Технология использования сжатых газов (стр. 17 )

Существенной особенностью работы систем газоснабжения является то, что подача газа равномерна, а потребление неравномерно, переменно из-за колебания суточного потребления, погоды. Поэтому излишки газа в период меньшего потребления (летом) заканчивают в хранилище, а затем используют по мере надобности, когда потребление возрастает (зимой).

Схемы бывают: тупиковые, кольцевые, смешанные.

Тупиковая – концы трубопроводов не соединяются между собой, поэтому у различных потребителей давление может быть различным. Эта схема для небольших населенных пунктов.

Кольцевая – схема дает более равномерный режим у всех потребителей, но дороже, так как требует больших труб.

Рисунок 5.11 – Трехступенчатая схема газоснабжения населенного пункта:

1 – магистральный газопровод; 2 – газопровод низкого давления; 3 – газопровод среднего давления; 4 – газопровод высокого давления; ГРС – газораспределительная станция;
ГРП – газораспределительный пункт; ПХГ – хранилище газа.

Газоснабжение промышленных предприятий имеет свою специфику (рис. 5.12). Газ на территорию предприятия поступает через главную задвижку ГЗ. Затем, пройдя расходомерный пункт, распределяется по цехам. Если цех потребляет газ более низкого давления, то на входе устанавливают газораспределительный пункт ГРУ.

Рисунок 5.12 – Схема межцехового газопровода среднего давления

- отключающее устройство в колодце;

  - сепаратор жидкости;

- расходомерное устройство;

- сброс газа на факел.

5.8.3 Автомобильные газонаполнительные станции

Широкое распространение получило использование природного газа в качестве моторного топлива, как альтернативы бензинам для автотранспорта. Этому способствовали существенные преимущества газообразного топлива:

- высокое качество топлива, что соответствует более мягкой работе двигателей внутреннего сгорания, повышая ихресурс на 40%;

- более дешевое по сравнению с бензинами;

- в несколько раз снижается вредность выбросов;

- более транспортабельно, учитывая разветвленную сеть газопроводов в Украине;

- двигатели легко переключаются с бензина на газ и обратно;

- в 1,4 раза увеличивает срок службы моторного масла.

Для заправки автомобилей сжатым газом служат автомобильные газонаполнительные заправочные станции (АГНКС). Основной характеристикой АГНКС является количество заправок автомобилей в сутки. От этого зависят размеры станции, тип и производительность компрессорного оборудования и других аппаратов. Принципиальная схема АГНКС показана на рис. 5.13.

Сетевой газ, пройдя предварительную очистку в фильтре-сепараторе, расходомерный узел, при избыточном давлении
0,5-2 кг/см2 поступает на всасывание компрессора, где сжимается до 230 кг/см2. После влагомаслоудаления и осушки газ закачивается в аккумуляторы, а также поступает к заправочным колонкам.

Рисунок 5.13 – Блок-схема станции АГНКС:

1 – фильтр-сепаратор; 2 – блок компрессорный;
3 – аккумуляторы газа; 4 – заправочные колонки;
5 – предохранительные клапаны; 6 – свеча; 7 – установка осушки газа

При небольшом количестве автомобилей заправка осуществляется из аккумуляторов, которое периодически подкачиваются компрессором. При большом количестве автомобилей компрессор работает непрерывно. В часы пик приходится вводить технологические перерывы для подкачки аккумуляторов.

Контрольные вопросы к теме 5

1 Из каких месторождений добывают природный газ? Каков состав природных газов?

2 Что такое попутный нефтяной газ? В чем его отличие от природного газа?

3 Перечислите основные применения природного газа?

4 Приведите схему газового промысла.

5 Что такое подготовка газа?

6 Зачем производится низкотемпературная сепарация газа?

7 Приведите и поясните схему турбохолодильной установки.

8 Транспорт природного газа: основные параметры, элементы транспортной системы?

9 Нарисуйте и поясните схему газораспределительной станции.

10 Компрессорное оборудование газоперекачивающих станций: типы компрессоров, преимущества, недостатки.

11 Для чего производится переработка природных газов?

12 Какие основные способы переработки природных газов?

13 Приведите и поясните схему газоснабжения населенного пункта. Укажите параметры газа.

14 В чем состоят преимущества и недостатки природного газа как моторного топлива?

15 Приведите схему и поясните работу АГНКС.

Список литературы

1. Ионин / . – М.: Стройиздат, 1989.–268с.

2. Газопровод «Уренгой – Ужгород».– М.: Планета,1983.–64с.

3. Федоренко агрегаты/ , , .

4. Бекиров переработка природных газов/ .–М.:Химия,1987.–253с.

Тема 6 ШАХТНЫЙ МЕТАН. ТЕХНОЛОГИИ

ДОБЫЧИ И УТИЛИЗАЦИИ

Метан, содержащийся в угольных шахтах и выделяющийся при их разработке, чрезвычайно взрывоопасен. Поэтому его утилизация имеет важное значение для обеспечения безопасной эксплуатации шахт. Внимание к этой проблеме продиктовано также экологическими интересами, т. к. метан является одним из сильнейших парниковых газов. А что касается экономических аспектов, то в Украине, которая по запасам шахтного метана занимает одно из первых мест в мире, его использование позволит удовлетворить потребности национальной экономики в энергоресурсах.

6.1 Особенности шахтного метанообразования

Шахтный метан – газ, выделяющийся из угля или содержащих его пород. Бесцветен, не имеет запаха, с воздухом образует взрывоопасные смеси. Кроме собственно метана, в его состав также могут входить углекислый газ, азот, кислород и другие элементы. Принадлежит к группе парниковых газов (способствует удержанию тепла в атмосфере) и по своему влиянию на глобальное потепление в двадцать шесть раз превосходит углекислый газ. На долю шахтного метана приходится около 7% всего метана, попадающего в атмосферу.

Ученые до сих пор не пришли к единому мнению по поводу того, как образовался шахтный метан. Начало научным дискуссиям еще на заре прошлого века положил Владимир Вернадский, авторитетно заявивший, что углерод и его соединения, участвующие в строении каменного угля и других пород, являются частью глобальной геохимической системы круговорота в земной коре. Сейчас существуют две наиболее распространенные версии происхождения метана: первая – модель

формирования метана в процессе образования угольных залежей под действием температуры, давления и компонентов магмы. При этом можно выделить четыре типа формирования метановых залежей: абсорбция (поглощение), адсорбция (концентрация), растворенный газ и свободный газ. Вторая термодинамическая гипотеза связана с тем, что молекулярного метана в природе не существует, а есть исходные элементы (всепроникающий водород и углерод), которые при определенных условиях трансформируются в молекулы метана. Такое формирование происходит при высоком давлении с выделением энергии. Анализируя эти теории, учёные пришли к выводу, что они обе имеют право на существование.

Используя эти и другие гипотезы, ученым удалось выдвинуть два интересных предположения. Так, в определенных местах Донбасса на глубинах пяти и больше километров в тектонических разломах могут находиться огромные запасы метана, пригодные для промышленного использования. Кроме того, в больших количествах метан может выделяться не только из угольных пластов, но и из околоугольных пород. В некоторых случаях объем газа в песчанике и угольном пласте может быть одинаковым. Этим объясняется, почему шахтеры часто сталкиваются с появлением в шахтах дополнительных объемов газа, которые не сходятся с ранее проведенными расчетами. Чтобы баланс сошелся, необходимо либо пересмотреть природу метаноносности угля (что маловероятно), либо понимать, откуда идет газ.

Законченной теории выбросов газа в шахтные пространства не существует до сих пор, однако ученые считают, что непредсказуемые газодинамические явления происходят из-за нарушения пластов при подземной выработке. Так, когда лава уходит, под тяжестью слоев, лежащих выше, пласты расслабляются, образуются трещины, в которые из околоугольных пород выделяется газ и потом поступает в шахты. Объемы выделяемого газа зависят от способа добычи

угля, дальности нахождения от выработки газоносных массивов, геологических и физических свойств пластов. Один и тот же пласт в различных местах порой может проявлять совершенно разную способность отдавать газ. Поэтому сейчас исследователи пытаются ответить на вопросы, как найти и распознать такие газоносные участки, каким образом организовать полную газоотдачу, эффективную дегазацию и вентиляцию, а также как обеспечить подготовку и дальнейшее использование полученного газа.

Сущность процесса истечения метана из ископаемого угля состоит в следующем. Метан в угольном пласте находится в свободном газообразном виде в системе пор и трещин, сообщающихся с внешней поверхностью угольного пласта, а также в виде твёрдого раствора в объёме угольных блоков. В природном пласте метан находится в равновесном состоянии во всей массе данного угольного пласта.

При нарушении равновесия системы, например, в результате проведения выемки угля, локального взрыва, бурении скважин, начинается высвобождение метана и истечение его в область пониженных давлений (в выработку, в лаву). Особенность истечения состоит в наложении двух процессов: 1) истечение через систему каналов и трещин (фильтрация); 2) диффузия метана из твёрдого раствора блоков.