Stacje gazowe

Stacje gazowe

1

Normy

PN-EN 12186:2004

Systemy dostawy gazu. Stacje redukcji ciśnienia gazu w przesyle i dystrybucji.

Wymagania funkcjonalne.

PN-EN 12279:2004

Systemy dostawy gazu. Instalacje

redukcji ciśnienia gazu na przyłączach.

Wymagania funkcjonalne.

1

3

Stacje pomiarowe paliw gazowych

Punkt pomiarowy gazu o przepustowości Q=60 Nm3/h Szkoła

www.irexgaz.pl

3

Stacja redukcyjno-pomiarowa gazu I-go stopnia redukcji o przepustowości Q=2200 Nm3/h - Huta Szkła w

Orzeszu

www.irexgaz.pl

5 5

7 7

Niezbędne dane

1) Projektowana i minimalna

przepustowość stacji w warunkach normalnych QD i Qmin

2) Maksymalne ciśnienie robocze rurociągu zasilającego MOPwej

3) Maksymalne i minimalne ciśnienie wejściowe Pwej max stacji i Pwej min

9

Niezbędne dane

4) Maksymalne i minimalne ciśnienie wyjściowe MOPwyj

5) Ciśnienie wyjściowe robocze (dobór armatury i średnic w części

wyjściowej stacji) Pwyj rob

6) Dopuszczalne wahania nastawionego roboczego ciśnienia wyjściowego ze stacji redukcyjnej lub rozdzielczo- pomiarowej

9

Niezbędne dane

7) Ciśnienie próbne próby wytrzymałości Pt wytrz. wyj gazociągu wyjściowego ze stacji redukcyjnej lub rozdzielczej 8) Typ systemu ciśnieniowego

bezpieczeństwa w stacji redukcyjnej lub rozdzielczo-pomiarowej

9) Maksymalna i minimalna temperatura gazu na wejściu do stacji

11

Niezbędne dane

10) Wymagana temperatura gazu na wyjściu ze stacji redukcyjnej

11) Maksymalna i minimalna temperatura otoczenia pracy urządzeń

12) średnica nominalna rurociągu

11

Niezbędne dane

13) Średnica nominalna rurociągu wyjściowego oraz rodzaj rur 14) Przepustowość przewodu

awaryjnego

15) Rodzaj transportowanego gazu, skład chemiczny i zawartość

zanieczyszczeń oraz wymóg nawaniania

13

Niezbędne dane

16) Wymagania w zakresie pomiaru strumienia objętości gazu

17) Wymagania w zakresie aparatury kontrolno-pomiarowej i telemetrii

Uwaga! Wymagania osobno dla

rurociągu wejściowego i wyjściowego.

13

Klasy temperaturowe

Klasy w zależności od temperatury otoczenia:

•

TC1 zakres temp. -10°C ÷ +40°C

•

TC2 zakres temp. -20°C ÷ +60°C

•

TC3 zakres temp. -29°C ÷ +60°C

15

Przepustowość nominalna

Określana w warunkach normalnych ciśnienia i

temperatury - jest równa przepustowości stacji przy minimalnym ciśnieniu wejściowymi i maksymalnym wyjściowym.

Zalecane nominalne przepustowości stacji gazowych wysokiego ciśnienia:

100, 200, 300, 500, 1000, 2000, 3150, 5000, 8000, 12500, 25000, 50000

15

Przepustowość nominalna

Zalecane nominalne przepustowości stacji gazowych średniego ciśnienia wlotowego:

100, 160, 200, 300, 630, 1000, 1600, 2500, 3150

17

Ciśnienie nominalne

Jest równe w przybliżeniu MOP.

W stacjach gazowych wysokiego ciśnienia MOP wejściowe przyjmuje się zgodnie z szeregiem wymiarowym:

1,6 2,0 2,5 4,0 6,3 8,4 MPa

17

Zabudowa stacji

•

w sieciach miejskich i sieciach

zasilających średnie i małe zakłady przemysłowe instaluje się stacje redukcyjne w szafach metalowych

19 19

Zabudowa stacji

•

duże stacje redukcyjne montuje się na wolnym powietrzu pod zadaszeniem lub bez zadaszenia (teren ogradzany jest siatką metalową, należy zapewnić dojazd)

21 21

Lokalizacja

Należy uwzględnić:

warunki geologiczne, hydrologiczne, wymagania ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony środowiska i zabytków.

23

Lokalizacja

Należy uwzględnić:

warunki geologiczne, hydrologiczne, wymagania ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony środowiska i zabytków.

23

Gdańsk - powódź 2000

25

Lokalizacja

Elementy technologiczne stacji

gazowych powinny być usytuowne w odległościach od innych obiektów budowlanych nie mniejszych niż poziomy zasięg stref zagrożenia wybuchem wyznaczonych dla

źródeł emisji z tych elementów.

25

Lokalizacja

Stacje gazowe umieszczone w

budynkach powinny być lokalizowane w odległości min. 20m od innych

budynków.

27

Lokalizacja

Punkt widzenia - miejsce w systemie

27

Lokalizacja

(...)“Nie można więc ustalić, czy

wybrane miejsce lokaliacji jest miejscem optymalnym, spełniającym założone

kryterium minimalizacji średnic przyjętych do analizy głównych kierunków zasilania”.

29

Lokalizacja

W praktyce wybierane są przez

projektantów przypadkowe miejsca

lokalizacji stacji gazowych, wynikające z uwarunkowań terenowych, przepisów bezpieczeństwa, funkcji i rozmieszczenia odbiorców.

29

Lokalizacja

W praktyce optymalna lokalizacja stacji gazowej, powinna sprowadzić się do centralnego jej usytuowania lub przy braku takich możliwości, wybrania lokalizacji nalepiej spełniającej układ równań obliczeń przepływów.

31

Podstawowe elementy technologiczne

• przewody wejściowy i wyjściowy z zespołami zaporowo-upustowymi,

• filtry i filtroseparatory,

• podgrzewacze gazu (opcja)

• ciągi redukcyjne w stacjach redukcyjnych

31

Podstawowe elementy technologiczne

• aparatura kontrolno-pomiarowa

• złącza izolujące, w przypadku

rurociągów stalowych na wejściu i wyjściu

33

Elementy technologiczne

• układ pomiarowy,

• instalacje i urządzenia telemetrii i telesterowania

• przewód awaryjny

• urządzenie do nawaniania

• odwadniacz

33

Elementy budowlane

• obudowa lub wiata

• kotłownia i instalacja centralnego ogrzewania

• urządzenia i instalacje elektryczne

• instalacja ochrony odgromowej

• ogrodzenie

• drogi i place

35 35

Ciąg redukcyjny

Każdy ciąg redukcyjny powinien być wyposażony w:

• armaturę zaporową na wejściu i wyjściu

• reduktor roboczy

• zawór szybko zamykający

37

Ciąg redukcyjny

Każdy ciąg redukcyjny powinien być wyposażony w:

• drugi zawór* szybko zamykający albo drugi reduktor pełniący rolę monitora

• przewód upustowy (odpowietrzający) z zaworem zaporowym

uruchamianym ręcznie

• aparaturę kontrolno-pomiarową

37

Ciąg redukcyjny

Drugi zawór szybko zamykający lub

dodatkowy reduktor (monitor) stosowany jest gdy:

MOPwej - MOPwyj > 1,6MPa i równocześnie

MOPwej > Pt wytrz. wyj

39

Liczba ciągów redukcyjnych

W przesyle i dystrybucji stacja powinna być wyposażona w conajmniej 2 ciągi redukcyjne, każdy o projektowanej przepustowości stacji, z których jeden powinien być ciągiem rezerwowym.

39

Liczba ciągów redukcyjnych

W stacji redukcyjnej może być

zainstalowany tylko jeden ciąg redukcyjny w przypadku, gdy:

‣ stacja zasila sieć dystrybucyjną gazu, a inne stacje zasilające tę sieć mogą przejąć funkcje tej stacji,

‣ wyłączenie stacji wskutek awarii lub na czas jej przeglądu nie spowoduje strat lub zarożenia odbiorców.

41

Liczba ciągów redukcyjnych

Jeśli w stacji stosuje się więcej niż dwa ciągi redukcyjne to każdy z nich może mieć projektowaną przepustowość mniejszą od projektowanej przepustowości stacji.

41

Ciąg redukcyjny

MOPwej - MOPwyj ≤ 1,6 MPa MOPwej < MIPwyj

MOPwej > Pt wytrz. wyj.

Zawór szybko zamykający

Reduktor roboczy

Zawór szybko zamykający

Reduktor monitor pasywny

Reduktor roboczy

43

Stacja redukcyjna dwuciągowa

43

Stacja redukcyjna dwuciągowa

45

Przewód awaryjny = obejściowy

Stacja gazowa na przesyle i

dystrybucji może mieć przewód awaryjny (obejściowy)

Zaślepka okularowa

Zawór szybko zamykający

Zawór regulacyjny

Wydmuchowy zawór upustowy Zawór upustowy

45

Przewód awaryjny = obejściowy

Dobór na MOP

Urządzenia dostosowane do TC3 zakres temp. -29°C ÷ +60°C

47

Zespół zaporowo-upustowy

Montowane na przewodach wejściowych i wyjściowych stacji MOP > 0,5 MPa

47

Zespół zaporowo-upustowy

Umożliwiają: napełnianie gazem rurociągów i urządzeń w stacji lub sieci gazowej albo

wypuszczanie gazu do atmosfery.

‣

regulacja strumienia wypuszczanego do atm.

‣

rury wydmuchowe montowane tylko na okres wypuszczania gazu

49

Zespół zaporowo-upustowy

Lokalizacja

‣

min. 8m od obudowy ciągów redukcyjnych, pomiarowych, zespołu filtrów

‣

mniejsze odległości pod warunkiem zastosowania osłony termicznej

49

PFD Process Flow Diagram

51

Redukcja dwustopniowa

Jeśli producent reduktorów nie zaleci

inaczej redukcję dwustopniową stosuje się:

•

przy redukcji powyżej 10 bar

•

przy redukcji ciśnienia wysokiego na średnie jeśli stosunek ciśnień jest

> 10

51

Dobór reduktora

Dobierając urządzenia z katalogów producentów - pełna przepustowość występuje przy 100% otwarciu gniazda zaworu.

•

w praktyce nie należy przekraczać 80% przepustowości maksymalnej

•

dopuszczalną przepustowość

minimalną przyjmuje się jako 10%

maksymalnej

53

Dobór reduktora

W celu zapewnienia cichej i stabilnej pracy reduktora, prędkość przepływającego gazu w warunkach ruchowych - w przewodzie wejściowym i wyjściowym - nie powinna przekraczać 20 m/s

53

Filtry odpylające

Montowane w celu ochrony elementów wyposażenia stacji przed

zanieczyszczeniem pyłem z gazociągów.

Należy zapewnić

‣

możliwość odcięcia i czyszczenia

‣

możliwość pomiaru spadku ciśnienia na filtrze

‣

odgazowanie korpusu filtra

55

Filtry odpylające

Należy montować w każdej stacji gazowej niezależnie od jej wielkości i rodzaju

(w razie wystąpienia kondensatu należy montować odwadniacze)

W stacjach wielostopniowych dopuszcza się montowanie filtra tylko na wejściu lub na pierwszym stopniu.

55

Wkłady filtracyjne

57

Parametry dobrego filtru

‣

wytrzymałość równą co najmniej ciśnieniu wejściowemu

‣

minimalne spadki ciśnienia na przepływie; max 10kPa przy czystym wkładzie; 30÷50kPa przy wkładzie zanieczyszczonym

‣

łatwość i szybkość wymiany filtrów

‣

odporność na działanie gazów palnych i ich zanieczyszczeń

57

Parametry dobrego filtru

‣

duża dokładność i odporność na ciśnienie

‣

max prędkość na króćcach 20 m/s

‣

max prędkość przepływu przez wkład 2 m/s

‣

stopień oczyszczenia d>15µm 99%; d>5µm

≥95%

59 59

Parametry techniczne filtra

‣

zakres dopuszczalnych ciśnień roboczych

‣

zakres dopuszczalnych temperatur roboczych

‣

wymiar kołnierzy przyłączeniowych

‣

rodzaj materiału korpusu i pokrywy

‣

rodzaj elementu filtrującego

61

Parametry techniczne filtru

‣

powierzchnia elementu filtrującego

‣

przepływ gazu przy określonej prędkości i stracie ciśnienia

‣

strata ciśnienia przy danym przepływie

‣

ciśnienie próbne

‣

pojemność komory zbierania zaniczyszczeń

‣

masa filtru

61

Filtr opcja

W filtrze opcjonalnie może być

zabudowana instalacja do podgrzewania gazu.

63 63

Filtr - schemat

65

Podgrzewacze gazu

W wyniku redukcji ciśnienia gazu następuje obniżenie temperatury -

niebezpieczeństwo powstania hydratów lub oblodzeń.

•

obowiązek podgrzewania gazu - jeżeli temperatura gazu po redukcji jest mniejsza niż 5÷8°C

65

Część górna zasilana cieczą niezamarzającą podgrzaną w kotłowni.

• w czasie serwisowania opróżnić, sprawdzić na obecność wżerów -

przeprowadzić próbę na 1,25 ciśnienia

obliczeniowego w czasie min. 1h

Podgrzewacz gazu

67

Instalacja kotłowa

67

Stacja redukcyjna dwuciągowa

69

Podgrzewacze gazu

Podejście alternatywne zamiast

podgrzewania głównego strumienia gazu

•

stosowanie inhibitorów np. metanol (zapobiega hydratom)

•

podgrzewanie pilotów reduktorów

•

podgrzewanie za pomocą:

promienników, taśm grzejnych

69

71

Urządzenia

zabezpieczające

71

Szybkozamykający zawór bezpieczeństwa

urządzenie mające na celu szybkie odcięcie przepływu gazu w przypadku wykrycia w systemie chronionym przez to urządzenie ciśnienia o niedopuszczalnej wartości

73

Szybkozamykający zawór bezpieczeństwa

po zamknięciu nie powinny otwierać się samoczynnie. Uruchomienie ręczne

możliwe jest po usunięciu przyczyny awarii.

Czas reakcji zaworów

szybkozamykających i wydmuchowych

≤ 2 s

73

Zawór redukcyjny z zaworem szybkozamykającym

75

Zawór szybkozamykający

75

Zawór szybkozamykający

77

Odcinający zawór bezpieczeństwa urządzenie reagujące wolniej od zaworu szybkozamykającego, działające w

przypadku wykrycia w systemie

chronionym ciśnienia o niedopuszczalnej wartości.

77

Upustowy zawór bezpieczeństwa (zawór wydmuchowy)

urządzenie przewidziane do upuszczania gazu z układu chronionego w przypadku wykrycia w nim ciśnienia o

niedopuszczalnej wartości.

79

Dobierany na 2÷5%

przepustowości ciągu redukcyjnego.

Zawór wydmuchowy

79

Zapewniają ograniczenie ilości gazu uchodzącego przez zawór.

Wspomagane pneumatycznie

i sterowane precyzyjnie za pomocą pilota.

Zawór wydmuchowy sterowany pilotem

81

tzw. Monitor

drugi reduktor używany jako urządzenie zabezpieczające, instalowany szeregowo z reduktorem roboczym; kontroluje ciśnienie o wartości wyższej od utrzymywanej przez reduktor roboczy.

81

Urządzenia do nawaniania gazu

Instaluje się na terenie stacji redukcyjnych I stopnia (wolnostojące, pod zadaszeniem lub w wydzielonym pomieszczeniu).

Środek nawaniający wprowadza się do gazociągu wyjściowego za urządzeniami pomiarowymi.

83

Skala intensywności zapachu wg Sales

stopień określenie zapachu

0 1/2

1 2 3 4

zapach niewyczuwalny

bardzo słaby - granica wyczuwania słaby

średni - poziom ostrzegawczy silny

bardzo silny

maksymalny - górna granica

83

Urządzenia do nawaniania gazu

Zapach gazu powinien być wyczuwalny przy stężeniu wynoszącym 20% jego dolnej granicy wybuchowości.

Dla gazu E (GZ50) stężenie to wynosi ok.

1% (dolna granica wybuchowości 5%)

85

Urządzenia do nawaniania gazu

Środek nawaniający: tetrahydrotiofen (THT)

C

4

H

8

S

Działa drażniąco na błony śluzowe i skórę.

Wysokie stężenia działają narkotycznie.

Postać: ciecz bezbarwna, łatwo palna, temp.

zapłonu 19°C, temp. samozapłonu 200°C, gęstość par 3,05, mieszanina wybuchowa z

85

Tetrahydrotiofen (THT)

C

4

H

8

S

Postać: ciecz bezbarwna, łatwo palna, temp.

zapłonu 19°C, temp. samozapłonu 200°C, gęstość par 3,05, mieszanina wybuchowa z powietrzem przy stężeniu 1,2÷12,1% obj.

Dawka THT 15÷20 mg/m³ gazu ziemnego.

Stężenie maleje z odległością od stacji nawaniania (działanie rdzy, substancje w gazie)

87

Urządzenia do nawaniania gazu

Technologia urządzeń:

‣

dyfuzyjno-desorpcyjne - do 10’000 m³/h

‣

kontaktowe stałotemperaturowe (podgrzewanie elektryczne)

‣

wyposażone w pompę dozującą do dyszy rozpylającej

87

89

Nawanianie dyfuzyjno- desorpcyjne

Przewód odgałęzienia z przepustnicą do zbiornika nawaniania. Tkanina z

powierzchnią typu frotte przez którą następuje desorpcja THT.

89

Nawanianie wtryskowe

91

Układy monitorwane

Monitorowanie - nadzorowanie pracy ciągu redukcyjnego za pośrednictwem włączonego szeregowo dodatkowego reduktora zwanego monitorem.

91

Ciąg redukcyjny

MOPwej - MOPwyj ≤ 1,6 MPa MOPwej < MIPwyj

MOPwej > Pt wytrz. wyj.

Zawór szybko zamykający

Reduktor roboczy

Zawór szybko zamykający

Reduktor monitor pasywny

Reduktor roboczy

93

Układy monitorwane

Monitory nie zastępują typowych zaworów szybkozamykających czy wydmuchowych.

Zadaniem monitorowania jest ograniczenie do minimum przypadków wypuszczania gazu do atmosfery czy pozbawiania odbiorców dopływu gazu.

93

Układy monitorwane

W przypadku uszkodzenia reduktor główny pozostaje otwarty (wykonanie fail to open).

Monitor instalowany przed reduktorem głównym przejmuje funkcje reduktora głównego gdy ten nie utrzymuje ciśnienia wylotowego.

Monitor w przypadku uszkodzenia zamyka przepływ gazu (fail to close).

95

Układy monitorwane

Ciśnienie monitora jest ustawiane powyżej reduktora głównego.

Po przekroczeniu ciśnienia monitora otwiera się zawór wydmuchowy, dalszy wzrost ciśnienia powoduje zamknięcie zaworu

szybkozamykającego i odcięcie dopływu gazu.

95

Układ monitorowany

97

Układy monitorwane

Monitor pasywny - działanie w przypadku awarii

Monitor aktywny - działa także jako aktywny reduktor - w stacjach I stopnia (zmniejszenie hałasu i kosztów podgrzewania gazu, szybsze zużycie mechanizmów, dodatkowy pilot, wymiar zabudowy, reduktor główny o większej przepustowości)

97

Wymagania techniczno- budowlane

Stacje o ciśnieniu wejściowym >0,4MPa i przepustowości

>1600m³/h powinny być ogrodzone (3m od

skrajni obudowy, 1,5m od armatury zaporowej, ogrodzenie h≥1,8m)

99

Przykładowe rozwiązań technologicznych stacji

99

Stacja redukcyjna I stopnia¹⁰¹ 101

Podziemne moduły redukcyjne

Instalowane na terenach miejskich ze względu na koszty wykupu gruntów i względy estetyczne.

Umieszczane w zbiornikach szczelnych (korpus +pokrywa). Zbiornik przenosi obciążenia z ruchu kołowego, parcia gruntu, wody gruntowej, od wew.

ciśnienia gazu.

103

Podziemne moduły redukcyjne

‣

moduł podziemny z obudową ciśnieniową

‣

moduł redukcyjny z obudową wentylowaną

‣

moduł skrzyniowy (umieszczane równo z powierzchnią gruntu/nawierzchnią)

103

Wentylowany moduł podziemny Moduł redukcyjny z obudową ciśnieniową

105

Strefy zagrożenia wybuchem

Jako zagrożone wybuchem uznaje

się pomieszczenie, w którym gaz palny w mieszaninie z powietrzem przy

ewentualnym wybuchu może spowodować przyrost ciśnienia

Δp ≥ 5000 Pa

105

Strefy zagrożenia wybuchem

Δp = (mgazu · qsp · 101325 · 0,17) / / (Vpom · 1010 · Tpom · ρpow)

mgazu - masa gazu w pomieszczeniu w momencie wybuchu qsp - ciepło spalania gazu

Vpom - objętość powietrza w pomieszczeniu Tpom - temperatura w pomieszczeniu

ρpow - gęstość powietrza przy temperaturze Tpom 107

Strefy zagrożenia wybuchem

Z0 - mieszanina wybuchowa występuje stale lub w długich i/lub często powtarzających się okresach w trakcie normalnej

eksploatacji

Z1 - Sporadyczne, zagrożenie może się pojawić w normalnych warunkach

Z2 - Rzadkie, nie występuje w warunkach normalnej pracy, jeżeli wystąpi, to przez

107

Strefy zagrożenia wybuchem

Strefę Z1 wyznacza się w promieniu ≤1m wokół wylotów z rur

wydmuchowych

109

Zhuhai-Zhongshan Gas Pipeline Project

109

Strefy zagrożenia wybuchem

Strefy Z1 nie wyznacza się, jeżli:

‣

wykonywana jest systematyczna kontrola szczelności

‣

wyloty rur wydmuchowych są zaślepione w czasie normalnej eksploatacji

‣

objętość strefy jest mniejsza niż 0,01m³ (R 0,13m)

111

Próby ciśnieniowe

Próba wytrzymałości - woda 1,5 PS (1,5 MOP) (gazomierz, armatura redukcyjna mają być odłączone)

Próba szczelności - powietrze 1,1 PS

PS - maksymalne dopuszczalne ciśnienie

111

Stacje gazowe Weba.com.pl RMG.com www.sag.eu

http://www.cnoocgas.com

http://www.skaf-co.biz/aqrs/88.jpg Odoryzacja

http://i.ebayimg.com/t/NATURAL-GAS-ODORIZATION-SYSTEMS-Custom-Built-per- Specs-/09/!BTHYNN!!mk~$(KGrHgoH-C0EjlLlzVpnBKGvO5PIbw~~_3.JPG

W pracy wykorzystano następujące źródła

113 113