12.Газоснабжение промышленных предприятий.

Промышленные и коммунальные предприятия получают газ от городских распределительных сетей среднего и высокого давления. Предприятия с малыми расходами газа (50..150 м³/ч) можно присоединять также к сетям низкого давления. Оптимальный вариант присоединения в этом случае должен быть обоснован технико-экономическим расчетом. Крупные промышленные предприятия и ТЭЦ присоединяют с помощью специальных газопроводов к ГРС или магистральным газопроводам. Промышленные системы газоснабжения состоят из следующих элементов: 1) вводов газопроводов на территорию предприятия; 2) межцеховых газопроводов; 3) внутрицеховых газопроводов; 4) регуляторных пунктов (ГРП) и установок (ГРУ); 5) пунктов измерения расхода газа (ПИРГ); 6) 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.

В промышленных системах предусматривают проектирование центрального ГРП, который снижает и регулирует давление газа в межцеховых газопроводах (устанавливают и пункты измерения расхода газа). В межцеховых газопроводах, как правило, поддерживают среднее давление и только у мелких потребителей — низкое. 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. 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.

Промышленное предприятие присоединено к городскому газопроводу высокого давления через заводской газорегуляторный 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.

Рис. 11.4. Двухступенчатая схема газоснабжения промышленного предприятия с ГРП на вводе 1— отключающее устройство на ответвлении к промышленному предприятию; 2—межцеховой газопровод; 3— ГРП промышленного предприятия; 4—отключающее устройство на вводе в цех; 5— пункт измерения расхода газа (ПИРГ); 6-внутрицеховой газопровод; 7— главные отключающие устройства перед агрегатами; 8— кран на продувочном газопроводе; 9—продувочный газопровод; 10— штуцер с краном и пробкой для взятия пробы, 11— цеховая ГРУ.

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 газорегуляторной установкой, то пункт измерения расхода газа совмещают с ней.

Рис. 11.6. Схема внутрицехового газопровода среднего или низкого давления с пунктом измерения расхода газа

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 после счетчика, 8— то же, на обводном газопроводе, 9— то же, до счетчика, 10— то же, на ответвлении цехового газопровода, 11—технический термометр, 12— главное отключающее устройство на ответвлении газопровода к агрегату, 13 — ответвление газопровода к агрегату, 14— продувочный трубопровод, 15— штуцер с краном и пробкой для взятия пробы.

Расход газа измеряют двумя параллельно соединенными газовыми счетчиками.

13. Основные свойства сжиженных углеводородных газов

Под сжиженными углеводородными газами, используемыми для газоснабжения городов и промышленности, понимают такие индивидуальные углеводороды или их смеси, которые при температуре окружающего воздуха и атмосферном давлении находятся в газообразном состоянии, а при относительно небольшом повышении давления (без снижения температуры) переходят в жидкости.

Состав сжиженных газов зависит от исходного сырья и способа получения. Основными источниками получения сжиженных газов являются попутные нефтяные газы и газы конденсатных месторождений, которые на газобензиновых заводах разделяют на этан, пропан, бутан и газовый бензин. Технические пропан и бутан, а также их смеси представляют собой сжиженные газы, используемые для газоснабжения потребителей. Технические газы отличаются от чистых содержанием небольших количеств углеводородов легче пропана и тяжелее бутана, а также наличием примесей.

На нефтеперерабатывающих заводах получают предельные и непредельные углеводороды. Выделяемые из' них смеси пропан-пропилена и бутан-бутилена можно использовать для газоснабжения. Вместе с тем следует отметить, что реакционно-способные, непредельные углеводороды являются ценным сырьем для производства синтетических продуктов, поэтому их прежде всего следует использовать в различных химических синтезах.

Основные компоненты сжиженных углеводородных газов (пропан и бутан) относятся к насыщенным углеводородам открытого строения — алканам. Их общая химическая формула С_nН_2n+2.Алканы представляют собой бесцветные вещества с характерным запахом нефти, практически нерастворимые в воде. Они мало активны и трудно вступают в соединения с другими веществами. Метан СH₄ и этан С₂Н₆ являются газами. Метан можно сконденсировать при температуре ниже —82,6 °С, а этан-ниже +32,3 °С. Пропан, нормальный бутан и изобутан при нормальных условиях находятся в газообразном состоянии, но при незначительном повышении давления до 0,47 МПа (пропан), 0,115 МПа (бутан) и 0,16 МПа (изобутан) и при t=0°С они конденсируются в жидкость. Это свойство выгодно выделяет пропанобутановые смеси и делает их особенно ценными источниками газоснабжения, ибо транспортировать и хранить их можно в виде жидкостей, а сжигать — в виде газа. Таким образом, при транспортировании и хранении используют преимущества жидкой фазы, а при сжигании — газообразной.

Пентан С₅Н₁₂ — летучая жидкость — входит в состав газового бензина. Высшие углеводороды — твердые тела. Алканы являются достаточно сильными наркотиками, но их действие ослабляется малой растворимостью в крови. Поэтому при обычных условиях они являются физиологически индифферентными. Они могут вызывать удушье только при очень высоких концентрациях из-за уменьшения содержания кислорода.

Ненасыщенные углеводороды открытого строения — алкены (общая химическая формула С_nН_2n) — имеют одну двойную связь между соседними атомами углерода. Они имеют способность к реакциям присоединения, ибо двойная связь легко разрывается и за счет освободившейся валентности углерода происходит присоединение нового атома или атомной группы.

Токсическое действие алкенов сходно с действием алканов. В состав сжиженных газов, получаемых при переработке нефти, могут входить незначительные количества циклических углеводородов— цикланов (С_nH_2n). Во избежание повышения упругости паров сжиженный газ не должен содержать значительных качеств этана, а для недопустимого снижения упругости — пентана. Как отмечалось выше, основной особенностью и положительным свойством сжиженных углеводородных газов, с точки зрения транспортирования и использования в качестве топлива, является способность сжижения при сравнительно небольшом повышении давления. Это приводит к тому, что при использовании сжиженных газов всегда наблюдаются фазовые превращения. Поэтому в отличие от систем, использующих сухой (тощий) газ, элементы систем снабжения сжиженными газами необходимо рассчитывать исходя из свойств жидкой и паровой фаз с учетом особенностей фазовых превращений. Расчеты проводят по таблицам и диаграммам состояния углеводородов.

Состав сниженных углеводородных газов, используемых для коммунально-бытового газоснабжения, должен соответствовать нормам, приведенным в табл. 13.3. Установлены следующие марки сжиженных газов: СПБТЗ — смесь пропана и бутана технических зимняя; СПБТЛ — смесь пропана и бутана технических летняя; БТ — бутан технический.

Деление составов на зимний и летний связано с наружными температурами, от которых зависит упругость паров сжиженных газов, находящихся в баллонах на открытом воздухе или в подземных резервуарах. В зимних условиях при низких температурах для поддержания необходимого давления в системах газоснабжения в составе сжиженного газа должно быть больше легкого компонента (пропана). Летом количество пропана может быть сокращено.

Так, в составе СПБТЗ содержание пропана должно быть не менее 75 %, в противном случае при низких температурах упругость паров сжиженного газа будет слишком мала. В летнем составе это количество сокращается до 34 %. Те же цели преследует лимитирование максимального содержания бутана, так как при низких температурах бутан имеет малую упругость паров. Технические составы допускают содержание небольших количеств легких компонентов (метана,этана,этилена) и жидких остатков. Нормы устанавливают так, что сжиженные углеводородные газы должны содержать сероводорода не более 5 г на 100 м , а их запах должен ощущаться при содержании паров сжиженных газов в воздухе 0,5—0,3 % (объема).

Наиболее благоприятными свойствами, с точки зрения газоснабжения, обладает технический пропан, ибо в пределах температур от —35 до + 45 °С он имеет достаточно высокую упругость паров и поэтому пригоден для использования в установках с отбором паровой фазы при естественном испарении. Это позволяет баллоны и резервуары со сжиженным пропаном устанавливать снаружи помещения, а также в грунте.