Для обеспечения наибольшей безопасности при пользовании газом, а также для бесперебойной работы газовых систем и их сооружений газовое топливо должно удов летворять следующим требованиям:
Обладать постоянным составом и теплотой сгорания.
1.Содержать возможно меньшее количество вредных примесей. Смолы, пыль, нафталин приводят к скоплениям и пробкам.
2.Содержать минимальное количество кислорода, который активно разъедает материал газопроводов. Повышенное количество кислорода в газе может вызвать опасность взрыва.
3.Обладать резким специфическим запахом, необходимым для обнаружения га за. Газообразное топливо очищают от вредных примесей. Если газ транспортируют на большие расстояния то его предварительно осушают.
Большинство искусственных газов имеет резкий запах, что облегчает обнаружение утечек.
Природных газ не имеет запаха. До подачи в сеть его предварительно одоризируют, т.е придают ему стойкий, неприятный запах, который ощущается при концентрации в воздухе 1%.
В качестве одоранта применяют этилмеркаптан который содержит до 50% серы. Он идентичен сероводороду и имеет резкий неприятный запах. Средняя норма расхода этилмеркаптана - 16г на 1000 м3 газа при 0°С и давлении 101,3 кПа. Содержание одоранта должно быть таким, чтобы запах его ощущался при наличии в воздухе 1% природного газа (1/5 нижнего предела воспламенения и 0,5 % сжиженного газа.
Очистка от сероводорода.
Содержание сероводорода не должно превышать 2г на 100м3 газа. Существуют сухие и мокрые методы очистки. При сухом методе используют твердые поглотители, при мокром - жидкие.
Осушка газа.
Содержание влаги в газе при его транспортировании вызывает затруднения. Влага может конденсироваться, вызывать ледяные пробки и кристаллогидраты ведущие к коррозии трубопроводов. Для осушки газа применяют абсорбционные методы - поглощение водяных паров жидкостями, адсорбционные методы - поглощение твердыми сорбентами и физические методы - охлаждение.
Широкое применение получил абсорбционный метод.
Природные и искусственные горючие газы.
Горючие газы делят на природные и искусственные. К природным относят газы, добываемые из недр земли, к искусственным получаемые на газовых заводах из твердого и жидкого топлива.
Природные газы скапливаются обычно в верхних слоях газоносных слоев земной коры, в складках горных пород, над слоем нефти. Имеются и чисто газовые месторождения, где нефти нет. Природный газ получают также попутно с нефтью, где его бывает растворено от 10 - 50% от всей массы нефти. В этом случае выделение газа из нефти и его улавливание происходит при понижении давления выходящей из скважины нефти в сепараторах или траппах. Полученный таки образом газ называют попутным или нефтипромысловым.
Газы чисто газовых или газоконденсатных месторождений отличают постоянным химическим составом, высоким содержанием метана (75-98%) и небольшим содержанием углеводородов (этана, пропана). Попутные газы не отличаются постоянством состава и кроме метана содержат значительное (до 60%) количество тяжелых углеводородов. На газобензиновых заводах из попутных газов выделяют пропан и бутан, которые используют для газоснабжения в виде сжиженного газа. Сжиженные газы получают также из конденсатных месторождений. Распространенным способом получения искусственных горючих газов является сухая перегонка жирных каменных углей. Измельченный уголь без доступа воздуха нагревается до 900-1100°С в специальных печах.
При этом горючие летучие вещества, имеющиеся в топливе, выделяются из него и отсасываются из камер печи, а твердый углерод образует основной продукт перегонки - кокс, который необходим для металлургических печей.
Газ, полученный таким способом называется коксовым.
Газовое топливо может быть получено также путем безостановочной газификацией твердого топлива, т.е превращением в газ его горючей, летучей и твердой частей. Безостановочную газификацию топлива производят в установках, называемых газогенераторами, а получаемый в них газ - генераторным. существуют также доменные газы, газы нефтепереработки, газы цветной металлургии, химических производств и др. газы.
Газ выделяемый угольными пластами по энергетическим и другим свойствам не уступает природному газу. В нем содержится 80-98% метана. В настоящее время отсасыванием из шахт извлекается примерно 1/3 метана, основная масса же его удаляется вентиляцией.
Схема магистрального газопровода.
Газ из скважины поступает в сепараторы, где отделяются твердые и жидкие примеси. Далее по промысловым газопроводам газ поступает в коллекторы и в промысловые газораспределительные станции (ПГРС). Здесь газ вновь очищают в масленых пылеуловителях, осушают одорируют и снижают давление газа до расчетного значения, принятого в магистральном газопроводе. Промежуточные компрессорные станции размещают примерно через 150 кмдля возможности проведения ремонтов предусматривают линейную запорную арматуру, которую устанавливают не реже чем через 25 км. Газопровод заканчивается газораспределительной станцией (несколькими станциями), которая подает газ к крупному городу или промышленному комплексу. Для покрытия сезонной неравномерности используют подземные хранилища.
Газопроводы строятся диаметром до 1420мм. Максимальное давление в газопроводе 7,5 Мпа. Перед компрессорными станциями давление снижается до 3-4 МПа.
Магистральные газопроводы выполняют из стальных труб соединенных сваркой.
Хранилища газа.
В летний период подача газа в город превосходит его потребление. Излишки газа направляют в газохранилища. Для хранения газ используют подземные газохранилища.
Для покрытия часовой неравномерности потребления газа используют аккумулирующую емкость последнего участка магистрального газопровода.
Лекция 3
3.1 Городские системы газоснабжения
Городские распределительные системы состоят из следующих элементов: газовых сетей низкого, среднего и высокого давления, газораспределительных станций, газорегуляторных пунктов и установок. В газорегуляторных пунктах и установках давление газа снижают до необходимой величины и автоматически поддерживают постоянным.
Основным элементом городских сетей газоснабжения являются газопроводы которые делятся в зависимости от давления на следующие на следующие группы:
1. Газопроводы низкого давления с давлением газа до 5 кПа.
2. Газопроводы среднего давления с давление газа 5Кпа.
3. Газопроводы высокого давления II с давлением от 0,3 до 0,6Мпа.
Газопроводы высокого давления I категории от 0,6 до1,2Мпа.
По числу ступеней давления системы газоснабжения подразделяются:
1)одноступенчатые
2)двухступенчатые, состоящие из семей низкого и среднего или низкого и высокого давления
3)трехступенчатые, состоящие из семей высокого, среднего и низкого давления.
4)многоступенчатые, состоящие из семей высокого, среднего, низкого, I и II категории давлений.
В зависимости от назначения городские газопроводы делятся на 3группы:
Распределительные газопроводы. По ним газ подается к промышленным предприятиям, коммунальным предприятиям и в жилые районы. Распределительные сети бывают низкого, среднего и высокого давлений, кольцевые и тупиковые.
Абонентские ответвления подающие газ к отдельным потребителям.
Внутридомовые газопроводы транспортирующие газ внутри здания.
Газопроводы среднего и высокого давления подают газ через ГРП и местные разорегуляторные установки (ГРУ) в городские распределительные сети и в газопроводы прмышленных и коммунально - бытовых предприятий.
ГРП располагают в отдельно стоящих зданиях с отоплением и вентиляцией или в специально отапливаемых шкафах. Газорегуляторные пункты располагают в цетрах зон, которые они питают.
Сети низкого давления состоят из кольцевых и тупиковых трубопроводов и абонентских ответвлений. Плотность основных газопроводов принимают такой, чтобы длина абонентских ответвлений до ввода в здание была 50-100м
Жилые и общественные здания, а также мелкие предприятия присоединяют неопсредственно к распределительным сетям. Поэтому на вводах газопровода в здания устанавливают только отключающие устройства.
В зависимости от планировки жилых массивов схема прокладки газопроводов может быть тупиковой или кольцевой.
Сети кольцуют для повышения надежности. В основном следует кольцекать сети высокого и среднего давления. В сетях низкого давления кольцуют только основание газопровода.
3.2 Трубы
Для строительства газопроводов применяют стальные безшовные, сварные прямошовные и спирально - шовные трубы. Трубы изготавливают из хорошо сваривающиеся трубы. Нормы на материалы для изготовления труб устанавливают ГОСТ и СНиП.
Минимальный условный диаметр для распределительных газопроводов принимают равным 50 мм, а для ответвлений к потребителям 25мм. Толщина стенки трубы для подземних трубопроводов должна быть не менее 3 мм, а для надземных не менее 2 мм.
Соединение труб осуществляется сваркой. Качество сварных швов контролируется.
Для газоснабжения поселков и сельских населенных пунктов используют полиэтиленовые газопроводы. Трубы соединяют на сварке. Арматуру и конденсатосборники присоединяют стальными вставками.
Переходы газопроводов под железнодорожными и трамвайными путями, автомобильными дорогами, а также при пересечении сплошных препятствий осуществляют из стальных труб. Основным достоинством полиэтиленовых труб является:
1)высокая коррозионная стойкость
2)малая масса
3)легкая обработка труб
4)маленькое гидравлическое сопротивление
Недостатки полиэтиленовых труб:
1)маленькая механическая прочность
2)меньшая температуростойкость
Трубы из цветных сплавов:
Импульсные газопроводы для присоединения контрольно- измерительных приборов и приборов автоматики должны быть, как правило, изготовлены из стальных труб для газопроводов соответствующего давления, однако для их подключения полагается примерить медные, латунные, алюминиевые трубы.
Резиновые и резинотканные рукава.
При эксплуатации установок использующих жидкое топливо, широко применяют гибкие газопроводы. В основном на газонаполнительных станцях,при сливе газа из цистерн, наполнение газом автоцистерн, сливе газа в групповые резервуарные установки, при замене баллонов.
Резиновые и резинотканные рукава обеспечивают безаварийную работу в кратчайший срок, причем главные свойства резины - эластичность.
3.3 Арматура
В зависимости от назначения трубопровода арматура подразделяется на следующие основные классы
1.Запорная арматура, предназначенная для полного перекрытия потока среды.
2.Регулирующая, управляющая давлением или расходом путем уменьшения проходного сечения.
3.Предохранительная, обеспечивающая частичный выпуск среды в случае необходимости или полное прекращение подачи для предотвращения повышения давления, а также недопустимы по технологическим соображениям обратный поток воды.
4.Резервуарная, контрольная и прочая арматура различного назначения.
Наиболее часто применяемыми типами запорной арматуры являются задвижки, краны, вентили. На газопроводах низкого давления допустимо применение гидрозатворов.
Задвижки. Преимущества. Незначительное гидравлическое сопротивление, простота обслуживания, возможность подачи среды в любом направлении.
Недостатки. Небольшой допускаемый перепад давления по сравнению с вентилями, невысокая скорость срабатывания затвора, возможность получения гидравлического удара в конце хода.
Задвижки бывают клиновые и паралельные.
3.4 Краны
Любой кран имеет две основные детали неподвижный корпус и вращающуюся пробку.
В зависимости от геометрической формы уплотнительных поверхностей затвора краны разделяются на три основных типа конические, цилиндрические и шаровые. В газовом хозяйстве применяются конические и шаровые.
3.5 Вентили
Преимущества. Возможность работы при больших перепадах давления, простота конструкции, обслуживания и ремонта, небольшой размер и масса, герметичность, возможность использования в качестве регулирующего органа, безопасность при гидравлическом ударе.
Недостатки. Высокое гидравлическое сопротивление, большая строительная длина по сравнению с задвижками, подача среды только в одном направлении.
3.6 Гидравлические затворы
Применяются только на подземных газопроводах низкого давления. В настоящее время используются только стальные гидрозатворы. Их соединяют с газопроводом сваркой.
Если гидрозатвор установлен в нижней точке газопровода, он может быть использован одновременно как конденсатосборник. Гидрозатвор устанавливают на ответвлениях к объектам или на вводах в здания.
Выбор арматуры.