ХРАНИЛИЩЕ ГЕЛИЯ

Полезная модель относится к области газовой промышленности, а именно к хранению гелия и других газов.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является подземное хранилище газа, содержащее смонтированные в шахтных тоннелях емкости для хранения гелия, выполненные в виде эластичных вкладных резервуаров (рукавов), изготовленных из гелийнепроницаемых полимерных материалов и соединенных трубопроводами через вертикальный ствол с поверхностной системой закачки и отбора гелия из эластичных резервуаров хранилища. (GB 2435505 А, МКИ F17C 1/00 (2006.01), B65D 88/00 (2006.01), B65D 88/76 (2006.01), B65G 5/00 (2006.01), опубл. 29.08.2007)
Недостатками этого технического решения являются:
- сложность, большой объем и высокая стоимость подземных работ по подготовке и герметизации стен тоннелей, а так же по приспособлению горных выработок под монтаж эластичных резервуаров для хранения гелия;
- высокая стоимость эластичных резервуаров для хранения гелия из-за больших габаритных размеров, достигающих по диаметру до 15 м и в длину до одного километра и более;
- ограниченная долговечность резервуаров для хранения гелия, менее 20 лет при необходимости 50 лет и более;
- значительные потери хранимого гелия при нарушениях герметичности резервуаров столь большого объема;
- низкий уровень давления гелия в емкостях (до 3,6 МПа) из-за недостаточной прочности.
Технический результат, на который направлена заявленная полезная модель, заключается в обеспечении повышения надежности и долговечности гелиевого хранилища, а так же в обеспечении снижения потерь гелия при нештатных ситуациях и сокращения сроков и затрат на создание и эксплуатацию предлагаемого хранилища.
Указанный выше технический результат достигается за счет того, что в хранилище гелия, включающем емкость для хранения гелия, соединенную с системой закачки и отбора гелия из этой емкости, согласно полезной модели емкость для хранения гелия выполнена в виде металлического трубопровода с защитным покрытием внутренней и наружной поверхностей и запорными автоматическими кранами, установленными на концах и по длине металлического трубопровода.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема сооружения хранилищ предлагаемого типа, включающая магистральный газопровод 1, куда поступает гелийсодержащий природный газ, газоперекачивающие агрегаты 2, установленные на магистральном газопроводе 1, газопроводы-отводы 3, по которым из магистрального трубопровода 1 с помощью газоперекачивающих агрегатов 2 гелийсодержащий природный газ поступает в технологические установки 4 для выделения гелия из гелийсодержащего природного газа, краны 5, через которые очищенный природный газ из технологических установок поступает в газопроводы 6, автоматические запорные краны 7 и 8, по которым очищенный от природного газа гелий поступает в металлические трубопроводы 9, являющиеся емкостями для хранения гелия, и автоматические запорные краны 10, через которые очищенный гелий из металлических трубопроводов 9 через гелиепроводы 11 транспортируется потребителю, при этом автоматические запорные краны 7, 10 расположены на концах металлических трубопроводов 9, а автоматические запорные краны 8 - по длине металлических трубопроводов 9. Кроме того, на схеме изображены краны 12, через которые в случае заполненности металлических трубопроводов 9 гелием очищенный от природного газа гелий закачивают в гелиепроводы 13, газоперерабатывающий завод (ГПЗ) 14, где происходит выделение гелия из гелийсодержащего природного газа, а также трубопровод 15, по которому очищенный природный газ из ГПЗ поступает потребителю и трубопровод 16, по которому из ГПЗ потребителю поступает очищенный от газа гелий.
Описанная принципиальная схема сооружения хранилища гелия работает следующим образом.
Гелийсодержащий природный газ поступает из месторождения (на чертеже не показано) в магистральный газопровод 1, по которому транспортируется с помощью газоперекачивающих агрегатов 2 до конечного потребителя, например, на газоперерабатывающий завод 14 (ГПЗ), удаленный от месторождения, как правило, на значительное расстояние. По маршруту столь дальней транспортировки гелийсодержащего природного газа возникает необходимость газоснабжения близлежащих населенных пунктов и промышленных предприятий очищенным от гелия и других негорючих газов товарным природным газом. В этой связи гелийсодержащий газ подают по газопроводам-отводам 3 на технологические установки 4 для извлечения и закачки гелия через открытые автоматические запорные краны 7 и 8 в емкости для хранения гелия, выполненные в виде металлических трубопроводов 9 с защитным покрытием внутренней и наружной поверхностей, на выходе из которого через открытые автоматические запорные краны 10 гелий по гелиепроводам 11 направляют потребителю. Очищенный товарный природный газ подают через открытые краны 5 по трубопроводам 6 потребителю. При необходимости, например, в случае, когда хранилище заполнено гелием, гелий через открытые краны 12 и гелиепроводы 13 возвращают в магистральный газопровод 1, где он опять смешивается с гелийсодержащим природным газом. Гелийсодержащий природный газ, оставшийся в магистральном газопроводе после разбора промежуточными потребителями, транспортируют на ГПЗ как на конечный пункт доставки, где его очищают от гелия, после чего гелий и товарный очищенный газ по отдельным трубопроводам 16 и 15 поставляют потребителям в сжиженном и/или сжатом состоянии.
Предлагаемая конструкция хранилища позволяет при необходимости хранить в трубопроводном резервуаре различные по составу газы при более высоких давлениях до 20,0 МПа вместо 3,6 МПа при использовании эластичных резервуаров, а, следовательно, увеличить объем хранимых газов. Наличие в конструкции хранилища защитных покрытий и автоматических запорных кранов практически исключает утечки гелия при эксплуатации и сводит потери гелия к минимуму при возникновении аварийных ситуаций.
Предлагаемая конструкция хранилища обладает в сравнении с прототипом рядом преимуществ:
- возрастает долговечность хранилища в результате применения металлических труб взамен эластичных полимерных рукавов в 2 и более раза и становится соизмеримой со сроком службы месторождения газа;
- возрастает удельная газовая емкость в хранилище в результате увеличения давления гелия в трубопроводном резервуаре в 6 и более раз;
- сокращаются сроки создания хранилища благодаря применению отработанной механизированной технологии сооружения газопроводов большого диаметра и значительной протяженности (до 5 тыс. км) на высокие давления (до 25,0 МПа);
- снижаются капитальные затраты на сооружение хранилища трубопроводного типа, поскольку трубопровод для хранения гелия прокладывают в одном транспортном коридоре с газопроводом;
- снижаются потери гелия особенно при длительном хранении и при возникновении аварий благодаря защитному покрытию трубопровода и применению автоматических отсечных запорных кранов.
Реализация хранилищ предлагаемого типа позволит приступить к освоению месторождений природного гелийсодержащего газа Восточной Сибири и на Дальнем Востоке России, обеспечить населенные пункты и промышленные предприятия очищенным товарным природным газом, а так же сохранить ценнейший стратегический продукт, каким является гелий.