Современные проблемы децентрализованного газоснабжения сжиженным газом
Туреева Дарья Павловна,
студент кафедры «Теплогазоснабжение, вентиляция и гидравлика».
Научный руководитель – профессор, зав. кафедрой «Теплогазоснабжение, вентиляция и гидравлика»
Тарасенко Владимир Иванович.
Владимирский государственный университет им. Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых.
На сегодняшний день уровень газификации Владимирской области довольно высок. Большая часть потребителей снабжается природным газом, однако ряд удаленных районов области использует сжиженный углеводородный газ (СУГ), поставляемый в основном в баллонах.
Основным свойством СУГ является его способность при нормальных условиях сохранять газообразную фазу, а при небольшом повышении давления переходить в сжиженное состояние. При транспортировке и хранении используют сжиженную фазу СУГ, при его сжигании – газообразную.
Для газоснабжения потребителей основное распространение получили пропан, бутан и их смеси. Пропан и бутан относятся к насыщенным углеводородам открытого строения (алканам), которые представляют собой бесцветные вещества с характерным запахом нефти, практически нерастворимые в воде. Их общая химическая формула СnH2n+2. [1]
Широкое распространение в газоснабжении одноквартирных жилых домов в удаленных населенных пунктах получили индивидуальные газобаллонные установки, состоящие из одного или двух баллонов СУГ. Технология и эксплуатация газовых баллонов и установок регламентированы нормативной литературой, среди которой СНиП 42-01-2002 «Газораспределительные системы», СП 42-101-2003 «Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб» и ряд других документов.
Основным недостатком децентрализованного газоснабжения является то, что при расположении баллонов СУГ снаружи помещения при низких температурах давления в баллоне не будет хватать для газоснабжения. Это связано с определением «упругости насыщенных паров». Упругость насыщенных паров - давление, при котором жидкость находится в равновесном состоянии с паром. При низких температурах происходит понижение давления.
Другой проблемой является большое расчетное количество баллонов СУГ, необходимых для газоснабжения, что в современных условиях довольно неэкономично.
Нами был рассмотрен пример решения этой
проблемы для одноквартирного жилого дома (длина 10 м, ширина 7 м, высота 3 м). Здание
расположено во Владимирской области. Задачей является определение необходимого
количества баллонов СУГ для снабжения газом котла отопительного АОГВ (расход
газа для нужд котла определим расчетом) и газовой плиты. Расход сжиженного газа
для плиты 
Во-первых, необходимо определить часовую потребность в тепле по укрупненным показателям Qот, ккал/ч:
[2],
где 
- поправочный коэффициент, учитывающий
температуру наружного воздуха. 
[2]; V – объем здания по наружному
обмеру, м3. V=10·7·3=210 м3; qот – удельная
отопительная характеристика здания ккал/(м3·°С), для зданий
постройки после 1958 г. с данной кубатурой qот=0,82 ккал/(м3·°С).
[2]; tвн – внутренняя расчетная температура воздуха внутри
помещения, 18°С [6]; tн.р.о. – наружная температура воздуха при
проектировании отопления, - 28°С [5].
Часовой расход L, м3/ч сжиженного газа на нужды отопления составит:
,
где 
- теплота сгорания СУГ, ккал/нм3; η
– КПД котла. КПД данного котла равен 87% [3].
Общий расход газа на котел и газовую плиту составит:
Переведем расход паровой фазы в расход сжиженной фазы.
Пусть газоснабжение ведется сжиженным газом марки СПБТЗ, в котором содержится пропана 75%, бутана 25% (процентное содержание примесей не учитываем). [1]
Баллон имеют объем 50 л (0,05м3). Заполнение баллона 85%.
Тогда плотность паровой фазы ρп.ф. = 2,1 кг/м3 [4].
Плотность сжиженной фазы пропана равна 510 кг/м3, а бутана 580 кг/м3. Плотность сжиженной фазы пропан-бутановой смеси равна:
ρж.ф=510·0,75+580·0,25=527,5 м3/ч
Таким образом, расход жидкой фазы СУГ равен:
Определим, сколько часов баллон на 50 л будет снабжать газом котел при постоянной его работе:
Расчеты привели к тому, что одного баллона, расположенному снаружи помещения при температуре воздуха -28°С, вместимостью 50 л (0,05 м3) при непрерывном потреблении газа, хватит на 17 ч.
Тогда, если число отопительных дней в году для г. Владимира равно zот= 213, в год необходимое количество баллонов равно:
Конечно, вследствие сравнительной дороговизны баллонов, затраты на отопление СУГ будут значительными, но не превысят затраты электроэнергии при установке котла электрического. Также необходимо учесть, что данный расчет ведется при максимально низкой температуре, которая за все время отопительного периода держится всего несколько дней.
Проанализировав данные архива «Gismetеo» за последние 7 лет для г. Владимира, получим график, на котором изображена кривая температур (см. рис.1).
Рис. 1. Кривая температур для г. Владимира в период 2005-2012 гг.
Из графика видно, что температура -28°С и ниже бывает сравнительно редко. Если при расчете взять среднюю годовую температуру воздуха (для г. Владимира она равна 3,4°С), то при тех же вычислениях потребность в тепле уменьшится, а количество баллонов в год будет равно 183. Значение это также можно уменьшить путем установки баллонов СУГ внутри помещения или использования подземных резервуаров.
В настоящее время на практике проверяется точность проведенных расчетов.
Литература
1. Ионин А.А. Газоснабжение: учебник. – 4-е изд., перераб. и доп. / Репринтное воспроизведение издания 1989 г. – М.: ЭКОЛИТ, 2011. – 400 с.:ил.
2. МДК 4-05.2004 «Методика определения потребности в топливе, электрической энергии и воде при производстве и передаче тепловой энергии и теплоносителей в системах коммунального теплоснабжения».
3. Паспорт и руководство по эксплуатации котла АОГВ-11,6-1 ГОСТ 20219-74.
4. РД 153-39.4-081-01 «Методика расчета расхода сжиженного газа индивидуальными потребителями».
5. СНиП 32-01-99 «Строительная климатология».
6. СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование».
Поступила в редакцию 19.11.2012 г.