RU2795634C1 - Sectioned cryogenic pipeline - Google Patents
Sectioned cryogenic pipeline Download PDFInfo
- Publication number
- RU2795634C1 RU2795634C1 RU2022129588A RU2022129588A RU2795634C1 RU 2795634 C1 RU2795634 C1 RU 2795634C1 RU 2022129588 A RU2022129588 A RU 2022129588A RU 2022129588 A RU2022129588 A RU 2022129588A RU 2795634 C1 RU2795634 C1 RU 2795634C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- sections
- deformable
- pipeline
- inner product
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Секционированный криогенный трубопровод относится к устройствам для транспортировки сжиженных газов, например, сжиженного природного газа (далее СПГ), водорода, этилена, пропана и других, и предназначен для передачи сжиженных газов между технологическим оборудованием предприятий, производящих эти газы и перемещения товарных сжиженных газов от предприятия-изготовителя к транспортным средствам, например, к танкерам-газовозам и может быть использован в газоперерабатывающей промышленности, в системе морского и речного транспорта и других отраслях промышленности.A sectioned cryogenic pipeline refers to devices for transporting liquefied gases, for example, liquefied natural gas (hereinafter referred to as LNG), hydrogen, ethylene, propane and others, and is intended for transferring liquefied gases between the process equipment of enterprises producing these gases and moving commercial liquefied gases from the enterprise -manufacturer to vehicles, for example, to gas tankers and can be used in the gas processing industry, in the system of sea and river transport and other industries.
Основную часть транспортируемых сжиженных газов составляет СПГ. Мировая индустрия СПГ включает крупнотоннажное производство, основная цель которого - поставка СПГ на мировые рынки, и малотоннажное производство, нацеленное на межрегиональную торговлю и удовлетворение спроса на внутреннем рынке. В Российской Федерации базовыми являются крупнотоннажные производства СПГ. При добыче природного газа в 2021 году 662 млрд м3, производство СПГ составило 30,1 млн тонн, что эквивалентно 414 млрд м3 исходного природного газа, при этом два крупных завода по производству СПГ «Сахалин-2» и «Ямал СПГ» вырабатывают 28,1 млрд м3/г. По прогнозу министра энергетики России Александра Новак, с учетом планируемых крупнейших российских СПГ-проектов производство сжиженного природного газа в России к 2030 году будет увеличено до 80 млн тонн, а доля России на мировом рынке - до 20% (URL: https://www.rbc.ru/business/29/01/2021/6013dc059a79473d601ea315). Одной из приоритетных проблем, связанных с развитием производства СПГ, является создание эффективных криогенных трубопроводов, обеспечивающих тепловую изоляцию перекачиваемого низкотемпературного продукта от окружающей среды.The main part of the transported liquefied gases is LNG. The global LNG industry includes large-scale production, the main purpose of which is the supply of LNG to world markets, and small-scale production, aimed at inter-regional trade and meeting demand in the domestic market. In the Russian Federation, large-tonnage LNG production is the base. With natural gas production in 2021 of 662 billion m3 , LNG production amounted to 30.1 million tons, which is equivalent to 414 billion m3 of source natural gas, while two large LNG plants Sakhalin-2 and Yamal LNG produce 28.1 bcm/ year According to the forecast of the Minister of Energy of Russia Alexander Novak, taking into account the planned largest Russian LNG projects, the production of liquefied natural gas in Russia by 2030 will be increased to 80 million tons, and Russia's share in the world market will be up to 20% (URL: https://www. .rbc.ru/business/29/01/2021/6013dc059a79473d601ea315). One of the priority problems associated with the development of LNG production is the creation of efficient cryogenic pipelines that provide thermal insulation of the pumped low-temperature product from the environment.
В сущности, все многообразие конструкций криогенных трубопроводов можно объединить в два класса: к первому классу относятся криогенные трубопроводы с вакуумной теплоизоляцией, ко второму классу - с использованием изолирующих материалов с низкой теплопроводностью.In essence, the whole variety of designs of cryogenic pipelines can be combined into two classes: the first class includes cryogenic pipelines with vacuum thermal insulation, the second class - with the use of insulating materials with low thermal conductivity.
Так, например, к первому классу криогенных трубопроводов можно отнести известный трубопровод для подводной транспортировки нефтепродуктов, включающий внутреннюю трубу (2), предназначенную для транспортировки нефти, внешнюю трубу (4), расположенную концентрически вокруг внутренней трубы (2) с промежутком (5) между двумя трубами (2.4), пространство (5) между двумя трубами (2.4) находится под вакуумом при давлении от 0 до 1 бар абс., в котором пространство (5) под вакуумом содержит газ с концентрацией криптона в молярных долях более 70% и предпочтительно более 80%, внутренняя труба (2) покрыта, по крайней мере, на ее внешней поверхности слоем материала с пониженной излучательной способностью от 0,05 до 0,2, и/или внешняя труба (4) покрыта, по крайней мере, на ее внутренней поверхности слоем с пониженной излучательной способностью между 0,05 и 0,2 (патент на изобретение WO 2019/175488, МПК F16L 59/065, F16L 59/08, заявл. 20.02.2019 г., опубл. 19.09.2019 г.). Недостатком данного изобретения является покрытие внешней поверхности внутренней трубы и/или внутренней поверхности внешней поверхности слоем с пониженной излучательной способностью, так как при низких, тем более криогенных температурах перенос тепла за счет излучения незначим и составляет по формуле Планка даже для абсолютно черного тела менее 10-11 вт/м3 и использование такого слоя увеличивает затраты на изготовление криогенного трубопровода.So, for example, the known pipeline for underwater transportation of oil products, including an inner pipe (2) intended for transporting oil, an outer pipe (4) located concentrically around the inner pipe (2) with a gap (5) between two pipes (2.4), the space (5) between the two pipes (2.4) is under vacuum at a pressure of 0 to 1 bar abs., in which the space (5) under vacuum contains a gas with a krypton concentration in mole fractions of more than 70% and preferably more than 80%, the inner tube (2) is coated at least on its outer surface with a layer of material with reduced emissivity from 0.05 to 0.2, and/or the outer tube (4) is coated at least on its of the inner surface with a layer with reduced emissivity between 0.05 and 0.2 (patent for invention WO 2019/175488, IPC F16L 59/065, F16L 59/08, applied on February 20, 2019, published on September 19, 2019 ). The disadvantage of this invention is the coating of the outer surface of the inner tube and / or the inner surface of the outer surface with a layer with reduced emissivity, since at low, especially cryogenic temperatures, the heat transfer due to radiation is insignificant and, according to the Planck formula, even for a completely black body is less than 10 - 11 W/m 3 and the use of such a layer increases the cost of manufacturing a cryogenic pipeline.
Известен также криогенный трубопровод, включающий внутреннюю трубу и герметичный наружный кожух, пространство между которыми вакуумировано, а труба и кожух разделены теплоизолирующими опорами, при этом в одну или более опор вмонтирована акустопрозрачная вставка так, что обеспечен акустический контакт между внутренним трубопроводом и кожухом (патент на изобретение RU 2305217, МПК F16L 9/18, F17D 5/00, G01N 29/00, заявл. 29.05.2006 г., опубл. 27.08.2007 г.). Недостатком данного изобретения является то, что для проведения пневмоиспытаний датчики акустической эмиссии устанавливаются на внешней поверхности наружного кожуха в районе контакта опор с внутренней поверхностью кожуха, при этом из внутренней трубы сбрасывается перекачиваемый продукт и подается воздух, то есть снижается в целом производительность криогенного трубопровода, кроме того по акустическим вставкам в ходе перекачки продукта происходит приток тепла к продукту, способствующий парообразованию и возникновению сдувок.A cryogenic pipeline is also known, including an inner pipe and a sealed outer casing, the space between which is evacuated, and the pipe and casing are separated by heat-insulating supports, while an acoustically transparent insert is mounted in one or more supports so that acoustic contact is provided between the inner pipeline and the casing (patent for invention RU 2305217, IPC F16L 9/18, F17D 5/00, G01N 29/00, filed May 29, 2006, published August 27, 2007). The disadvantage of this invention is that for pneumatic tests, acoustic emission sensors are installed on the outer surface of the outer casing in the area of contact of the supports with the inner surface of the casing, while the pumped product is discharged from the inner pipe and air is supplied, that is, the overall performance of the cryogenic pipeline is reduced, except In addition, during the pumping of the product, heat flows to the product through the acoustic inserts, which contributes to the formation of vapor and the occurrence of blow-offs.
Известна транспортирующая труба, содержащая: основную вакуум изолированную трубу, имеющую двойную трубчатую структуру, включающую вакуумный участок в области между внутренней трубой и внешней трубой, центральную трубу, через которую должны проходить жидкие транспортируемые потоки, расположенную в основной вакуум изолированной трубе, а также соединительную трубу с вакуумной изоляцией, имеющую двойную трубчатую структуру с вакуумным участком в области между внутренней трубой и наружной трубой, при этом две основные вакуум изолированные трубы основного корпуса трубы с вакуумной изоляцией вставляются в соединительную трубу с вакуумной изоляцией с соответствующих концов соединительной трубы с вакуумной изоляцией, и, наконец, концы двух основных вакуум изолированных труб удалены друг от друга и соединяются друг с другом через соединительную трубу с вакуумной изоляцией (патент на изобретение US 20190162357, МПК F16L 59/14, F16L 59/18, F16L 59/22, F16L 59/065, заявл. 28.07.2017 г., опубл. 30.05.2019 г.). Недостатками данного изобретения являются:A transport pipe is known, comprising: a main vacuum insulated pipe having a double tubular structure, including a vacuum section in the area between the inner pipe and the outer pipe, a central pipe through which liquid transported flows must pass, located in the main vacuum insulated pipe, and a connecting pipe a vacuum insulated pipe having a double tubular structure with a vacuum section in the area between the inner pipe and the outer pipe, wherein the two main vacuum insulated pipes of the vacuum insulated pipe main body are inserted into the vacuum insulated connecting pipe from the respective ends of the vacuum insulated connecting pipe, and finally, the ends of the two main vacuum insulated pipes are separated from each other and connected to each other through a connecting pipe with vacuum insulation (US patent 20190162357, IPC F16L 59/14, F16L 59/18, F16L 59/22, F16L 59/ 065, filed July 28, 2017, published May 30, 2019). The disadvantages of this invention are:
• асимметричное расположение центральной трубы относительно вакуум изолированной трубы, что приводит к созданию конвективных потоков в газовом пространстве между центральной и вакуум изолированной трубами, что способствует теплоподводу от нагреваемой среды к перекачиваемому продукту;• asymmetric location of the central pipe relative to the vacuum insulated pipe, which leads to the creation of convective flows in the gas space between the central and vacuum insulated pipes, which contributes to the heat supply from the heated medium to the pumped product;
• отсутствие герметизации стыка между вакуум изолированными трубами и соединительными трубами с вакуумной изоляцией способствует проникновению относительно теплой внешней среды в пространство между центральной трубой и вакуум изолированными трубами, предлагаемое уплотнение 52 препятствует только проникновению влаги в данное пространство.• lack of sealing of the joint between the vacuum insulated pipes and connecting pipes with vacuum insulation contributes to the penetration of a relatively warm external environment into the space between the central pipe and the vacuum insulated pipes, the proposed seal 52 only prevents the penetration of moisture into this space.
Известен также криогенный трубопровод, содержащий собственно трубопровод, охватывающий его с образованием теплоизоляционной полости кожух и размещенные на внешней поверхности собственно трубопровода эластичный адсорбент и теплоизоляционный материал, при этом собственно трубопровод дополнительно снабжен эластичным газопроницаемым материалом, плотно охватывающим адсорбент, а теплоизоляционный материал размещен над газопроницаемым материалом (патент на изобретение RU 2239746, МПК F16L 9/18, заявл. 21.10.2002 г., опубл. 10.11.2004 г.). Недостатком данного изобретения является практическая невозможность снизить давление в теплоизоляционной полости с 10-1 до 10-4 мм рт.ст. предполагаемым эластичным адсорбентом за счет адсорбции остаточного газа (воздуха или метана, просочившегося через микротрещины в трубопроводе), так как при снижении давления в 1000 раз по закону Генри в области низких давлений адсорбционная емкость любого адсорбента уменьшится в 1000 раз, что потребует пропорционального увеличения загрузки адсорбента и увеличения внешнего диаметра трубопровода и его стоимости, кроме того, эластичные материалы и, в частности, модифицированные активированные угли имеют низкую адсорбционную емкость даже при атмосферном давлении, так например, если при 760 и 7,6 мм рт.ст. сорбция азота (приведенная к стандартным условиям) составляет 500 и 100 см3/г, то при 10-1 и 10-4 мм рт.ст. сорбция азота снижается соответственно до 1,5 и 0,0015 см3/г сорбента при одновременном уменьшении скорости адсорбции. Поэтому адсорбционное вакуумирование применяется, в основном, в лабораторной практике для создания глубокого вакуума в лабораторном сосуде небольшого объема, связанного перетоком с значительно большей емкостью, заполненной адсорбентом. A cryogenic pipeline is also known, containing the pipeline itself, covering it with the formation of a heat-insulating cavity, and placed on the outer surface of the pipeline itself, an elastic adsorbent and a heat-insulating material, while the pipeline itself is additionally provided with an elastic gas-permeable material tightly covering the adsorbent, and the heat-insulating material is placed above the gas-permeable material (patent for invention RU 2239746, IPC
Общим недостатком криогенных трубопроводов с вакуумными теплоизоляционными полостями является сложность трубопроводов для перекачки сжиженных углеводородных газов (далее СУГ) на большие расстояния при изменении профиля местности размещения трубопроводов, использовании подводных трубопроводов при форсировании рек и подаче СУГ на удаленные от берега терминалы для загрузки и разгрузки танкеров-газовозов, а также наплавное размещение трубопроводов на понтонах, так как при этом:A common disadvantage of cryogenic pipelines with vacuum heat-insulating cavities is the complexity of pipelines for pumping liquefied hydrocarbon gases (hereinafter referred to as LPG) over long distances when the profile of the location of pipelines changes, the use of underwater pipelines when forcing rivers and supplying LPG to terminals remote from the coast for loading and unloading tankers - gas carriers, as well as floating placement of pipelines on pontoons, since in this case:
1) теплоизоляционную полость необходимо разделять на герметичные участки небольшой протяженности, что приводит к росту материалоемкости оборудования и дополнительным капиталовложениям, так как иначе при локальном разрушении поверхности наружного кожуха (внешней трубы) криогенного трубопровода за счет появления (свища, трещины, разгерметизации соединений и др.) аварийно выходит из рабочего режима весь трубопровод;1) the heat-insulating cavity must be divided into hermetic sections of small length, which leads to an increase in the material consumption of equipment and additional capital investments, since otherwise, with local destruction of the surface of the outer casing (outer pipe) of the cryogenic pipeline due to the appearance (fistula, cracks, depressurization of joints, etc. ) the entire pipeline fails to operate;
2) при изготовлении внутренней и внешней трубы криогенного трубопровода из гладких стальных труб сложно обеспечивать профиль трубопровода в соответствии с природным профилем трассы или приходится нивелировать местность с выполнением большого объема земляных и строительных работ, а при использовании гофрированных труб резко возрастают материалоемкость и капитальные затраты на сооружение;2) in the manufacture of the inner and outer pipes of a cryogenic pipeline from smooth steel pipes, it is difficult to ensure the profile of the pipeline in accordance with the natural profile of the route, or it is necessary to level the area with a large amount of earthwork and construction work, and when using corrugated pipes, material consumption and capital costs for construction increase sharply ;
3) использование дополнительного оборудования и прецизионных контрольно-измерительных приборов для создания и поддерживания вакуума в теплоизоляционной полости.3) the use of additional equipment and precision instrumentation to create and maintain a vacuum in the heat-insulating cavity.
Ко второму классу криогенных трубопроводов на основе теплоизолирующих материалов можно отнести, например, известный криогенный трубопровод, содержащий собственно трубопровод, охваченный слоями, по меньшей мере, два из которых теплоизоляционные, при этом часть слоев выполнена попарно, причем внутренний слой каждой пары выполнен из волокнистого теплоизоляционного материала, внешний слой из ячеистого теплоизоляционного материала, а число таких пар в трубопроводе не менее двух (патент на изобретение RU 2532476, МПК F16L 59/04, заявл. 28.02.2013 г., опубл. 10.09.2014 г.). Недостатками данного изобретения являются:The second class of cryogenic pipelines based on heat-insulating materials includes, for example, the well-known cryogenic pipeline containing the pipeline itself, covered by layers, at least two of which are heat-insulating, while some of the layers are made in pairs, and the inner layer of each pair is made of fibrous heat-insulating material, an outer layer of cellular heat-insulating material, and the number of such pairs in the pipeline is at least two (patent for invention RU 2532476, IPC F16L 59/04, applied on February 28, 2013, published on September 10, 2014). The disadvantages of this invention are:
• высокая стоимость и металлоемкость стального трубопровода, выполненного из гофрированных металлических труб;• high cost and intensity of steel pipeline made of corrugated metal pipes;
• большие затраты на формирование многослойного теплоизоляционного покрытия криогенного трубопровода для снижения теплоподвода к нему за счет теплопроводности покрытия;• high costs for the formation of a multilayer thermal insulation coating of a cryogenic pipeline to reduce the heat supply to it due to the thermal conductivity of the coating;
• жесткость трубопровода, усложняющая прокладку трубопровода по местности.• rigidity of the pipeline, which complicates the laying of the pipeline in the area.
Известен также криогенный перекачивающий рукав (3) для перекачивания углеводородов, содержащий относительно гибкий внутренний рукав (4), и расположенные вокруг внутреннего рукава концентрическим образом: средство противодействия удлинению, внешний рукав (8), содержащий эластомерный и/или пластический материал и волокнистый изоляционный материал, намотанный вокруг внутреннего рукава и сопрягающийся по меньшей мере на части длины с внутренним рукавом, заполняя зазор (9) между внутренним и внешним рукавами, при этом зазор (9) имеет кольцеобразную форму с шириной по меньшей мере 0,5 см, при этом содержащийся в зазоре волокнистый материал (11) образует разделительный элемент между внутренним рукавом (4) и внешним рукавом (8), предотвращающий контакт между внутренним рукавом и внешним рукавом, при этом перекачивающий рукав имеет радиус изгиба равный по меньшей мере четырем внутренним диаметрам внутреннего рукава (4), причем волокнистый материал образует упругую трехмерную матрицу из волокон, противодействующую сжатию при изгибе внешнего рукава или растягивании вследствие расширения и сжатия под действием тепла и давления внутреннего и внешнего рукавов, при этом волокнистый материал (11) является эластично удлиняемым в направлении длины рукава (3) по меньшей мере на 10%, внешний рукав является относительно жестким по сравнению с внутренним рукавом и имеет толщину стенки по меньшей мере 3 см и поглощает по меньшей мере 50%, и предпочтительно, 95% осевых сил, действующих на узел внутреннего и внешнего рукавов во время загрузки и разгрузки (патент на изобретение RU 2571696, МПК F16L 54/153, F16L 11/133, заявл. 07.12.2007 г., опубл. 20.12.2015 г.). Недостатком данного изобретения является отсутствие компенсации деформации сжатия, так как в конструкции предусмотрено только средство противодействия удлинению, расположенное вокруг внутреннего рукава при наличии внешнего рукава с толщиной стенки не менее 3 см относительно жесткого по сравнению с внутренним рукавом, однако при начале подачи низкотемпературного СПГ в рукав, который имеет температуру окружающей среды, произойдет температурное сжатие внутреннего рукава, что может привести к его разрыву или образованию трещин на его поверхности с последующим заполнением изоляционного материала СПГ, что приведет к увеличению его теплопроводности.Also known is a cryogenic pumping sleeve (3) for pumping hydrocarbons, containing a relatively flexible inner sleeve (4), and located around the inner sleeve in a concentric manner: elongation countermeasures, an external sleeve (8) containing an elastomeric and / or plastic material and a fibrous insulating material , wound around the inner sleeve and mating at least part of the length with the inner sleeve, filling the gap (9) between the inner and outer sleeves, while the gap (9) has an annular shape with a width of at least 0.5 cm, while containing in the gap, the fibrous material (11) forms a separating element between the inner sleeve (4) and the outer sleeve (8), preventing contact between the inner sleeve and the outer sleeve, while the pumping sleeve has a bending radius equal to at least four inner diameters of the inner sleeve (4 ), and the fibrous material forms an elastic three-dimensional matrix of fibers, resisting compression when bending the outer sleeve or stretching due to expansion and contraction under the action of heat and pressure of the inner and outer sleeves, while the fibrous material (11) is elastically elongated in the direction of the length of the sleeve (3 ) by at least 10%, the outer sleeve is relatively rigid compared to the inner sleeve and has a wall thickness of at least 3 cm and absorbs at least 50%, and preferably 95%, of the axial forces acting on the assembly of the inner and outer sleeves during loading and unloading (patent for invention RU 2571696, IPC F16L 54/153,
Известен также принцип совмещения вакуумной и материальной теплоизоляции гибкий трубопровод для транспортировки находящейся под давлением текучей среды, состоящий из двух металлических труб с гофрированными поперек их продольного направления стенками, из одной внутренней трубы (1) и одной наружной трубы (2), которые расположены концентрично друг другу на расстоянии друг от друга с образованием кольцевого зазора, причем в этом кольцевом зазоре между обеими трубами помещена вакуумная изоляция, при этом снаружи на внутреннюю трубу (1) помещено прочное на растяжение армирование, которое жестко соединено с внутренней трубой (1) на обоих ее концах, армирование выполнено из прочных на растяжение жгутов (4, 5), которые, располагаясь по меньшей мере в два слоя друг на друге, со встречным направлением навивки спиралеобразно обвиты вокруг указанной внутренней трубы (1) (патент на изобретение RU 2594086, МПК F16L 11/15, F16L 11/00, заявл. 10.11.2014 г., опубл. 10.08.2016 г.). Недостатком данного изобретения является высокая стоимость и металлоемкость трубопровода, выполненного из гофрированных металлических труб.Also known is the principle of combining vacuum and material thermal insulation flexible pipeline for transporting a fluid under pressure, consisting of two metal pipes with corrugated walls across their longitudinal direction, from one inner pipe (1) and one outer pipe (2), which are located concentrically to each other. to each other at a distance from each other with the formation of an annular gap, and in this annular gap between both pipes vacuum insulation is placed, while on the outside of the inner pipe (1) a tensile strength reinforcement is placed, which is rigidly connected to the inner pipe (1) on both of its ends, the reinforcement is made of tensile strands (4, 5), which, located at least in two layers on top of each other, with the opposite direction of winding, are spirally wrapped around the specified inner tube (1) (patent for invention RU 2594086, IPC F16L 11/15,
При создании изобретения ставилась задача разработки секционированного криогенного трубопровода для перекачки сжиженного газа, например, СПГ, водорода, этилена, пропана и других, обеспечивающего одновременно высокие теплоизоляционные качества, вариативность профиля трубопровода, снижение затрат при его прокладке и его адаптацию к воздействию внешних и внутренних динамических сил, возникающих в ходе эксплуатации трубопровода.When creating the invention, the task was to develop a sectional cryogenic pipeline for pumping liquefied gas, for example, LNG, hydrogen, ethylene, propane and others, which simultaneously provides high thermal insulation qualities, variability of the pipeline profile, lower costs when laying it and adapting it to the effects of external and internal dynamic forces arising during the operation of the pipeline.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что секционированный криогенный трубопровод для перекачки сжиженных газов, включающий металлические жесткие линейные секции и металлические деформируемые секции, наземную часть, подводную часть, наплавную понтонную часть, при этом каждая из металлических жестких линейных секций содержит жесткую линейную внутреннюю продуктовую трубу, коаксиально размещаемую в цилиндрическом жестком кожухе с линзовым и/или сильфонным компенсатором, цилиндрический жесткий кожух по концам герметично сопряжен с внешней поверхностью жесткой линейной внутренней продуктовой трубы с линзовым и/или сильфонным компенсатором при помощи колец, каждая из металлических деформируемых секций содержит гофрированную деформируемую внутреннюю продуктовую трубу с гладким переходом по концам, коаксиально размещаемую в гофрированном кожухе, который по концам герметично сопряжен с внешней поверхностью гладких переходов по концам гофрированной деформируемой внутренней продуктовой трубы при помощи колец, металлические жесткие линейные и/или металлические деформируемые секции соединяют между собой при помощи фланцев, закрепляемых на входных и выходных концах продуктовых труб, пространство металлических жестких линейных секций между наружной поверхностью жесткой линейной внутренней продуктовой трубы и цилиндрическим жестким кожухом, ограниченное кольцами, формирует зону вакуумной теплоизоляции, пространство металлических деформируемых секций между наружной поверхностью гофрированной деформируемой внутренней продуктовой трубы и деформируемым кожухом, ограниченное кольцами, заполнено упругим теплоизолирующим веществом и формирует зону теплоизоляции с использованием материалов с низкой теплопроводностью, пространство между наружной поверхностью двух соединенных при помощи фланцев продуктовых труб двух смежных секций, ограниченное с двух сторон кольцами заполнено упругим теплоизолирующим веществом и перекрыто полуцилиндрическими пластинами внахлест, фиксируемыми разъемными крепежными хомутами.The solution of this problem is ensured by the fact that a sectioned cryogenic pipeline for pumping liquefied gases, including metal rigid linear sections and metal deformable sections, a surface part, an underwater part, a floating pontoon part, each of the metal rigid linear sections contains a rigid linear inner product pipe, coaxially placed in a cylindrical rigid casing with a lens and/or bellows compensator, the cylindrical rigid casing at the ends is hermetically mated with the outer surface of a rigid linear inner product pipe with a lens and/or bellows compensator using rings, each of the metal deformable sections contains a corrugated deformable inner product a pipe with a smooth transition at the ends, coaxially placed in a corrugated casing, which at the ends is hermetically mated with the outer surface of smooth transitions at the ends of the corrugated deformable inner product pipe using rings, metal rigid linear and / or metal deformable sections are interconnected using flanges, fixed at the inlet and outlet ends of the product pipes, the space of metal rigid linear sections between the outer surface of the rigid linear inner product pipe and the cylindrical rigid casing, limited by rings, forms a zone of vacuum thermal insulation, the space of metal deformable sections between the outer surface of the corrugated deformable inner product pipe and the deformable casing , bounded by rings, is filled with an elastic heat-insulating substance and forms a heat-insulation zone using materials with low thermal conductivity, the space between the outer surface of two product pipes connected by flanges of two adjacent sections, bounded on both sides by rings, is filled with an elastic heat-insulating substance and is overlapped by semi-cylindrical plates overlapped, fixed detachable fastening clamps.
Металлические жесткие линейные секции - конструктивно предельно простой и доступный вариант фрагмента криогенного трубопровода, в котором между жесткими линейной внутренней продуктовой трубой и герметично закрепленном на ней жестким цилиндрическим кожухом формируется зона вакуумной теплоизоляции, являющаяся наиболее эффективным способом предотвращения потерь холода от секционированного криогенного трубопровода.Metal rigid linear sections are structurally extremely simple and affordable version of a fragment of a cryogenic pipeline, in which a zone of vacuum thermal insulation is formed between the rigid linear inner product pipe and a rigid cylindrical casing hermetically fixed on it, which is the most effective way to prevent cold losses from a sectioned cryogenic pipeline.
Полезно цилиндрический жесткий кожух снабдить патрубком с запорным клапаном для создания и контроля вакуума, что одновременно позволяет отсекать пространство вакуумной теплоизоляции от окружающей среды и периодически проверять величину вакуума в пространстве вакуумной теплоизоляции, которая может постепенно уменьшаться в силу подсоса окружающего воздуха или СПГ через микротрещины.It is useful to provide a cylindrical rigid casing with a branch pipe with a shut-off valve to create and control vacuum, which simultaneously allows cutting off the space of vacuum thermal insulation from the environment and periodically checking the vacuum value in the space of vacuum thermal insulation, which can gradually decrease due to the suction of ambient air or LNG through microcracks.
Целесообразно пространство металлических жестких линейных секций между наружной поверхностью жесткой линейной внутренней продуктовой трубы и цилиндрическим жестким кожухом, ограниченное кольцами, дополнительно заполнить адсорбентом частично или полностью, что позволит при подсосе окружающего воздуха или СПГ через микротрещины в это пространство восстанавливать вакуум за счет адсорбции введенного при подсосе газа.It is advisable to additionally fill the space of metal rigid linear sections between the outer surface of the rigid linear inner product pipe and the cylindrical rigid casing, limited by rings, with an adsorbent partially or completely, which will allow, when ambient air or LNG is sucked through microcracks into this space, to restore vacuum due to adsorption of the introduced during suction gas.
Полезно в качестве адсорбента использовать цеолит КА или цеолит NaA или силикагель. Эффективность цеолитного вакуумирования зависит от скорости подсоса, например, 1 г цеолита при давлении не менее 0,1 мм рт.ст. может поглощать до 100 см3 воздуха, тогда при подсосе воздуха в секцию при появлении микротрещины в количестве 1000 см3/ч и работе секционированного криогенного трубопровода в течение 50 часов при загрузке танкера СПГ наличие в пространстве вакуумной теплоизоляции 500 г адсорбента обеспечит сохранение в этом пространстве давления в 0,1 мм рт.ст. и, таким образом, эффективность вакуумной тепловой изоляции секции сохраняется.It is useful to use KA zeolite or NaA zeolite or silica gel as the adsorbent. The efficiency of zeolite evacuation depends on the suction rate, for example, 1 g of zeolite at a pressure of at least 0.1 mm Hg. can absorb up to 100 cm 3 of air, then when air is sucked into the section with the appearance of a microcrack in the amount of 1000 cm 3 / h and the operation of a sectioned cryogenic pipeline for 50 hours when loading an LNG tanker, the presence of vacuum thermal insulation in the space of 500 g of the adsorbent will ensure the preservation in this space pressure of 0.1 mm Hg. and thus the effectiveness of the vacuum thermal insulation of the section is maintained.
Желательно металлическую деформируемую секцию криогенного трубопровода исходно выполнять линейной, так как под воздействием внешнего усилия при монтаже трубопровода и его фиксировании она изменяет свою форму в виде дуги необходимого радиуса или S-образной кривой в зависимости от траектории трассы трубопровода, а при снятии приложения внешнего усилия металлическая деформируемая секция возвращается в линейную форму.It is desirable to initially perform a metal deformable section of a cryogenic pipeline as linear, since under the influence of an external force during the installation of the pipeline and its fixation, it changes its shape in the form of an arc of the required radius or an S-shaped curve depending on the trajectory of the pipeline route, and when the external force is removed, the metal the deformable section returns to a linear shape.
Целесообразно упругое теплоизолирующее вещество сформовать в виде протяженной ленты, навитой слоями встык на наружную поверхность гофрированной деформируемой внутренней продуктовой трубы так, чтобы стыки смежных витков лент одного слоя перекрывались лентами последующего слоя, что позволит перекрывать стыки ленты и повысить теплоизолирующее свойство системы.It is expedient to form an elastic heat-insulating substance in the form of an extended tape wound end-to-end in layers on the outer surface of a corrugated deformable inner product pipe so that the joints of adjacent turns of tapes of one layer are overlapped by tapes of the next layer, which will allow to overlap the tape joints and increase the heat-insulating property of the system.
Желательно упругое теплоизолирующее вещество сформовать в виде протяженного шнура квадратного сечения, навитого слоями встык на наружную поверхность гофрированной деформируемой внутренней продуктовой трубы так, чтобы последующий слой витков шнура навивать в противоположном направлении по отношению к шнурам предыдущего слоя, что позволит перекрывать стыки шнура и повысить теплоизолирующее свойство системы.It is desirable to form an elastic heat-insulating substance in the form of an extended cord of square section, wound end-to-end in layers on the outer surface of the corrugated deformable inner product pipe so that the next layer of cord turns is wound in the opposite direction with respect to the cords of the previous layer, which will overlap the cord joints and increase the heat-insulating property systems.
Целесообразно в качестве упругого теплоизолирующего вещества использовать вспененный каучук, характеризующийся существенно меньшей величиной теплопроводности 0,036 Вт/(м.град) в сравнении с величиной теплопроводности часто применяемой пористой резины равной 0,06 Вт/(м.град).It is advisable to use foamed rubber as an elastic heat-insulating substance, which is characterized by a significantly lower thermal conductivity of 0.036 W/(m.deg) in comparison with the thermal conductivity of frequently used porous rubber equal to 0.06 W/(m.deg).
Рационально между слоями упругого теплоизолирующего вещества размещать деформируемую механическую систему, поскольку данная система укрепляет упругое теплоизолирующее вещество и за счет того, что жестко соединяется с внутренней продуктовой трубой на обоих ее концах, то защищает внутреннюю продуктовую трубу от механического воздействия при повышении давления транспортируемой среды, сохраняя ее центральное положение в наружной трубе стабильным.It is rational to place a deformable mechanical system between the layers of an elastic heat-insulating substance, since this system strengthens the elastic heat-insulating substance and, due to the fact that it is rigidly connected to the inner product pipe at both ends, it protects the inner product pipe from mechanical impact when the pressure of the transported medium increases, while maintaining its central position in the outer tube is stable.
Желательно деформируемую механическую систему выполнять из сетки рабицы и/или стальных прутков, которые позволят обеспечить необходимую механическую прочность без значительного снижения теплопроводности изолирующего упругого вещества и без значительного утяжеления конструкции трубопровода. При наличии упрочняющих элементов деформируемые секции при изгибе сохраняют заданную форму, что позволяет обеспечивать отклонение трассы криогенного трубопровода от линейной направленности.It is desirable to make the deformable mechanical system from chain-link mesh and/or steel bars, which will provide the necessary mechanical strength without a significant decrease in the thermal conductivity of the insulating elastic substance and without significant weighting of the pipeline structure. In the presence of reinforcing elements, the deformable sections retain the specified shape during bending, which makes it possible to ensure the deviation of the cryogenic pipeline route from the linear direction.
Целесообразно между металлическими линейными и/или металлическими деформируемыми секциями установить тройники с фланцами для подключения к базовому криогенному трубопроводу дополнительного криогенного трубопровода.It is advisable to install tees with flanges between the metal linear and/or metal deformable sections for connecting an additional cryogenic pipeline to the base cryogenic pipeline.
Полезно на секцию криогенного трубопровода устанавливать приборы контроля температуры в составе аналогового датчика и цифрового преобразователя аналогового сигнала, поскольку изменение фиксируемой температуры сверх регламентной свидетельствует о нарушении режима работы тепловой изоляции, например, о нарушении целостности кожуха секции, при этом аналоговый датчик устанавливают на наружной стенке внутренней трубы, а цифровой преобразователь аналогового сигнала устанавливают на наружную стенку внешней трубы.It is useful to install temperature control devices on the section of the cryogenic pipeline as part of an analog sensor and a digital converter of an analog signal, since a change in the recorded temperature above the prescribed temperature indicates a violation of the thermal insulation mode, for example, a violation of the integrity of the section casing, while the analog sensor is installed on the outer wall of the inner pipes, and a digital analog signal converter is installed on the outer wall of the outer pipe.
Целесообразно металлические жесткие линейные секции и металлические деформируемые секции выполнять различной длины, формируя ряд стандартных типоразмеров.It is advisable to make metal rigid linear sections and metal deformable sections of various lengths, forming a number of standard sizes.
Желательно наземную часть трубопровода формировать преимущественно из набора металлических жестких линейных секций с единичным использованием металлических деформируемых секций в местах поворотов трассы трубопровода с учетом геометрии трассы в соответствии с задачами прокладки и последующей эксплуатации трубопровода.It is desirable to form the ground part of the pipeline mainly from a set of metal rigid linear sections with a single use of metal deformable sections in the places of turns of the pipeline route, taking into account the geometry of the route in accordance with the tasks of laying and subsequent operation of the pipeline.
Рационально подводную часть трубопровода выполнять чередованием металлических жестких линейных секций и металлических деформируемых секций с учетом рельефа линии сборки.It is rational to carry out the underwater part of the pipeline by alternating metal rigid linear sections and metal deformable sections, taking into account the relief of the assembly line.
Полезно наплавную понтонную часть трубопровода выполнять в виде последовательности металлических деформируемых секций для компенсации динамических воздействий волн.It is useful to make the floating pontoon part of the pipeline in the form of a sequence of deformable metal sections to compensate for the dynamic effects of waves.
Сочетание в пределах криогенного трубопровода секций с различными конструктивными особенностями и различной длиной обеспечит снижение затрат при его прокладке и его адаптацию к воздействию внешних и внутренних динамических сил, возникающих в ходе эксплуатации трубопровода.The combination within the cryogenic pipeline of sections with different design features and different lengths will reduce the cost of laying it and adapt it to the effects of external and internal dynamic forces that arise during the operation of the pipeline.
На фиг. 1-7 представлены конфигурации возможных вариантов реализации секционированного криогенного трубопровода с использованием следующих обозначений:In FIG. Figures 1-7 show configurations of possible options for implementing a sectioned cryogenic pipeline using the following notation:
1 - металлические жесткие линейные секции;1 - metal rigid linear sections;
2 - металлические деформируемые секции;2 - metal deformable sections;
3 - резервуар сжиженного газа;3 - liquefied gas tank;
4 - насос;4 - pump;
5 -наземная часть трубопровода;5 - ground part of the pipeline;
6 - стендер налива продукта;6 - product filling stand;
7 - газовоз;7 - gas carrier;
8 - подводная часть трубопровода;8 - underwater part of the pipeline;
9 - наплавная понтонная часть трубопровода;9 - floating pontoon part of the pipeline;
10 - понтоны;10 - pontoons;
11 - плавучий морской терминал сжиженного природного газа;11 - floating marine terminal of liquefied natural gas;
12 - жесткий кожух линейной секции;12 - rigid casing of the linear section;
13 - внутренняя продуктовая труба линейной секции;13 - inner product pipe of the linear section;
14 - линзовый и/или сильфонный компенсатор кожуха; 14 - lens and/or bellows compensator casing;
15 - линзовый и/или сильфонный компенсатор продуктовой трубы;15 - lens and / or bellows compensator of the product pipe;
16 - подвижная опора;16 - movable support;
17 - герметизирующие кольца;17 - sealing rings;
18 - гофрированная деформируемая внутренняя продуктовая труба;18 - corrugated deformable inner product pipe;
19 - гофрированный кожух. 19 - corrugated casing.
На фиг. 1-3 приведены схемы четырехсекционного линейного трубопровода, включающие металлические жесткие линейные секции 1 и металлические деформируемые секции 2. Металлические жесткие линейные секции 1 содержат внутреннюю продуктовую трубу линейной секции 13, коаксиально размещаемую в цилиндрическом жестком кожухе линейной секции 12 с линзовым и/или сильфонным компенсатором, а цилиндрический жесткий кожух линейной секции 12 по концам герметично сопряжен с внешней поверхностью внутренней продуктовой трубы линейной секции 13 с линзовым и/или сильфонным компенсатором при помощи подвижной опоры 16 и герметизирующих колец 17. Металлическая деформируемая секция 2 содержит гофрированную деформируемую внутреннюю продуктовую трубу 18 с гладким переходом по концам, коаксиально размещаемую в гофрированном кожухе 19, который по концам сопряжен с внешней поверхностью гладких переходов по концам гофрированной деформируемой внутренней продуктовой трубы при помощи подвижной опоры 16 и герметизирующих колец 17. Металлические жесткие линейные секции 1 и/или металлические деформируемые секции 2 соединяются между собой при помощи фланцев, закрепляемых на входных и выходных концах продуктовых труб (на фигурах 1-3 не показаны).In FIG. Figures 1-3 show diagrams of a four-section linear pipeline, including metal rigid
На фиг. 4 приведена схема подачи сжиженного газа из резервуара сжиженного газа 3 насосом 4 по наземной части трубопровода 5 в соответствии с рельефом местности при помощи стендера налива продукта 6 в газовоз 7.In FIG. Figure 4 shows a diagram of the supply of liquefied gas from the liquefied
На фиг. 5 приведена схема подачи сжиженного газа из резервуара сжиженного газа 3 насосом 4 по наземной части трубопровода 5 в соответствии с рельефом местности и по подводной части трубопровода 8 при помощи стендера налива продукта 6, расположенного на плавучем морском терминале сжиженного природного газа 11, в газовоз 7.In FIG. 5 shows a diagram of the supply of liquefied gas from the liquefied
На фиг. 6 приведена схема подачи сжиженного газа из резервуара сжиженного газа 3 насосом 4 по наплавной понтонной части трубопровода 9, уложенного на понтоне 10 и по наземной части трубопровода 5, проведенной по поверхности плавучего морского терминала сжиженного природного газа 11 при помощи стендера налива продукта 6, расположенного на плавучем морском терминале сжиженного природного газа 11, в газовоз 7.In FIG. 6 shows a diagram of the supply of liquefied gas from the liquefied
На фиг. 7 приведена схема секции линейного трубопровода, включающая металлическую внутреннюю продуктовую трубу линейной секции 13, размещаемую в жестком кожухе линейной секции 12 с линзовым и/или сильфонным компенсатором кожуха 14. Между жестким кожухом линейной секции 12 и внутренней продуктовой трубой линейной секции 13 периодически помещают подвижные опоры 16, обеспечивающие коаксиальность внутренней продуктовой трубы линейной секции 13 и жесткого кожуха линейной секции 12. По концам секции между внутренней продуктовой трубой линейной секции 13 и жестким кожухом линейной секции 12 привариваются герметизирующие кольца 17, обеспечивающие создание вакуума в пространстве между внутренней продуктовой трубой линейной секции 13 и жестким кожухом линейной секции 12 при откачке воздуха из этого пространства через патрубок, связывающий секцию линейного трубопровода с вакуум-насосом (не показаны). Свободные концы внутренней продуктовой трубы линейной секции 13, выступающие за пределы жесткого кожуха линейной секции 12, при их сварке позволяют объединять последовательно необходимое число секций, чтобы формировать трассу криогенного трубопровода.In FIG. 7 shows a diagram of a linear pipeline section, including a metal inner product pipe of the
Для оценки эффективности теплоизоляции криогенного трубопровода для ряда примеров была оценена величина ее термической проводимости (теплоизолирующей способности) ϕTo evaluate the effectiveness of thermal insulation of a cryogenic pipeline for a number of examples, the value of its thermal conductivity (heat-insulating ability) ϕ
где λ - коэффициент теплопроводности, теплоизолирующего материала, Вт/м . градус,where λ is the coefficient of thermal conductivity, heat-insulating material, W/m. degree,
δ - толщина теплоизолирующего материала.δ is the thickness of the heat-insulating material.
В расчетах использовалась формула для расчета коэффициента теплопередачи К:In the calculations, the formula for calculating the heat transfer coefficient K was used:
где α1=35 Вт/м2⋅K и α2=5 Вт/м2. К соответственно коэффициенты теплоотдачи от СПГ к стенке трубопровода и от кожуха к окружающему атмосферному воздуху, δ1=δ3=0,0025 м и δ2 соответственно толщина трубопровода, кожуха и теплоизолирующего слоя, λ1=λ3=60 Вт/м⋅K и λ2 соответственно коэффициент теплопроводности материала трубопровода, кожуха и теплоизолирующего слоя, величина К=0,015Вт/м2⋅K для теплоизолированных автоцистерн и контейнеров объемом до 60 м3 (Теровик О.В., Реуцкий А.С., Топаль Л.Г. Оценка потерь бункеровки СПГ от испарения // Мир транспорта, 2020, т. 18, №3, с. 84-106). По формуле (2) при подстановке коэффициента теплопроводности материала теплоизолирующего слоя λ2 рассчитывалась толщина слоя теплоизоляции δ2 и наружный диаметр кожуха D по величине наружного диаметра трубопровода d:where α 1 =35 W/m 2⋅ K and α 2 =5 W/m 2 . To, respectively, the heat transfer coefficients from LNG to the pipeline wall and from the casing to the ambient atmospheric air, δ 1 = δ 3 = 0.0025 m and δ 2 , respectively, the thickness of the pipeline, casing and heat-insulating layer, λ 1 = λ 3 = 60 W/m⋅ K and λ 2 , respectively, the coefficient of thermal conductivity of the material of the pipeline, casing and heat-insulating layer, the value of K \u003d 0.015W / m 2 ⋅K for thermally insulated tankers and containers up to 60 m 3 (Terovik O.V., Reutsky A.S., Topal L G. Evaluation of LNG bunkering losses from evaporation // World of Transport, 2020, v. 18, No. 3, pp. 84-106). According to formula (2), when substituting the coefficient of thermal conductivity of the material of the heat-insulating layer λ 2 , the thickness of the thermal insulation layer δ 2 and the outer diameter of the casing D were calculated from the outer diameter of the pipeline d:
Температура СПГ и окружающего атмосферного воздуха соответственно минус 160 и плюс 20°С (113 и 293 K).The temperature of the LNG and the ambient air is minus 160 and plus 20°С (113 and 293 K), respectively.
Пример 1. Между трубопроводом СПГ в виде жесткой линейной секции с наружным диаметром трубопровода d=0,1 м и негерметизированным кожухом находится воздух под атмосферным давлением 0,1 МПа с температурой 270 K, с учетом обмена массой с окружающей средой, коэффициент теплопроводности воздуха λ2=0,0238 Вт/м⋅K (Энциклопедия по машиностроению XXL. URL: https://mash-xxl.info/).Example 1. Between an LNG pipeline in the form of a rigid linear section with an outer diameter of the pipeline d = 0.1 m and an unpressurized casing, there is air at atmospheric pressure of 0.1 MPa with a temperature of 270 K, taking into account the mass exchange with the environment, the coefficient of thermal conductivity of air λ2=0.0238 W/m⋅K (XXL Encyclopedia of Mechanical Engineering. URL: https://mash-xxl.info/).
Расчетная толщина воздушного слоя при атмосферном давлении составляет 0,543 м, наружный диаметр кожуха 1,23 м.The calculated thickness of the air layer at atmospheric pressure is 0.543 m, the outer diameter of the casing is 1.23 m.
Пример 2. Между трубопроводом СПГ в виде жесткой линейной секции с наружным диаметром трубопровода d=0,1 м и герметизированным кожухом находится воздух под вакуумом с остаточным давлением 0,01 МПа со средней температурой 210 K, с учетом снижения плотности воздуха до 0.314 кг/м3 коэффициент теплопроводности воздуха составляет λ2=0,0118 Вт/м⋅K (Энциклопедия по машиностроению XXL. URL: https://mash-xxl.info/).Example 2. Between an LNG pipeline in the form of a rigid linear section with an outer diameter of the pipeline d = 0.1 m and a sealed casing, there is air under vacuum with a residual pressure of 0.01 MPa and an average temperature of 210 K, taking into account the decrease in air density to 0.314 kg / m 3 the coefficient of thermal conductivity of air is λ 2 \u003d 0.0118 W / m⋅K (Encyclopedia of Mechanical Engineering XXL. URL: https://mash-xxl.info/).
Расчетная толщина воздушного слоя при давлении 0,01 МПа составляет 0,282 м, наружный диаметр кожуха 0,71 м.The calculated thickness of the air layer at a pressure of 0.01 MPa is 0.282 m, the outer diameter of the casing is 0.71 m.
Сопоставление результатов расчетов примеров 1 и 2 показывает, что при прочих равных условиях материалоемкость трубопровода для перекачки СПГ в виде жесткой линейной секции с наружным диаметром трубопровода d=0,1м и герметизированным кожухом при вакуумировании теплоизолирующего пространства (пример 2) в 1,72 раза ниже, чем при поддержании в нем атмосферного давления (пример 1).Comparison of the calculation results of examples 1 and 2 shows that, other things being equal, the material consumption of the pipeline for pumping LNG in the form of a rigid linear section with an outer diameter of the pipeline d=0.1 m and a sealed casing when the heat-insulating space is evacuated (example 2) is 1.72 times lower than when maintaining atmospheric pressure in it (example 1).
Пример 3. Между трубопроводом СПГ в виде гибкой деформируемой секции с наружным диаметром трубопровода d=0,1 м и герметизированным кожухом находится флисовый или фетровый теплоизолирующий материал, рекомендуемый аналогом (патент на изобретение RU 2571696, МПК F16L 59/153, F16L 11/133, заявл. 07.12.2007 г., опубл. 20.12.2015 г.), при этом, например, фетр представляет собой плотную валяную шерсть с коэффициентом теплопроводности λ2=0,047 Вт/м⋅K (URL: https://www.citadel-irk.ru/ehto-interesno/teploprovodnost-fasadnykh-paneley).Example 3. Between the LNG pipeline in the form of a flexible deformable section with an outer diameter of the pipeline d=0.1 m and a sealed casing, there is a fleece or felt heat-insulating material recommended by an analogue (patent for invention RU 2571696, IPC F16L 59/153,
Расчетная толщина теплоизолирующего слоя из фетра составляет 0,98 м, наружный диаметр кожуха 2,01 м. Подобная конструкция криогенного трубопровода практически вряд ли реализуема, а уменьшение толщины теплоизолирующего слоя до реальных величин приведет к резкому росту нагрева СПГ по сравнению с примерами 1 и 2, сопровождающегося испарением части СПГ в трубопроводе.The calculated thickness of the heat-insulating layer of felt is 0.98 m, the outer diameter of the casing is 2.01 m. Such a design of a cryogenic pipeline is hardly feasible in practice, and reducing the thickness of the heat-insulating layer to real values will lead to a sharp increase in LNG heating compared to examples 1 and 2 accompanied by the evaporation of part of the LNG in the pipeline.
Пример 4. Между трубопроводом СПГ в виде гибкой деформируемой секции с наружным диаметром трубопровода d=0,1 м и герметизированным кожухом находится вспененный каучук в соответствии с заявляемым изобретением с коэффициентом теплопроводности λ2=0,033 Вт/м⋅K (URL: https://plastinfo.ru/information/articles/7/).Example 4. Between the LNG pipeline in the form of a flexible deformable section with an outer diameter of the pipeline d=0.1 m and a sealed casing there is foamed rubber in accordance with the claimed invention with a thermal conductivity coefficient λ 2 =0.033 W/m⋅K (URL: https:/ /plastinfo.ru/information/articles/7/).
Расчетная толщина теплоизолирующего слоя из вспененного каучука составляет 0,73 м, наружный диаметр кожуха 1,61 м, что значительно меньше, чем в примере 3. С учетом того, что гибкие деформируемые секции будут обеспечивать формирование профиля криогенного трубопровода в основном в местах отклонения трубопровода от линейного профиля, деформируемые секции будут существенно короче и в них можно уменьшить толщину теплоизолирующего слоя, допуская незначительное увеличение теплопередачи. Можно также полагать, что дальнейшее развитие технологии утеплителей позволит получать теплоизоляционные материалы с коэффициентом теплопроводности на уровне 0,023-0,01Вт/м⋅K не только твердые, но и эластичные, что позволит формировать жесткие и деформируемые секции с одинаковым диаметром кожуха.The calculated thickness of the heat-insulating layer of foamed rubber is 0.73 m, the outer diameter of the casing is 1.61 m, which is significantly less than in example 3. Taking into account the fact that the flexible deformable sections will ensure the formation of the profile of the cryogenic pipeline mainly in the places of deviation of the pipeline from a linear profile, the deformable sections will be significantly shorter and it is possible to reduce the thickness of the heat-insulating layer in them, allowing a slight increase in heat transfer. It can also be assumed that further development of the technology of heaters will make it possible to obtain heat-insulating materials with a thermal conductivity coefficient of 0.023-0.01 W/m⋅K not only solid, but also elastic, which will make it possible to form rigid and deformable sections with the same casing diameter.
Таким образом, заявляемое изобретение решает задачу разработки секционированного криогенного трубопровода для перекачки сжиженного газа, обеспечивающего одновременно высокие теплоизоляционные качества, вариативность профиля трубопровода, снижение затрат при его прокладке и его адаптацию к воздействию внешних и внутренних динамических сил, возникающих в ходе эксплуатации трубопровода.Thus, the claimed invention solves the problem of developing a sectioned cryogenic pipeline for pumping liquefied gas, providing at the same time high thermal insulation qualities, variability of the pipeline profile, reducing costs when laying it and adapting it to the effects of external and internal dynamic forces arising during the operation of the pipeline.
Claims (18)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2795634C1 true RU2795634C1 (en) | 2023-05-05 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2807839C1 (en) * | 2023-05-22 | 2023-11-21 | Игорь Анатольевич Мнушкин | Reverse pumping system for cryogenic liquids |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU848860A1 (en) * | 1978-08-07 | 1981-07-23 | Предприятие П/Я В-8685 | Cryogenic pipeline |
| CN201934814U (en) * | 2010-12-29 | 2011-08-17 | 北京宇航系统工程研究所 | Long-distance low-temperature transfer pipeline |
| RU2594086C2 (en) * | 2013-11-15 | 2016-08-10 | Нексанс | Flexible conduit |
| CN206487952U (en) * | 2017-01-16 | 2017-09-12 | 安徽恒达管业有限责任公司 | A kind of cryogenic delivery pipe road |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU848860A1 (en) * | 1978-08-07 | 1981-07-23 | Предприятие П/Я В-8685 | Cryogenic pipeline |
| CN201934814U (en) * | 2010-12-29 | 2011-08-17 | 北京宇航系统工程研究所 | Long-distance low-temperature transfer pipeline |
| RU2594086C2 (en) * | 2013-11-15 | 2016-08-10 | Нексанс | Flexible conduit |
| CN206487952U (en) * | 2017-01-16 | 2017-09-12 | 安徽恒达管业有限责任公司 | A kind of cryogenic delivery pipe road |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2807839C1 (en) * | 2023-05-22 | 2023-11-21 | Игорь Анатольевич Мнушкин | Reverse pumping system for cryogenic liquids |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100615499B1 (en) | Flexible line pipe | |
| RU2404392C2 (en) | Cryogenic fluid pumping hose | |
| CN101589262B (en) | Cryogenic transfer hose having a fibrous insulating layer and method of constructing such a transfer hose | |
| US6012292A (en) | System and method for transferring cryogenic fluids | |
| JP6356602B2 (en) | Sealed heat insulation tank | |
| KR102029862B1 (en) | Vessel wall comprising a pipe | |
| KR102027672B1 (en) | Gas dome structure for a sealed and thermally insulating tank | |
| KR102413578B1 (en) | Corner structure for a leaktight and thermally insulating tank | |
| KR102092210B1 (en) | Insulating block for manufacturing a tank wall | |
| KR102285763B1 (en) | Sealed and insulating vessel comprising a deflection element allowing the flow of gas at a corner | |
| CN103443526B (en) | For making the collets sealing chamber wall | |
| KR102614343B1 (en) | Closed and insulated tank with multiple zones | |
| KR102306109B1 (en) | Insulated sealed tank | |
| CN109790958B (en) | Leakage-proof wall structure | |
| JP2024038440A (en) | Insulated closed tank wall | |
| RU2795634C1 (en) | Sectioned cryogenic pipeline | |
| KR102051355B1 (en) | Lagging element for a fluidtight and thermally insulated tank comprising a reinforced lid panel | |
| JP2023163168A (en) | Tank wall with through-duct | |
| KR102438160B1 (en) | Fluid sealed and insulated fluid storage tank | |
| US3042080A (en) | Means for moving extremely cold liquids | |
| RU2686646C1 (en) | Cryogenic pipeline | |
| KR102596193B1 (en) | Systems for storing and transporting cryogenic fluids on board ships | |
| CN113056633B (en) | Storage facility for liquefied gas | |
| CN220082355U (en) | Interlayer type heat preservation pipe | |
| RU2780113C2 (en) | Sealed tank wall containing sealing membrane |