. Феоктистов, А.В. Рулев, Т.А. Усачева, Саратов, ОАО «Рос-газификация», 2009. - 43с.

78. Строительные нормы и правила (СНиП 12-03-2001). Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования. М.: Госстрой России, 2001. — 84с.

79. Строительные нормы и правила (СНиП 23-01-99*). Строительная климатология М.: Госстрой, 2002. -58с.

80. Строительные нормы и правила (СНиП 2.07.01-89). Градостроительство Планировка и застройка городских и сельских поселений. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. -56с.

81. Строительные нормы и правила РФ (СНиП 42-01-2002) Газораспределительные системы.- М.: Стройиздат, 2002,- 48с.

82. Теплоэнергетика и теплотехника. Общие вопросы/Под ред.

83. B.А. Григорьева и В.М. Зорина. Книга 1. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 456с.

84. Трушин В.М., Устройство и эксплуатация установок сжиженного углеводородного газа. Л.: Недра, 1980. - 199 с.

85. Усачев А.П. Алгоритм разработки систем обеспечения промышленной безопасности опасных производственных объектов (на примере установок хранения СУГ) / А.П. Усачев, А.Л. Шурайц, А.А. Феоктистов// Безопасность труда в промышленности, №7,2005. С. 5-10.

86. Усачев А.П. Анализ коррозионных воздействий и эффективности работы систем коррозионной защиты подземных установок хранения сжиженного углеводородного газа/ А.П. Усачев, A.JI. Шурайц, А.В. Фролов. Газ России, № 4. -2002. С.15-17.

87. Усачев А.П. Применение системного подхода к разработке систем обеспечения безопасности хранилищ сжиженного газа МИНИ-ТЭС / А.П. Усачев, A.JI. Шурайц, А.А. Феоктистов // Вестник СГТУ. Саратов: СГТУ, 2007. - Вып. 1. -№2(24). -С. 140-150.

88. Усачев А.П. Применение температурного метода для экспериментального определения длины грунтового испарителя сжиженного газа проточного типа // Использование газа в промышленности. Вып. 4. Межвуз. сб. Саратов, 1978. С. 71-75.

89. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» ФЗ 116. Принят Государственной Думой 20 июня 1997 года. - 23 с.

90. Фролов А.Ю. Разработка установок интенсивной регазификации сжиженного углеводородного газа на базе системного подхода//Актуальные проблемы проектирования и строительства объекгоа АПК России: Сб. науч. Тр. Саратов, 2007. С. 305-310

91. Хаббард М.Д. Характеристики режимов течения горизонтального двухфазного потока/ М.Д. Хаббард, А.Е. Даклер// Достижения в области теплообмена. Сборник статей. М.: Изд-во Мир,1970.- С. 7-29.

92. Шорин С.Н. Теплопередача М.: Высш. школа, 1964. - 490 с.

93. Butterworth D. (1972). Private communication to Moles and Shaw.

94. Caves to hold liquid methane // Oil and Gas Journal, 1959. №6. -P. 114-119.

95. China moves to second place // Energy Rept, 1995. 22, №10. -P. 13-19.

96. Cichelli M.T., Bonilla C.F. Heat transfer to liquids boiling under pressure. Trans. Amer. Inst. Chem. Eng., 1945, m. 41, №6.

97. Dele G.E. A new look at ING vaporization methods // Pipe Line industry, 1981. -№ 1. -P. 25-28.

98. Demand Committee Basecase. Proposed Final Version, 1994.- 85p.

99. Efficiency of ground coupled heat pump // Energy Rept., 1994. - № 2. - P. 10-18.

100. Energy Savings and Process Heat Recovery in Electroheat Plants / Aylott W., Bertay A., Fikus P., Geeraert В., Macor В., Pauts J., Saulo A. // Electrowarme Intern, 1986/- 38. В 6 Dezember. -S. 112-119.

101. Erdwerme for St. Moritz abs 1600 m Tiff// Schweiz. Ing. und Archit, 1991. -№ 45. S. 1092-1099.

102. Forchheimer G. Uber die Erwarming des Wassers in Leitungen. Hannover, 1888.-245 s.

103. Franck D., Berntson T. Ground coupled heat pumps with low-temperature heat storage // ASHRAE Trans., Techn. Refrig. and Air-Cond. Eng., 1985. - P. 12851295.

104. Geotermal installation training scheduled // Air Cond., Heat and Refrig. News, 1991.-№4.-P. 128-133.

105. Geotermal pump teleconference // Air cond., Heat and Refrig. News, 1992. № 6. - P. 26-32.

106. Gilmore V.E. Neo-geo Real pump //Pop. Sci., 1988. -№ 6. P. 88-112.

107. Grawford Alex. Heat Recovery Benefits Dairy Operations // Energy Developments, 1981.-October. -P.79-87.

108. Gricke P. Umweltwerme nutzen mit Wrmepumpen // Elektrowarme Int. A., 1992.-№ 2.-S. 47-53.

109. Grigoriev V.A., Dudkevich A.S. Some peculiarities of boiling cryogenic liquids. Heat Transfer; 4th Intern. Heat Transfer Conf. - 1970, vol. 6, p. 324.

110. Groch P.J., Cess R.D. Heat transfer to fluid with low Prandtl number for across plates and cylinders of various cross section // Paper Soc. Mech. Engrs., 1957. — № F-29. P. 28-36.

111. Ground heat energy is growing market // Plant Manag and Eng, 1984. № 8. -P. 39-43.

112. Gryglewicz W. Analyse das thermischen Verhaltens erdreicheingebetter Wer-mespeicher fer zftungsanlagen // Stadtund Gebeudetechink, 1988. № 4. - S. 106-107.

113. Heat Pump Assisted Distillation. Ill: Experimental Studies Using an External Pump / Supranto S., Ishwar Chandra, Linde M. B., Diggory P. J., Holland F. A. // Energy Research, 1986. -Vol. 10. -P. 255-276.

114. Internal Combustion Engines and Energy Conservation Power Generation Industrial, 1980. November. -75p.

115. International Symposium on the Industrial Application of Heat Pump, 1982.-№24-26, March. -189 p.

116. Kavanaugh S. Design considerations for ground and water source heat pumps in southern climates // ASHRAE Trans., Techn. Refrig. and Air-Cond. End., 1989. -P. 1139-1149.

117. Les chaffers composes on commit an assailer la condensation // Gas de France. -Quatriem Edition, 1989.-March. 57p.

118. Lowis G.N., Randall M. Thermodynamics, 2d. Ed. Revised by K.S. Pester and L. Brewer. Mc Graw: Hill, 1961. -723 p.

119. Murray J.G. Using the good earth // 6th Miami Int. Conf., 1983. -P. 649-650.

120. New Energy Conservation Technologies and Their Commercialization.// Proc. Of an Intern. Conference. Berlin, 1981.-6-10 April.

121. Patent 2000570 USA. Liquifieled petroleum gas dispensing system / Norway H.L.

122. Patent 3 124 940. Defrosting device for a liquefied gas evaporator / Guelton Y. (USA), 1964. -4 p.

123. Roumy R. (1970). Private communication.

124. V.C. Theoretical heat pump ground coil analysis with variable ground far field boundary conditions // AlChE Symp. Ser., 1985. -№ 245. P. 7-12.

Информация о работе

Феоктистов, Александр Анатольевич
кандидата технических наук
Саратов, 2010
ВАК 25.00.19

Диссертация

Повышение эффективности и безопасности эксплуатации резервуарных установок сжиженных углеводородных газов с искусственным испарением - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы