Газораспределение


                ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ




Учебник для вузов












Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2022

УДК 622.691
ББК 39.71(я7)
Г12

Авторы

Коршак А. А., Китаев С. В., Любин Е. А., Миронов В. В.


Рецензенты:
ректор Ухтинского государственного технического университета доктор технических наук, профессор Р. В. Агиней;
главный инженер - первый заместитель генерального директора ООО «Газпром трансгаз Казань» доктор технических наук М. В. Чучкалов




Г12 Газораспределение : учебник для вузов / [Коршак А. А. и др.] ; под ред. проф. А. А. Коршака. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2022. -596 с. : ил., табл.

          ISBN 978-5-9729-0833-2


      Рассматриваются структура, основные объекты, элементы систем газораспределения, горючие газы, используемые в газоснабжении, а также особенности использования для этих целей сжиженных газов. Приведены данные о методах проектного расчета систем газораспределения и о требованиях к оформлению графической части проектов. Рассматриваются методы прокладки и виды работ при сооружении газопроводов, технологии сооружения хранилищ природного газа и газорегуляторных станций. Изложены вопросы эксплуатации сети газораспределения и сети газопотребления. Приводятся данные об эксплуатации объектов снабжения сжиженными газами и об оперативнодиспетчерском управлении системами газораспределения.
      Книга рассчитана на студентов высших учебных заведений, работников предприятий газораспределения, а также всех, кто интересуется газоснабжением.

УДК 622.691
                                                                 ББК 39.71(я7)






ISBN 978-5-9729-0833-2

  © Издательство «Инфра-Инженерия», 2022
  © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2022

ВВЕДЕНИЕ



      Россия обладает крупнейшими в мире запасами природного газа, которые с учетом прогнозных оцениваются в 127 трлн м³. От объектов газодобычи подготовленный газ транспортируется по магистральным газопроводам, а затем поставляется потребителям по системам газораспределения.
      Помимо природного для газоснабжения используются и сжиженные газы, вырабатываемые из попутного нефтяного газа и газов нефтепереработки.
      Россия имеет один из самых развитых в мире комплекс распределения газа. В 2019 г. в него входили распределительная сеть протяженностью 802,8 тыс. км и около 300 тыс. пунктов редуцирования газа. Технологический комплекс газораспределительной системы позволяет обеспечить природным газом более 28 млн квартир и частных домовладений, свыше 32,8 тыс. промышленных объектов, 344 тыс. объектов коммунально-бытового сектора и 9,1 тыс. объектов сельского хозяйства. Общий объем газа, поставленного по трубопроводам комплекса в 2019 г., составил 232,6 млрд м³. Однако он продолжает развиваться за счет строительства новых газораспределительных трубопроводов.
      В данной книге рассматриваются состав и свойства горючих газов, используемых в газоснабжении, структура и основные элементы систем газораспределения, устройство и оборудование пунктов регулирования давления газа, трубопроводы систем газораспределения, а также газоиспользующие устройства потребителей. Описаны методы компенсации неравномерности газопо-требления и особенности газоснабжения сжиженными углеводородными газами. Приведены методики проектных расчетов систем газоснабжения, а также правила оформления графической части проектов газоснабжения.
      Кроме того, в учебнике рассматриваются вопросы сооружения и эксплуатации систем газораспределения, включая требования к прокладке и методы сооружения газопроводов, технический надзор за строительством и контроль качества строительно-монтажных работ, техническое обслуживание и ремонт газопроводов, запорной арматуры и пунктов редуцирования газа. Много внимания уделено эксплуатации объектов снабжения сжиженными газами: сливоналивных устройств автомобильных и железнодорожных цистерн, резервуаров баз хранения, резервуарных и баллонных установок, автомобильных газозаправочных станций и др.
      Представленная информация актуализирована с учетом нормативных документов ПАО «Газпром», изданных за последние годы.
      Введение, главы 2, 5, 6, 8, 12, разделы 7.5-7.7 написаны докт. техн. наук, профессором Коршаком А. А., главы 4, 7 (без разделов 7.5-7.7), 9, 11 -канд. техн. наук, доцентом Любиным Е. А., глава 10 (докт. техн. наук, профес




3

ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ

сором Китаевым С. В.), совместно написаны главы 1, 3 (докт. техн. наук, профессором Коршаком А. А. и докт. техн. наук, профессором Мироновым В. В.), а также главы 13, 14 (докт. техн. наук, профессором Коршаком А. А., докт. техн. наук, профессором Китаевым С. В. и канд. техн. наук, доцентом Любиным Е. А.). В написании глав 1-3 принимал участие докт. техн. наук, доцент Г. X. Самигуллин.




                             Авторы с благодарностью примут все замечания, и пожелания по содержанию книги. Их можно направлять по адресу: korshak-spb@mail.ru.

4

        ГЛАВА 1


            ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГАЗОСНАБЖЕНИИ



     1.1  Структура и основные элементы газораспределительных систем

     Газораспределительной системой называется имущественный производственный комплекс, состоящий из технологически, организационно и экономически взаимосвязанных объектов, предназначенных для транспортировки и подачи газа от его источников до объектов газопотребления. Газораспределением называется деятельность по хранению и транспорту газа от его источника непосредственно к потребителю.
     Газораспределительная система является элементом системы газоснабжения - комплекса из технологически, организационно и экономически взаимосвязанных, а также централизованно управляемых объектов, предназначенных для добычи, транспортировки, хранения и поставки газа потребителям.
     Источники газа - это элементы системы газоснабжения, служащие для подачи газа в газораспределительную сеть. Ими могут быть:
     -  магистральные газопроводы (МГ) и отводы от них;
     -  станции подземного хранения газа (СПХГ);
     -  газораздаточные станции сжиженного углеводородного газа.
     На выходе из источника газа размещается пункт регулирования давления газа, роль которого, как правило, выполняет газораспределительная станция (ГРС).
     Потребителями газа являются:
     -  промышленные производства;
     -       складские, бытовые и административные здания промышленных предприятий;
     -  котельные;
     -  общественные здания;
     -  жилые здания.
     Газораспределительная система состоит из сети газораспределения и сети газопотребления. Сеть газораспределения представляет собой систему наружных газопроводов, включая межпоселковые, от источника газа (например, от выходного устройства ГРС) до вводного газопровода объекта газопотребления, а также сооружения и технические устройства на них, в том числе:
     -  газорегуляторные пункты (установки);
     -  газонаполнительные станции (пункты);

5

ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ

     -  автомобильные газонаполнительные станции;
     -  газовое оборудование;
     -  средства электрохимической защиты;
     -  станции регазификации СУГ;
     -  резервуарные, групповые и индивидуальные баллонные установки СУГ.
     Сеть газопотребления включает внутренние газопроводы, газовое оборудование, систему автоматики безопасности и регулирования процесса сжигания газа, а также газоиспользующее оборудование.
     В нормативной литературе приняты следующие определения элементов газораспределительных систем.
     Наружные газопроводы - это подземные, надземные, наземные или подводные трубопроводы, проложенные вне зданий и соединяемые с вводными газопроводами потребителей.
     Распределительный газопровод - это газопровод, проложенный от источника газа до места присоединения вводного газопровода.
     Газораспределительная станция - совокупность технического оборудования для очистки, одоризации, измерения расхода и снижения давления газа, поставляемого его потребителям.
     Газорегуляторные пункты (установки) - автоматические устройства, выполняющие функции регулирования и стабилизации давления на входе в газораспределительные газопроводы.
     Газонаполнительные станции - предприятия, предназначенные для приема, хранения и отпуска сжиженных углеводородных газов потребителям в автоцистернах и бытовых баллонах, ремонта и переосвидетельствования газовых баллонов.
     Газонаполнительный пункт - предприятие, предназначенное для приема, хранения и отпуска сжиженных углеводородных газов потребителям в бытовых баллонах.
     Автомобильные газонаполнительные компрессорные станции - предприятия, осуществляющие заправку автомобилей компримированным природным газом.
     Средства электрохимической защиты - совокупность оборудования, обеспечивающего активную защиту элементов газораспределительных систем от электрохимической коррозии.
     Станции регазификации СУГ - предприятия, обеспечивающие перевод СУГ в газообразное состояние.
     Резервуарные, групповые и индивидуальные баллонные установки -установки для хранения СУГ в резервуарах и баллонах с целью обеспечения газом крупных и мелких потребителей.
     Газоиспользующее оборудование - оборудование, использующее газ в качестве топлива.

6

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГАЗОСНАБЖЕНИИ

      Газовое оборудование - технические изделия полной заводской готовности (компенсаторы, конденсатосборники, арматура трубопроводная запорная и т. д.), используемые в качестве составных элементов газопроводов.



     1.2   Классификация газопроводов газораспределительных сетей

     Трубопроводы газораспределительных сетей классифицируют:
     -  по виду транспортируемого газа;
     -  по давлению газа;
     -  по способу прокладки;
     -  по местонахождению;
     -  по принципу построения;
     -  по материалу труб.
     По виду транспортируемого газа различают газопроводы природного, сжиженного, попутного нефтяного и искусственного газа.
     По давлению газа газопроводы газораспределительных сетей бывают высокого (категорий I-а, I и II), среднего (категории III) и низкого (категории IV) давления в соответствии с таблицей 1.1.
Т а б л и ц а 1.1
Классификация газопроводов газораспределительных сетей по давлению
(по СП 62.13330.2011*)

                               Вид            Рабочее давление     
  Давление    Категория транспортируемого      в газопроводе,      
в газопроводе                 газа                   МПа           
                 I-а        Природный             Свыше 1,2        
   Высокое        I           То же        Свыше 0,6 до 1,2 включ. 
                               СУГ         Свыше 0,6 до 1,6 включ. 
                 II      Природный и СУГ   Свыше 0,3 до 0,6 включ. 
   Среднее       III          То же       Свыше 0,005 до 0,3 включ.
   Низкое        IV           То же            До 0,005 включ.     

      Следует подчеркнуть, что данная классификация отличается от ранее действовавшей (СНиП 42-01-2002 Газоснабжение).
      Газопроводы высокого давления., как правило, связывают источники газа с промышленными предприятиями, нуждающимися в газе высокого давления, а также через газорегуляторные пункты (ГРП) - с сетями среднего и низкого давления. Их категория определяется давлением, которое установлено для последующего звена газораспределения. О нем можно судить по данным таблицы 1.2, в которой приведены предельные величины давления Рисп.тах, необходимого для устойчивой работы газоиспользующего оборудования различных потребителей.

7

ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ

Т а б л и ц а 1.2
Величины предельного давления во внутренних газопроводах потребителей газа
(по СП 62.13330.2011*)

№                   Потребители газа                   РиСП.тах, МПа
1 Газотурбинные и парогазовые установки                     2,5     
  Производственные здания, в которых величина давления              
2 газа обусловлена требованиями производства                1,2     
3 Прочие производственные здания                            0,6     
  Административные и бытовые здания промышленных                    
4 предприятий                                               0,3     
5 Прочие административные и бытовые здания                  0,1     
  Котельные:                                                        
6 - отдельно стоящие                                                
  - в составе административных, бытовых                     0,6     
  или производственных зданий                               0,3     
  Прочие административные и общественные                            
7 здания, а также складские помещения                       0,1     
  (до регулятора давления)                                          
8 Жилые здания (до регулятора давления)                    0,005    

     Газопроводы среднего давления служат для подачи газа в котельные, находящиеся в составе административных, бытовых или производственных зданий, в административные и бытовые здания промышленных предприятий, а также в сети низкого давления.
     Газопроводы низкого давления предназначены для обеспечения газом прочих административных и общественных зданий, коммунально-бытовых потребителей, складских помещений, а также жилых зданий до газопотребляющего оборудования.
     В зависимости от числа ступеней понижения давления в газопроводах системы газоснабжения населенных пунктов бывают одно-, двух- и трехступенчатые (рис. 1.1):
     1)       одноступенчатая (рис. 1.1, а) - это система газоснабжения, при которой распределение и подача газа потребителям осуществляются по газопроводам только одного давления (как правило, низкого); она применяется в небольших населенных пунктах;
     2)       двухступенчатая система (рис. 1.1, б) обеспечивает распределение и подачу газа потребителям по газопроводам двух категорий: среднего и низкого или высокого и низкого давлений; она рекомендуется для населенных пунктов с большим числом потребителей, размещенных на значительной территории;
     3)       трехступенчатая (рис. 1.1, в) - это система газоснабжения, где подача и распределение газа потребителям осуществляются по газопроводам и низкого, и среднего и высокого давлений; она рекомендуется для больших городов.

8

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГАЗОСНАБЖЕНИИ

     При применении двух- и трехступенчатых систем газоснабжения дополнительное редуцирование газа производится на газорегуляторных пунктах (ГРП).


Рис. 1.1 - Принципиальные схемы газоснабжения населенных пунктов:
а - одноступенчатая; б - двухступенчатая; в - трехступенчатая;
ГРС - газораспределительная станция; ГРП - газораспределительный пункт;
ПП - промышленное предприятие;
1 - отвод от магистрального газопровода; 2 - газопровод низкого давления;
3 - газопровод среднего давления; 4 - газопровод высокого давления

      По способу прокладки различают подземные, надземные, наземные или подводные трубопроводы.


9

ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ

     Подземный газопровод - это наружный газопровод, проложенный ниже уровня поверхности земли или по поверхности земли в обваловании. Надземный газопровод отличается тем, что он проложен над поверхностью земли, а наземный - по поверхности земли в обваловании или без него. Подводный газопровод - это наружный газопровод, проложенный ниже поверхности воды пересекаемых водных преград.
     По местонахождению газопроводы газораспределительных сетей бывают уличные, квартальные, дворовые, межцеховые и межпоселковые.
     По принципу построения различают кольцевые, тупиковые и смешанные распределительные газопроводы.
     По материалу труб они бывают металлические (стальные, медные) и неметаллические (полиэтиленовые, асбоцементные и др.).


     1.3  Горючие газы, используемые для газоснабжения

     Горючие газы - это газообразное топливо, представляющее собой смесь горючих и негорючих компонентов, а также примесей. К горючим относятся углеводороды, водород (Нг) и окись углерода (СО), к негорючим - азот (Ыг), двуокись углерода (СОг) и кислород (Ог), к примесям - водяные пары, сероводород.
     Углеводородные компоненты в горючих газах представлены предельными (химическая формула CnH2n+2)и непредельными (CnH2n) углеводородами. Все эти газы не имеют цвета, запаха и вкуса, не токсичны. Чем больше молярная масса, тем выше плотность тяжелых углеводородов, больше теплотворная способность, больше требуется воздуха для сжигания 1 м³ компонентов.
     Негорючие (балластные) компоненты. Азот (N2) - инертный газ без цвета, запаха и вкуса. На его долю в воздухе приходится в среднем 78 %.
     До температуры 1400 ⁰С азот с кислородом химических соединений не образует. При более высоких температурах образуются оксиды азота, которые оказывают более вредное воздействие на человека, чем оксид углерода. Предельно допустимая норма оксидов азота в атмосферном воздухе 0,085 мг/м³.
     Диоксид углерода (CO2) является инертным газом со слегка кисловатым запахом и вкусом. Обычно его концентрация в воздухе составляет около 1 %. При концентрации СОг порядка 10 % вызывает сильное отравление.
     Кислород (O2) входит в состав атмосферного воздуха в виде второй составляющей в количестве 21 %. Присутствие O2 понижает теплотворную способность газа и делает его взрывоопасным. По ГОСТу содержание кислорода в газе не должно превышать 1 %по объему.
     Примеси в горючих газах. Концентрация водяных паров (H2O) в природном газе, подаваемом бытовым и промышленным потребителям, не должна превышать 500-1000 г на 100 м³ природного газа. Сероводород (H2S) -

10