Газоснабжение поселений природным газом.

Основные сведения о газообразном топливе.

Организация жизни в современном поселении неразрывно связана с потреблением топлива на коммунально-бытовые и производственные нужды. Наиболее совершенным видом топлива является газообразное, выгодно отличающееся от твердого и жидкого легкостью транспортировки и использования, меньшим загрязнением атмосферы продуктами сгорания, а также меньшей стоимостью.

Для коммунально-бытовых и производственных нужд используются преимущественно два вида газообразного топлива – природный газ (ПГ) и сжиженный углеводородный газ (СУГ).

Природный газ является ископаемым углеводородным сырьем, добываемым из природных месторождений. При этом газы, добываемые из различных месторождений, могут существенно различаться по составу и свойствам. Характерной особенностью природных газов, добываемых из газовых месторождений, является постоянство состава, высокая теплотворная способность, 30-36 Мдж/м³, и малое содержание балласта и вредных примесей. Эти природные газы содержат в основном горючие составляющие – метан (СН₄), 75-98 % по объему, другие углеводороды – этан (С₂Н₆), пропан (С₃Н₈), будан (С₄Н₁₀), 0,5-10 %, а также небольшое количество балласта - углекислого газа и азота. Плотность природных газов из различных месторождений находится в пределах 0,72-0,75 кг/ м³, то есть природный газ легче воздуха.

Сжиженные углеводородные газы являются продуктом переработки газов, добываемых из газонефтяных месторождений. СУГ содержат в основном горючие составляющие – пропан и бутан, и характеризуются высокой теплотворной способностью, 90-120 Мдж/м³. Плотность СУГ составляет 2,2-2,5 кг/ м³,поэтому сжиженные углеводородные газы тяжелее воздуха.

По природе горения газообразное топливо существенно отличается от твердого и газообразного. Воспламенение и горение газа может происходить только тогда, когда его содержание (концентрация) в газовоздушной смеси находится в пределах воспламеняемости. Различают нижний и верхний пределы воспламеняемости. Для природного газа нижний предел воспламеняемости равен 5 %, верхний – 15 %; а для СУГ соответственно 2 % и 9 %. Понятие пределов воспламеняемости используется при реализации процессов сжигания газообразного топлива.

При концентрации газа в газовоздушной смеси ниже нижнего предела воспламеняемости реакция горения не может происходить вследствие недостатка горючего вещества. При концентрации газа в газовоздушной смеси выше верхнего предела воспламеняемости горение невозможно из-за недостатка кислорода.

Газообразное топливо отличается от твердого и жидкого топлива также тем, что оно способно образовывать взрывоопасные смеси с воздухом помещений. В этом случае используют термин пределы взрываемости газовоздушной смеси или пределы взрывоопасных концентраций газа в воздухе помещений. Пределы взрываемости численно равны приведенным выше пределам воспламеняемости. Из этого следует, что газообразное топливо взорваться не может, взорваться может газовоздушная смесь и только в том случае, если концентрация газа в этой смеси будет находиться в пределах взрываемости. Образовается взрывоопасная газовоздушная смесь при утечке газообразного топлива в помещения.

Природный и сжиженный углеводородный газы запаха не имеют, поэтому для возможности обнаружения их утечек в помещения горючие газы одорируются, то есть в них добавляют вещества с резким запахом, например, пары этилмеркаптана.

Потенциальная опасность взрыва является основным недостатком газообразного топлива.

Газоснабжение поселений природным газом.

Для газоснабжения города или какого-либо другого поселения применяется газораспределительная система - имущественный производственный комплекс, состоящий из технологически, организационно и экономически взаимосвязанных объектов, предназначенных для транспортировки и подачи газа его потребителям.

В состав газораспределительной системы входят:

- источник газораспределения - элемент системы газоснабжения, служащий для подачи газа в газораспределительную сеть;

- газораспределительная сеть - система наружных газопроводов от источника до ввода газа потребителям, а также сооружения и технические устройства на них;

- наружный газопровод - подземный, наземный и (или) надземный газопровод, проложенный вне зданий до наружной конструкции здания.

- внутренний газопровод - газопровод, проложенный от наружной конструкции здания до места подключения расположенного внутри зданий газоиспользующего оборудования.

Классификация потребителей природного газа.

По величине давления газа, необходимого для устойчивой работы газоиспользующего оборудования, потребители подразделяются на несколько групп, таблица 10.1.

Таблица 10.1.

Предельные значения давлений газа

Потребители газа	Давление газа, МПа
1.	Производственные здания, в которых величина давления газа обусловлена требованиями производства	1,2
2.	Производственные здания прочие	0,6
3.	Бытовые здания промышленных предприятий отдельно стоящие, пристроенные к производственным зданиям и встроенные в эти здания	0,3
4.	Административные здания	0,005
5.	Котельные:
	отдельно стоящие на территории производственных предприятий	1,2
	то же, на территории поселений	0,6
	пристроенные, встроенные и крышные производственных зданий	0,6
	пристроенные, встроенные и крышные общественных, административных и бытовых зданий	0,3
	пристроенные, встроенные и крышные жилых зданий	0,005
6.	Общественные здания (кроме зданий, не допускается) и складские	0,005
	Жилые здания	0,003

Так как для различных потребителей требуется подача газа разного давления, на территории поселения должны быть проложены газопроводы, транспортирующие газ с давлением, необходимым для его подачи тому или иному потребителю.

Классификация газопроводов по величине давления газа.

По рабочему давлению транспортируемого газа газопроводы подразделяются на газопроводы высокого давления I и II категорий, среднего давления и низкого давления в соответствии с таблицей 10.2.

Таблица 10.2.

Классификация газопроводов по величине давления газа

Классификация газопроводов по давлению	Вид транспортируемого газа	Рабочее давление в газопроводе, МПа
Высокого	I категории	Природный	Св. 0,6 до 1,2 включительно
СУГ	Св. 0,6 до 1,6 включительно
II категории	Природный и СУГ	Св. 0,3 до 0,6 включительно
Среднего	То же	Св. 0,005 до 0,3 включительно
Низкого	»	До 0,005 включительно

 

Схемы газоснабжения поселений.

По числу ступеней давления в газовых сетях схемы газораспределительных систем поселений подразделяются на двухступенчатые, трехступенчатые и многоступенчатые. Выбор вида схемы зависит от вида поселения и его размера, плотности застройки, характера промышленных производств и других факторов.

В небольших населенных пунктах применяется двухступенчатая схема, а в городах – трехступенчатая и многоступенчатая.

Принцип многоступенчатой схемы газораспределительной системы крупного города поясняется рис. 10.1.

Газ из магистрального газопровода 1 с давлением 2,5 МПа поступает на газораспределительную станцию (ГРС) 2, которая является источником газа для газораспределительной системы города. На ГРС снижается давление газа до 0,6-1,2 МПа, газ очищается и одорируется, путем добавления в него газообразных веществ с резким запахом. После ГРС газ направляется в газопроводы высокого давления I категории, по которым поступает в хранилища газа 3 и к потребителям газа высокого давления I категории 5 - производственные здания, в которых величина давления газа обусловлена требованиями производства и отдельно стоящие котельные на их территории.

Рис. 10.1. Схема многоступенчатой газораспределительной системы крупного города. 1 – магистральный трубопровод; 2 - газораспределительная станция (ГРС); 3 – хранилища газа; 4 - газопроводы высокого давления I категории; 5 - потребители газа высокого давления I категории; 6 – газорегуляторный пункт (ГРП); 7 – газопроводы высокого давления II категории; 8 – потребители газа высокого давления II категории; 9 – ГРП; 10 – газопроводы среднего давления; 11 – потребители газа среднего давления; 12 – ГРП; 13 – газопроводы низкого давления; 14 – потребители газа низкого давления.

 

Газопроводы высокого давления I категории прокладываются вне территории застройки и представляют собой закольцованную сеть, опоясывающую город. К данным газопроводам присоединены газорегуляторные пункты (ГРП) 6, в которых давление газа снижается с 0,6-1,2 МПа до 0,3-0,6 МПа. С этим давлением газ после ГРП подается в газопроводы высокого давления II категории, к которым присоединяются производственные здания и отдельно стоящие крупные отопительные котельные, расположенные на территории поселений. Газопроводы высокого давления II категории образуют на территории поселений закольцованную сеть. К данным газопроводам присоединяются ГРП 9, в которых давление газа снижается с высокого до среднего. Из ГРП газ поступает в газопроводы среднего давления 10, по которым подается к потребителям газа среднего давления 11 –пристроенным, встроенным и крышным котельным общественных и административных зданий.

Газопроводы среднего давления образуют закольцованную сеть на территории города. Для снабжения потребителей газа низкого давления 14 – жилых, общественных и административных зданий, а также пристроенных и крышных котельных жилых зданий, прокладываются газопроводы низкого давления 13, в которые газ подается из ГРП 12, снижающих давление газа со среднего до низкого. Газопроводы низкого давления имеют самую большую протяженность и объединяются в разветвленную и закольцованную сеть.

Наружные газопроводы.

Требования по прокладке газопроводов обусловлены, прежде всего, необходимостью обеспечения их сохранности и предотвращения утечек газа.

Прокладка газопроводов принимается подземной и наземной.

В обоснованных случаях допускается надземная прокладка газопроводов по стенам зданий внутри жилых дворов и кварталов, а также на отдельных участках трассы, в том числе на участках переходов через искусственные и естественные преграды при пересечении подземных коммуникаций.

Размещение наружных газопроводов по отношению к зданиям, сооружениям и параллельным соседним инженерным сетям производится в соответствии с нормативными требованиями.

Подземные газопроводы прокладываются под проезжей частью улиц или в зоне зеленых насаждений. Прокладываются газопроводы на глубине не менее 0,8 м до верха газопровода или футляра. В местах, где не предусматривается движение транспорта и сельскохозяйственных машин, глубина прокладки стальных газопроводов может быть не менее 0,6 м.

Расстояние по вертикали (в свету) между газопроводом (футляром) и подземными инженерными коммуникациями и сооружениями в местах их пересечений принимается с учетом требований соответствующих нормативных документов, но не менее 0,2 м.

В местах пересечения газопроводов с подземными коммуникационными коллекторами и каналами различного назначения, а также в местах прохода газопроводов через стенки газовых колодцев газопровод следует прокладывать в футляре.

Наружные газопроводы выполняют из стальных или полиэтиленовых труб. Полиэтиленовые трубы, применяемые для строительства газопроводов, должны иметь коэффициент запаса прочности не менее 2,5.

Не допускается прокладка газопроводов из полиэтиленовых труб на территории поселений при давлении газа свыше 0,3 МПа и вне территории поселений при давлении газа свыше 0,6 МПа.

Вводы газопроводов в здания следует предусматривать непосредственно в помещение, где установлено газоиспользующее оборудование, или в смежное с ним помещение, соединенное открытым проемом.

Не допускаются вводы газопроводов в помещения подвальных и цокольных этажей зданий, кроме вводов газопроводов природного газа в одноквартирные и блокированные дома.

Газорегуляторные пункты.

Для снижения и регулирования давления газа в газораспределительной сети предусматривают газорегуляторные пункты (ГРП) и установки (ГРУ).

Могут применяться блочные газорегуляторные пункты заводского изготовления в зданиях контейнерного типа (ГРПБ) и шкафные (ШРП).

ГРП необходимо размещать:

- отдельно стоящими;

- пристроенными к газифицируемым производственным зданиям, котельным и общественным зданиям с помещениями производственного характера;

- встроенными в одноэтажные газифицируемые производственные здания и котельные (кроме помещений, расположенных в подвальных и цокольных этажах);

ГРПБ следует размещать отдельно стоящими.

Отдельно стоящие газорегуляторные пункты в поселениях должны располагаться на расстояниях от зданий и сооружений не менее, указанных в таблице 10.3.

Таблица 10.3.

Минимально допустимые расстояния от отдельно стоящих ГРП до объектов

Давление газа на вводе в ГРП, ГРПБ, ШРП, МПа	Расстояния в свету от отдельно стоящих ГРП, ГРПБ и отдельно стоящих ШРП по горизонтали, м, до
зданий и сооружений	железнодорожных и трамвайных путей (до ближайшего рельса)	автомобильных дорог (до обочины)	воздушных линий электропередачи
До 0,6				Не менее 1,5 высоты
Св. 0,6 до 1,2				опоры

 

Отдельно стоящие здания ГРП и ГРПБ должны быть одноэтажными, бесподвальными, с совмещенной кровлей и быть не ниже II степени огнестойкости и класса С0 по пожарной опасности. Разрешается размещение ГРПБ в зданиях контейнерного типа (металлический каркас с несгораемым утеплителем).

ШРП размещают на отдельно стоящих опорах или на наружных стенах зданий, для газоснабжения которых они предназначены.

ШРП с входным давлением газа до 0,3 МПа допускается устанавливать при соблюдении дополнительных условий на наружных стенах жилых, общественных, административных и бытовых зданий.

Внутренние газопроводы.

Внутренние газопроводы предназначены для подачи газа к газоиспользующему оборудованию, расположенному в здании. Выполняются они из металлических труб. Соединения труб должны быть неразъемными.

Присоединение к газопроводам бытовых газовых приборов и другого газоиспользующего оборудования разрешается выполнять гибкими рукавами, стойкими к транспортируемому газу при заданных давлении и температуре.

Прокладка газопроводов может предусматриваться открытой или скрытой, при условии обеспечения осмотра и предотвращения коррозии труб В местах пересечения строительных конструкций зданий газопроводы необходимо прокладывать в футлярах.

При необходимости допускается открытая транзитная прокладка газопроводов, в том числе через жилые помещения, помещения общественного назначения и производственные помещения зданий всех назначений при этом на газопроводе не должно быть разъемных соединений и обеспечен доступ для его осмотра.

В жилых и общественных зданиях не допускается прокладка газопроводов: в помещениях распределительных устройств электроэнергии; через вентиляционные камеры, шахты и каналы; через шахты лифтов и лестничные клетки, помещения мусоросборников, дымоходы; через помещения, где газопровод может быть подвержен коррозии.

Дополнительные требования при газоснабжении жилых зданий.

Важнейшим требованием к системам газоснабжения жилых зданий яв­ляется надежность и безопасность их работы, поэтому при газификации жилья, кроме приведенных выше ограничений, необходимо выполнять ряд требований, содержащихся в нормативных документах и приведенных ниже.

В одноквартирных домах и многоквартирных зданиях разрешается использовать только газ низкого давления.

В качестве источников тепловой энергии, работающих на газовом топливе, должны применяться автоматизированные теплогенераторы полной заводской готовности.

Отвод продуктов сгорания от всех газовых приборов, кроме газовых плит, должен осуществляться через дымоходы во внутренних стенах.

При этом каждый газовый прибор оснащается обособленным верти­кальным дымоходом, площадь поперечного сечения которого не должна быть меньше площади патрубка газового прибора, присое­диняемого к дымоходу. Проектирование и устройство дымоходов необходимо выполнять с учетом противопо­жарных требований.

Дымовые трубы от бытовых газовых приборов должны быть выве­дены:

- на 0,5 м выше конька крыши при расположении их по горизон­тали не далее 1,5 м от конька крыши;

- в уровень с коньком крыши, еслиони отстоят от конька на рас­стояние от 1,5 до 3,0 м;

- не ниже прямой, проведенной от конька вниз под углом 100 к горизонту, при расположении труб ни расстоянии более 3 м от конь­ка крыши.

Во всех случаях высота устья ьымохода над прилегающей частью крыши должна быть не менее 0,5 м. Приведенные выше ограничения минимальных превышений устьев дымоходов над кровлями домов вве­дены для того, чтобы предотвратить попадание устья дымогода в зону ветрового подпора. В данной зоне при ветре может возникнуть повышенное давление атмосферного воздуха и, как следствие, опрокидывание тяги в дымоходе и поступление продуктов сгорания газа в поме­щение.

Если вблизи дымовой трубы находятся более высокие здания, строения или деревья, дымовые трубы от газовых приборов необходи­мо выводить выше границы зоны ветрового подпора, за которую при­нимается линия, проведенная вниз под углом 45° к горизонту от наи­более высокой части здания, строения или дерева.

Дымоходы должны быть защищены от воздействия атмосферных осадков.

В многоквартирных жилых зданиях:

- в кухнях жилых домов высотой 11 этажей и более не допускается установка кухонных плит на газовом топливе;

- независимо от этажности здания в квартирах и встроенных помещениях общественного назначения, кроме помещений детских и лечебных учреждений, допускается предусматривать индивидуальные системы теплоснабжения с теплогенераторами на природном газе с закрытыми камерами сгорания;

- для местных систем горячего водоснабжения допускается применение теплогенераторов с открытой камерой сгорания (проточных и емкостных автоматических газовых воздухонагревателей) в квартирах жилых зданий высотой не более 5 этажей;

- теплогенераторы размещаются в отдельном нежилом помещении, при этом их суммарная тепловая мощность не должна превышать 100 кВт. Установку теплогенераторов суммарной тепловой мощностью до 35 кВт допускается предусматривать в кухнях;

- помещение для теплогенераторов не допускается размещать в подвале, оно должно иметь окно с площадью остекления из расчета 0,03 м² на 1 м³ объема помещения, с форточкой или другим специальным устройством для проветривания, расположенным в верхней части окна, объем помещения должен быть не менее 15 м³.

В одноквартирных жилых домах:

- теплогенераторы допускается устанавливать в вентилируемом помещении дома в первом или цокольном этаже, в подвале или на крыше. Генераторы тепловой мощностью до 60 кВт допускается устанавливать на кухне;

- помещение, в котором расположен теплогенератор, работающий на газовом топливе, должно иметь окно площадью не менее 0,03 м² на 1 м³ помещения;

- ввод газопровода следует осуществлять непосредственно в кухню или в помещение для размещения теплогенератора.