shammazov_ONGD

Рис. 16.2. Принципиальная схема газгольдеров низкого давления:

а) мокрый; б) сухой; 1—резервуар; 2—колокол; 3—ролики; 4—газопровод; 5—шайба;

6—уплотнение; 7—ограничитель хода

Рис. 16.3. Цилиндрические газгольдеры высокого давления: а) горизонтальный; б) вертикальный;

1—обечайка; 2—днище; 3—манометр; 4—фундамент; 5—соединительный газопровод

Сферические газгольдеры в нашей стране имеют геометрический объем от 300 до 4000 м3 и толщину стенки от 12 до 34 мм. Сферическая форма сосуда для хранения газа под высоким давлением является наиболее выгодной по металлозатратам и общей стоимости. Монтируют сферические газгольдеры из отдельных лепестков, раскроенных в виде апельсиновых долек, а также из верхнего и нижнего днищ, имеющих форму шарового сегмента. Опоры газгольдеров выполняют в виде цилиндричес­ кого стакана из железобетона со стальным опорным кольцом или в виде

стоек-колонн, прикрепленных к шару по экваториальной линии и связанных между собой системой растяжек.

Батареи стальных газгольдеров высокого давления (до 1,5 МПа) были применены в Москве с целью компенсации неравномерности потребления газа, поступавшего в относительно небольших количествах по газопроводу Саратов—Москва. Однако с развитием газопроводов и рос­ том объемов потребления газа потребовались газохранилища вместимостью в миллионы кубических метров. Обеспечить хранение таких количеств газа могли только подземные газохранилища.

16.3. Подземные газохранилища

Подземным газохранилищем (ПХГ) называется хранилище газа, созданное в горных породах.

Первое в мире ПХГ было сооружено на базе истощенного газового месторождения в провинции Онтарио (Канада) в 1915 г. В нашей стране первое подземное газохранилище — Башкатовское ПХГ на западе Оренбургской области—было введено в эксплуатацию в 1958 г.

Различают два типа ПХГ: в искусственных выработках и в пористых пластах. Первый тип хранилищ получил ограниченное распространение. Так, в США по состоянию на 1.09.94 г. на них приходилось лишь 6 % из 371 ПХГ: 1—в переоборудованной угольной шахте и 21—в отложениях каменной соли. Остальные 349 ПХГ относятся к хранилищам второго типа: из них 305 размещены в отработанных нефтяных и газовых месторождениях, а 44—в водоносных пластах.

Широкое использование хранилищ в истощенных нефтегазовых мес­ торождениях объясняется минимальными дополнительными затратами на оборудование ПХГ, поскольку саму ловушку с проницаемым пластом природа уже «изготовила».

Принципиальная схема подземного газохранилища приведена на рис. 16.4.

Газ из магистрального газопровода 1 по газопроводу-отводу 2 поступает на компрессорную станцию 4, предварительно пройдя очистку в пылеуловителях 3. Сжатый и нагревшийся при компримировании газ очищается от масла в сепараторах 5, охлаждается в градирне (или АВО) 6 и через маслоотделители 7 поступает на газораспределительный пункт (ГРП) 8. На ГРП осуществляется распределение газа по скважинам.

Давление закачиваемого в подземное хранилище газа достигает 15 МПа. Для закачки, как правило, используются газомотокопрессоры.

Рис. 16.4. Принципиальная схема наземных сооружений ПХГ:

1—магистральный газопровод; 2—газопровод-отвод; 3, 9—пылеуловители;

4—компрессорная станция; 5—сепаратор; 6—холодильник (градирня); 7—маслоотделитель; 8—газораспределительный пункт; 10—установка осушки газа; 11—расходомер

При отборе газа из хранилища его дросселируют на ГРП 8, производят очистку и осушку в аппаратах соответственно 9, 10, а затем, после замера количества расходомером 11, возвращают в магистральный газопровод 1. Если давление газа в подземном хранилище недостаточно высоко, его предварительно компримируют и охлаждают (на рис. 16.4 не показано).

Очистка газа от пыли, окалины и частиц масла перед его закачкой в хранилище имеет очень большое значение, т. к. в противном случае засоряется призабойная зона и уменьшается приемистость скважин.

Оптимальная глубина, на которой создаются подземные газохранилища, составляет от 500 до 800 м. Это связано с тем, что с увеличением глубины возрастают затраты на обустройство скважин. С другой стороны, глубина не должна быть слишком малой, т. к. в хранилище создаются достаточно высокие давления.

Подземное хранилище заполняют газом несколько лет, закачивая каждый сезон несколько больший объем газа, чем тот, который отбирается.

Общий объем газа в хранилище складывается из двух составляющих: активной и буферной. Буферный объем обеспечивает минимально необходимое заполнение хранилища, а активный—это тот объем газа, которым можно оперировать.

По состоянию на 1.09.94 г. общий объем природного газа в ПХГ США превысил 206 млрд м3, из которых 86,9 млрд м3 (42,3 %) составляет активный газ и 119,1 млрд м3—буферный. Общий максимальный темп закачки

вПХГ США составляет 865 млн м3/сут, а отбора—1900 млн м3/сут.

ВРоссии в 1995 г. объем активного газа в ПХГ составлял около 45 млрд м3. По прогнозам, к 2010 г. он достигнет 70…75 млрд м3.

16.4.Газораспределительные сети

Газораспределительной сетью называют систему трубопро-

водов и оборудования, служащую для транспорта и распределения газа в населенных пунктах. На конец 1994 г. общая протяженность газовых сетей в нашей стране составляла 182 тыс. км.

Газ в газораспределительную сеть поступает из магистрального газопровода через газораспределительную станцию. В зависимости от давления различают следующие типы газопроводов систем газоснабжения:

•высокого давления . . . 0,3…1,2 МПа;

•среднего давления . . 0,005…0,3 МПа;

•низкого давления . . менее 0,005 МПа.

Взависимости от числа ступеней понижения давления в газопроводах системы газоснабжения населенных пунктов бывают одно-, двух-

итрехступенчатые:

1) одноступенчатая (рис. 16.5 а)—это система газоснабжения, при которой распределение и подача газа потребителям осуществляются по газопроводам только одного давления (как правило, низкого); она применяется в небольших населенных пунктах;

2)двухступенчатая система (рис. 16.5 б) обеспечивает распределение

иподачу газа потребителям по газопроводам двух категорий: среднего

инизкого или высокого и низкого давлений; она рекомендуется для населенных пунктов с большим числом потребителей, размещенных на значительной территории;

3)трехступенчатая (рис. 16.5 в)—это система газоснабжения, где подача и распределение газа потребителям осуществляются по газопроводам

инизкого, и среднего, и высокого давлений; она рекомендуется для больших городов.

Рис. 16.5. Принципиальная схема газоснабжения населенных пунктов:

а) одноступенчатая; б) двухступенчатая; в) трехступенчатая;

1—отвод от магистрального газопровода; 2—газопровод низкого давления; 3—газопровод среднего давления; 4—газопровод высокого давления; ГРС—газораспределительная станция; ГРП—газораспределительный

пункт; ПП—промышленное предприятие

При применении двух- и трехступенчатых систем газоснабжения дополнительное редуцирование газа производится на газорегуляторных пунктах (ГРП).

Газопроводы низкого давления в основном используют для газо­ снабжения жилых домов, общественных зданий и коммунально-бытовых предприятий. Газопроводы среднего и высокого (до 0,6 МПа) давлений предназначены для подачи газа в газопроводы низкого давления через городские ГРП, а также для газоснабжения промышленных и крупных коммунальных предприятий. По газопроводам высокого (более 0,6 МПа) давления газ подается к промышленным потребителям, для которых это условие необходимо по технологическим требованиям.

По назначению в системе газоснабжения различают распределительные газопроводы, газопроводы-вводы и внутренние газопроводы. Распределительные газопроводы обеспечивают подачу газа от источников газоснабжения до газопроводов-вводов. Газопроводы-вводы соеди­ няют распределительные газопроводы с внутренними газопроводами зданий. Внутренним называют газопровод, идущий от газопровода-ввода до места подключения газового прибора, теплоагрегата и т. п.

По расположению в населенных пунктах различают наружные

(уличные, внутриквартальные, дворовые, межцеховые, межпоселковые) и внутренние (внутрицеховые, внутридомовые) газопроводы.

По местоположению относительно поверхности земли различают подземные и надземные газопроводы.

По материалу труб различают газопроводы металлические (стальные, медные) и неметаллические (полиэтиленовые, асбоцементные и др.).

Подключение и отключение отдельных участков газопроводов и потребителей газа осуществляют с помощью запорной арматуры—задви- жек, кранов, вентилей. Кроме того, газопроводы оборудуют следующими устройствами: конденсатосборниками, линзовыми или гибкими компенсаторами, контрольно-измерительными пунктами и т. п.

16.5. Газорегуляторные пункты

Газорегуляторные пункты (ГРП) устанавливаются в местах соединения газопроводов различного давления. ГРП предназначены для снижения давления и автоматического поддержания его на заданном уровне.

Схема ГРП приведена на рис. 16.6. Она включает входной газопровод 1, краны 2, фильтр 3, предохранительный запорный клапан 4, регулятор давления 5, выходной 6 и обходной 9 газопроводы, манометры 7. Газ,

Рис. 16.6. Технологическая схема ГРП:

1—входной газопровод; 2—краны; 3—фильтр; 4—предохранительный

запорный клапан; 5—регулятор давления; 6—выходной газопровод; 7—манометр; 8—предохранительный сбросной клапан; 9—обходной газопровод; 10—регулирующий кран

поступающий на ГРП, сначала очищается в фильтре 3 от механических примесей. Затем проходит через предохранительный клапан 4, который служит для автоматического перекрытия трубопровода в случае повышения выходного давления сверх заданного, что свидетельствует о неисправности регулятора давления 5. Контроль за работой регулятора 5 ведется также с помощью манометров 7.

Некоторые ГРП оборудуются приборами для измерения количества газа: диафрагмами в комплекте с дифференциальными манометрами или ротационными счетчиками.

16.6.Автомобильные газонаполнительные компрессорные станции

Целесообразность использования природного газа в качестве моторного топлива обуславливается тремя факторами: экологической безопасностью, длительной энергообеспеченностью и дешевизной.

На долю автотранспорта приходится более 70 % от общего объема вредных веществ, попадающих в атмосферу городов и промышленных центров. Содержание вредных веществ в выхлопах автомобилей, работаю­ щих на природном газе в 4…5 раз меньше: резко сокращаются выбросы сажи дизельными двигателями и полностью исключается попадание в окружающую среду свинца от автомобилей, ранее работавших на этилированном бензине.

Мировые запасы газа многократно превышают запасы нефти. Разве­ данные запасы газа в России позволяют сохранить достигнутый уровень его добычи в течение, по крайней мере, 200 лет. Добыча же нефти неуклонно снижается.

Наконец, при использовании в качестве моторного топлива 1 м3 природного газа заменяет 1 л бензина, но цена его примерно в 2 раза меньше.

Для заправки автомобилей природным газом служат автомобильные газонаполнительные компрессорные станции (АГНКС). Принципиаль­ ная схема АГНКС приведена на рис. 16.7.

Газ, поступающий из газопровода 1, очищается от механических примесей в блоке фильтров. Для этого используются четыре сетчатых фильтра 2, которые задерживают частицы размером больше 15 мкм. Затем замеряется его количество расходомером 3. В блоке компрессорных установок газ сжимают до 25 МПа. Каждый компрессор 4 имеет четыре цилиндра, через которые газ проходит последовательно. В первом цилиндре он сжимается от 1 до 2,5 МПа, во втором—от 2,5 до 7,5, в третьем—от 7,5 до 13, в четвертом—от 13 до 25.

Газомоторное топливо должно быть сухим, поскольку пары воды уменьшают его теплотворную способность. Поэтому скомпримированный газ подвергают осушке. Блок осушки включает два адсорбера 5, заполненных цеолитом. Газ осушается в них попеременно. Отключенный адсорбер в это время находится на регенерации. Делают это с помощью подогретого электронагревателем 6 газа, называемого газом регенерации.

Насыщенный влагой газ регенерации подается в холодильник 7. Там влага и частицы масла конденсируются и выводятся в масловлагоотделитель 8. После этого газ регенерации поступает обратно в компрессор.

Осушенный газ направляется в блок аккумуляторов, объем каждого из которых составляет 9 м3. Аккумуляторы 9 играют роль буферных емкостей, благодаря которым можно не менять режим работы компрессоров при изменении числа заправляемых автомобилей.

Из аккумуляторов газ подается в блок раздачи. Шланг 10 раздаточной колонки присоединяют к газобалонной установке автомобиля, плотно затягивая гайку на наконечнике шланга. Манометр на колонке показывает давление газа в баллонах автомобиля. Когда оно достигает 20 МПа, выдача газа прекращается.

16.7.Использование сжиженных углеводородных газов в системе газоснабжения

Наряду с природным газом, в системе газоснабжения широко используются сжиженные газы (пропан, бутан и др.)

В зависимости от расхода газа, климатических условий и вида потребителей системы их снабжения сжиженными газами подразделяются на следующие типы:

1)индивидуальные и групповые баллонные;

2)групповые резервуарные с естественным или искусственным испарением;

3)групповые резервуарные установки по получению взрывобезопасных смесей газа с воздухом.

Индивидуальной баллонной установкой называют установку, имею­ щую не более 2-х баллонов со сжиженным газом. Данные установки предназначены, в основном, для газоснабжения потребителей с небольшим расходом газа, например, отдельных квартир, садовых домиков и т. п. Сжиженный газ в данном случае хранится в баллонах объемом 5, 27 или 50 литров, которые размещаются либо на улице (в специальных шкафах), либо в помещении.

Групповые баллонные установки используются для газоснабжения жилых малоквартирных зданий, мелких коммунально-бытовых и промышленных предприятий. В их состав входит более 2-х баллонов сжиженного газа. Суммарный объем баллонов не должен превышать 600 л при расположении шкафа с ними около зданий и 1000 л—при размещении шкафа вдали от зданий.

Групповые баллонные установки оснащаются регулятором давления газа, общим отключающим устройством, показывающим манометром, сбросным предохранительным клапаном.

Групповые резервуарные установки с естественным испарением

состоят из нескольких емкостей, соединенных между собой уравнительными парофазными и жидкостными трубопроводами. Резервуары оборудуются арматурой для их заполнения сжиженным газом, средствами замера уровня жидкой фазы, предохранительными клапанами, регуляторами давления.

Резервуары устанавливаются на земле или под землей стационарно или регулярно завозятся к месту размещения. При стационарной установке резервуаров сжиженный газ для них доставляется автоцистернами.

Емкость резервуаров в групповых установках достигает 50 м3, а суммарный объем резервуаров в установках—300 м3.