Основные пути экономии газа по отраслям



Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный энергетический университет Кафедра «Промышленная теплоэнергетика и системы теплоснабжения»

Системы газоснабжения предприятий и объектов ЖКХ

Конспект лекций по курсу

 

 


 

 

Казань 2014


 

Оглавление

Газоснабжение промышленных предприятий. 3

1. Общие сведения о газовом топливе. 4

1.1. Свойства газового топлива. 4

1.2. Структура газопотребления. 5

1.3. Основные пути экономии газа по отраслям. 6

2. Назначение, состав и схемы систем газоснабжения. 8

2.1. Схема сбора и транспорта газа. 9

2.2. Прием и распределение газового топлива. 12

3. Основы проектирования систем газоснабжения. 20

3.1. Расчет газовых сетей. 20

Литература. 22

 


Газоснабжение промышленных предприятий

 

Введение

В настоящее время доля газа в топливно-энергетическом балансе нашей страны составляет более 30%. По добыче природного газа Россия занимает ведущее место в мире и составляет примерно 600 млрд. м3 в год. Всего в мире добывается более двух триллионов м3 газа в год и рост потребления продолжает расти (примерно на 7% в год).

По самым пессимистическим прогнозам при таких темпах добычи разведанных запасов хватит на 20-30 лет, хотя полагают, что действительных запасов хватит раз в 10 больше известных.

Важно отметить, что в любом случае запасы топлива, в том числе и газа, ограничены и невосполнимы.

Именно поэтому текущей задачей экономики всех стран является покрытие дополнительных потребностей в топливе и сырье за счет экономии и ресурсосбережения. Это достигается путем снижения энергоемкости и металлоемкости национального продукта.

Использование газа в качестве топлива дает значительный экономический эффект по сравнению с другими видами энергоносителей. Он заключается:

- в более низком уровне единовременных и текущих затрат;

- в более низких затратах на переработку и решении экологических проблем, благодаря лучшим физико-техническим характеристикам газа.

 


Общие сведения о газовом топливе

Свойства газового топлива

Газовое топливо представляет собой смесь различных простых горючих и балластных газов. Горючие газы бывают искусственными и природными.

К искусственным газам относят газы, вырабатываемые в процессе термической переработки твердых и жидких топлив на газовых заводах. Это могут быть также газы, выделяющиеся в качестве побочных (вторичных) продуктов некоторых производств, например, доменный, коксовый, нефтяной газы.

К природным газам относят газы добываемые из недр земли. Это:

а) газы из чисто газовых месторождений. Это так называемый "сухой газ";

б) попутные газы, получаемые вместе с нефтью;

в) газ из газоконденсатных месторождений. Это смесь сухого газа с парами конденсата тяжелых углеводородов.

Свойства газового топлива зависят от его состава. В его состав входят горючая часть, негорючая часть и примеси:

- горючая часть газового топлива состоит из углеводородов, водорода и окиси углерода;

- негорючая часть топлива состоит из диоксида углерода (СО2), азота (N2) и кислорода (О2);

- примеси – это сероводород (H2S), аммиак (NH3), пары воды, цианистые соединения, нафталин, смолы, пыль и др.

Негорючие газы и примеси – это балласт газового топлива. Поэтому их содержание лимитируется ГОСТ 5542-75

Искусственные горючие газы по методу производства подразделяются на две основные группы. Это:

1) газы перегонки твердых и жидких топлив при высокой (до 1000 °С) и средней (600 °С) температурах. Это сланцевый и коксовый газы, газы пиролиза нефти. Получают их нагреванием исходного сырья без доступа воздуха. При этом горючие газы являются побочными отходами производств кокса, смолы, бензина, керосина и др.;

2) газы без остаточной газификации твердого топлива. Получают эти газы частичным сжиганием топлива в потоке воздуха, кислорода в смеси с водяным паром. При этом углерод топлива при взаимодействии с О2 и паром образует СО и Н2.

Аппараты, в которых осуществляются процессы газификации топлива, называют газогенераторами, получаемые газы – газогенераторными.

Недостатком искусственных газов являются высокая токсичность и малая теплота сгорания из-за большого содержания балластных компонентов.

Состав природных газов зависит от месторождения.

В чисто газовых месторождениях главным компонентом газа является метан, меньше этана и совсем мало других углеводородов. Основной балласт – азот. Природный газ легче воздуха. Обладает высоким теплосодержанием.

В газоконденсатных месторождениях в добываемых газах, наряду с легкими углеводородами, содержится значительное количество тяжелых углеводородов (пропан, бутан и др.). Это, так называемые, жирные газы. Тяжелые компоненты обычно отделяют для производства сжиженного газа и моторного топлива.

Попутные газы – это газы растворенные в нефти при высоких внутрипластовых давлениях. При добыче нефти и при понижении давления эти газы выделяются (до 500 м3 с 1т нефти). Они содержат, главным образом, легкие фракции углеводородов, 10-30% тяжелых углеводородов и значительное количество азота, СО2 и иногда H2S.

Попутные газы до потребления тоже обрабатываются с целью извлечения тяжелых углеводородов.

Структура газопотребления

В России структура использования газа примерно такая:

а) на энергетические нужды – 36-40 %;

б) технологические нужды промышленности – 30-36 %;

в) коммунально-бытовое потребление – 14 %;

г) собственные нужды газовой промышленности – 10 %;

д) сырьевые нужды – 10 %.

Наиболее крупный потребитель газа – промышленность. Она расходует больше половины добываемого газа. Потребление до 40 % газа в энергетике следует считать недостатком структуры. Это положение вынужденное. Оно объясняется необходимостью охраны воздушных бассейнов промышленных центров и развитием централизованного теплоснабжения от районных котельных. Необходимо стремиться к уменьшению этой статьи расхода газа.

В промышленности потребление газа распределяется приблизительно следующим образом:

а) металлургия – 11,3 % газа, потребляемого в стране (и примерно 22 % газа, потребляемого в промышленности;

б) машиностроительная и металлообрабатывающая промышленность – 8,5 % газа страны (16 % газа промышленности);

в) промышленность строительных материалов – 7,4 % (»14 %);

г) химическая промышленность – 11 % (»21 %).

Кроме этих отраслей, значительное потребление газа в пищевой и микробиологической промышленности.

Как следует из вышеприведенного анализа – масштабы потребления газа велики, поэтому его экономия является актуальнейшей задачей промышленности и энергетики.

Основные пути экономии газа по отраслям

Металлургия – самый крупный потребитель газа в промышленности. Здесь 80 % газа отрасли идет на технологию, а около 20 % – на энергетические потребности отрасли.

На газе работают доменные, мартеновские, прокатные, трубопрокатные производства. Помимо этих основных производств на газе работают фабрики и заводы, выпускающие огнеупоры, агломерат металлургических предприятий.

В мартеновском производстве стали основная экономия газа заключается в замене этого производства конверторным.

В доменном производстве газ экономится комплексным применением кислорода, кокса сухого тушения, подогрева дутья, укрупнением печей, обогащением руды, совершенствованием оборудования и др.

В производстве огнеупоров, где много печного и сушильного оборудования 85 % топливного баланса – газ. Экономить его позволяет применение регулируемых горелочных устройств, подогрев сырья и дутья уходящими газами.

В топливном балансе цветной металлургии природный газ составляет примерно 1/3. Затраты на топливо составляют 40-60 % себестоимости продукции.

Основная экономия достигается за счет кислородного дутья, использования воздухоподогревателей, котлов-утилизаторов, систем испарительного охлаждения, более совершенных горелочных устройств.

В машиностроительной и металлообрабатывающей промышленности треть потребляемого газа идет на технологические нужды. Природный газ составляет примерно 55 % всего топливного баланса этих предприятий. Это в основном тепловая обработка:

а) в нагревательных печах, где осуществляется нагрев металла до 1150-1600 К для ковки, штамповки и др.;

б) в термических печах, где металл нагревают до 900-1300 К и меньше для закалки, отпуска, отжига;

в) в сушилках – с температурой до 800 К.

Основным направлением экономии газа здесь следует считать повышение технического уровня печей. Это оснащение их автоматическими устройствами, современными горелками, футеровка низкотеплопроводными огнеупорами, более полное использование тепла уходящих газов.

На предприятиях строительных материалов на технологические нужды идет до 80 % газа отрасли. Это производство цемента, керамики, стекла, пористых заполнителей, сборного железобетона. Газ при этом сжигается в печах самых различных конструкций. Методы экономии те же, что и в других отраслях.

В химической промышленности природный и попутный газы служат сырьем для производства аммиака, метанола, сажи, ацетилена, этилена, пропилена и др. углеводородов. На их основе далее получают различные пластмассы, синтетические каучуки, искусственные волокна, удобрения, моющие средства, различные жидкие топлива, масла, растворители и пр. и пр. На все это уходит приблизительно 70-80 % всего используемого газа отрасли. Еще примерно 10 % газа тратится на производство метанола.

Здесь экономия газа достигается за счет его комплексного использования и использования его неуглеводородных компонентов (сероводорода).

Имеется принципиально новый тип энерготехнологических установок. В них газ сжигают в топках беспламенного горения с высокими тепловыми напряжениями. При этом образуются чистые продукты сгорания. Они не содержат СО, углеводородов, сажи, окиси азота. Продуты сгорания пропускают через газоплотные теплообменники. Низкотемпературное тепло этих газов используется полностью в технологии и окончательно в контактном экономайзере для нагрева воды. При этом используется даже теплота конденсации пара. Т.о. коэффициент использования топлива доходит до 100 %. Существуют и другие методы экономии газа.

Энергетические потребители природного газа расходуют около 50 % всего потребляемого в стране газа. Он сжигается в котельных установках электростанций, в промышленных и коммунально-бытовых котельных (примерно по 25 % каждый из этих потребителей).

КПД котлов на твердом топливе – 89-90 %, на газе – 92-94 %. Расход электроэнергии на собственные нужды в газовых ТЭС на 1,5-2,0 % меньше, чем на твердотопливных станциях. В структуре себестоимости электроэнергии примерно 70 % составляют затраты на топливо. Отсюда важность экономии топлива вообще и газа в частности.

Основные направления экономии газа: ликвидация мелких малоэффективных котельных и перевод потребителей на централизованное теплоснабжение; автоматизация регулирования; применение технически обоснованных норм расхода газа; содержание в порядке элементов теплового хозяйства (теплоизоляции, регуляторов, деаэрационных установок и др.); увеличение доли возвращаемого конденсата; совершенствование горелочных устройств.

Сельскохозяйственное производство – крупный и высокоэффективный потребитель газа. Однако есть особенности: большая рассредоточенность и малая единичная тепловая нагрузка.

Газ применяют не только для отопления, но и для углекислотной подкормки растений. Это увеличивает вдвое зеленую массу растений (чай, табак, салат, герань и др.), на 50 % увеличивает количество цветов и других декоративных культур, на 20 % увеличивает урожайность огурцов и прочих овощей в теплицах, что позволит снизить их себестоимость. Еще больший эффект достигается при наличии в атмосфере теплиц угарного газа СО.

Кроме теплиц потребителями тепла являются сушилки растительного сырья при изготовлении обезвоженных кормов (сена), белково-витаминной муки. Предполагается выращивание водорослей на биомассу (хлореллу).

Для всего этого можно использовать низкопотенциальную отходящую теплоту котельных, ТЭС и магистральных компрессорных станций с газотурбинным приводом.


Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 728; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!