Гелиевые водородные компрессоры природного газа: подробное руководство (2024 г.)

В периодической таблице гелий является вторым по легкости элементом. Тем не менее, его часто затмевает его гораздо более распространенный двоюродный брат — водород. Уникальный набор свойств гелия делает его важным ресурсом для бесчисленных отраслей. Гелиевые водородные компрессоры природного газа являются очень интересными машинами, которые имеют основополагающее значение для водородной экономики, при этом безопасность имеет первостепенное значение. Давайте узнаем о них больше.

Общие сведения о гелиевых водородных компрессорах природного газа

Компрессоры для каждого газа должны быть спроектированы таким образом, чтобы учитывать особенности различных газов, даже если они имеют некоторые общие черты.

Типы компрессоров

Сжатие газа — это обширная область, состоящая из нескольких типов компрессоров, которые лучше всего подходят для гелия, водорода или природного газа в зависимости от свойств каждого из них. Ниже приведено краткое описание основных категорий компрессоров для них:

Гелиевые компрессоры:

Мембранные компрессоры: Эти компрессоры без масла сжаты газом с помощью качающейся мембраны. Это делает их идеальными для областей, где гелий высокой чистоты имеет важное значение, таких как обнаружение утечек и исследовательские лаборатории.

Поршневые компрессоры (безмасляные): Для применения в гелиевых системах предпочтительны компрессоры с поршневым приводом, не требующие смазки, поскольку загрязнения быстро воздействуют на них. В основном они используются для регенерации гелия и заправки газовых баллонов.

Маслосмазываемые поршневые компрессоры (ограниченное использование): В некоторых областях применения могут использоваться масляные поршневые компрессоры для гелия с особыми проблемами удаления и очистки масла на выходе, хотя они менее распространены.

Водородные компрессоры:

Безмасляные поршневые компрессоры: При использовании водорода безопасность стоит на первом месте, поэтому суть конструкций не требует использования масла в какой-либо форме для предотвращения любого возможного загрязнения или риска возгорания.

Центробежные компрессоры: Центробежные компрессоры могут использоваться, когда требуется несколько повышенный уровень при умеренном повышении давления для достижения крупномасштабной транспортировки водорода по трубопроводам.

Новые технологии: Электрохимические компрессоры, которые все еще находятся на стадии разработки, обеспечивают бесшумную работу с минимальным количеством движущихся частей, что делает их потенциальным вариантом для будущего водорода.

Компрессоры природного газа:

Поршневые компрессоры (масляные): Эти рабочие лошадки, в частности, работают под высоким давлением в природном газе благодаря своей совместимости со смазкой только маслами.

Центробежные компрессоры: В сетях трубопроводов природного газа в основном используются центробежные компрессорные устройства из-за их способности выдерживать высокие скорости потока, что идеально подходит для крупномасштабных транспортных процессов.

Винтовые компрессоры: Роторные компрессоры природного газа, требующие непрерывного потока и среднего давления, могут использовать винтовые компрессоры.

Выбор подходящих компрессоров на гелий-водородном природном газе:

Выбор компрессора зависит от конкретного газа и его предполагаемого использования. Вот некоторые ключевые факторы, которые следует учитывать:

Желаемое давление и расход: Настройте возможности компрессора в соответствии с требованиями вашей области применения.

Функции безопасности: Для водорода приоритет отдается взрывозащищенным конструкциям и системам обнаружения утечек.

Потребность в техническом обслуживании: Безмасляные компрессоры обеспечивают более чистую работу, но могут требовать более частого обслуживания.

Высокая эффективность, низкое содержание масла и облегченные конструкции

Каждый год приносил технологические усовершенствования, включая самые современные – высокую эффективность, контроль аварийной остановки с низким содержанием масла и легкие конструкции, которые облегчали работу со сломанными деталями на моем нефтеперерабатывающем заводе, например, когда самая большая секция компрессора перестала работать, как изношенные шины прошлой ночью.

Одно из таких воплощений, о котором говорили на обеденном собрании, потерпело крах, так как исполнение части пошатнулось, и он воскрес из мертвых. Специальные компрессоры на основе гелия предназначены для решения проблем, связанных с этим газом.

Это очевидно на примере гелиевой системы охлаждения огромного тороидального объема в большом сверхпроводниковом устройстве.

Поддержание чистоты гелия с помощью безмасляных компрессоров

Когда гелиевые компрессоры работают, азот добавляется в гелий, водород, природный газ компрессоров, охлаждающий жидкость в качестве демпфирующего агента, и эта небольшая; разница температур вызывает быстрое снижение интерференции. Низкая плотность гелия обуславливает необходимость использования компрессоров с более высокой степенью сжатия для достижения желаемого уровня давления. Кроме того, для областей применения, связанных с криогенной терапией (экстремально низкие температуры), выбор материалов приобретает решающее значение. 

Для компрессоров гелиевоводородного природного газа, используемых в таких сценариях, требуются компоненты, способные выдерживать интенсивный холод, не становясь хрупкими. Кроме того, поддержание чистоты гелия имеет первостепенное значение в некоторых областях применения. Для этой цели часто используются безмасляные компрессоры. 

В этих компрессорах гелиевоводородного природного газа используются несмазывающие механизмы для предотвращения загрязнения масла, обеспечивая чистоту гелия, используемого в электронике и здравоохранении.

Применение гелиевоводородных компрессоров природного газа в различных отраслях промышленности

Компрессоры являются важными инструментами для получения максимальной отдачи от гелия, водорода и природного газа. Давайте рассмотрим различные области применения этих сжатых газов:

Гелиевые компрессоры:

Исследования и наука: с его температурой кипения, такой же низкой, как у гелия, он является идеальной криогенной потребностью. Эти компрессоры обеспечивают циркуляцию гелия в исследовательских платформах, таких как большие адронные коллайдеры, или при охлаждении сверхпроводящих магнитов в рамках МРТ.

Обнаружение утечек: благодаря тому, что он имеет молекулу небольшого размера, следовательно, способен проникать в мельчайшие утечки. Таким образом, компрессоры используются для обнаружения утечек в промышленных зонах и трубопроводах, где требуется гелий под давлением.

Металлообработка и инертная атмосфера: поскольку гелий инертен, он предотвращает окисление. Таким образом, компрессоры используются во время сварки металлов, а также при термической обработке, чтобы обеспечить бескислородные условия.

Аэрокосмическая и оборонная промышленность: Гелий действует как подъемный газ для дирижаблей и воздушных шаров. Так, вертолеты заправляют свои баки гелием, в то время как другие продувают топливные баки, в том числе используемые в ракетах и реактивных снарядах.

Водородные компрессоры:

Чистая энергия: водород является экологически чистым источником топлива. Таким образом, компрессоры играют решающую роль на водородных заправочных станциях, обеспечивая наддув водорода как для транспортных средств, так и для производства электроэнергии.

Промышленные процессы: В различных промышленных применениях, таких как производство аммиака или процессы гидрирования (добавления водорода), связанные с использованием газообразного водорода, компрессоры помогают поддерживать необходимый уровень давления.

Переработка нефти и газа: водород используется в процессе гидрокрекинга для расщепления тяжелых углеводородов на более легкое топливо. Чтобы этот процесс произошел, должен быть водород под высоким давлением, который подается компрессорами.

Полупроводниковая промышленность: Существуют тонкие пленки, изготовленные на кремниевых пластинах методом литографии, для которого требуется высокое давление и чистая форма газообразного водорода. Это означает, что компрессии поддерживают правильное давление, необходимое для таких деликатных процедур.

Компрессоры природного газа:

Производство электроэнергии: Природный газ широко используется в качестве топлива для производства электроэнергии. Поэтому компрессоры играют важную роль при транспортировке природного газа по трубопроводам и его наддуве при хранении и на электростанциях.

Отопление жилых и промышленных помещений: В домах, а также в коммерческих помещениях для отопления обычно используется природный газ. Следовательно, для поддержания давления в распределительных сетях, обеспечивающего непрерывный поток газа, в дело вступают компрессоры.

Промышленные процессы: Например, производство стекла требует высокого давления, которое может быть обеспечено компрессорами. С другой стороны, некоторые процессы требуют использования природных газов, такие как производство продуктов питания и металлообработка, поэтому нам нужны эти машины, чтобы обеспечить достижение высоких значений давления.

Сжатый природный газ (КПГ): Некоторые автобусы или грузовики используют сжатый природный газ (СПГ) в качестве топлива. Таким образом, АГНКС нуждаются в компрессорах.

Будущее компрессора на водородном природном газе с гелием

В будущем гелия есть вечная надежда. Исследования в области методов реабилитации и восстановления открывают большой потенциал для устойчивого использования. Кроме того, технологические усовершенствования в компрессорах могут еще больше оптимизировать использование гелия в еще более широком спектре областей применения. Гелиевые компрессоры, несомненно, станут тихим двигателем прогресса в будущем, стоящим за каждым из наших важных открытий в медицине, космонавтике, электронике: даже Hellospace!

Заключение 

Благодаря своим особым свойствам гелий был похож на молчаливое бюро по трудоустройству во многих отраслях промышленности. И влияние гелия на прогресс не выдерживает никаких сомнений; С самого начала речь шла об облегчении жизненно важных медицинских исследований и транспортировке ракет в космос. Гелиевые компрессоры также играют свою роль в этом прогрессе. Они позволяют утилизировать газ и держать его в резерве.

Программы переработки жизненно важны для продления срока службы такого ресурса, как гелий, который уже достиг такого низкого уровня. Поскольку гелий улавливается и очищается из различных источников, гораздо меньше полагается на первичный гелий. Гелиевые компрессоры, предназначенные для решения проблем, связанных с этим газом, обеспечивают его эффективное использование и максимальную выгоду от него, при этом отходы сведены к минимуму.

Подробнее: Газовый компрессор для тяжелых условий эксплуатации: Руководство по промышленному питанию 2024