Установки по получению пропан-бутановоздушного газа (смесители)

Более высокие по сравнению с природным газом теплота сгорания и плотность СУГ не дают возможность сжигать их в газогорелочных устройствах, предназначенных для природного газа, без изменения конструкции последних. Тем не менее в практике часто возникает необходимость замены того или иного вида газа в уже существующей системе газоснабжения.

Такую возможность предоставляют смеси сжиженных газов с воздухом (в иностранной литературе такие смеси называются синтетическими природными газами — synthetic natural gas). Эти смеси при определенных условиях обладают следующими преимуществами:

• полная взаимозаменяемость с природными газами в газогорелочных устройствах;
• более низкая температура конденсации, что позволяет транспортировать их в газообразном состоянии при начальном давлении в трубопроводе до 0,3 МПа и выше;
• расширение границ использования СУГ в северных районах страны;
• возможность применения бутанов в течение всего года;
• организация газоснабжения с учетом перспективного перевода на природный газ;

• выполнение функций резервного топлива для потребителей природного газа при пиковых нагрузках в сетях газопроводов или в случае аварийного прекращения газоснабжения;
• производство в автоматизированных установках с широкими пределами регулирования давления и производительности;
• расширение возможностей централизованного газоснабжения потребителей сжиженными газами.

К сравнительным недостаткам применения газовоздушных смесей относятся:

• значительные первоначальные капитальные затраты;
• удорожание газа за счет добавки воздуха и его транспортировки;
• увеличение внутренней коррозии стальных трубопроводов;
• потребность в специальном оборудовании для приготовления смесей (испарителей, смесителей, регуляторов и др).

Таблица 4.6. Характеристика углеводородных газов

Показатель	Природный газ (усредненные показатели)	Сжиженный газ
		Пропан	Бутан
Теплота сгорания, кДж/м3:
низшая	36340	91 539	120939
высшая	40273	99485	128957
Плотность, кг/м3	0,751	2,019	2,703
Относительная плотность, кг/м3	0,581	1,561	2,090
Число Воббе, кДж/м3:
низшее	47687	73231	83637
высшее	52848	79588	89182
Температура кипения, °С:
при 103,3 кПа	—	-42,1
при 50 кПа	—	-32,0
при 300 кПа	—	-5,0

Использовать газовоздушные смеси в качестве топлива для бытовых и коммунально-бытовых газовых приборов можно при условии, если содержание газа в них эквивалентно не менее чем двум верхним пределам взрываемости, а соотношение «газ-воздух» поддерживается автоматически. Взаимозаменяемые смеси сжиженных газов имеют большую теплоту сгорания по сравнению с природными газами.

Для замены природных газов необходимо приготовлять смеси «бутан-воздух» (47% бута- нов и 53% воздуха) и «пропан-воздух» (58% пропана и 42% воздуха). Такие смеси имеют теплоту сгорания соответственно 55 902 и 52 080 кДж/м3 (табл. 4.7). Их можно транспортировать при низких давлениях (до 5 кПа) и температурах (до -18°С для бутана и -53°С для пропана). Возможно приготовление газовоздушных смесей, имеющих более низкую температуру конденсации, вплоть до -37°С для бутанов (смесь соответствует границе безопасности). Однако в этом случае необходимо использовать специальные газогорелочные устройства.

Таблица 4.7. Характеристика газовоздушных смесей, пригодных для замены природных газов

Показатель	Пропан-воздух	Бутан-воздух
Теплота сгорания, кДж/м3:
низшая	52080	55 902
высшая	60396	64596
Плотность, кг/м3	1,705	1,950
Относительная плотность, кг/м3	1,319	1,510
Число Воббе (низшее), кДж/м3	43 366	45 486
Температура конденсации, °С	-53	-18

Газовоздушные смеси приготавливают в смесителях автоматического действия. Контроль за их работой ведется автоматически в зависимости от теплоты сгорания, числа Воббе или плотности смеси. Различают смесители низкого (до 5 кПа), среднего (свыше 5 кПа до 0,3 МПа) и высокого давления (свыше 0,3 до 1,2 МПа). Давление газовоздушной смеси выбирается в зависимости от результатов технико-экономических расчетов.

Себестоимость газовоздушной смеси в первую очередь зависит от стоимости сжиженных газов, эксплуатационных расходов и капитальных затрат. Она выше себестоимости природного газа, поэтому в технико-экономических расчетах сравнивают эффективность применения газовоздушных смесей по отношению не к природному газу, а к другим видам заменяемого топлива или сжиженных газов в баллонах и групповых установках. При использовании газовоздушных установок для покрытия пиковых расходов или аварийных перебоев природного газа в технико-экономических расчетах необходимо учитывать возможный материальный ущерб от недостатка природного газа или остановки производства и перевода его на другой вид топлива.