Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ТРУБОПРОВОДНОЙ ПОДАЧИ ГАЗА УДАЛЕННОМУ ОТ МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА ПОТРЕБИТЕЛЮ

Изобретение относится к области использования природного газа, а именно к газификации населенных пунктов, объектов промышленности и сельского хозяйства, удаленных от магистральных газопроводов.

Известен способ доставки компримированного природного газа удаленному потребителю для заправки транспортных средств и использования в быту и народном хозяйстве с помощью передвижных газовозов. Этот способ применим в условиях наличия подъездных дорог с твердым покрытием и мостов, выдерживающих нагрузки в десятки тонн. Но даже в таких условиях этот способ при удалении потребителя на 100 и более километров нерентабелен.

В условиях бездорожья и значительных расстояний до потребителя доставка газа передвижными газовозами не только неэффективна, но и зачастую невозможна [Мкртычан Я.С., Самсонов P.O., Ровнер Г.М., Маленкина И.О., «Расчеты и проект расширения, использования компримированного природного газа на автомобильном транспорте». М.: «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, 2007].

Наиболее близким техническим решением к заявляемому способу является традиционный способ подачи газа потребителю, включающий отбор газа из магистрального газопровода, подачу его по газопроводу-отводу к газоредуцирующей станции (ГРС) за счет использования энергии избыточного давления газа в магистральном газопроводе, снижение давления газа на ГРС и дальнейшую подачу по трубопроводу к потребителю за счет энергии остаточного давления газа после редуцирования на ГРС [Стаскевич Н.Л., Северинец Г.Н., Вигдорчик Д.Я. «Справочник по газоснабжению и использованию газа». Л.: «Недра», Ленинградское отделение, 1990, стр.106-120].

Особенностью такого способа подачи газа от магистрального газопровода потребителю является использование энергии избыточного давления газа в магистральном газопроводе при снижении его на ГРС и за счет сопротивления газопроводов. В результате трубопровод, прокладываемый от ГРС до потребителя, из-за сравнительно низкого давления газа получается весьма металлоемким и дорогим, а в силу увеличенных размеров требует для сооружения мощной дорогостоящей техники и длительного срока строительства. Кроме этого в условиях плохого состояния или полного отсутствия дорог и подъездных путей становится невозможной подача газа отдаленным потребителям.

Технической задачей, поставленной в настоящем изобретении, является обеспечение транспортировки и подачи газа отдаленным потребителям в условиях плохого состояния или полного отсутствия дорог и подъездных путей, а также снижение металлоемкости трубопроводов, соединяющих газоредуцирующую станцию (ГРС) с потребителями, сокращения сроков их строительства, исключения использования мощной дорогостоящей техники при строительстве таких трубопроводов.

Решение этой задачи достигается тем, что способ трубопроводной подачи газа включает отбор газа из магистрального трубопровода, подачу его по газопроводу-отводу к газоредуцирующей станции, снижение давления газа на газоредуцирующей станции и дальнейшую подачу газа по распределительному трубопроводу. После газоредуцирующей станции в распределительном трубопроводе, который имеет диаметр 25÷50 мм, повышают давление газа до 32 МПа.

Повышение давления газа в распределительном трубопроводе могут осуществлять с помощью, по крайней мере, одного компрессора, установленного на территории газоредуцирующей станции.

Повышение давления до 32 МПа могут осуществлять на входе в распределительный трубопровод.

Газ после транспортировки по распределительному трубопроводу подается к потребителю через редуцирующее устройство, имеющееся у потребителя и обеспечивающее подачу газа с параметрами, удовлетворяющими требованиям соответствующих нормативных документов.

Потребителем может являться удаленный до 100 км и более от магистрального газопровода населенный пункт или объект народного хозяйства (промышленного или сельскохозяйственного).

Пример осуществления способа. Из магистрального газопровода, по которому проходит газ под давлением, например 7,5 МПа, осуществляют отбор газа и подают его по газопроводу-отводу к ГРС или к системе ГРС, на которой осуществляют снижение давления газа до величин 0,6÷1,2 МПа. При этом давление на выходе ГРС является более устойчивым по величине, чем на входе. После ГРС повышают давление газа в распределительном трубопроводе, например, с помощью, по крайней мере, одного компрессора до величины 32 МПа.

В связи с этим распределительный трубопровод может иметь существенно меньший диаметр 25÷50 мм, чем при обычных давлениях 0,6÷1,2 МПа, который составляет 150÷200 мм. Значение диаметра распределительного трубопровода определяется в зависимости от объема потребления газа, начального и конечного давления газа в распределительном трубопроводе и удаленности потребителя.

Диаметр такого высоконапорного трубопровода рассчитывается с учетом основных параметров режима работы и протяженности, но без учета рельефа, по формуле:

где:

d - внутренний диаметр распределительного трубопровода, мм;

P_н, P_к - соответственно абсолютные значения давления газа в начале и конце распределительного трубопровода, кгс/см²;

q - пропускная способность распределительного трубопровода, млн.куб.м/сутки;

L - длина распределительного трубопровода, км;

Δ - относительная плотность газа по воздуху (безразмерн.);

λ - коэффициент гидравлического сопротивления распределительного трубопровода (безразмерн.);

Z_cp - средний по длине распределительного трубопровода коэффициент сжимаемости газа (безразмерн.);

Т_cр - средняя по длине распределительного трубопровода температура транспортируемого газа (К);

С - регулирующий коэффициент, имеющий при смешанной системе единиц значение 0,326·10^-6 при Р_н, Р_к в кгс/см.

Перевод работы распределительного трубопровода на существенно большее давление за счет компрессорной установки позволяет выполнить его из-за значительно меньшего диаметра уменьшенной металлоемкости и стоимости.

Снижение металлоемкости определяется по формуле:

где:

к - коэффициент снижения массы распределительного трубопровода;

D_н и d_н - наружные диаметры приемного и нагнетательного трубопроводов компрессора соответственно;

D_в и d_в - внутренние диаметры приемного и нагнетательного трубопроводов компрессора соответственно.

Немаловажно и то, что такой распределительный трубопровод при сооружении не требует мощной землеройной, сварочной и грузоподъемной техники. Это позволяет также снизить стоимость строительно-монтажных работ и сокращает сроки строительства трубопровода. Такой распределительный трубопровод можно соорудить даже в условиях бездорожья, что позволит перейти к массовой газификации малонаселенных сел и деревень, расположенных на значительном удалении от объектов газотранспортной системы и промышленных центров, например, в регионах Восточной Сибири и Дальнего Востока, где освоение газовых месторождений только начинается.

Учитывая, что на некоторых ГРС имеют место сезонные падения давления и производительности в 2-3 раза, целесообразно на таких ГРС устанавливать вместо одного два компрессора на разные входные давления и производительность для более эффективного удовлетворения потребности в газе соответственно в летний и зимний периоды.

Предпроектные проработки и расчеты показали, что для газификации предлагаемым способом населенного пункта из 300 домов, отстоящего от источника подачи газа на 250 км, требуется прокладка трубопровода внутренним диаметром 40 мм и установка на ГРС одного поршневого компрессора производительностью 1200 нм³/час при давлении газа на входе 1,0-1,2 МПа и на выходе 25,0 МПа.

Реализация такой системы обойдется примерно в 150 млн.руб. Как вариант, за эти же средства можно подвести газ к 5 селам по 60 домов, отстоящие тоже на 250 км. Во всех вариантах объем капитальных вложений в 5 и более раз снижается, а сроки строительства системы ускоряются в сравнении с традиционным способом в несколько раз. Однако главное преимущество предлагаемого способа состоит в том, что он позволяет подвести газ и газифицировать небольшие населенные пункты, отстоящие на значительные расстояния от объектов газотранспортной системы, особенно в условиях отсутствия современной дорожно-транспортной связи с ними.