Технология замены сальникового уплотнения запорного вентиля стояка отбора газа на магистральном газопроводе, позволяющая избежать вынужденной эмиссии газа

Рост и развитие экономики, и как следствие развитие топливноэнергетического комплекса, невозможно без использования природных горючих газов. В этом столетии, по многочисленным исследованиям экспертов, будет наблюдаться резкое возрастание роли природного газа в энергетике многих стран. Опубликованные прогнозы свидетельствуют, что к 2030 году потребление газа в мире может удвоиться, а межрегиональные поставки утроиться. В России за 20 лет планируется увеличение добычи природного газа на 27 %, и общий объем добываемого газа будет достигать 750 млрд. куб. м в год.

Доля природного газа в мировом топливно-энергетическом комплексе, как ожидается, в первой половине XXI века возрастет до 30 %, а в России после 2015 года составляет более 57 %.

Для достижения цели стабильного, бесперебойного и экономически эффективного удовлетворения, постоянно возрастающего внутреннего и внешнего спроса на природный газ Энергетической стратегией России на период до 2020 года, предусматривается сокращение потерь и снижение затрат газа на всех стадиях технологических процессов.

Рамочная конвенция Организации Объединенных Наций об изменении климата и Киотский протокол к ней обязали подписавшие ее страны в выполнении определенных количественных обязательствах по ограничению и сокращению атмосферных выбросов веществ, способных вызвать глобальные изменения климата. Метан является одним из газов, вызывающим парниковый эффект. Анализируя результаты [1,2] можно выделить следующие основные источники эмиссии метана в газовой отрасли на территории России, приходится они на утечки при добыче, переработке, транспорте, распределении, хранении и потреблении органического топлива. Все перечисленные процессы сопровождаются потерями, которые могут являться вынужденными – в связи с производственной необходимостью и неконтролируемыми, которые в свою очередь происходят из-за сбоев работы оборудования в процессе их эксплуатации.

Сокращение выбросов метана достигается за счет мероприятий по снижению технологически обоснованного расхода природного газа, которые выполняются в рамках целевых программ, таких как: основные концепции энергосбережения; комплексных программ по реконструкции и технического перевооружения объектов добычи, подготовки, хранения, транспорта и переработки природного газа; программы ресурсо-энергосбережения и повышения энергетической эффективности.

Потери природного газа при транспортировке по магистральным газопроводам можно разделить на технологические потери на объектах магистрального газопровода и не относящиеся к технологическим.

Технологически потери можно подразделить на следующие виды потерь:

• -    потери при выполнении технологических операций на оборудовании и при его эксплуатации;

• -    потери вследствие допустимых утечек газа из оборудования и устройств;

• -    потери газа, связанные с авариями на оборудовании и газопроводах.

К потерям газа при технологических операциях на относятся такие как:

• -    потери при плановых или технологически вынужденных остановах, пусках и изменении режимов работы газоперекачивающих агрегатов;

• -    потери импульсного (управляющего) газа при использовании пневмогидроприводов кранов;

• -    потери при продувках конденсатосборников;

• -    потери при продувке сепараторов и пылеуловителей на газораспределительных станциях [3].

Таким образом технологические потери из оборудования и устройств – потери, которые регламентированы паспортами оборудования.

К технологическим потерям в свою очередь нельзя отнести:

• -    потери при производстве работ по ремонту и (или) восстановлению оборудования в связи с физическим и моральным износом объектов и оборудования газопровод;

• -    потери при зачистке и опорожнении оборудования для производства работ;

• -    потери при проведении испытаний и диагностики на объектах газопровода.

К вышеперечисленным относятся:

• -    ликвидация аварий и гидратных пробок;

• -    врезка отводов;

• -    ревизия и замена диафрагм на газоизмерительных станциях;

• -    проведение внутритрубной диагностики;

• -    замена вышедшей из строя трубопроводной запорно-регулирующей арматуры;

• -    ревизия и замена сальниковых уплотнений арматуры.

В данной работе предметом исследования является запорный клапан (рисунок 1) стояка отбора природного газа на крановом узле магистрального газопровода, а конкретно, рассматривается технология замены сальникового устройства этого вентиля. Для этого предлагается спроектировать приспособление для замены сальникового уплотнения вентиля предназначенного для перекрытия хода газа в стояк отбора газа. Стояк отбора газа – специальная конструкция, предназначенная для целей отбора газа из магистрального газопровода, позволяющая вести контроль давления в магистральном газопроводе до и после линейного крана при помощи манометров, осуществлять отбор импульсного (управляющего) газа, предназначенного для управления пневмогидравлическими кранами и для удаленного контроля за состоянием среды в полости газопровода посредством телеметрии.

Рисунок 1 – Вентиль запорный проходной сальниковый

Таким образом для выполнения операций по замене манометров, работы с элементами телеметрии и замене кранов на импульсных линиях необходимо перекрыть вентиль на стояке. Для того чтобы запорный вентиль работал исправно и был герметичен – необходимо наличие качественной, не вышедшей из строя сальниковой набивки

Традиционно после выявления отсутствия герметичности запорного вентиля (клапана) производится подтягивание фланцевой крышки для поджатия сальниковых колец. Если данным способом проблему решить не удается, то необходима замена уплотняющего сальника.

Для подготовки к проведению работ по набивке уплотнительного узла запорного клапана необходимо снижение давления в газопроводе путем стравливания газа и разборка арматуры. Стравливание производится между двумя линейными кранами путем выпуска через свечу с рабочего давления газопровода до давления, при котором возможно безопасное проведение работ. Исходя из расчетов, объем стравленного газа на 25километровом участке магистрального газопровода с номинальным диаметром 700 мм и рабочим давлением 4 МПа до остаточного давления в 0,1 МПа [4]. Объем выхода газа при этом составит около 0,5 млн. м3.

Стравливаемый объем газа в окружающую среду составляет огромные объемы. Поэтому проектирование новых систем и их внедрение является актуальным для сведения наносимого ущерба окружающей среде к минимуму, а также для максимально возможного ресурсосберегающего и экономического эффекта.

Как было сказано выше, основу природного газа составляет метан. Этот простейший углеводород является эффективным парниковым газом, и рост его концентраций приводит к значительно более сильному парниковому эффекту.

Для решения проблемы экологического загрязнения, ресурсосбережения и минимизации экономических убытков в связи с ценой на сам газ и с тарифами за выброс в окружающую среду вредных веществ предлагается применение устройства (рисунок 2), которое предоставит возможность заменять сальниковую набивку без стравливания природного газа (без снижения давления). При этом обязательным критерием будет являться сохранение условий безопасности и надежности внедряемой технологии.

Рисунок 2 – Схематическое изображение устройства, установленного на запорный клапан Ду 50, для замены уплотнений без снижения давления

Ценностью применения такого приспособления обнаруживается предотвращение вынужденного стравливания природного газа и, как следствие, экологического загрязнения, а также повышение ресурсосберегающей и экономической эффективности предприятий, использующих данное приспособление при замене сальникового уплотнения запорного вентиля (клапана) на действующих газопроводах.