Проектирование и эксплуатация насосных и компрессорных станций

5.2.4. Очистка нефтесодержащих сточных вод

По водоотводящим сетям загрязненные сточные воды посту­ пают на очистные сооружения. Основными загрязнителями сточ­ ных вод НПС являются нефтяные и механические (минеральные) частицы. Кроме того, в них могут содержаться различные соли, кислоты, щелочи, тяжелые металлы, поверхностно-активные ве­ щества, тетраэтилсвинец (ТЭС) и др. Хозяйственно-бытовые сточ­ ные воды чаще всего отводят и очищают отдельно.

На КС возможна схема очистки совмещенных производствен­ ных и хозяйственно-бытовых сточных вод. Основными загрязни­ телями сточных вод здесь являются нефтяные и механические ча­ стицы, различные соли, тяжелые металлы, метанол, диэтиленгли­ коль, хозяйственно-бытовые отходы идр.

Нефтяные частицы, попав в воду, в основной массе находятся в грубодисперсном состоянии и ввиду меньшей плотности относи­ тельно легко всплывают на поверхность воды. Такие частицы на­ зывают грубодиспергированными или всплывающими.

Меньшая часть нефтяных частиц может оказаться в тонкоди­ спергированном состоянии, образуя эмульсию типа "масло в воде". Эмульсия является весьма устойчивой системой, не разру­ шающейся в течение длительного времени.

Очень незначительная часть нефтяных частиц может нахо­ диться и в растворенном состоянии.

На ПС используют все основные методы очистки ПСВ: меха­ нический, физико-химический, химический и биохимический (биологический).

Механический способ следует применять для отделения гру­ бодисперсных (всплывающих) нефтяных частиц, а также мине­ ральных примесей. При этом используются процессы отстаива­ ния, фильтрации, центрифугирования, которые реализуются в песколовках, буферных резервуарах, нефтеловушках, прудах дополнительного отстаивания (ПДО), фильтрах и гидроциклонах.

Механическую очистку как самостоятельный метод применя­ ют тогда, когда осветленная вода после этого способа очистки мо­ жет быть использована в технологических процессах производ­ ства или спущена в водоемы без нарушения их экологического со­ стояния. Во всех других случаях механическая очистка служит первой ступенью очистки сточных вод.

371

Для извлечения эмульгированных и частичного удаления ра­ створенных нефтяных частиц, полного удаления других органи­ ческих нерастворенных и коллоидных загрязнителей, а также взвешенных веществ используют физико-химический метод очи­ стки. Применяют процессы флотации, коагуляции, флокуляции, сорбции и др. В соответствующих установках основными элемен­ тами являются контактные емкости (например, флотаторы). Для очистки сточных вод от ТЭС используется установка экстрагиро­ вания, на которой также реализуется физико-химический метод очистки.

В зависимости от необходимой степени очистки сточных вод физико-химический метод может быть окончательным или второй ступенью очистки перед биологической.

Биологическая очистка обеспечивает более полное удаление растворенных нефтепродуктов и других органических веществ. Она основана на жизнедеятельности микроорганизмов, которые способствуют окислению или восстановлению органических ве­ ществ, являющихся источником питания для микроорганизмов. Для осуществления этого вида очистки используют поля ороше­ ния и фильтрации, биологические пруды и фильтры, аэротенки. В условиях ПС практическое применение нашли аэротенки и реже биофильтры, на которые ПСВ подают преимущественно в смеси с бытовыми сточными водами. Аэротенки входят в состав компактных очистных устройств.

Для более глубокого обезвреживания сточной воды, прошед­ шей механическую, физико-химическую и иногда биологическую очистку, могут быть использованы химические методы, например, озонирование и хлорирование. Установки озонирования и хлори­ рования применяют для удаления ТЭС из сточных вод.

Многообразие конкретных условий приводит к составлению различных технологических схем очистки, в которых используют целесообразную цепочку применяемых методов и соответствую­ щих очистных сооружений.

Большинство НПС, сооруженных двадцать и более лет назад, в качестве основных очистных сооружений имеют динамические отстойники (нефтеловушки и пруды), эффективность очистки ко­ торых в настоящее время недостаточна.

Основой парка очистных сооружений газопроводной отрасли служат традиционные компактные установки биологической очи­

372

стки типа КУ (Компактные Установки), БИО, Биокомпакт, Встре­ чаются также песчано-гравийные фильтры, нефтеловушки и др.

Анализ работы очистных сооружений показал, что применяе­ мые технологии не обеспечивают эффективного извлечения из сточных вод ряда загрязняющих веществ.

При проектировании новых и модернизации установленных: очистных сооружений следует, как правило, применять компакт­ ные установки заводского изготовления, в состав которых входят различные комбинированные аппараты, рассчитанные на неболь­ шое количество нефтесодержащих сточных вод (1,5—100 м3/ч), В последнее время разработаны и внедрены компактные установ­ ки, позволяющие в одной емкости проводить отстаивание, коагу­ ляцию, флотацию, сорбцию и другие процессы.

5.3.ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ

5.3.1.Виды теплопотребления

На перекачивающих станциях теплота необходима для произ­ водственных (технологических) и отопительных нужд В произ­ водственных целях теплота используется:

1) для повышения текучести высоковязких нефтей и нефте­ продуктов:

2)при зачистке резервуаров и другого оборудования от остат­ ков нефти и отложений;

3)для отделения воды и механических примесей от уловлен­ ной нефти, поступающей с очистных сооружений сточной воды;

4)для производства пара и др.

Под отопительными нуждамипонимаютзатратытеплотышс.

1)отопление зданий и сооружений, в т. ч. и подогрев вентили­ руемого воздуха;

2)горячее водоснабжение.

5.3.2.Назначение и виды систем теплоснабжения

Системой теплоснабжения называется комплекс устройств для производства теплоты, ее транспортировки, распределения и использования. Она состоит из следующих основных звеньев::

3 0

источника теплоты, тепловых сетей, тепловых пунктов или або­ нентских вводов, связывающих местные системы потребления теплоты с тепловыми сетями; местных систем потребителей теп­ лоты, в которых используется подведенная теплота.

Основное назначение системы теплоснабжения состоит в обеспечении потребителей необходимым количеством теплоты требуемых параметров.

В зависимости от размещения источника теплоты по отноше­ нию к потребителям системы теплоснабжения разделяют на цент­ рализованные и децентрализованные.

Всистемах централизованного теплоснабжения источник теп­ лоты и теплоприемники потребителей размещены на значитель­ ном расстоянии друг от друга и передача теплоты между ними осу­ ществляется по тепловым сетям. Комплекс установок, предназна­ ченных для подготовки, транспорта и использования теплоносите­ ля, составляет систему централизованного теплоснабжения.

Вдецентрализованных системах источник теплоты и теплоприемники потребителей совмещены в одном агрегате или разме­ щены очень близко.

Тепловая сеть — система покрытых тепловой изоляцией тру­ бопроводов (теплопроводов), по которым теплота переносится теплоносителем (например, горячей водой или паром) от источни­ ка к потребителям. По способу прокладки тепловые сети подраз­ деляют на подземные (в каналах или непосредственно в грунте) и надземные (на эстакадах или специальных опорах). Для сооруже­ ния тепловых сетей применяют, главным образом, стальные трубы

диаметром от 50 мм (подводка к отдельным зданиям) до 1400 мм (магистральная тепловая сеть).

По роду используемого теплоносителя различают водяные и паровые системы теплоснабжения. Как правило, для удовлетво­ рения сезонных нагрузок (отопления, вентиляции) и нагрузок го­ рячего водоснабжения используется горячая вода, для промыш­ ленной технологической нагрузки — пар.

5.3.3. Характеристика теплоносителей

Выбор теплоносителей зависит от требуемой температуры на­ грева и необходимости ее регулирования. Каждый теплоноситель характеризуется прежде всего определенным температурным ди­

374

апазоном его применения. Если для достижения какой-либо тем­ пературы могут быть применены несколько теплоносителей, то выбор проводят по соображениям экономичности и безопасности работы. Кроме того, промышленный теплоноситель должен обес­ печивать интенсивность теплообмена при уменьшении собствен­ ного расхода, для чего он должен обладать малой вязкостью, но вы­ сокой плотностью, теплоемкостью и удельной теплотой парообра­ зования. Теплоноситель не должен оказывать отрицательного вли­ яния на материал аппарата.

В основном в качестве теплоносителей используют горячую воду и пар. При конденсации 1 кг пара выделяется скрытая тепло­ та парообразования, составляющая около 2260 кДж.

Сравнительная характеристика воды и пара показывает, что пар является более активным теплоносителем. Его температура снижается незначительно при транспортировке на большие рас­ стояния. Коэффициент теплопередачи паровых нагревательных приборов выше, чем водяных. Стоимость паропроводов ниже, чем водопроводов, вследствие меньших диаметров. Однако высокая температура поверхности нагревательных приборов не отвечает санитарно-гигиеническим требованиям. При периодическом вык­ лючении паровой системы интенсифицируется коррозия внут­ ренней поверхности паропроводов. Для повышения температуры пара требуется значительно поднимать его давление, что нерацио­ нально. Поэтому область применения пара на ПС ограничивается температурой 150—170 °С и давлением 0,6 —0,7 МПа. Воду можно нагреть при атмосферном давлении до 100 °С, но повышая давле­ ние, можно достичь 130 °С (так называемая "перегретая" вода).

В ряде случаев для производственных и отопительных целей используют электронагрев. Нагревание электрическим током обеспечивает равномерный и быстрый нагрев, легкое регулирова­ ние степени нагрева в соответствии с заданным технологическим режимом. Электрообогрев прост и удобен в обслуживании, ком­ пактен, но относительно дорог и пожаро-взрывоопасен в условиях перекачивающих станций.

По способу превращения электрической энергии в теплоту различают нагревание сопротивлением, электрической дугой, ин­ дукционное и высокочастотное. В основном на ПС применяют на­ гревание электрическим током, которое осуществляют при про­ хождение его через нагреваемое тело и элементы, обладающие

375

большим омическим сопротивлением.

На КС в качестве теплоносителя используют горячие выхлоп­ ные газы газотурбинных агрегатов, т. е. вторичные энергоресурсы (ВЭР).

5.3.4. Источники теплоты

Источники теплоты подразделяют на традиционные и нетра­ диционные.

К традиционным источникам теплоты, используемым на пере­ качивающих станциях, относят:

1)котельные установки (с паровыми и водогрейными котлами);

2)электроустановки.

Кроме вышеупомянутых источников теплоты, на КС магист­ ральных газопроводов применяют рекуператоры теплоты уходя­ щих газов, представляющие собой теплообменники.

При благоприятных условиях могут найти применение нетра­ диционные источники теплоты:

1)установки с использованием солнечной энергии;

2)установки с использованием энергии ветра;

3)тепловые насосы (трансформаторы теплоты, передающие теплоту от более холодного к более нагретому телу в сторону уве­ личения температуры) с затратами механической мощности. Теп­ ловые насосы эффективны в случаях, когда разность температур

источника и приемника тепла невелика.

5.3.5. Использование теплоты на производственные нужды

При низких температурах воздуха возникает необходимость подогрева масла в резервуарах компрессорных станций. При пе­ рекачке по трубопроводам нефтей и нефтепродуктов, обладаю­ щих значительной вязкостью, также требуется их подогрев в ре­ зервуарах. С этой целью на днище резервуара устанавливают теп­ лообменник, чаще всего секционный из гладких труб, по которому пропускают пар (рис. 5.15).

Для удаления из теплообменника конденсата без выпуска с ним пара применяют специальные устройства — конденсатоотводчики, которые способствуют полной отдаче паром скрытой теплоты парообразования при его конденсации. На выходе кон-

376

Рис. 5.15. Устройство подогрева в резервуаре:

1— стенка резервуара; 2 — подъемные трубы для откачки верхнего чистого разогретого нефтепродукта; 3 — патрубки резервуара; 4 — линия отвода конденсата; 5 — секционный теплообменник; 6 — линия подвода пара

денсатопровода из резервуара устанавливают поплавковые и тер­ мические конденсатоотводчики.

Конденсатоотводчик с закрытым поплавком (конденсацион­ ный горшок) состоит из цилиндрического корпуса с отверстием в нижней части, поплавка с клапаном (рис. 5.16). При наполнении корпуса конденсатом поплавок всплывает и открывает выход кон­ денсата из конденсатоотводчика.

В термическом конденсатоотводчике (рис. 5.17) сильфон за­ полнен жидкостью с температурой кипения ниже 100 °С. При про­ рыве пара жидкость в сильфоне закипает, он расширяется и своим клапаном закрывает проходное отверстие, препятствуя выходу пара.

Используют и более простые устройства. При постоянном расходе пара и давлении до 0,7 МПа применяют подпорные шайбы, представляющие собой диски с отверстием в центре. Диа­ метр отверстия подбирают так, что через него проходит только конденсат.

377

Рис. 5.10. Устройство поплавкового конденсатоотводчика:

1 — входной патрубок; 2 — поплавок; 3, 4 — рычажная система; 5 — клапан

Рис. 5.17. Устройство термического конденсатоотводчика:

1 — корпус; 2 — сильфон; 3 — клапан

Подогрев уловленной нефти в разделочных резервуарах, обо­ рудованных теплообменником, уменьшает ее вязкость, тем самым способствуя ускорению осаждения капелек воды и механических частиц.

При применении так называемого "острого" пара, выходящего из наконечника гибкого шланга с большой скоростью, ускоряется

378

процесс зачистки резервуаров и других емкостей от парафиновых и других отложений.

5.3.6. Отопление зданий и сооружений

Системы отопления зданий и сооружений предназначены для обеспечения:

равномерного нагревания воздуха помещений в течение всего отопительного периода;

безопасности в отношении пожара и взрыва; возможности регулирования; увязки с системами вентиляции;

удобства в эксплуатации и при ремонте; использования местного или назначенного для места строи­

тельства рода топлива и вида теплоносителя с учетом перспектив централизованного теплоснабжения;

технико-экономических и эксплуатационных показателей на уровне современных требований, а также экономии металла.

При проектировании отопления температуру воздуха поме­ щений в холодный период года следует принимать: 16 °С — для производственных помещений при постоянном пребывании об­ служивающего персонала (машинные залы компрессорных и на­ сосных цехов и т. д.); 10 °С — для производственных помещений при кратковременном пребывании обслуживающего персонала (нагнетательные залы компрессорных цехов и т. д.); 18 °С — для помещений КИП, операторных, административных и т. п. При ав­ томатизированном технологическом процессе, а также при крат­ ковременном периодическом обслуживании процесса (ГРС, объекты БКНС и т. д.) температуру внутреннего воздуха следует принимать с учетом технологических требований, но не ниже 5 °С.

В качестве теплоносителя для систем отопления и вентиляции производственных помещений, в том числе и взрывоопасных, ре­ комендуется, как правило, применять горячую воду. Температура теплоносителя не должна превышать 150 °С, а для взрывоопасных помещений, кроме того, 0,8 значения температуры самовоспламе­ нения. Необходимо учитывать также, что температура теплоноси­ теля должна быть не более 130 °С для взрывоопасных помещений с постоянными температурами теплоносителя, т. е. когда осуще­ ствляется только количественное регулирование (путем измене­

379

ния расхода теплоносителя), и при отсутствии пожаро- и взрыво­ опасной пыли; при наличии ее — 110 °С. Во взрывоопасных поме­ щениях при переменных температурах теплоносителя (в случае качественного регулирования) максимальное значение равно 150 °С при отсутствии пожаро- и взрывоопасной пыли, а при нали­ чии ее — 100 °С.

Во взрыво- и пожароопасных помещениях нагревательные приборы должны быть гладкими (разрешается установка радиато­ ров типа АО). Размещать нагревательные приборы в нишах не до­ пускается. Во всех взрывоопасных помещениях следует предус­ матривать ограждение экранами местных нагревательных прибо­ ров с температурами теплоносителя более 130 °С. Наиболее благо­ приятной для взрывоопасных помещений следует считать систему воздушного отопления, совмещенного с приточной вентиляцией. Рециркуляция не допускается. В помещениях нагнетателей при объеме более 300 м3 при двух- и трехсменной работе надлежит проектировать только системы воздушного отопления, совмещен­ ные с приточной вентиляцией без рециркуляции воздуха.

Совмещенная прокладка или пересечение в одном общем ка­ нале теплопроводов и технологических трубопроводов, по кото­ рым транспортируются горючие жидкости с температурой вспышки 120 °С и менее, а также горючие и агрессивные пары и газы, не допускается.

Во всех электрощитовых помещениях КИП системы отопле­ ния должны быть выполнены на сварке с выносом регулировоч­ ной арматуры в соседние помещения. Наилучшим для данных по­ мещений будет подогрев приточного воздуха, подаваемого в них для поддержания соответствующего подпора. Во всех остальных помещениях отопление проектируют в соответствии с требовани­ ями санитарных и противопожарных норм.

Электроотопление допускается устанавливать только при со­ ответствующем экономическом обосновании и получении разре­ шения Госстроя РФ. В безводных районах следует внедрять систе­ мы газового и газовоздушного отопления после соответствующе­ го обоснования. При этом для взрывоопасных помещений можно применять только инжекционные автоматизированные каталити­ ческие горелки.

Тепловые сети необходимо принимать двухтрубными (прямая и обратная труба), циркуляционными, подающими одновременно

380