5905

31

∑ xi = − ( Ai − ) = 1

K i K i 1 L

Из этого уравнения определим значение L и рассчитаем состав паровой и жидкой фаз. Аналогично можно получить расчетную зависимость, по которой сначала определяют величину V далее рассчитывают состав паровой и жидкой фаз.

Лекция 8 Газонаполнительные станции сжиженных углеводородных газов.

Газонаполнительные станции (ГНС) сжиженных газов – это стационарные хранилища для приёма от поставщиков и хранения сжиженных газов и выдачи их потребителям.

На ГНС сжиженных газов осуществляются следующие операции:

-Приём от поставщика сжиженных газов, поступающих в железнодорожных цистернах;

-Слив сжиженных газов в свои хранилища; -Хранение сжиженных газов в надземных или подземных резервуарах,

баллонах и т.д.

-Слив из пустых баллонов неиспарившихся остатков и слив сжиженных газов из баллонов, имеющих неисправности;

-Разлив сжиженных газов в баллоны, передвижные резервуары, автоцистерны;

-Приём пустых и выдача наполненных баллонов; -Транспортировка сжиженного газа в баллонах и по внутренней

трубопроводной сети; -Ремонт и переосвидетельствование баллонов;

-Технологическое обслуживание и ремонт оборудования ГНС; -Доставка сжиженных газов потребителям в баллонах и автоцистернах;

Территория ГНС по периметру должна иметь ограду из несгораемых материалов, а также должна быть разделена оградой на две зоны: производственную и вспомогательную.

1. Производственная зона – наполнительное отделение с погрузочноразгрузочными площадками для баллонов, в котором производятся все операции с баллонами.

-Насосно-компрессорное отделение; -Отделение слива неиспарившихся остатков газа из баллонов;

-Помещение для вентиляционного оборудования;

32

-Резервуары для слива неиспарившихся газов; -Резервуары для приёма и хранения сжиженных газов (хранилище газа);

-Сливо-наливная эстакада с железнодорожной веткой для приёма железнодорожных цистерн;

-Колонки для налива сжиженных газов в автоцистерны, а также слива с автоцистерн, для заправки газо-баллоных автомашин;

-Трубопровод для сжиженных газов, трубопровод систем водоснабжения, канализации и теплоснабжения, маневровая лебёдка, железнодорожные и автомобильные весы, испарительные установки и установки по смешению паров сжиженных газов с воздухом при необходимости.

2. Вспомогательная зона – механические мастерские, помещения по ремонту и освидетельствованию баллонов, лаборатория, котельная, насосная водоснабжения, административно-конторские помещения, трансформаторная подстанция, аккумуляторные, вспомогательные сооружения (водонапорная башня, напорный резервуар с насосной станцией, отстойники, хлораторная, градирня),прирельсовая погрузочно - разгрузочная площадка для боллонов, гаражи с открытой стоянкой для специального транспорта или здание для технического обслуживания автомобилей, контрольно – пропускной пункт, материальный склад, склад горюче – смазочных материалов.

Взрыво и пожароопасными объектами на территории ГНС являются: сливо

– наливная эстакада, резервуары для сжиженных газов, насосно – компрессорное – отделение, наполнительное отделение, колонки для налива сжиженных газов, отделение покраски баллонов, резервуары для слива неиспарившихся остатков, склады баллонов со сжиженным газом, испаритель сжиженных газов.

ГНС должны располагаться преимущественно вне черты города и других населенных пунктов на специально спланированных площадках желательно с подветренной стороны господствующих ветров, чтобы возможные выделения газов не попадали в сторону жилых, общественных и производственных зданий и сооружений.

Установку резервуаров на ГНС следует предусматривать, как правило, надземную.

Резервуары сжиженных газов должны быть оборудованы контрольно – измерительными приборами и предохранительной арматурой: указателями уровня жидкости, предохранительными клапанами, манометрами, дренажными незамерзающими клапанами. На каждом резервуаре следует устанавливать не менее двух предохранительных клапанов (рабочий и резервный). Предохранительные клапаны должны обеспечивать сброс газа из резервуаров при давлении в них на 15% превышающем рабочее. Установка предохранительных клапанов должна производиться через переключающих трехходовой кран. Отвод газа от предохранительных клапанов, установленных на резервуарах сжиженного газа, должен производиться через продувочные свечи.

33

Для слива сжиженных газов из железнодорожных цистерн на ГНС предусматривается специальный тупик и сливная эстакада.

Отпуск сжиженных газов с ГНС в автоцистерны осуществляется через газораздаточные колонки.

Обвязка колонок для налива автоцистерн должна обеспечивать их взаимозаменяемость и возможность одновременного отпуска в автоцистерны двух сортов сжиженных газов. На трубопроводе жидкой фазы к наливной колонке должен устанавливаться скоростной клапан до отключающей задвижки. При этом обвязка автоколонок должна обеспечивать соединение автоцистерны с трубопроводами паровой и жидкой фазы резервуаров хранения через запорно - предохранительную арматуру.

Следует предусматривать удаление остатков газа через из шлангов паровой и жидкой фаз из автоколонок в систему трубопроводов или на продувочную свечу

Заполнение автоцистерны следует контролировать уровнемерными устройствами или контрольным взвешиванием на весах.

Для удаления из баллонов неиспарившихся остатков предусматриваются специальные станки, располагаемые индивидуально или карусельные агрегаты.

Остатки газа сливают в один из резервуаров хранилища ил в специальные резервуары, располагаемые на расстоянии не ближе 3м от насосно наполнительного отделения. Часть баллонов после слива остатков направляется на повторное наполнение газом, а баллоны, требующие ремонта, освобождают от газа и промывают.

Промывку следует производить горячей водой или напором низкого давления.

Производственные помещения ГНС объединены в следующие основные отделения: насосно – наполнительное, энергомеханическое, гараж, служба реализации газа.

В насосно – наполнительном отделении размещаются основные взрыво- и пожароопасные помещения – насосно – компрессорное, испарительное, наполнительное и сливное. В целях обеспечения требуемой безопасности каждое из указанных помещений должно быть одноэтажным, бесчердачным, бесподвальным первой или второй степени огнестойкости и изолированным от смежных помещений. В каждом из них должны быть двери из материала, не образующего искр, открывающегося наружу, окна с фрамугами. В здании насосно – наполнительного отделения могут быть размещены также вентиляционная камера, помещения КНП, бытовые помещения персонала отделения.

Перелив сжиженных газов. Схема перелива.

Существует ряд методов перемещения сжиженных газов из железнодорожных или автомобильных цистерн в стационарные емкости и наоборот, наполнение транспортировочных емкостей и баллонов из стационарных хранилищ.

35

При транспортировке и хранении сжиженные газы находятся в жидком состоянии. Используют же их в газообразном виде. Следовательно, в местах использования их необходимо регазифицировать, т. е испарить.

При естественной регазификации тепло, расходуемое на испарение сжиженного газа и нагрев его до температуры окружающей среды, отбирается из окружающей среды. Для надземных установок (баллонов, резервуаров) ею являются воздух для подземных грунт.

Вслучае если в резервуаре содержится смесь сжиженного газа, в составе которой имеются углеводороды с различной упругостью паров, состав паровой фазы, находящийся над жидкостью, будет отличаться от состава жидкой фазы. При этом по мере отбора паров сжиженного газа оба состава будут непрерывно меняться в зависимости от степени этого отбора. Физический смысл периодического отбора паров заключается в том, что когда из резервуара начинается отбор насыщенных паров, нарушается равновесие между паровой и жидкой фазами сжиженного газа, которое имело место до начала отбора. В результате этого давление несколько снижается и жидкая фаза начинает кипеть, продолжая испаряться до тех пор, пока идет отбор паров. Давление и температура в резервуаре снижаются, а по мере достижения постоянного отбора восстанавливается постоянство обмена тепла. При этом постоянная разность в температурах жидкости и окружающей среды таковы, что жидкость поглощается такое количество тепла из окружающей среды, какое ей необходимо для образования паров сжиженного газа. С этого момента не обнаруживается никаких изменений в температуре жидкой фазы.

Всостоянии равновесия система имеет совершенно определенные параметры, температуру, давление и составы фаз. Изменение любого из этих параметров вызывает отклонение от состояния равновесия и изменение её энергетического состояния (и наоборот).

Кипение смеси углеводородов происходит с преимущественным испарением легкокипящих компонентов. В результате в жидкой фазе растет концентрация (процентное содержание) тяжелокипящего компонента. При этом состав жидкой фазы меняется в зависимости от количества испарившегося из резервуара смеси.

Наибольшее распространение при снабжении сжиженными газами получили подземные резервуарные установки.

На испарительную способность подземного резервуара влияют физико – термодинамические свойства компонентов сжиженных газов, температура окружающих грунтов, коэффициент теплопроводности, степень заполнения резервуара или площадь смоченной поверхности, длительность непрерывной работы (суточная, сменная, часовая).

Расчетная испарительная способность подземного резервуара должна быть установлена для наихудших условий его работы: в зимний период, при низкой температуре грунта, при минимальном заполнении резервуара и при постоянном давлении в резервуаре.

36

Для определения испарительной способности одного резервуара разработана номограмма, СНиП 2.04.08-87. Испарительная способность группы резервуаров не равна сумме испарительной способности такого же числа отдельно стоящих резервуаров для учета теплового воздействия рядом расположенных резервуаров по номограмме производительность следует умножить на коэффициент теплового взаимодействия m в зависимости от числа резервуаров в установке.

Групповые установки с испарением жидкости внутри резервуара за счет теплоты грунта ил воздуха с отбором паровой фазы имеют ряд недостатков. Они работают с малой интенсивностью отбора пара, поэтому повышения производительности установки может быть достигнуто за счет увеличения её вместимости, что неэкономично. Кроме того в паровом пространстве содержится больше низкокипящих компонентов, поэтому теплота сгорания паровой фазы ниже теплоты сгорания жидкой фазы, и притом её значение непрерывно изменяется. В резервуаре будут накапливаться более тяжелые углеводороды (бутан и пентан). В связи с изменением состава газа ухудшается работа газовых горелок.

Искусственная регазификация сжиженных газов.

Недостатки систем с естественной регазификацией вынуждают использовать другие способы, в частности искусственную регазификацию.

Внедрение установок с искусственным испарением позволит резко увеличить испарительную способность групповых резервуарных установок, уменьшить капитало- и металловложения на тонну используемого газа, обеспечить получение газа постоянной теплоты сгорания, облегчить производство и хранение сжиженных газов на заводах – изготовителях. Испарительная способность установок с искусственным испарением может быть увеличена в 3-5 раз по сравнению с установками с естественным испарением сжиженного газа.

Внедряемые в настоящее время групповые резервуарные установки с искусственным испарением обладают следующими основными преимуществами:

1.Испарительная способность установки не зависит от количества жидкости в резервуарах и может сохраняться на любом заданном уровне.

2.Теплота сгорания паровой фазы остается неизменной вплоть до полного расходования всего объема жидкой фазы в резервуаре.

3.Эти установки не требуют извлечения тяжелых остатков, что делает их более экономичными и надежными с точки зрения надежности газоснабжения.

4.Испарительная способность групповых установок с искусственным испарением может быть значительно увеличена при сравнительно небольшом объеме расходных резервуаров.

5.Одним из основных преимуществ резервуарных установок с искусственным испарением является возможность использования в них

37

бутановых фракций или сжиженных газов с повышенным содержанием бутанов (до 60%).

Вместе с тем эти установки имеют следующие недостатки: 1.Необходимость оборудования предохранительной, регулирующей и

контрольно – измерительной аппаратуры, исключающей:

а) замерзание используемой в качестве теплоносителя жидкости; б)выход жидкой фазы из испарительной установки в газопровод паровой

фазы; в)повышение давления газа и жидкой фазы выше принятого для расходных

резервуаров; 2.Сложность обслуживания и необходимость постоянного надзора за их

работой.

Классификация испарителей.

Испарители можно разделить на два основных типа вида: прямого и непрямого обогрева.

Киспарителям прямого обогрева относятся такие аппараты, в которых сжиженный газ получает тепло через стенку непосредственно от горячего теплоносителя (змеевиковые, трубчатые, пленочные, форсуночные, электрические, огневые).

Киспарителям непрямого подогрева относятся такие аппараты, в которых сжиженный газ получает тепло через стенку от промежуточного газа или жидкости, обогреваемых горячим теплоносителем.

Чаще всего применяются испарители, использующие в качестве теплоносителя горячую воду или пар.

Кроме того, испарители могут быть классифицированы по следующим основным признакам:

1.По применяемой схеме регазификации.

2.По виду используемого теплоносителя.

3.По виду контакта теплоносителя со сжиженным газом. 4.По виду контакта сжиженного газа с поверхностью нагрева. 5.По испарительной способности.

По применяемой схеме регазификации испарители подразделяются на емкостные, проточные и комбинированные.

По виду используемого теплоносителя испарители подразделяются на следующие типы: с использованием электроэнергии, открытого пламени (огневые), с использованием горячей воды, водяного пара или горячего масла. По виду контакта со СУГ – испарители прямого подогрева и непрямого.

По виду контакта сжиженных газов с поверхностью нагрева испарители подразделяются на испарители с кипением сжиженных газов в большом объеме, испарители с кипением в трубах с вынужденной циркуляцией и оросительные (пленочные и форсуночные) испарители.

По испарительной способности испарители подразделяются на испарители малой, средней и большой испарительной способности.

38

Лекция 9 Баллонные установки.

Взависимости от испарительной способности могут быть запроектированы как индивидуальные, так и групповые баллонные установки.

Внастоящее время используются три типа газобаллонных установок. Самым простым из них является индивидуальная с одним баллонном вместимостью 50л или двумя баллонами вместимостью 27л, устанавливаемыми непосредственно на кухне. Второй тип индивидуальные установки с двумя баллонами, устанавливаемыми вне здания в специальном металлическом шкафу. Третий тип групповые установки с 10 баллонами вместимостью 50л, устанавливаемые вне здания в специальном

При расположении индивидуальной газобаллонной установки в кухне положительные температуры окружающего баллон воздуха обеспечивают бесперебойное газоснабжение потребителей при использовании сжиженных газов любой марки. Однако такие установки обладают повышенной опасностью вследствие возможных утечек газа или разрыва переполненного баллона, находящегося внутри помещения, что может привести к образованию взрывоопасных ситуаций.

При размещении баллонов вне помещения эксплуатация их более безопасна, однако при низких температурах окружающего воздуха их испарительная способность резко снижается, а при достижении определенного температурного минимума отсутствует вообще. При этом количество неиспарившихся остатков газа в баллоне может быть весьма значительным и при определенных условиях достигать 85%.

При газоснабжении квартир от однобаллонных установок необходимо помнить о следующих требованиях:

1.Не разрешается установка баллонов с газом в помещениях под которыми имеются подвалы и погреба и вход в них осуществляется из этих помещений. В цокольных и подвальных помещениях, в жилых комнатах, под больничными палатами, аудиториями, классами, фойе, зрительными, обеденными, торговыми залами.

2.Баллоно следует устанавливать в легкодоступном для осмотра месте и прочно крепить к стене.

3.Нельзя устанавливать баллон против топки отопительной печи.

4.Объем баллона не должен превышать 50л при установке внутри жилых и общественных зданий.

39

5.Баллон следует устанавливать не ближе 1м от газовой плиты, радиатора отопления, печи, электровыключателей и электросчетчиков.

Двухбаллоные установки снабжают двумя баллонами, которые устанавливают в специальных металлических ящиках снаружи у стен здания.

Шкаф для баллонов устанавливается: не ближе 0,5м от дверей и окон первого этажа и 3м от окон и дверей цокольных помещений, выгребных ям, колодцев, погребов, на прочное несгораемое основание и крепится к стене здания. Высота основания под шкаф должна быть не менее 0,1м от земли.

В шкафу должны быть две дверцы, для вентиляции в верхней и нижней частях стенок должны быть прорези или жалюзийные решетки. В шкафу имеются гнезда для установки в них газовых баллонов, а в задней стене узел для крепления регулятора давления.

Наружные баллонные установки без подогрева могут применяться только при положительной температуре наружного воздуха.

Групповые баллонные установки.

Для газоснабжения жилых малоквартирных зданий, мелких коммунально – бытовых и промышленных предприятий можно использовать групповые баллонные установки (более двух баллонов) в металлических шкафах.

Групповые баллонные установки разрешается использовать только в исключительных случаях.

Групповые резервуарные установки.

Для хранения сжиженных углеводородных газов непосредственно у потребителя используются стационарные и передвижные резервуары различного объема.

Установки газоснабжения с двумя и более резервуарами, предназначенные для снабжения сжиженным газом различных потребителей, называются резервуарными. Они бывают надземными и подземными. Надземные установки применяют для газоснабжения предприятий промышленного и сельскохозяйственного производства, подземные для газоснабжения промышленных и коммунальных предприятий, отдельных многоэтажных жилых и общественных зданий и групп.

Число резервуаров определяется расчетом, но должно быть не менее двух. В состав резервуарной установки должны входить: резервуары, трубопроводы обвязки резервуаров по жидкой и паровой фазам, запорная арматура, регуляторы давления газа, предохранительные, запорные и сбросные клапаны, показывающие манометры, устанавливаемые до регулятора давления, штуцеры с краном после регулятора давления для присоединения контрольного манометра, устройство для контроля уровня сжиженных газов в резервуарах и испарители (в установках с искусственным испарением). Арматура и приборы групповых резервуарных установок должны быть защищены кожухами от атмосферных осадков и повреждений. Для экономии земельных участков и повышения безопасности использования газа чаще всего применяют подземную установку резервуаров. Резервуарные установки должны быть размещены на

40

отведенных для этого площадках с таким расчетом, чтобы предусмотреть удобные подъезды для автоцистерн и другого транспорта. Площадки резервуарных установок должны быть ограждены забором высотой не менее 1,6м из несгораемых материалов. Расстояние от резервуарной установки до ограждения должно быть не менее 1м. На территории резервуарных установок должны быть углекислотные огнетушители, ящик с песком и лопата.

Число резервуаров в установке определяется характером потребителей, районом установки резервуаров (север, юг), расходом газа и объемом используемых резервуаров. При этом для установок с естественным испарением в качестве расчетной необходимо принимать температуру грунта в марте – апреле (для подземных резервуаров), когда фиксируется самая низкая температура грунта. Для бесперебойного снабжения населения газом и во избежание перегрузки транспорта объем резервуарных установок рассчитывают, исходя из двухнедельного запаса газа.

Минимальные расстояния от резервуаров групповых резервуарных установок до зданий и сооружений принимаются по СНиП 2.04.08-87 таблица 24.

Подземные резервуары следует устанавливать на глубине не менее 0,6м от поверхности земли до верхней образующей резервуаров в районах с сезонным промерзание грунтов, и 0,2м в районах без промерзания грунта.

Над трубопроводами обвязки жидкой фазы каждой группы подземных групповых установок должны предусматриваться контрольные трубки, выведенные над поверхностью земли на высоту не менее 1м. При этом должна исключаться возможность попадания в трубку атмосферных осадков.

Подземные резервуары должны быть защищены от коррозии. Надземные резервуары должны окрашиваться в светлый цвет.

На газопроводе паровой фазы, объединяющей группы резервуаров должна быть предусмотрена установка отключающего устройства между группами резервуаров.

Отключающее устройство на газопроводе низкого давления следует предусматривать после регулятора давления на расстоянии не менее 0,3м от поверхности земли.

На подземных газопроводах паровой фазы следует предусматривать установку конденсатосборников, объем которых принимается: при искусственном испарении газа из расчета 4л на 1м3 расчетного часового расхода газа, при естественном испарении соответствующим диаметру газопровода.

Отключающее устройство на газопроводах низкого давления от резервуарной установки к потребителям должны предусматриваться, как правило, снаружи здания.

При двух подземных резервуарах каждый их них оборудуется специальной редукционной головкой, размещенной на фланце головки резервуара, выходящем на поверхность земли. Резервуары соединены между собой