Особенности газоснабжения в районах с холодным климатом

Выбор технологических решений, предназначенных для снабжения газом населенных пунктов северных регионов, зависит многих факторов: наличия ГНС, путей подвоза газа, условий доставки его потребителям (автоцистернами или баллонами). При возможности доставки газа потребителю в автоцистернах-газовозах в качестве источника газоснабжения принимаются групповые резервуарные установки (при условии согласования с местными органами пожарного и газового надзора). В остальных случаях рекомендуется использовать групповые баллонные установки в отдельно стоящих отапливаемых помещениях (шкафах) или индивидуальные баллонные установки, устанавливаемые в хозяйственных помещениях.

Необходимо учитывать малую несущую способность многолетнемерзлых грунтов и низкие температуры наружного воздуха, которые исключают возможность использования в качестве источника газоснабжения подземных резервуарных установок и баллонов, устанавливаемых в наружных шкафах.

Таблица 4.10. Классификация грунтов по степени их пучинистости при замерзании

Характеристика грунта по степени пучинистости	Наименование грунта	Пучение		Состояние грунтов после оттаивания
Характеристика грунта по степени пучинистости	Наименование грунта	см за сезон	% к слою промерзания в 2 м	Состояние грунтов после оттаивания
НП - непучинистые	Щебеночно-валунные отложения, сцементированные песчаные грунты, скальные породы	-	-	Твердое,без изменения внешних признаков

МП - малопучинистые	Щебень, гравий, крупно-, средне- и мелкозернистые пески	до 3-7	до 1,5-3,5	Плотное и рыхлое, без изменения внешних признаков

СП - среднепучинистые	Разно- и мелкозернистые пылеватые пески, супеси, суглинки и глины	до 10-20	до 5-10	Плотное, рыхлое и пластичное; частично нарушается структура

ОП - очень пучинистые	Пылеватый грунт (пылеватые лёссовидные суглинки, пылеватые оглеенные суглинки), супеси и глеевоторфянистые грунты	до 30-50	до 15-20	Пластично-текучее; структура нарушена, под давлением ' превращается в плывун

Весьма перспективны системы, использующие газовоздушные смеси. Их применение значительно повышает надежность систем газоснабжения, особенно с учетом предотвращения конденсато- и гидратообразования в газовых коммуникациях.

Практикой установлено, что наиболее эффективны технические решения, основанные на использовании испарительных установок. Типовая схема такого комплекса включает в себя резервуарный парк, испарители, трубопроводы, запорно-регулирующую и предохранительную арматуру систем автоматического контроля. Все оборудование, включая резервуары, размещается в отапливаемом (надземном) помещении.

Надземно расположенное помещение испарительной установки с резервуарами рекомендуется относить по нормам разрывов от других строений к установкам с надземным расположением резервуаров. Минимальное расстояние от помещения испарительной установки до зданий и сооружений различного назначения следует принимать в соответствии с ранее приведенными требованиями.

Для регазификации сжиженных газов рекомендуются электрические испарители «сухого» типа. При наличии соответствующих технико-экономических обоснований может быть использован и другой тип испарителя — жидкостный.

Запорные, предохранительные и регулирующие устройства должны исключать возможность попадания жидкой фазы из испарителя в трубопровод паровой фазы и повышения давления в испарителе сверх допустимого для резервуаров. Предохранительные клапаны, установленные на резервуарах, обеспечивают герметичность системы до давления 0,1 МПа. При повышении давления до 1,5 МПа клапан полностью открывается и стравливает избыток газа на сбросную свечу, выведенную выше кровли здания на высоту до 3 м. Клапаны-отсекатели, установленные на испарителях, исключают попадание жидкой фазы газа из испарителя в трубопровод паровой фазы (соответствующие условия складываются при потреблении, превышающем максимальную производительность испарителя).

Подача электроэнергии к электрическим испарителям должна осуществляться от электрических шкафов, устанавливаемых в операторском помещении. Проход электрокабеля к испарителям через стенку, отделяющую операторское отделение от испарительного отделения, должен быть тщательно уплотнен в защитной гильзе — с сальником со стороны испарительного отделения на расстоянии равном не менее 2/з высоты испарительного отделения. Электрические шкафы, корпус испарителей, резервуары, электронагреватели должны быть заземлены.

Расчетная часовая нагрузка по газу G, кг/ч, на испарительную установку при газоснабжении жилых домов, имеющих газовые плиты и газовые водонагреватели, может быть определена по формуле

G= [nk_nq_г/(Q_H•365)] К_ч (4.8)

где п — число жителей, пользующихся газом (при отсутствии данных п принимается по числу газифицируемых квартир и коэффициенту семейности, который ориентировочно равен 3,7-4,0); k_n — коэффициент суточной неравномерности потребления газа в течение года (при наличии в квартирах газовых плит принимается равным 1,4; при наличии плит и водонагревателей — 2); q — годовой расход газа на 1 человека, кДж, принимаемый в соответствии с данными табл. 3.5: при приготовлении пищи и нагреве воды на хозяйственные нужды без стирки белья составляет 2982 МДж; при приготовлении пищи, нагреве воды для хозяйственных и санитарно-гигиенических нужд без стирки белья (при наличии плиты и водонагревателя) — 5334 МДж; К_ч — показатель часового максимума суточного расхода (с учетом расхода газа на стирку белья), равный 0,12; Q_H — низшая теплота сгорания газа, кДж/м³.

Отсюда несложно рассчитать количество испарительных установок заданной производительности, необходимое для снабжения потребителей газом. Независимо от результатов расчета, рекомендуется устанавливать в испарительном помещении не менее двух испарителей с общей испарительной способностью, равной расчетному расходу газа. Наличие двух испарителей повышает надежность работы установок.

Система отключающих устройств в обвязке испарителя с резервуарами и узла слива обязана обеспечивать возможность одновременной подачи паровой фазы СУГ низкого давления для газоснабжения потребителей и паровой фазы газа высокого давления для поддавлива- ния сжиженных газов при его сливе из автоцистерн.

Для бесперебойного снабжения газом потребителей в случае временного отключения электроэнергии технологическая схема обычно предусматривает возможность подачи газа за счет естественного испарения.

При проектировании систем газоснабжения следует учитывать климатическую специфику:

• влияние на газопроводы, оборудование, запорную и регулирующую арматуру низких температур газа и окружающей среды (образование конденсата и замерзание влаги, образование гидратов, температурные напряжения в материалах, изделиях);

• тепловое воздействие газопроводов на мнолетнемерзлые грунты и возможность повреждения как самих газопроводов, так и близко расположенных зданий и сооружений;

• механическое воздействие на газопроводы оттаивающих и промерзающих грунтов (осадка, пучение, образование морозобойных трещин, вызывающих дополнительные напряжения в газопроводах).

Особое внимание должно быть уделено состоянию многолетнемерзлых грунтов в качестве оснований под газопроводы. Если грунты характеризуются значительными осадками при оттаивании, оттаивание грунтов вокруг трубопроводов оказывает влияние на устойчивость расположенных вблизи зданий и сооружений, то следует стремиться к сохранению многолетнемерзлого состояния грунтов в основании в процессе строительства и эксплуатации. Допущение оттаивания многолетнемерзлых грунтов в основании в процессе строительства и эксплуатации возможно, если грунты характеризуются незначительными осадками на всю расчетную глубину оттаивания, здания и сооружения вдоль трассы трубопроводов расположены на значительном расстоянии от них или построены с допущением оттаивания многолетнемерзлых грунтов в их основаниях.

При проектировании наружных газопроводов предусматриваются следующие виды их прокладки, выбор зависит от местных условий:

• в земляных насыпях-валиках;

• надземная (на опорах, мачтах, эстакадах и по конструкциям зданий и сооружений);

• подземная (бесканальная, канальная).

Внутри жилых кварталов, на территориях промышленных предприятий в зоне многолетнемерзлых грунтов, как правило, применяют прокладку газопроводов в земляных насыпях-валиках и надземную. При прокладке газопроводов в земляных насыпях-валиках должна быть предусмотрена возможность ликвидации наледи на входных участках газопроводов в помещения. Подземная прокладка в многолетнемерзлых грунтах предусматривается в тех случаях, когда остальные виды прокладки нецелесообразны по градостроительным или техникоэкономическим соображениям. Глубину заложения газопроводов следует назначать с учетом местных условий, но не менее 0,8 м от поверхности земли до верха трубы. При подземной канальной прокладке газопровода должна предусматриваться установка сигнализаторов загазованности.

Устойчивость подземных газопроводов, прокладываемых в районах распространения многолетней мерзлоты, а также в льдонасыщенных просадочных и пучинистых грунтах, достигается предварительным оттаиванием и уплотнением местных грунтов, заменой грунтов на непучинистые и непросадочные, понижением уровня грунтовых вод и др.

Установка водонагревателей, не оснащенных автоматикой, обеспечивающей прекращение подачи газа при нарушении тяги в дымоходе, а также водонагревателей без отвода продуктов сгорания в дымоход не допускается. В районах с холодным климатом установка шиберов в отопительных печах обязательна.