Методы покрытия неравномерностей потребления газа

Для системы снабжения городов и промышленных пред­приятий характерна неравномерность потребления газа. Объяс­няется это тем, что бытовые, коммунальные и промышлен­ные потребители расходуют газ неравномерно по временам года (лето, зима), месяцам, неделям, суткам и часам суток. Зимой расход газа всегда больше, чем летом, когда выключа­ется отопительная система. Потребление газа в дневные часы, как правило, всегда значительно больше, чем в ночные часы. Так как в городскую сеть газ по газопроводу подается в одном и том же количестве (при этом учитывают среднечасо­вой расход), в дневные часы ощущается недостаток газа, а в ночные — появляется его избыток, вследствие того, что го­род потребляет газа меньше, чем поступает его в газопровод.

Для устранения суточной неравномерности потребления газа вблизи городов сооружают емкости, в которые вмеща­ют весь избыточный газ в ночные часы, чтобы обратно выдать его в газораспределительную сеть города в дневное время. С этой целью используют газгольдеры, а также объем последнего участка магистрального газопровода. Благодаря аккумулирующей способности газопровода при накаплива­нии газа в ночные часы в нем повышается давление, дости­гающее к утру максимально допускаемой величины. В днев­ные часы при повышении расхода газа его давление пони­жается до нормального.

Особенно велика сезонная неравномерность газопотребле­ния, характеризующаяся тем, что в крупных городах суще­ствует большой разрыв между максимальным (зимним) и ми­нимальным (летним) расходом газа за счет значительного его использования для отопления в холодное время года. Для покрытия этой неравномерности требуются крупные храни­лища. Так как по экономическим соображениям нецелесооб­разно сооружать для этой цели газгольдерные парки, на из­готовление которых расходуется много стали и требуютсязначительные площади застройки, для хранения межсезонного запаса газа используются преимущественно подземные храни­лища (ПХГ). В отдельные периоды эти хранилища могут быть также использованы для покрытия суточных и месячных неравномерностей потребления. В качестве дополнительных ис­точников покрытия неравномерностей газопотребления иногда используют резервные емкости отдельных крупных потребите­лей и баз сжиженного газа.

Рис. 8.2. График суточного потребления газа: 1 — среднесуточное потребление; 2, 3 — граница соответственно макси­мального и минимального потребления

Рис. 8.3. График годового потребления газа крупным городом: I — суточное колебание газопотребления; 2 — месячное колебание газо­потребления; к — коэффициент месячной неравномерности газопотребле­ния; Q — расход перекачиваемого газа. Заштрихованная площадь — объем газа, подлежащий хранению в подземном хранилище

Необходимый объем газохранилища (газгольдерного пар­ка) рассчитывают по графику суточного потребления газа. Объем газа принимается равным избытку газа в ночное вре­мя, что, в свою очередь, соответствует нехватке газа в днев­ное время. На рис. 8.2 представлен совмещенный график потребления и подачи газа потребителям, причем подача газа принята равномерной в течение суток. Из графика видно, что потребление газа меньше подачи в период от 0 до 6 ч и с 22 до 24 ч и для приема излишнего количества газа необ­ходим объем, равный суммарному объему газа, который в масштабе характеризуется суммой заштрихованных площа­дей на графике. При этом объем газохранилища должен по­крыть весь избыток дневного потребления (с 6 до 22 ч). Часть рассчитанного объема газохранилища (газгольдерного парка) может быть компенсирована аккумулирующей способ­ностью магистрального газопровода.

Объем газохранилища, необходимый для выравнивания се­зонной неравномерности, определяют по графикам месячной неравномерности. В хранилище резервируется летний избы­ток газа, а зимой газ выдается потребителю при ритмичной работе магистрального газопровода со среднегодовым расхо­дом. На рис. 8.3 представлен график годового потребления газа крупным городом. На графике заштрихованная площадь соответствует объему газа, который необходимо закачать и хранить в подземном хранилище в летние месяцы. В данном случае, коэффициент месячной неравномерности газопотреб­ления, т. е. отношение фактического месячного потребления газа к среднемесячному, составляет А = 1,33, однако в отдель­ных случаях к = 1,5.

ХРАНИЛИЩА ПРИРОДНОГО ГАЗА

ГАЗГОЛЬДЕРЫ

Газгольдерами называют сосуды большого объема, пред­назначенные для хранения под давлением газов. При помощи газгольдеров производится также смешение и регулирование расхода газа. По принципу работы газгольдеры различают переменного и постоянного объема, а по форме — сферичес­кие и цилиндрические. Газгольдеры переменного объема рас­считаны на хранение газа при низком давлении до 4 кПа. В резервуарах постоянного объема газ хранят при высоком давлении — в пределах 4 кПа — 3 МПа. Отличительная особенность газгольдеров низкого давления заключается в том, что рабочий объем у них является переменным, а давле­ние газа в процессе наполнения или опорожнения остается неизменным (или меняется незначительно). У газгольдеров высокого давления, наоборот, геометрический объем посто­янный, а давление при наполнении меняется от первоначаль­ного до рабочего; кроме того, они имеют движущиеся части.

Газгольдеры переменного объема разделяют на сухие и мокрые. Сухие газгольдеры (рис. 8.4) работают по принципу поршня и оборудованы затворами. Мокрые газгольдеры име­ют верхнюю подвижную часть и внизу водяной бассейн; изготовляют их объемом 100 — 30 000 м³ одно-, двух- и трехзвенными. На рис. 8.5 показана схема мокрого двухзвенного газгольдера. Под воздействием давления газа, поступающего под колокол по подводящему трубопроводу, колокол подни­мается. На определенной высоте колокол входит в зацепле­ние с затвором телескопа и далее движется вверх вместе с ним. При этом затвор колокола захватывает с собой воду из бассейна, в результате чего образуется газонепроницаемая гидравлическая подушка, противостоящая давлению газа в газгольдере. Правильное движение колокола и телескопа и ограничение их перекоса во время движения осуществляется с помощью наружных верхних и внутренних нижних роли­ков, которые катятся соответственно по наружным и внут­ренним направляющим. При отсутствии давления в газголь­дере колокол и телескоп опираются на подставки, установ­ленные на дне бассейна. При максимальном давлении газа внутри колокола он занимает наивысшее положение; величи­на давления зависит от массы телескопа, пригрузов, находя­щихся в затворах воды, объема и плотности газа, хранимого в газгольдере. Полезный объем газгольдера соответствует объему газа, заключенному в газгольдере при верхнем поло­жении всех его звеньев.

Газгольдеры высокого давления подразделяются на сфери­ческие и горизонтальные цилиндрические.

Сферические газгольдеры в виде шаровых резервуаров (рис. 8.6) используются в основном для хранения сжиженных газов (изопентана, бутана, бутилена, пропана и смесей этих газов) и рассчитаны на внутреннее давление, соответствую­щее величине упругости паров (давлению насыщения) храни­мых жидкостей. Сферическая форма резервуаров по сравне­нию с другими формами, например цилиндрическими, наибо­лее эффективна по расходу стали и стоимости. Разработана серия таких газгольдеров объемом 300 — 4000 м³ с внутрен­ним давлением 0,25 — 1,8 МПа диаметром 9 — 20 м. Сферичес­кие газгольдеры оборудуют предохранительными клапанами, приборами для отбора проб и замера уровня, незамерзающи­ми клапанами, термометрами и приемораздаточными устрой­ствами. Цилиндрические газгольдеры, обычно ограничиваемые по концам полусферами, устанавливают горизонтально или на опорах. Газгольдеры этого типа объемом 50 — 270 м³ (причем диаметр у всех газгольдеров одинаковый), различаются лишь длиной, что облегчает их изготовление и транспортировку к месту монтажа в готовом виде. Рабочее давление в газгольде­рах 0,25 — 2 МПа. Газгольдеры оснащают комплектом запорной и предохранительной аппаратуры, а также патрубками для удаления конденсата и газа.

Рис. 8.4. Сухой газгольдер объемом 100 000 м3 с жидкостным затвором: / — кровля; 2 — верхнее положение шайбы (поршня); 3 — лестница-стремянка; 4 — подъемная клеть; 5 — стенка газгольдера; 6 — шайба; 7 — наружный подъемник; 8 — газопровод

Рис. 8.5. Схема двухзвенного мокрого газгольдера: а — при верхнем положении колокола и телескопа; б — при нижнем положении колокола и телескопа; в — при верхнем положении телескопа; г — при нижнем положении колокола и телескопа; д — при верхнем поло­жении колокола; Dk — диаметр колокола; Dт — диаметр телескопа; Dp — диаметр резервуара

Рис. 8.6. Сферический газгольдер объемом 600 м3