Лекция 14. Природное газовое топливо и газовое хозяйство ТЭС

По современным воззрениям природные горючие газы биохимического происхождения образуются в земной коре в результате бактериального разложения органических остатков, погребенных в осадочных породах. Все природные горючие газы представляют собой смеси газообразных предельных углеводородов метанового ряда С_пН_2п+2 с преобладающим количеством метана СН₄. Месторождения газа делят на чисто газовые и газо-конденсатные. Газ первых из них состоит почти из одного метана. Газ газоконденсатных месторождений кроме метана содержит значительное количество высших углеводородов, в основном пропана и бутана, которые легко конденсируются при повышении давления и охлаждении газа.

При добыче нефти получают попутный (нефтепромысловый) газ. При выходе нефти из скважины давление ее снижается и из нефти выделяются растворенные в ней газы, количество которых составляет 10−15% нефти. Для попутного газа характерно наибольшее содержание высших углеводородов по сравнению с другими видами природного газового топлива.

В небольших количествах в состав природного газа входят азот и диоксид углерода. Природные газы некоторых месторождений Средней Азии и Оренбургского газоконденсатного месторождения содержат до 5−6% сероводорода Н₂S и некоторое количество сероорганических соединений, в основном сероуглерода СS₂> серооксида углерода СS₈ и меркаптанов.

До поступления в магистральные газопроводы газ проходит переработку на специальных газовых заводах. В зависимости от состава газов переработка может включать следующие операции: очистку от сероводорода и диоксида углерода, извлечение высших углеводородов, осушку и одоризацию газа. Последняя операция (одоризация) заключается во введении в газ небольших количеств резко пахнущих веществ для придания ему запаха, позволяющего обнаружить присутствие газа в воздухе.

При небольшом удалении. ТЭС от места добычи газа он поступает на ТЭС из газопроводной сети и газосборников месторождений. От дальних источников газ по магистральным газопроводам подается на газораспределительные районные станции (ГРС), отдающие газ различным потребителям, в том числе и ТЭС.

На электростанциях, сжигающих газ в качестве основного или сезонного топлива, предусматривается газорегуляторный пункт (ГРП), который располагается на территории электростанции в отдельных зданиях или под навесами. Производительность ГРП на ТЭС, для которых газовое топливо является основным, рассчитывается на максимальный расход газа всеми рабочими котлами, а на электростанциях, сжигающих газ сезонно, — по расходу газа для летнего режима.

На газомазутных электростанциях мощностью до 1200 МВт и ТЭЦ с расходом пара до 4000 т/ч может сооружаться один ГРП. На электростанциях большей мощности сооружается соответственно два или более ГРП.

Рис. 1. Газорегуляторный пункт: 1 — газопровод высокого давления от ГРС; 2 — расходомерная шайба; 3 -фильтр; 4 — клапан регулирующий; 5 — резервные места для линии регулирования; 6 — байпасная линия; 7 — предохранительный сбросной пружинный клапан

Для электростанций на газе при отсутствии мазутного хозяйства сооружается не менее двух ГРП независимо от мощности электростанции. Газ от газораспределительной станции подводится на каждый ГРП по одному газопроводу без резерва.

Помещения ГРП должны иметь естественное и электрическое освещение и естественную постоянно действующую вентиляцию, обеспечивающую воздухообмен в 1 ч не менее трехкратного; они должны отапливаться и иметь температуру не ниже 5 °C.

Газорегуляторный пункт показан на рис: 4.9. В соответствии со СНиП П-37—76 необходимо предусматривать установку следующего оборудования: фильтра, регулятора давления, сбросного предохранительного устройства на выходе, запорной арматуры, манометров на входе и выходе, а также на обводной линии (байпасе). Предусматривают также сигнализацию о повышении и снижении давления газа сверх установленных пределов. Число параллельных установок, регулирующих давление газа, в каждом ГРП выбирается с учетом одной резервной. Давление газа в ГРП снижается регуляторами двух разновидностей: мембранными прямого действия и электронными. Наиболее крупный из регуляторов прямого действия типа РДУК-2−200 имеет максимальную производительность 36 000 м³/ч, что соответствует расходу газа одним котлом паропроизводительностью 500 т/ч.

Электронные регуляторы представляют собой, как правило, поворотную заслонку с приводом от электрического исполнительного механизма, установленного вне регуляторного зала и связанного с заслонкой тягами длиной не более 6 м. Производительность таких регуляторов зависит в основном от принятого диаметра, что позволяет ограничиться двумя нитками регулирования — рабочей и резервной. За регуляторами давления должны стоять не менее двух предохранительных сбросных устройств пропускной способностью не менее 10% пропускной способности наибольшего из регуляторов давления пружинного действия. *.

Для продувки газопроводов устанавливают продувочные свечи. Газопроводы при заполнении газом должны продуваться до вытеснения всего воздуха, а при освобождении от газа должны продуваться воздухом до вытеснения всего газа. Необходимость этого обусловлена способностью газа в определенной пропорции с воздухом образовывать взрывоопасную смесь. Если объемная доля природного газа в воздухе составляет 5—15%, достаточно искры, чтобы смесь взорвалась. Трубопроводы для продувки газопроводов (свечи) и трубопроводы от предохранительных сбросных устройств ГРП должны выводиться наружу в места, обеспечивающие условия для рассеивания /аза, но не менее чем на 1 м выше корпуса здания. Условный диаметр свечей должен быть не менее 20 мм. Допускается объединение продувочных свечей и свечей от сбросных предохранительных клапанов одинакового давления в общую точку. Свечи должны иметь минимальное число поворотов, а также устройства, исключающие возможность попадания в свечи атмосферных осадков.

Газопроводы ГРП, в том числе наружные входные на длине не менее 20 м, должны быть покрыты звукопоглощающей изоляцией.

Прокладка всех газопроводов в пределах ГРП и до котлов — наземная. Подвод газа от каждого ГРП к магистрали котельного отделения и от магистрали к котлам не резервируется, и газ может подаваться по одной нитке. Газовый коллектор, распределяющий газ по котлам, прокладывается вне котельного отделения. Вся арматура на основных газопроводах устанавливается только стальная.

На отводе газопровода к котлу устанавливаются запорные органы с электрическим и ручным приводами, устройства для установки заглушки с приспособлением для разжима и токопроводящие перемычки, штуцер: для продувки газопровода котла воздухом или инертным газом, быстродействующий запорный орган, измерительная диафрагма, регулятор расхода газа. Непосредственно перед каждой горелкой котла устанавливаются последовательно два запорных органа: один с электрическим, второй с ручным приводом.