Creation and improvement of mobile high-pressure gasification units

Full Text

Создание в конце XIX - начале XX века первых ожижителей воздуха, а затем и воздухоразделительных установок привело к бурному развитию отрасли криогенного разделения воздуха.

Продукты разделения воздуха (ПРВ) используются повсеместно, их производство ежегодно увеличивается в соответствии с возрастающей потребностью. Сегодня трудно представить себе химическую, металлургическую, машиностроительную и другие отрасли промышленности, а также сельское хозяйство, медицину и сферу услуг без использования основных продуктов разделения воздуха.

С появлением криогенного разделения воздуха возникла проблема транспортирования ПРВ потребителям, которым эти вещества зачастую требуются в газообразном состоянии под давлением до 40 МПа, а иногда до 60 МПа. Газообразные ПРВ под давлением можно транспортировать при температуре окружающей среды по магистральным трубопроводам (в основном для подачи больших количеств ПРВ на относительно близкие расстояния) или в баллонах. Можно также перевозить ПРВ в жидком виде с последующей газификацией с помощью насоса сжиженных газов (НСГ).

Транспортировка сжатых ПРВ в баллонах имеет ряд недостатков:

• высокая трудоемкость процессов наполнения и перевозки баллонов сжатого газа;
• малая масса перевозимого газа по сравнению с массой баллона;
• потребность в большом парке баллонов;
• взрывоопасность газа с высоким давлением, обладающего значительной потенциальной энергией, в процессе доставки к потребителю.

Поэтому в последнее время все большую популярность, несмотря на видимое усложнение процесса (необходимость последующей газификации), приобретает транспортирование ПРВ в жидком виде.

Рентабельность перевозки ПРВ в жидком виде в 25-40 раз превышает рентабельность перевозок сжатых газов в баллонах.

Для транспортирования ПРВ в жидком виде и последующей газификации у потребителя в Советском Союзе был создан параметрический ряд газификационных установок высокого давления, выпускаемых на предприятии «Кислородмаш» (Одесса). ОАО «Сибкриотехника» изготовляло и поставляло для комплектования этих изделий криогенные резервуары РК- 2/0,25 и ТРЖК-5М. С распадом Советского Союза и разрушением экономических связей на российском рынке криогенного оборудования возникла потребность в изделиях такого типа собственного производства.

В связи с этим ОАО «Сибкриотехника» в 1992 г. была создана передвижная газификационная установка высокого давления ГУ-2/20-П вместимостью 2 м³, размещаемая на автошасси марки ЗИЛ-431410.

Работа с потребителями выявила необходимость создания газификационной установки большей вместимости. Поэтому в 2000 г. предприятие приступило к разработке установки ГУ-5/20-П (см. рисунок), а затем в 2001 г. - ГУ-5/40-П.

 

Рис. 1

 

В таблице представлены технические характеристики установок ОАО «Сибкриотехника» в сравнении с характеристиками одесской установки АГУ-8К.

 

Таблица. Технические характеристики передвижных газификационных установок высокого давления

Параметр	ГУ-2/20-П	ГУ-5/20-П	АГУ-8К
Транспортная база	ЗИЛ 431410	КамАЗ-53215	КрАЗ-250
Вместимость резервуара для криопродукта, м3	2	5,6	5,6
Наибольшая масса ПРВ, заливаемого в резервуар, кг: кислород	2100	6000	6000
азот	1500	4200	4200
аргон	2600	7200	6000
Средняя производительность,
нм3/ч:
по кислороду	350	465	460
по аргону	350	460	455
по азоту	280	384	375
Пределы регулирования производительности, %	70-100	40-100	46-100
Максимальное давление
газообразного продукта, МПа (кгс/см2)	19,6 (200)	19,6 (200)	21,6 (220)
Потребляемая мощность, кВт, не более	60	90	91
Габаритные размеры, мм, не более:
длина	6800	8505	9820
ширина	2460	2500	2650
высота	2750	3600	3770
Масса установки (без заполнения продуктом), кг, не более	7300	11400	14000

 

Новые газификационные установки ГУ-5/20-П и ГУ-5/40-П имеют ряд преимуществ перед ГУ-2/20-П. Так, например, они смонтированы на автошасси КамАЗ лучшей проходимости (что крайне важно в условиях бездорожья) и большей грузоподъемности. Последнее позволило увеличить количество перевозимого за один раз ПРВ, а также разместить в непосредственной близости от резервуара помещение для оператора, что при низких температурах улучшает условия труда обслуживающего персонала и продляет срок службы НСГ, КИП, арматуры и прочего оборудования.

Использование отработанных в производстве серийно выпускаемых изделий позволило удешевить установку, обеспечить надежность в эксплуатации.

С целью дальнейшего улучшения технических характеристик и расширения возможностей применения установки в настоящее время проводятся работы по модернизации, итогом которых станет появление модификации ГУ-5/20-ПМ, отличающейся сниженным энергопотреблением благодаря применению «холодного» испарителя, использующего тепло окружающей среды, а также шасси КамАЗ-53229 повышенной грузоподъемности.

В состав этой установки также будет включен резервуар с наружным кожухом из конструкционной стали, который будет устанавливаться непосредственно на шасси автомобиля.

Таким образом, научно-технический потенциал ОАО «Сибкриотехника» позволил разработать и освоить производство параметрического ряда передвижных газификационных установок высокого давления, не выпускавшихся ранее. Установки отличаются высоким техническим уровнем, высокой степенью эксплуатационной готовности и ремонтопригодностью, большим сроком службы. Постоянная работа, направленная на улучшение качества изготовления и условий работы персонала, повышает конкурентоспособность изделий производства ОАО «Сибкриотехника», а мероприятия по совершенствованию технических характеристик, упрощению и удешевлению конструкции позволят в ближайшее время довести изделия данного класса до уровня, не уступающего лучшим мировым аналогам.

About the authors

Yu. I. Shchelkonogov

OOO Scientific and Technical Center "Cryogenic Technology"

Author for correspondence.
Email: info@eco-vector.com
Russian Federation, Omsk

L. M. Kels

OOO Scientific and Technical Center "Cryogenic Technology"

Email: info@eco-vector.com
Russian Federation, Omsk

G. A. Kanchuga

OOO Scientific and Technical Center "Cryogenic Technology"

Email: info@eco-vector.com
Russian Federation, Omsk

A. A. Alekseev

OOO Scientific and Technical Center "Cryogenic Technology"

Email: info@eco-vector.com
Russian Federation, Omsk

N. P. Vlasenko

OOO Scientific and Technical Center "Cryogenic Technology"

Email: info@eco-vector.com
Russian Federation, Omsk

N. A. Krivobok

OOO Scientific and Technical Center "Cryogenic Technology"

Email: info@eco-vector.com
Russian Federation, Omsk

References

Supplementary files