Автономное газоснабжение

Автономная газификация и газоснабжение

Автономное газоснабжение – система, при которой газ для домовладений, хозяйств или предприятий поступает не из магистрального газопровода, а из независимых резервуаров – баллонов и газгольдеров. Газ в резервуарах хранится в сжиженном состоянии, что позволяет иметь его достаточный запас в емкостях относительно небольшого объема.

Используемое топливо

В системах автономного газоснабжения используют сжиженные углеводородные газы (СУГ) – пропан, бутан и их смесь, а также жидкий метан и сжиженный природный газ (СПГ).

Пропан и бутан удобны тем, что они легко сжижаются и хранятся при обычной температуре и относительно невысоком (не более 1,6 МПа) давлении, а также легко испаряются, переходя в газообразное состояние. Бутан сжижается при меньшем давлении, чем пропан, но его испарение прекращается при температуре чуть ниже нуля, что создает определенные, но вполне решаемые проблемы в зимний период (см. ниже). С чистым пропаном таких сложностей вообще не возникает, но он стоит несколько дороже, чем бутан или пропан-бутановая смесь.

Метан – основная составляющая природного газа. Метан образуется при многих химических и биологических процессах, сопутствует нефти и углю и является самым дешевым из углеводородных газов. Метан не сжижается от сжатия при нормальной температуре, но при -160°С превращается в жидкость при обычном давлении. Для производства, транспортировки и хранения жидкого метана и сжиженного природного газа (СПГ) требуется особое оборудование, способное поддерживать столь низкие температуры и работать при них.

К технике, работающей на столь низких температурах, предъявляются крайне высокие требования, что неизбежно сказывается на ее стоимости, а хранить сжиженный газ при давлении в 16 атмосфер значительно проще, чем при температуре -160°С. Поэтому для автономной газификации частных домов, участков, хозяйств, малых и средних предприятий применяют пропан и бутан (СУГ), а жидкий метан и сжиженный природный газ (СПГ) используют только на крупных производствах и газовых электростанциях, где высокие затраты на оборудование и хранение окупаются меньшей ценой на топливо.

Способы организации автономной газификации

В зависимости от потребности в сжиженном газе и способах его использования для его хранения используют разные типы емкостей, к которым относятся

переносные газовые баллоны;
газобаллонные установки;
наземные газгольдеры;
подземные газгольдеры;
мобильные газгольдеры на автоприцепах.

Переносные баллоны

Переносные баллоны с жидким пропаном или пропан-бутановой смесью используют для кухонной газовой плиты, газового камина или конвектора, газовой колонки, к которым их присоединяют при помощи простого редуктора, понижающего и регулирующего давление газа. По окончанию газа в баллоне его отвозят на газоналивную станцию (ГНС), где снова заправляют СУГ для повторного использования.

Газобаллонные установки

Более удобной конструкцией является газобаллонная установка, объединяющая два и более баллона. Баллоны в ней поделены на два так называемых плеча, переключение между которыми производится вручную или автоматически. Это дает возможность заменить и заправить опустевшие баллоны, не прерывая подачу газа. Газобаллонные установки обладают большим ресурсом и способны обеспечить не только газовую плиту или водонагреватель, но и отопительный котел и газовый электрогенератор для тепло- и электроснабжения небольшого дома или коттеджа.

Наземные и подземные газгольдеры

Газгольдер представляет собой большую емкость для сжиженного газа, устанавливаемую стационарно. Объем газгольдера составляет от одного до десяти и более кубометров, а его заправка осуществляется при помощи автоцистерны-газовоза. При необходимости к системе можно подключить несколько газгольдеров.

Наземные газгольдеры устанавливают горизонтально или вертикально. Вертикальная установка позволяет не только сэкономить площадь, но и более просто решить проблему с неиспарением бутановой составляющей СУГ при отрицательных температурах. По мере отбора пропана, бутан, оставаясь жидким, скапливается внизу газгольдера и подается в испаритель, где под действием нагрева превращается в газ.

Более эффективно решить проблему с неиспарением бутана позволяет подземный газгольдер. В средних широтах даже при самых суровых зимах земля не промерзает на глубину более метра, и температура в подземном газгольдере остается положительной в течение всего года. Подземный газгольдер обходится несколько дороже за счет стоимости земляных работ и антикоррозийной защиты, но эти затраты окупаются в течение нескольких лет.

Мобильные газгольдеры

Мобильные газгольдеры – компромиссное решение, сочетающее достоинства переносных баллонов и стационарных газгольдеров. Мобильный газгольдер представляет собой емкость для сжиженного газа объемом 500-1000 литров, установленную на небольшом автоприцепе. Для заправки мобильного газгольдера нет необходимости вызывать газовоз – его можно прицепить к любому легковому автомобилю и самостоятельно отбуксировать на газоналивную станцию. А в мороз его легко разместить в гараже, решив таким образом уже упомянутую проблему с неиспарением бутановой составляющей СУГ.

Оборудование, используемое в составе систем автономного газоснабжения

Кроме газовых резервуаров, газопроводов и коммутирующих элементов в системах автономного газоснабжения используется и другое оборудование.

Газовые редукторы (регуляторы давления)

Газовые редукторы понижают давление паров сжиженного углеводородного газа, обычно составляющее около 1,5 Мпа, до давления, приемлемого для работы газовых приборов – 3-5 кПа. В простейших конструкциях, например, в редукторах, соединяющих газовый баллон с газовой плитой, этот процесс происходит в один этап, а в более сложных конструкциях – в два этапа, при котором высокое давление понижается сначала до среднего, составляющего около 0,1 МПа, а потом уже до низкого.

Эти два этапа могут быть реализованы как с помощью одного двухступенчатого редуктора, так и с помощью двух отдельных разнесенных приборов. Разнесенное редуцирование используется в разветвленных системах, расположенных на значительной площади, так как более высокое промежуточное давление позволяет многократно увеличить пропускную способность локальных газопроводов и обойтись трубами небольшого диаметра даже для питания мощных газовых котлов или электрогенераторов.

Испарители

Испарители применяют не только для испарения жидкого бутана при отрицательных температурах, но и для увеличения производительности газгольдера. Их принцип действия прост и основан на применении нагревателей, но использование испарителей позволяет во много раз увеличить скорость образования паровой фазы тогда, когда естественного испарения оказывается недостаточно.

Защитные и аварийные системы

К защитным системам относятся различные виды клапанов, автоматически сбрасывающих давление или перекрывающих подачу газа в нештатных и аварийных ситуациях, а также системы контроля давления, герметичности системы и сигнализации. Кроме этого, система автономного газоснабжения может быть оборудована источниками бесперебойного питания, так как при отключении электричества применяемая в них электроника и автоматика окажется неработоспособной.