XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Применение газа в частном домовладении приносит значимую экономию на отоплении, горячем водоснабжении и бытовом применении. Невзирая на экономические издержки, газ, как топливо является выгодным энергоносителем.

При рассмотрении данного вопроса необходимо различать магистральный газ и сжиженный в газгольдоре, имеющие разные физико-химические характеристики.

Однако «природный газ», поступающий в жилищные домостроения – газ, очищенный от примесей метана с минимальным количеством одоризации.

Применение в газгольдерах пропана и бутана обусловлено наличием этих газов в достаточно больших объемах и простоте технологии их сжижения.

Бутан дешевле пропана. Но он быстрее замерзает при отрицательных атмосферных температурах, поэтому в зимнюю смесь его добавляют в меньших долях. Зимой стоимость СУГ (смесь сжиженного пропана с бутаном стоит) повышается в связи с технологической необходимости увеличивать в нем процентное содержание дорогостоящего пропана.

В российских климатических условиях рекомендуется монтировать только подземный вариант. При низких температурах на улице сжиженный пропан-бутан начинает менее эффективно испаряться.

Сравнивая варианты газоснабжения частного дома от магистрали и газгольдера, необходимо учитывать и стоимость покупки кубометра газа, и сметную стоимость монтажа оборудования и цену его последующей эксплуатации.

Учитывать следует все параметры обеих систем. При этом выбирая, что изначально дешевле – газгольдер и магистральный газ, надо анализировать и то, что проще в ремонте и обслуживании.

Главное преимущество газгольдера – это высокая скорость подключения, если в первом случае достаточно 1–3 дней, то во втором все может затянуться на долгие месяцы.

Газгольдер – это в первую очередь полная автономность в энергообеспечении частного дома. Магистральный газ могут в любой момент отключить. От аварий на газовых трубопроводах полностью застраховаться невозможно.

Рисунок. Установка газгольдера: технические особенности монтажа: 1 – резервуар высокого давления; 2 – редукционная головка; 3 – сливная труба; 4 – процентометр; 5 – крепление резервуара к фундаменту; 6 – фундамент ж/б; 7 – конденсатосборник; 8 – выход конденсатосборника с краном; 9 – газопровод; 10 – выход газопровода в защитном кожухе; 11 – запорный кран; 12 – гильза; 13 – заглушка

Если смотреть по средним ценам на подсоединение магистрального газа и монтаж газгольдера, то первый вариант сильно выигрывает. Подсоединить частный дом к газовой магистрали с размером капитальных вложений в 50-100 тыс. руб.

Если газовая магистраль отсутствует в населенном пункте, то газгольдер – это превосходный способ устройства обогрева дома. По энергоэффективности и затратам на топливо СУГ превосходит уголь, дрова и электричество.

Основная проблема с подключением магистрального газа заключается в сроках выполнения всех необходимых работ и согласований. Если трубопровод в населенном пункте уже есть, то все произойдет относительно быстро и в пределах необходимой экономии.

При анализе затрат на газовое топливо необходимо разделять кубатуру (литраж) метана в трубе и пропан-бутанового СУГ в машине, привозящей сжиженное топливо к заказчику. Магистральный газ стоит в 3-4 раза дешевле пропан-бутана.

Сравнивая калорийность двух видов газового топлива, получаем следующие результаты: при сжигании одного кубометра пропан-бутановой смеси в газообразном состоянии выделяется порядка 28 кВт, тогда как метан способен дать всего около 9 кВт.

При усредненном расчете коттеджу в 100 м² для отопления необходимо в год порядка 3000–3100 м³ метана либо около 1000 м³ СУГ. При этом за первый газ придется заплатить в три-четыре раза меньше. В результате выходит, что расходы на топливо в целом за год в итоге получаются приблизительно равными.

Обслуживанием газгольдеров и газовых труб от магистрали до дома занимаются специализированные организации, которые также поставляют и газ.

По нормам МЧС, магистральный природный газ относится к 4-ой, наиболее безопасной категории взрывоопасных газовых веществ. А вот пропан-бутан входит в более опасную 2-ю группу. Даже при небольших концентрациях СУГ в помещении он может взорваться от малейшей искры.

Причем метан сам по себе легок, при утечках он поднимается под поток и рассеивается, либо уходит в вентиляцию. А вот пропан-бутановая смесь тяжелая и опускается к нулевой отметке или земной поверхности, постепенно накапливаясь там до критических значений.

С точки зрения безопасности, магистральный газ сильно выигрывает у газгольдерного. Не зря газгольдеры категорически запрещено монтировать рядом с колодцами и подвалами, куда он может просочиться при утечках из емкости.

Чтобы избежать проблем с СУГ, резервуары для него и помещения с котлами часто оснащаются специальными газовыми датчиками. Они моментально реагируют на повышение концентрации газа, предупреждая хозяина дома о потенциальных проблемах.

В настоящее время в России имеется надежная база и технические предпосылки для широкого использования СПГ, обладающего следующими преимуществами:

- обеспечивает возможность газификации объектов, удаленных от магистральных газопроводов сетевого газа;

- обеспечивает возможность хранения топлива под небольшим избыточным давлением при температуре около 112 К;

- не вызывает коррозии металлов;

- обладает высокой калорийностью по сравнению с другими видами топлива;

- обладает низкой температурой кипения, что гарантирует полное испарение СПГ даже при самых низких температурах;

- обладает высокой эффективностью и удобством хранения, транспортировки и потребления (при сжижении природного газа его плотность увеличивается в 600 раз);

- обеспечивает использование в качестве моторного топлива.

Одной из причин необходимости проведения работ по использованию СПГ является тот факт, что все крупные месторождения природного газа в России находятся в удаленных районах, неблагоприятных для строительства магистральных газопроводов, и наиболее целесообразным здесь представляется транспортировка газа в жидком состоянии. На территории Восточной Сибири, Камчатки, Чукотки применяется в основном привозной сжиженный углеводородный газ, состоящий из тяжелых (по сравнению с метаном) пропанобутановых фракций. При рассмотрении СПГ как топлива, альтернативного СУГ, следует отметить недостатки, присущие последнему [1]:

-накопление тяжелых фракций в резервуаре-хранилище, необходимость их периодического удаления;

-меньшие по сравнению с метаном пределы воспламеняемости;

- образование локальной взрывоопасной зоны даже при небольших утечках (т.к. пары СУГ значительно тяжелее воздуха);

- низкая температура воспламенения (430–460 °C, у природного газа она составляет 700 °C);

- неполное заполнение резервуаров СУГ жидкостью (85 % геометрического объема, чтобы предотвратить разрушение сосуда от температурных деформаций).

Анализ проведенных расчетов приводит к выводу о том, что затраты в систему газоснабжения на базе СПГ значительно ниже по сравнению с затратами в систему сжиженного углеводородного газа для всех рассмотренных годовых объемов энергопотребления от 100 до 5000 МВт⋅ч/год и удаленности потребителя от опорного пункта газоснабжения. А с учетом дальнейшего перевода потребителя на сетевой природный газ условия перехода более выгодные при изначальном снабжении населенных пунктов сжиженным природным газом.

Срок газификации сетевым природным газом, лет	5	10	15	20	25
Экономический эффект, %	24,5 (30,1)	15,7 (21,4)	9,3 (11,8)	5,5 (5,7)	3,01 (2,0)

Таблица. Экономическая эффективность перевода потребителей со сжиженного природного (сжиженного углеводородного) на сетевой газ

В качестве примера в таблице приводится численная интерпретация экономической эффективности конвертирования систем газоснабжения (разность затрат) для населенных пунктов с годовым энергопотреблением 1800 МВт·ч/год при плотности населения q = 6·10-4 чел/м².

Таким образом, принцип двухстадийной газификации потребителей (сначала сжиженным, затем сетевым природным газом) позволяет обеспечить население газообразным топливом независимо от темпов развития газораспределительной системы и обусловливает значительную экономию затрат [2].

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Медведева О.Н., Краснов М.В. Задача обоснования вида газообразного топлива // Инновации и актуальные проблемы техники и технологий: материалы Всероссийской НПК молодых ученых (мероприятие, аккредитованное по программе У.М.Н.И.К., Саратов, 15‒16 сент. 2009 г.). - Саратов: СГТУ, 2009. - с. 177-179.

2. Разработка экономико-математической модели двухстадийной газификации населенных пунктов // Энерго- и материалосберегающие экономически чистые технологии: тезисы докладов 8-й международной научно-технической конф. - Беларусь, Гродно: НИЦАП НАН Беларуси, ГрГУ им. Я. Купалы, 2009. - с. 200-201.

3. Сканави, А.Н. Отопление. Учебник для студентов вузов, обучающихся по направлению «Строительство», специальности 290700 / Л.М. Махов. – М.: АСВ, 2002. - 576 с.

Код для цитирования: Скопировать