СИСТЕМЫ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 62

М.Р. Комарова

СИСТЕМЫ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ

В статье рассмотрены методы газоснабжения промышленных предприятий, основные элементы систем газоснабжения, их классификация, трубопроводы и вопросы КПД.

Ключевые слова: газоснабжение, промышленность, КПД, природный газ.

Газы в технике, применяются главным образом в качестве топлива; сырья для химической промышленности: химических агентов при сварке, газовой химико-термической обработке металлов, создании инертной или специальной атмосферы, в некоторых биохимических процессах и др.; теплоносителей; рабочего тела для выполнения механической работы (огнестрельное оружие, реактивные двигатели и снаряды, газовые турбины, парогазовые установки, пневмотранспорт и др.): физической среды для газового разряда (в газоразрядных трубках и др. приборах). В технике используется свыше 30 различных газов.

Газоснабжение — организованная подача и распределение газового топлива для нужд народного хозяйства.

Газ, добытый из скважины, поступает в сепараторы, где от него отделяются твердые и жидкие механические примеси. Далее по промысловым газопроводам газ поступает в коллекторы и промысловые газораспределительные станции, где он очищается в масляных пылеуловителях, осушается, одорируется; давление газа снижается до расчетного значения, принятого в магистральном газопроводе. Компрессорные станции располагают примерно через 150 км.

Для возможности проведения ремонтов предусматривают линейную запорную арматуру, которую устанавливают не реже, чем через 25 км.

Для выравнивания сезонной неравномерности потребления газа служат подземные хранилища газа, для которых используются истощенные газовые и нефтяные месторождения, а при их отсутствии - в подземных водоносных пластах.

Промышленная система газоснабжения - технический комплекс, состоящий из газовых сетей, газо-регуляторных пунктов (ГРП) и газорегуляторных установок (ГРУ), газопроводов и агрегатов, включая контрольно-измерительные приборы и трубопроводы безопасности. Комплекс обеспечивает транспортирование газа по промпредприятию и распределение его по газовым горелкам агрегатов. По трубопроводам газ поступает на территорию предприятия через ввод, на котором вне предприятия устанавливают главное отключающее устройство. Газ от ввода к цехам транспортируют по межцеховым газопроводам.

На начальном участке межцехового газопровода устанавливают центральный ГРП, на котором снижается и поддерживается требуемое цехам предприятия пост, давление газа. В межцеховых газопроводах поддерживают среднее давление, в газопроводах мелких предприятий - низкое. Высокое давление обусловливается технологией пр-ва. В ГРП предусматривают пункт измерения расхода газа, с помощью которого контролируют потребление газа предприятием. Межцеховые газопроводы при технико -экономическом обосновании можно присоединять непосредственно (без ГРП) к газопроводам среднего или высокого давления. В таком случае в каждом цехе устанавливают ГРУ, которая поддерживает необходимое давление перед газовыми горелками промышленных агрегатов.

Газообразное топливо

Газообразное топливо представляет собой смесь горючих и негорючих газов, содержащую некоторое количество примесей. К горючим газам относятся углеводороды, водород и оксид углерода. Негорючие компоненты - это азот, оксид (И) углерода и кислород. Они составляют балласт газообразного топлива, К примесям относят водяные пары, сероводород, пыль. Искусственные газы могут содержать аммиак, цианистые соединения, смолу и пр. Газообразное топливо очищают от вредных примесей. Содержание вредных примесей в граммах на 100 м газа, предназначенного для газоснабжения городов, по ГОСТ

© Комарова М.Р., 2020.

Научный руководитель: Мельников Владимир Михайлович - кандидат технических наук, доцент, Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых, Россия.

5542-78, не должно превышать: сероводорода - 2, меркаптанозой серы - 3,6, механических примесей - 0,1. Отклонение теплоты сгорания от номинального значения не должно быть более

Для газоснабжения применяют, как правило, сухие газы. Содержание влаги не должно превышать количества, насыщающего газ при I - -20 °С (зимой) и 35 °С (летом). Если газ транспортируют на большие расстояния, то его предварительно осушают. Большинство искусственных газов имеет резкий запах, что облегчает обнаружить утечки газа из трубопроводов и арматуры. Природный газ не имеет запаха. До подачи в сеть его одорируют, т. с. придают ему резкий неприятный запах, который ощущается при концентрации, а воздухе, равной 1%.

Запах токсичных газов должен ощущаться при концентрации, допускаемой санитарными нормами. Сжиженный газ, используемый коммунально-бытовыми потребителями (по ГОСТ 20448—80*), не должен содержать сероводорода более 5 г на 100 м3 газа, а запах должен ощущаться при содержании з воздухе 0,5%. Концентрация кислорода в газообразном топливе не должна превышать 1 %. При использовании для газоснабжения смеси сжиженного газа с воздухом концентрация газа в смеси составляет не менее удвоенного верхнего предела воспламеняемости. Используя данные этих таблиц, можно рассчитать теплоту сгорания, плотность и другие характеристики газообразного топлива.

Для газоснабжения городов и промышленных предприятий в настоящее время широко применяют природные газы. Их добывают из недр земли. Они представляют собой смесь различных углеводородов метанового ряда. Природные газы не содержат водорода, оксида углерода и кислорода. Содержание азота и диоксида углерода обычно бывает невысоким. Газы некоторых месторождений содержат сероводород. Природные газы можно подразделить на три группы: 1) газы, добываемые из чисто газовых месторождений. Они в основном состоят из метана и являются тощими или сухими. Тяжелых углеводородов (от пропана и выше) сухие газы содержат менее 50 г/м3; 2) газы, выделяемые из скважин нефтяных месторождений совместно с нефтью, часто называют попутными. Помимо метана они содержат значительное количество более тяжелых углеводородов (обычно свыше 150 г/м3) и являются жирными газами. Жирные газы представляют собой смесь сухого газа, пропан-бутановой фракции и газового бензина; 3) газы, добываемые из конденсатных месторождений, состоят из смеси сухого газа и паров конденсата, который выпадает при снижении давления (процесс обратной конденсации). Пары конденсата представляют собой смесь паров тяжелых углеводородов, содержащих СБ и выше (бензина, лигроина, керосина).

Сухие газы легче воздуха, а жирные легче или тяжелее в зависимости от содержания тяжелых углеводородов. Низшая теплота сгорания сухих газов, добываемых в СССР, составляет 31000-38000 кДж/м3. Теплота сгорания попутных газов выше и изменяется от 38000 до 63000 кДж/м3. В табл. 1.4 приведены средние составы и характеристики природных газов некоторых месторождений СССР. На газобензиновых заводах из попутных газов выделяют газовый бензин, пропан и бутан, последние используют дли газоснабжении городов в виде сжиженного газа. Сжиженные газы получают также из газов конденсатных месторождений,

При термической переработке твердых топлив в зависимости от способа переработки получают газы сухой перегонки и генераторные газы. Как те, так и другие в настоящее время весьма редко применяют для газоснабжения городов и промышленности.

Сухая перегонка твердого топлива представляет собой процесс его термического разложения, протекающий без доступа воздуха. При сухой перегонке топливо проходит ряд стадий физики химических преобразований, в результате которых оно разлагается на газ, смолу и коксовый остаток. Характер преобразований, претерпеваемых топливом, определяется его природой и температурой процесса. Сухую перегонку топлива, происходящую при высоких температурах (900... 1100 °С), называют коксованием, в результате которого получают кокс и коксовый газ.

Газификация — процесс термохимической переработки топлива. В результате реакции углерода топлива с кислородом и водяным паром образуются горючие газы: оксид углерода и водород. Одновременно с процессом газификации протекает частичная сухая перегонка топлива. Продуктами газификации топлива являются горючий газ, зола и шлаки. Аппараты, в которых осуществляют газификацию топлива, называют газогенераторами. При подаче в газогенератор паровоздушной смеси получают генераторный. Водяной газ получают путем периодической продувки газогенератора воздухом и паром. При подаче воздуха слой топлива аккумулирует теплоту, выделяющуюся при частичном его сгорании, а при поступлении водяного пара последний взаимодействует с углеродом, используя аккумулированную теплоту и образуя водяной газ. Горючими компонентами будут являться водород и оксид углерода. Уголь можно газифицировать под землей. В этом случае получается газ подземной газификации. Газ подземной газификации имеет невысокую теплоту сгорания, его можно использовать как местное энергетическое топливо.

Основные элементы промышленных систем газоснабжения

Промышленные системы газоснабжения состоят из следующих элементов: 1) вводов газопроводов на территорию предприятия; 2) межцеховых газопроводов; 3) внутрицеховых газопроводов; 4) регулятор-ных пунктов (ГРП) и установок (ГРУ); 5) пунктов измерения расхода газа (ПИРГ); б) обвязочных газопроводов агрегатов, использующих газ. Газ от городских распределительных сетей поступает в промышленные сети предприятия через ответвления и ввод. На вводе устанавливают главное отключающее устройство, которое следует размещать вне территории предприятия в доступном и удобном для обслуживания месте, максимально близко к распределительному газопроводу, но не ближе 2 м от линии застройки или стены здания. Для газоснабжения промышленных предприятий проектируют тупиковую разветвленную сеть с одним вводом. Только для крупных предприятий, не допускающих перерыва в газоснабжении, ГРЭС и ТЭЦ применяют кольцевые схемы сетей с одним или несколькими вводами.

Транспортирование газа от ввода к цехам осуществляется по межцеховым газопроводам, которые могут быть подземными и надземными. Выбор способа их укладки зависит от территориального расположения цехов, характера сооружений, по которым предполагается прокладка газопроводов, насыщенности проездов подземными сооружениями. Надземная прокладка межцеховых газопроводов имеет ряд преимуществ по сравнению с подземной; исключается подземная коррозия газопроводов; менее опасны утечки газа, так как вытекающий из трубопровода газ рассеивается в атмосфере; утечки легче обнаружить и устранить; проще эксплуатировать и осуществлять наблюдение за состоянием газопроводов. При использовании в качестве опор для газопроводов существующих колонн, эстакад, стен и покрытий зданий надземная прокладка газопроводов экономичнее подземной. Из приведенных данных следует, что надземная прокладка газопроводов предпочтительнее подземной. В конечных точках межцеховых газопроводов следует предусматривать продувочные газопроводы.

Некоторые схемы промышленных систем предусматривают проектирование центрального ГРП, который снижает и регулирует давление газа в межцеховых газопроводах. В этом случае в них устанавливают и пункты измерения расхода газа. В межцеховых газопроводах, как правило, поддерживают среднее давление и только у мелких потребителей — низкое. Высокое давление применяют там, где оно необходимо для газоиспользующих агрегатов. На вводе газопровода в цех снаружи или внутри здания устанавливают отключающее устройство. Внутрицеховые газопроводы прокладывают по стенам и колоннам в виде тупиковых линий. Необходимость кольцевания внутрицеховых газопроводов может возникнуть лишь для особо важных промышленных цехов. На ответвлениях к агрегатам устанавливают главные отключающие устройства. Газопроводы промышленных предприятий и котельных оборудуют специальными продувочными трубопроводами с запорными устройствами. Отводы к продувочным трубопроводам предусматривают от последних участков внутрицеховых газопроводов и от каждого газопровода агрегата перед последним по ходу газа отключающим устройством.

Устройство газопроводов

Промышленные предприятия снабжают газом, как правило, по системам распределительных газопроводов высокого или среднего давления. При малых расходах газа, не нарушающих режим газоснабжения бытовых потребителей, возможно подключение предприятий к газопроводам низкого давления. Система газоснабжения предприятия состоит из ввода на территорию, межцеховых газопроводов, ГРП и ГРУ и внутрицеховых газопроводов. Ввод обычно делают подземным и размещают на нем главное отключающее устройство. Межцеховые газопроводы в зависимости от планировки предприятия, насыщенности его территории подземными и надземными коммуникациями, степени осушенности газа и ряда других факторов могут быть подземными, надземными и смешанными. На предприятиях чаще отдают предпочтение надземной прокладке межцеховых газопроводов, так как они в этом случае не подвержены подземной коррозии, более доступны для осмотра и ремонта, менее опасны при утечках газа и экономичнее подземных.

Подземные газопроводы прокладывают по нормам для уличных распределительных газопроводов. Надземные газопроводы прокладывают на опорах, эстакадах, по огнестойким наружным стенам и перекрытиям зданий с производствами не пожароопасной категории. Высота прокладки надземных газопроводов до низа трубы принимается, м, не менее: в местах прохода людей — 2,2; на участках без проезда транспорта и прохода людей — 0,6; над автодорогами — 4,5; над трамвайными путями и железными дорогами — 5,6—7,1. Под линиями электропередачи в зависимости от напряжения в них газопровод прокладывают на расстояниях от 1 до 6,5 м и заземляют.

На эстакадах или опорах допустима совместная прокладка газопроводов с другими трубопроводами (для пара, воды, воздуха, кислорода) при обеспечении возможности осмотра и ремонта каждого из трубопроводов. При совместной прокладке трубопроводы агрессивных жидкостей должны располагаться на эстакадах ниже газопроводов на 250 мм. Допускается крепление к газопроводам низкого и среднего давле-

ний других газопроводов или трубопроводов, если позволяет несущая способность труб и опорных конструкций. При пересечениях надземных газопроводов с другими трубопроводами расстояние между ними принимают: при диаметре газопровода до 300 ми - не менее диаметра газопровода, но не менее 100 мм; при диаметре газопровода свыше 300 мм - не менее 300 мм.

По стенам зданий газопроводы прокладывают на кронштейнах, а по перекрытиям - на опорах высотою не менее 0,5 м. Компенсация температурных деформаций надземных газопроводов обеспечивается отводами и поворотами их в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а при необходимости - линзовыми или П-образными компенсаторами. Часть опор делают неподвижными (мертвыми), а остальные -скользящими. Отводы газопроводов диаметром до 100 мм делают гнутыми или штампе ванными, а при больших диаметрах - сварными.

Надземные газопроводы влажного газа прокладывают с уклоном не менее 0,003, а в нижних точках монтируют дренажные штуцеры; при необходимости такие газопроводы утепляют. На всех ответвлениях к цехам устанавливают отключающие устройства, а на вводах в цеха монтируют продувочные линии для вытеснения воздуха из газопровода при первичном пуске газа. Для защиты от коррозии надземные газопроводы окрашивают масляной краской за два раза.

Внутрицеховые газопроводы прокладывают открыто и крепят к степам, колоннам, перекрытиям зданий и к каркасам газопотребляющих агрегатов с помощью кронштейнов, крюков или подвесок {на высоте не менее 2,2 м в местах прохода людей). При прокладке газопровода параллельно электрокабелю расстояние между ними выдерживается не менее 250 мм, а при пересечениях - не менее 100 мм.

Отключающие устройства должны быть установлены на вводе газопровода в цех, на всех отводах от цехового коллектора к газопотребляющим агрегатам и перед горелками агрегатов. Для продувки внутрицеховых газопроводов на концевых их участках предусматриваются продувочные газопроводы диаметром не менее 19 мм с запорными устройствами, выводимые вне здания на высоту не менее 1 м выше карниза крыши. Продувочные газопроводы предусматриваются также на отводах к агрегатам после отключающего устройства на агрегат. Окрашивают внутрицеховые газопроводы в светло-коричневый цвет.

Регуляторные пункты и установки

Основное назначение газорегуляторных пунктов (ГРП, ГРПШ) и установок (ГРУ) - снижение входного давления газа (дросселирование) до заданного выходного и поддержание последнего в контролируемой точке газопровода постоянным (в заданных пределах) независимо от изменения входного давления и расхода газа потребителями. Кроме этого, в ГРП (ГРУ) производятся: очистка газа от механических примесей, контроль за входным и выходным давлением и температурой газа, учет расхода (если отсутствует специально выделенный пункт измерения расхода), предохранение от возможного повышения или понижения давления газа в контролируемой точке газопровода сверх допустимых пределов.

Наличие в системе газоснабжения постоянного давления (в заранее заданном диапазоне его колебания) является одним из важнейших условий безопасной и надежной работы этой системы и подключенных к ней газопотребляющих объектов и агрегатов.

ГРП и ГРУ оснащаются практически одним и тем же оборудованием и отличаются друг от друга в основном своим расположением. ГРУ монтируют непосредственно в помещениях, где расположены агрегаты, использующие газовое топливо (цеха, котельные и т. п.). ГРП размещают в зависимости от назначения и технической целесообразности: в отдельно стоящих зданиях; в пристройках к зданиям; на несгораемом покрытии промышленного здания, в котором расположены потребители газа; в шкафах, устанавливаемых на несгораемой стене снаружи газифицируемого здания, на отдельно стоящей несгораемой опоре или (при наличии опорных стоек) на бетонном фундаменте.

В зависимости от давления газа на вводе ГРП и ГРУ подразделяют на:

— ГРП и ГРУ среднего давления (более 0,05 до 3 кгс/см2);

— ГРП и ГРУ высокого давления (более 3 до 12 кгс/см2).

Размещение ГРУ и ГРПШ

ГРУ размещают в непосредственной близости от ввода газопровода в помещение цеха (котельной), так чтобы не создавались помехи при эксплуатации и ремонте основного технологического оборудования. Подача газа от ГРУ к потребителям, расположенным в других зданиях, не допускается. Питание газом агрегатов, расположенных в других помещениях здания, от одной ГРУ допускается, если эти агрегаты работают при одинаковых давлениях газа и в любое время суток обеспечен свободный доступ обслуживающего персонала газовой службы в эти помещения.

ГРУ с давлением газа до 6 кгс/см2 на предприятиях и в отдельно стоящих отопительных котельных разрешается располагать непосредственно в помещении, где находятся агрегаты, использующие газ, или в смежном, соединенном с ним открытым проемом желательно на всю высоту помещения, при обеспечении в них не менее чем трехкратного воздухообмена в час. При этом в одном здании, как правило, устанавливают не более одной ГРУ для газоснабжения агрегатов одного помещения. Если агрегаты работают

на различных давлениях газа или расположены в различных помещениях здания, то в таком здании или помещении предусматривают несколько ГРУ. В цехах с расходами газа более 1000 м3/ч и помещениях большой протяженности (литейные цеха и т. п.) для агрегатов, работающих на одинаковых режимах давления газа, также допускается размещение двух и более ГРУ.

ГРУ с давлением газа от 6 до 12 кгс/см2 допускается размещать только в помещениях тех цехов, где такое давление газа необходимо по условиям технологии производства.

Если ГРП расположено на открытой площадке под навесом, эти расстояния отмеряют от края оборудования. Согласно СНиП 11-89-80 расстояние от зданий и сооружений I и II степени огнестойкости с производствами категорий А (т. е. для взрывоопасных производств), Б, В и Е до других зданий и сооружений тех же степеней огнестойкости должно составлять не менее 9 м, а при условии оборудования их стационарными автоматическими системами пожаротушения может быть уменьшено до 6 м. К таким зданиям, очевидно, могут быть отнесены ГРП, расположенные в пристройках, а также шкафные ГРП, установленные на стенах зданий.

На промышленных предприятиях ГРП среднего и высокого (до 6 кгс/см2) давления могут размещаться в пристройках к зданиям I и II степени огнестойкости с производствами, отнесенными по пожарной опасности к категориям Г и Д. При технической необходимости допускается размещать ГРП во встроенных помещениях одноэтажных производственных зданий той же степени огнестойкости и категории по-жароопасности.

Если агрегаты, расположенные в цехе, по технологии производства должны получать газ с давлением выше 6 кгс/см2, то ГРП высокого давления (свыше 6 до 12 кгс/см2) разрешается размещать в пристройке к данному цеху. При климатических условиях, обеспечивающих нормальную работу оборудования ГРП, последние на территории промышленного предприятия могут размещаться на открытых огражденных площадках под навесом. Если газопроводы прокладываются над перекрытием цеха, агрегаты которого используют газовое топливо, то ГРП может также размещаться на крыше этого цеха. В последнем случае предел огнестойкости покрытия должен быть не менее 0,75 ч, а утеплитель его выполнен из несгораемого материала.

ГРП с давлением газа до 6 кгс/см2, предназначенные для газоснабжения коммунальных предприятий и отопительных котельных, расположенных в отдельно стоящих зданиях, допускается размещать в пристройках к помещениям этих предприятий, в которых находятся газоиспользующие агрегаты.

В отдельных случаях допускается размещение ГРП с давлением газа до 6 кгс/см2 во встроенных помещениях одноэтажных отдельно стоящих котельных, использующих газовое топливо (при этом к помещению ГРП предъявляются те же требования, что и к отдельно стоящим зданиям ГРП).

ГРП с давлением газа до 6 кгс/см2 для газоснабжения промышленных и коммунальных предприятий и ГРП с давлением до 3 кгс/см2 для газоснабжения коммунально-бытовых потребителей в шкафах из несгораемых материалов можно устанавливать на стене газифицируемого здания не ниже III степени огнестойкости на высоте, удобной для обслуживания и ремонта оборудования. Расстояние по горизонтали от шкафного ГРП с давлением до 3 кгс/смг, расположенного на стене, до окна, двери или других проемов должно быть не менее 1 м. Под окнами и балконами шкафные ГРП устанавливать не допускается. Если давление больше 3 (до 6 кгс/см2), то на стене, на которой размещается ГРП, не должно быть дверных и оконных проемов.

При размещении ГРП в пристройке к зданию та часть стены здания, которая становится стеной ГРП, должна быть глухой, несгораемой, противопожарной и газонепроницаемой.

Устройство ГРП в подвальных и полуподвальных помещениях зданий, в пристройках к зданиям школ, больниц, детских учреждений, а также к жилым, зрелищным и административным зданиям не допускается.

Классификация промышленных систем газоснабжения

Давление во внутрицеховых газопроводах определяется давлением газа перед горелками. При установке перед агрегатами регуляторов давления газа давление во внутрицеховых газопроводах может существенно превосходить необходимое давление перед горелками. Основное отличие принципиальных схем промышленных систем газоснабжения заключается в принятых давлениях газа в межцеховых газопроводах, газопроводах перед горелками агрегатов, а также в расположении газорегуляторных пунктов, установок и наличии регуляторов давления перед агрегатами. При решении вопроса о выборе схемы следует учитывать: давление газа в городских распределительных газопроводах в месте присоединения предприятия; необходимое давление газа перед газовыми горелками в отдельных цехах; территориальное расположение цехов, потребляющих газ; расход газа цехами и режим его потребления; удобство обслуживания и экономическую эффективность.

В зависимости от конкретных условий проектирования промышленных систем газоснабжения используют различные принципиальные схемы, которые классифицируют следующим образом.

Одноступенчатые системы газоснабжения а) при непосредственном присоединении предприятий к городским распределительным сетям низкого давления (/-/);

б) при присоединении промышленных объектов к городским сетям через центральный ГРП и с низким давлением в промышленных газопроводах (/-2);

в) при присоединении промышленных объектов к городским сетям через центральный ГРП и со средним давлением в промышленных газопроводах (/-3).

Двухступенчатые системы, а) при непосредственном присоединении промышленных объектов к городским сетям среднего давления цеховыми ГРУ и с низким давлением и цеховых газопроводах (//-/);

б) при непосредственном присоединении промышленных объектов к городским сетям среднего давления цеховыми ГРУ и со средним давлением в цеховых газопроводах (//-2);

в) при присоединении к городским сетям через центральный ГРП, со средним давлением я межцеховых газопроводах, цеховыми ГРУ и с низким давлением в цеховых газопроводах (//-3); г) при присоединении к городским сетям через центральный ГРП со средним давлением в межцеховых газопроводах, цеховыми ГРУ и со средним давлением в цеховых газопроводах (//-4).

У средних и крупных предприятий агрегаты в отдельных цехах обычно оборудуют горелками, которые работают на различных давлениях. В связи с этим при проектировании возникает необходимость в комбинации приведенных принципиальных схем. Так, часто проектируют промышленную систему газоснабжения с центральным ГРП и ГРУ только у отдельных цехов. Такую систему получают путем комбинации схем 1-3, 11-3 и 11-4,

Одноступенчатые системы газоснабжения

Схема промышленной системы газоснабжения в случае непосредственного присоединения к городским сетям низкого давления показана на рис. Данную схему проектируют для небольших коммунальных и промышленных предприятий. Это объясняется, во-первых, малой пропускной способностью сетей низкого давления, а во-вторых тем, что переменный режим потреблением газа предприятием будет отрицательно сказываться на режиме давлений у газовых приборов жилых, зданий, присоединенных к той же сети низкого давления.

Г/7ИД

¡пп

Г

Цех N'2

—[wyj-;

10* 5

Рг-4 5е

ß

ЦехП

1

дь- ■ fj'

7 10 £

I_____1 J

Схема газа-

снабжений небольшого промышленного предприятия, присоединенного К городской сети низкого давления 1 -- отключающее устройство (задвижка) с компенсатором на вво де в промышленное предприятие, 2— межцеховой газопровод, 3 - ответвление к цеху,

4— отключающее уст-

ройство ни вводе н цех, 5 — пункт измерения расход;-] газа (ПИРГ), 6— внутрицС" коиые газопроводы, 7 — главные отключающие устройств а п^ред агрегатами, 8— кран на продувочной I я30проводе, 9- -- продувочный газопровод, ¡0 штуцер с краном и ¡гроб-кон для взятия пробы

Из городской распределительной сети низкого давления газ через задвижку 1 поступает в межцеховой газопровод 2. У небольших предприятий протяженность межцеховых газопроводов обычно невелика, поэтому на ответвлениях от Основного газопровода к цехам отключающие устройства можно не устанавливать. Для продувки межцеховых газопроводов в конце ответвлений предусматривают продувочные свечи. На цеховых вводах устанавливают отключающие устройства. Место установки должно быть доступно для обслуживания, осмотра и ремонта арматуры и обеспечивать возможность быстрого отключения ценового газопровод а. При расположении задвижек или кранов на высоте более 2 м устраивают площадки из несгораемых материалов с ограждениями и лестницами или предусматривают дистанционный привод.

Расход газа предприятием измеряют в центральном пункте учета потребления газа в цехах и зданиях. При необходимости учета расхода газа отдельными цехами или агрегатами следует предусматривать дополнительную установку газовых счетчиков или расходомеров. Для небольших предприятий, состоящих из двух цехов, и при условии незначительного потребления газа одним из них допускается учитывать расход газа по цехам без общезаводского учета (см. рис. II .2).

Внутрицеховые газопроводы тупиковые. На ответвлениях установлены главные отключающие устройства. К последним участкам цеховых газопроводов присоединяют продувочные линии 9 с отключающими кранами 8, а также штуцера с кранами и пробками для отбора пробы газа. В продувочные линии 9 включены продувочные трубопроводы, присоединенные к газопроводам агрегатов перед последним по ходу газа отключающим устройством, перед горелками. Расчетный перепад давления в газопроводах предприятия определяют по выражению

„ним

"Ра

Этот перепад не должен превышать определенной доли от номинального значения давления перед горелками газоиспользующих агрегатов рнома, определяемой режимом работы предприятия. Расчетный перепад зависит от давления на вводе рпп,. Чем дальше предприятие расположено это сетевого газорегуля-торного пункта и чем крупнее оно, тем стоимость газопроводов предприятия дороже. Расчетный перепад в долях от давления газа перед горелками агрегатов выбирают в зависимости от технологических требований, предъявляемых к стабильности тепловых нагрузок горелок. Чем степень стабильности больше, тем меньше должен быть перепад.

Величина допустимой относительной перегрузки агрегата ее зависит от технологии производства и равна 1,05-1,2.

Если сеть несет нагрузку от максимальной до минимальной (близкой к нулю), то предельной нагрузке горелки будет соответствовать и предельная нагрузка сети. При максимальной нагрузке сети перед горелками будет номинальное давление, а при минимальной нагрузке давление перед горелками будет максимальным.

Этот случай редко встречается в практике. В условиях формального течения технологического процесса минимальная нагрузка сети не может быть близкой к нулю.

Двухступенчатая схема

Двухступенчатая схема промышленной системы газоснабжения. По этой схеме промышленное предприятие присоединено к городскому газопроводу высокого давления через заводской газорегулятор-ный пункт. В ГРП давление газа снижается до среднего, которое необходимо для цехов № 2 и 4. Эти цехи присоединены непосредственно к межцеховому газопроводу. Для горелок цехов № 1 и 3 требуется низкое давление, и они присоединены через ГРУ. Внутрицеховые газопроводы имеют продувочные линии. Пункт измерения расхода газа расположен в заводском газорегуляторном пункте. Такая схема является комбинацией схем /-3 и //-3. При гидравлическом расчете данной схемы сначала определяют давление после заводского газорегуляторного пункта рпп исходя из режима заводской сета среднего давления при известном номинальном давлении перед горелками среднего давления ргсном.

Перепад давления между городскими и промышленным сетями распределяют между ответвлением к промышленному предприятию и ГРП таким образом, чтобы их суммарная стоимость была минимальной. Давление после ГРУ находят исходя из режима работы внутрицехового газопровода и давления газа перед горелками низкого давления. ГРУ подбирают на перепад между давлением в межцеховых газопроводах среднего давления и необходимым давлением после ГРУ. Значение расчетного перепада в межцеховых газопроводах является небольшим, что приводит к увеличению стоимости трубопроводов. Вместе с тем некоторые цехи не имеют ГРУ, что снижает стоимость системы. Однако для промышленных предприятий с компактным расположением цехов и стабильным режимом работы агрегатов указанные недостатки не имеют существенного значения, и такая схема может оказаться наивыгоднейшей.

Схема промышленной системы газоснабжения с межцеховыми газопроводами, непосредственно присоединенными к городской сети среднего давления показана на рис. Эти газопроводы вводят в каждый цех, где в газорегуляторных установках давление снижается до необходимой величины. Из ГРУ газ поступает только в сети данного цеха. Расход газа учитывается в центральном пункте измерения расхода газа, а также в каждом цехе. Центральный ГРП отсутствует, а межцеховые газопроводы находятся под давлением городской распределительной сети. Эта схема является комбинацией схем //-/ и 1/-2.

Схема отличается меньшей стоимостью межцеховых газопроводов, но дополнительными расходами на сооружение центрального ПИРГ и дополнительных ГРУ, Она имеет экономические преимущества для промышленных предприятий, у которых цехи расположены на значительном расстоянии друг от друга. Окончательные выводы об экономической эффективности схем промышленных систем газоснабжения можно сделать после технико-экономического расчета.

По внутрицеховым газопроводам транспортируется газ по цеху от ввода до агрегатов. В большинстве случаев такие газопроводы проектируют тупиковыми. Кольцевание внутрицеховых газопроводов применяют только в особо ответственных цехах. На вводе газопровода в цех устанавливают отключающее устройство и манометр. В конце цехового газопровода расположен продувочный трубопровод, к которому присоединены объединенные продувочные трубопроводы от ответвлений газопроводов к агрегатам. Для учета потребления газа в цехе предусмотрен пункт измерения расхода газа. Если цех оборудован газоре-гуляторной установкой, то пункт измерения расхода газа совмещают с ней. Принципиальная схема внутрицехового газопровода среднего или низкого давления с пунктом измерения расхода газа показана на рис.

Такую схему применяют для, цехов, получающих газ от центральных ГРП или непосредственно от сетей низкого давления. Расход газа измеряют двумя параллельно соединенными газовыми счетчиками.

Рис. И.О. Схема внутрицехового газопровода среднего или низкого давления с пунктом намерения расхода газа

8- то же, на о Г) к одно.«

газопроводе1, 9— то же, до счетчика; !0— то же, на ответвлении цехового газопровода; // - текикчсский термометр; 12— главное отк.п ючающее устройства ена orBCi влепим зопровола к агрегату; 13- ответил сине газопровода к агрегату, ¡4— продувочный трубопровод; 15— илуцс-р

С КрЯНОМ И пробкой

для взятия пробы

1- отключающее устройство на вводе газопровода в цех; 2 — манометр, 3— цеховой газопровод.; 4— фильтр-ревизия; 5— газовый ротационный счетчик;

6 — тройник с пробкой;

7 - отключающее устройство пОслс гчетчнка;

Расходы газа промышленными предприятиями

При переводе промышленных предприятий на газовое топливо прежде всего необходимо определить расходы тепла всеми потребителями, выявить режимы их работы и на основе этого определить годовые и часовые расчетные расходы газа. На основании годовых расходов газа составляют заявки, сметы, калькуляции, а на основании часовых расходов газа ведут гидравлический расчет газовых сетей.

Годовые расходы газа могут быть определены по фактическому топливо потреблению на прежних видах топлива. Однако при этом следует учитывать изменение к. п. д. установок, переводимых на газовое топливо, по сравнению с их работой на прежних видах топлива, обусловленное особенностями сжигания газа. Например, для термических печей, переводимых с твердого на газовое топливо, повышение кпд. составляет в среднем 5-7%, При переводе установок с жидкого на газовое топливо повышение к.п,д. составляет менее 5%.

Часовой расход газа различными промышленными установками также может быть определен по фактическим данным топливо потребления, но чаще его определяют по удельным расходам условного топлива. Как правило, проектирование систем газоснабжения промышленных предприятий базируется на укрупненных показателях годовых расходов газа потребителями, определяемых с учетом удельных расходов топлива газопотребляющим и установками, режимов их работы и технологической возможности их загрузки.

После определения расчетных расходов газа намечают один или несколько (для технико-экономического сопоставления) вариантов системы газоснабжения предприятия и производят гидравлический расчет газопроводов.

Перепад давлений в газопроводах от общезаводских ГРП или цеховых ГРУ до наиболее удаленных агрегатов выбирается в зависимости от характеристика газогорелочных устройств и технологических условий производства. В практике проектирования за конечное давление в сети предприятия принимается номинальное давление газа для применяемого типа горелок с учетом возможных отклонений от этого давления, %, не более: для инжекционных горелок среднего давления - 10-20; инжекционных горелок низкого давления - 20-25. По выбранным перепадам давления и расчетным расходам газа диаметры участков газовой сети определяются гидравлическим расчетом.

Заключение. Как топливо применяют природные газы горючие и получаемые искусственно в виде основной (генераторный газ) или побочной (коксовый, доменный и др. газы) продукции. Основные потребители природного газа в чёрной металлургии - доменное и мартеновское производство. С использованием природного газа производится ежегодно около 60% цемента, 60% стекла, свыше 60% керамзита, свыше 60% керамики. Перевод стекловаренных печей на природный газ значительно улучшает технико-экономические показатели производства стекла. В топливном балансе машиностроительной промышленности на долю горючего газа приходится около 40%. Основными потребителями являются нагревательные и термические печи. Применение в этих печах природного газа вместо др. видов топлива позволяет снизить стоимость нагрева, улучшить его качество, повысить КПД печей и создать более благоприятные санитарно-гигиенические условия в производственных помещениях. Применение природного газа на электростанциях даёт значительный эффект. КПД котельных установок на электростанциях при переводе с твёрдого на газовое топливо увеличивается на 1-4%; уменьшается на 21-26% количество обслуживающего персонала. Суммарное снижение расхода топлива за счёт повышения КПД и снижения расхода электроэнергии на собственные нужды составляет 6-7%. Сжигание газа в топках котлов малой производительности увеличивает КПД по сравнению с котлами, использующими твёрдое топливо, на 7-20% (в зависимости от сорта топлива) и позволяет повысить производительность на 30% и более. Использование природного газа открывает широкие возможности для создания простых, менее металлоёмких и более экономичных котлов (паровых и водогрейных), работающих на природном газе.

Библиографический список

1.Шур И.А. Газорегуляторные пункты и установки - Л.: изд. Недра, 1985. - 288с

2.Ионин А.А. Газоснабжение - М.: Стройиздат 1983. - 440с,

3.Скафтынов Н.А. Основы газоснабжения - Л.: изд. Недра 1975. - 339с.

4.Алабовский, А.Н. Газоснабжение и очистка промышленных газы / Алабовский А.Н., АнцевВ.В., Романов-скийО.А. - Киев: Вища школа 1981. - 192с.

5.Стаскевич, Н.Л. Справочник по газоснабжению и использованию газа / Стаскевич Н.Л., Северинец Г.Н., Ви-гдорчик В.Я. - Л.: Недра 1985. - 766с.

КОМАРОВА МАРИЯ РУСТАМОВНА - магистрант, Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых, Россия.