Результат интеллектуальной деятельности: ПАРОГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ НЕФТЯНЫХ ТРУБ

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к очистке труб, используемых в нефтедобывающей и перерабатывающей промышленности, от асфальтосмолопарафиновых отложений, и может быть использовано для тепловой очистки поверхностей труб с применением газотурбинных авиадвигателей, в том числе отработавших свой летный ресурс.

Известна газотурбинная установка для термической очистки насосно-компрессорных труб от парафиновых осадков, содержащая газогенератор на базе авиационного двигателя и камеру очистки, внутри которой размещается пакет очищаемых труб, установленный на ложементах, обеспечивающих зазор между пакетом труб и стенками камеры очистки (см. RU №2050054, В 08 В 5/00, опубл. 10.12.95).

Недостатком известной установки является неравномерное прогревание труб по сечению камеры очистки и невозможность регулирования температуры газового потока на входе в камеру очистки, что приводит к перегреву материала труб и к разложению (вспучиванию) асфальтенов при температуре свыше 290-300°C с образованием вредных выбросов в рабочую зону и атмосферу.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является установка, реализующая способ очистки труб парогазовой смесью (см. RU №2127642, В 08 В 5/00, опубл. Бюл. № 8, 20.03.99).

Известная установка содержит газогенератор на базе авиационного двигателя, камеру очистки труб, систему подачи воды через форсунки в форсажную камеру. Очистка труб заключается в подаче на торцевую поверхность блока труб парогазовой смеси, генерируемой газотурбинной установкой. Подача воды в форсажную камеру обеспечивает большую равномерность распределения температуры по длине струи, оптимальный температурный режим для очистки от парафинов. В известном техническом решении обеспечивается повышение качества очистки, стабильность в работе, снижение токсичности отходящих газов и расхода топлива для генерирования парогазовой смеси.

Однако известная парогазотурбинная установка имеет ряд существенных недостатков: подача воды в форсажную камеру приводит к неполному сгоранию топлива и повышенному содержанию окиси углерода в отходящих газах, перепад температур в форсажной камере при пуске воды приводит к значительным температурным напряжениям в конструкции форсажной камеры, которая является частью авиадвигателя.

Общим недостатком известных установок является необходимость частых остановок авиадвигателя при перезагрузке камеры очистки, что приводит к снижению производительности установки и не рекомендуется при эксплуатации авиадвигателя. Время, которое необходимо по регламенту для перезапуска авиадвигателя, значительно больше времени очистки труб и времени перезагрузки камеры очистки. Недостатком является также ограничение на толщину отложений на внутренней поверхности (до 10-15 мм) для обеспечения необходимых для очистки потоков парогазовой смеси.

Целью изобретения является качественная и производительная очистка нефтяных труб независимо от толщины отложений на внутренней поверхности при сохранении эксплуатационных характеристик материала труб и соблюдении высоких экологических требований.

Поставленная цель достигается тем, что парогазотурбинная установка для очистки нефтяных труб, содержащая газогенератор на базе авиационного двигателя, камеру очистки труб и выходной блок, снабжена дополнительно газоотводным каналом от авиационного двигателя к выходному блоку, в который направляется поток при перезагрузке камеры очистки; сопловым насадком с коллектором и струйными форсунками для подачи воды на парообразование; коллектором для подачи воды на дождевание отходящих газов, а камера очистки выполнена в виде плоского теплоизолированного пенала с возможностью укладки труб в один ряд со свободным их обтеканием парогазовым потоком сверху и снизу. При этом большая часть парогазового потока проходит между стенками камеры очистки и трубами (высота камеры очистки в 1,5-2 раза больше диаметра труб), за счет чего достигается быстрый и равномерный прогрев труб, а отложения отслаиваются от внутренней поверхности труб наружным нагревом и выносятся аэродинамическим напором в выходной блок. Подача воды на парообразование в сопловой насадок позволяет обеспечить наиболее полное сгорание авиационного топлива и избежать поломок авиадвигателя под действием температурных напряжений. При подаче воды на дождевание происходит дополнительная очистка отходящих газов путем абсорбции на струях воды вредных выбросов из камеры очистки.

Предложенная газотурбинная установка поясняется чертежом, где представлена общая схема установки.

Установка содержит газогенератор на базе авиадвигателя 1, сопловой насадок 2, камеру очистки 3 в виде плоского теплоизолированного пенала, газоотводной канал 4, коллектор 5 с форсунками 6 для парообразования и коллектор 7 для дождевания отходящих газов, выходной блок 8 и емкость для воды 9. Трубы 10 устанавливаются над поперечными выступами 11 с возможностью их свободного обтекания парогазовым потоком сверху и снизу.

Установка функционирует следующим образом.

Загрязненные асфальтосмолопарафиновыми отложениями трубы 10 загружаются на поперечные выступы 11 камеры очистки 3 со стеллажа загрузки самокатом при поднятой крышке камеры очистки. Таким же образом происходит и процесс выгрузки труб на стеллаж очищенных труб. Для обеспечения самоскатывания труб стеллаж загрузки, камера очистки и стеллаж очищенных труб наклонены на 3-4°. Загрузка и выгрузка занимает в общей сложности 2-3 мин. Так как перезапуск авиадвигателя 1 требует значительно большего времени (10-15 мин), перезагрузка камеры очистки производится при работающем авиадвигателе. В период перезагрузки камеры очистки авиадвигатель работает в режиме малых оборотов, прекращается подача воды на парообразование и дождевание, а газовый поток переводится из камеры очистки в газоотводной канал 4. Это позволяет избежать выбросов вредных веществ в рабочую зону из соплового насадка 2 при открытой камере очистки. После загрузки камеры очистки газовый поток переводится из газоотводного канала в камеру очистки, а авиадвигатель выводится на рабочий режим. Возобновляется подача воды из емкости 9 на парообразование в сопловой насадок через коллектор 5 и форсунки 6 и на дождевание в коллектор 7. При этом температура выхлопного газового потока понижается с 500-550 до 200-250°С. Сопловой насадок преобразует круглое сечение парогазового потока в плоское, поперечные размеры которого соответствуют размерам проходного сечения камеры очистки. В течение 3-4 мин под воздействием парогазового потока происходит отслаивание отложений от стенок очищаемых труб. Под воздействием аэродинамического напора отложения, частично оплавленные, выносятся в выходной блок 8.

Продукты горения авиационного топлива и образующиеся в камере очистки пары углеводородов абсорбируются на струях воды, исходящих из коллектора дождевания на выходе из камеры очистки.

Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает качественную и производительную очистку нефтяных труб при соблюдении высоких экологических требований.