ГОСТ Р ИСО 27913-2023 Улавливание, транспортирование и хранение углекислого газа. Трубопроводные транспортные системы.
ГОСТ Р ИСО 27913-2023
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
УЛАВЛИВАНИЕ, ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА
Трубопроводные транспортные системы
Carbon dioxide capture, transportation and geological storage. Pipeline transportation systems
ОКС 13.020.40
Дата введения 2023-07-01
Предисловие
1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным бюджетным учреждением науки "Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им.А.В.Топчиева Российской академии наук" (ИНХС РАН), Федеральным государственным бюджетным учреждением "Российский институт стандартизации" (ФГБУ "Институт стандартизации") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 239 "Улавливание, транспортирование и хранение углекислого газа"
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 14 февраля 2023 г. N 86-ст
4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 27913:2016* "Улавливание, транспортирование и хранение углекислого газа - Трубопроводные транспортные системы" (ISO 27913:2016 "Carbon dioxide capture, transportation and geological storage - Pipeline transportation systems", IDT).
При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru)
Введение
Технологии улавливания, транспортирования и хранения диоксида углерода являются ключевыми элементами в достижении цели по снижению выбросов парниковых газов в атмосферу. Трубопроводный транспорт, вероятнее всего, будет основным средством транспортирования диоксида углерода от точки улавливания до мест размещения (например, истощенные углеводородные пласты, глубокие солевые водоносные горизонты), где он будет постоянно удерживаться или использоваться для других целей [например, для закачки в нефтяные пласты с целью увеличения нефтеотдачи (EOR)]. Существует мнение, что транспортирование углекислого газа трубопроводами не представляет серьезного препятствия при реализации крупномасштабных проектов по улавливанию, транспортированию и размещению диоксида углерода, хотя и имеется значительно меньше опыта, чем в сфере транспортирования углеводородов (например, природного газа), и существует ряд проблем, которые необходимо знать, уметь прогнозировать и эффективно управлять возможными рисками для обеспечения безопасного транспортирования диоксида углерода. Учитывая существующие проекты, может возникнуть потребность в создании крупных трубопроводных систем в густонаселенных районах для сбора диоксида углерода из нескольких источников.
Стандарт устанавливает дополнительные требования и рекомендации к проектированию, строительству и эксплуатации трубопроводов, предназначенных для крупнотоннажного транспортирования диоксида углерода, которые не описаны в действующих стандартах на трубопроводы (ИСО 13623, ACME Б31.4, EH 1594, AC 2885) или в других стандартах (см. библиографию). Действующие стандарты охватывают многие вопросы, связанные с проектированием и строительством трубопроводов диоксида углерода, однако некоторые вопросы отражены в них недостаточно. В настоящем стандарте представлены сведения по таким вопросам. Настоящий стандарт не является самостоятельным стандартом, а подготовлен в качестве дополнения к другим действующим стандартам для наземных или подводных трубопроводов для природного газа или жидкостей.
Транспортирование диоксида углерода морским, железнодорожным и автомобильным транспортом в настоящем стандарте не рассматривается.
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает дополнительные требования и рекомендации для трубопроводов, используемых для транспортирования углекислого газа (диоксида углерода).
Стандарт применим:
- к наземным и морским трубопроводам для транспортирования диоксида углерода;
- переоборудованию существующих трубопроводов для транспортирования диоксида углерода.
Область применения настоящего стандарта схематично представлена на рисунке 1. Границей между объектами улавливания и транспортирования является точка, соответствующая входному вентилю трубопровода, в которой состав, температура и давление потока диоксида углерода должны находиться в заданном диапазоне и удовлетворять требованиям, установленным настоящим стандартом.
Граница между транспортированием и размещением - это точка, в которой поток диоксида углерода выходит за пределы транспортной трубопроводной инфраструктуры и поступает в инфраструктуру размещения или использования.
Стандарт также включает аспекты обеспечения качества потока диоксида углерода, а также смешения потоков диоксида углерода из разных источников.
Рассмотрены также вопросы обеспечения безопасности и охраны окружающей среды при эксплуатации трубопроводных систем для транспортирования диоксида углерода.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие международные стандарты [(для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта, для недатированных - последнее издание (включая все изменения)]:
_________________
ISO 20765-2 Natural gas - Calculation of thermodynamic properties - Part 2: Single-phase properties (gas, liquid, and dense fluid) for extended ranges of application [Природный газ. Расчет термодинамических свойств. Часть 2. Свойства в пределах одной фазы (газ, жидкость и плотная жидкость) для расширенных областей применения]
 |
1 - входящий поток диоксида углерода после его извлечения; 2 - изолирующее соединение; 3 - граница области применения настоящего стандарта; 4 - другой возможный источник диоксида углерода; 5 - области применения настоящего стандарта; 6 - граница перехода в зону объектов размещения диоксида углерода; 7 - береговые хранилища диоксида углерода; 8 - морские хранилища диоксида углерода; 9 - закачивание диоксида углерода в нефтяные пласты для увеличения нефтеотдачи; 10 - райзер на выходе транспортного трубопровода; 11 - подводная запорная арматура; 12 - береговая запорная арматура; 13 - подводный трубопровод; 14 - наземный трубопровод; 15 - запорная арматура; 16 - выход трубопровода на берег; 17 - водоем/море; 18 - сторонняя транспортная система; 19 - транспортирование диоксида углерода для других целей, за исключением 7, 8 и 9; 20 - дожимная станция, перекачивающий агрегат
Рисунок 1 - Схематическое изображение области применения настоящего стандарта
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями.
Международная организация по стандартизации (ИСО) и Международная электротехническая комиссия (МЭК) ведут терминологические базы данных, предназначенные для использования в стандартизации, размещенные в сети Интернет:
- Платформа онлайн-просмотра ИСО: доступна на https://www.iso.org/obp;
- Электропедия МЭК: доступна на http://www.electropedia.org/.
3.1 допустимое давление (arrest pressure): Внутреннее давление в трубопроводе, при котором трубопровод обладает достаточной механической прочностью или недостаточной энергий для разрушения (3.8).
3.3 допуск на коррозию (corrosion allowance): Проектный запас толщины стенки трубопровода, который необходим для компенсации любого уменьшения толщины стенки из-за коррозии (внутренней/внешней) в течение расчетного срока службы трубопровода.
3.4 критическая точка (critical point): Наиболее высокое значение температуры и давления, при которых чистое вещество (например, диоксид углерода) может одновременно существовать в виде газа и жидкости, находящихся в равновесии.
3.5 критическое давление (critical pressure): Давление при критической температуре.
Примечание - Согласно [16] абсолютное критическое давление для чистого диоксида углерода равно 7,3773 МПа (избыточное давление составляет 7,28 МПа).
3.6 критическая температура (critical temperature): Температура, выше которой газ невозможно перевести в жидкое состояние ни при каком давлении.
Примечание - Критическая температура для чистого диоксида углерода составляет 304,1282 К.
3.7 плотная фаза диоксида углерода (dense phase): Диоксид углерода, находящийся в жидком или сверхкритическом состоянии.
3.8 пластичное разрушение (ductile fracture): Процесс разрушения, связанный со значительной пластической деформацией.
Примечание - Пластичное разрушение иногда называют "разрушением сдвига".
3.9 гладкостное внутреннее покрытие (flow coating): Внутреннее покрытие трубопровода для уменьшения шероховатости, что способствует минимизации трения.
3.10 устройство для предотвращения разрушений (fracture arrestor): Дополнительный компонент трубопровода, который может быть установлен вокруг участков трубопровода, предназначенный для предотвращения распространения трещин.
Примечание - Устройство для предотвращения разрушений также называют барьерным швом.
3.11 свободная вода (free water): Вода (чистая вода, вода с растворенными солями, водно-гликолевые смеси или другие смеси, содержащие воду), которая не растворяется в газообразной или плотной фазе диоксида углерода, то есть существует в виде отдельной фазы.
3.12 внутренний плакирующий слой трубопровода (internal cladding): Покрытие на внутренней поверхности трубопровода, при этом соединение между трубой и внутренним покрытием выполнено с применением технологий металлургии.
3.13 футеровочное внутреннее покрытие трубопровода (internal lining): Труба с внутренним покрытием, при этом связь между трубопроводной трубой и покрытием выполнена механическим способом.
3.14 максимальная проектная температура (maximum design temperature): Максимально возможная температура, которая может локально воздействовать на оборудование или систему в ходе строительства или эксплуатации.
3.15 максимальное рабочее давление (maximum operating pressure): Максимально возможное давление в оборудовании или системе, которое допустимо при строительстве и эксплуатации.
3.16 минимальная проектная температура (minimum design temperature): Минимально возможная температура, которая может локально воздействовать на оборудование или систему в ходе строительства или эксплуатации.
3.17 минимальное рабочее давление (minimum operating pressure): Минимально возможное давление в оборудовании или системе, которое допустимо при строительстве и эксплуатации.
3.18 неконденсируемые газы (non-condensable gases): Химические вещества, находящиеся частично в газообразном состоянии при условиях эксплуатации трубопровода.
3.19 рабочий диапазон (operating envelope): Предельные значения параметров, при которых возможна безопасная работа оборудования или системы с приемлемой эффективностью.
3.20 ввод трубопровода в эксплуатацию (pipeline commissioning): Работы, связанные с первичным наполнением трубопроводной системы и созданием необходимого давления посредством нагнетания флюида, предназначенного к транспортировке.
3.21 осушка транспортируемого потока (pipeline dehydration): Процесс удаления воды из потока диоксида углерода (3.2) до уровня ниже расчетного максимального значения содержания воды.
3.22 осушка трубопровода (pipeline dewatering): Удаление воды после гидравлических испытаний трубопроводной системы.
3.23 быстрая газовая декомпрессия (rapid gas decompression): Явление, вызванное миграцией флюида на молекулярном уровне внутрь полимера и формированием пузырьков, которые могут разрываться после снижения давления.
3.24 давление насыщения (saturation pressure): Давление пара, находящегося в равновесии с жидкостью при данной температуре.
Примечание - Термин "давление насыщения" также упоминается как "давление насыщенного пара".
3.25 краткосрочный резерв хранения (short-term storage reserve): Накопление транспортируемого флюида в напорном участке трубопровода дополнительно к потоку, извлекаемому из трубопровода, с целью временного хранения этого флюида
3.26 угроза (threat): Действие или состояние, которое само по себе или в сочетании с другими может причинить ущерб или оказать другое негативное воздействие.
3.27 тройная точка (triple point): Значение температуры и давления на фазовой диаграмме, при которых три фазы (газ, жидкость и твердое вещество) вещества находятся в состоянии термодинамического равновесия.
4 Условные обозначения, сокращения и единицы измерения
4.1 Условные обозначения
4.2 Сокращения
CCS - улавливание и хранение углекислого газа;
EOR - увеличение нефтеотдачи;
GERF - Европейская газовая исследовательская группа;
IMP - план управления целостностью;
МАОР - максимально допустимое рабочее давление;
PIG - скребок диагностики трубопровода;
SCADA - система контроля и сбора данных;
SI - Международная система единиц.
4.3 Единицы измерения
Все единицы, используемые в настоящем стандарте, являются единицами, принятыми Международной системой единиц.
5 Свойства диоксида углерода, потоков диоксида углерода и смешивание потоков диоксида углерода, влияющие на транспортирование по трубопроводу
5.1 Общие положения
В соответствии с ИСО 20765-2 следует учитывать, что чистый и содержащий примеси диоксид углерода могут иметь свойства, значительно отличающиеся от свойств углеводородных потоков, что будет оказывать влияние на все этапы жизненного цикла трубопровода.
Термодинамические и химические свойства чистого диоксида углерода приведены в литературе (см. [50]). Рабочие диапазоны температуры и давления при транспортировании диоксида углерода будут варьироваться в зависимости от проекта. Диоксид углерода можно транспортировать как в газообразном состоянии, так и в плотной фазе. Существует большая разница в плотности между газообразной и плотной фазами, поэтому следует избегать условий эксплуатации, близких к термобарическим параметрам, соответствующих кривой насыщения флюида. Если по какой-либо причине двухфазного потока нельзя избежать, то этому вопросу следует уделить особое внимание при проектировании и эксплуатации (см. [25] и [52]).
Следующие подпункты предназначены для информирования проектировщиков и операторов трубопроводов о том, как принять решение о правильных параметрах, чтобы избежать негативного воздействия на целостность трубопровода.
Примеси в потоке диоксида углерода могут отрицательно сказаться на целостности трубопровода. В процессе проектирования должны быть указаны максимальные значения содержания примесей в потоке диоксида углерода и должно быть установлено надежное измерительное оборудование для контроля состава в соответствии с требованиями до его поступления в трубопровод. Дополнительная информация по этому вопросу приведена в приложении A.
5.2 Чистый диоксид углерода
5.2.1 Термодинамика
Необходимо учитывать термодинамические свойства диоксида углерода, особенно давление насыщения, поскольку они будут оказывать существенное влияние на конструкцию трубопровода. Если максимально допустимое рабочее давление выше критического давления, то критическое давление следует использовать в качестве основного определяющего параметра для проектирования. Это позволяет избежать пластического разрушения трубопровода, за исключением случаев, когда рабочий диапазон давления и температуры такой, что значения давления и температуры насыщения всегда ниже критического давления и температуры. Для других случаев следует использовать в качестве определяющего параметра максимально допустимое рабочее давление (см. 7.3).
5.2.2 Химические реакции и коррозия
Использование диоксида углерода без примесей позволяет избежать возникновения химических реакций, а также коррозионных процессов внутри трубопровода.
5.3 Потоки диоксида углерода
5.3.1 Термодинамика
Следует учитывать, что фазовая диаграмма и физико-химические свойства будут изменяться в зависимости от состава потока диоксида углерода приводя, среди прочего, к изменению значений давления насыщения по сравнению с чистым диоксидом углерода. Наибольшее значение давления насыщения должно быть основным расчетным параметром для предотвращения пластического разрушения, за исключением случаев, когда рабочий диапазон давления и температуры такой, что значения давления и температуры всегда ниже критического давления и критической температуры. Давление насыщения для конкретного потока можно определить, используя формулу GERG (см. ИСО 20765-2), или любые другие аналогичные формулы или методики, подходящие для конкретного состава потока диоксида углерода, например [37].
5.3.2 Химические реакции
Следует принимать во внимание, что примеси в потоке диоксида углерода могут вступать в реакции с образованием других соединений. Присутствие таких соединений может повлиять на термодинамические свойства потока диоксида углерода. В худшем случае это приведет к образованию свободной воды, твердым отложениям или коррозии. При проектировании транспортной системы требуется подтвердить расчетами или результатами лабораторных испытаний отсутствие негативных эффектов таких, как образование свободной воды.
5.4 Смешивание потоков диоксида углерода
Подключение новых источников к действующей трубопроводной системе может привести к тому, что поток диоксида углерода больше не будет соответствовать прежним проектным требованиям. В этом случае необходимо провести повторный анализ проекта, чтобы убедиться, что измененный состав по-прежнему соответствует основным проектным требованиям, а также эксплуатационным требованиям.
6 Разработка концепции и принципы проектирования
6.1 Общие положения
В разделе приведены требования и рекомендации, связанные с вопросами проектирования, относящиеся к особенностям трубопроводных систем для диоксида углерода.
Трубопроводы для диоксида углерода должны быть спроектированы в соответствии с отраслевыми стандартами и применимыми нормативными требованиями.
6.2 Концепция безопасности
Безопасность в разных странах обеспечивается по-разному. Некоторые страны используют основанные на рисках вероятностные подходы к проектированию и эксплуатации, другие используют детерминистские подходы. Эти концепции можно найти в действующих стандартах на трубопроводы [ИСО 13623, ЕН 1594, АС 2885 или других стандартах (см. библиографию)]. Следовательно, для оценки рисков, управления рисками и выявления опасностей проектировщики и операторы трубопроводов должны обращаться к этим стандартам.
Следует учитывать, что в настоящее время имеются ограниченные статистические данные, касающиеся трубопроводов для диоксида углерода, например, [56]. Пользователи настоящего стандарта должны знать, что из-за различных подходов к проектированию и условий эксплуатации сведения в базах данных о происшествиях на трубопроводах для транспортирования других потоков, например, природного газа, могут не в полной мере подходить для потоков диоксида углерода. Поэтому их следует использовать с осторожностью.
Статистические данные об отказах наземных и морских трубопроводов следует рассматривать отдельно, особенно в отношении причин внешнего ущерба от третьих лиц. Используют статистические базы данных, относящиеся к схожим условиям, при различиях в подходах к проектированию применяют соответствующие поправочные коэффициенты. Например, требования к минимальной глубине залегания трубопровода могут варьироваться в зависимости от страны, в результате чего частота или серьезность повреждения трубопровода третьими лицами могут различаться.
При частотном анализе аварийных ситуаций следует подробно изучить имеющиеся исторические данные об инцидентах, чтобы извлечь и использовать наиболее важные сведения для конкретного проекта. При применении статистики отказов проектировщик должен учитывать только трубопроводы, спроектированные в соответствии с эквивалентными нормами.
Данные об инцидентах для других трубопроводных систем также можно использовать и тщательно оценивать в качестве исходных данных для любого анализа.
Для описания внутренних отказов, таких, как коррозия, следует с осторожностью применять статистику отказов трубопроводов и применять их только на основании надлежащего контроля точки росы потока диоксида углерода. Ожидается, что отсутствие контроля точки росы увеличивает вероятность выхода из строя трубопроводов для диоксида углерода, поскольку скорость внутренней коррозии значительно возрастет.
6.3 Общий подход к проектированию
Требования проекта должна быть последовательными и согласованными на протяжении всей технологичной цепочки проекта от выделения диоксида углерода до его размещения, например, необходимо должным образом учитывать требования по содержанию примесей в потоке диоксида углерода.
6.4 Надежность и эксплуатационная готовность трубопроводов
При оценке надежности и готовности трубопровода следует учитывать, что надежность или готовность одной части проекта оказывает влияние на конструкцию и эксплуатацию других частей. При оценке готовности компонента в системе трубопроводов должное внимание следует уделять эксплуатационной взаимозависимости с другими компонентами, поскольку компоненты системы трубопроводов, включая насосы и вентили, взаимозависимы. Следует также уделять должное внимание обеспечению резерва ключевых компонентов, чтобы обеспечить высокую эксплуатационную готовность и избежать возможности остановки потока или необходимости стравливания диоксида углерода.
6.5 Краткосрочный резерв хранения
Кратковременное хранение в трубопроводе можно использовать в качестве буфера для сглаживания колебаний в поставках диоксида углерода. Степень использования краткосрочного резерва хранения и другие решения для буферизации следует рассматривать и оптимизировать по отношению к другим компонентам проекта как на этапе разработки проекта, так и во время эксплуатации.
Следует учитывать ограниченную доступность краткосрочного резерва для хранения в трубопроводных системах с плотной фазой. В трубопроводных системах для газообразного диоксида углерода возможны более значительные кратковременные резервы хранения.
6.6 Доступ к трубопроводной системе
Любой доступ третьей стороны к существующему или проектируемому трубопроводу должен соответствовать требованиям настоящего стандарта.
6.7 Принципы проектирования трубопроводных систем
6.7.1 Общие положения
Общие принципы проектирования определены в действующих стандартах на нефте- и газопроводы. В дополнение к ним при проектировании трубопроводов для диоксида углерода применяют следующие принципы проектирования.
6.7.2 Системы контроля давления и защиты от избыточного давления
Должна использоваться система защиты от избыточного давления, за исключением случаев, когда источник давления в трубопроводе не может обеспечить давление, превышающее допустимое давление, включая возможные динамические эффекты.
Для трубопровода, осуществляющего транспорт диоксида углерода в плотной фазе, система регулирования давления должна быть спроектирована таким образом, чтобы гарантировать сохранение состояния плотной фазы как в пределах рабочего диапазона параметров (см. 3.24) при сниженном расходе, так и при остановке трубопровода.
Если материалы трубопровода или системы трубопроводов не подобраны с учетом такой ситуации, система регулирования давления должна быть подобрана таким образом, чтобы обеспечить допустимый уровень образования свободной воды (см. 6.8) в случае остановки трубопровода.
Допускается сброс диоксида углерода в атмосферу для восстановления допустимого уровня давления в трубопроводе, при этом конструкция трубопровода должна обеспечивать такой сброс, который бы не приводил к значительному увеличению неблагоприятного воздействия на персонал или значительному влиянию на окружающую среду. Фазовые изменения сброшенного диоксида углерода и последующее рассеивание образовавшегося облака следует моделировать как описано в приложении B.
6.8 Осушка (обезвоживание) трубопровода. Общие принципы
6.8.1 Особые указания, связанные с диоксидом углерода
Следует принять во внимание, что осушка потока диоксида углерода перед подачей в трубопровод необходима для контроля коррозии (см. 7.1) и снижения возможности образования гидратов (см. 6.8.3).
Примечание - Поскольку осушка потока диоксида углерода является частью процесса улавливания, то необходимо применять ISO/TR 27912.
6.8.2 Максимальное содержание воды
Содержание воды в потоке диоксида углерода следует указывать в миллионных долях по объему (ppmv), максимальная концентрация должна быть определена таким образом, чтобы не образовывались гидраты, а коррозия и образование твердых частиц не превышали расчетных значений. Максимальное содержание воды будет зависеть от условий эксплуатации и его определяют на основе соответствующего практического опыта, надежных экспериментальных данных или экспериментально проверенных моделей. Дополнительная информация приведена в приложении A.
6.8.3 Предотвращение образования гидратов
Возможность образования гидратов как в газообразной, так и в плотной фазе диоксида углерода следует рассматривать с учетом содержания воды в потоке диоксида углерода.
В дополнение к возможности образования гидрата диоксида углерода необходимо учитывать возможность образования гидратов других неконденсируемых компонентов.
Возможность образования гидратов во время ввода в эксплуатацию или повторного запуска трубопровода следует рассматривать с учетом процедуры осушки трубопровода и возможности наличия остаточной воды в трубопроводе после опрессовки.
Основной стратегией предотвращения образования гидратов должна быть достаточная осушка потока диоксида углерода до его поступления в трубопроводную систему. Содержание воды контролируют на входе в трубопроводную систему.
6.8.4 Надежность и достаточность осушки трубопровода
Для систем мониторинга воды должны быть действующие сертификаты калибровки. Калибровку выполняют с учетом особенностей потока диоксида углерода для конкретного проекта, поскольку примеси в потоке могут повлиять на показания систем мониторинга. Надежность можно повысить, используя две независимые системы мониторинга воды.
Скорость реагирования на обнаружение выходящего за установленные пределы содержания воды следует определять на основе соответствующей оценки возможных последствий.
6.9 Обеспечение стабильности потока диоксида углерода
6.9.1 Особенности, связанные с потоками диоксида углерода
Для обеспечения потока следует рассмотреть следующие вопросы:
- влияние температуры и давления потока диоксида углерода на пропускную способность;
- влияние топографических характеристик местности, например, подъемы оказывают влияние на давление пара;
- транспортирование в газообразной или плотной фазе;
- образование гидратов, вызывающих закупорку или коррозию трубопровода.
Следует избегать образования двухфазного потока в трубопроводной системе, чтобы снизить риски, связанные с непредсказуемыми фазовыми переходами. Фазовые переходы могут происходить в разное время или в разных местах по маршруту трубопровода в зависимости от температуры, давления и состава потока.
Если по какой-либо причине нельзя избежать двухфазного потока, ему следует уделить особое внимание при проектировании и эксплуатации, см. [25] и [52].
6.9.2 Теплогидравлическая модель
При проектировании трубопровода следует использовать экспериментально проверенную теплогидравлическую модель для определения влияния следующих факторов:
- топографии;
- скачков давления;
- образования свободной воды;
- сценариев выброса - контролируемых или аварийных (выбросов);
- остановки и запуска трубопровода;
- разгерметизации трубопровода;
- передачи тепла в окружающую среду;
- отклонений рабочих характеристик трубопровода от проектных значений (потеря давления, вероятность фазовых переходов), см. раздел 9;
- колебаний температуры окружающей среды (воздуха, земли и моря; минимальное воздействие - на море);
- промежуточного и циклического режима работы, резерва кратковременного хранения;
- опрессовки и проверки работоспособности арматуры и оборудования.
Теплогидравлическая модель должна, как минимум, учитывать:
a) двухфазный одно- и многокомпонентный поток;
b) стационарные условия (установившиеся режимы).
6.9.3 Расчетная пропускная способность трубопровода
При определении пропускной способности трубопровода следует учитывать любую стратегию краткосрочного резерва хранения для сглаживания переходных процессов при условии, что влияние таких колебаний давления учитывают при оценке усталостной долговечности трубопровода и его компонентов.
Следует учитывать, что увеличение концентрации примесей в потоке диоксида углерода обычно снижает пропускную способность трубопровода в зависимости от типа, количества и комбинации примесей. Это влияет на размерные характеристики трубопровода (например, толщину стенки трубопровода), давление на входе или расстояние между промежуточными насосными станциями.
Термогидравлические расчеты и подходящие модели физических свойств для состава потока диоксида следует применять и документировать для определения пропускной способности трубопровода.
Давление во всей трубопроводной системе должно быть оптимизировано на этапе проектирования, поскольку поток диоксида углерода, поступающий в точку закачки под давлением, значительно превышающим требуемое давление закачивания, приведет к потере энергоэффективности.
6.9.4 Снижение пропускной способности
В дополнение к расчетной пропускной способности, посредством термогидравлического анализа должно быть подтверждение, что трубопровод способен работать при пониженной подаче потока диоксида углерода без существенных эксплуатационных ограничений или неблагоприятных последствий.
6.9.5 Транспортная вместимость
Сезонные, суточные и недельные колебания температуры окружающей среды следует учитывать в процессе теплогидравлического анализа из-за их влияния на плотность потока диоксида углерода.
Влияние температуры (сезонные колебания), вероятно, будет более выраженным для наземных трубопроводов по сравнению с морскими трубопроводами, однако это зависит от их географического расположения.
6.9.6 Температурные режимы транспортирования диоксида углерода
Из-за значительного снижения плотности потока диоксида углерода в плотной фазе при повышении температуры температура трубопровода должна быть минимизирована. Охлаждение потока диоксида углерода после промежуточного сжатия может значительно увеличить пропускную способность трубопровода.
6.9.7 Внутренняя футеровка
Применение внутренней футеровки для снижения перепада давления или для других целей, как правило, не рекомендуется по следующим причинам:
- возможность отслоения внутренней футеровки в условиях снижения давления из-за диффузии диоксида углерода в пространство между футеровкой и стальной трубой при нормальной эксплуатации или из-за низкой температуры при разгерметизации. Следует отметить, что эффекты декомпрессии могут быть постепенными, т.е. начинаться с образования вздутий и в конечном итоге приводить к полному отслоению;
Для получения доступа к полной версии без ограничений вы можете выбрать подходящий тариф или активировать демо-доступ.