10.3. Типовые гнс сжиженных газов

На территории бывшего СССР строительство ГНС и кустовых баз сжиженных газов до 1979 г. велось на основании требований четырех типовых проектов: 905-8/69 (производительностью 3,0 тыс. т/год), 905-9/69 (6,0 тыс. т/год), 905-11/70 (12,0 тыс. т/год с возможностью расширения до 24,0 тыс. т/год), – разработанных институтом Ленгипроинжпроект, и проекта 905-12 (25,0 тыс. т/год), разработанного институтом Южниигипрогаз.

Институтом Мосгазниипроект разработаны и введены в действие ВПО «Союзгазификация» Министерства газовой промышленности СССР с 15.03.79 следующие типовые проекты:

905-44 «Газонаполнительная станция сжиженных газов производительностью до 10 тыс. т в год»;

905-45 «Газонаполнительная станция сжиженных газов производительностью до 20 тыс. т в год»;

905-46 «Газонаполнительная станция сжиженных газов производительностью до 40 тыс. т в год»;

905-47 «Наполнительный цех для газонаполнительных станций сжиженных газов производительностью 10, 20 и 40 тыс. т в год»;

905-48 «Насосно-компрессорный цех для газонаполнительных станций сжиженных газов производительностью 10, 20, 40 тыс. т в год»;

416-7-159 «Блок вспомогательных помещений для газонаполнительных станций сжиженных газов производительностью 10 тыс. т в год»;

416-7-160 «Блок вспомогательных помещений для газонаполнительных станций сжиженных газов производительностью 20, 40 тыс. т в год».

Указанные типовые проекты разработаны для условий строительства в районах России с обычными геологическими условиями, расчетной зимней температурой наружного воздуха –20, –30 (основное решение) и –40ºC, исключая районы сейсмические, многолетней мерзлоты и горных выработок. Давление снегового покрова 7, 10 (основное решение) и 15 МПа. Скоростной напор ветра 45 кгс/м². При привязке проектов к другим условиям в проекты должны быть внесены коррективы в соответствии с требованиями действующих нормативно-технических указаний и климатическими данными для указанных условий строительства. Основными технологическими операциями ГНС являются: прием сжиженных газов, поступивших в железнодорожных цистернах; слив сжиженных газов из железнодорожных цистерн в свои хранилища; хранение сжиженных газов в надземных резервуарах и баллонах; наполнение сжиженными газами баллонов и автоцистерн; ремонт и освидетельствование баллонов; доставка сжиженных газов потребителям в баллонах и автоцистернах.

Следовательно, ГНС предназначена для приема, хранения и снабжения сжиженными газами в баллонах и автоцистернах населения, коммунально-бытовых, промышленных и сельскохозяйственных потребителей.

Отправка сжиженных газов потребителям в баллонах осуществляется автотранспортом. Число автомобилей и их типы определяются при привязке проектов в соответствии с принятой в каждом конкретном случае системой распределения сжиженных газов.

На ГНС предусмотрено раздельное хранение сжиженных газов с повышенным содержанием бутанов (до 60%) и технического пропана, а также их раздельная раздача в баллоны и автоцистерны. На ГНС предусмотрен одновременный слив сжиженных газов из железнодорожных цистерн с разным процентным соотношением пропана и бутанов.

Действующими типовыми проектами в зависимости от климатических условий эксплуатации операции слива и налива на ГНС могут осуществляться с помощью двух вариантов: «насосно-компрессорного» – для летнего периода и «насосно-испарительного» – для зимнего периода времени.

При работе ГНС по насосно-компрессорной схеме все сливо-наливные операции осуществляются с помощью насосов и компрессоров. Компрессоры используются для слива сжиженных газов из железнодорожных цистерн, создавая напор перед насосами, перекачивающими сжиженные газы, и отсасывания остаточных паров сжиженных газов из железнодорожных цистерн, поддержания низкого давления в резервуарах неиспарившихся остатков, куда сливается газ из переполненных баллонов. Насосами подаются сжиженные газы из резервуаров базы хранения в наполнительный цех для наполнения баллонов и на колонки для наполнения автоцистерн и заправки газобаллонных автомобилей. Наряду с насосами и компрессорами для операций слива-налива используются также проточные испарители, которые предусмотрены в основном для газоснабжения котельной ГНС в случае необходимости. [3]

Это связано с тем, что в условиях низких температур (северные районы страны) в резервуарах хранилища имеет место низкое давление паровой фазы и, как следствие, низкое давление на всасывании компрессора и недостаточный подпор перед насосами. Из-за малого количества паров в резервуарах хранилища низкой упругости процесс нагнетания паровой фазы в резервуары происходит медленно и длится очень долго, что приводит к быстрому износу компрессоров. Все эти факторы отрицательно сказываются на операциях слива и налива сжиженных газов и на работе насосно-компрессорного оборудования.

Для повышения упругости насыщенных паров в паровом объеме железнодорожной цистерны при ее сливе и для отсоса паров пропан-бутанов из железнодорожных цистерн по окончании их слива в летний период времени служит компрессор. Кроме того, компрессор предназначен для обеспечения работы насосов, т.е. создания подпора на всасывающей линии насосов, а также создания перепада давления паров газа в сливаемых баллонах. С помощью компрессора в резервуаре, куда сливаются газ из переполненных баллонов и неиспарившиеся остатки газа, поддерживается низкое давление.

При сливе железнодорожных цистерн компрессор засасывает пары пропан-бутанов из одной группы резервуаров и нагнетает их в железнодорожные цистерны, создавая тем самым перепад давления 0,2÷0,3 МПа. Для обеспечения необходимого подпора на всасывании насоса, компрессор всасывает пары пропан-бутанов из одной группы резервуаров в другую, тем самым, осуществляя подачу сжиженных газов на всасывании насоса с необходимым давлением. Для этой цели на ГНС устанавливаются три компрессора, два из которых являются рабочими, а третий – резервный. Два рабочих компрессора обвязаны на разные продукты – пропан и пропан-бутаны, обвязка резервного компрессора дает возможность работать как на пропане, так и на пропан-бутанах. На всасывающей линии компрессоров установлен конденсатосборник, на нагнетательной – обратный клапан и маслоотделитель.

Роль компрессоров в зимний период времени, т.е. при минусовых температурах воздуха, выполняют испарители. На ГНС установлено три испарителя. Обвязка испарителей по своему назначению аналогична обвязке компрессоров. В данной технологической схеме расходные испарители работают в режиме напорных. Перед началом эксплуатации испаритель заполняется пропаном за счет упругости паров газа, имеющейся в резервуарах хранилища. Одновременно пропан подается и в котельную, для того чтобы нагреть теплоноситель до требуемой температуры. При достижении жидкой фазой газа в испарителе уровня 85% датчик максимального уровня подает требуемый сигнал, и регулирующий клапан прикрывает подачу газа. После этого в испаритель подается теплоноситель с температурой, обеспечивающей необходимое давление газа на всасывании насоса в зависимости от его технической характеристики. При достижении необходимого давления паровой фазы в резервуаре, из которого производится отбор фазы газа, открывается задвижка и жидкая фаза под давлением, необходимым для работы насоса, за счет упругости паров, создаваемой испарителем, поступает из резервуара хранилища на всасывание насоса. Включается электродвигатель привода насоса, и сжиженные газы поступают к потребителю. Во время работы, при достижении минимального уровня жидкой фазы газа в испарителе, на регулирующий клапан с пневмомеханическим исполнительным мембранным механизмом подается сигнал от датчика минимального уровня, он открывается, и жидкая фаза поступает в испаритель. Таким образом, осуществляется подпитка испарителей во время их работы. При достижении уровня 85% жидкой фазы газа в испарителе подается сигнал от датчика максимального уровня, и клапан прикрывается. На испарителе установлен буйковый пневматический датчик-уровнемер. На линии подачи жидкой фазы в испаритель установлены обратный клапан, вентиль и регулирующий клапан и электрозадвижка.

На ГНС установлено пять герметичных центробежных электронасосов. Насосы предназначены для подачи газа в наполнительный цех, для наполнения автоцистерн и для подпитки испарителей в процессе их работы. Один насос обеспечивает подачу пропана в наполнительный цех, другой – к наполнительным колонкам. Два других насоса подают пропан-бутаны отдельно в наполнительный цех, к колонкам. Пятый насос является резервным, и его обвязка может обеспечивать подачу двух продуктов в наполнительный цех и к колонкам. На всасывающей линии насоса установлен фильтр. На нагнетательной линии установлены обратный клапан и перепускной клапан, срабатывающий при повышении давления в линии нагнетания и перепускающий избыток сжиженных газов в резервуары хранилища.

На ГНС установлены наполнительные колонки, с помощью которых осуществляется наполнение автоцистерн.

Тяжелые остатки из резервуаров хранилища, испарителей и маслоотделителей сливаются в дренажный резервуар, а затем с помощью компрессора или испарителя через одну из наполнительных колонок выдавливаются в автоцистерну и вывозятся за пределы ГНС. Газ из резервуара, предназначенного для слива из переполненных баллонов и для неиспарившихся остатков, с помощью компрессора или испарителя подается в котельную.

На основании вышеизложенного, технологическая схема ГНС дает возможность осуществлять следующие операции:

• одновременный или раздельный слив двух видов продукта из железнодорожных цистерн в резервуары хранилища;

• одновременное или раздельное наполнение автоцистерны двумя видами продукта;

• одновременное или раздельное наполнение баллонов разной вместимости двумя видами продукта;

• одновременный или раздельный слив газа из железнодорожных цистерн в резервуары хранилища, наполнение автоцистерн, наполнение баллонов, слив газа из переполненных баллонов, слив тяжелых остатков.

Резервуары, предназначенные для приема и хранения сжиженных газов на ГНС, изготовляются по отраслевому стандарту ОСТ 26-02-1519-76 «Сосуды цилиндрические горизонтальные для сжиженных углеводородных газов пропана и бутана. Технические условия», разработанному институтом ВНИИнефтемаш. Стандартом предусмотрено изготовление резервуаров из стали двух марок: для установки резервуаров в районах с минимальной температурой наружного воздуха до –40ºС – из стали марки 16ГС ГОСТ 5520-79, для районов с минимальной температурой от –40 до –60ºС – из стали марки 09Г2С.

Хранилище разработано исходя из необходимости обеспечения 14-суточной работы ГНС.

При привязке типового проекта запас газа в хранилище уточняется в зависимости от конкретных условий газоснабжения и расстояния от источника получения газа. Хранилище состоит из резервуаров для хранения сжиженных газов и для слива неиспарившихся остатков газа и дренажа (табл. 10.8).

Таблица 10.8

Технические данные хранилища сжиженных газов на ГНС

Назначение и число резервуаров	Типовой проект
	905-44	905-45	905-46
Для хранения сжиженных газов, м3 Их число Для слива неиспарившихся остатков газа и дренажа, м3 Их число	200 7 50 2	200 13 50 2	200 26 50 2

В надземном варианте резервуары располагаются в самостоятельно обвалованных группах и устанавливаются на фундаментах с уклоном 0,002 в сторону отбора жидкой фазы газа. Для предохранения от радиационного нагрева поверхности резервуаров окрашиваются алюминиевой краской в два слоя. Для обслуживания резервуары оборудованы стационарными металлическими площадками и маршевыми лестницами. Резервуары обвязаны газопроводами таким образом, что предусматривается раздельное хранение сжиженных газов с повышенным содержанием бутанов (до 60%) и технического пропана, а также раздельная раздача их в баллоны и автоцистерны.

Кроме того, выполненная обвязка резервуаров позволяет одновременно сливать сжиженный газ из железнодорожных цистерн с различным процентным соотношением пропана и бутанов. Резервуары хранилища сжиженного газа связаны между собой сливной железнодорожной эстакадой и с насосно-компрессорным отделением надземными трубопроводами на железобетонных опорах на высоте 0,5 м от уровня планировочной отметки земли.

Для удаления ливневых и талых вод с обвалованной территории в обваловке прокладывается труба с задвижкой, установленной с внешней стороны. Каждый резервуар хранилища оборудуется двумя предохранительными клапанами с установкой перед ними трехходового крана, позволяющего отключать один из клапанов; буйковым указателем уровня с пневматическим выходным сигналом на вторичный показывающий прибор и на электрозадвижку, прекращающую подачу сжиженного газа в резервуар при достижении уровня жидкости 85%; приборами контроля давления и температуры, а также запорной арматурой на всех остальных патрубках резервуара.

Газопроводы жидкой и паровой фаз сжиженных газов выполняются из стальных бесшовных горячекатаных труб из стали 10, прокладываются надземно на низких опорах – высотой 0,5 м от уровня планировочной отметки земли. В качестве запорной арматуры применяются стальные задвижки типа ЗКЛ на условное давление 1,6 МПа. Все трубопроводы паровой фазы сжиженных газов теплоизолируются. Трубопроводы жидкой фазы окрашиваются алюминиевой краской. На трубопроводах паровой фазы, идущих к всасывающим коллекторам компрессоров, устанавливаются конденсатосборники. Прокладка межцеховых газопроводов выполняется с учетом их самокомпенсации жестким креплением перед присоединением к установленному стационарному оборудованию. При выборе диаметров технологических газопроводов жидкой фазы расчетные скорости во всасывающих трубопроводах приняты 0,5÷1,0, в нагнетательных – до 2÷3, в трубопроводах паровой фазы – до 10 м/с.

Схемы генеральных планов ГНС предусматривают возможность расширения резервуарного парка, а также увеличения производительности ГНС (рис. 10.4).

Внутриплощадочные сети и сооружения водоснабжения, электроснабжения, канализации, теплоснабжения, связи, а также благоустройство территории ГНС разрабатываются в зависимости от местных условий и источников питания. Очистные канализационные сооружения размещаются вне площадки ГНС. Место размещения определяется техническими условиями местных органов санитарного надзора.

Основные показатели ГНС сжиженных газов приведены в табл. 10.9÷10.10.

Таблица 10.9

Основные показатели по генплану

Показатель	Типовой проект
	905-44	905-45	905-46
Площадь участка ГНС, га Площадь застройки, га Коэффициент застройки, %	5,43 1,39 24	7,63 1,83 24	7,63 1,83 24

Таблица 10.10

Производственная программа ГНС сжиженных газов

Показатель	Типовой проект
	905-44	905-45	905-46
Годовая реализация сжиженных газов, т В том числе в баллонах, т В том числе в автоцистернах, т Максимальная суточная реализация сжиженных газов, т В том числе в баллонах вместимостью 50 л, шт. То же, 27 л, шт. То же, 5 л, шт. То же, 1 л, шт. То же, в автоцистернах, т Максимальное число баллонов, подлежащих ремонту и переосвидетельствованию в сутки, шт. В том числе баллонов вместимостью 50 л, шт. То же, 27 л, шт. То же, 5 л, шт. То же, 1 л, шт.	10000 7000 3000 45 800 800 3000 3000 12 1200 150 150 450 450	20000 14000 6000 83 1300 1800 7000 3000 25 1950 200 200 1100 450	40000 24000 16000 165 2600 2600 8000 2000 63 2300 400 400 1200 300