Снабжение промпредприятия природным газом

Надежность газоснабжения предприятия

Газоснабжение промышленных предприятий может осуществляться как от индивидуального газопровода, идущего от ГРС, так и от городского.

Газовые сети по уровню давления в них классифицируются на газопроводы низкого (до 5 кПа), среднего (5-300 кПа) и высокого давления – более 300 кПа. Различают две ступени высокого давления: 300-600 и 600-1200 кПа.

По конструктивному исполнению и степени надежности обеспечения газом объекта газоснабжения газопроводы делятся на тупиковые, разветвленные и кольцевые. Последние отличаются высокой надежностью газоснабжения в силу значительного структурного резервирования, но крайне редко применяются для газоснабжения промышленных предприятий из-за сложности и большой стоимости. Как правило, газоснабжение цехов заводов выполняется по нерезервированному тупиковому межцеховому газопроводу, вероятность безотказной работы которого снижается с ростом числа его самостоятельных элементов (цеховых фидеров). Действительно,

,                                                       (3)

где F – вероятность безотказной работы газопровода;

f_i – вероятность безотказной работы i–го элемента;

n – число элементов.

Вероятность отказа этого газопровода D .                                             

Под отказом системы понимают ситуацию, когда на объект газоснабжения поступает менее 70 % номинального расхода газа, заданного графиком снабжения в течение суток.

Заводские газопроводы природного газа состоят из ввода, межцехового газопровода (межцеховых газопроводов), питающихся от газораспределительных пунктов (ГРП), разных по ступеням давления, внутрицеховых (часто с цеховыми ГРП) – для распределения газа между отдельными цеховыми потребителями и обвязочных газопроводов, обеспечивающих газораспределение в пределах одного агрегата (к примеру  нагревательной печи).

При распределении газа между цехами предприятия или отдельными агрегатами внутри цеха различают одно-, двух- и трехступенчатые системы газоснабжения. Могут быть предложены разные варианты (к примеру двухступенчатого) распределения газа по тупиковому разветвленному межцеховому (цеховому) газопроводу. Однако для каждого варианта должны определяться приведенные затраты за вероятность F  безотказной работы системы. После сравнения выбирается вариант, обеспечивающий минимум приведенных затрат и максимум надежности. Подключение цехов с потребителями высокого и среднего давлений может выполняться от различных ГРП среднего и высокого давлений или ГРП высокого и цеховых ГРП среднего давлений.

Двухступенчатая схема межцехового тупикового газопровода показана на рисунке 5.

Рисунок 5 - Двухступенчатая схема межцехового тупикового газопровода

Газоснабжение по такой схеме обеспечивается подключением промышленного предприятия через отключающую задвижку 3 к городскому газопроводу 1. На трассе вследствие ее большой протяженности между отключающей задвижкой 3 и газопроводом 1 предусмотрена установка конденсатоотводчика 2. Отключающая задвижка установлена с компенсатором 4. Центральный ГРП 5 обеспечивает снижение и регулирование давления газа, поступающего ко всем объектам газоснабжения (6, 9, 10), причем цехи 6 и 10 соответственно оборудованы внутрицеховым 7 и индивидуальным 11 ГРП для дополнительного изменения ступени давления. Газопровод 8 обеспечивает продувку всей системы.

Рассматривая вопросы газоснабжения промышленных предприятий, нужно иметь в виду, что многие из них кроме природного используют искусственные горючие газы, а также бинарные и тройные смеси. В этих случаях наряду с газопроводом природного газа сооружаются самостоятельные газопроводы для каждой разновидности искусственного газа и газовых смесей.

Наряду с межцеховым на предприятии имеются газопроводы для обвязки теплотехнологического оборудования. При проектировании обвязочных газопроводов их схему определяют по виду используемой арматуры, типам газогорелочных устройств и уровню давления газообразного топлива.

 

 

Рисунок 6 – Обвязочный газопровод

1 – технологическая зона огнетехнической установки, отапливаемая

газом; 2 – газогорелочное устройство; 3 – рабочее отключающее

устройство; 4 - манометр; 5 – кран на трубопроводе безопасности;

6 – главное отключающее устройство; 7 – отключающее от цехового

газопровода устройство; 8 – трубопровод безопасности; 9 – свеча

безопасности; 10 – продувочная свеча; 11 – кран на продувочном

газопроводе; 12 – кран для отбора проб газа; 13 – кран для 

запальника; 14 – линия запальника

Элементы межцехового газопровода

Газорегулирующие пункты

Основным назначением ГРП промышленного предприятия является снижение давления газа до требуемого значения и поддержание его при изменениях давления в магистральном газопроводе или городских сетях, а также при изменении потребления газа объектом газоснабжения (цехами). На ГРП (рисунок 7) производится также дополнительная очистка горючего от пыли, измерение его расхода и параметров (температуры и давления). ГРП также выполняет дополнительные функции: отсечку газа (срабатывание ПЗК) и его сброс в атмосферу при кратковременном повышении давления газа за РД (срабатывание ПСК). При повышении газа за РД вначале срабатывает ПСК и, если РД не справляется и далее с регулированием, то срабатывает ПЗК, и объект газоснабжения отключается от внешнего газопровода.

Рисунок 7 – Схема ГРП газопровода с 2-мя регулирующими нитками

1 – газопровод со стороны городских сетей; 2,3 – показывающие

манометр и термометр соответственно; 4 – отбор газа к

отопите-льной котельной или ПТЭЦ; 5 – продувочная свеча;

6 – основная задвижка; 7 – щитовой записывающий расходомер;

8 – отключающая задвижка; 9 – фильтр для дополнительного

улавливания пыли; 10 – предохранительный запорный клапан (ПЗК);

11 - РД; 12 – задвижка регулирующая; 13,14 – отключающие

задвижки; 15 – отбор газа для коммунально-бытовых целей;

16 – предохранительно-сбросной клапан (ПСК); 17 – продувочная

линия; 18 и 19 – соответственно щитовые приборы для записи

давления и температуры; 20 – газопровод к городским сетям

ГРП располагают в отдельно стоящем здании в непосредственной близости от ввода газа на территорию промышленного предприятия (цеха, блока цехов) или прямо в цехе. Рассмотрим последовательность установки оборудования ГРП (рисунок 7). Вначале со стороны ввода устанавливается общая задвижка и измерительная диафрагма. Затем газопровод разделяется на несколько самостоятельных линий (в данном случае предусмотрены две линии с РД), число которых определяется по максимальной и минимальной часовой производительности промышленного предприятия (по газу) и типоразмером используемых на ГРП регуляторов давления. В линиях последовательно устанавливают фильтр, ПЗК, РД, задвижку. Сбросной клапан устанавливают на общей линии. За РД устанавливают записывающие приборы для контроля температуры и давления на низкой стороне ГРП. Отбор горючего газа для промплощадки выполняют на входе ГРП. Для коммунально-бытовых целей газ отбирается на низкой стороне ГРП за общей отключающей задвижкой.

Дополнительная очистка природного газа, поступающего из городского газопровода от механических примесей, производится фильтрами.

Наиболее распространены волосяные фильтры с диаметром штуцера 5-300 мм. Для контроля сопротивления фильтра и оценки его загрязнения параллельно ему включается диффузионный манометр. Чистый волосяной фильтр имеет сопротивление 4-6 кПа и подлежит замене или очистки при повышении сопротивления до 10 кПа.

ПЗК устанавливаются на ГРП для отключения объекта газоснабжения от сети на случай изменения давления за РД в ту или иную сторону. Сверхнормативное изменение давления газа перед горелками огнетехнических установок может привести к срыву пламени или его проскоку в горелку.

Также при значительном повышении давления за РД может произойти разрушение газопровода на стороне низкого давления.

Применяемые на ГРП регуляторы делятся на 2 группы: прямого и косвенного действия. На промпредприятиях с большим потреблением газа (металлургические, химические и др.) и на ГРС используются РД косвенного действия. На машиностроительных предприятиях применяют РД прямого действия. Наиболее широко используются РД РДУК-2 (регулятор давления унифицированный системы Казанцева). В зависимости от используемого командного прибора после РД может поддерживаться низкое (командный прибор КН-2-00) или среднее (высокое) давление (командный прибор КВ-2-00).

Для определения фактического расхода газа через РД можно воспользоваться выражением

,                                   (8)

где  - паспортный расход газа через регулятор, м³/с;

 - фактический перепад давления на РД, , (здесь ), кПа;

 - давление за РД, определяемое в результате гидравлического расчета газопровода, кПа;

 - паспортное давление за РД, кПа.

Определив фактический расход газа через РД, находят общее число регуляторов, которые следует установить на ГРП:

,                                         (9)

где - потребность объекта в газе для наиболее напряженного времени суток наиболее холодного зимнего месяца, м³/ч;

    - максимальный расход газа через РД, обеспечивающий его устойчивую работу.

При выборе типоразмера РД учитывают, что суммарная минимальная часовая нагрузка объекта газоснабжения должна соответствовать минимальной пропускной способности РД, равной .

Предохранительные сбросные клапаны позволяют при резком сокращении расхода газа, когда РД не успевает снизить давление, сбросить часть газа в атмосферу и тем самым исключить возможность повышения давления на стороне потребителя. При этом ПЗК не срабатывает, т. к. имеет более грубую настройку по сравнению с ПСК. При срабатывании ПСК объект газоснабжения не отключается (см. рисунок 7). И лишь в случаях, когда после срабатывания ПСК РД вновь не справляется с регулированием, срабатывает ПЗК и поступление газа к потребителю прекращается.

Случаи отключения объектов газоснабжения от газовой сети в результате срабатывания ПЗК крайне редки. Как правило, на ГРП устанавливают ПСК пружинного типа.