Способ и установка для кавитационно-реагентной очистки внутреннего пространства пылеуловителя мультициклонного типа
METHOD AND APPARATUS FOR CAVITATION-REAGENT CLEANING OF DUST COLLECTOR INNER SPACE OF MULTI-CYCLONE TYPE

Изобретение относится к способам очистки внутреннего пространства различного технологического оборудования, применяемого в газовой промышленности, в частности, к способам очистки внутреннего пространства пылеуловителя мультициклонного типа от отложений, представляющих собой уплотненную тонкодисперсную фракцию минеральных и органических отложений.
Известен способ очистки внутренних поверхностей деталей (Патент РФ №2430796). Способ основан на воздействии на очищаемую зону струей жидкости под давлением, истекающей из сопла возбудителя кавитации. Очищаемую поверхность размещают в закрытой емкости, заполненной жидкостью. При воздействии истекающей рабочей жидкости из сопла на материал отложений обеспечивают высокое содержание газопаровых пузырьков в струе с оказанием суммарного гидродинамического и эрозионного воздействия.
Недостатком предлагаемого способа является необходимость регулировки частоты внутренних и наружных пульсаций давления в струе жидкости, а также поддержки в затопленной емкости статического давления, соответствующего максимальной эрозионной способности кавитации. Кроме того, требуемое фиксированное положение и детали и источника кавитационного-эрозионного истечения (сопла) делает невозможным осуществление способа при очистке внутренних цилиндрических поверхностей, особенно циклонов. Недостатками при осуществлении данного способа также являются низкая производительность работ и низкое качество очистки тангенциальных щелей циклонов, на которые в данном способе не оказывается непосредственного воздействия.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является способ очистки внутреннего пространства пылеуловителя мультициклонного типа (патент РФ №2536506). При очистке внутреннего пространства пылеуловителя осуществляют оценку степени заполнения внутреннего пространства пылеуловителя загрязнениями и, в зависимости от установленной степени, осуществляют его очистку посредством пневмоимпульсного устройства, химическую очистку посредством раствора поверхностно-активных веществ, и гидравлическую очистку посредством соплового аппарата высокого давления.
Недостатком при осуществлении данного способа является низкая производительность работ по очистке ввиду длительности технологических процессов каждого из приведенного в способе метода очистки и арсенала используемых технических средств. При этом на компрессорной станции магистрального трубопровода время на планово-предупредительный ремонт крайне ограничено.
Задачей настоящего изобретения является создание способа и установки, позволяющих улучшить качество очистки внутреннего пространства и деталей пылеуловителя мультициклонного типа, представленных цилиндрической, конической или сложной пространственной формой при сокращении эксплуатационных расходов и затрат времени.
Технический результат заключается в повышении эрозийного разрушения отложений, снижении адгезии отложений с внутренней поверхностью очищаемых деталей.
Технический результат достигается тем, что в способе кавитационно-реагентной очистки внутреннего пространства пылеуловителя мультициклонного типа, заключающимся в том, что выведенный из эксплуатации и подготовленный пылеуловитель мультициклонного типа очищают вручную от твердых отложений скребковыми приспособлениями, проводят химическую очистку и гидравлическую очистку с последующим удалением разрушенных отложений, при этом, химическую и гидравлическую очистку внутренних поверхностей проводят в водной среде раствора поверхностно-активных веществ (ПАВ) при воздействии пульсирующего кавитационного потока схлопывающихся газопаровых пузырьков и гидродинамического силового воздействия радиально-направленных или активно-реактивно направленных струйных потоков на отложения внутренней поверхности при давлении 15,0-30,0 МПа, совершающих возвратно-поступательные движения вдоль всей внутренней поверхности гидроциклона. После проведения очистки водный раствор ПАВ подвергается очистке от загрязнений, и может быть использован для заполнения следующего пылеуловителя мультициклонного типа с добавкой ПАВ до необходимой концентрации, при этом расход сливаемого водного раствора ПАВ равен расходу водного раствора ПАВ насоса высокого давления.
Установка для кавитационно-реагентной очистки внутреннего пространства пылеуловителя мультициклонного типа, состоящая из насоса высокого давления, сообщенного с одной стороны с линией низкого давления подачи рабочей жидкости от резервуара или трубопровода технической воды, а с другой стороны с линией высокого давления, которая оснащена манометром, при этом, для генерирования одновременно пульсирующего кавитационного потока и гидродинамического силового давления на линию высокого давления дополнительно установлен ротационный генератор кавитации, включающий четное количество кавитаторов, расположенных в два ряда - верхний ряд выполнен под углом 45 градусов, нижний ряд - под углом 90 градусов к оси ротационного генератора кавитации, выполненных с возможностью вращения вокруг оси ротационного генератора кавитации и неподвижного осевого насадка для выноса в шламонакопительную зону разрушенных отложений. Кавитаторы могут быть активно-реактивными или радиально-направленными, в количестве два или четыре или шесть.
На внутренней поверхности каждого гидроциклона в процессе эксплуатации образуются отложения, представляющие собой уплотненную тонкодисперсную фракцию 0,002-0,15 мм, имеющую высокую степень адгезии с внутренней поверхностью гидроциклона, так как тонкодисперсная фракция состоит из частиц грунта и оксидов металла, сорбировавших продукты осмоления непредельных углеводородов из транспортируемого природного газа. Наличие отложений приводит к росту сопротивления пылеуловителя (перепаду давления) при транспорте газа.
Эрозионное разрушение отложений, имеющих высокую адгезию с внутренней поверхностью гидроциклона пылеуловителя мультициклонного типа, осуществляется за счет одновременной химической и гидравлической очистки, при воздействии пульсирующего кавитационного потока схлопывающихся газопаровых пузырьков и гидродинамического силового давления струйных потоков при давлении 15,0-30,0 МПа водным раствором ПАВ. Экспериментально доказано, что именно такой диапазон давления обеспечивает наиболее эффективное разрушение отложений без повреждения поверхностей деталей. Наличие ПАВ интенсифицирует процесс очистки за счет снижения адгезии между поверхностью оборудования и отложениями, состоящими из частиц грунта и оксидов металла, сорбировавших продукты осмоления непредельных углеводородов из транспортируемого природного газа.
Сущность способа поясняется графическими материалами.
На фиг. 1 схематично представлена установка для кавитационно-реагентной очистки внутреннего пространства пылеуловителя мультициклонного типа.
На фиг. 2 представлен ротационный генератор кавитации для генерирования кавитационно-импульсного истечения (с радиально-направленными или с активно-реактивными струями) с целью удаления отложений с внутренней поверхности циклонов пылеуловителя.
Пылеуловитель мультициклонного типа 10 представляет собой цилиндрический вертикальный емкостной аппарат, внутреннее пространство которого разделено на циклонную зону, состоящую из множества гидроциклонов 3 и шламонакопительную зону 1. На боковой поверхности пылеуловителя 10 расположен вход 11 для подвода газа при режиме нормальной эксплуатации, в верхней части выход 5 для отвода газа в режиме повседневной эксплуатации. В шламонакопительной зоне 1 расположен люк-лаз 2 для осмотра, инспекции и очистки внутреннего пространства шламонакопительной зоны 1. В нижней части пылеуловитель 10 снабжен дренажной трубой 12, оснащенной регулировочным вентилем 13 и сообщенной с одной стороны с внутренним пространством пылеуловителя 10, а с другой стороны с емкостью - отстойником 14.
В гидроциклоне 3 происходит непосредственно процесс очистки газа в режиме повседневной эксплуатации. На внутренней поверхности каждого гидроциклона в процессе эксплуатации образуются тонкодисперсные отложения 17 (фиг 2).
Установка для кавитационно-реагентной очистки внутреннего пространства пылеуловителя мультициклонного типа 10 состоит из насоса высокого давления 8, сообщенного с одной стороны с линией низкого давления 9 подачи рабочей жидкости от резервуара или трубопровода технической воды, а с другой стороны с линией высокого давления 6 (представлена гибкими резино-тканевыми рукавами высокого давления), оснащенной манометром 7. Ротационный генератор кавитации 4, установлен на линию высокого давления 6 и включает четное количество два, или четыре, или шесть активно-реактивно или радиально-направленные кавитаторов 15 (фиг. 2), расположенных в два ряда - верхний ряд выполнен под углом 45 градусов, нижний ряд - под углом 90 градусов к оси 19 ротационного генератора кавитации 4, выполненные с возможностью вращения вокруг оси 19 ротационного генератора кавитации 4, и неподвижного осевого насадка 16 (фиг 2) для выноса в шламонакопительную зону 1 разрушенных отложений.
Способ очистки пылеуловителей мультициклонного типа 10 осуществляется следующим образом:
1) Прекращают транспортировку газа на участке газопровода, на котором установлен пылеуловитель 10.
2) Осуществляют слив жидких фракций, накопившихся в шламонакопительной зоне 3 через дренажную трубу 12, путем открытия регулировочного вентиля 13 в накопительную емкость - отстойник 14.
3) Демонтируют фланцевые соединения смотрового люка-лаза 2 и входа газа 11 и осуществляют из шламонакопительной зоны 1 ручной оперативный сбор твердых отложений: - скоксовавшихся твердых углеводородов, полимерных включений, представляющих собой части резиновых изделий, например шлангов, пневмозаглушек, используемых при ведении ремонтных работ разных видов в процессе эксплуатации газопровода, металлических включений, которые большей частью являются остатками электродов, использованных при ведении электросварочных ремонтных работ.
4) Через вход 11 для подвода газа осуществляют гидравлическую кавитационно-реагентную очистку внутренних поверхностей пылеуловителя мультициклонного типа 10 на предлагаемой установке.
5) Герметизируют люк-лаз 2 и дренажную трубу 12 при помощи регулировочного вентиля 13.
6) Через верхний выход 5 для отвода газа осуществляют наполнение внутреннего пространства пылеуловителя мультициклонного типа 10 водным раствором поверхностно-активных веществ (ПАВ).
7) Осуществляют подключение насоса высокого давления 8 к источнику электроэнергии, а так же к линии низкого давления 9, к насосу высокого давления 8 подсоединяют линию высокого давления 6 с установленным ротационным генератором кавитации 4. Через вход 11 для подвода газа направляют линию высокого давления 6 во внутреннее пространство гидроциклона 3 (фиг 2). Включают насос высокого давления 8, который осуществляет подачу рабочей жидкости на ротационный генератор кавитации 4.
Далее в потоке рабочей жидкости - водного раствора поверхностно-активных веществ (ПАВ), при давлении 15,0-30,0 МПа, истекающей из кавитаторов 15 ротационного генератора кавитации 4 в затопленной полости очищаемой поверхности гидроциклона 3 возникает пульсирующий кавитационный поток.
Разрушение эрозионных отложений 17, имеющих высокую адгезию с поверхностью гидроциклона 3, осуществляется при воздействии пульсирующего кавитационного потока схлопывающихся газопаровых пузырьков и гидродинамического силового давления струйных потоков.
Часть потока водного раствора ПАВ, поступающая на осевой насадок 16, удаляет разрушенные отложения, которые под действием кинетической энергии струи транспортируются в шламонакопительную зону 1.
Четное количество кавитаторов 15, два или четыре или шесть, расположенные в два ряда - верхний ряд выполнен под углом 45 градусов, нижний ряд - под углом 90 градусов к оси 19 ротационного генератора кавитации 4 вращаются вокруг оси 19 ротационного генератора кавитации 4, перемещающегося возвратно-поступательно вдоль всей внутренней поверхности гидроциклона 3. Для поддержания постоянного уровня жидкости во внутреннем объеме пылеуловителя 10 регулируется ее расход регулировочным вентилем 13 на дренажной трубе 12. Расход сливаемого водного раствора ПАВ в емкость - отстойник 14 равен расходу рабочего водного раствора ПАВ насоса высокого давления 8.
Разрушенные измельченные отложения 17 оседают в шламонакопительной зоне 1, при сливе водного раствора ПАВ по дренажной трубе 12 они также удаляются в емкость отстойник 14.
После очистки внутренней поверхности пылеуловителя 10 водный раствор ПАВ подвергается очистке от загрязнений, и может быть использован для заполнения следующего пылеуловителя (с добавкой ПАВ), что обеспечивает снижение объема утилизируемых после очистки материалов. После очистки всей группы пылеуловителей происходит полный слив водного раствора ПАВ в накопительную емкость и осуществляется его утилизация установленным образом.