Подогрев газа

Снижение давления газа в узле редуцирования приводит к значительному охлаждению его, особенно при высоких перепадах. Охлаждение газа является причиной образования гидратов и обмерзания регулирующих клапанов, запорной арматуры, контрольно-измерительных приборов и трубопроводов. Это значительно усложняет условия эксплуатации ГРС.

При проектировании и эксплуатации ГРС для выявления условий гидратообразования и обмерзания оборудования необходимо знать температуру газа после регулятора давления, которая определяется по формуле

, (1.5)

где , Р₁ W₁- параметры газа до регулятора; , Р₂, W₂ -параметры газа после регулятора давления; Ср - изобарная теплоёмкость газа, кДж/(кг-К); Di - коэффициент Джоуля-Томсона, град/МПа.

При малых изменениях линейной скорости газа ее влияние, по сравнению с эффектом дросселирования, можно пренебречь и тогда.

, (1.6)

Температура газа, выходящего из ГРС, должна быть не ниже -10°С при подаче газа в подземные газопроводы и не ниже расчётной температуры наружного воздуха для районов строительства при подаче газа наземные газопроводы. За расчётную температуру наружного воздуха следует принимать температуру наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СНиП 2.01.01-82.

Кристаллогидраты образуются при определённых значениях Р и Т в газе, насыщенном влагой. Зоной их образования является область, расположенная левее равновесных кривых. Для исключения гидратообразования при дросселировании газа на ГРС его подогревают в теплообменниках на такую величину , чтобы кривая влагосодержания насыщенного газа при дросселировании не опускалась ниже влагосодержания газа, поступающего на ГРС.

Алгоритм расчёта подогрева газа может быть следующий.

По известным начальным ( ) и конечным (Р₂ )давлениям и ряду принятых температур газа (Т_1,i) рассчитываются значения соответствующих конечных температур (T_2,i). Задача решается методом подбора. Для построения кривых влагосодержания процесс дросселирования газа от до Р₂ разбивают на ряд промежуточных с некоторым принятым шагом ∆Р, получают промежуточные значения давления . В соответствии с этим рассчитывают промежуточные значения температур газа ( ) для каждого промежуточного значения ,. По ряду значений P_i, T_i строятся кривые влагосодержания для каждой из предварительно принятых начальных температур газа ( ). За расчётную температуру подогрева газа принимают ту из принятых начальных температур, которой соответствует кривая влагосодержания с минимальным значением абсолютной влажности насыщенного пара большим влажности поступающего на ГРС газа. То есть достаточно иметь даже небольшое превышение (W_MИН >W_H). Далее производится расчёт теплообменников для подогрева газа.

Необходимая поверхность подогрева теплообменника F, , определяется по формуле

(1.7)

где К - коэффициент теплопередачи, Вт/(м²-К); - средняя логарифмическая разность температур, К; Q - количество тепла, необходимого для подогрева газа

(1.8)

здесь Q₀ - расчетный расход газа через теплообменник, м³/с.

Выбирают тип теплообменника, определяют его коэффициент теплопередачи, обычно К = 175÷230 Вт/(м²·К); выбирают температуру греющей Т_в.г. и охлаждённой воды T_в.о. Затем рассчитывают большую и малую разности температур. При противотоке это определится следующим образом

, (1.9)

где Т' - температура подогретого газа, К; Т - температура подводимого газа, К.

Средняя логарифмическая разность температур определится

(1.10)

В приложении 1 даны характеристики подогревателей газа.