Системы подачи топлива газопоршневых электроагрегатов

Технические требования, предъявляемые к системам подачи топлива газопоршневых электроагрегатов, значительно отличаются от таких же требований дизельных электростанций и включают дополнительные группы безопасности (функциональных условий).

Первая группа требований основана на действующих нормативных документах, определяющих правила безопасности в газовом хозяйстве, правила пожарной безопасности и технические требования к газовому оборудованию. При этом газопоршневые электроагрегаты рассматриваются как газопотребляющие установки, предназначенные для использования газа в качестве топлива с целью производства электрической (и тепловой) энергии. Газопотребляющая установка по определению является составной частью сети газопотребления, т. е. технологического комплекса, включающего газоиспользующее оборудование, сеть внутренних газопроводов, газовое оборудование, системы автоматики безопасности и системы регулирования процесса сгорания газа. Поэтому системы подачи топлива газопоршневых электроагрегатов, эксплуатирующихся на территории России, должны соответствовать требованиям, предъявляемым к сетям газопотребления Правилами безопасности систем газораспределения и газопотребления (ПБ 12-529-03) и Правилами пожарной безопасности ППБ 01-03. При этом необходимо учитывать, что большинство газопоршневых электроагрегатов, импортируемых в Россию, отвечает требованиям зарубежных стандартов, например, региональных стандартов EN европейского комитета по стандартизации (European Committee for Standardization) или национальным стандартам, например, DIN института стандартизации Германии (Deutsches Institut fUr Normung). Несмотря на закономерные различия упомянутых Правил и стандартов, общий подход к требованиям безопасности в основном совпадает.

В соответствии с этими требованиями в состав систем подачи топливного газа должны входить:

• автоматические быстродействующие запорные клапаны с герметичностью затвора класса «А» по ГОСТ 9544 (нет видимых протечек) — устройства, обеспечивающие прекращение подачи газа, у которых время приведения рабочего органа в закрытое положение составляет не более 1 с. Прекращение подачи электроэнергии от внешнего источника должно вызывать закрытие клапана без дополнительного подвода энергии от других внешних источников. Два таких клапана, включенных последовательно, монтируются в линии подвода газа непосредственно перед газопоршневым электроагрегатом и необходимы для включения и отключения подачи газа соответственно при пуске и остановке (или экстренной остановке) агрегата;
• устройства, обеспечивающие автоматическую проверку герметичности затворов запорных клапанов;
• автоматические быстродействующие запорные клапаны, аналогичные указанным выше, которые устанавливают для обеспечения надежной изоляции внутреннего газопровода помещения с газопоршневым агрегатом от газопровода-ввода при срабатывании автоматической пожарной сигнализации или газового анализатора (т. е. при превышении в воздухе предельно допустимых концентраций метана или окиси углерода);
• термочувствительное запорное устройство (термозапорный клапан), автоматически перекрывающий газопровод при достижении температуры среды в помещении при пожаре 100'С — монтируется в качестве первого элемента внутреннего газопровода. Клапан не устанавливается, если газопровод оборудован указанным в предыдущем пункте электромагнитным клапаном, и помещение с газопоршневым электроагрегатом защищено автоматической установкой пожаротушения;
• предохранительный запорный и сбросной клапаны - устройства, обеспечивающее защиту газового оборудования от недопустимого повышения давления газа;
• автоматические быстродействующие запорные клапаны типа «НО» (нормально открытые) с временем открытия до 1 с на трубопроводах безопасности. Прекращение подачи электроэнергии от внешнего источника должно вызывать открытие клапана без дополнительного подвода энергии от других внешних источников;
• система продувочных трубопроводов с отключающими устройствами;
• запорная арматура с ручным приводом, используемая при проведении технического обслуживания и ремонта генераторов.

Группа функциональных требований к системам подачи топлива газопоршневых электроагрегатов предусматривает:

• обеспечение необходимого качества топлива;
• обеспечение необходимого давления и количества подаваемого топлива;
• распределение топлива по цилиндрам двигателя.

Газоснабжение газопоршневых электроагрегатов производится от систем газораспределения природного газа, от систем газоподготовки попутного нефтяного газа в районах нефтяных месторождений, от биогазовых установок, от систем извлечения и подготовки рудничного, коксового, древесного, пиролизного газа, газа из отходов и газа сточных вод. Применяют также смешивание различных горючих газов, в том числе, и водорода.

Газоснабжение электроагрегатов возможно от криогенных резервуаров (например, у электростанции Исток (Россия)) со сжиженным природным газом и от баллонов, заправленных сжиженным нефтяным газом или компримированным природным газом. Системы подготовки газа обеспечиваютудаление капельной жидкости, вязких включений, серы, легкоконденсирующихся компонентов, механических примесей, повышение метанового индекса, нормализацию теплотворной способности. Дополнительная подготовка газа, подводимого к газопоршневому агрегату, заключается в фильтрации с целью удаления масляных загрязнений, пыли, ржавчины, смолистых веществ и других твердых частиц. Качественная очистка газа позволяет снизить износ деталей двигателя, увеличить надежность работы датчиков, повысить герметичность и снизить износ уплотняющих поверхностей запорных устройств.

Природный газ, транспортируемый по магистральным газопроводам с помощью компрессорных газоперекачивающих станций, поступает на газораспределительные станции (ГРС) под давлением 4-6 МПа. Здесь газ одорируется, его давление понижается до 0,3..1,2 М Па, направляется на газораспределительные пункты (ГРП), где давление вновь понижается, и далее поступает к потребителям. Газопроводы систем газоснабжения в зависимости от давления транспортируемого газа подразделяются на следующие категории:

• газопроводы низкого давления IV категории до 0005 МПа;
• газопроводы среднего давления III категории - свыше 0,005 МПа до 0,3 МПа;
• газопроводы высокого давления II категории — свыше 0,3 МПа до 0,6 МПа;
• газопроводы высокого давления I категории — свыше 0,6 МПа до 1,2 МПа;
• высокого давления 1-а категории свыше 1,2 МПа.

Большинство газопоршневых электроагрегатов снабжаются газом от газопроводов среднего давления и высокого давления II категории. Однако, агрегаты, работающие в составе электростанций, размещаемых в жилых зонах, часто снабжают газом из газопроводов низкого давления (до 5 кПа).

В зависимости от схемы топливной системы собственно газопоршневого двигателя давление поступающего газа дополнительно снижают, применяя одноступенчатое или двухступенчатое редуцирование, или повышают, используя дожимающие компрессоры.

Использование компримированного природного газа (КПГ), давление которого в момент окончания заправки баллонов составляет 20-25 МПа, предполагает применение аккумуляторов высокого давления, представляющих собой секционированную связку баллонов. Газ из баллонов подвергается двухступенчатому или трехступенчатому редуцированию с промежуточным подогревом газа после редуктора первой ступени. При этом необходимо учитывать, что давление в баллонах снижается по мере потребления газа и, кроме того, изменяется в зависимости от температуры. Минимальное давление сжатого природного газа в баллонах, как правило, должно быть не менее 0,05 МПа.

Перспективным энергоносителем является сжиженный природный газ (СПГ), например, для районов, удаленных от магистральных газопроводов. Ожижители природного газа позволяют повысить концентрацию метана до 99,5%. СПГ транспортируется и хранится в криогенных цистернах и резервуарах с давлением до 1,6 МПа при температуре примерно -160С. При регазификации из одного кубического метра СПГ получают около 600 м3 газа при нормальных условиях.

Транспортирование СПГ по суше осуществляется криогенными автозаправщиками с полезным объемом до 25 м3. При этом количество доставляемого топлива в 3...4 раза выше, чем при доставке заправщиками КПГ на основе связки баллонов большого объема. Для морского транспортирования СПГ широко используются танкеры-газовозы с шаровыми или мембранными криогенными резервуарами. Энергетические установки на таких танкерах, включая газопоршневые электроагрегаты, работают в газодизельном режиме, используя крайне незначительную часть перевозимого груза, т. е. СПГ, в качестве основного топлива.

Доставленный СПГ принимают на специально построенных терминалах, а затем развозят потребителям, либо газифицируют и подают в газораспределительную сеть. Для хранения СПГ непосредственно у потребителей могут использоваться стационарные криогенные емкости объемом 3...16 м3, а для газификации СПГ — выпускаемые промышленностью холодные криогенные газификаторы с давлением выдачи до 1,б МПа. В качестве альтернативы могут использоваться системы газификации СПГ автотранспортного типа, в которых газ отбирают из нижней части криогенного резервуара и направляют в испаритель-подогреватель. Сюда же подается газ, испарившийся в криогенном баке. Путем регулирования расходов сжиженного и испарившегося газа поддерживаются давление и низкая температура в криогенном баке. После испарителя-подогревателя газ фильтруют и понижают его давление в редукторе. Если газ не расходуется, давление в резервуаре повышается вследствие непрерывного испарения и после достижения порогового значения стравливается через дренажный клапан в атмосферу.

Газоснабжение пропаном или пропан-бутановой смесью отличается отсутствием заметной зависимости давления от количества газа в баллонах, так как сжиженная пропан-бутановая смесь находится в баллонах в равновесии с насыщенным паром. Однако давление существенно зависит от температуры. Так, при изменении температуры от 0 до 40С упругость насыщенных паров пропана изменяется от 0,4 до 1,3 МПа, а бутана — от 0 до 0,3 МПа. Упругость паров пропан-бутановой смеси зависит от соотношения этих компонентов. Стандартами предусмотрено две марки топлива — зимняя (90+10% пропана) и летняя (50+10% пропана), остальное — бутан и не более 1% непредельных углеводородов. При изменении температуры от 0 до 40'С упругость насыщенных паров зимнего пропан-бутана изменяется от 0,35 до 1,2 МПа, а летнего — от 0,2 до 0,8 МПа. Для понижения давления пропан-бутана в состав газобаллонного оборудования включают двухступенчатый редуктор со встроенным испарителем.

На правах рекламы, ООО «Север-Энерго», ИНН 5029215953, ОГРН 1165029059183