CC BY
18
Modeling of fuel composition for group reservoir units of gas supply system Medvedeva A. , Byljev Ju. , Afanasjev R. ,
Minaev Ju.4, Lobar I.5 (Russian Federation)
Моделирование состава топлива для групповых резервуарных установок систем газоснабжения на базе сжиженных углеводородных газов Медведева А. Н. , Быльев Ю. В. , Афанасьев Р. В. ,
Минаев Ю. А.4, Лобарь И. Н.5 (Российская Федерация)
Медведева Алина Николаевна /Medvedeva Alina - эксперт промышленной безопасности;
2Быльев Юрий Владимирович /Byljev Jurii - технический директор;
3Афанасьев Руслан Владимирович / Afanasjev Ruslan - начальник лаборатории;
4Минаев Юрий Анатольевич /Minaev Jurij - эксперт промышленной безопасности;
5Лобарь Игорь Николаевич /Lobar Igor - эксперт промышленной безопасности,
ООО «НПП НОБИГАЗ», г. Ростов-на-Дону
Аннотация: исследованы режимы работы газогорелочных устройств при различном компонентном составе сжиженного углеводородного газа. Выработаны рекомендации по составу сжиженного углеводородного газа для эксплуатации групповых резервуарных установок автономного теплоснабжения.
Abstract: the operating modes of gas-burning devices for different composition of liquefied hydrocarbon gase have been investigated. Recommendations have been made on the composition of liquefied hydrocarbon gase for the operation of group reservoir units of autonomous heating.
Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, газоснабжение, надежность оборудования. Keywords: industrial safety expertise, gas supply, the reliability of the equipment.
Сжиженные углеводородные газы (СУГ) обращаются в технологических установках опасных производственных объектов [1]. Используемые в качестве топлива, выпускаются отечественными предприятиями в виде трех марок продукта.
Поставка продукта различного компонентного содержания осложняет работу нефтегазоперерабатывающих предприятий, обусловливает повсеместный дефицит пропана при излишках бутана, затрудняет операции по производству и сбыту продукта. В этой связи обоснование единого компонентного состава СУГ с минимальным содержанием дефицитного пропана, обеспечивающего надежную, безопасную и экономичную работу всех элементов систем газоснабжения независимо от сезонности и климатических условий эксплуатации, представляет собой актуальную научно-техническую задачу.
Большая рассредоточенность потребителей автономных систем газоснабжения при относительно небольших объемах газопотребления в сочетании с высокой стоимостью сжиженного газа обусловливают приоритетность развития газификации на базе децентрализованных систем газоснабжения, что, в свою очередь, требует разработки научно обоснованных методов их расчета и проектирования в зависимости от характера газоиспользующего оборудования и обеспеченности газопотребления.
Подавляющее большинство существующих систем снабжения сжиженным газом работают по принципу отбора паровой фазы из расходных емкостей. Наличие фракционного характера испарения СУГ обусловливает подачу потребителю паровой фазы переменного состава.
Согласно п. 4.2 свода правил «СП 62.13330.2011. Свод правил. Газораспределительные системы. Актуализированная редакция СНиП 42-01-2002» сжиженные углеводородные газы должны соответствовать стандартам [2, 3, 4].
Расчеты показывают, в частности, что по мере отбора газа из расходной емкости состав паровой фазы варьируется в очень широких пределах: от этан-пропан-бутановой смеси (С2=42,6 %;С3=46,7 %; С4=8,7 %) до чистого бутана (С4=100 %).
Подача потребителю паровой фазы СУГ с повышенным содержанием этана вызывает изменение эксплуатационных режимов газогорелочных устройств, рассчитанных на сжигание пропан -бутана. Возникает опасность погасания факела вследствие отрыва или проскока пламени. Согласно нормативным требованиям, устойчивая работа горелок бытовых газовых приборов должна обеспечиваться от Pmin до максимального Ртах. Наибольший диапазон изменения рабочего давления имеет место в горелках бытовых газовых плит и составляет 180 и 3600 Па соответственно. Результаты теоретических и экспериментальных исследований эксплуатационных режимов газовой инжекционной горелки атмосферного типа при работе на СУГ рекомендуемого состава приводятся на рисунке 1 [5].
Рис. 1. Эксплуатационные режимы газовой инжекционной горелки атмосферного типа
Как видно из графика рис. 1, в заданных диапазонах изменения давления газа и его компонентного состава горелка газовой плиты обеспечивает необходимую полноту сжигания газа при устойчивом горении без отрыва и проскока пламени.
Изменение компонентного состава СУГ в расходной емкости вызывает соответствующие изменения физических параметров газа, поступающего в горелку: теплоты сгорания паровой фазы СУГ, ее плотности, давления и др.
Указанное обстоятельство обусловливает сложный характер взаимосвязи физико -химических процессов в системе расходная емкость - газовая горелка и оказывает определенное влияние на эффективность сжигания газа и КПД газогорелочного устройства.
В результате для обеспечения безопасной эксплуатации технологических установок: необходимо решить ряд технолоигческих задач, исходя из следующих предпосылок:
- минимальное содержание в поставляемом газе дефицитной пропановой фракции;
- максимальное содержание в поставляемом газе этановых и бутановых фракций;
- безопасные режимы эксплуатации систем и установок для транспорта, хранения и регазификации СУГ;
- экономичная, надежная и безопасная эксплуатация газоиспользующих установок.
Реализуя исходные предпосылки методом последовательных приближений, варьировалось компонентное содержание поставляемого газа в расчете на углеводороды С 2, С3, С4. Правильность выбора состава газа проверялась на соответствие нормативно-техническим требованиям (ГОСТ 20448-90).
Для решения поставленных задач специалистами организации, опираясь на научные исследования, внедренные в ОАО «ГИПРОНИИГАЗ», на основе исследований [5] выработаны следующие рекомендации. Для использования в газовой практике рекомендуется СУГ единого фракционного состава: 10 мол % этана, 50 мол % пропана, 40 мол % бутана. Применение СУГ рекомендуемого состава на 20 и более процентов расширяет объемы реализации этан-бутановых фракций при одновременном сокращении потребления пропана. При этом улучшается структура производства и сбыта продукта и обеспечиваются безопасные режимы эксплуатации установок хранения, транспорта и регазификации СУГ. Применение СУГ рекомендуемого состава обеспечивает надежную и безопасную работу бытовых газовых приборов (без переналадки газогорелочных устройств), необходимую полноту сгорания газа и высокий КПД во всем диапазоне отбора паров из расходной емкости.
Литература
1. Федеральный закон от 21.07.1997 N 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных
объектов» [Электронный ресурс] Режим доступа:
http://base.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc;base=LAW;n=183010;dst=0;ts=20ADD5195B1E8123F19 01940687D6927;md=0.3409292306751013 (Дата обращения 11.10.2015).
2. ГОСТ 20448-90. Межгосударственный стандарт. Газы углеводородные сжиженные топливные для коммунально-бытового потребления. Технические условия (утв. и введен в действие Постановлением Госстандарта СССР от 29.12.1990 N 3605) (ред. от 01.03.2004). [Электронный ресурс] Режим доступа: http://base.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc;base=OTN;n=6944;dst=0;rnd=176509.418786141788587; SRDSMODE=QSP_GENERAL;SEARCHPLUS=%C3%CE%D1%D2%2020448;EXCL=PBUN%2CQSBO%2 CKRBO%2CPKBO;SRD=true;ts=7232335961765096929836524650455 (Дата обращения 11.10.2015).
3. ГОСТ Р 52087-2003. Газы углеводородные сжиженные топливные. Технические условия (принят и
введен в действие Постановлением Госстандарта РФ от 30.06.2003 N 216-ст) [Электронный ресурс] Режим доступа:
http://base.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc;base=STR;n=8571;dst=0;rnd=176509.8037885997910053; SRDSMODE=QSP_GENERAL;SEARCHPLUS=%C3%CE%D1%D2%20%D0%2052087;EXCL=PBUN%2C QSBO%2CKRBO%2CPKBO;SRD=true;ts=13008180951765094843098644632846 (Дата обращения 11.10.2015).
4. ГОСТ 20448-90. Межгосударственный стандарт. Газы углеводородные сжиженные топливные для коммунально-бытового потребления. Технические условия (утв. и введен в действие Постановлением Госстандарта СССР от 29.12.1990 N 3605). [Электронный ресурс] Режим доступа
http://base.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc;base=OTN;n=6944;dst=0;rnd=176509.3206759516615420 6;SRDSMODE=QSP_GENERAL;SEARCHPLUS=%C3%CE%D1%D2%2020448;EXCL=PBUN%2CQSBO% 2CKRBO%2CPKBO;SRD=true;ts=7232335961765096533375903964043 (Дата обращения 11.10.2015).
5. Курицын Б. Н. Обоснование компонентного состава сжиженного газа для коммунально-бытового потребления. / Б. Н. Курицын, Е. В. Иванова, М. В. Павлутин. // Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии: Материалы Международного конгресса,
ч. III: Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. 2003 № 6.
