Газопроводы.
Газоснабжение промышленных предприятий
Для снабжения потребителей газом на каждом заводе существует сложная газовая сеть, в которую входят газопроводы для различных газов, газорегуляторные пункты, смесительные станции, повысительные станции и др.
Газопровод представляет собой сооружение, состоящее из трубопровода, опор, отключающих и регулирующих устройств, компенсаторов, водоотводчиков с канализационной системой, продувных свечей, площадок обслуживания. Отдельные общезаводские газопроводы достигают в диаметре 4 метра, через них транспортируется до 600 тыс. м3 в час газообразного топлива.
По назначению газопроводы подразделяют на магистральные, связывающие отдельные предприятия, общезаводские или межцеховые, транспортирующие газ нескольким потребителям, и цеховые, начинающиеся с отвода к определенному цеху.
По величине рабочего избыточного давления различают газопроводы:
- низкого давления (до 0,05 МПа);
- среднего давления (от 0,05 до 0,3 МПа);
- высокого давления (от 0,3 до 1,2 МПа).
По качеству транспортируемого газа различают газопроводы сухого газа и газопроводы влажного газа, содержащие конденсат.
По способу прокладки различают надземные и подземные газопроводы. Подземные газопроводы трудно эксплуатировать, они подвержены коррозионному разрушению блуждающими токами, и в условиях металлургического завода их обычно не применяют.
Газопроводы должны обеспечивать полную надежность в работе и безопасность; правила к ним сформулированы в правилах Госгортехнадзора.
Сеть газопроводов предприятия может быть однолинейной, кольцевой и комбинированной.
Кольцевая сеть надежнее однолинейной (тупиковой), т.к. позволяет ремонтировать отдельные участки без нарушения режима газоснабжения. Но она дороже тупиковой из-за большей протяженности и большего числа задвижек.
Обычно на металлургическом заводе система газопроводов комбинированная, включающая как кольца, так и тупиковые ответвления.
Наружные и подземные газопроводы монтируют с учетом компенсации тепловых удлинений, для чего применяют дисковые, линзовые, сальниковые и П-образные компенсаторы. Газопроводы снабжают водоотводчиками, служащими для удаления воды, образовавшейся в результате конденсации паров, содержащихся в газах.
Для отключения отдельных потребителей и участков газопроводов применяют различные отсекающие устройства. Широко применяют листовые задвижки, обеспечивающие наибольшую плотность. Когда полная герметичность необязательна, применяют шпиндельные задвижки, гидравлические затворы, дроссельные клапаны.
Для ремонта и очистки газопроводов в местах возможного скопления предусматривают специальные люки.
Для продувки и вентиляции отключаемых участков газопроводов в наиболее высоких точках обычно устанавливают свечи.
Движение газа по трубопроводу обеспечивается начальным располагаемым или искусственно создаваемым избыточным давлением (напором) газа. Движение газа по газопроводу встречает противодействие (сопротивление), которое зависит от количества транспортируемого газа, длины и сечения газопровода, шероховатости поверхности, местных сопротивлений.
Чем больше сопротивление газопровода движению газа, тем, во-первых, с меньшим давлением он поступит к потребителю, так как часть давления будет израсходована на преодоление сопротивления и, во-вторых, тем меньше будет пропускная способность газопровода, так как скорость движения газа с ростом сопротивления снижается в квадратичной зависимости.
При расчете газопроводов низкого давления (до 1500 мм вод.ст.), принимая, что объем газа и другие его параметры по длине газопровода остаются неизменными, потерю давления в трубопроводе определяют по формуле (для линейного участка):
, мм вод.ст.,
где
l - коэффициент трения, зависит от шероховатости трубы, турбулентности
движения и физических свойств газа;
l – длина прямолинейного участка трубопровода, м;
d – диаметр газопровода, м;
V – средняя скорость движения газа, м/с;
r - плотность газа, кг/м3;
g – ускорение силы тяжести 9,8 м/с2.
Значения l для длительно работающих трубопроводов:
доменного газа l = 0,03-0,045
коксового газа l = 0,04-0,05,
природного газа l = 0,02-0,03
Скорости движения газов в газопроводах принимают, м/с.
- неочищенного доменного - 25-30
- очищенного доменного - 14-16
- коксового - 18-20
- природного - 15-30
Для расчета потерь давления на местные сопротивления применяют формулу:
, мм вод.ст.
Здесь k - коэффициент эквивалентного перевода величины местного сопротивления в линейное (по справочным таблицам).
Учитывать в расчете величину потерь давления на местные сопротивления целесообразно только для заводских газопроводов, имеющих незначительную длину.
Для газопровода дальнего газоснабжения величина потерь давления составляет 5-10% от общей потери давления, и ею часто пренебрегают.
Полная потеря давления:
Газопроводы среднего и высокого давления рассчитывают с учетом изменения параметров газа по следующей формуле:
где
- потеря давления на 1 км длины газопровода;
Рн и Рк – абсолютное начальное и конечное давление газа, кг/см2;
L – длина газопровода в км;
- коэффициент трения;
Q – расход газа по газопроводу, м3/ч;
d – внутренний диаметр газопровода, см
Профилактическое обслуживание системы газопроводов завода предусматривает:
· проверку плотности и прочности коммуникаций;
· контроль количества конденсата и его полное удаление;
· контроль работы компрессоров;
· проверку состояния колонн, кронштейнов, подвесок, опор газопроводов, их фундаментов, лестниц;
· ревизию отключающих и регулирующих устройств и заглушек;
· проверку чистоты и исправности продувных свечей;
· контроль исправного состояния сопутствующих газопроводов, паропроводов, водопроводов, кислородопроводов, работа которых может отразиться на состоянии газопровода.
Проверка и поддержание герметичности газопроводов является основной обязанностью персонала.
Наиболее тяжелые условия для работы газопроводов создаются в зимний период. При резком похолодании водяные пары из газа выпадают в виде инея внутри газопроводов, уменьшая сечение. Наиболее эффективным способом борьбы с выпадением инея в газопроводах является сжигание части газа внутри газопровода или прогрев паром.