Онлайн-версия издания

Яндекс.Метрика

Готовы к новым сложным задачам

ЗиО-Подольск освоил выпуск оборудования для сжижения природного газа.

Готовы к новым сложным задачам
Мы уже неоднократно рассказывали о том, какие перспективы открываются перед АЭМ в самом быстрорастущем сегменте мировой энергетики – на рынке сжиженного природного газа. Предприя­тия дивизиона активно работают в этой сфере. ЗиО-Подольск завершил изготовление оборудования по новой запатентованной технологии «Арктический каскад» для комплекса «Ямал СПГ». Но сначала – несколько слов об истории вопроса.

BRGN-2.jpgАрктика нам поможет

Развитие производства сжижения природного газа (СПГ) актуально и востребовано сегодня в связи с большим спросом продукции во всем мире и активным развитием Северного морского пути (СМП), который будет использоваться в том числе для транспортировки СПГ. Спрос на сжиженный газ объясняется особенностью технологического процесса его получения: предварительная осушка и многоступенчатая очистка позволяют выделить наиболее вредные компоненты природного газа – СО, СО2 и S-содержащие компоненты. Затем идет ректификация с выделением тяжелых углеводородных соединений (УВ) и глубокая адсорбционная осушка. И только потом наступает стадия сжижения. Таким образом, СПГ представляет собой высокочистый продукт на энергетическом рынке, а свойство природного газа при сжижении уменьшаться в объеме в 600 раз (1 куб. м СПГ ~ 600 куб. м природного газа при стандартных условиях) является привлекательным при его транспортировке морским транспортом. 

ПАО «Новатэк» разработало и запатентовало технологию сжижения природного газа «Арктический каскад». Процесс сжижения состоит из двух этапов, которые обеспечивают высокую энергоэффективность технологии за счет максимального использования ­арктического климата. Данная техно­логия рассчитана на применение ­оборудования российских производителей. Локализация его производства поможет обеспечить снижение капитальных затрат и развитие технологической базы для СПГ-проектов в России. Первая опытно-промышленная линия по этой технологии возводится в рамках проекта «Ямал СПГ».

В России этого еще никто не делал

В 2018 году ЗиО-Подольск заключил договор на изготовление пяти испарителей этана и емкости мгновенного испарения для завода СПГ. Разработкой технических проектов и рабочей конструкторской документации (РКД) занималась группа специалистов под руководством конструкторского отдела по газонефтехимии (ГНХ). 

«Данные аппараты являются новыми в производственной линейке нашего предприятия и имеют ряд особенностей, которые на стадии предварительной проработки конструктивного исполнения вызывали много вопросов у всех служб завода, – рассказывает начальник конструкторского отдела по ГНХ Роман Султанов. – Благодаря опыту специалистов, реализовавших подобные проекты для атомной отрасли, удалось решить все возникающие вопросы и завершить разработку РКД. С учетом новой запатентованной заказчиком технологии процесса можно говорить о том, что аналогичного теплообменного оборудования в России еще никто не делал. В целом конструктивная особенность теплообменников витого типа позволяет размещать в небольшом объеме сосуда значительную площадь теплообменной поверхности – порядка 2 тыс. кв. метров. Это и есть основной плюс витых аппаратов».

BRGN-1209.jpg
Для изготовления витых аппаратов специалисты конструкторского отдела нестандартного оборудования (КОНО) разработали специальный стенд, который позволяет выполнять навивку зме­е­вика быстро, с возможностью оперативной корректировки различных параметров спирали в зависимости от особенностей конструкции теплообменников и порядкового номера навиваемого ряда. 

«Одни конструкторы занимались разработкой и корректировкой конструкции роликовых опор, на которых вращается основное изделие, и оправки, где осуществляется навивка трубного пучка. Другие разрабатывали установку для навивки, – говорит ведущий инженер-конструктор КОНО Сергей Гаврилов. – Намотка происходит в процессе вращения оправки и перемещения намоточного устройства по двум направляющим. Требовалось изготовить простую, легкую и удобную установку, и с этой задачей мы справились».

Кроме того, специалисты КОНО спроектировали специальный стапель, на котором проходила сборка аппаратов. 

Все пучком

Одним из сложнейших этапов изготовления теплообменников стала навивка трубных пучков.

BRGN-3224.jpg
«На одном теплообменнике четыре с половиной тысячи труб, а это девять тысяч отверстий, – поясняет начальник бюро отдела главного технолога Юрий ­Степанов. – Надо было развести трубы в 12 трубных досок: по шесть во внутренний и наружный пучки. При этом они перекрывают друг друга. Аппаратов такой конструкции еще никто не делал, мы – первопроходцы, в этом и вся сложность. Не просто сделать разводку – надо так загнуть трубу, чтобы она встала в свою ячейку и попала в отверстие в трубной доске, сохранив геометрию. Главное, не выйти за габариты трубного пучка, чтобы пространство, заданное в конструкторской документации, осталось в пределах допуска. Иначе кожухом потом не накроем».

«Сначала было много непонятного, но интересного, – подключается к разговору слесарь по сборке м/к ПП № 803 Александр Игнатов. – Разбирались вместе с конструкторами, как заводить трубы, чтобы каждая вошла в свое отверстие. Они у нас пронумерованы, каждая имеет свое место в ряду, а всего 62 ряда в двух пучках. Очень сложно и неудобно было заводить последние ряды, так как места оставалось все меньше и меньше. Но ребята молодцы, постарались.  С каждым новым рядом отрабатывали технологию заведения труб, продумывали последующие шаги, чтобы перехлестов меньше было».

Скорость такая же,  качество – выше

В ходе реализации заказа были отработаны и новые технологии сварки. Специалисты отдела главного сварщика аттестовали их и получили от Национального агентства контроля сварки право на их использование в течение четырех лет. 

«Практики такой работы у нас не было, отсутствовали референции по криогенной технике, – рассказывает главный сварщик Александр Морозов. – Для нас эта работа была очень интересной, отдел главного сварщика с энтузиазмом преодолел все трудности, возникшие при освоении новых технологий. Мы готовы к выполнению новых сложных задач. Уже сейчас работаем над усовершенствованием технологий, получили образцы новых сварочных материалов, будем осваивать сварку с примене­нием порошковой проволоки. По скорости процесс такой же, как при автоматической сварке, а по качеству – лучше в 2–2,5 раза. То есть процент брака будет снижен до минимума. А для нас это критически важный параметр безопасности».

BRGN-6012.jpg
В процессе изготовления тепло­обменники подвергались постоянному контролю качества практически всеми методами, которые существуют в мире: радиографическим, ультразвуковым, капиллярным, магнито­порошковым. Также был проведен контроль герметичности гелиевым течеискателем. Всего же было около 120 ключевых точек контроля на всех тепло­обменниках. Трубы каждого пятого ряда проверялись на сплошность при пневматических испытаниях под давлением 150 атмосфер. Кроме того, аппараты дважды подвергались гидравлическим испытаниям. Сначала проходил контроль трубного пучка испарителей этана, а именно заделки труб в трубные доски под давлением от 147 до 159 кгс/см?, затем проводилась гидравлика межтрубного пространства, когда весь аппарат наполнялся водой и подавалось давление ­64 кгс/см?. Прочность трубного пучка емкости мгновенного испарения контролировалась при давлении 147 кгс/см?, межтрубное пространство испытывалось при 40 кгс/см?. Все испытания прошли успешно.

Залог успеха в будущем

Теперь уже можно говорить, что ЗиО-Подольск освоил производство нового вида оборудования – витых теплообменных аппаратов для низкотемпературной переработки газа. Пять испарителей этана и емкость мгновенного испарения для комплекса «Ямал СПГ» производительностью до одного миллио­на тонн СПГ в год отгружены заказчику в поселок Сабетта Ямальского района Ямало-­Ненецкого автономного округа. 

Высота аппаратов составляет порядка 15 м, диаметр – 2,2–2,6 м, масса – от 61 тонны до 86. Все пять испарителей этана являются однотипными и в то же время разными по рабочим условиям эксплуатации (тепловой нагрузке, производительности, температуре и давлению: по два высокого и низкого и один среднего давления). Конечный продукт – сжиженный газ – образуется в емкости мгновенного испарения. Из нее он будет ­перекачиваться в резервуары для хранения с помощью погружных насосов, которые изготовило АО «ОКБМ Африкантов». 

«Я буду считать проект завершенным, когда наше оборудование в составе огромного комплекса «Ямал СПГ» успешно выйдет на требуемый технологический режим эксплуатации, – подчеркивает Роман Султанов. – Для нас главное, чтобы наше оборудование стабильно работало весь назначенный срок эксплуатации и более. Это и есть качество. А качество успешно введенной в эксплуатацию пилотной партии аппаратов является залогом успеха для реализации аналогичных проектов в будущем».

Пуск завода запланирован на конец декабря.

Цифра

Общая поверхность теплообмена – 8 365 кв. м, что больше площади стандартного футбольного поля (7 140 кв. м)

Длина труб одного аппарата – более 45 км

Длина труб всех теплообменников – 368 км
Справка

«Арктический каскад»: в этом названии оба слова – ключевые. Процесс сжижения состоит из двух этапов, которые обеспечивают высокую энергоэффективность технологии за счет максимального использования арктического климата. Для проектов на Крайнем Севере это верное решение, ведь зима там длится 9–10 месяцев в году. Таким образом, арктический холод становится союзником в производстве СПГ, а «каскад» предполагает охлаждение метана этаном в пяти последовательных испарителях до -84 °С и в концевом теплообменнике до -140 °С. Затем давление газа сбрасывается до атмосферного, и он превращается в жидкость с температурой -162 °С. Технологий сжижения существует немало, но на практике используются разработки Air Products, Linde, Shell и ConocoPhillips. Они рассчитаны в основном на крупнотоннажное производство и используют смешанные хладагенты. «Арктический каскад» предполагает использование чистых хладагентов. Помимо того, что это проще, технология позволяет применять оборудование и наработки отечественных компаний.
inf.jpg

я знаю на эту тему больше

© 2014 ОАО «Атомэнергомаш». Атомное и энергетическое машиностроение.
115184, г. Москва, Озерковская наб. д. 28, стр.3
Свои вопросы и предложения присылайте по адресу info@vestnik-aem.ru    "МедиаЛайн"