Способы хранения природного газа

Методы покрытия неравномерностей потребления газа

Для системы снабжения городов и промышленных предприятий характерна неравномерность потребления газа. Объясняется это тем, что бытовые, коммунальные и промышленные потребители рас­ходуют газ неравномерно по временам года (лето, зима), по месяцам, неделям, суткам и часам суток. Зимой расход газа всегда больше, чем летом, когда выключается отопительная система. Потребление газа в дневные часы, как правило, всегда значительно больше, чем в ночные часы. Учитывая, что в городскую сеть газ по газопроводу подается в одном и том же количестве, исходя из среднечасового расхода, то в дневное время ощущается недостаток в газе, а в ноч­ное — появляется избыток газа, так как город потребляет газа меньше, чем поступает его в газопровод.

Для устранения суточной неравномерности потребления газа вблизи городов сооружают емкости, в которые вмещают весь избы­точный газ в ночные часы, чтобы обратно выдать его в газораспре­делительную сеть города в дневные часы. С этой целью используют газгольдеры, а также объем последнего участка магистрального газопровода. Благодаря аккумулирующей способности газопровода при накапливании газа в ночные часы в нем повышается давление, достигающее к утру максимально допустимой величины. В дневные часы при повышении расхода газа его давление понижается до нор­мального. Особенно велика сезонная неравномерность газопотребле­ния, характеризующаяся тем, что крупные города имеют большой разрыв между максимальным (зимним) и минимальным (летним) расходом газа за счет значительного его использования для отопле­ния в холодное время года. Для покрытия этой неравномерности требуются крупные хранилища. Так как по экономическим сообра­жениям нецелесообразно сооружать для этой цели газгольдерные парки, на изготовление которых расходуется много стали и тре­буются значительные площади застройки, для хранения межсе­зонного запаса используют преимущественно подземные храни­лища. В отдельные периоды эти хранилища могут быть также исполь­зованы и для покрытия суточных и месячных неравномерностей потребления. В качестве дополнительных источников покрытия неравномерностей газопотребления иногда используют резервные емкости отдельных крупных потребителей и баз сжиженного газа. Необходимый объем газохранилища (газгольдерного парка) рас­считывают по графику суточного потребления газа. Объем газа при­нимается равным избытку газа в ночное время, что, в свою очередь, соответствует недостатку в дневное время. На рис. 61 представлен совмещенный график потребления и подачи газа потребителям, при­чем подача газа принята равномер­ной в, течение суток. Из графика видно, что потребление газа мень­ше подачи в период от 0 до 6 ч утра и с 22 до 24 ч и для приема излишнего количества газа необ­ходим объем, равный суммарному объему газа, который в масштабе характеризуется суммой заштри­хованных площадей на графике.

При этом объем газохрани­лища должен покрыть весь избыток дневного потребле­ния (с 6 до 22 ч). Часть рассчитанного объема газо­хранилища (газгольдерного парка) может быть компен­сирована аккумулирующей способностью магистрального газопровода.

 

Рис. 61. График суточного потреб­ления газа:

1 — среднесуточное потребление; 2 — гра­ница максимального потребления; 3 — граница минимального потребления;

 

Объем газохранилища, не­обходимый для выравнива­ния сезонной неравномерно­сти, определяют по графикам месячной неравномерности. В хранилище резервируется летний избыток газа, а зи­мой газ выдают потребителю при ритмичной работе ма­гистрального газопровода со среднегодовым расходом.

На рис. 62 представлен график годо­вого потребления газа крупным городом. На графике заштри­хованная площадь соответствует объему газа, который необходимо закачать и хранить в подземном хранилище в летние месяцы. В дан­ном случае, коэффициент месячной неравномерности газопотребле­ния, т. е. отношение фактического месячного потребления газа к среднемесячному, составляет к = 1,33, однако в отдельных слу­чаях к = 1,5.

 

 

Рис. 62.График годового потребления газа крупным городом:

1 — суточные колебания газопотребления; 2 — месячные колебания газопотребления; k — коэф­фициент месячной неравномерности газопотреб­ления; Q — расход перекачиваемого газа. За­штрихованная площадь — объем газа, подлежа­щий хранению в подземном хранилище;

 

Хранилища природного газа

Газгольдеры

Газгольдерами называются сосуды большого объема, предназ­наченные для хранения под давлением газов (углеводородных, азота и др.).

При помощи газгольдеров производится также смешение и регулирование расхода газа. По принципу работы газголь­деры различают переменного и постоянного объема, а по форме сферические и цилиндрические. Газгольдеры переменного объема рассчитаны на хранение газа при низком давлении до 4·10³Па (0,04 кгс/см²), в резервуарах постоянного объема газ хранят при вы­соком давлении — в пределах 4·10³ — 30·10⁵ Па (0,04—30 кгс/см²).

Отличительная особенность газгольдеров низкого давления заклю­чается в том, что рабочий объем у них является переменным, а да­вление газа в процессе наполнения или опорожнения остается неизменным (или меняется очень незначительно). У газгольдеров высокого давления, наоборот, геометрический объем постоянный, а давление при наполнении меняется от первоначального до рабочего; кроме того, они не имеют движущихся частей.

 

Рис. 63.Сухой газгольдер объемом 100 000 м³ с жидкостным затвором:

1 — кровля; 2 — верхнее положение шайбы (поршня); 3 — лестница-стремянка; 4 — подъемная клеть; 5 — стен­ка газгольдера; 6 — шайба;

7 — наружный подъемник; 8 — газопровод;

 

 

Рис. 64. Схема двухзвенного «мокрого» газгольдера:

а — при верхнем положении колокола и телескопа; б — при нижнем положении колоколаи телескопа; в — при верхнем положении телескопа;

г — при нижнем положении колоколаи телескопа; д — при верхнем положении колокола; D_K — диаметр колокола; D_T — диаметр телескопа;

D_Р — диаметр резервуара;

 

Газгольдеры пере­менного объема разделяют на сухие и мокрые. Сухие газгольдеры (рис. 63) работают по принципу поршня и оборудованы затво­рами. Мокрые газгольдеры имеют верхнюю подвижную часть и внизу водяной бассейн; изготовляют их объемом 100—30 000 м³, одно-, двух- и трехзвенными. На рис. 64 показана схема «мок­рого» двухзвенного газгольдера. Газ, поступающий под колокол по подводящему газопроводу, поднимает его своим давлением. На определенной высоте колокол входит в зацепление с затвором телескопа и далее поднимается вместе с ним. При этом затвор колокола захватывает с собой воду из бассейна, в результате образуется газонепроницаемая гидравлическая подушка, противостоящая да­влению газа в газгольдере.

 

 

Рис. 65.Оборудование «мокрого» газгольдера:

1 — эжектор; 2 — ручной насос; 3 — гидравлический затвор;

4 — клапанная коробка; 5 — подъемно-клапанное устройство;

6 — газосборная труба; 7 — газгольдер; 8 — сливной бак;

 

Правильное движение колокола и теле­скопа и ограничение их перекоса во время движения осуществляются с помощью наружных верхних роликов, катящихся по наружным направляющим, и внутренних нижних роликов, катящихся по внутренним направляющим. При отсутствии давления в газгольдере колокол и телескоп опираются на подставки, установленные на дне бассейна. При максимальном давлении газа внутри колокола он занимает наивысшее положение; величина давления зависит от массы колокола и телескопов, пригрузов, находящихся в за­творах воды, объема и плот­ности газа, хранимого в газ­гольдере.

Полезный объем газголь­дера соответствует объему газа, заключенному в газ­гольдере при верхнем поло­жении всех его звеньев. Оборудование «мокрого» газ­гольдера подводящими тру­бопроводами и предохрани­тельными клапанами, пред­охраняющими газгольдер от переполнения газом, выпол­няются по типовым проектам (рис. 65).

Газгольдеры высокого давления подразде­ляются на сферические и горизонтальные цилиндрические. Сфери­ческие газгольдеры в виде шаровых резервуаров (рис. 66) исполь­зуются в основном для хранения сжиженных газов (изопентана, бутана, бутилена, пропана и смесей этих газов) и рассчитаны на вну­треннее давление, соответствующее величине упругости паров хра­нимых жидкостей.

Сферическая форма резервуаров по сравнению с другими фор­мами, например цилиндрическими, наиболее эффективна по рас­ходу стали и стоимости. Институтом ЦНИИПроектстальконструк-ция разработана серия таких газгольдеров объемом 300—4000 м³ с внутренним давлением 0,25—1,8 МПа (2,5—18 кгс/см²) диаметром 9—20 м. Сферические газгольдеры оборудуют предохранительными клапанами, приборами для отбора проб и замера уровня, незамер­зающими клапанами, термометрами и приемо-раздаточными устрой­ствами.

Цилиндрические газгольдеры, обычно ограни­чиваемые по концам полусферами, устанавливают горизонтально или вертикально на опорах. Газгольдеры этого типа, имеющие объем 50—270 м³ (причем диаметр у всех газгольдеров одинаковый), различаются лишь длиной, что облегчает их изготовление и транспортировку к месту монтажа в готовом виде.

 

Рис. 66. Сферический газгольдер объ­емом 600 м³

Рабочее давление в газгольдерах 0,25—2 МПа (2,5—20 кгс/см²). Газгольдеры оснащают комплектом запорной и предохранительной аппаратуры, а также патрубками для удаления конденсата и газа.