Содержание

Стр.

ВВЕДЕНИЕ 4

1 анализ основных техническо-эксплуатацион-ных показателей отечественных и зарубежных установок по приготовлению и использованию пропан-бутановоздушных смесей 10

1.1 Технология «propane-air» (пропан - воздух) 10

1.2 Конструкции испарителей и установок для регазификации жидкой фазы СУГ 16

1.3 Анализ параметров отечественной установки по приготовлению и использованию пропан-бутановоздушных смесей 36

2 результаты исследований по изменению характеристик паровой фазы пропан-бутановых смесей при их разбавлении воздухом 52

2.1 Определение основных физических свойств паровой фазы СУГ 52

2.2 Расчет свойств газовоздушных смесей для целей газоснабжения 65

3 разработка рекомендаций по использованию установок для пОЛУЧЕНИЯ пропан-бутановоздушных смесей 70

3.1 Ресурсосберегающий, экологический и экономические аспекты применения пропан-бутановоздушных смесей для целей газоснабжения 70

3.2 Предложения по составу оборудования и техническим характеристикам установок для получения газовоздушных смесей 73

3.3 Расчет экономической эффективности 77

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 81

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 84

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Физико-химические свойства СУГ 88

Введение

Объектом исследования являются газораспределительные системы природного газа.

Данная работа открывает новые направления в резервировании системы газоснабжения с помощью сжиженного углеводородного газа (пропан-бутан), а также по использованию пропан-бутановоздушных смесей в комплексной газификации регионов РФ.

В ходе работы были выполнены следующие задачи:

• проанализированы основные техническо-эксплуатационные показатели отечественных и зарубежных установок по приготовлению и использованию пропан-бутановоздушных смесей;

• проведены исследования по изменению характеристик паровой фазы пропан-бутановых смесей при их разбавлении воздухом;

• разработаны рекомендации по использованию установок для приготовления пропан-бутановоздушных смесей.

Экономический эффект от использования сжиженного газа в качестве резервного топлива получается за счет замещения паров пропан-бутана воздухом (до 40%) в составе газовой смеси при испарении.

В РФ правовые, экономические и организационные вопросы в области газоснабжения определяются Федеральным законом «О газоснабжении в Российской Федерации» от 31.03.99 г. №69-ФЗ [1], который базируется на положениях Конституции РФ и Гражданского кодекса РФ.

Природный газ и сжиженный углеводородный газ (СУГ) в системах газоснабжения используются в качестве топлива. Они имеют углеводородную основу, но различаются по физическим свойствам. Тем не менее, в классификации газопроводов систем газораспределения и газоснабжения в СНиП 42-01-2002 [17] природный газ и СУГ неразрывно связаны и органично дополняют друг друга. Классификация газопроводов систем газораспределения в зависимости от вида транспортируемого газа и величины рабочего давления представлена в таблице В.1.

Таблица В.1 - Классификация газопроводов систем газораспределения

Газопроводы		Вид транспортируемого газа	Рабочее давление в газопроводе, МПа
Высокого давления	Iа категории		свыше 1,2
	I категории	Природный газ	свыше 0,6 до 1,2 вкл.
		СУГ	свыше 0,6 до 1,6 вкл.
	II категории	Природный газ и СУГ	свыше 0,3 до 0,6 вкл.
Среднего давления		Природный газ и СУГ	свыше 0,005 до 0,3 вкл.
Низкого давления		Природный газ и СУГ	до 0,005 вкл.

Безопасная эксплуатация систем газоснабжения природным и сжиженным углеводородным газом регламентируется следующими основными документами: СП 62.13330.2011, ПБ 12-529-03 [19], ПБ 12-609-03 [20], а также рядом отраслевых нормативно-технических документов, таких как ГОСТ Р 54982-95 по технической эксплуатации газораспределительных систем.

Данные исследования выполняются с целью создания установки отечественного производства для приготовления пропан-бутановоздушных смесей, не уступающей по техническим характеристикам зарубежным аналогам. Безопасность эксплуатации данной установки достигается автоматизацией управления технологическим процессом и контроля параметров на базе современных средств информационно-измерительной и вычислительной техники.

Природный газ (метан) и разбавленные воздухом пропан-бутановые смеси взаимозяменяемы и не требуют переналадки газоиспользующих аппаратов и изменения рабочего давления в газовых сетях, что расширяет возможности использования сжиженного углеводородного газа (СУГ) при газификации и в качестве резервного топлива.

Данное исследование открывает новые направления по использованию пропан-бутановоздушной смеси при комплексной газификации регионов Российской Федерации, а также в резервировании системы газоснабжения с помощью сжиженного углеводородного газа (пропан-бутан). В ОАО «Газпром» аналогичные разработки ранее не проводились.

В настоящее время ОАО «Газпром» осуществляет реализацию программы газификации регионов РФ [25], обеспечивая нужды промышленного производства и населения самым дешевым и экологически чистым топливом - сетевым природным газом.

Потребление сетевого природного газа происходит неравномерно. Существуют неравномерности в потреблении газа: часовые, суточные и сезонные. Помимо этого, существенные коррективы в режимы потребления газа вносят низкие отрицательные температуры воздуха. Возникающие пиковые нагрузки на газораспределительную сеть покрываются за счет использования резервного топлива.

В газифицированных котельных в качестве резервного топлива, как правило, применяется мазут, использование которого предусматривает наличие мазутного хозяйства, имеющего в своем составе хранилище мазута, насосы, систему подогрева топлива, а также оснащение котлов специальными газомазутными горелками.

Применение мазута в качестве резервного топлива для газифицированных котельных, кроме значительных капитальных вложений и затрат на эксплуатацию мазутного хозяйства, имеет существенный недостаток, который заключается в невозможности оперативно подать мазут на горелки котлов в случае прекращения подачи природного газа. Подача мазута по технологическим трубопроводам на горелку котла при низких отрицательных температурах требует времени на подготовку.

Резервирование газоснабжения с помощью СУГ в случае прекращения подачи природного газа имеет существенные преимущества по сравнению с мазутом. СУГ являются идеальным видом топлива для промышленных и коммунально-бытовых потребителей, превосходят природный сетевой газ по теплоте сгорания, отличаются простотой конструкций газоиспользующего оборудования и характеризуются чистотой выбросов продуктов сгорания в атмосферу.

При рассмотрении вопроса по взаимозаменяемости горючих газов необходимо учитывать, что максимальные скорости распространения пламени не различались более чем на 15-20% [32, 37]. Максимальные скорости распространения пламени метана 0,34 м/с, пропана 0,39 м/с и н-бутана 0,38 м/с, то есть данные газы с точки зрения равенства скоростей распространения пламени являются взаимозаменяемыми.

По теплоте сгорания пары СУГ значительно превосходят природный газ, поэтому для целей газоснабжения рекомендуется использовать газовоздушные смеси паров пропан-бутана с воздухом. Применение смесительных установок по приготовлению газовоздушных смесей СУГ позволяет осуществлять подпитку систем на природном газе без остановки технологического процесса и без выполнения каких-либо наладочных работ.

Использование смесительных установок по приготовлению смесей паров СУГ с воздухом наиболее оправдывает себя в следующих ситуациях:

• использование газовоздушных смесей в качестве альтернативного топлива для крупных потребителей, у которых ограничены лимиты на природный газ;

• при энергоснабжении уже введенных в эксплуатацию объектов, где в перспективе будет использоваться природный газ;

• для резервного газоснабжения при отключении природного газа;

• при покрытии «пиковых» нагрузок на газораспределительную сеть природного газа;

• при перебоях в подаче природного газа, вызванных падением давления в газопроводе (большое количество потребителей, низкие температуры в зимнее время);

• использование на объектах, где возникают условия, способствующие образованию конденсата в газопроводе.

На рисунке В.1 представлена схема резервирования газоснабжения производственного объекта с помощью СУГ.

Рисунок В.1 - Схема резервирования газоснабжения с помощью СУГ.