Технологические потери природного газа при транспортировке по газопроводам. Магистральные газопроводы. Наружные газопроводы. Внутридомовые газопроводы

—продувка импульсных трубок к контрольно-измерительным приборам, предохранительно-запорному клапану и регулировка давления;

—проверка параметров настройки запорных и сбросных клапанов.

При ежегодном текущем ремонте обязательно выполнение сле-

дующих работ:

—разборка регуляторов давления, предохранительных клапанов с очисткой их от коррозии и загрязнений, проверкой плотности прилегания к седлу клапанов, состояния мембран, смазкой трущихся частей, ремонтом или заменой изношенных деталей, проверкой надежности креплений конструкционных узлов, не подлежащих разборке;

—разборка запорной арматуры, не обеспечивающей герметичности закрытия;

—ремонт строительных конструкций;

—проверка и прочистка дымоходов — один раз в год перед отопительным сезоном;

—ремонт системы отопления, в том числе отопительной установки — один раз в год перед отопительным сезоном.

После проверки и настройки оборудования и устранения всех

неполадок проверяют плотность всех соединений. В случае обнаружения утечки газа должны быть приняты меры к ее немедленному устранению.

К капитальному ремонту ГРП (ГРУ) относятся следующие работы:

—ремонт и замена устаревшего и изношенного оборудования или отдельных его частей;

—ремонт здания ГРП.

Пример расчета объёма выброса природного газа для ГРП и ГРПШ вследствие негерметичности газопроводов и оборудования приведен в Приложении 3.

Для поддержания заданного режима работы газораспределительной системы в состав основного технологического оборудования ГРП входят два предохранительных клапана — предохра- нительно-запорный клапан (ПЗК) и предохранительно-сбросной клапан (ПСК). ПЗК предотвращает подачу газа потребителям

31

вслучае значительного отклонения давления газа на выходе регулятора по сравнению с заданной рабочей величиной. При срабатывании ПЗК сброса природного газа в атмосферу не происходит, а следовательно, и потерь его нет. Возобновление подачи газа в случае срабатывания ПЗК возможно после вмешательства специалистов газового хозяйства.

Для исключения частого срабатывания ПЗК в составе основной технологической линии ГРП установлен ПСК, который вступает

вработу при повышении давления газа за регулятором раньше ПЗК и сбрасывает в атмосферу излишки газа через сбросную свечу, снижая тем самым давление газа в системе. Объём выброса газа зависит от площади сечения клапана, давления газа и времени выброса газа.

Для расчета объёма сброса газа через ПСК сначала необходимо определиться с режимом истечения газа — критический или не-

критический. Если скорость истечения газа (Wг) больше скорости звука (Wзвук), то режим истечения газа является критическим, если Wг<Wзвук, то режим истечения газа некритический.

Расчет скорости звука в природном газе, Wзвук, м/с, проводится по формуле [8]

где Tг — температура газа, К;

Z — коэффициент сжимаемости газа (формула 4);

ρ — абсолютная плотность газа, кг/м3, принимается по данным паспорта качества газа;

k — показатель изоэнтропы (адиабаты)

где Ра — абсолютное давление газа, МПа; Тг — температура газа, К; Ρ — абсолютная плотность газа, кг/м3;

xn — молярная составляющая азота (принимается по паспорту качества газа, xn=0,012).

32

Расчет скорости истечения газа, Wг, м/с, проводится по формуле Сен-Венана [8]

где P1– давление газа абсолютное (в газопроводе), Па; P2 — абсолютное атмосферное давление, Па;

k –показатель изоэнтропы (адиабаты), расчет по формуле (20). ρф– плотность газа фактическая, кг/м3

T ¸P

Sф S¸ ¸1 а¸ ,

Tг Pатм Z

где ρ– абсолютная плотность газа, кг/м3, принимается по данным из паспорта качества газа; Ратм– давление приведения, МПа;

T1 — температура приведения, К; Ра– абсолютное давление газа, МПа; Tг– температура газа, К;

Z– коэффициент сжимаемости газа.

Если режим истечения газа через ПСК критический (Wг>Wзвук), то объём выброса,Vкр., м3, определяют по формуле [3]

где S — площадь сечения трубы, через которую производится продувка, м2; Ра — абсолютное давление газа перед сечением трубы, через ко-

торую производится продувка, кг/см2; τ — продолжительность продувки при критическом истечении газа, с;

296 — эмпирический коэффициент, м∙см2/кг∙с.

При некритическом режиме истечения газа, объём выброса через ПСК (Vнекрит., м3) определяют по формуле [3]

где S — площадь отверстия, через которое производится выброс газа, м2;

33

Pа — абсолютное давление газа, кгс/см2; τ — время истечения газа, сек;

110 — эмпирический коэффициент,м∙см2/кгс.

В Приложении 4 приведен расчет объёма выброса природного газа через ПСК.

4.2. Потери газа, связанные с заполнением и продувкой газопроводов и оборудования

Газопроводы перед пуском в них газа подлежат контрольной опрессовке. Если пуск газа в новые газопроводы производится одновременно с присоединением к действующим газопроводам, то контрольная опрессовка должна быть произведена перед присоединением.

Запрещается производить пуск газа без контрольной опрессовки. При пуске газа выпуск газовоздушной смеси должен произво-

диться через продувочные «свечи», расположенные в конечных точках газопроводов или других местах, обеспечивающих ее безопасный выпуск. Краны, установленные на продувочных свечах, должны открываться в последовательности, указанной планом организации работ.

По окончании продувки необходимо:

—проверить давление газа;

—навесить накидные ключи на краны перед газовыми приборами;

—проверить плотность всех соединений газопровода. Объём выброса природного газа в атмосферу при проведении

продувки газопровода до полного вытеснения воздуха, Vпр, м3, определяется по формуле [6]

где Vп — объем полости газопроводов, м3 (между отключающими устройствами); Ратм — атмосферное давление, Па;

Рг — давление газа в газопроводе при продувке (избыточное), Па; tг — температура газа, °С.

Пример расчета выброса природного газа, связанный с продувкой и заполнением газопровода, приведен в Приложении 6.

34

Если принять время продувки газопровода от 1,5 час (L=200м) до 10 час (L=2000м), можно рассчитать удельные показатели объёма выброса газа, данные представлены в табл. 15.

35

Для газопроводов, состоящих из участков с разными диаметрами, средний диаметр газопровода определяется по формуле

где d — средний диаметр газопровода в м;

d1, d2, dn — условные диаметры участков газопровода, м;

l1, l2, ln — длины участков газопровода соответствующих диаметров, м.

Объём газа, необходимый на продувку ГРП, можно рассчитать по формулам (22) и (23) в зависимости от режима истечения газа.

4.3. Потери газа, связанные с обслуживанием газопроводов и оборудования

При проведении ремонтных работ и обслуживании наружных газопроводов возникает необходимость отключения отдельных участков газопроводов от газораспределительной системы и снижения в них давления до нуля или до определенного минимума с последующей продувкой газопровода. При этом количество газа, выбрасываемого в атмосферу, Vрем, м3, определяется по формуле [6]

где Vп — объем полости газопроводов, м3 (между отключающими устройствами);

36

Ратм — атмосферное давление, Па; Рг — давление газа в газопроводе при продувке (избыточное), Па; tг — температура газа, °С.

37

Проведение ремонтных работ и обслуживание ГРП связано с разгерметизацией оборудования и приборов ГРП (продувка 0,2– 0,5 час и наладка режима работы ГРП). Объём выброса в атмосферу при проведении данных работ, Vгрп об, м3, составляет [10]

где d — внутренний диаметр трубопровода, через который производится продувка (диаметр продувочной свечи), м;

t — время регулировки и настройки, ч; ρф — фактическая плотность газа, кг/м3;

T ¸P

Sф S¸ ¸1 а¸

Tг Pатм Z

где ρ — абсолютная плотность газа, кг/м3, принимается по данным из паспорта качества газа; Ратм — давление приведения, МПа;

T1 — температура приведения, К;

38

Ра — абсолютное давление газа, МПа; Tг — температура газа, К;

Z — коэффициент сжимаемости газа.

Ратм — атмосферное давление, Па (Ра = 101325 Па); Pг — давление газа, Па;

Тг — температура газа, К.

Пример расчета объёма выброса природного газа вследствие проведения обслуживания и ремонтных работ на ГРП приведен в Приложении 5.

4.4. Расчет выбросов газа при аварийных и залповых выбросах в системах газоснабжения природным газом

Причинами возникновения аварийных ситуаций (инцидентов) при транспортировке газа по газопроводам являются механические повреждения и повреждения газопроводов вследствие коррозии металла. Разгерметизация газопровода происходит вследствие разрыва по сварному шву, наличия отверстия в теле газопровода или происходит полное раскрытие газопровода.

В настоящей главе приводится упрощенный метод расчета возможного выброса газа в условиях повреждения газопровода (подземного и надземного).

Выбросы природного газа при повреждениях газопроводов рассчитывают в зависимости от размера аварийного отверстия и давления газа в газопроводе.

При расчете подземных газопроводов сопротивлением грунта пренебрегается и считается, что весь газ выходит в атмосферу [6].

Рассмотрим случай с частичным раскрытием газопровода. Сначала проведем анализ режима истечения газа по формулам

(19) и (21). В случае, если режим критический Wг>Wзвук, то объём выброса,Vвыбр., м3, определяем по формуле

где ρ — абсолютная плотность газа, кг/м3, принимается по данным паспорта качества газа; τ — время выброса газа, с;

39

Gвыбр. — удельное количество выбросов газа, истекающего в атмосферу из отверстия, кг/с, определяется по формуле [6]

где ϕ — коэффициент, учитывающий снижение скорости; S — площадь отверстия, м2;

Wкр. — скорость выброса газа из отверстия определяется по формуле [6]

где Tг– абсолютная температура газа в газопроводе, К; ρог– плотность газа при нормальных условиях, кг/м3.

Плотность газа при нормальных условиях — это плотность газа, приведенная к 760 мм рт. ст. и 273 К (00С). Абсолютная плотность газа, приведенная к 760ммрт.ст. и 293 К (200С), приводится к нормальным условиям через соотношение:

ρог = ρ ∙ 293/273 = ρ ∙ 1,07326;

где T1 — абсолютная температура окружающей среды, К; Tг — абсолютная температура газа в газопроводе, К; Pа — абсолютное давление газа в газопроводе, Па;

P1 — атмосферное давление, Па.

В случае, если режим истечения газа некритический Wг<Wзвук, то объём выброса, Vвыбр., м3, определяем по формуле [3]

где S — площадь отверстия, через которое производится выброс газа, м2;

Pа — абсолютное давление газа, кгс/см2; τ — время истечения газа, с;

110 — эмпирический коэффициент, м∙см2/кгс.

40