Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Обоснования компонентного состава сжиженного газа для коммунально-бытового потребления 11
1.1 Разработка общей концепции и алгоритма обоснования компонентного состава СУГ для коммунально-бытового потребления 11
1.2 Исследование устойчивости работы горелок бытовых газовых приборов при эксплуатации на газе рекомендуемого состава 18
1.3 Разработка математической модели процесса регазификации многокомпонентных жидких углеводородных смесей в замкнутом объеме21
1.4 Экспериментальные исследования расходных характеристик регуляторов давления сжиженного газа 27
1.4.1 Методика проведения исследований 27
1.4.2 Теоретическая аппроксимация экспериментальных результатов 32
1.5 Эксплуатационные характеристики децентрализованной системы
газоснабжения при работе на газе рекомендуемого состава 36
Выводы по главе 1 40
ГЛАВА 2 Моделирование и оптимизация децентрализованных систем снабжения сжиженным газом на базе индивидуальных баллонных установок 42
2.1 Общая характеристика баллонных систем снабжения сжиженным газом 42
2.2 Надежность газоснабжения от баллонных установок сжиженного газа.43
2.3 Разработка математической модели паропроизводительности баллонных (резервуарных) установок сжиженного газа 47
2.4 Коэффициент теплопередачи баллонных установок сжиженного газа...52
2.5 Обоснование остаточного уровня заполнения баллонов сжиженным газом 55
2.6 Обоснование периодичности замены баллонов в системах децентрализованного снабжения сжиженным газом 61
Выводы по главе 2 63
ГЛАВА 3 Моделирование и оптимизация децентрализованных систем снабжения сжиженным газом от индивидуальных резервуарных установок 65
3.1 Общая характеристика резервуарных систем снабжения сжиженным газом 65
3.2 Обоснование резервуарных установок сжиженного газа с подземными цилиндрическими резервуарами 66
3.3 Сравнительная эффективность установок сжиженного газа с подземными резервуарами70
3.4 Коэффициент теплопередачи вертикальных подземных резервуаров сжиженного газа 75
3.5 Паропроизводительность вертикальных подземных резервуаров сжиженного газа при отсутствии теплозащиты 84
3.6 Паропроизводительность вертикальных подземных резервуаров сжиженного газа при наличии теплозащиты 91
3.7 Выбор оптимальной толщины тепловой изоляции резервуара 95
3.8 Расчетная паропроизводительность подземных резервуарных установок с естественной регазификацией 102
3.9 Изменение компонентного состава СУГ в условиях многократных заправок резервуара сжиженным газом 106
3.10 Выбор геометрического объема резервуара для систем децентрализованного снабжения сжиженным газом 111
3.11 Обоснование остаточного уровня газа в резервуарной установке 114
3.12 Обоснование периодичности заправок резервуарных установок сжиженного газа 118
Выводы по главе 3 121
ГЛАВА 4 Технико-экономическое обоснование выбора рациональной области применения баллонных и резервуарных установок в системах децентрализованного снабжения сжиженным газом 124
4.1 Общие предпосылки к постановке задачи 124
4.2 Разработка экономике - математической модели обоснования рациональной области применения баллонных и резервуарных систем снабжения сжиженным газом 125
4.3 Технико-экономические показатели резервуарных и баллонных систем снабжения сжиженным газом 128
4.4 Область применения баллонных и резервуарных установок в системах децентрализованного снабжения сжиженным газом 132
Выводы по главе 4 134
Экономическая эффективность и внедрение результатов исследований 135
Общие выводы по диссертации 145
Список использованных источников 148
- Исследование устойчивости работы горелок бытовых газовых приборов при эксплуатации на газе рекомендуемого состава
- Разработка математической модели паропроизводительности баллонных (резервуарных) установок сжиженного газа
- Паропроизводительность вертикальных подземных резервуаров сжиженного газа при отсутствии теплозащиты
- Технико-экономические показатели резервуарных и баллонных систем снабжения сжиженным газом
Введение к работе
Сжиженные углеводородные газы (СУГ) получили широкое распространение как источники газоснабжения городов и сельских населенных пунктов Российской Федерации, удаленных от магистральных газопроводов природного газа.
В настоящее время на базе СУГ газифицировано 13 млн. квартир, в т.ч. 5,8 млн. квартир в городах и поселках городского типа (45 %) и 7,2 млн. квартир в сельских населенных пунктах (55%). Ежегодно на цели коммунально-бытового газоснабжения реализуется свыше 3,0 млн. тонн СУГ, в т.ч. 1,2 млн. тонн в сельской местности.
Сжиженные углеводородные газы являются основным источником газоснабжения в сельской местности. Более 60% газифицированных квартир в сельских поселках используют СУГ на бытовые и хозяйственные нужды.
В существующей практике снабжения сжиженным газом сельских поселков, а также жилых массивов городов с преимущественно одноэтажной (усадебной) застройкой, осуществляется, как правило, от индивидуальных газобаллонных установок. При этом сжиженный газ используется только в газовых плитах (на цели пищеприготовления и, отчасти, для нагрева воды на хозяйственные нужды и приготовление кормов для домашних животных). В то же время такие жизненно важные нужды как отопление и горячее водоснабжение удовлетворяются за счет использования твердого топлива (уголь, дрова). Сложившаяся структура бытового энергобаланса жилых усадебных зданий не отвечает требованиям к современному уровню инженерного сервиса и негативно сказывается на благосостоянии и жизнедеятельности населения.
Бурное развитие строительства загородных домов и коттеджей с повышенным уровнем инженерного благоустройства предъявляет дополнительные требования к качеству энергообеспечения квартир, прежде всего, на газовом топливе.
В этой связи, существующие и проектируемые системы энергообеспечения поселков, удаленных от магистралей природного газа, требуют эффективного развития в плане более полного удовлетворения потребности населения в сжиженном газе, повышения экономичности и надежности систем газоснабжения.
Характерной особенностью поселков с усадебной (коттеджной) застройкой является большая рассредоточенность потребителей при относительно небольших объемах газопотребления.
Указанное обстоятельство в сочетании с высокой стоимостью сжиженного газа обусловливает приоритетность развития газификации на базе децентрализованных систем газоснабжения и необходимость их дифференциации в зависимости от объема газопотребления и характера газоиспользующего оборудования, т.е. в зависимости от объема и качества энергообеспечения квартир.
Сжиженные углеводородные газы, используемые в качестве топлива, выпускаются отечественными предприятиями в виде трех марок продукта: пропан технический ПТ, бутан технический БТ и смесь пропан-бутана техническая СПБТ. Применение той или иной марки регламентируется ГОСТ 20448-90 в зависимости от климатической зоны и сезонности эксплуатации потребителя, характера источника газоснабжения (баллонные или резервуарные установки) и других технических особенностей систем газоснабжения.
Поставка продукта различного компонентного содержания осложняет работу нефтегазоперерабатывающих предприятий, обусловливает повсеместный дефицит пропана (марки ПТ) при излишках бутана (марки БТ), затрудняет операции по производству и сбыту продукта.
В этой связи обоснование единого компонентного состава СУГ с минимальным содержанием дефицитного пропана, обеспечивающего надежную, безопасную и экономичную работу всех элементов систем газоснабжения независимо от сезонности и климатических условий эксплуатации представляет собой актуальную научно-техническую задачу.
7 Диссертационная работа выполнялась на кафедре «Теплогазоснабжение и вентиляция» Саратовского государственного технического университета в рамках тематических планов следующих научно-исследовательских работ:
Научно-техническая программа СГТУ-22 «Разработка и обоснование энергосберегающего инженерного оборудования зданий». Номер госрегистрации 01200314112,2004 г.
Госбюджетная НИР по внутривузовскому заказ-наряду «Разработка проблем энергосбережения и эффективного использования топлива». Номер госрегистрации 01200003714, 2004 г.
Цель работы заключается в моделировании децентрализованных систем газоснабжения на базе сжиженных углеводородных газов.
Задачи исследования. Поставленная цель реализуется путем решения ряда взаимосвязанных задач:
обоснование компонентного состава СУГ, поставляемого на нужды коммунально-бытового газоснабжения;
моделирование децентрализованных систем снабжения сжиженным газом на базе индивидуальных баллонных установок;
моделирование децентрализованных систем снабжения сжиженным газом на базе индивидуальных резервуарных установок;
выбор рациональной области применения баллонных и резервуарных установок в системах децентрализованного снабжения сжиженным газом.
Научную новизну диссертационного исследования составляют: алгоритм оптимизации компонентного состава СУГ, поставляемого на нужды коммунально-бытового газоснабжения, реализация которого обеспечивает комплексный подход к решению задачи с учетом специфических особенностей производства и сбыта продукта, а также требований к надежности, безопасности и экономичности систем газоснабжения;
математическая модель функционирования децентрализованной системы снабжения СУГ по комплексу: расходная емкость-регулятор давления -газовая
8 горелка, отличительной особенностью которой является системная постановка задачи, численная реализация которой позволяет выявить зависимость эксплуатационных параметров газогорелочных устройств от комплексного воздействия физических процессов, имеющих место в других элементах газоснабжающей системы;
математическая модель и алгоритм расчета паропроизводительности индивидуальных баллонных (резервуарных) установок с естественной регазифи-кацией СУГ. По сравнению с известными аналогами предложенная модель учитывает суточную динамику газопотребления в сочетании с тепловой аккумуляцией системы жидкость-металл, что вскрывает дополнительные резервы паропроизводительности установок;
математическая модель теплообмена подземного резервуара сжиженного газа в системе грунт-атмосферный воздух. В отличие от известных аналогов предложенная модель более адекватно отражает реальные тепловые режимы эксплуатации резервуарных установок в холодный период времени года и обеспечивает научно обоснованные предпосылки к обоснованию оптимального уровня их тепловой защиты;
экономико-математическая модель выбора рациональной области применения баллонных и резервуарных установок в системах децентрализованного снабжения сжиженным газом. Отличительной особенностью модели является обобщенная постановка задачи в рамках технологического комплекса: газонаполнительная станция-газовый прибор и системный подход к ее реализации.
Достоверность результатов диссертационной работы подтверждается использованием фундаментальных положений теории тепло-массообмена и химической термодинамики, современных методов математического и экономико-математического моделирования, а также результатов экспериментальных работ. Основные положения и выводы диссертационной работы коррелируются с данными других исследователей.
9 Практическое значение и реализация результатов.
Разработанные в диссертации теоретические и практические положения обеспечивают повышение эффективности и надежности поселковых систем газоснабжения на базе децентрализованных установок сжиженного газа путем реализации и внедрения:
рекомендаций по рациональному составу СУГ, поставляемого на нужды коммунально-бытового потребления:
математических моделей и разработанных на их основе инженерных методов расчета паропроизводительности баллонных и резервуарных установок сжиженного газа;
рекомендаций по выбору оптимальных конструктивных и эксплуатационных параметров децентрализованных систем снабжения сжиженным газом и рациональной области их применения.
Результаты научных исследований переданы для внедрения в головной научно-исследовательский институт ОАО «Гипрониигаз» и рекомендованы научно-техническим Советом для использования в проектной практике института ( см. Приложение А и Приложение Г).
Материалы исследований используются в лекционном курсе «Системы снабжения сжиженным газом», читаемом на кафедре «Теплогазоснабжение и вентиляция» Саратовского государственного технического университета, а также в курсовом и дипломном проектировании студентов.
На защиту выносятся:
алгоритм оптимизации компонентного состава СУГ, поставляемого на нужды коммунального газоснабжения;
математическая модель функционирования децентрализованной системы снабжения сжиженным газом по комплексу расходная емкость-газовая горелка;
математическая модель и алгоритм расчета паропроизводительности индивидуальных баллонных (резервуарных) установок с естественной регазифи-кацией СУГ;
математическая модель теплообмена подземного резервуара сжиженного газа в системе грунт-атмосферный воздух и разработанная на ее основе экономико-математическая модель оптимизации теплозащиты подземных резервуарных установок;
экономико-математическая модель выбора рациональной области применения баллонных и резервуарных установок в системах децентрализованного снабжения сжиженным газом.
Апробация. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: научных семинарах и конференциях в СГТУ, СГАУ (Саратов, 2002-2006); международном конгрессе «Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии» БГТУ (Белгород, 2003); Российской научно-технической конференции «Перспективы использования сжиженных углеводородных газов» Гипрониигаз (Саратов, 2003); первой Всероссийской конференции молодых специалистов «Актуальные научно-технические проблемы совершенствования систем газораспределения и газопотребления» Гипрониигаз (Саратов, 2005); международной научной конференции «Теоретические основы теплогазоснабжения и вентиляции» МГСУ (Москва, 2005). Публикации. По теме диссертации опубликовано работ 9 общим объемом 52 страниц. В работах, опубликованных в соавторстве, лично соискателю принадлежит 34 страницы.
Исследование устойчивости работы горелок бытовых газовых приборов при эксплуатации на газе рекомендуемого состава
Сжиженные углеводородные газы (СУГ), применяемые в качестве топлива для жилых и общественных зданий, коммунально-бытовых, промышленных и сельскохозяйственных потребителей должны удовлетворять требованиям ГОСТ 20448-90191. Указанным стандартом предусматривается выпуск продукта 3 марок: пропан технический (ПТ) с содержанием пропана не менее 75% по весу, смесь пропан-бутана техническая (СПБТ) с содержанием пропана не менее 40% по весу, бутан технический (БТ) с содержанием пропана не более 40% по весу. Применение той или иной марки сжиженного газа рекомендуется в зависимости от климатической зоны и сезонности эксплуатации потребителя, характера источника газоснабжения (баллонные или резервуарные установки) и других технических особенностей систем газоснабжения.
Указанное обстоятельство осложняет технологию производства товарного продукта, затрудняет операции по его хранению, транспорту и сбыту, обусловливает повсеместный дефицит углеводородных смесей с повышенным содержанием пропана (особенно в холодный период времени года).
Значительный рост потребления пропана химической промышленностью, автотранспортом, а также увеличение масштабов его экспорта предопределяют необходимость в более широком использовании менее дефицитной бутановой фракции/21, 58/.
Сжиженные газы, вырабатываемые отечественными предприятиями, как правило, включают в виде примесей небольшое количество легких углеводородов (этан, этилен). Обычно содержание этих примесей не превышает 1-2% по объему и не оказывает заметного влияния на технологические параметры при транспортировании, хранении и использовании продукта.
Вместе с тем, в существующей практике снабжения потребителей сжиженным газом все большую актуальность приобретает проблема поставок продукта с повышенным содержанием легких углеводородов (и прежде всего этана). Целесообразность производства СУГ с повышенным содержанием этана определяется экономическими соображениями (снижение производственных затрат на газофракционирующих установках), а также необходимостью повышения упругости паровой фазы сжиженного газа в зимнее время для обеспечения нормальных условий эксплуатации стационарных и транспортных емкостей и установок, регазификации.
Обоснование компонентного состава СУГ, поставляемого на нужды коммунально-бытового газоснабжения, посвящен целый ряд работ, выполненных сотрудниками ВНИИУС 191, Гипрониигаза /47, 58/, кафедры ТГС Саратовского государственного технического университета /21/. В качестве исходной предпосылки к решению задачи авторами принято условие постоянства паропроиз-водительности резервуарных установок СУГ с естественной регазификацией продукта, работающих в различных климатических зонах эксплуатации /21, 47, 58/. При этом максимальное содержание в газе легкокипящих этановых и про-пановых фракций принято из условия безопасной эксплуатации транспортных и стационарных емкостей сжиженного газа /9, 21, 47, 58/. Соответствующие рекомендации представлены в табл. 1.1. Следует отметить, однако, что эффективная работа систем снабжения сжиженным газом определяется не только безопасной эксплуатацией оборудования для транспортировки и хранения продукта. Важную роль играет также надежная, безопасная и экономичная работа газоиспользующих установок. Вместе с тем, поставка СУГ различного компонентного содержания в зависимости от характера источника газоснабжения (баллонные или резервуар-ные установки), климатической зоны и сезонности эксплуатации систем газоснабжения осложняет работу нефтегазоперерабатывающих предприятий, затрудняет операции по производству и сбыту продукта. В этой связи, обоснование единого компонентного состава СУГ с минимальным содержанием дефицитной пропановой фракции обеспечивающего надежную, безопасную и экономичную работу всех элементов систем газоснабжения (как резервуарных так и баллонных) независимо от сезонности и климатических условий эксплуатации представляет собой важную научно-техническую задачу. В качестве целевой установки задачи были приняты следующие исходные предпосылки: - минимальное содержание в поставляемом газе дефицитной пропановой фракции; - максимальное содержание в поставляемом газе менее дефицитных эта-новых и бутановых фракций; - безопасные режимы эксплуатации систем и установок для транспорта, хранения и регазификации СУГ; - высокая эффективность работы газоиспользующих установок. Согласно ГОСТ 20448-90, ГОСТ 25758-87 и другим нормативным, отраслевым и техническим документам /14, 25, 56, 65, 69, 70, 71/ поставляемый потребителям газ должен отвечать следующим требованиям безопасной эксплуатации: - давление насыщенных паров при температуре + 45С не более 1,7 МПа (абс); - давление насыщенных паров при температуре + 25С (для подземных резервуарных установок) не более 1,1 МПа (абс); - давление насыщенных паров в стационарных и транспортных емкостях СУГ под воздействием температур наружного воздуха в холодный период времени года не менее 0,15 МПа (абс). Реализуя исходные предпосылки методом последовательных приближений, варьировалось компонентное содержание поставляемого газа в расчете на углеводороды этан (С2), пропан (Сз), н-бутан (С4). Правильность выбора состава газа проверялась на соответствие пунктам нормативно-технических требований.
Разработка математической модели паропроизводительности баллонных (резервуарных) установок сжиженного газа
При снабжении сжиженным газом индивидуальных и малоэтажных зданий, мелких коммунально-бытовых и сельскохозяйственных объектов, широко применяются переносные и стационарные баллоны емкостью от 1,5 до 80 литров и рассчитанных на давление до 1,6 МПа. Широкое распространение в отечественной практике получили баллоны объемом 27 и 50 литров. Баллоны объемом 27 и 50 литров располагаются в помещении, где установлены газовые приборы, или в специальных шкафах снаружи здания. Баллоны аналогичных размеров широко используются и в зарубежной практике газоснабжения /3, 41/, в том числе баллоны 24...28 литров (ФРГ, Польша, Великобритания, США, Швеция и др.), баллоны 47.. .52 литра (ФРГ, Венгрия, Франция и др).
Наиболее эффективная форма газоснабжения от внутриквартирных газобаллонных установок достигается при использовании двух 27-литровых баллонов (основной баллон встроен в газовую плиту, резервный баллон установлен внутри помещения), а также двух 50-литровых баллонов (с резервным баллоном вне помещения). Наличие у потребителя двух баллонов с общим запасом газа 22 (44) кг обеспечивает бесперебойное газоснабжение за счет заблаговременной подачи заявки и подключения заполненного баллона самим потребителем.
В шкафных газобаллонных установках индивидуального назначения размещаются два 50-литровых баллона (один из них резервный). Газоснабжение потребителей в этом случае осуществляется наиболее прогрессивным способом - путем централизованной доставки и замены баллонов работниками газовой службы.
Для газоснабжения мелких промышленных объектов, а также предприятий сельскохозяйственного производства Саратовским институтом «Гипрониигаз» разработаны конструкции баллонов сжиженного газа повышенной емкости (100 и 200 литров) /47/. Последние могут использоваться как в качестве передвижных установок газоснабжения с заправкой газом на газонаполнительных станциях, так и в качестве стационарных установок с заправкой газом от автоцистерн.
При газоснабжении жилых домов с количеством квартир более четырех, а также коммунально-бытовых и промышленных потребителей с повышенным расходом сжиженного газа применяют групповые газобаллонные установки с общим запасом газа до 1000 литров /69, 71/. Последние размещаются в металлических шкафах под кожухом или в специальном помещении. В целях обеспечения устойчивости газоснабжения в зимнее время принимаются дополнительные меры по повышению испарительной способности установок (размещение баллонов в отапливаемых помещениях, утепленных обогреваемых шкафах и др.). Организация газоснабжения с помощью групповых баллонных установок, состоящих из большого количества сосудов с соответствующей обвязкой, дает весьма низкий экономический эффект в связи с большой металлоемкостью на каждый килограмм транспортируемого и хранимого газа. Поэтому групповые баллонные установки допускается использовать только в исключительных случаях (при невозможности на данном этапе устройства групповых резервуарных установок). Проектирование подобных установок проводится с обязательным учетом возможности и сроков замены их резервуарами.
При проектировании баллонного снабжения сжиженным газом обычно исходят из практических рекомендаций: один баллон емкостью 50 литров обеспечивает газоснабжение квартиры в течение 20-30 суток, при использовании газа только на цели пищеприготовления, то есть при установке в квартире газовой плиты. При этом предполагается, что сжиженный газ, находящийся в баллоне, реализуется потребителем полностью, наличие остаточного уровня газа в баллоне не предусматривается /25, 32, 69/.
Вместе с тем при низком остаточном уровне газа в баллоне естественная испарительная способность последнего не удовлетворяет расчетной потребности. Потребитель в данном случае вынужден довольствоваться меньшим количеством газа, то есть наблюдается частичный отказ системы газоснабжения. В ряде случаев, особенно при низких температурах окружающего воздуха, испарение газа в баллоне вообще прекращается, и потребитель не получает газ в течение определенного времени (полный отказ системы газоснабжения).
Характерной особенностью систем газоснабжения является их социальный характер, так как они обслуживают людей и обеспечивают их нормальную жизнедеятельность /14/. Прекращение подачи газа, перебои в газоснабжении снижают жизненный тонус людей, нарушают ритм жизни и питания, что способствует заболеваниям и отрицательно воздействует на состояние организма человека.
В связи с этим проектирование и эксплуатацию систем баллонного снабжения сжиженным газом необходимо осуществлять с учетом требований к устойчивости и надежности газоснабжения.
Паропроизводительность вертикальных подземных резервуаров сжиженного газа при отсутствии теплозащиты
Как видно из табл. 3.5 оптимальный геометрический объем индивидуальной резервуарнои установки изменяется в широких пределах: от 1,3 м3 для усадебных (коттеджных) зданий, оборудованных газовыми плитами (плитами и водонагревателями) при эксплуатации в любой климатической зоне до 3,0 м3 для коттеджных зданий, оборудованных зоне до 3,0 м3 для коттеджных зданий, оборудованных газовыми плитами, водонагревателями и отопительными котлами, при эксплуатации в холодной климатической зоне, а также для усадебных зданий, оборудованных газовыми плитами и отопительными печами периодического действия при эксплуатации в холодной климатической зоне /12, 13/.
Указанное обстоятельство обусловливает необходимость дифференцированного подхода к выбору объема резервуарной установки при проектировании и сооружении систем децентрализованного снабжения сжиженным газом. В целях выявления необходимого остаточного уровня газа цюст в подземном резервуаре при работе последнего в режиме естественной регазифи-кации были проведены соответствующие расчеты. В расчетах использовались следующие исходные данные и предпосылки: 1 компонентный состав поставляемого газа: этан — 10 мол. %; пропан — 50 мол. %; бутан - 40 мол. %; 2 минимальное давление паровой подушки резервуара по условиям устойчивой работы регулятора давления /25/ Р=0,12 МПа (абс); 3 коэффициент заселенности квартир S=3 чел/кв; 4 объект газоснабжения-жилое здание усадебного типа площадью F=81 М , 5 климатическая зона эксплуатации - холодная; 6 газовое оборудование здания - газовая плита и газовая отопительная печь периодического действия; 7 режим эксплуатации печи - двухразовая топка в течение суток. Продолжительность топки 2 часа; 8 геометрический объем резервуара Vp=3,0 м3 (табл. 3.5). Суточная динамика потребления газа на цели пищеприготовления принята по данным /16, 48/ приведенным на графике (рис. 2.4.). Суточная динамика потребления газа на нужды отопления принята из условия эксплуатации печи в режиме периодического 2-х разового натопа в сутки продолжительностью 2 часа с максимальным часовым газопотреблени час Расчет эксплуатационных параметров резервуарной установки (температура tote и давление сжиженного газа Р) проводился шаговым методом с временным интервалом в 1 час в соответствии с алгоритмом, приведенным в главе 2 (п. 2.3). Компонентный состав жидкой фазы в резервуаре при заданном остаточном уровне его заполнения (рост определялся по рекомендациям п. 1.3 с учетом многократных заправок. Необходимая величина остаточного уровня газа в резервуаре (рост находилась методом последовательных приближений для реализации условия Р Pmin = 0,12 МПа (абс). Результаты расчетов представлены на графике (рис. 3.19). Как видно из графика рис.3.19, при остаточном уровне газа в резервуаре (рост =54 % часовая динамика газопотребления от 0,1 до 5,4 кг/ч обусловливает колебания температуры жидкой фазы от -9,1 С до -7,7 С, то есть всего на 1,4 С. При этом давление паровой подушки изменяется от 0,120 до 0,128 МПа (абс) то есть менее, чем на 0,01 МПа. При менее интенсивной динамике газопотребления (газовые плиты, газовые водонагреватели, отопительные котлы и печи непрерывного действия) динамика температуры и давления сжиженного газа в резервуаре будет еще меньше. Проведенный анализ показывает, что благодаря высокой теплоаккумулирующей способности резервуара, часовые режимы потребления газа не оказывают заметного влияния на эксплуатационные параметры резервуарнои установки. Указанное обстоятельство позволяет принять в качестве расчетного режим эксплуатации резервуарнои установки с постоянным отбором паров, равным среднечасовому значению для суток с максимальным газопотреблением. Как видно из табл. 3.6 величина остаточного уровня газа в резервуаре изменяется в широком диапазоне от 24 % (усадебные или коттеджные здания, оборудованные газовыми плитами) при эксплуатации в любой климатической зоне до 57 % (коттеджные здания, оборудованные плитами, водонагревателями и отопительными котлами при эксплуатации в холодной климатической зоне)/12/. Надежная работа систем децентрализованного газоснабжения требует обоснования периодичности заправок резервуарных установок сжиженным газом. Следует отметить, однако, что режимы потребления газа жилыми зданиями отличаются значительной сезонной неравномерностью. В теплый период времени года потребление газа снижается за счет снижения нагрузки на пищеприготовление и горячее водоснабжение, а так же за счет исключения нагрузки на отопление. В холодный период времени года потребление газа возрастает. В этой связи периодичность заправок резервуара сжиженным газом следует привязывать к холодному периоду времени года с учетом коэффициента сезонной неравномерности газопотребления Ксз. Минимальная продолжительность эксплуатации резервуара между соседними заправками в условиях холодного периода времени года, сут, составляет:
Технико-экономические показатели резервуарных и баллонных систем снабжения сжиженным газом
В современной практике снабжение потребителей сжиженным газом реализуется в двух вариантах: - централизованно - на базе групповых резервуарных установок; - децентрализовано - на базе газобаллонных установок индивидуального пользования. Первая схема применяется при газификации жилых массивов с многоэтажной застройкой. Вторая - при газификации жилых массивов с одно - и двухэтажной застройкой. Такое разграничение сферы использования баллонного и резервуарно-го газоснабжения обусловлено «Правилами безопасности в газовом хозяйстве» /56/, в которых, в частности, запрещается эксплуатация газобаллонных установок в зданиях с числом этажей больше двух, а при двухэтажной застройке использование баллонов разрешается только в зданиях с числом квартир не более четырех (новое строительство) и не более восьми (газификация существующего жилого фонда). Однако сложившаяся практика газификации населенных пунктов малоэтажной застройки только на базе газобаллонных установок не отвечает современным техническим и социально-экономическим требованиям к системам инженерного оборудования зданий 15, 6,11. Низкая паропроизводительность газобаллонных установок в сочетании с небольшим запасом газа у потребителя исключает применение газообразного топлива на нужды отопления и обусловливает использование на эти цели твердого топлива (уголь, дрова). Указанное обстоятельство негативно сказывается на санитарно-гигиенических условиях жизни населения, ухудшает экологию населенных пунктов, снижает общий уровень и культуру инженерного сервиса. Таким образом, газификация процесса отопления зданий требует обязательного применения резервуарных установок. В то же время, при использовании сжиженного газа на цели пищепри-готовления и горячего водоснабжения газобаллонные установки, хотя и обеспечивают необходимое газопотребление, однако требуют повышенного остаточного уровня газа в баллоне (до 24-К32 %). Как следствие увеличиваются транспортные расходы по доставке сжиженного газа потребителям и затраты газонаполнительной станции (ГНС) по его реализации. В этой связи выбор рациональной области применения систем децентрализованного снабжения сжиженным газом на базе баллонных и резервуарных установок требует экономического обоснования. Примем в качестве целевой функции задачи удельные приведенные затраты (на 1 т газа) по технологическому комплексу: ГНС - потребитель. Поскольку затраты в газовые приборы потребителя по сравниваемым вариантам одинаковы, будем рассматривать только несбалансированные составляющие затрат. Удельные затраты в резервуарные системы газоснабжения Зр, дол/т, включают в себя затраты по ГНС Згис, автомобильному транспорту 3АТ, Таким образом, при / /кр населенный пункт целесообразно газифицировать от баллонных установок; при / /кр - от резервуарных установок /12/. В существующей практике инженерно - экономических расчетов широко используются удельные показатели систем газоснабжения, разработанные институтом «Гипрониигаз» /63/. Однако, как показывает проведенный анализ, эти показатели не отвечают в должной мере современным требованиям и нуждаются в существенной корректировке. Согласно результатам исследований, приведенным в главе 2 и главе 3 данной работы, надежное снабжение сжиженным газом от баллонных и резервуарных установок требует определенного остаточного уровня газа. Указанный уровень составляет: для баллона 50 л. рост=24 % (газовые плиты) и (рост=32 % (газовые плиты и водонагреватели); для подземного резервуара F=l,3 м (рост= 24% (газовые плиты) и срост=55 % (газовые плиты и водонагреватели) соответственно. С учетом начального уровня заполнения емкостей (рнач=%5 %, фактическая реализация продукта составляет рнач - (рост. Поэтому в целях сопоставимости вариантов баллонного и резервуарного газоснабжения удельные капитальные вложения К и эксплуатационные расходы И по ГНС и автомобильному транспорту приняты по /63/ в скорректированном виде с коэффи
Аналогичные затраты в баллонные установки сжиженного газа, а также в резервуарные установки, распределительные и внутридомовые газопроводы приняты по рекомендациям /31, 35, 62/ также в скорректированном виде с учетом остаточного уровня заполнения емкостей.
Важной особенностью современного этапа развития экономики является интенсивная динамика стоимости энергоресурсов. В этой связи, при исчислении эксплуатационных затрат по доставке сжиженного газа в баллонах и автоцистернах энергетическая составляющая затрат или стоимость моторного топлива (бензина, СУГ) по /31, 63/ индексировалась с учетом современной динамики цен на энергоресурсы в соответствии с рекомендациями /37/.
Чтобы исключить влияние ценовой неопределенности, связанной с инфляционными процессами, компоненты затрат по элементам систем газоснабжения приведенные в соответствующих источниках /31, 35, 63/ исчислялись в устойчивой валюте (долларах США) по соответственному курсу денежных единиц.
