Газгольдери - це резервуари, призначені для зберігання газів, розподілу їх по споживачах і вирівнювання тиску газу в замкнутій газорозподільної системи і т.д.
Газгольдери - складні інженерні споруди, забезпечені спеціальними пристроями для регулювання основних параметрів збережених в них газів (кількості, тиску, температури, складу і т.п.).
Залежно від робочого тиску газгольдери поділяються на два класи. клас - газгольдери низького тиску. Робочий тиск в них складає 1,7-4,0 кПа. Вони характеризуються змінним робочим об'ємом, а тиск газу в процесі їх наповнення або спорожнення залишається незмінним. клас - газгольдери високого тиску. Робочий тиск в них складає 0,07 - 3,0 МПа і вище. Їх геометричний обсяг залишається постійним, а тиск при наповненні змінюється в межах, визначених параметрами технологічного процесу, а також міцністю і надійністю споруди.
Ізотермічні газгольдери за принципом роботи відносяться до газгольдерів високого тиску, хоча їх робочий тиск може значно коливатися (від декількох одиниць до декількох сотень кПа) і залежить від максимально допустимої температури зберігання продукту в посудині.
Газгольдери низького тиску (рис. 18.1, а -н), відповідно до технологічних і конструктивними особливостями, поділяють на дві групи - мокрі (з вертикальними направляючими) і сухі, які можуть бути поршневого типу і з гнучкою секцією (мембраною).
Газгольдери високого тиску (рис. 18.1, г-е) бувають циліндричними (вертикальними або горизонтальними) і сферичними.
Газгольдери, призначені для зберігання горючих газів, відносяться до об'єктів підвищеної небезпеки.
Мокрі газгольдери. Їх широко застосовують на підприємствах хімічної промисловості, що обумовлено простотою їх конструкції і надійністю експлуатації.
Мокрі газгольдери з вертикальними направляючими (ємністю від 100 до 3000 м3) використовують для зберігання газів, які викликають посилену корозію металів (аргону, азоту, кисню, водню, аміаку, метану, оксиду і діоксиду вуглецю, ацетилену, природного газу та інших).
Мокрий газгольдер (рис. 18.2) складається з наземного сталевого резервуара для води (водяного басейну), розташованого на фундаменті, і рухливих ланок для газу - дзвони (резервуара без дна) 1 і телескопа (резервуара без дна і кришки) 2. Пересувні ланки ( телескоп і дзвін) газгольдера вертикально переміщаються по зовнішнім і внутрішнім напрямних 7 і 8, на які вони спираються за допомогою верхніх і нижніх роликів 9 і 10. при наповненні газгольдера дзвін під тиском газу піднімається і, захоплюючи своїм нижнім гідрозатворів 14 зворотний верхн ий гідрозатвор 17, піднімає телескоп. Нижній гідрозатвор дзвони захоплює воду з водяного басейну, в результаті чого утворюється газонепроникний гідравлічний затвор.
Нижня і верхня гідрозатвори є сполучними конструкціями між рухомими ланками і працюють як основні елементи ущільнення між ними.
Рухливі ланки створюють і підтримують заданий тиск газу в газгольдері в межах від 1,25 до 2,40 кПа. Для створення в газгольдері тиску газу 4 кПа дзвін довантажують по нижнього кільцю чавунними вантажами 15, по верхньому майданчику - бетонними вантажами 16.
До запобіжних пристроїв мокрих газгольдерів належать такі елементи:
• перепускний пристрій, розташоване на даху дзвони (центральна продувальна труба на центральному люку даху дзвони);
L
Мал. 18.2. Схема мокрого газгольдера при вищому становищі дзвони і телескопа (а) і розміщення довантаження (б):
1 - дзвін; 2 - телескоп; 3 - кільцеві площадки з поручнями; 4 - резервуар; 5 - підставки; 6 - переливної кишеню; 7 - вертикальна напрямна (внутрішня); 8 - вертикальна напрямна (зовнішня); 9 - нижні ролики; 10 - верхні ролики; 11 - ковпак; 12 - лінзи; 13 - люки; 14 - нижній гідрозатвор дзвони; 15 - чавунні вантажі; 16- бетонні вантажі; 17 - верхній гідрозатвор телескопа
У камерах для введення газу встановлюють газоаналізатори вибухонебезпечних газів з висновком сигналів в приміщення управління.
Сухі газгольдери. Ця група газгольдерів низького тиску призначена для зберігання таких газів, для яких не допускається зволоження. Сюди, як уже було сказано, відносяться конструкції поршневого типу, а також газгольдери з гнучкою секцією.
Сухий газгольдер поршневого типу складається з циліндричного сталевого корпусу, поршня (шайби) та сталевої покрівлі (рис. 18.3). Газ подають під поршень газгольдера, в результаті чого поршень піднімається на певну висоту. Для запобігання перетікання газу в обсяг корпусу над поршнем передбачена установка спеціального ущільнюючого пристрою. Газонепроникність затвора забезпечується за рахунок використання спеціального масла з низькою температурою застигання. Надпоршневомупростір газгольдера вентилюється через центральний ліхтар.
Мал. 18.3. Схема сухого циліндричного газгольдера:
1 - майданчик ліхтаря; 2 - шайба в верхньому положенні; 3 - підйомна кліть; 4 - ланцюгова сходи; 5 - обшивка товщиною 5 мм; 6 - шайба на опорах; 7 - зовнішній підйомник; 8 - патрубок для підведення газу
У сталевому циліндричному корпусі сухого газгольдера з гнучкою секцією знаходиться переміщається по висоті шайба Між корпусом і шайбою розташована гіокая секція (мембрана) з прогумованої тканини, герметично прикріплена як до резервуару, так і до рухомий шайбі. Під тиском газу шайба піднімається, а при випуску газу - опускається, видавлюючи газ з газгольдера.
Газгольдери високого тиску. Циліндричні і сферичні газгольдери високого тиску застосовують для зберігання зріджених газів.
Для зберігання аміаку, хлору і етиленхлориду об'ємом до 200 м3 використовують горизонтальні циліндричні резервуари, бутану, пропану та інших газів - кульові (сферичні) резервуари.
Вибір виду резервуара визначається капітальними вкладеннями і експлуатаційними витратами, які залежать від геометричного обсягу та конструкції резервуарів.
Газгольдери високого тиску для горючих газів мають порівняно невелику ємність, оскільки відносяться до вельми по- жаро- і вибухонебезпечного устаткування. Втрата газу (витік) при зберіганні в газгольдерах становить понад 2% від їх оборотності.
У разі витоку газу з'являється можливість утворення вибухонебезпечних газоповітряних сумішей, що може призвести до вибуху на території і в районі розміщення газгольдерів. Тому до пристрою складів, де зберігаються зріджені гази в газгольдерах,
пред'являються підвищені вимоги безпеки. Встановлено нормативні відстані між окремими газгольдерами, між групами газгольдерів і між газгольдерами і будівлями або спорудами.
Наземні резервуари розміщують групами в місцях знижених планувальних відміток площадки підприємства. Кожну групу наземних резервуарів обваловивают по периметру замкнутим валом або огороджувальної стінкою з негорючих матеріалів висотою не менше 1 м. Обваловано простір повинен вміщати не менше 85% ємності всієї групи резервуарів.
Перелік і характеристика контрольно-вимірювальних приладів, що регулює, запобіжної і запірної арматури, що встановлюються на резервуарах для зріджених газів, регламентуються «Правилами будови і безпечної експлуатації посудин, що працюють під тиском».
Газгольдери забезпечуються запобіжними клапанами, манометрами для виміру тиску парової фази, покажчиками рівня і сигналізаторами граничного верхнього рівня рідкої фази, термометрами для контролю температури рідкої фази, запірними органами для відключення резервуара від трубопроводів для прийому і відпустки зріджених газів, відсмоктування і подачі парової фази, відбору проб рідкої і парової фаз, люками для входу обслуговуючого персоналу в резервуар і його вентиляції, пристроями для вентиляції і продувки інертним газом, парою або повітрям і пристроями для видалення з газгольдера промивних стоків води і важких залишків.
Ізотермічні газгольдери. Для зберігання великих обсягів вуглеводневих газів найбільш оптимальними є підземні газосховища. У нашій країні широке поширення для зберігання метану, зріджених вуглеводневих газів, етилену, аміаку і етану отримали ізотермічні газгольдери. Зріджені гази в них знаходяться в умовах підтримки режиму, регульованого зміною двох параметрів - температури і тиску.
Ізотермічні сховища для зріджених газів оснащують насосами для перекачування газів і холодильною установкою.
При низькотемпературному ізотермічному зберіганні зріджених газів зниження тиску парів збережених продуктів досягається шляхом охолодження їх до температури кипіння. В такому стані зріджені гази можна зберігати при атмосферному тиску. Цим визначається і товщина стінок резервуарів, яка повинна бути достатньою, щоб стінки витримали гідростатичний тиск залитого продукту. При такому способі зберігання витрата металу скорочується в 6 - 15 разів (в залежності від продукту і обсягу резервуара) в порівнянні з резервуарами, що працюють під тиском.
Мал. 18.4. Схема низькотемпературного сховища зріджених газів:
1 - посудина; 2 - дросель; 3 - компресор; 4 - конденсатор; 5 - теплообмінник
Перевагами низькотемпературного ізотермічного зберігання є: зменшення геометричних розмірів резервуара (у зв'язку з підвищенням щільності продукту при низькій температурі); відсутність втрат продукту в результаті випаровування; зберігання продукту при постійних параметрах; зменшення пожа- ро- і вибухонебезпечності газів.
Низька температура інгібує інтенсивність процесу горіння, якщо воно раптом почнеться. При низькотемпературному ізотермічному зберіганні знижується і ймовірність витоку зріджених вуглеводневих газів, що також зменшує ймовірність пожежі і вибуху. У зв'язку з цим менше потрібно арматури, комунікацій, контрольно-вимірювальних приладів.
Схема низькотемпературного ізотермічного сховища зображена на рис. 18.4. У тонкостінному теплоизолированном посудині скраплений газ зберігається при температурі, що відповідає атмосферному тиску. В результаті нагрівання посудини за рахунок температури навколишнього середовища частина продукту випаровується. Пари проходять через теплообмінник 5 і після стиснення компресором 3 надходять в конденсатор 4, де вони, вже нагріті і стислі, охолоджуються і конденсуються. Сконденсована рідина додатково охолоджується в теплообміннику 5 зустрічними холодними парами і через дросель 2, що знижує тиск зрідженого газу до тиску в посудині 7, надходить в нього.
Для ізотермічного зберігання зріджених газів під тиском використовують кульові резервуари.
У процесі ізотермічного зберігання під тиском зріджені гази періодично захолажівают, в результаті чого можна використовувати холодильні установки меншої потужності. Сферичні теплоізольовані резервуари розраховані на тиск до 1 МПа, їх мінімальний обсяг становить 600 м3.
Засоби контролю та автоматизації забезпечують вимір необхідних параметрів продукту, що зберігається в резервуарі (витрата, тиск, температура і рівень), сигналізацію заданого експлуатаційного режиму, захист газгольдера від переповнення і підвищення рівня вакууму, вимір напруги в корпусі газголвдера.