Родивилина Т.Ю., Иванов В.М. Теплотехника, теплогазоснабже-ние и вентиляция. Часть IV. Газоснабжение: Учебное пособие

Подождите немного. Документ загружается.

состоянию газа, расположится выше и левее кривой, будет идти

процесс образования гидрата. Ниже и правее кривой находится

область разложения гидратов.

Для осушки газа применяют способы абсорбционные, т.е.

поглощение водяных паров жидкостями, адсорбционные, т.е.

поглощение водяных паров твердыми сорбентами, и физические -

простое охлаждение или охлаждение с последующей абсорбцией.

Широкое распространение получил абсорбционный способ

осушки газа диэтиленгликолем и триэтиленгликолем, водные

растворы которых обладают высокой влагоемкостью, нетоксичны, не

вызывают коррозии металла и достаточно стабильны.

3.2. Очистка газа от сероводорода и углекислого газа

В горючих газах, используемых для газоснабжения городов,

содержание сероводорода не должно превышать 2 г на 100 м

газа.

Содержание углекислого газа нормы не лимитируют, однако по

технико-экономическим соображениям в транспортируемом газе оно

не должно превышать 2 %.

Существуют сухие и мокрые методы очистки газа от Н

S. Сухие

методы очистки газа основаны на применении твердых поглотителей

(гидрата окиси железа, содержащегося в болотной руде, и

активированного угля). При мокрых методах очистки газа

используют жидкие поглотители. Для удаления из

транспортируемого газа СО

применяют промывку газа водой под

давлением или очистку его водным раствором этаноламина. Для

очистки от Н

S природных газов и газов, полученных на

нефтеперерабатывающих заводах, широкое распространение получил

этаноламиновый способ. Обычно при очистке газа от Н

моноэтаноламином улавливается и СО

. Содержание Н

S после

очистки не превышает требуемой нормы. Аминосоединения - слабые

основания. При взаимодействии с сероводородом и углекислым

газом они образуют нестойкие вещества, которые легко разлагаются

при относительно невысокой температуре, поэтому поглощение

сероводорода происходит при 15 - 20°С, а раствор регенерирует при

120 - 125 °С.

3.3. Одоризация газа

Природный газ не имеет запаха. Поэтому для своевременного

выявления утечек газа ему придают запах - газ одорируют. В

качестве одоранта применяют этилмеркаптан (С

SН). По

токсичности качественно и количественно он идентичен

сероводороду, имеет резкий неприятный запах. Количество

вводимого в газ одоранта определяют таким образом, чтобы при

концентрации в воздухе газа, не превышающей 1/5 нижнего предела

взрываемости, ощущался резкий запах одоранта. На практике

средняя норма расхода этилмеркаптана для одоризации природного

газа, поступающего в городские сети, установлена на 1 000 м

газа

при 0°С и давлении 101,3 кПа.

Наибольшее распространение получили капельные и

барботажные одоризаторы. На рис. 4 показана схема простейшего

капельного одоризатора прямого действия. В резервуаре 1 находится

одорант, который периодически заливают в него через штуцер 3. По

жидкостномерному стеклу 2 можно контролировать запас одоранта.

Расход одоранта регулируют игольчатым вентилем 5, наблюдая через

стекло 6 за спуском одоранта по числу капель в 1 мин. Такой

одоризатор очень прост. Его недостатком является ручное

регулирование спуска одоранта.

В барботажных одоризаторах одорант испаряется при

барботаже газа через него в специальных камерах. В этом случае

целесообразно пропускать через одоризатор только часть газа и после

насыщения парами одоранта подмешивать эту часть к основному

потоку газа.

4. ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ ГАЗА НА БОЛЬШИЕ

РАССТОЯНИЯ. ХРАНЕНИЕ ГАЗА

4.1. Схема магистрального газопровода

Принципиальная схема газотранспортной системы показана на

рис. 5. Газ из скважины поступает в сепараторы, где от него

отделяются твердые и жидкие механические примеси. Далее по

промысловым газопроводам газ поступает в коллекторы и в

промысловые газораспределительные станции. Здесь газ вновь

очищают в масляных пылеуловителях, осушают, одорируют и

снижают давление газа до 5,4 - 5,7 МПа. В начальный период

эксплуатации пластовое давление бывает достаточное. Головную

компрессорную станцию строят только после снижения давления в

пласте. Промежуточные компрессорные станции располагают

примерно через 150 км. Для возможности проведения ремонтов

предусматривают линейную запорную арматуру, которую

устанавливают не реже чем через 25 км. Для надежности

газоснабжения и возможности транспортировать большие потоки

газа современные магистральные трубопроводы выполняют в две или

несколько ниток. Газопровод заканчивается газораспределительной

станцией (или несколькими ГРС), которая подает газ крупному

городу или промышленному узлу. По пути газопровод имеет отводы,

по которым газ поступает к ГРС промежуточных потребителей

(городов, населенных пунктов и промышленных объектов).

Система магистрального транспортирования газа от промыслов

до потребителей является достаточно жесткой, так как ее

аккумулирующая способность невелика и может лишь частично

покрыть внутрисуточную неравномерность потребления. Для

покрытия сезонной неравномерности используют подземные

хранилища и специально подобранные потребители-регуляторы,

которые в зимний период работают на другом виде топлива

(газомазутные или пылегазовые электростанции).

Газопроводы строят диаметром 1220 и 1420 мм. Использование

труб больших диаметров повышает экономичность газотранспортной

системы. Газопроводы рассчитываются на максимальное давление в

5,5 МПа, которое обычно бывает после компрессорных станций.

По мере движения газа его давление уменьшается, так как

потенциальная энергия расходуется на преодоление гидравлических

сопротивлений. Перед компрессорными станциями давление

снижается до 3 - 4 МПа. Мощность применяемых газопере-

качивающих агрегатов 8 - 10 тыс. кВт.

Для транспортирования большого количества газа необходимо

увеличить пропускную способность газопровода. В связи с этим

новые магистральные газопроводы проектируют на давление 7,5

МПа и выше (10 - 12 МПа), разрабатывают газотурбинные установки

для компрессорных станций мощностью 25 - 75 тыс. кВт, работают

над проблемой транспортирования охлажденного и сжиженного

природного газа.

Магистральные газопроводы выполняют из стальных труб,

соединяемых сваркой. Трубы изготовляют из высококачественных

углеродистых и легированных сталей. Оптимальный диаметр

газопровода и число компрессорных станций определяют технико-

экономическим расчетом. Пропускную способность газопровода

(млн. м

/сут.) рассчитывают исходя из его годовой

производительности:

365 K

где Q - производительность газопровода в млн. м

/год;

- среднегодовой коэффициент загрузки газопровода, обычно

принимаемый для магистральных газопроводов, не имеющих

подземных хранилищ газа у крупных потребителей, равным

0,85, а для ответвлений от магистральных газопроводов 0,75.

4.2. Хранилища газа

Необходимость хранения газа возникает в результате

неравномерности его потребления. В летний период, когда подача

газа в город превосходит его потребление, излишки газа необходимо

направлять в газохранилище с тем, чтобы зимой аккумулированный

газ можно было подавать в город. Для хранения газа используют

подземные хранилища.

Для покрытия часовой неравномерности потребления газа

широко используют аккумулирующую емкость последнего участка

магистрального газопровода. Работа последнего участка газопровода

существенно отличается от работы других участков, так как носит

резко выраженный нестационарный характер. Количество газа,

поступившего в последний участок магистрального газопровода, не

подвержено резким колебаниям, а отбор газа значительно

изменяется, так как зависит от режима его потребления в городе. В

ночное время наблюдается провал потребления. В результате из

газопровода отбирают количество газа меньше, чем его поступает.

Количество газа, находящегося в последнем участке газопровода,

увеличивается, и давление в нем растет. В периоды повышенного

потребления и пиковых нагрузок, когда отбор газа оказывается

больше поступления, используют аккумулированный газ.

Газгольдерные станции, служащие для выравнивания часовой

неравномерности потребления газа, в настоящее время не строят из-

за их высокой стоимости и большой металлоемкости.

Для выравнивания сезонной неравномерности служат

подземные хранилища газа. В качестве подземных хранилищ

используют истощенные газовые и нефтяные месторождения. Если

вблизи центров потребления газа такие месторождения отсутствуют,

то хранилища сооружают в подземных водоносных пластах.

Подземное хранение газа получило в мировой практике большое

распространение. Подземное хранение значительно дешевле других

способов хранения газа.

В качестве подземных хранилищ используют пласты пористых

пород. Хорошим коллектором является пласт, имеющий пористость

не менее 15 %. Во избежание потерь газа выбранный коллектор

должен быть герметичным. Наибольшее значение имеют плотность и

прочность кровли пласта. Кровля, состоящая из плотных пластичных

глин или крепких известняков и доломитов без трещин толщиной 5 -

15 м, обеспечивает должную герметичность, предотвращая утечку

газа. Снизу на газ оказывает давление вода. Для облегчения закачки

газа и его извлечения коллектор хранилища должен иметь

достаточную проницаемость.

Рабочая вместимость газохранилища определяется верхним и

нижними пределами допустимых давлений. Максимально

допустимое давление в подземном газохранилище зависит от

глубины залегания пласта, плотности и прочности кровли и пород

над хранилищем, геологических характеристик пласта и

характеристик оборудования газохранилища. После извлечения газа

из хранилищ в нем остается определенный объем газа, который

называется буферным или подушечным. Он создает минимально

необходимое давление, обеспечивающее экономичную работу

хранилища.

Для создания подземных газохранилищ в пластах водонапорных

систем используют купола или антиклинали, т.е. складки, которые

имеют понижение слоев во всех направлениях от свода. Пласты

должны быть герметичными. Газ закачивают в центральную часть

купола, он вытесняет воду в специально пробуренные разгрузочные

скважины, которые располагают в виде кольцевой батареи. При

создании хранилищ целесообразно использовать упругие свойства

жидкостей и горных пород. В этом случае газ закачивают в

центральные скважины, а воду оттесняют по падению пласта.

Сжиженные газы поступают к потребителю с газораздаточных

станций в автоцистернах или баллонах. Из автоцистерн сжиженный

газ сливают в резервуарные установки (рис. 6), которые снабжены

двумя - шестью резервуарами, регуляторами давления газа,

предохранительными устройствами, указателями уровня жидкой и

паровой фаз, контрольно-измерительными приборами и т.п.

Резервуары попарно соединены между собой трубами 16.

Каждая группа резервуаров снабжена устройством и

приспособлением для слива и отбора газа, а также регуляторами

давления и предохранительными устройствами. Головки резервуаров

имеют по три штуцера и по три уровнемерные трубки. К штуцеру 11

присоединяют шланг (паровой фазы) от автоцистерны, а к штуцеру

13 - шланг жидкой фазы; через штуцер 12 удаляются неиспарившиеся

остатки.

Уровнемерные трубки 10 с ценой деления 10, 50 и 85 %

показывают процент заполнения резервуара. В обвязку головки

входят также два регулятора давления 4, предохранительный клапан

высокого давления 6 и предохранительный клапан низкого давления

15. Арматурная головка резервуаров позволяет снижать давление

сжиженного газа и поддерживать его на определенном уровне;

выравнивать давление в резервуаре и автоцистерне; контролировать

количество газа в резервуаре и величину его давления, удалять

неиспарившиеся остатки из резервуара.

5. РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ

5.1. Системы газоснабжения городов, населенных пунктов.

Нормы давления газа

Современные распределительные системы газоснабжения

представляют собой сложный комплекс сооружений, состоящий из

следующих основных элементов: газовых кольцевых, тупиковых и

смешанных сетей низкого, среднего и высокого давления,

проложенных на территории города или другого населенного пункта

внутри кварталов и внутри зданий; на магистралях -

газораспределительных станций (ГРС), газорегуляторных пунктов и

установок (ГРП и ГРУ), систем связи, автоматики и телемеханики.

Весь комплекс сооружений должен обеспечивать бесперебойную

подачу газа потребителям. В системе должно быть предусмотрено

отключение отдельных ее элементов и участков газопроводов для

производства ремонтных и аварийных работ, она должна

обеспечивать бесперебойную подачу газа потребителям, быть

простой, безопасной, надежной и удобной в эксплуатации.

Проекты газоснабжения областей, городов, поселков

разрабатывают на основе схем и проектов районных планировок,

генеральных планов городов с учетом их развития на перспективу.

Сооружения, оборудование и узлы в системе газоснабжения

следует применять однотипные.

Выбор системы распределения, числа ГРС, ГРП и принципа

построения распределительных газопроводов (кольцевые, тупиковые,

смешанные) следует производить на основании технико-

экономических расчетов с учетом объема, структуры и плотности

газопотребления, надежности газоснабжения, а также местных

условий строительства и эксплуатации.

Принятый вариант системы должен иметь максимальную

экономическую эффективность и предусматривать строительство и

ввод в эксплуатацию системы газоснабжения по частям.

Основным элементом систем газоснабжения являются

газопроводы, которые классифицируются по давлению газа и

назначению. В зависимости от максимального давления

транспортируемого газа газопроводы согласно СНиП 2.04.08-87

“Газоснабжение” подразделяются на:

газопроводы высокого давления I категории - при рабочем

давлении газа свыше 0,6 МПа (6 кгс/см

) и газовоздушных смесей и

до 1,6 МПа (16 кгс/см

) для сжиженных углеводородных газов

(СГУ);

газопроводы высокого давления II категории - при рабочем

давлении газа свыше 0,3 МПа (3 кгс/см

) до 0,6 МПа (6 кгс/см

);

газопроводы среднего давления - при рабочем давлении газа

свыше 0,005 МПа (0,05 кгс/см

) до 0,3 МПа (3 кгс/см

);

газопроводы низкого давления - при рабочем давлении газа до

0,005 МПа (0,05 кгс/см

) включительно.

Газопроводы низкого давления служат для транспортирования

газа в жилые и общественные здания, предприятия общественного

питания, а также во встроенные в жилые и общественные здания,

отопительные котельные и предприятия бытового обслуживания. К

газопроводам низкого давления можно присоединять мелких

потребителей и небольшие отопительные котельные. Крупные

коммунальные потребители не присоединяют к сетям низкого

давления, так как транспортировать по ним большие

сосредоточенные количества газа неэкономично.

Газопроводы среднего и высокого давления служат для питания

городских распределительных сетей низкого и среднего давления

через ГРП. Они также подают газ через ГРП и местные ГРУ в

газоводы промышленных и коммунальных предприятии.

Городские газопроводы высокого давления являются

основными артериями, питающими крупный город, их выполняют в

виде кольца, полукольца или в виде лучей. По ним газ подают через

ГРП в сети среднего и высокого давления, а также крупным

промышленным предприятиям, технологические процессы которых

нуждаются в газе давлением свыше 0,6 МПа.

Классификация газопроводов, входящих в систему

газоснабжения, приведена в табл. 4.

Таблица 4

Классификация газопроводов

Газопроводы Классификационные

показатели

Наружные (уличные, внутри-

квартальные, дворовые, межцеховые)

и внутренние (расположенные внутри

зданий и помещений)

Местоположение относи-

тельно планировки посе-

лений

Подземные (подводные), надземные

(надводные), наземные

Местоположение относи-

тельно поверхности земли

Распределительные, газопроводы-

вводы, вводные, продувочные,

сбросные, импульсные, а также

межпоселковые

Назначение в системе

газоснабжения

Высокого давления I категории,

высокого давления II категории,

среднего давления, низкого давления

Давление газа

Металлические (стальные, медные и

др.) и неметаллические

(полиэтиленовые и др.)

Материал труб

Природного газа, попутного газа и

СУГ

Вид транспортируемого газа

Распределительными газопроводами следует считать

наружные газопроводы, обеспечивающие подачу газа от источников

газоснабжения до газопроводов-вводов, а также газопроводы

высокого и среднего давления, предназначенные для подачи газа к

одному объекту (ГРП, промышленное предприятие, котельная и т.п.).

Газопроводом-вводом следует считать газопровод от места

присоединения к распределительному газопроводу до отключающего

устройства на вводе.

Вводным газопроводом следует считать участок газопровода от

отключающего устройства на вводе в здание (при установке

отключающего устройства снаружи здания) до внутреннего

газопровода, включая газопровод, проложенный в футляре через

стену здания.

Межпоселковыми газопроводами следует считать

распределительные газопроводы, прокладываемые вне территории

населенных пунктов.

Внутренним газопроводом следует считать участок

газопровода от газопровода-ввода (при установке отключающего

устройства внутри здания) или от вводного газопровода до места

подключения прибора, теплового агрегата и др.

Давление газ в газопроводах, прокладываемых внутри зданий,

следует принимать не более значений, приведенных в табл. 5.

Таблица 5

Потребители газа Давление газа

МПа ( кгс/см

)

1. Производственные здания промышленных и

сельскохозяйственных предприятий, а также

отдельно стоящие котельные и предприятия

бытового обслуживания производственного

характера (бани, прачечные, фабрики,

химчистки, предприятия по производству

хлеба и кондитерских изделий и пр.)

0,6 (6)

2. Предприятия бытового обслуживания

производственного характера, перечисленные

в поз. 1, пристроенные к зданиям другого

производственного назначения и встроенные в

эти здания

0,3 (3)

3. Предприятия бытового обслуживания

непроизводственного характера и

общественные здания

0,005 (0,05)

4. Жилые дома 0,003 (0,03)

Для тепловых установок промышленных предприятий и

отдельно стоящих котельных допускается использование газа с

давлением до 1,2 МПа (12 кгс/см

), если такое давление требуется по

условиям технологии производства.

Допускается использование газа давлением до 0,6 МПа

(6 кгс/см

) в котельных, расположенных в пристройках к

производственным зданиям.

Давление газа перед бытовыми газовыми приборами следует

принимать с соответствии в паспортными данными приборов, но не

более указанного в поз. 4 табл. 5.

Расчетные потери давления в газопроводах высокого и среднего

давления должны находиться в пределах давления, принятого для

газопровода.

Расчетные потери давления газа в распределительных

газопроводах низкого давления должны составлять не более 0,0018

МПа.

Суммарная потеря давления газа от ГРП или другого

регулирующего устройства до наиболее удаленного прибора должна

составлять 1,8⋅10

-3

МПа, в том числе в уличных и

внутриквартальных газопроводах - 1,2⋅10

-3

МПа, в дворовых и

внутренних газопроводах - 0,6⋅10

-3

МПа .

В тех случаях, когда газоснабжение СУГ является временным

(с последующим переводом на снабжение природным газом),

газопроводы следует проектировать из условий возможности их

использования в будущем на природном газе. При этом количество

газа необходимо определять как эквивалентное (по теплоте

сгорания) расчетному расходу СУГ.

Современные схемы городских систем газоснабжения имеют

ярко выраженную иерархичность в построении, которая увязывается

с приведенной выше классификацией газопроводов по давлению.

Верхний иерархический уровень составляют газопроводы высокого

давления. Они составляют главный костяк городской газовой сети.

Сеть высокого давления должна быть, как правило, резервированная,

лишь для небольших систем можно ограничиться тупиковыми

схемами. Сеть высокого давления гидравлически соединяется с

остальной частью системы через регуляторы давления, оснащенные

предохранительными устройствами, предотвращающими повышение

давления после регуляторов. Таким образом, вся система

разделяется на несколько иерархических уровней, на каждом уровне

автоматически поддерживается определенное давление газа. С

переходом на более низкий иерархический уровень давление газа

дроселлируется на клапанах решиляторов, которые поддерживают

давление после себя постоянным.

По числу ступеней давления, применяемых в газовых сетях,

системы газоснабжения подразделяются на :

1) двухступенчатые, состоящие из сетей низкого и среднего или

низкого и высокого (до 0,6 МПа) давления;

2) трехступенчатые, включающие газопроводы низкого,

среднего и высокого (до 0,6 МПа) давления;