Как рассчитать объем криогенного резервуара для предприятия
Расчет объема криогенного резервуара по суточному расходу, частоте поставок, автономности, пиковой нагрузке и давлению. Понятная методика подбора для завода.
KAF Cryogenicsчтение 6 мин
Расчет объема криогенного резервуара начинается с суточного расхода газа, к которому добавляются частота поставок, запас автономности, пиковая нагрузка и требования по давлению. Правильный объем удерживает достаточно жидкости между поставками, покрывает пики и сохраняет резерв, поэтому производство не встает, а лишняя емкость не оплачивается.
Ошибка в объеме оборачивается либо срочными поставками и остановками производства, либо резервуаром, который не помещается на площадке и почти никогда не бывает полным. Ниже разобрана логика подбора для LIN, LOX, LAR, СПГ, LCO2 и СУГ на основе потребления и логистики, а не на глаз.
Эту же методику KAF Cryogenics использует, когда помогает покупателю подобрать резервуар под реальный спрос. Она нейтральна к поставщику, поэтому вы можете уверенно определить объем еще до запроса цены.
Что означает подбор объема криогенного резервуара?
Подбор объема криогенного резервуара это выбор объема жидкости и класса давления, которые соответствуют потреблению газа на предприятии и графику поставок. Криогенный резервуар представляет собой сосуд с вакуумной изоляцией, хранящий сжиженный газ при очень низкой температуре. Полезный объем должен перекрывать интервал между двумя поставками, покрывать самые загруженные дни и сохранять неснижаемый остаток.
Ответ определяют два числа. Первое это расход газа, пересчитанный в объем жидкости за сутки. Второе это то, как часто автоцистерна может выполнить заправку. Все остальное, от пиковой нагрузки до давления, лишь корректирует результат, который дают эти два показателя.
- Суточное потребление, пересчитанное из объема газа в объем жидкости для вашего продукта
- Интервал поставки, который зависит от маршрута и логистики поставщика
- Автономность, то есть число суток работы без поставки
- Пиковая нагрузка, короткие всплески выше среднего уровня
- Рабочее давление, которого требует технологическое оборудование
Как рассчитать суточное потребление газа?
Начните с объема газа, который процесс потребляет за обычные сутки в точке отбора. Затем переведите этот объем газа в объем жидкости, поскольку резервуар хранит жидкость, а не газ. У каждой криогенной жидкости свой коэффициент газификации, поэтому азот, кислород, аргон, СПГ и CO2 пересчитываются по разному. Коэффициент для вашего продукта подтвердит поставщик газа или KAF.
Если потребление меняется по сменам или сезонам, берите за основу представительные рабочие сутки, а всплески учитывайте отдельно как пиковую нагрузку. Не усредняйте загруженную неделю с простоем в выходные, если именно загруженные дни задают ритм поставок.
Равномерное потребление и работа партиями
Предприятие с непрерывным отбором газа подобрать проще, чем работающее партиями. Периодические процессы создают короткие отборы большой интенсивности, которые быстро опустошают резервуар даже при скромном суточном итоге. Фиксируйте и суточный объем, и профиль потребления в течение суток.
Как частота поставок и автономность задают объем?
Зная суточный расход жидкости, умножьте его на число суток, которые вы хотите работать между поставками. Это произведение и есть рабочий объем. Добавьте резерв, чтобы задержка автоцистерны не остановила производство, и помните, что резервуар никогда не заполняют полностью: часть объема остается под паровую подушку.
- Частые поставки позволяют взять меньший резервуар, но повышают логистические затраты и зависимость от маршрута
- Редкие поставки требуют большего резервуара, но сокращают число рейсов и перерывов
- Автономность в несколько суток защищает от погоды, праздников и сбоев снабжения
- Неснижаемый остаток удерживает уровень выше отметки, ниже которой давление и расход становятся нестабильными
Баланс между объемом резервуара и частотой поставок это экономическое решение, а не только техническое. Удаленная площадка вдали от пункта налива обычно оправдывает большую автономность и больший резервуар, чем завод рядом с производством газа.
Почему пиковая нагрузка меняет расчет?
Среднее потребление показывает, как быстро резервуар опустеет за неделю. Пиковая нагрузка показывает, способны ли резервуар и газификатор выдать достаточно газа в самый напряженный час. Резервуар, подобранный только по суточному среднему, все равно подведет, если пиковый отбор снижает давление быстрее, чем система успевает его поднимать.
Объем подбирайте под потребление за цикл поставки, а узел наддува и производительность газификации под пик. При резких пиках может потребоваться более высокий класс давления или более крупный газификатор в паре с резервуаром, а не просто больший сосуд.
Как давление влияет на выбор резервуара?
Давление, которого требует оборудование потребителя, определяет класс давления резервуара, а класс давления связан с подбором объема. Более высокое давление выдачи меняет то, как резервуар набирает и удерживает давление, и влияет на управление испарением внутри сосуда. Максимальное разрешенное рабочее давление подбирайте под процесс с запасом, а не по минимальному доступному классу.
Подробнее об этом в материале про MAWP и выбор класса давления, где разобрано, как назначается расчетное значение и почему оно важно для давления выдачи и управления испарением.
Нужно ли учитывать испарение и время удержания?
Да. Криогенный резервуар постоянно получает небольшой приток тепла, из-за чего часть жидкости испаряется каждые сутки. Для современных стационарных криогенных резервуаров статическое испарение составляет примерно от 0,2 до 0,6 процента в сутки в зависимости от размера и качества изоляции. За длительный период автономности эти потери превращаются в реальный запас продукта, поэтому площадка с низким потреблением и крупным резервуаром обязана их учитывать.
Крупные резервуары теряют меньший процент в сутки, чем малые, потому что у них меньше площадь поверхности относительно объема. Если потребление низкое, а интервалы поставок длинные, изучите время удержания и нормальную скорость испарения до того, как зафиксировать объем, чтобы резервуар не стравливал оплаченный продукт.
Как выглядит пример расчета?
Рассмотрим ход рассуждений без конкретных цифр. Дистрибьютор знает потребность процесса заказчика в газе за смену. Он переводит этот объем газа в объем жидкости через коэффициент газификации. Суточный объем жидкости умножается на целевую автономность в сутках и дает рабочий объем, к которому добавляются резерв и паровое пространство. Затем проверяется пиковая смена относительно возможностей резервуара и газификатора, подтверждается класс давления и учитывается суточное испарение за цикл поставки.
- Перевести суточную потребность в газе в суточный объем жидкости для конкретного продукта
- Умножить на число суток автономности и получить рабочий объем
- Добавить неснижаемый остаток и запас на паровое пространство
- Проверить пиковую нагрузку относительно наддува и производительности газификатора
- Подтвердить, что класс давления соответствует требованиям процесса
- Учесть суточное испарение за интервал поставки
На выходе получается целевой объем и класс давления. Дальше вы решаете, нужна вертикальная или горизонтальная компоновка и что подходит по срокам и бюджету: новое изготовление или сертифицированный б/у резервуар со склада.
Как KAF помогает подобрать и поставить резервуар?
KAF Cryogenics помогает покупателям превратить спрос и логистику в целевой объем и класс давления, а затем поставляет резервуар по двум каналам. Новые резервуары изготавливаются по вашей спецификации. Сертифицированные б/у резервуары это единицы, прошедшие освидетельствование, неразрушающий контроль NDT, а также вакуумные и гидравлические испытания, и продаваемые с комплектом документации и письменной гарантией.
Поскольку новое изготовление обычно занимает месяцы, а сертифицированные б/у единицы отгружаются со склада за недели, ранний расчет объема позволяет выбрать канал под ваш график. KAF также покупает б/у оборудование и принимает его в зачет при новом заказе, что важно, когда спрос растет и нужен следующий типоразмер.
Часто задаваемые вопросы
Как перевести потребление газа в объем жидкости для подбора резервуара?
У каждого криогенного газа свой коэффициент газификации, то есть отношение объема газа к объему жидкости. Суточную потребность в газе делят на этот коэффициент и получают эквивалентный объем жидкости, который должен храниться в резервуаре. Азот, кислород, аргон, СПГ и CO2 пересчитываются по разному, поэтому берите значение для своего продукта. KAF подтвердит коэффициент для вашего газа.
Сколько суток автономности должно быть у криогенного резервуара?
Автономность зависит от удаленности от пункта налива и от того, какой риск задержки поставки вы готовы принять. Площадка рядом с производством газа может работать на частых поставках и меньшем резервуаре. Удаленная площадка обычно оправдывает несколько суток автономности и больший резервуар, чтобы компенсировать погоду, праздники и сбои снабжения.
Всегда ли больший резервуар дороже в эксплуатации?
Не во всем. Крупному резервуару нужно меньше поставок, и он теряет меньший процент содержимого в сутки на испарение из за меньшей площади поверхности относительно объема. Взамен растут первоначальные затраты и требуемая площадка. Подбор объема балансирует эти факторы под ваш спрос.
На средний или на пиковый расход подбирать резервуар?
На оба, но для разных целей. Объем резервуара подбирают под потребление за цикл поставки, чтобы он не опустел раньше времени. Узел наддува и производительность газификатора подбирают под пиковый час, чтобы давление и расход держались при максимальном отборе. Резкий пик может потребовать более высокого класса давления или более крупного газификатора, а не большего сосуда.
Как испарение влияет на площадку с низким потреблением?
Современные стационарные криогенные резервуары теряют примерно от 0,2 до 0,6 процента содержимого в сутки на статическое испарение. На площадке с низким потреблением и длинными интервалами поставок эти потери становятся заметной долей оборота. Изучите время удержания и нормальную скорость испарения до выбора большого объема, чтобы резервуар не стравливал оплаченный продукт.
Можно ли быстро получить сертифицированный б/у резервуар под мой расход?
Да. KAF поставляет сертифицированные б/у резервуары, прошедшие освидетельствование, неразрушающий контроль NDT, а также вакуумные и гидравлические испытания, с комплектом документации и письменной гарантией. Такие единицы отгружаются со склада за недели вместо месяцев на новое изготовление, поэтому ранний расчет объема позволяет выбрать быстрый канал при сжатых сроках.
Читайте также
Не уверены, какой объем нужен вашему предприятию?
Пришлите нам газ, суточное потребление и маршрут поставки. KAF Cryogenics поможет определить объем и класс давления, а затем предложит новые или сертифицированные б/у резервуары со склада.
Получить консультацию по подбору