Г.К. Лавренченко
«КРИОГЕН-ЭКСПО-2009»: ОТ СОХРАНЕНИЯ ДОСТИГНУТОГО — К РОСТУ ОБЪЁМОВ ПРОИЗВОДСТВА
В Москве 10-12 ноября 2009 г. была проведена VIII-ая международная специализированная выставка «Криоген-Экспо-2009». Её организатор — компания «Мир-Экспо». На выставке демонстрировали продукцию и технологии 78 компаний. Более половины компаний, участвовавших в выставке, были зарубежными. По сравнению с предыдущей выставкой на 10 % увеличилась её общая площадь, которая составила 1800 м2. Выставку посетило более тысячи человек, представляющих промышленные предприятия, научно-технические организации, исследовательские и учебные заведения. Была проведена VI-ая научно-практическая конференция «Криогенные технологии и оборудование. Перспективы развития». На ней российские и зарубежные специалисты сообщили о результатах научных исследований, разработке новых низкотемпературных технологий и видов оборудования. Экспозиции выставки отразили состояние криогенного машиностроения, ознакомили специалистов с инновационными криогенными технологиями. Хорошая организация выставки позволила создать условия для участников выставки, способствующие налаживанию деловых контактов и партнерских отношений.
Ключевые слова: Криогенная техника. Низкотемпературные технологии. Воздухоразделительная установка. КЦА-установка. Кислород. Азот. Аргон. Метан. Диоксид углерода. Водород. Криогенные насосы. Ёмкости для жидких криопродуктов. Редкие газы. Криогенное оборудование. Маркетинг.
G.K. Lavrenchenko
T«CRYOGEN-EXPO-2009»: FROM PRESERVATION OF ACHIEVED TO HIGH RATES OF GROWTH
The VIIIth international specialized exhibition «Cryogen-Expo-2009» was carried out in Moscow on the 10th-12th of November 2009. The organizer of this exhibition is «World-Expo». Seventy-eight companies, half of which were foreign, represented their products and technologies at the exhibition. In comparison with the previous exhibition its general area was increased on 10 % that was 1800 m2. The exhibition was visited by more than 1000 experts from industrial companies, scientific and technical organizations, research and educational institutes. There was held the VIth scientific-practical conference «Cryogenic technologies and equipment. Prospects of development». At the exhibition Russian and foreign experts informed about the results of scientific researches, development of new low-temperature technologies and equipment. Expositions of the exhibition reflected a condition of cryogenic engineering, informed the specialists about innovative cryogenic technologies. Well-organized exhibition let its participants know the latest achievements in cryogenic technologies, create good conditions for the participants to promote business contacts and partner relations.
Keywords: Cryogenic engineering. Low-temperature technologies. Air separation plant. PSA-unit. Oxygen. Nitrogen. Argon. Methane. Carbon dioxide. Hydrogen. Cryogenic pumps. Tanks for liquid cryoproducts. Rare gases. Cryogenic equipment. Marketing.
И.К. Буткевич
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЫСОКОГО УРОВНЯ НАДЁЖНОСТИ КРИОГЕННЫХ ГЕЛИЕВЫХ СИСТЕМ
Расширение сфер применения криогенных гелиевых установок (КГУ) и систем (КГС), а также необходимость обеспечения их конкурентоспособности на внутреннем и внешнем рынках требуют повышения надёжности. Рассматриваются основные приёмы достижения высоких показателей надёжности КГУ и КГС. Показано, что наиболее эффективным является повышение надёжности КГС за счёт использования резервуара с жидким гелием в качестве неоднородного резерва с одновременным обеспечением ремонта отказавшего оборудования. Отмечается, что такое резервирование наиболее эффективно для двухконтурных криогенных гелиевых систем с рефрижераторами с избыточным обратным потоком.
Ключевые слова: Криогеника. Гелий. Ожижитель гелия. Рефрижератор. Надёжность. Однородное и неоднородное резервирование. Интенсивность отказов и восстановления. Коэффициент готовности. Турбодетандер. Резервуар для жидкого гелия.
I.K. Butkevich
ENSURING OF HIGH SAFETY LEVEL OF CRYOGENIC HELIUM SYSTEMS
Broadening application range in cryogenic helium plants (CHP) and systems (CHS) and the necessity to provide for their competitiveness on the domestic and foreign markets require safety increase. The major ways of reaching high CHP and CHS safety level are considered. It is shown that the most effective is the increase of CHS safety at the expense of a tank charged with liquid helium as a heterogeneous reserve with a simultaneous defected equipment repair. It is mentioned that such reservation is the most effective for two-circuit cryogenic helium systems with refrigerators having excess reverse flow.
Keywords: Cryogenics. Helium. Helium liquefier. Refrigerator. Safety. Homogeneous and heterogeneous reservation. Failure and recovery rate. Availability. Turboexpander. Liquid helium tank.
Ю.А. Рутковский
РЕЗОНАНСНЫЕ ВОЛНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ ВО ВСАСЫВАЮЩИХ СИСТЕМАХ ПОРШНЕВЫХ КОМПРЕССОРОВ
Эффективным методом интенсификации поршневых компрессоров является использование резонансных колебаний давлений газа во всасывающих системах. В результате можно добиться повышения производительности компрессора до 20 % без капитальных затрат путём модернизации всасывающей системы. Несмотря на большое количество исследований, резонансные явления пока не находят широкого применения. Определены главные причины такого положения. Все они — следствие недостаточной изученности влияния газодинамических и термодинамических явлений в системе «всасывающий трубопровод – всасывающий клапан – цилиндр первой ступени» на основные показатели поршневых компрессоров. Выполненный теоретический анализ и экспериментальные исследования волновых явлений во всасывающей системе позволили сформировать рекомендации по определению оптимальных значений резонансных длин трубопроводов компрессоров с цилиндрами двойного действия в первой ступени, при которых компрессор развивает максимальную производительность. Впервые выявлены три характерные зоны всасывающей системы, оказывающие различное влияние на наполнение цилиндра газом. Одна из них, — зарезонансная зона, — является наиболее эффективной по затратам энергии на всасывание и сжатие газа. На основании экспериментальных данных сделан вывод о значительном влиянии сопротивления всасывающих клапанов на интенсивность колебательного процесса и на значения коэффициента подачи компрессора. Показано, что только информация об амплитудной и фазовой характеристиках всасывающей системы, даёт возможность всесторонне учесть влияние резонансных колебаний давления на процесс наполнения цилиндра газом и на термодинамические процессы в самом компрессоре.
Ключевые слова: Поршневой компрессор. Воздух. Всасывание. Всасывающий трубопровод. Колебания давления. Резонанс. Амплитудная характеристика. Фазовая характеристика. Клапаны. Производительность компрессора. Зоны всасывающей системы. Индикаторная диаграмма.
Ju.A. Rutkovskiy
RESONANT WAVE PROCESSES IN SUCTION SYSTEMS OF PISTON COMPRESSORS
One of the most productive and economically well-founded method of piston compressors intensification is the use of resonant oscillations of gas pressures in suction systems which allow to raise productivity of the compressor to 20 % practically without capital expenses, by modernization of a suction system. Resonance conditions haven't yet been mach applied despite many researches. In the article the main reasons of such condition are defined. All of them are a consequence of little knowledge about the influence of gasdynamic and the thermodynamic conditions in a system «a suction pipeline – a suction valve – a first level cylinder» on the major technical parameters of piston compressors. On the basis of the theoretical analysis and experimental researches of wave conditions in a suction system practical recommendations about the definition of optimal values of compressors pipelines resonant lengths with double action cylinders in the first level at which the compressor develops maximum productivity are made. For the first time three characteristic areas of the suction system are revealed, making various impact on filling of the cylinder with gas. One of them, — superresonant area, — is the most functional according to its power consumption spent on gas suction and compression. On the basis of experimental data it is stated on considerable influence of suction valves resistance on intensity of an oscillating process and on the compressor volume efficiency. It is shown that only knowledge of amplitude and state characteristics of the suction system gives the opportunity to take into consideration the influence of resonant oscillations of pressure on the process of filling of the cylinder with gas and on thermodynamic processes in the compressor.
Keywords: Piston compressor. Air. Suction. Suction pipeline. Oscillations of pressure. Resonance. Amplitude characteristics. Phase characteristics. Valves. Compressor productivity. Areas of a suction system. Indicator diagram.
А.В. Кортиков, Е.Ю. Тарасова, Г.А. Агекян
ОСОВРЕМЕННЫЕ ТИПЫ ВОЗДУХОРАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК ОАО «КРИОГЕНМАШ» ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО КИСЛОРОДА
Рассматриваются современные типы воздухоразделительных установок (ВРУ), производимых компанией «Криогенмаш», для получения технического кислорода. Указываются особенности используемых в них технологических схем и конструкций аппаратов, приводятся технические параметры и характеристики нескольких ВРУ, а также массогабаритные показатели холодных блоков, блоков комплексной очистки и другого оборудования. Проанализирована принципиальная схема установки технического кислорода с внутренним сжатием продуктов. Затронуты вопросы обеспечения взрывобезопасности воздухоразделительных установок. На примере системы предварительного охлаждения воздуха показана возможность снижения капитальных и эксплуатационных затрат в приложении к установкам с небольшим расходом чистого азота. Сравниваются удельные энергозатраты при производстве технического кислорода в различных типах ВРУ. Для установок с получением аргона изложены способы снижения гидравлического сопротивления верхней колонны и особенности пускового режима аргонного узла.
Ключевые слова: Воздухоразделительная установка (ВРУ). Кислород. Азот. Аргон. Предварительное охлаждение. Блок комплексной очистки (БКО). Ректификационная колонна. Внутреннее сжатие. Взрывобезопасность. Энергопотребление. Скруббер. Аргонный узел. Пусковой режим.
A.V. Kortikov, E.Yu. Tarasova, G.A. Agekyan
F«CRYOGENMASH» MODERN AIR SEPARATION PLANTS FOR TECHNICAL OXYGEN PRODUCTION
«Cryogenmash» modern air separation plants (ASP) for technical oxygen are being examined. The peculiarities of technological schemes and devices constructions used in them are being marked. Technical parameters, ASP specifications and also mass and size parameters of cold units, complex purification units and other equipment are being stated. Schematic circuit of technical oxygen plant with products internal compression has been considered. Explosion safety issues of air separation plants have been discussed. Following the air pre-cooling system the possibility of capital and operating costs reduction in addition to plants with pure nitrogen small waste has been shown. Specific power consumption in technical oxygen production of different ASP has been compared. Ways of top column hydraulic resistance reduction and main features of argon unit starting mode for argon production plants have been discussed.
Keywords: Air separation plant (ASP). Oxygen. Nitrogen. Argon. Pre-cooling. Complex purification unit (CPU). Rectification column. Internal compression. Explosion safety. Power consumption. Scrubber. Argon unit. Starting mode.
И.Ф. Кузьменко, В.А. Передельский, А.Л. Довбиш
УСТАНОВКИ СЖИЖЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА НА БАЗЕ ДЕТАНДЕРНЫХ АЗОТНЫХ ЦИКЛОВ
Для сглаживания пиков потребления природного газа, а также организации сбыта сжиженного природного газа (СПГ) необходимо создание крупнотоннажных СПГ-установок. Предлагается такие установки для сжижения природного газа разрабатывать с использованием внешних криогенных азотных термодинамических циклов. Для повышения эффективности циклов целесообразно применять в них турбодетандер-компрессорные агрегаты (ТДКА). Рассмотрены различные технологические схемы СПГ-установок, в состав которых включены криогенные азотные установки с количеством ТДКА от одного до четырёх. Приводятся данные о предпочтительных диапазонах производительностей и ожидаемых удельных затратах энергии предлагаемых СПГ-установок в зависимости от их схем и количества применяемых ТДКА. Отмечается, что разработанные СПГ-установки незначительно уступают по удельным затратам энергии установкам, в которых используется либо более сложное построение, например, каскадные схемы, либо многокомпонентные рабочие вещества.
Ключевые слова: Криогенная техника. Воздухоразделительная установка. Азот. Азотный термодинамический цикл. Турбодетандер-компрессорный агрегат (ТДКА). Сжиженный природный газ (СПГ). Компрессор. Детандер. Надёжность. Удельные затраты энергии. Капитальные затраты.
I.F. Kuzmenko, V.A. Peredelskiy, A.L. Dovbish
NATURAL GAS LIQUEFACTION UNITS ON THE BASE OF EXPANDER NITROGEN CYCLES
It is necessary to create large-capacity LNG-units for natural gas peaks consumption shaving and also to expand liquefied natural gas (LNG) marketing. It is proposed to create such natural gas liquefaction units with the use of outer nitrogen cryogenic thermodynamic cycles. It is necessary to use turboexpander-compressor sets (TECS) in them for maximizing cycles efficiency. Different technological schemes of LNG-units including nitrogen cryogenic units with TECS from one to four have been examined. Data about preferable capacity range and expected specific power consumption of produсed LNG-units depending on their schemes and the amount of TECS has been stated. It is marked that developed LNG-units are less effective in specific power consumption than units that include more complex structure, for example, cascade schemes or multicomponent work substances.
Keywords: Cryogenic engineering. Air separation plant. Nitrogen. Nitrogen thermodynamic cycle. Turboexpander-compressor set (TECS). Liquefied natural gas (LNG). Compressor. Expander. Safety. Specific power consumption. Capital expenditure.
Г.К. Лавренченко, С.Г. Швец
ВЫСТАВКИ «PCVEXPO» И «GASSUF»: ПОВЫШЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА
В Москве 13-16 октября 2009 г. в ВЦ «Крокус Экспо» прошли пять крупных промышленных выставок: VIII-ой международный форум «PCVEXPO», VII-ая международная специализированная выставка оборудования и технологий для газораспределения и эффективного использования газа «GasSUF», IX-ая международная специализированная выставка сварочных материалов «WELDEX», IV-ая международная специализированная выставка оборудования и технологий фильтрации и сепарирования, водоочистки, водоподготовки «FiltSep», VI-ая международная специализированная выставка-форум оборудования и технологий для сбора, переработки и утилизации отходов «WASMA». Во время выставок состоялись научно-технические конференции, посвящённые актуальным проблемам отраслей, организованы презентации современных оборудования и технологий. Одновременное проведение выставок в ВЦ «Крокус Экспо» и хорошо организованная деловая программа позволили их участникам и посетителям с максимальной эффективностью обсудить интересовавшие их вопросы, ознакомиться с современными образцами техники, а также найти поставщиков и потребителей продукции. Отзывы участников и посетителей выставок показывают, что в подавляющем большинстве их ожидания оправдались. Официальная информация холдинга MVK свидетельствует о том, что мировая финансовая и экономическая нестабильность несильно отразилась на количестве участников и посетителей выставок.
Ключевые слова: Воздух. Водород. Диоксид углерода. Компрессор. Арматура. Насос. Воздухоразделительная установка. Сжатый природный газ. Сжиженный природный газ. Автомобильная газонаполнительная компрессорная станция. Газобаллонное оборудование.
G.K. Lavrenchenko, S.G. Shvets
«PCVEXPO» AND «GASSUF» EXHIBITIONS: INCREASE OF INFORMATION POTENTIAL
On the 13th-16th October 2009 five leading industrial exhibitions took place at EC «Crocus Expo» in Moscow: the VIIIth «PCVEXPO» International Forum, the VIIth «GasSUF» International Specialized Gas Distribution and Effective Gas Usage Equipment and Technologies Exhibition, the IXth «WELDEX» International Specialized Welding Exhibition, the IVth «FiltSep» International Specialized Filtration and Separation Water Purification Water Treatment Equipment and Technologies Exhibition, the VIth «WASMA» International Specialized Waste Collection Recycling and Utilization Equipment and Technologies Exhibition-Forum. There were scientific and technical conferences on industrial sectors goal issues, modern equipment and technologies presentations were organized during the exhibitions. Simultaneous exhibitions at EC «Crocus Expo» and a well organized business program allowed their participants and visitors to discuss the most important issues, learn modern standards of technics and also find products suppliers and consumers. According to the exhibition participants and visitors' opinion their expectations in an overwhelming majority were justified. MVK holding company formally stated that world financial and economic instability didn't influence deeply on the number of exhibition participants and visitors.
Keywords: Air. Hydrogen. Carbon dioxide. Compressor. Armature. Pump. Air separation plant. Compressed natural gas. Liquefied natural gas. Automobile gas-filling compressor station. Gas-cylinder equipment.
А.В. Троценко, М.В. Поддубная
ВЛИЯНИЕ СОСТАВЛЯЮЩИХ ЭКСЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВУХПОТОЧНЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ
Методом последовательного исключения технических потерь исследовано их влияние на средний температурный напор, тепловую нагрузку и эксергетический КПД криогенных двухпоточных теплообменников. Предложен и реализован алгоритм тестирования метода исключения потерь. Показана устойчивость этого метода относительно порядка и количества одновременно исключаемых потерь применительно к теплообменникам криогенной установки.
Ключевые слова: Эксергетические потери. Двухпоточный криогенный теплообменник. Рефрижераторный режим. Ожижительный режим. Водород. Азот. Компрессор. Детандер. Метод последовательного исключения.
A.V. Trotsenko, M.V. Poddubnaya
THE INFLUENCE OF THE EXERGIC LOSSES COMPONENTS ON THE TWO-FLOWS HEAT EXCHANGERS CHARACTERISTICS
Using the subsequent elimination of the technical losses method the influence of these losses on the average temperature drop, heat load, exergic coefficient of efficiency for two-flow cryogenic heat exchangers was investigated. The algorithm of testing the losses elimination method was proposed and implemented. The permanence of this method relative to the order and amount of simultaneously eliminated losses applied to cryogenic heat exchangers was shown.
Keywords: Exergic losses. Two-flows cryogenic heat exchanger. Refrigerator mode. Liquefier mode. Hydrogen. Nitrogen. Compressor. Expander. Subsequent elimination method.
А.И. Пятничко, Г.В. Жук, В.Е. Баннов
РЕЗУЛЬТАТЫ ОБСЛЕДОВАНИЯ ПОЛИГОНОВ ТБО УКРАИНЫ ДЛЯ УСТАНОВЛЕНИЯ ОБЪЁМОВ ДОБЫЧИ И СОСТАВА БИОГАЗА
Полигоны твёрдых бытовых отходов (ТБО) Украины, представляющие собой биологически возобновляемое сырьё, могут рассматриваться как источники биогаза. Только в Украине ежегодно образуется ТБО более 10 млн. т. В результате анаэробного брожения каждая тонна бытовых отходов может выделить 120…200 м3 биогаза, а все полигоны — 800 тыс. т метана ежегодно. Существующие полигоны ТБО ухудшают экологическую ситуацию в Украине. Так как метан — основной компонент биогаза, обладает в 21 раз большим парниковым эффектом, чем диоксид углерода, то количество метана, попадающего ежегодно в атмосферу с полигонов ТБО, эквивалентно 16 млн. т СО2. Сообщается о результатах обследования нескольких полигонов ТБО. Производство биогаза на каждом из этих полигонов может достигать 1200 м3/ч метана. Теплотворная способность биогаза составляет 20-25 МДж/нм3. Биогаз может использоваться для заправки автомобилей и как топливо для когенерационных установок, производящих одновременно электроэнергию и теплоту.
Ключевые слова: Биогаз. Твёрдые бытовые отходы. Парниковый эффект. Производительность. Газовый анализ. Утилизация. Когенерация.
A.I. Piatnichko, G.V. Zhuk, V.E. Bannov
RESULTS OF MSW AREA INSPECTION IN UKRAINE FOR ESTABLISHMENT OF BIOGAS EXTRACTION AND STRUCTURE VOLUMES
The areas of municipal solid waste (MSW) in Ukraine, being biologically renewable raw material, can be considered as biogas sources. Only in Ukraine more than 10 million tones of MSW are formed annually. In the result of anaerobic fermentation every ton of municipal solid waste can evolve 120...200 m3 of biogas and all waste areas 800 thousand tones of methane annually. By the reason of the existing MSW areas an ecological situation in Ukraine becomes worse. Methane is a biogas basic component, possessing in 21 times more of greenhouse potential than carbon dioxide, so the amount of methane, getting annually into the atmosphere from the MSW areas is 16 million tones of СО2. The results of MSW areas inspection have been reported. The biogas production on each of these areas can reach 1200 m3/h methane. A heating value of biogas is 20-25 МJ/nm3. Biogas can be used for cars fueling and as a fuel for cogeneration units, simultaneously producing electric power and heat.
Keywords: Biogas. Municipal solid waste. Greenhouse potential. Productivity. Gas analysis. Utilization. Cogeneration.
И.А. Тарасенко, С.В. Руцкий
СОЗДАНИЕ КРИОГЕННОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА И ХРАНЕНИЯ ЖИДКОГО АЗОТА В ОАО «СУРГУТНЕФТЕГАЗ»
В настоящее время растёт потребность в жидком азоте со стороны нефте- и газодобывающих компаний. Для его производства требуются эффективные и надёжные воздухоразделительные установки. Компания «Red Mountain Energy Corp.» поставляет на рынки стран СНГ широкий ряд жидкостных воздухоразделительных установок, построенных на базе термодинамических циклов низкого давления. Компанией пущены в эксплуатацию в СНГ восемь установок этого типа. Оптимизация схемных решений и применение прогрессивных конструкторских разработок обеспечивают высокие показатели эффективности криогенного оборудования и его повышенную надёжность. Особое внимание уделяется адаптации стандартных конструкторских решений к условиям конкретных производств и требованиям заказчиков. Примером такого подхода является реализация проекта для компании «Сургутнефтегаз», в рамках которого был построен и пущен в эксплуатацию криогенный комплекс для производства и хранения жидкого азота. Проект комплекса был разработан при тесном сотрудничестве специалистов указанных компаний, что позволило учесть условия производства и подобрать наиболее эффективные для них конструкторские и технологические решения. В результате строительство воздухоразделительного комплекса «под ключ» было завершено в кратчайшие сроки, и комплекс успешно пущен в эксплуатацию.
Ключевые слова: Нефте- и газодобыча. Азотоиспользующие технологии. Воздухоразделительная установка. Жидкий азот. Термодинамический цикл низкого давления. Криогенная ёмкость. Эффективность. Надёжность.
I.A. Tarasenko, S.V. Rutskiy
CREATION OF CRYOGENIC COMPLEX FOR LIQUID NITROGEN MANUFACTURE AND STORAGE IN «SURGUTNEFTEGAS»
The growing demand in liquid nitrogen by oil and gas producing companies at present is observed. Efficient and safe air separation plants are necessary for its production. «Red Mountain Energy Corp.» supplies the Commonwealth of Independent States (CIS) markets with a great variety of liquid air separation plants made on the base of low pressure thermodynamic cycles. In the CIS eight plants of this type were put into operation by the company. Circuit design optimization and application of advanced engineering developments provide high efficiency and safety level of cryogenic equipment. It is paid much attention to the adaptation of standard engineering design to the conditions of specific manufactures and customers' demands. Such method is revealed in the fulfilling of a project for «Surgutneftegas» company in which the cryogenic complex for liquid nitrogen production and storage has been made and put into operation. The complex project was developed in close cooperation of the following companies' specialists that let take into consideration manufacture conditions and find the most efficient for its conditions engineering and technological solutions. As a result an air separation complex was designed and built on a turnkey basis in the shortest terms and it was successfully put into operation.
Keywords: Oil and gas production. Nitrogen-used technologies. Air separation plant. Liquid nitrogen. Low pressure thermodynamic cycle. Cryogenic tank. Efficiency. Safety.
