Особенности прокладки газопроводов в условиях РС(Я)

Особенности климата в северных районах усложняют технологию строительства систем газоснабжения, поскольку приходится учитывать такие факторы, как влияние низких t-ур на систему; воздействие тепла, выделяемого установкой на промерзший грунт; повреждение газопровода, происходящее при оттаивании и промерзании почвы.

Почва, на которой будет строиться газопровод, может быть подвержена оттаиванию. В этом случае необходимо предусмотреть защиту грунта от воздействия тепла, поскольку оттаивание может привести к оседанию почвы и нарушению устойчивости близлежащих зданий, построенных с учетом сохранения мерзлоты. В том случае, если грунты характеризуются незначительными осадками или в непосредственной близости от теплотрассы нет никаких сооружений, на которые может повлиять проседание почвы, некоторое оттаивание допускается. Площадка для строительства должна размещаться на непучинистых грунтах, не подвергающихся образованию наледей и провалов.

Способ прокладки газопровода выбирается в зависимости от условий. На территории жилых кварталов и в промышленных зонах часто применяют прокладку в насыпях-валиках или надземную. Если такой вид размещения газопровода по каким-либо причинам нецелесообразен, то прибегают к подземной прокладке. При этом глубина заложения не должна быть менее 0,8 м. Место залегания труб подвергаю оттаиванию, грунт уплотняют и понижают уровень грунтовых вод, для того, чтобы обеспечить газопроводу устойчивость. В особо сложных случаях приходится применять дополнительные средства для обеспечения надежности системы.

Газонаполнительные станции

Газонаполнительная станция (ГНС) является базой системы снаб­жения потребителей сжиженными уг­леводородными газами. На ГНС осу­ществляют прием сжиженного газа, переливание его в резервуары хра­нилища и наполнение баллонов и авто­цистерн. В баллонах газ доставляют непосредственно потребителям, в авто­цистернах — к резервуарным установ­кам зданий, промышленных и сель­скохозяйственных потребителей, а также на автозаправочные станции.

Сжиженный газ поступает на ГНС с газобензиновых заводов. Для транс­портирования его на большие расстоя­ния используют железнодорожные ци­стерны. Для приема, перелива, хране­ния и наполнения баллонов и резер­вуаров на газонаполнительной стан­ции имеются следующие отделения и цехи: сливная эстакада с железно­дорожной веткой, хранилище, состоя­щее из стальных резервуаров; насосно-компрессорный и испарительный цех для слива сжиженного газа из железнодорожных цистерн в храни­лища и подачи его для наполне­ния баллонов и автоцистерн; цех для наполнения баллонов и слива из них неиспарившихся тяжелых остат­ков; колонки для наполнения авто­цистерн; коммуникации жидкой и па­ровой фаз, связывающие все отделе­ния ГНС и обеспечивающие пере­мещение потоков жидкости и пара.

Газонаполнительные станции име­ют водопровод, канализацию, систе­му электро- и теплоснабжения. На территории ГНС расположены ремонт­ные мастерские и котельная (при от­сутствии централизованного тепло­снабжения), гараж с открытой стоян­кой для автомобилей, а также адми­нистративные помещения. Газонапол­нительные станции следует размещать вне черты селитебной территории или населенного пункта с подветренной стороны. При выборе площадки для строительства газонаполнительной станции необходимо соблюдать требу­емые расстояния между ГНС сжижен­ного газа, а также зданиями, соору­жениями, железными и автомобиль­ными дорогами. Эти расстояния в зависимости от объема хранилища, способа установки резервуаров (над­земных или подземных) и типа соору­жения или типа дороги изменяются от 40 до 300 м. Расположение площадки должно обеспечивать воз­можность присоединения ГНС к же­лезной и автомобильным дорогам, сетям электро-, тепло- и водоснаб­жения, а также канализации. ГНС оборудуют телефонной связью и ра­диотрансляцией.

Территория газонаполнительной станции по периметру должна иметь ограду из несгораемых материалов, а также должна быть разделена оградой на две зоны: 1) рабочую, включающую главную эстакаду, хра­нилище, насосно-компрессорный, ис­парительный и наполнительный цехи, а также колонки для наполнения автоцистерн; 2) вспомогательную, включающую административно-хозяй­ственные помещения, гараж, водона­порную башню и резервуар для хранения противопожарного запаса воды. На территории ГНС иногда располагают эксплуатационную служ­бу газового хозяйства. На рис. 13.8 показана схема генерального пла­на ГНС производительностью 20 тыс. т. в год.

Территория ГНС разделена на про­изводственную и вспомогательную зо­ны. В производственную зону входят главные цехи и технологические уст­ройства. Это: база хранения сжижен­ного газа, сливная эстакада с желез­нодорожными путями, насосно-ком­прессорный цех, цех для наполнения баллонов и колонки для наполне­ния автоцистерн. Во второй зоне находятся вспомогательные и адми­нистративно-хозяйственные здания и сооружения. Мосгаз НИИ проектом ра­зработаны типовые проекты на 10, 20 и 40 тыс. т. сжиженного газа в год.

Для снабжения углеводородными сжиженными газами городов и насе­ленных пунктов предназначены ГНС общего назначения. Суммарный объем их резервуарного парка хранения не должен превосходить 8 000 м3. Мощность ГНС зависит от потреб­ности в сжиженном газе обслужива­емой зоны, которая определяется при­нятой генеральной схемой развития газоснабжения района, области, кото­рую разрабатывают на срок 10—15 лет. Системы сжиженного газа эко­номически выгодны при мелких рас­средоточенных потребителях, располо­женных вдали от магистральных газо­проводов природного газа. Сжижен­ный газ используют для приготовле­ния пищи и горячей воды в горо­дах и сельских населенных пунктах, а также в сельскохозяйственном про­изводстве. Район радиусом 50—70 км с проживающим населением до 1 мил­лиона человек обслуживается ГНС мощностью в 10—40 тыс. в год

Для разработанных типовых про­ектов ГНС предусмотрено раздельное хранение технического пропана и тех­нического пропана в смеси с повы­шенным содержанием бутана (до 60 %), а также их раздельная подача в баллоны и автоцистерны. Коммуникации ГНС запроектированы так, что возможен одновременный слив сжи­женного газа из железнодорожных цистерн с различным процентным со­держанием пропана и бутана.

Хранилище состоит из групп над­земных резервуаров. В соответствии с нормативными требованиями каж­дая группа резервуаров по периметру должна иметь земляной вал, высоту которого принимают такой, чтобы объ­ем пространства, ограниченный им, был не менее 85 % полного объема, заключенного внутри резервуаров, но и не менее 1 м. Это предотвра­щает растекание жидкости при по­вреждении наземных резервуаров. Ширина земляного вала вверху сос­тавляет не менее 0,5 м. Для отвода ливневых и талых вод предусмотре­ны трубы с отключающими устрой­ствами.

На ГНС сжиженный газ транс­портируют с газобензиновых заводов в железнодорожных цистернах. Из цис­терн жидкость переливают в храни­лище, состоящее из надземных сталь­ных резервуаров. Объем хранилища должен соответствовать графикам по­требления и поступления сжиженного газа. Если уровень жидкости в цис­терне выше, чем в хранилище, сжи­женный газ может переливаться само­теком. Для этого необходимо соеди­нить шлангами жидкостные и паро­вые пространства цистерны и резер­вуары хранилища. При таком спосо­бе на перелив жидкости расходу­ется большое количество времени. В связи с указанным недостатком метод перелива сжиженного газа са­мотеком не находит практического применения. Наибольшее распростра­нение на газонаполнительных стан­циях получил насосно-компрессорный способ перелива жидкости. Компрес­соры отбирают пары сжиженного газа из емкости и нагнетают их в цис­терну. Этим обеспечивается устойчи­вый процесс перелива сжиженного газа.

Расчет продуктов сгорания

Показатели горения рассчитывают по реакциям горения компонентов горючей смеси. Расчет ведут на 100 м3 сухого газа, и все объемы относят к нормальным условиям. Результаты расчета сводят в таблицу. Порядок расчета рассмотрим на конкретном примере. Объемный состав сухого газа примем следующий, %: СН4=98; С2Н6=0,14; С3Н8=0,04; С4Н10=0,02; СО2=0,5; N2=1,3. Влагосодержание воздуха dB=10 г/м3 сухого воздуха, QCH=35235 кДж/м3, рс=0,73 кг/м3. Рассчитываем расход воздуха и про­дуктов полного сгорания при коэффи­циенте избытка воздуха, а=1,1. Ре­зультаты расчета сведены в табл. 14.1. Во второй графе таблицы даны объемные количества компонентов, приходящиеся на 100 м3 газа. В третьей графе показаны стехиометрические уравнения реакций горения. Продукты горения газа сначала рас­считываем при теоретическом коли­честве воздуха (а=1), а затем опре­деляем избыточный воздух. При рас­чете расхода воздуха учитываем, что соотношение между азотом и кисло­родом равно:

N2/02=79/21=3,76,

а балластные газы СОг и N2 перехо­дят в продукты сгорания без изме­нения. Если горючий газ содержит кислород, то его объем и соответ­ствующее количество азота нужно вычесть из объема воздуха, расхо­дуемого на горение. Теоретическое количество воздуха показано в итоге шестой графы табл. 14.1, оно равно 935,9 м3 на 100 м3 газа или Vo=9,35 м3/м Количество избыточ­ного воздуха 936 (1,1 —1) =93,6. Объем влаги, внесенной с воздухом, составит (10-935,9)/(1000-0,80) = = 11,65 м3 (0,804 кг/м3—плотность водяного пара при нормальных усло­виях). Объем воздуха при а=1,1 составит: УВ=Ю,3 м3/м . Объем влажных продуктов сгорания при а= = 1,1 будет равен: У, = 11,4 м3/м3. Объем водяных паров Увп=2,1 м3/м3. Объем сухих продуктов сгорания Vc r=Vr-VB „= 11,4-2,1 = 9,3 м3/м3.

98,98

: 1143^46 209,5

со2 н2о

Состав влажных продуктов сгора­ния, %:

100=8,62, 100=18,3,

143,46

°'=TW6100=''72'

N2=100-(CO2 + H2O + O2) = 71,36

Газовое отопление

К газовому отоплению относят та­кие отопительные системы и приборы, качества и свойства которых в основ­ном определяются свойствами газо­образного топлива и при других топливах такие системы и агрегаты рабо­тать не могут. В централизованных системах теплоснабжения газ исполь­зуется как топливо и он не влияет на системы теплоснабжения и присоеди­ненные к ним системы отопления. Та­ким образом, газовое отопление — это децентрализованное теплоснабжение отдельных зданий, цехов, квартир.

По характеру теплоносителя газо­вое отопление может быть водяным, воздушным или лучистым. Не следует относить к газовому отоплению водя­ное отопление отдельного здания или квартиры, если источником теплоты такой системы является котел обычно­го типа, переведенный на газовое топ­ливо. Это объясняется тем, что ис­пользование в качестве источников теплоты котлов, предназначенных для твердого топлива, не позволяет ис­пользовать все положительные каче­ства газа и сделать источник теплоты более современным и экономичным. Поэтому к газовым будем относить такие системы водяного отопления, у которых источник теплоты специ­ально сконструирован для использо­вания газового топлива и обладает следующими свойствами: компактный по конструкции, имеет высокий КПД, автоматизированный и обеспечивает регулируемую отдачу теплоты для отопления помещений. К таким источ­никам относятся специальные газовые котлы, автоматические газовые водо­нагреватели типа А£В и другие подоб­ные аппараты.

В соответствии с вышеизложенным системы газового отопления целесо­образно классифицировать по конст­руктивному выполнению следующим образом.

1. Традиционные поквартирные системы водяного отопления со специальным газовым источником теплоты. Наибольшее распространение получили такие системы с источниками теплоты типа АГВ. На базе АГВ
ДНПО «Газоаппарат» разработаны отопительные аппараты: АОГВ-б, АОГВ-10, АОГВ-20. Они не уступают по теплотехническим и санитарно-гигиеническим характеристикам базовому аппарату, но отличаются меньшими удельными металлозатратами.

Их серийно выпускает ряд отечественных заводов. Тепловая мощность
указанных аппаратов колеблется в пределах 7...23 кВт, КПД — 80 %, содержание СО (а= 1) — 0,05 %, масса 50...100 кг.

2. Газовые камины, предназначенные для отопления отдельных помещений и квартир. Эти аппараты нашли применение в районах с жарким климатом. Выпускают газовые камины «Амра» и АОГ-5. Продукты сгорания
у этих аппаратов отводятся в атмосферу через соответствующие дымоотводящие каналы. На рис. 19.8 показан общий вид газового камина АОГ-5
тепловой мощностью 5,65 кВт. Он имеет КПД 83,5 %, содержание СО в продуктах сгорания (а=1) ,0$\ %, масса аппарата 35,5 кг. Эти аппараты обеспечивают лучисто-конвективное отопление помещений.

3. Газовые отопительные печи. Для отопления помещений сконст­руированы автоматизированные ото­пительные печи, которые отличаются высокими тепломеханическими пока­зателями и экономичностью (рис. 19.9). В топливнике установлены газо­вые горелки, а в верхней части име­ется решетка из огнеупорного кирпи­ча, которая при работе печи нагрева­ется и излучаег теплоту на стены топливника, что способствует равно­мерному нагреву помещения по высо­те. Прямоточные каналы сложены из кирпичей, поставленных в три яруса один над другим, и имеют развитую тепловоспринимающую поверхность.

25. Транспортирование сжиженного газаСжиженные газы имеют более высокую, чем обычные природ­ные газы, объемную теплоту сгорания. В газообразном виде они тяжелее воздуха, а в жидком — тяжелее воды. Помимо этого сжиженные газы весьма восприимчивы к изменениям окружающих условий: при повышении температуры значительно увеличивается объем их жидкой фазы и давление паровой фазы, а при понижении температуры до точки росы и повышении давления возможна кон­денсация паровой фазы, в том числе и в газопроводах. Сжиженные газы не токсичны, но имеют низкие пределы взрываемости в воз­духе и медленную диффузию в атмосферу. Это в сочетании с от­сутствием у них запаха, цвета и вкуса, как в жидком, так и в га­зообразном виде диктует необходимость тщательной их одори­зации.

Как топливо сжиженные газы обладают всеми достоинствами природных газов. Кроме того, они позволяют создать у потре­бителей необходимый запас газа в жидком виде и их можно транс­портировать не только по трубопроводам, но и перевозить в бал­лонах, цистернах (автомобильных и железнодорожных) и тан­керах.

Газ добыв из Средневил газоконд месторожд. Н скважины=4км и более. Газ подается верх по скважине под давл 15-20МПа. Сист отключ устр-в. По г/пр пост УКПГ – уст комплексной подготовки газа (метанол – спирт, не допускает замерзание воды), где сниж давл до 5,5МПа, очищ, осуш, доводят до треб ОСТ (отраслевой стандарт). По магистр г/пр р=5,5МПа 600км до г.Я. Суточное потребл газа городом 5,5-6млн м³ при t=45С. р=2-3МПа входит в ГРС, где давл сниж до треб величины, 1,8Мпа на ГРЭС, 1,2МПа- Птицефабрика, Жатай. 0,6МПа г.Я. Перед подачей в распред сети очищ, осуш, доводит до треб ГОСТ, сниж от 5,5 до1,8, 1,2, 0,6.Узел учета газа после ГРС.

Цистерны для перевозки СУГ обладают выс прочностью, необх-мо выдержывать давл легко кипящих углеводородов при max-й Т-ре окр-го возд. Ж/д цистерны расчитаны на раб давл при хранение пропана на 2мпа при перевозке бутана на 0,8мпа.Вместимость ж/д цистерн составляет 51-60м3.Они обор-ны устр-ми для налива и слива ж-ти, предохр клапанами и приспособ-ми для измерения колич ж-ти. К-т объемного расширения пропана в 16 раз превышает расшир воды поэтому наполнить весь обем резервуара запрещ-ся.

Горение газа в потоке

Горение - сложное, быстро протекающее химич-е превращение, сопровождающееся выделением значительного кол-ва тепла и обычно ярким свечением (пламенем). В большинстве случаев основу горения составляют экзотермические окислительные реакции вещ-ва, способного к горению с окислителем.

Смешение газовых потоков или струй является важной проблемой при конструировании и эксплуатации камер сгорания и топочных устройств. От смешения воздуха и газа, подаваемых в топку, зависит тепловой эффект и КПД топки.

Организация процессов сжигания газов в потоке с воздухом основывается на различных принципах, предельными из которых являются кинетический и диффузионный.

При кинетическом принципе предварительно до начала процесса горения подготавливается однородная смесь с содержанием воздуха несколько большим,чем требуется для стехиометрического соотношения. Смесь подготавливается в специальных смесителях или с помощью инжекторов в инжекционных горелках. Коэфф-т избытка первичного воздуха α=1,02…1,05. При меньшем содержании воздуха по кинетическому принципу протекает только начальная стадия горения, до использования кислорода, находящегося в смеси. Сгорание смеси при кинетическом принципе сжигания газа происходит в жестком прозрачном факеле без видимых пиролитических процессов, приводящих к образованию сажистых частиц.

При диффузионном принципе сжигания гази воздух подаются отдельно и процессы смешения и горения развиваются параллельно. Горючая смесь образуется непосредственно в процессе горения благодаря диффузии кислорода из окружающего воздуха или на границе раздела потоков газа и воздуха α₁=0.

Принцип сжигания газа при α₁<1 является промежуточным м/у кинетическим и диффузионным. С учетом этого принципа конструируются все газовые аппараты, оборудованные инжекционными горелками. В таких горелках содержание первичного воздуха в смеси принимается в зависимости от вида газа таким, чтобы в пламени отсутствовали сажистые частицы и чтобы обеспечить стабильность горения при изменении тепловой мощности в необходимых пределах.