Совершенствование технических решений и методов расчёта двухступенчатых фильтрующих установок очистки систем газоснабжения

1. Предложено и обосновано новое техническое решение размещения в едином корпусе двух коаксиально установленных цилиндрических фильтрующих элементов грубой и тонкой очистки. Размещение в одном корпусе позволяет получить экономию интегральных затрат в 1,65 раза по сравнению с раздельным размещением фильтров грубой и тонкой очистки. Данное техническое решение защищено патентом № 174446. 2. Получены аналитические уравнения по определению потерь давления, отличающиеся от известных решений тем, что эффект засорения механическими примесями в многослойном фильтрующем полотне первые представлен в виде суммы потерь давления на ряде чистых калиброванных сеток, расположенных одна за другой с размерами ячеек каждой последующей сетки меньше, чем предыдущей. 3. Экспериментально установлена величина минимально допустимого расстояния между фильтрами грубой и тонкой очистки, при котором не наблюдается гидродинамического влияния фильтра тонкой очистки на процесс засорения сетки фильтра грубой очистки. Полученные экспериментальные данные позволяют уменьшить конструктивные размеры ДЦУ по сравнению с аналогами при обеспечении высоких показателей производительности и эффекта очистки газа. 4. На основе полученных экспериментальных данных установлено, что регенерацию фильтров грубой очистки целесообразно проводить при степени их засорения, равной 70 %, а замену фильтров тонкой очистки на новые осуществлять при степени засорения, равной 65 %. При превышении указанных величин степеней засорения наблюдается резкий рост потерь давления, что приводит к существенному снижению удельного расхода очищаемого газа и созданию высокой вероятности деформации фильтров. 5. На основе разработанной математической модели оптимизации проведено технико-экономическое обоснование эффективности двухступенчатых цилиндрических установок с коаксиальными фильтрами и рассчитана экономия площади пола, стен и потолочного перекрытия газораспределительных пунктов, а также тепловой энергии для их отопления, которая составила 21 % по сравнению с вариантом размещения в газораспределительных пунктах фильтров грубой и тонкой очистки в отдельных корпусах. 6. Результаты проведенных исследований использованы в ГОСТ Р 34011-2016 «Системы газораспределительные. Пункты газорегуляторные блочные. Пункты редуцирования газа шкафные. Общие технические требования», в стандарте СТО 03321549-047-2016, а также в технико-эксплуатационной документации, по которой АО «Гипрониигаз» и ООО «Новопром» осуществляют подготовку к производству предлагаемой конструкции двухступенчатых фильтров. Опытно-промышленный образец двухступенчатой цилиндрической установки марки ФГ-50-1,2-5У1 высокого давления 1,2 МПа производительностью 10000,0 м3/ч был внедрен в ГРП производства АО «Гипрониигаз» в. г. Саратове с расчетным годовым экономическим эффектом 350 тыс. рублей в ценах 2021 г.