4.3. Установки по получению пропан-бутановоздушного газа (смесители)

Рис. 4.14. Смесительная установка FAS 4000 производства фирмы FAS (Германия).

Более высокие по сравнению с природным газом теплота сгорания и плотность СУГ не дают возможность сжигать их в газогорелочных устройствах, предназначенных для природного газа, без изменения конструкции последних. Тем не менее в практике часто возникает необходимость замены того или иного вида газа в уже существующей системе газоснабжения.
Такую возможность предоставляют смеси сжиженных газов с воздухом (в иностранной литературе такие смеси называются синтетическими природными газами — synthetic natural gas). Эти смеси при определенных условиях обладают следующими преимуществами:

• они полностью взаимозаменяемы с природными газами в газогорелочных устройствах; 
• имеют более низкую температуру конденсации, что позволяет транспортировать их в газообразном состоянии при начальном давлении в трубопроводе до 0,3 МПа и выше; 
• расширяют границы использования СУГ в северных районах страны; 
• увеличивают возможности применения бутанов в течение всего года;
• позволяют организовать газоснабжение населенных пунктов с учетом перспективного перевода их на природный газ;
• служат резервным топливом для потребителей природного газа при пиковых нагрузках в сетях газопроводов или в случае аварийного прекращения газоснабжения; 
• производятся на автоматизированных установках с широкими пределами регулирования давления и производительности; 
• расширяют возможности централизованного газоснабжения потребителей сжиженными газами.

К сравнительным недостаткам применения газовоздушных смесей относятся:

• значительные первоначальные капитальные затраты; 
• удорожание газа за счет добавки воздуха и его транспортировки; 
• увеличение внутренней коррозии стальных трубопроводов; 
• потребность в специальном оборудовании для приготовления смесей (испарителей, смесителей, регуляторов и др).

Рис. 4.15. Обвязка смесительной установки FAS 4000, примененной в системе резервного газоснабжения коттеджного поселка (Истринский район Московской области) .

Использовать газовоздушные смеси в качестве топлива для бытовых и коммунально-бытовых газовых приборов можно при условии, если содержание газа в них эквивалентно не менее чем двум верхним пределам взрываемости, а соотношение «газ–воздух» поддерживается автоматически. Взаимозаменяемые смеси сжиженных газов имеют большую теплоту сгорания по сравнению с природными газами.

Для замены природных газов необходимо приготовлять смеси «бутан-воздух» (47% бутанов и 53% воздуха) и «пропан-воздух» (58% пропана и 42% воздуха). Такие смеси имеют теплоту сгорания соответственно 55 902 и 52 080 кДж/м³ (табл. 4.7). Их можно транспортировать при низких давлениях (до 5 кПа) и температурах (до -18°С для бутана и -53°С для пропана). Возможно приготовление газовоздушных смесей, имеющих более низкую температуру конденсации, вплоть до -37°С для бутанов (смесь соответствует границе безопасности). Однако в этом случае необходимо использовать специальные газогорелочные устройства.
Газовоздушные смеси приготавливают в смесителях автоматического действия. Контроль за их работой ведется автоматически в зависимости от теплоты сгорания, числа Воббе или плотности смеси. Различают смесители низкого (до 5 кПа), среднего (свыше 5 кПа до 0,3 МПа) и высокого давления (свыше 0,3 до 1,2 МПа). Давление газовоздушной смеси выбирается в зависимости от результатов технико-экономических расчетов.

Себестоимость газовоздушной смеси зависит от многих факторов, в первую очередь от стоимости сжиженных газов и воздуха, эксплуатационных расходов и капитальных затрат. Она выше себестоимости природного газа, так как оптовые цены на природный газ в пересчете на 4200 кДж ниже оптовой цены на сжиженные газы. Поэтому в технико-экономических расчетах сравнивают эффективность применения газовоздушных смесей по отношению не к природному газу, а к другим видам заменяемого топлива или сжиженных газов в баллонах и групповых установках. При использовании газовоздушных установок для покрытия пиковых расходов или аварийных перебоев природного газа в технико-экономических расчетах необходимо учитывать возможный материальный ущерб от недостатка природного газа или остановки производства и перевода его на другой вид топлива.

Таблица 4.6. Характеристика углеводородных газов

Таблица 4.7. Характеристика газовоздушных смесей, пригодных для замены природных газов