конспект лекций. Конспект лекций по газу оригинал. Конспект лекций для студентов специальности 130501 Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ
 Скачать 4.98 Mb.
|
|
Федеральное Агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Омский государственный технический университет Белицкий В.Д. ГАЗОВЫЕ СЕТИ И ГАЗОХРАНИЛИЩА (конспект лекций) для студентов специальности 130501 – «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ». Омск – 2009 г. ВВЕДЕНИЕ Газовая промышленность является самой молодой и быстроразвивающейся отраслью топливной промышленности РФ. Природные горючие газы являются высокоэффективным и универсальным теплоносителем, способным заменить твердое и жидкое топливо в быту, в городском и энергетическом хозяйствах, в промышленности и транспорте. Замена газом других менее экономичных видов топлива позволяет получить значительную экономию в топливно-энергетическом комплексе. Широкий размах работ по газификации городов и населенных пунктов определил необходимость создания нового вида хозяйства – газового. Газовое хозяйство городов представляет собой сложную инженерную систему, в которую входят газовые сети, системы резервирования и установки для сжигания газа. Применение газа для технологических нужд промышленности снижает стоимость топлива, способствует повышению производительности и улучшению качественных показателей работы агрегатов. Газ является одним из основных видов топлива и химического сырья для ряда важнейших отраслей промышленности. Использование газа для промышленности и сельскохозяйственного производства в городских населенных пунктах позволяет улучшить экономическую обстановку. Большие удобства от использования газа на бытовые нужды получает население. Широкий размах получила газификация жилищно-коммунального хозяйства. Резко увеличилось применение сжиженных углеводородных газов (СУГ) для отопления бытовых и коммунальных помещений, для сушки, резки и сварки металлов, как топливо для двигателей легковых машин. В России создана мощная база газодобывающей промышленности. Основным центром добычи газа стала Западная Сибирь. Одной из ведущих подотраслей газовой промышленности является газопроводный транспорт. Увеличение протяженности магистральных газопроводов (МГ), их разветвленность, обуславливающая охват газопотреблением большой территории России, значительное число взаимосвязанных объектов, включенных в газотранспортную систему, позволяет говорить о том, что в России успешно функционирует Единая Система Газоснабжения (ЕСГ). Было построено значительное количество крупных магистральных трубопроводов. Впервые в мировой практике в нашей стране началось строительство газопроводов из труб больших диаметров: 1000, 1200 и 1420мм. Были построены Центральная система магистральных газопроводов, Западная, Поволжская, Кавказская, Уральская и др. Будет и в дальнейшем продолжено строительство мощных газопроводов, увеличится их пропускная способность, широкое применение получат автоматизированные газоперекачивающие агрегаты. 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ. СВОЙСТВА ГАЗОВ. В системе газоснабжения могут использоваться природный газ, подаваемый в какой-либо населенный пункт по магистральному газопроводу, сжиженный газ или смесь паров пропана и бутана с воздухом. Основным топливом в системе газоснабжения является природный газ. Газ от мест добычи по магистральным газопроводам поступает на газораспределительные станции (ГРС) городов, крупных населенных пунктов. По трубам большого диаметра (1200, 1420мм) он перемещается за счет избыточного давления до 10 МПа, создаваемого головными (расположенными непосредственно у места добычи газа) и промежуточными (размещаемыми на трассе газопровода через 125-150км) компрессорными станциями (КС). ГРС с непосредственным постоянным обслуживанием, а также автоматические газораспределительные станции (АГРС) с периодическим обслуживанием, как правило, располагаются вблизи городов и крупных населенных пунктов. На ГРС и АГРС давление транспортируемого газа снижается до 0,3 или 1,2 МПа в соответствии с проектами схем газоснабжения. Сети газоснабжения могут начинаться от ближайших городских газовых систем. Если расстояние от городских систем превышает 10км, считается целесообразным проектировать и строить ответвления – отводы – от магистральных газопроводов (МГ) с устройством ГРС и АГРС для газоснабжения отдельного населенного пункта или группы поселков в радиусе 15-25км. Причем для газоснабжения отдельных населенных пунктов экономически целесообразнее АГРС. Структурная схема системы дальнего транспорта и распределения газа приведена на рис.1.1. Система дальнего транспорта газа включает в себя промысловую установку подготовки газа к транспорту (ПГТ), устанавливаемую вблизи источника газа, и магистральный газопровод, берущий начало на выходе ПГТ и заканчивающийся у крупных потребителей газа, для газоснабжения которых в конце МГ сооружаются крупные ГРС. Система газоснабжения городов и поселков состоит из источника газоснабжения, газораспределительной сети и внутреннего оборудования. При использовании природного газа источником газоснабжения городов является МГ, а при использовании сжиженного газа – газораздаточные станции сжиженных газов, которые получают газ по магистральным трубопроводам сжиженного газа, железной дороге, автомобильным или водным транспортом. Газовая распределительная сеть представляет собой систему трубопроводов и оборудования, служащих для транспорта и распределения газа внутри города (населенного пункта, промышленного объекта). Внутреннее газовое оборудование включает внутридомовые и промышленные газопроводы, а также газовые приборы и установки для сжигания газа. Современные распределительные системы газоснабжения представляют собой сложный комплекс сооружений, состоящих из следующих основных элементов: газовых сетей высокого, среднего и низкого давления; газораспределительных станций (ГРС); газорегуляторных пунктов (ГРП) и установок (ГРУ).  Рис. 1.1.Структурная схема системы газоснабжения 1- система подготовки газа к транспорту (ПГТ); 2- ГРС попутных отборов газа; 3- ГРС для собственных нужд КС; 4- газораспределительный пункт (ГРП) попутного газа по трассе магистрального газопровода; 5- ГРС системы газоснабжения; 6- кольцо системы газоснабжения высокого давления (1,2 МПа); 7- кольцо системы газоснабжения высокого давления (0,6 МПа); 8- кольцо системы газоснабжения среднего давления (0,3 МПа); 9- ГРС подземного хранения газа; 10- подземное хранилище газа (ПХГ); 11- КС для эакачки в подземное хранилище газа; 12- ГРП системы газоснабжения кольца среднего давления; 13- ГРП системы газоснабжения кольца высокого давления;14- контрольно-регистрирующий пункт (КРП) магистрального газопровода; 15- конечная КС магистрального газопровода; 16- начальная КС магистрального газопровода; 17- линейный участок магистрального газопровода, L1, L2, L3-длины линейных участков. Классификация газопроводов дана в табл. 1.1. Таблица 1.1. Классификация газопроводов, входящих в систему газоснабжения
Распределительными газопроводами следует считать наружные газопроводы, обеспечивающие подачу газа от источников газоснабжения до газопроводов – вводов, а также газопроводы высокого и среднего давления, предназначенные для подачи газа к одному объекту (газорегулирующему пункту, промышленному предприятию, котельной и т.п.) Газопроводом – вводом следует считать газопровод от места присоединения к распределительному газопроводу до отключающего устройства на вводе. Вводным газопроводом следует считать участок газопровода от отключающего устройства на вводе в здание (при установке отключающего устройства снаружи здания) до внутреннего газопровода, включая газопровод, проложенный в футляре через стену здания. Межпоселковыми газопроводами следует считать распределительные газопроводы, прокладываемые вне территории населенных пунктов. Внутренний газопровод – это участок газопровода от газопровода-ввода (при установке отключающего устройства внутри здания) или от вводного газопровода до места подключения приборов, теплового агрегата и др. Газопроводы на территории городов и других населенных пунктов в зависимости от максимального рабочего давления делятся на газопроводы: - низкого (до 0,005 МПа); - среднего (0,005-0,3 МПа); - высокого (0,3-1,2 МПа) давлений, которые в свою очередь подразделяются на газопроводы высокого давления II категории (0,3-0,6)МПа, и газопроводы высокого давления I категории (0,6-1,2)МПа. Давления, по значению которых проведена классификация городских газопроводов, являются избыточными. В газопроводах низкого давления при газоснабжении бытовых потребителей следует использовать искусственный газ давлением 0,002 МПа, природный газ давлением 0,003 МПа, а сжиженный газ давлением 0,004 МПа. Искусственный газ вырабатывается на заводах из угля, сланцев или нефти. Внутреннее газовое оборудование жилых домов, коммунальных и промышленных предприятий включает внутридомовые и внутрипроизводственные газопроводы, а также газовые приборы и установки для сжигания газа. Подается природный газ в города по мощным МГ, которые целесообразно эксплуатировать при максимальной проектной пропускной способности. Фактическое потребление газа характеризуется резкой неравномерностью в течение суток, месяца и года. Неравномерность связана с изменением погоды, специфическими особенностями некоторых производств и др. Сезонная неравномерность потребления газа требует аккумулирования больших количеств газа в летний период и отпуск его потребителям в холодный зимний период года. Единственно приемлемым способом создания таких запасов газа является его хранение в подземных хранилищах, которые могут быть созданы в истощенных нефтяных и газовых месторождениях, а также в водяных пластах. Подземное газохранилище оборудовано скважинами для закачки и отбора газа из пласта, установками для охлаждения, очистки и осушки газа. Газ в газохранилище поступает из МГ через специальную компрессорную станцию (КС). Отбор газа из хранилища ведется через ГРС. Для хранения относительно небольших количеств газа на заводах и в газораспределительной сети применяются газгольдеры низкого и высокого давлений. В газовой сети газгольдеры служат для покрытия часовой неравномерности потребления газа в течение суток. Для приема, хранения и поставки потребителям СУГ строят раздаточные станции и кустовые базы. Для хранения больших объемов сжиженных газов сооружают подземные хранилища в искусственных или естественных выработках в плотных непроницаемых породах. 1.2. Горючие газы, используемые для газоснабжения. Для газоснабжения используются природные и искусственные газы. По ГОСТ 5542-78* содержание вредных примесей в граммах на 100м3газа не должно превышать: сероводорода-2, аммиака-2, цианистых соединений в пересчете на синильную кислоту (НСN)-5, смолы и пыли-0,1, нафталина - 10 (летом) и 5 (зимой). Содержание влаги не должно превышать количеств, насыщающих газ при температуре 20оС (зимой) и 35°С (летом). Если газ транспортируют на большие расстояния, то его осушают. Природные газы представляют собой смесь углеводородов метанового ряда. Природные газы можно подразделить на три группы. газы чисто газовых месторождений. Состоят в основном из метана СН4 до 98%, являются сухими или тощими. Характеристики природных газов некоторых северных месторождений приведены в табл. 1.2. попутные газы нефтяных месторождений. Содержат большое количество тяжелых углеводородов - обычно более 150 г/м3. Являются жирными газами. Это смесь сухого газа, пропан-бутановой фракции и газового бензина. газы конденсатных месторождений. Это смесь сухого газа и конденсата. Пары конденсата представляют собой смесь паров тяжелых углеводородов (бензин, легроин. керосин). Сухие газы легче воздуха, а жирные - обычно тяжелее. Теплотворная способность газов чисто газовых месторождений-31000...38000 кДж/м3, а попутных газов нефтяных месторождений-38000...63000 кДж/м3. Искусственные газы. При термической обработке твердых топлив в зависимости от способа переработки получают газы сухойперегонки и генераторные газы. Сухая перегонка - процесс разложения твердого топлива без доступа воздуха. Получают газ, смолу и коксовый остаток (температура процесса 900... 1100 °С). Примерный состав коксового газа, %: Н2-59; СН4-24; СnНm-2; СО - 8; СО2 – 2,4; О2 -0,6; N2 – 4. Теплотворная способность - 16000...18000 кДж/м3, плотность 0,45...0,5 кг/м3.
Газификация - процесс термохимической переработки топлива. В результате реакции углерода топлива с кислородом и водяным паром образуются горючие газы: окись углерода, водород и азот. Одновременно с процессом газификации протекает частичная сухая перегонка топлива. Продуктами газификации топлива являются горючий газ, зола, и шлаки (в газогенераторах). При подаче в газогенератор паровоздушной смеси получают генераторный газ, называемый смешанным, примерный состав которого в %: Н2-14,0; СН4-10; СО -28,0; СО2-6,0; О2 -0,24; Н2S-0,2; N2 – 50,6. Теплотворная способность генераторного газа - 5500 кДж/м3 плотность - 1,15 кг/м3. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
изшая
лот-