Устройство для глушения шума сброса газа в атмосферу

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для глушения шума высокоскоростной струи газа, образующейся на выходе сбросных газопроводов от технологического оборудования по подготовке газа.
Известна холодная свеча, относящаяся к устройствам сброса газа в атмосферу из различного технологического оборудования токсичных газов, преимущественно горючих газов, содержащая сбросную трубу с входным патрубком, установленную вертикально, выполненную с внутренним и внешним продольными оребрениями, на выходе сбросной трубы установлен рассеиватель [RU 2206833 С1, МПК F23J 11/10 (2000.01), опубл. 20.06.2003]. Продольные оребрения выполнены в виде прямых, сплошных продольных ребер, которые повышают устойчивость, жесткость и сопротивление сбросной трубы динамическим нагрузкам (изгибу и колебаниям), возникающим, например, под воздействием ветровой нагрузки, землетрясения, истекающих потоков газа и других внутренних и внешних воздействий.
Известен глушитель шума выхлопа пара, содержащий корпус, состоящий из нескольких соосно скрепленных обечаек, образующих ступени, имеющие дроссельные устройства, входная ступень соединена с выхлопным трубопроводом, крышу, установленную на выходной ступени, и снабжен опорной рамой с подвижным соединением с выхлопным трубопроводом типа «труба в трубе» [RU 120711 U1, МПК F01B31/16 (2006.01), опубл. 27.09.2012]. Ступени глушителя шума выполнены в виде трубчатых глушителей, образованных перфорированными обечайками и звукопоглощающим материалом, расположенным по периферической части ступеней.
Недостатком известного устройства является необходимость дополнительного монтажа строительных сооружений для подъема над уровнем земли для безопасного рассеивания газа в атмосфере, что определяется требованиями ВНТП 03-85 «Нормы технологического проектирования объектов сбора, транспорта, подготовки нефти, газа и воды нефтяных месторождений»: п. 2.176. Высота свечи должна определяться по результатам расчетов рассеивания газа, но не менее 5 м от поверхности земли.
Известен глушитель шума выхлопной струи пара, который содержит корпус, включающий соосные ступени с дросселями пара в виде спирально свернутой сетки, и крышу [RU 2491427 С1, МПК F01D 25/30 (2006.01), опубл. 27.09.2012]. Все ступени корпуса снабжены внутренней звукопоглощающей облицовкой. Первая ступень корпуса снабжена дренажным устройством и соединена с выхлопным трубопроводом. Вторая ступень имеет несколько вертикальных трубчатых глушителей, образованных перфорированными обечайками, размещенных равномерно в корпусе ступени и закрепленных с торцевых сторон диафрагмами. За второй ступенью следует камера расширения, снабженная коническими обечайками. Третья ступень содержит несколько цилиндрических кассет со звукопоглощающим материалом, которые закреплены между двумя взаимно перпендикулярными рядами перегородок и завершается крышей обтекаемой формы. Известное решение позволяет обеспечить необходимое снижение шума при уменьшении массы и габаритов конструкции глушителя шума и допустимом гидравлическом сопротивлении.
Известен глушитель многосекционный для выхлопных воздуховодов компрессов, содержащий цоколь, жестко соединенный с впускным патрубком, причем на цоколе закреплен звукопоглощающий блок, состоящий из отдельных последовательно соединенных секций, каждая из которых выполнена из слоя звукопоглощающего материала и выпускной патрубок [RU 2283434 С1, МПК F01N 1/24 (2006.01), опубл. 10.09.2006].
Известен глушитель шума выхлопной струи пара, который состоит из верхней и нижней ступеней, и содержит корпус, звукопоглощающую внутреннюю облицовку, крышу, дренажное устройство, выхлопной трубопровод, причем корпус имеет ребра жесткости [RU 586804 С1, МПК F01D 25/30 (2006.01), F01N 1/04 (2006.01), опубл. 10.06.2016].
К недостаткам известных устройств можно отнести сложность конструктивного исполнения.
Техническая проблема заключается в создании технического средства, предназначенного для глушения шума сброса газа в атмосферу с учетом эксплуатации в районах с различными природно-климатическими условиями, с соблюдением требования пункта 2.176 норм ВНТП 03-85 «Нормы технологического проектирования объектов сбора, транспорта, подготовки нефти, газа и воды нефтяных месторождений» и с соблюдением экологических норм.
При осуществлении заявляемой полезной модели техническая проблема решается за счет достижения технического результата, который заключается в повышении эффективности глушения шума сброса газа в атмосферу.
Технический результат достигается тем, что устройство для глушения шума сброса газа в атмосферу содержит две коаксиально установленные цилиндрические камеры: выпускную камеру - корпус и приемную камеру с перфорированными стенками, а также входной патрубок, вертикальную отводящую трубу, и опорные кронштейны, указанный корпус жестко соединен через концентрический переход с вертикальной отводящей трубой, на боковой стенке корпуса размещен входной патрубок, который соединен с приемной камерой, которая выполнена с возможностью крепления к корпусу, корпус облицован изнутри звукопоглощающим материалом, снаружи к нижней части корпуса жестко прикреплены опорные кронштейны.
На фиг. 1 схематично изображено устройство для глушения шума сброса газа в атмосферу.
На фиг. 2 разрез по А-А фиг. 1 показано возможное расположение опорных кронштейнов.
Устройство для глушения шума сброса газа в атмосферу (фиг. 1, фиг. 2) содержит две коаксиально расположенные цилиндрические камеры: выпускную камеру - корпус 1, и приемную камеру 2 с перфорированными стенками, входной патрубок 3, вертикальную отводящую трубу 4, защитную крышку 5, оголовок 6 и опорные кронштейны 7.
Выпускная камера - корпус 1 в верхней части жестко соединена через концентрический переход 8 с вертикальной отводящей трубой 4 (сбросная труба). На боковой стенке выпускной камеры - корпуса 1 размещен входной патрубок 3, который жестко соединен через концентрический переход 9 с приемной камерой 2 в ее верхней части. Для снижения скорости выхода газа из устройства по отношению к скорости входа вертикальная отводящая труба 4 выполнена большего диаметра, чем входной патрубок 3.
В выпускной камере - корпусе 1 последовательно сверху вниз жестко установлены перфорированный диск 10 и установочные кронштейны 11 для крепления приемной камеры 2. Выпускная камера - корпус 1 изнутри облицована звукопоглощающим материалом 12, который удерживается перфорированным экраном 13, установленным внутри с целью защиты от выдувания звукопоглощающего материала 12. С наружной стороны на корпусе 1 установлен теплоизоляционный слой 14.
Суммарная площадь отверстий перфорированного диска 10 больше площади поперечного сечения входного патрубка 3. На дне выпускной камере - корпуса 1 размещен дренаж 15, например, в виде крана для слива конденсата. Снаружи к нижней части выпускной камере - корпуса 1 жестко прикреплены опорные кронштейны 7, которые закреплены к закладным элементам фундамента 16 посредством, например, фундаментных болтов 17 или сварки.
В верхней части вертикальной отводящей трубы 4 закреплены от возможного попадания атмосферных осадков во внутреннюю полость устройства защитная крышка 5 и оголовок 6. Защитная крышка 5 жестко прикреплена к внутренней поверхности вертикальной отводящей трубы 4 при помощи стойки 18, которая представляет собой, например, пластину, выполненную из листовой стали и приваренную к защитной крышке 5.
Для обеспечения отвода сбрасываемого газа выше мест пребывания людей общая высота Н устройства выполнена не менее 5 м.
Выпускная камера - корпус 1 может быть выполнен в виде, например, отрезка трубы, сортамент по ГОСТ 8733-74, с нижнего торца которого установлена заглушка эллиптическая по ГОСТ 17379-2001.
Приемная камера 2 может быть выполнена в виде, например, отрезка трубы, сортамент по ГОСТ 8733-74. Затем в стенках отрезка трубы выполняют перфорационные отверстия, суммарная площадь которых больше площади поперечного сечения входного патрубка 3. С нижнего торца приемной камеры 2 установлена, например, заглушка эллиптическая по ГОСТ 17379-2001.
Корпус 1 может быть соединен с вертикальной отводящей трубой 4 через концентрический переход 8, который выполнен, например, по ГОСТ 17378-2001.
Количество установочных кронштейнов 11 для крепления приемной камеры 2 выбирают конструктивно из условия надежного крепления приемной камеры 2 в выпускной камере - корпусе 1 устройства.
Детали выполнены из стали, марку которой определяют условиями эксплуатации технологического оборудования, размещаемого в определенных климатических условиях. Звукопоглощающий материал 12 и теплоизоляционный слой 14 могут быть выполнены, например, из минеральной ваты.
Количество установочных кронштейнов 11 для крепления приемной камеры 2 выбирают конструктивно из условия надежного крепления приемной камеры 2 в корпусе 1 устройства.
Детали, кроме звукопоглощающего материала 12 и теплоизоляционного слоя 14, выполнены из стали, марку которой определяют условиями эксплуатации технологического оборудования, размещаемого в определенных климатических условиях. Теплоизоляционный слой 14 предназначен для предотвращения от замерзания выделившейся из газа жидкости при работе устройства в зимнее время. Теплоизоляционный слой 14 может быть покрыт с внешней стороны тонким листовым материалом (не показано), например, оцинкованной сталью с целью защиты от атмосферных осадков.
Устройство работает следующим образом.
Поток газа поступает в приемную камеру 2 по входному патрубку 3 вертикально вниз. В приемной камере 2 происходит расширение, снижение скорости и энергии потока газа. Далее газ проходит через перфорированные стенки приемной камеры 2, меняя при этом направление движения на 90°, выходит в полость выпускной камеры - корпуса 1 в виде горизонтальных струй. В выпускной камеры - корпусе 1 струи газа отражаются от перфорированного экрана 13, при этом часть кинетической и звуковой энергии потока газа переходит в тепловую в слое, выполненном из звукопоглощающего материала 12. Далее восходящий поток газа проходит через отверстия перфорированного диска 10, выходя из него в виде вертикальных струй. Затем газ через сужающееся сечение концентрического перехода 8 попадает в вертикальную отводящую трубу 4, поднимается, проходит зазоры между вертикальной отводящей трубой 4 и защитной крышкой 5, и попадает в полость оголовка 6. При этом за счет эффекта эжекции в кольцевое пространство между вертикальной отводящей трубой 4 и оголовком 6 засасывается поток воздуха. Таким образом, на выходе поток газа совершает работу и дополнительно теряет энергию. Далее поток газовоздушной смеси выходит вертикально вверх и рассеивается в атмосфере.
Таким образом, происходит процесс эффективного глушения шума выходной струи газа при прохождении через предлагаемое устройство, за счет многократного изменения направления потока, ступенчатого расширения, отражения, поглощения звуковых волн, сужения и расширения проходного сечения в элементах указанного устройства. Поток газа совершает работу, вследствие чего происходит снижение энергии потока газа и снижение скорости струи газа на выходе.
При сбросе газа на внутренних поверхностях устройства возможна конденсация капельной жидкости из газа, которая будет собираться в нижней части корпуса 1. Периодическое опорожнение от жидкости производят в подставную емкость (не показано) через дренаж 15, либо в дренажный трубопровод, что обеспечивает соблюдение требований в области охраны окружающей среды.
Защитная крышка 5 позволяет защитить внутреннюю полость устройства от попадания атмосферных осадков, падающих вертикально, а оголовок 6 позволяет защитить от атмосферных осадков, падающих под углом к вертикали. Таким образом, обеспечивается надежная защита внутренней полости устройства от попадания атмосферных осадков.
Конструкция предлагаемого устройства допускает его монтаж на фундаменте без возведения дополнительных строительных сооружений.
Конструктивные размеры элементов заявляемой полезной модели зависят от заданных исходных требований по расходу сбрасываемого газа.
Все элементы устройства технологичны, легко собираются, большее число деталей конструкции можно изготовить из стандартных и унифицированных комплектующих.
Таким образом, заявляемое устройство для глушения шума сброса газа в атмосферу позволяет расширить арсенал технических средств, применяемых для глушения шума высокоскоростной струи газа, образующейся на выходе сбросных газопроводов от технологического оборудования по подготовке газа, при этом имеет единую конструкцию без дополнительных монтажных сооружений, позволяет обеспечить требование пункта 2.176 согласно нормам ВНТП 03-85 «Нормы технологического проектирования объектов сбора, транспорта, подготовки нефти, газа и воды нефтяных месторождений», а также обеспечивает соблюдение требований в области охраны окружающей среды.