16.Получение и применение газовоздушных смесей для целей газоснабжения.

Использование газовоздушных смесей для газоснабжения обусловлено рядом обстоятельств.

В практике, особенно при наличии аварийных ситуаций в системе газоснабжения природным газом, возникает необходимость замены того или иного вида газа без конструктивных изменений газового оборудования. Более высокие по сравнению с природным газом теплота сгорания и плотность сжиженных углеводород­ных газов требуют их смешивания с воздухом и используются в качестве топлива газовоздушных смесей. В паровой фазе пропан-бутановых смесей, подаваемых по распределительным газопро­водам в городскую газовую сеть, допускается лишь небольшая добавка бутана и только в теплые месяцы. В то же время выработка жидкою технического бутана на нефтеперерабатывающих и газобеизиновых заводах достаточно велика, что приводит к необходимости решения вопроса более широкого использования бутана в качестве топлива. Использование смесей жидкого технического бутана для газоснабжения возможно с помощью установок пропан-бутано-воздушного газа, в которых осуществляется процесс смешивания перегретых паров пропана и бутана или чистого бутана с воздухом. При этом должны быть обеспечены постоян­ный состав и теплота сгорания газовоздушной смеси. В этом слу­чае газовоздушную смесь можно использовать и для установок природного газа. Таким образом, хранилища сжиженных угле­водородных газов могут быть применены дли компенсации пиковых ситуаций в системе газоснабжения.

Следует отметить, что газовоздушные смеси могут быть взаимо­заменяемы с природными газами и иметь более низкую температуру конденсации, чем сжиженные углеводородные газы, что позволяет транспортировать их в газообразном состоянии, а также могут увеличивать возможность использования бутана в течение всего Года, позволять организовывать газоснабжение населенных пунктов с перспективой перевода их затеи на природный газ, служить резервным топливом в типовых и аварийных ситуациях, расширять возможности централизованного газоснабжения сжи­женными углеводородными газами.

Расчеты состава газовоздушной смеси основываются на соответствии заменяемых газов по плотности, теплоте сгорания, скорости распространения пламени и других характеристик сжигаемости газа. Из опыта расчетов газожндкостных смесей следует, что для их приготовления более всего подходят предельные углеводороды, содержащиеся в сжиженных углеводородных газах газобензиновых заводов. Непредельные углеводороды имеют скорость распространения пламени, превышающую на 25—30% и более эту величину для природного газа, и поэтому нецелесообразно применять их в чистом виде для взаимозаменяемости. Сжиженные углеводородные газы нефтеперерабатывающих заводов не должны содержать этилен и должны использоваться в смеси со сжиженными газами газобензиновых заводов. Исходя из того, что газовоздушные смеси при определенной концентрации газа взрывоопасны, необходимо, чтобы содержание газа в газо­воздушной смеси было эквивалентно не менее чем двум верхним пределам взрываемости при автоматическом поддержании соот­ношения газ—воздух.

Для замены природных газов целесообразны смеси бутан-воздух, содержащие 47% бутана и 53% воздуха, смеси пропан-воздух, содержащие 58% пропана и 42% воздуха. Их можно транспортировать при низком давлении (до 5000 Па) в газообразном состоянии для смеси бутан—воздух при температуре до —17 "С и для смеси пропан—воздух при температуре до —37 °С.

Для получения газовоздушных смесей используют струнные аппараты: для низкого давления (до 0,0005 МПа) — газоструйные инжекторы, для среднего давления (от 0,005 до 0,3 МПа) — газоструйные компрессоры. Для нагнетания воздуха применяют вентиляторы низкого, среднего и высокого давления, а такие поршневые и ротационные компрессоры.

При смешивании воздуха с парами сжиженного углеводород­ного газа используют регуляторы соотношения газ— воздух с проверкой теплоты сгорания полученной смеси. Основным элементом системы контроля служит расходомер, уста­навливаемый на выходе станции смешения. Изменения расхода газа преобразуются о командные импульсы, которые передаются пропорциональным исполнительным механизмам, управляющим положением клапанов регулятора соотношений потоков. Более точную подстройку состава по парам сжиженных углеводородных газов ведут по данным контролирующего калориметра для поддержания постоянной теплоты сгорания получаемой газовоздушной смеси.

Инжекторы состоят из сопла, приемной камеры, камеры смешения и диффузора.

Пары сжиженных углеводородных газов под собственным давлением поступают в сопло и выходят в приемную камеру, в которую поступает и воздух. Потенциальная энергия сжатых паров при выходе из сопла превращается в кинематическую энергию расширяющейся газообразной струи, которая с большой скоростью устремляется из приемной в смесительную камеру, имеющую форму короткого цилиндра. Струя паров сжиженных углеводородных газов при своем движении захватывает из приемной камеры находящийся там воздух, и в смесительной камере образуется газо­воздушная смесь. Количество воздуха, поступающего в смесительную камеру, зависит от площади камеры выходного критического сечения сопла и давлении паров сжиженных углеводородных газов. Поддержание необходимого давления паров сжиженных углеводородных газов для данного инжектора при постоянном давлении воздуха может обеспечивать постоянство состава газовоздушной смеси.

После камеры смешения газовоздушная смесь направляется в диффузор, где происходят расширение газовой струи и повы­шение давления образовавшейся газовоздушной смеси. Для достижения возможности регулировании инжекторов в относительно узких диапазонах используют игольчатые клапаны, находящиеся в соплах инжекторов. Принцип их работы состоит в частичном перекрытии критического сечения сопла. Игольча­тый клапан приводится в действие мембранным сравнивающим устройством. При полностью открытом сопле инжектор работает с максимальной производительностью, при уменьшении расхода подается соответствующий сигнал командного газа, что приводит к частичному перекрытию сопла игольчатым клапаном.

Параллельно работающие инжекторы сблокированы с помощью мембранных запорных клапанов, трубок Вентури, дроссельных диафрагм и регуляторов давления. Блокирование позволяет осуществить их последовательное автоматическое включение в работу и выключение из работы в зависимости от колебаний потребления газовоздушной смеси.

Максимальный эффект от использования газовоздушных сме­сей можно получить при условии использования их в местах, где нет достаточного количества природного газа, применяемого в основном для питания сетей низкого давления, а также при использовании в резервных и передвижных установках.