Схема строительства магистральных газопроводов

Газопроводный транспорт России

Магистральный газопровод представляет собой инженерную конструкцию трубопроводного транспорта, используемую для транспортировки метана и природного газа. В трубу газ подается при помощи избыточного давления. Сложно поверить в то, что Россия, являющаяся самым крупным экспортером «голубого топлива», когда-то полностью зависела от сырья, приобретенного за границей. В далеком 1835 году в Санкт-Петербурге состоялось открытие первого завода по добыче «голубого топлива», который имел систему распределения от месторождения до потребителя. Газ на этом заводе получали из иностранного каменного угля. Через 30 лет аналогичное предприятие было возведено в Москве. Однако, вследствие высокой стоимости строительных работ, а также наличия только импортного сырья первые газопроводы России строили маленького размера. С развитием технологий, увеличивались В составе магистрального газопровода присутствуют основные и дополнительные трубы. Диаметр дополнительных труб не должен быть больше 1420 мм. Он зависит от особенностей объекта. Все трубопроводы делят на три класса, которые зависят от уровня давления, под которым транспортируется вещество. Данный параметр необходимо обязательно учесть на этапе проектирования, потому что при превышении норм повышается и вероятность аварий. Давление может колебаться в пределах от 1,2 до 10 МПа. Стандартным рабочим давлением является показатель в 7,5 Мпа. Магистральные газопроводы России бывают:

• надземные
• подземные
• подводные.

Надземные основные магистральные газопроводы вследствие небольшого подъема не мешают движению транспортных средств. Такой вариант применяется, чтобы преодолеть водные препятствия, овраги и другие преграды. Строительство подземных сетей ведется в особых траншеях, глубина которых определяется уровнем промерзания грунтов

По этой причине в процессе проектирования системы для транспортировки влажного газа нужно обязательно принимать во внимание климатические особенности местности, состав грунта, а также диаметр труб. К примеру, осушенный газ транспортируется по траншее глубиной 0,8 м

На дне траншеи обязательно должен находиться слой утрамбованного песка, а укладываемые трубы должны быть покрыты несколькими слоями битумно-полимерной мастики или полимерной скорлупой. Только после этого траншею заполняют грунтом.Подводные системы прокладывают для передачи продуктов из морских территорий, на дне рек или больших озер. Стандартная комплектация трубопровода включает главную и промежуточную компрессорную станции. До попадания к конечному потребителю газ подается в специальный распределительный пункт, где давление снижается до уровня, предусмотренного местными трубопроводами. Карта магистральных газопроводов России выглядит следующим образом:Чтобы гарантировать сбалансированность функционирования системы прямо в районе потребления формируются специальные хранилища. Например, летом в этих хранилищах накапливают газ, который потом используется во время отопительного сезона. Нельзя допускать разрушения труб вследствие их контакта с грунтом, водой или воздухом. Эту задачу помогает решить внешняя противокоррозионная изоляция. Кроме этого, применяют катодную защиту, которая работает на базе отрицательного потенциала. Важным моментом является обеспечение высокого уровня надежности газовой сети. Этого можно достичь при помощи:

• наличия перекачивающего оборудования на компрессорных станциях
• применения высококачественных стальных труб
• формирования дополнительных параллельных линий, сочетающихся с основной, благодаря перемычкам.

Передвижные и стационарные модели

Мобильный газгольдер для временного использования

В продаже присутствуют мобильные и стационарные модели. Выбор делают на основании решаемых задач.

Передвижной вариант выпускают на шасси автомобильных прицепов. В большинстве случаев такую установку рассматривают как временный вариант при незавершённом строительстве или для использования на даче.

Преимущества и случаи, когда выгодна мобильная модель:

• экономия на проведении монтажных работ;
• строительство дома не завершено или не определено место на участке, где будет установлена стационарная модель;
• отсутствует пространство для установки газгольдера стационарного типа;
• в ближайшей перспективе ожидается подвод в населённый пункт или к дому магистрального газопровода.

Недостатки передвижных моделей:

• из-за небольшой ёмкости придётся часто посещать заправочную станцию в холодное время года;
• потребуется автомобиль с прицепным устройством, на который нужна страховка более высокой стоимости;
• прицеп является транспортным средством, его нужно ставить на учёт в ГИБДД и уплачивать налоги;
• неудобство в использовании — в холодное время потребуется нагрев для испарения газа;
• стоимость газа для мобильной установки примерно на 30% выше, чем для газгольдера на участке;
• повышенная опасность из-за разъёмных соединений.

Преимущества и недостатки газовых ПЭ-труб

Материалом изготовления труб для газопровода может быть не только полиэтилен, но и сталь или полипропилен, однако лидирующие позиции на рынке комплектующих для газопроводов занимают именно ПЭ-трубы.

Широкая популярность ПЭ-газопроводов обусловлена множеством достоинств полиэтиленовых труб:

• Долгий срок службы – не менее 50 лет: полиэтилен не разлагается в естественной среде, нейтрален ко многим химически активным веществам, вследствие чего не склонен к уменьшению внутреннего диаметра из-за образования отложений и не подвержен коррозии, устойчив к погодным изменениям.
• Надежность и безопасность: газонепроницаемые и прочные стенки труб не образуют протечек, гладкая внутренняя поверхность обеспечивает свободное движение газа, и в отличие от стальных труб полиэтиленовые не проводят электричество.
• Простота монтажа: трубы имеют небольшой вес, выпускаются в виде длинномеров, что в совокупности с их эластичностью, позволяет прокладывать газопроводы с минимальным количеством соединений, водо– и газонепроницаемость стенок позволяет обойтись без установки гидроизоляции, для работы не требуется защитное снаряжение и сложное оборудование.
• Экологичность: полиэтилен не выделяет в окружающую среду вредных веществ.
• Экономичность: полиэтиленовые газовые трубы имеют невысокую стоимость как самих труб, так и комплектующих, монтаж также не требует серьезных финансовых затрат.

Рекомендуем ознакомиться: Отсечной запорный клапан в трубопроводах

При всех достоинств трубы из полиэтилена не лишены недостатков:

• Под воздействием солнечного света структура полиэтилена постепенно разрушается.
• Интенсивных нагрузок этот материал не выдерживает, поэтому под дорогами и линиями коммуникаций ПЭ-трубы необходимо укладывать в металлический футляр, а в регионах с повышенной сейсмической активностью их использовать нельзя даже в комбинации с кожухом.
• Диапазон выдерживаемых температур невелик – от -15 до 40 градусов, что вкупе с неустойчивостью труб перед ультрафиолетом и интенсивными нагрузками требует укладывания газопровода на глубину около 1 метра.

Назначение магистрального газопровода

Под магистральным газопроводом понимается трубопровод, сконструированный для доставки газа из района месторождения или обработки к месту потребления, или система труб, связывающая между собой отдельные месторождения газа. Он относится к Единой системе газоснабжения России и является одним из ключевых элементов системы транспортировки газа.

Трубопровод, подсоединенный к магистральному газопроводу и предназначенный для передачи части газа к конкретным населенным пунктам или предприятиям, называется ответвлением.

По такому газопроводу может транспортироваться природный или попутный нефтяной углеводородный газ (из месторождений) или сжиженные углеводородные газы (из мест производства).

Магистральные трубопроводы могут быть:

• однониточными, т. е. с трубами равного диаметра на всей протяженности системы;
• многониточными, представляющими собой систему, где параллельно главной ветке расположены еще несколько;
• телескопическими т. е. на протяжении от головных сооружений до конечной газораспределительной станции диаметр труб меняется.

Диаметр труб газопровода составляет от 720 мм до 1420 мм. Пропускная способность газопровода равна 30–35 млрд куб. м газа в год.

Классификация газопроводов

• подземные (с расстоянием 0,8–1 м до главной пропускной трубы);
• надземные (т. е. трубы устанавливаются на опорах);
• наземные (т. е. в насыпных дамбах).

Если газ требуется доставить с мест подводной добычи на берег, то сооружаются подводные газопроводы.

За управление российскими магистральными газопроводными системами обычно отвечает государственная компания. Она обязана осуществлять проверку состояния труб, нанимать рабочих и следить за повышением их квалификации.

СиЭ ГНП и ГНХ / Лекция 8 Газгольдеры

ЛЕКЦИЯ 8. «Газгольдеры»

1. 1. Хранение газа в газгольдерах

Газгольдерами называют сосуды большого объема, предназначенные для хранения газов под давлением

. Различают газгольдерынизкого (4000 Па) ивысокого (от 7 • 104 до 30 • 104 Па) давления. В газгольдерах первого типа рабочий объем является переменным, а давление газа в процессе наполнения или опорожнения изменяется незначительно. Они бываютмокрые исухие .

Мокрые газгольдеры

состоят из двух основных частей — вертикального цилиндрического резервуара, заполненного водой (неподвижная часть), и колокола, помещенного внутри резервуара и представляющего собой цилиндр, открытый снизу и имеющий сферическую кровлю (подвижная часть). Для облегчения перемещения колокола служат ролики. Закачка и отбор газа осуществляются по специальному газопроводу.

Принцип работы мокрого газгольдера следующий. При закачке газа в газгольдер давление под колоколом возрастает и вода частично вытесняется в кольцевое пространство между резервуаром и колоколом. Она играет роль гидравлического уплотнения. Как только давление газа превысит нагрузку, создаваемую массой колокола, последний начинает перемещаться вверх, освобождая объем для новых количеств газа. При опорожнении газгольдера давление газа под колоколом уменьшается и он опускается.

Для более полного использования объема колокола его высота должна быть равна высоте резервуара. У газгольдеров большого (свыше 6000 куб. м) объема подвижную часть разбивают на несколько звеньев, вкладывающихся друг в друга подобно телескопу. Чтобы избежать перекосов при перемещении подвижных частей, а также для восприятия горизонтальных нагрузок (например, ветровых) к резервуару крепят направляющие, по которым перемещаются ролики, закрепленные в верхней части колокола.

Сухие газгольдеры

состоят из вертикального корпуса цилиндрической или многогранной формы с днищем и кровлей, внутри которого находится подвижная шайба (поршень), снабженная специальным уплотнением. Принцип работы сухого газгольдера аналогичен работе паровой машины. Под давлением газа, подаваемого под шайбу, она поднимается вверх до определенного предела, а при отборе газа — опускается вниз, поддерживая своей массой постоянное давление в газгольдере. Сухие газгольдеры менее надежны, чем мокрые, но и менее металлоемки.

Недостатком газгольдеров низкого давления является то, что они обладают относительно низкой аккумулирующей способностью

Газгольдеры высокого давления

имеют неизменный геометрический объем, но давление в них по мере наполнения или опорожнения изменяется. Хотя геометрический объем газгольдеров этого класса много меньше объема газгольдеров низкого давления, количество хранимого в них газа может быть значительным, благодаря высокому давлению. Так, если в мокром газгольдере объемом 100 куб. м под давлением 4000 Па можно хранить 104 куб. м газа, то в газгольдере с давлением 1,6 МПа того же геометрического объема — 1700 куб. м, т. е. почти в 17 раз больше.

Газгольдеры высокого давления бывают цилиндрические

исферические . Цилиндрические газгольдеры имеют геометрический объем от 50 до 270 куб. м. Поскольку у всех них внутренний диаметр равен 3,2 м, то различаются они лишь длиной цилиндрической части — обечайки. С обеих сторон к обечайке приварены днища, имеющие вид полусферы. Для контроля за давлением газа в газгольдере используются манометры. Газгольдер устанавливается на фундамент горизонтально либо вертикально.

Цилиндрические газгольдеры рассчитаны на давление от 0,25 до 2 МПа. Толщина их стенки может достигать 30 мм.

Сферические газгольдеры в нашей стране имеют геометрический объем от 300 до 4000 куб. м и толщину стенки от 12 до 34 мм. Сферическая форма сосуда для хранения газа под высоким давлением является наиболее выгодной по металлозатратам и общей стоимости. Монтируют сферические газгольдеры из отдельных лепестков, раскроенных в виде апельсиновых долек, а также из верхнего и нижнего днищ, имеющих форму шарового сегмента. Опоры газгольдеров выполняют в виде цилиндрического стакана из железобетона со стальным опорным кольцом или в виде стоек-колонн, прикрепленных к шару по экваториальной линии и связанных между собой системой растяжек.

Батареи стальных газгольдеров высокого давления (до 1,5 МПа) были применены в Москве с целью компенсации неравномерности потребления газа, поступавшего в относительно небольших количествах по газопроводу Саратов-Москва. Однако с развитием газопроводов и ростом объемов потребления газа потребовались газохранилища вместимостью в миллионы кубических метров. Обеспечить хранение таких количеств газа могли только подземные газохранилища.

2

Нет близнецов

В газовой отрасли невозможно найти два одинаковых газопровода. Ведь технические параметры и природно-климатические условия всегда в чем-то отличаются. Поэтому даже самые корректные сравнения дают лишь приблизительную картину. Ведь очевидно, что нельзя проводить параллель между более металлоемким объектом, который строят в условиях вечной мерзлоты, и менее металлоемким, располагающимся в пустыне. Впрочем, почему бы нет. Некоторые «критики» не гнушаются такими сравнениями. Давайте и сравним. Но только с цифрами.

Конечно, из-за кризиса объемы строительства газопроводов большого диаметра в мире существенно снизились. За последние 3–4 года наберется всего десяток газопроводов, диаметр (а значит, и металлоемкость) которых сопоставим с аналогичным показателем газпромовских объектов. Если систематизировать данные по различным регионам, то становится ясно, что стоимость сооружения 1 км газопровода большого диаметра в регионах с жарким и умеренным климатом (с преимущественно равнинными участками) в среднем составит 2,5–3,3 млн долларов. Например, Taweelah to Fujairah Gas Pipeline в ОАЭ, Florida Energy Secure в США и Eridan gas pipeline во Франции.

Увеличенная фотография (JPG, 1,1 МБ)

Если же газопровод проходит в горной и труднодоступной местности, то расходы резко возрастают. Так, 1 км Turkmenistan — China Gas Pipeline обошелся в 5,6 млн долларов. Но если вы решите построить газопровод в условиях Крайнего Севера, то будьте готовы к действительно серьезным тратам — 11,7–12,4 млн долларов.

По объему капитальных вложений «Газпром» уступает только Petrobras, PetroChina и ExxonMobile

Увеличенная фотография (JPG, 836,3 КБ)

Ну и в заключение сравним объемы капитальных вложений нефтегазовых компаний. В 2010 году этот показатель составил в «Газпроме» 30,2 млрд долларов. В то же время у «Роснефти» — 8,9 млрд долларов, у ЛУКОЙЛа — 6,8 млрд долларов, а у ТНК-BP — 3,4 млрд долларов. По объему капитальных вложений «Газпром» в своей отрасли уступает только Petrobras (45,6 млрд долларов), PetroChina (41,8 млрд долларов) и ExxonMobile (32,2 млрд долларов). А в BP, Chevron, Eni, Shell, Total этот показатель составляет от 20 млрд до 24 млрд долларов.

Планируемые к возведению газопроводы в России

Карта газопроводов России на стадии разработки включает в себя пять участков. Не реализован проект «Южного потока» между Анапой и Болгарией, строится «Алтай» — это газопровод между Сибирью и Западным Китаем. Прикаспийский газопровод, который будет поставлять природный газ с Каспийского моря, в перспективе должен проходить через территорию РФ, Туркменистан и Казахстан. Для поставок из Якутии в страны Азиатско-Тихоокеанского региона строится еще одна трасса — «Якутия-Хабаровск-Владивосток».

Магистральные газопроводы представляют собой комплексы сооружений, которые предназначены для перемещения горючих газов с мест их добычи или производства к конечным местам потребления.

Классификация магистральных газопроводов (согласно рабочему давлению):

• І класса – высокого давления, более 25 кгс/см2;
• ІІ класса – среднего давления, 12-25 кгс/см2;
• ІІІ класса – низкого давления, до 12 кгс/см2.

Кроме того, газопроводы могут быть:

• магистральными – сооружают с целью передачи газа из мест добычи к конечным пунктам (как уже говорилось ранее);
• местными – с целью сбора природного газа для распределения его в городах, промышленных предприятиях.

Магистральные газопроводы России имеют разную производительность. Она определяется, исходя из данных по топливно-энергетическому балансу тех районов, где предполагается создание газопровода, определение рационального годового количества газа с учетом объемов использования ресурса на перспективу лет после начала эксплуатации магистрального газопровода.

Обычно производительность магистрального газопровода характеризуют как количество газа, которое поступает в него за год. В основном, производительность будет иметь показатель, меньший за это значение из-за неравномерного использования газа по дням недели или сезонам года. Это обусловлено колебаниями температуры внешнего воздуха и режимом работы пользователей газа. Это обусловлено колебаниями температуры внешнего воздуха и режимом работы пользователей газа.

Для увеличения производительности магистральных газопроводов на разных участках могут быть сооружены лупинги. В случае расчетов стационарных режимов работы газопроводов во время решения некоторых задач место расположения лупинга не имеет значения.

Существенным образом увеличить производительность газопровода может монтаж на компрессорных станциях центробежных нагнетателей с приводом от газовых турбин или мощных электромоторов. Первый тип машин использует топливо в виде газа, а именно – транспортируемый газ. Сжигание такого газ в камерах сгорания этих аппаратов не представляет большой проблемы по сравнению с применением жидкого топлива.

Это один из главных факторов, который влияет на выбор определенной системы автоматического регулирования производительности объектов. Протекание переходных процессов в газопроводах не должно осуществляться произвольно. Переходные процессы в системах с автоматическим регулированием обычно имеют затухающий характер.

Во время расчета и исследования динамики процессов регулирования производительности магистральных газопроводов, исследователи имеют дело с инерционными процессами, которые обязаны своей спецификой движущемуся потоку газа по трубопроводу; с другой стороны – малоинерционными процессами, порожденными влиянием масс подвижных элементов компрессионных аппаратов. Принимая к вниманию сложность этого автоматизированного комплекса, вполне допустимо рассмотрение влияние этих факторов разных порядков отдельно.

Управление магистральным газопроводом России обычно осуществляется государственной компанией, которая следит за состоянием всей системы и нанимает квалифицированных работников. Также она следит за регулярным повышением уровня квалификации последних.

Оценка участка: возможность монтажа газгольдера

Магистральная газификация отдаленных поселков еще не завершена, и многие населенные пункты остаются без удобного «голубого топлива». Альтернативное решение централизованного газоснабжения – установка газгольдера и обустройство автономной сети.

Газгольдер – монолитная емкость для хранения природного газа. Конструктивно резервуар выполнен в форме цистерны с горловиной. В верхней части размещены элементы, контролирующие давление и остаток топлива.

Несомненно, эксплуатация любого газового оборудования сопряжена с определенным риском, поэтому к организации автономной газификации, к месту размещения и технологии монтажа газгольдера предъявляется ряд требований.

В гальгозере сжиженный газ постепенно преобразуются в пар, пропано-бутановый состав поступает в реактор и обретает нужное давление. По газопроводу «голубое топливо» подается к потребителям

Участок под установку газового хранилища оценивается по следующим критериям:

• рельефность;
• состав подстилающих и вмещающих грунтовых слоев и близость грунтовых вод;
• наличие водозаборных точек, жилых, хозяйственных и общественных помещений.

Рельеф. Выбранная под поверхностный монтаж территория должна быть ровной. Это требование особенно актуально при установке наземных модификаций – монтаж на склоне запрещен.

Грунт. Допустимо размещение газового хранилища в грунтовых массивах с различным содержанием влаги. От физико-механических свойств горных пород будет зависеть удобство проведения земельных работ и выбор типа газгольдера.

При отсутствии риска затопления арматуры можно использовать модели без высокой горловины. Как вариант подойдет резервуар, где отводы крепятся к вваренным патрубкам длиной 12 см – эта «страховочная» высота, если есть сомнения на счет подтопления.

Для мест с «высокими» грунтовыми водами разработаны конструкции с удлиненной горловиной, обеспечивающей защиту арматуры. За счет устройства защиты работа газгольдера стабильна и эффективна

Вода – отличный проводник тепловых волн, а процесс испарения пропано-бутановой смеси определяет температура среды. Чем выше показатель – тем интенсивней процесс. Монтажные работы в маловлажных породах проще, но среда для нормальной работы газгольдера менее благоприятная.

Опасным может быть крупообломочный грунт, особенно, если его составляющие слабо окатаны, т.е. с острыми гранями.  Валуны, галька и крупный щебень усложняют установку оборудования, а масса гравия и дресвы создает дополнительную нагрузку на газопровод.

В большинстве случаев под установку выбранного газгольдера разрабатывается котлован, который рекомендовано заполнять речным или карьерным песком после погружения конструкции.

Близость к водозаборным источникам. Согласно строительным нормативам минимальное расстояние от цистерны с газом до водоема (скважины, колодца) – 15 м, до водопроводной магистрали – 5 м.

Соседство с постройками. Противопожарные дистанции от емкостей со сжиженным газом до сооружений обозначены в пункте 8.1.6 нормативного документа «Газораспределительные системы» (СНиП 42-01-2002). Этому вопросу посвящен следующий раздел.

Газгольдер практичнее размещать ближе к воротам для беспрепятственного подъезда газовоза и заправки резервуара.

Площадка над газовым хранилищем – своеобразная зона отчуждения. На ней запрещено обустраивать место под барбекю, устанавливать мангалы и другое огнеопасное оборудование

Кроме того, недопустимо бетонирование или мощение площадки, а также организация парковочного места и высадка деревьев.

В чем отличие газгольдерного сжиженного топлива от магистрального газа

Магистральное топливо – это метан в газообразном состоянии. Температура природного вещества соответствует окружающей среде. Сжиженный газ представляет собой смесь бутана и пропана. Она сильно охлаждается до состояния жидкости с различными химическими добавками. Хранение и транспортировка сжиженного и углеродного газа достаточно сильно отличаются.

Перед доставкой потребителям природный газ не требует значительных обработок. Сжиженное вещество нуждается в газификации. Для этого потребуется установить испарительную установку. Существуют погружные, шкафные испарители, а также оборудование кольцевого типа для преобразования жидкого топлива. При этом стоимость газгольдерного топлива значительно выше, чем магистрального.

Стоимость подключения

Размер газгольдера должен позволять обогревать дом на протяжении года. Стоимость резервуара объемом 6,5 м³ составляет около 180-240 тысяч рублей (все зависит от производителя газгольдера).

Сэкономить можно путем приобретения б/у газгольдера. Для подключения к трубе центральной магистрали потребуется заплатить в несколько раз больше, даже если коммуникации располагаются поблизости с домом. Пропускная способность магистрали ограничена, поэтому нужно сначала получить разрешение и составить проект.

Энергоэффективность и цена обслуживания

Расходы на эксплуатацию и обслуживание систем приблизительно одинаковые. Для дома площадью 100 м2 требуется 3000-3100 м3 природного газа или 1000 м3 СУГ. Но стоимость метана в несколько раз меньше сжиженного газа, поэтому годовые расходы практически равные.

При работе котлов образуется минимальное количество нагара и копоти, поэтому чистку проводят редко. При эксплуатации газгольдера требуется небольшое количество электроэнергии. Для отопления большого частного дома, лучше подключиться к центральному газопроводу (при его наличии). Чтобы обогреть небольшой загородный дом, можно воспользоваться и автономным резервуаром.

Компрессорные станции

Компрессорные станции нужны для поддержания уровня давления и транспортировки необходимого объема газа по трубопроводу. Там газ проходит очищение от посторонних веществ, осушение, повышение давления и охлаждение. Пройдя обработку, газ под определенным давлением попадает обратно в газопровод.

Компрессорные станции, наряду с газораспределительными станциями и пунктами, входят в комплекс наземных сооружений магистрального газопровода.

К району стройки компрессорные установки транспортируются в виде полностью готовых к сбору блоков. Они возводятся на расстоянии примерно 125 километров друг от друга.

В состав компрессорного комплекса входят:

Компрессорная станция магистральных газопроводов

• сама станция;
• ремонтно-эксплуатационный и служебно-эксплуатационные блоки;
• территория, на которой расположены пылеуловители;
• градирня;
• емкость для воды;
• масляное хозяйство;
• газоохлаждаемые устройства и др.

Рядом с компрессионной установкой обычно возводят жилой поселок.

Такие станции считаются отдельным видом техногенного влияния на природную среду. Исследования показали, что на территории компрессорных установок концентрация оксида азота в воздухе превышает максимально допустимый уровень.

Они также являются мощным источником шума. Ученые выяснили, что длительное воздействие шума от компрессорной станции становится причиной нарушений в человеческом организме, и, как следствие, вызывает различные болезни и может привести к потере трудоспособности. Кроме того, шум вынуждает животных и птиц уходить на новые места обитания, что приводит к их переуплотнению и уменьшению продуктивности охотничьих угодий.

Узел установки предохранительной системы