Газоснабжение

 

Система газопостачання призначена для  транспортування, обробки та розподілу  газу. До неї входять газові мережі низького, середнього та високого тиску; газорозподільні, підвищувальні, змішувальні, змішувально – підвищувальні  станції;  газо регуляторні пункти та установки; допоміжні споруди. Основні  вимоги до цієї системи – надійність та безпека експлуатації; простота обслуговування; можливість відключення  окремих елементів або ділянок  на ремонт.

Основний елемент мереж  - газопроводи. Їх класифікують:

-за тиском:

1.Низького тиску - до 5 кПа; (для  постачання природного газу побутовим  споживачам – до 3 кПа; зрідженим  газом – до 4 кПа; штучними газами  – до 2 кПа). Ці мережі використовують  для побутових споживачів та  комунальних котельних.

2.Середнього тиску – 5 ¸ 300 кПа;

3.Високого тиску 0,3 ¸ 1,2 МПа.

По газопроводах середнього та високого тиску підводять газ до міських  та промислових мереж відповідно низького та середнього тиску через  газорозподільні пункти та установки. Слід зазначити, що зв’язок між газопроводами з різним тиском виконується тільки через ці установки.

-за розташуванням відносно  землі:

1.Підземні або підводні;

2.Наземні або надводні.

-за призначенням:

1.Міські магістральні (від газорозподільної  станції по головних газорозподільних  пунктів);

2.Розподільні (від газорозподільних  пунктів до уводів у будівлю);

3.Імпульсні (від газового обладнання  до приладів контролю та регулювання);

4.Продувні (для видалення повітря  з системи).

-за розташуванням у мережі  споживачів:

1.Зовнішні (вуличні, дворові, міжцехові,  міжселищні);

2.Внутрішні (цехові, домові, тобто  від уводу у споруду до споживача).

-за конфігурацією: кільцеві, напівкільцеві,  тупікові, змішані.

-за матеріалом труб: сталеві,  пластмасові, асбестоцементні, гумовотканинні.

З підвищенням тиску зростає  небезпека експлуатації газопроводу. Тому відстань від газопроводів до споруд відповідним чином регламентується (табл. 4).

Таблиця 4.

Мінімальна відстань між газопроводом та об’єктом

Тиск, кПа	Споруди	Залізниця	Трамвайна колія	Силові кабелі	Водопровід	Теплові мережі	Каналізація	Дерева
		Від найближчої рейки
£ 5	2	3,8	2,8	1	1	2	1	1,5
5¸300	4	4,8	2,8	1	1	2	1,5	1,5
300¸600	7	7,8	3,8	1	1,5	2	2	1,5
600¸1200	10	10,8	3,8	2	2	4	5	1,5

 

Підводні переходи виконують  декілька ми нитками, кожна з яких має пропускну здатність не менш, як 75% від основної витрати газу. Труби покривають підсиленою ізоляцією; товщина стінки труб – не менш, ніж  5 мм, і на 2 мм більше розрахунковій для даного тиску. Глибина прокладання у грунті не менш, ніж 1 м для судноплавних річок і 0,5 м для інших водних перепон. З обох боків переходу встановлюють пристрої для відключення.

Надводні повітряні переходи споруджують через водні перепони з нестабільним руслом, з швидкістю  течії більше 2 м/с або через  глибокі яри. Прокладання газопроводів по залізничних мостах заборонена, а по автомобільних мостах та греблях  є можливою.

Переходи через залізничні, трамвайні колії, автодороги виконують  як підземні, так і підземні. При  підземній прокладці газопровід розміщують у футлярі з діаметром  на 100 мм більше, ніж зовнішній діаметр газопроводу при діаметрі труб до 200 мм, і на 200 мм більше – для труб більшого діаметру. Глибина укладання у грунт – не менш, ніж 1 м, а під магістральними залізницями – не менш, ніж 1,5 м. При повітряній прокладці висота наземного переходу не менш, ніж: 2,2 м при русі пішоходів; 4,5 м – над автодорогою; 5,6 ¸ 7,1 м – над залізничними та трамвайними коліями.

Газопроводи для транспортування  вологого газу прокладають нижче  глибини промерзання  грунту з  нахилом 0,2% і установкою у нижній точці конденсатозбірника для збирання та відведення конденсату.

Для запобігання механічних ушкоджень мінімальна глибина закладення газопроводу у грунт не менш, ніж  0,9 м від верху труби. Прокладку двох паралельних газопроводів виконують звичайно у одній траншеї на відстані 0,4 м при діаметрі труб до 300 мм та не менш, ніж 0,5 м при їх діаметрі більше 300 мм для можливості проведення ремонтних робіт.

У спорудах прокладку газопроводів виконують по зовнішніх негорючих  стінах або перекриттях, а при  транспортуванні вологого газу прокладку  виконують з нахилом 0,3% та установкою у нижніх точках дренажних штуцерів. Для компенсації температурних  подовжень на газопроводах встановлюють компенсатори.

Природний газ з міських  розподільних мереж надходить на підприємство через головний пристрій відключення, що розміщений поза його території. На уводі газопроводу  у цех також встановлюють пристрій відключення ззовні або усередині  будівлі. Усередині цеху газопроводи  прокладають по стінах або колонах  у вигляді тупикових ліній. Пристрої відключення встановлюють також  перед кожним споживачем.  

Для звільнення газопроводу  від повітря перед пуском у  експлуатацію або від газу перед  виконанням ремонту встановлюються продувні трубопроводи. Відводи до них передбачають у кінці кожної тупикової дільниці та перед останнім пристроєм відключення споживача  газу. Усі відводи до продувних  трубопроводів мають пристрої відключення.

Кільцеві системи газопостачання прокладають звичайно у містах, а  у невеликих населених пунктах  використовуються тупикові системи  газопостачання.

Підприємства отримують  газ з міських мереж середнього та високого тиску. При витраті газу до 150 м³/годину вони можуть приєднуватися до мереж низького тиску. Великі споживачі, наприклад, ТЕЦ, завод, можуть приєднуватися до газорозподільної станції, а також і безпосередньо до магістрального газопроводу.

Як вже зазначалося, газ з  магістрального газопроводу надходить  у міську та промислову мережу через газорозподільні станції (ГРС). Їх споруджують у кінці магістрального газопроводу або на відводі від нього. Ці станції слугують для зниження та стабілізації тиску газу, очищення його від механічних домішок, обліку витрати, одоризації газу (за необхідністю) та подавання його у газові мережі населених пунктів або великим споживачам. На рис. 14 наведена принципова схема ГРС. 

Природний газ через вхідний  газопровід надходить у масляні  уловлювачі пилу, де очищується від  механічних домішок. Очищений газ проходить  через регулятори тиску; у них  тиск газу знижується та стабілізується. Вузол редукування газу складається  з трьох ниток, одна з яких є  резервною. Потім газ проходить  витратомір, при необхідності надання  йому запаху – установку одоризації і надходить у мережу.

У разі перевищення тиску газу за регулятором заданого значення спрацьовує запобіжно – скидний клапан і  надлишок газу скидається у атмосферу  через газову свічу. При цьому  подається звуковий та світловий  сигнал. При виході з ладу регулятора тиску забезпечення споживачів газом  здійснюється через байпасну лінію  або за рахунок подавання газу з системи резервування. Контроль тиску газу до та після ГРС виконується  манометрами на вхідному та вихідному  газопроводах. Тиск газу після ГРС  залежить від потреб мережі і може стабілізуватися на рівні від 1,2 до 0,3 МПа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для власних потреб, наприклад, опалення ГРС, до вихідного газопроводу може підключатися газо регуляторний пункт, що включає регулятор тиску, запобіжно - скидний клапан, запобіжний клапан та манометр. Тут тиск знижується до 3 кПа і менше, тобто до низького тиску. У разі перевищення тиску  газу за регулятором заданого рівня  спочатку спрацьовує запобіжно –  скидний клапан. Якщо тиск продовжує  зростати, запобіжний клапан повністю перекриває подавання газу на власні потреби. Після усунення несправності регулятора тиску цей запобіжний клапан потім відкривають вручну.

Газо регуляторні пункти (ГРП) та установки (ГРУ) слугують для додаткового  очищення газу від механічних домішок, зниження та стабілізації тиску газу та подавання його споживачам. У  залежності від надлишкового тиску  на вході ГРП та ГРУ можуть бути середнього (до 0,3 МПа) та високого (0,3 ¸ 1,2 МПа) тиску. ГРП можуть бути центральними, тобто обслуговувати групу споживачів, або об’єктними, тобто для одного споживача. ГРУ обслуговує лише одного споживача – котельну, піч, сушарку і т. д. Схема ГРП наведена на рис. 15.

Газ через вхідний газопровід надходить  у фільтр, де очищується від механічних домішок. Через запірно – запобіжний клапан газ подається у регулятор  тиску, де відбувається зниження та стабілізація тиску газу. У випадку підвищення тиску газу після регулятора вище припустимого спрацьовує запобіжно  – скидний клапан. Якщо тиск газу після цього продовжує зростати, спрацьовує запобіжно – запірний клапан і доступ газу споживачеві  припиняється. На випадок виходу з  ладу вузла редукування передбачена  байпасна лінія з ручним регулюванням вихідного тиску газу. На вході  та виході ГРП встановлені манометри. При ручному регулюванні тиску  одна засувка (3) відкривається повністю, а другою засувкою (4) виконують регулювання  за показаннями манометра (5). Температуру  газу на вході у ГРП вимірюють  термометром, а для обліку витрати  газу встановлено витратомір.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Газозмішувальні станції (ГЗС) слугують для змішування різних горючих  газів та отримання газу потрібної  теплоти згоряння. На металургійних  підприємствах звичайно використовують подвійні суміші доменного та коксового  або природного газів, тобто низькокалорійного  та висококалорійного палива (рис. 16).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для отримання суміші газів  з високою теплотою згоряння використовують змішувач типу (а). Змішувач (б) є більш  простим, але якість змішування погіршується. На газозмішувальній станції передбачено  контроль та регулювання газів, що змішуються, а також співвідношення їх витрат. При цьому теплота згоряння суміші газів:

Q_CM = Q₁r₁ + Q₂r₂,

де Q₁, Q₂ – теплота згоряння газів, що змішуються;

r₁,r₂ – їх об’ємні частки.

Станції, на яких водночас здійснюється змішування газів та підвищення тиску  газової суміші, називають змішувально  – підвищувальними. Вони можуть бути індивідуальними, тобто на одного споживача, або центральними. На газо підвищувальних станціях (ГПС) за допомогою газодувок  тиск газу збільшують для транспортування  його споживачеві (рис. 17).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доменний та коксовий газ  проходять через дросельні пристрої і надходять до змішувача. Коксо - доменна суміш проходить шпиндельну та секторну засувки, дросельний пристрій і надходить на всмоктування газодувки. Після підвищення тиску газ подається  у нагнітальні колектори високого тиску. У випадку зупинки підвищувальної станції змішаний газ у невеликий  кількості може подаватися споживачеві  по байпасних лініях. Для продувки системи слугує газова свіча.

Газова арматура ділиться на запірно – регулюючу, запобіжну, арматуру, що відводить конденсат, аварійну. При низькому тиску використовують арматуру з сірого чавуну, при тиску  до 1,6 МПа – з ковкого чавуну, до 6,4 МПа – зі сталі. При вмісті сірководню у газі більш, ніж 20 мг/м³ використовують арматуру з мідних сплавів, при транспортуванні агресивних газів – з нержавіючої сталі.

До запірно – регулюючої арматури відносяться газові крані, засувки і вентилі. Вона повинна  забезпечувати герметичність, малий  гідравлічний опір, швидке відкривання  та закривання.

У якості запобіжних пристроїв  використовують електромагнітні вентилі  та клапани; аварійна арматура забезпечує швидке перекриття трубопроводу.

Для видалення конденсату  використовують збірники конденсату. Вони являють собою циліндричні  ємності з трубкою для відведення конденсату. Їх встановлюють у самих  низьких точках газопроводу.

Найбільш часто для  транспортування газів використовують труби з вуглецевих та низько легованих  сталей (С < 0,27%; S < 0,05%; Р < 0,04%). Це можуть бути безшовні та зварні труби з подовжнім або спіральним швом. Для зовнішніх газопроводів у місцях установки засувок та кранів використовують фланцеві з’єднання труб. На нарізне з’єднання підключають до газопроводу збірники конденсату та контрольно – вимірювальні прилади. Місця газопроводу на нарізному або фланцевому з’єднанні повинні мати вільний доступ для ревізії та обслуговування.

Самим надійним з’єднанням труб є зварне. Для контролю якості швів використовують методи рентгено -, гама – та магнитографії Звичайно для газопроводів середнього та високого тиску використовують труби зі спокійної сталі, а для низького тиску – з напівспокійної та киплячої сталі.

Інколи використовують неметалічні  труби, особливо при прокладці газопроводу  у грунті з підвищеною корозійною здатністю. Це пластмасові труби (поліетиленові, вініпластові) та асбестоцементні. Пластмасові  труби використовують при будівництві  газопроводів у селищах, сільських  населених пунктах з малою  кількістю відгалужень. Перевагою  цих труб є корозійна стійкість, однак вони мають малу механічну  міцність, швидко руйнуються при попаданні  до них нафтопродуктів та жирів. Асбестоцементні  труби звичайно використовують для  газопроводів низького тиску.