Зберігання газу в газгольдерах

Газгольдерами називають посудини великого обсягу, призначені для зберігання газів під тиском. Розрізняють газгольдери низького (4000 Па) і високого (від 70 кПа до 300 кПа Па) тиску. У газгольдерах першого типу робочий об'єм є змінним, а тиск газу в процесі наповнення або спорожнення змінюється незначно.

Рис. 19.1. Принципова схема газгольдерів низького тиску: а) мокрий; б) сухий

1 - резервуар; 2 - дзвін; 3 - ролики; 4 - газопровід; 5 - шайба; 6 - ущільнення; 7 - обмежувач ходу

Принцип роботи мокрого газгольдера (рис. 19.1, а) наступний. При закачуванні газу в газгольдер тиск під дзвоном зростає і вода частково витісняється в кільцевий простір між резервуаром і дзвоном. Вона грає роль гідравлічного ущільнення. Як тільки тиск газу перевищить навантаження, створювану масою дзвони, останній починає переміщатися вгору, звільняючи обсяг для нових кількостей газу. При спорожненні газгольдера тиск газу під дзвоном зменшується і він опускається.

Принцип роботи сухого газгольдера (рис. 19.1, б) аналогічний роботі парової машини. Під тиском газу, що подається під шайбу, вона піднімається вгору до певної межі, а при відборі газу – опускається вниз, підтримуючи своєю масою постійний тиск в газгольдері. Сухі газгольдери менш надійні, ніж мокрі, але і менш металлоемки. Недоліком газгольдерів низького тиску є те, що вони володіють відносно низькою акумулюючої здатністю.

Газгольдери високого тиску мають незмінний геометричний об'єм, але тиск в них по мірі наповнення або спорожнення змінюється. Хоча геометричний об'єм газгольдерів цього класу багато менше обсягу газгольдерів низького тиску, кількість закладеного в них газу може бути значним, завдяки високому тиску. Так, якщо в мокрому газгольдері об'ємом 100 м³ під тиском 4000 Па можна зберігати 104 м³ газу, то в газгольдері з тиском 1,6 МПа того ж геометричного об'єму - 1700 м³, тобто майже в 17 разів більше.

Газгольдери високого тиску бувають циліндричні та сферичні. Циліндричні газгольдери (рис. 19.2) мають геометричний об'єм від 50 до 270 м³.

Рис. 19.2. Циліндричні газгольдери високого тиску: а) горизонтальний; б) вертикальний;

1 - обичайка; 2 - днище; 3 - манометр; 4 - фундамент; 5 - з'єднувальний газопровід

Циліндричні газгольдери розраховані на тиск від 0,25 до 2 МПа. Товщина їх стінки може досягати 30 мм. Сферичні газгольдери в нашій країні мають геометричний об'єм від 300 до 4000 м³ і товщину стінки від 12 до 34 мм. Сферична форма посудини для зберігання газу під високим тиском є найбільш вигідною за металлозатратам і загальної вартості. Монтують сферичні газгольдери з окремих пелюсток, розкроєних у вигляді апельсинових часточок, а також з верхнього та нижнього днищ, що мають форму кульового сегмента. Опори газгольдерів виконують у вигляді циліндричного склянки із залізобетону зі сталевим опорним кільцем або у вигляді стійок-колон, прикріплених до кулі по екваторіальній лінії та пов'язаних між собою системою розтяжок.

19.1. Підземні газосховища

Підземним газосховищем (ПСГ) називається сховище газу, створене в гірських породах. Розрізняють два типи ПСГ: в штучних виробках і в пористих пластах. Перший тип сховищ отримав обмежене поширення. Так, в США на них припадає близько 6% з 371 ПСГ: 1 - в переобладнаної вугільній шахті і 21 - у відкладеннях кам'яної солі. Решта 349 ПСГ відносяться до сховищ другого типу: з них 305 розміщені у відпрацьованих нафтових і газових родовищах, а 44 - у водоносних пластах.

Тиск закачується в підземне сховище газу досягає 15 МПа. Для закачування, як правило, використовуються газомотокопрессори. Оптимальна глибина, на якій створюються підземні газосховища, становить від 500 до 800 м. Це пов'язано з тим, що зі збільшенням глибини зростають витрати на облаштування свердловин. З іншого боку, глибина не повинна бути занадто малою, так як в сховищі створюються досить високі тиски. Підземне сховище заповнюють газом кілька років, закачуючи кожен сезон дещо більший обсяг газу, ніж той, який відбирається.

19.2. Газорозподільні мережі

Газорозподільною мережею називають систему трубопроводів та обладнання, що служить для транспорту та розподілу газу в населених пунктах. В залежності від тиску розрізняють такі типи газопроводів систем газопостачання:

• високого тиску ... 0,3 ... 1,2 МПа;

• середнього тиску .... 0,005 ... 0,3 МПа;

• низького тиску .... менше 0,005 МПа.

Залежно від числа ступенів пониження тиску в газопроводах системи газопостачання населених пунктів бувають одно-, дво- і триступінчаті:

1) одноступенева – це система газопостачання, при якій розподіл і подача газу споживачам здійснюються по газопроводах тільки одного тиску (як правило, низького); вона застосовується в невеликих населених пунктах;

2) двоступенева система забезпечує розподіл і подачу газу споживачам по газопроводах двох категорій: середнього і низького або високого і низького тисків; вона рекомендується для населених пунктів з великим числом споживачів, розміщених на значній території;

3) триступенева – це система газопостачання, де подача і розподіл газу споживачам здійснюються по газопроводах і низького, і середнього, і високого тисків; вона рекомендується для великих міст.

При застосуванні дво- і триступінчатих систем газопостачання додаткове редукування газу проводиться на газорегуляторних пунктах (ГРП).

Газопроводи низького тиску в основному використовують для газопостачання житлових будинків, громадських будівель і комунально-побутових підприємств. Газопроводи середнього і високого (до 0,6 МПа) тисків призначені для подачі газу в газопроводи низького тиску через міські ГРП, а також для газопостачання промислових і великих комунальних підприємств. По газопроводах високого (більше 0,6 МПа) тиску газ подається до промислових споживачів, для яких ця умова необхідно за технологічними вимогами.

За призначенням у системі газопостачання розрізняють розподільні газопроводи, газопроводи-вводи та внутрішні газопроводи. Розподільні газопроводи забезпечують подачу газу від джерел газопостачання до газопроводів-вводів. Газопроводи-вводи з'єднують розподільні газопроводи з внутрішніми газопроводами будівель. Внутрішнім називають газопровід, що йде від газопроводу-вводу до місця підключення газового приладу, теплоагрегат і т. д.

По розташуванню в населених пунктах розрізняють зовнішні (вуличні, внутрішньоквартальні, дворові, міжцехові, міжселищні) і внутрішні (внутріцехові, внутрішньобудинкові) газопроводи. За розташуванням відносно поверхні землі розрізняють підземні та надземні газопроводи.

За матеріалом труб розрізняють газопроводи металеві (сталеві, мідні) і неметалеві (поліетиленові, азбоцементні та ін.). У місцях з'єднання газопроводів різного тиску встановлюються газорегуляторні пункти ГРП, призначені для зниження тиску і автоматичної підтримки його на заданому рівні. Деякі ГРП обладнуються приладами для вимірювання кількості газу: діафрагмами в комплекті з диференціальними манометрами або ротаційними лічильниками.