Расчет потребности в кислородных баллонах

Газификационная кислородная установка жидкого кислорода снабжает основных потребителей через разводку и через рампу наполняет баллоны для отдаленных потребителей кислорода. Расход кислорода отдаленным потребителям в баллонах Бк в среднем за сутки составляет

(5.10)

где К_ч – среднечасовой расход кислорода отдаленным потребителям, м³; 6 – объем кислорода в баллоне, м³.

Запас баллонов Б_з на складе, зависящий от оборачиваемости баллонов на площадке строительства, должен быть

(5.11)

где n – оборачиваемость баллонов, сут.

Общая потребность в баллонах

, (5.12)

принимаем, что в разводку направляется 80% кислорода, вырабатываемого установкой, и расходуется по сменам следующим образом:

		При двухсменной работе участка	При трехсменной работе участка
	В первой смене	75%	60%
	Во второй смене		25%
	В третьей смене	-	15%

Потребность в баллонах Б_А (или реципиентах) в качестве аккумулятора из-за неравномерного потребления кислорода по сменам определяется данными табл. 5.8.

Таблица 5.8.

Потребность в баллонах (или реципиентах)

Сменность монтажных работ	Объем, м3	Баллоны, шт.	Реципиенты
В одну смену	12,8 Кч	2,13 Кч	0,22 Кч
В две смены	8,0 Кч	1,33 Кч	0,14 Кч
В три смены	5,1 Кч	0,85 Кч	0,09 Кч

Запас баллонов для снабжения отдаленных потребителей при суточной потребности их, равной 20% производительности кислорода установки составит:

м³/сут

Или баллонов/сут.

Запас на складе Б_з = nБ_к, баллонов/сут.

Количество баллонов, находящихся в резерве, определяется по формуле

(5.13)

где t – промежуток времени между перезарядками наполнительной рампы, ч:

(5.14)

где m – число смен зарядки баллонов;

Б_рам – количество баллонов в рампе.

Общая потребность в баллонах, шт.,

, (5.15)

Снабжение кислородом производится в баллонах, доставляемых автотранспортом с кислородного завода.

Необходимое количество баллонов, шт.,

(5.16)

где К_сут – суточный расход кислорода монтажным участком, баллонов/сут;

n – продолжительность цикла транспортировки кислорода (строительство – кислородный завод, заполнение баллонов и обратный путь), сут;

N_A - количество баллонов, отправляемых на завод одновременно;

К_рез – резерв баллонов, зависящих от расстояния до кислородного завода и состояния автотранспорта; принимается К_рез = 1 + 1,5 К_сут.

5.4. ОРГАНИЗАЦИЯ ГАЗОВОГО ХОЗЯЙСТВА

При монтаже оборудования на тепловых электростанциях для газовой резки и производства сварочных работ широко используются горючие газы. особенно большое распространение получили ацетилен, пропан-бутан, природный газ и газы местного производства (коксовый и др.).

Ацетилен применяется в тех случаях, когда отсутствует возможность поставки на монтажный участок газозаменителей – пропан-бутана или природного газа.

Снабжение монтажного участка ацетиленом в зависимости от объема монтажных работ может осуществляться:

- от передвижной или стационарной ацетиленовой установки соответствующей производительности;

- баллонами, получаемыми со стороны завода.

Выбор типа ацетиленового генератора определяется расходом газа, допустимой потерей давления в ацетиленопроводе и располагаемым напором газа на выходе из аппарата. При расстоянии от ацетиленовой станции до наиболее удаленного поста газовой разводки более 250 м следует применять генераторы среднего давления (на выходе до 0,3 кгс/см²), при расстоянии менее 250 м – генераторы низкого давления (на выходе 0,06 кгс/см²).

Средний расчетный на весь период монтажа расход ацетилена на 1 т монтируемых конструкций составляет: для тепломеханического оборудования А₁ = 5 м³/т; для металлоконструкций А₂ = 1,5 м³/т.

Суточный расход ацетилена, м³/сут, определяется по формуле

(5.17)

обозначения смотри в начале § 5,3.

Производительность ацетиленогенераторной станции определяется в зависимости от количества смен работы, м³/сут, по формуле

(5.18)

где 0,25 – выход ацетилена на 1 кг карбида, м³/кг;

0,9 – КПД генератора.

Необходимая емкость склада карбида, т, рассчитанная из условий хранения месячного запаса карбида, составляет:

, (5.19)

Ацетиленовая установка состоит из помещения для установки генераторов (двух или одного), раскупорочной, промежуточного склада карбида и бытового помещения. С торцевой стороны станции размещаются отстойники.

Для крупных монтажных объектов применяются установки с генераторами среднего давления (р = 1,5 кгс/ см²). Генераторы низкого давления (р = 1,5 кгс/ см²) применяются обычно при максимальном удалении газообразных постов от ацетиленовой установки, не превышающем 250 м.

В помещении ацетиленовой установки генераторы должны отстоять от отопительных приборов на расстоянии не менее 1 м.

Для предохранения генераторов от попадания в них взрывной волны в случае обратного удара пламени устанавливается водяной затвор.

Для предупреждения замерзания конденсата в ацетиленопроводах в зимнее время и улучшения качества газа на ацетиленовых станциях после водяного затвора на открытом воздухе устанавливают вымораживатели.

Площадь генераторного помещения ацетиленовой установки в зависимости от производительности генератора принимается:

Производительность генератора, м3/ч	До 5	6-10	11-20
Площадь генераторного помещения, м3	8,0	16,0	24,0	36,0

Здание ацетиленовой установки выполняется одноэтажным без чердачных помещений и подполья с несгораемым, легко сбрасываемым взрывной волной перекрытием. Полезная высота от отметки пола до затяжки ферм должна быть не менее 3,25 м. Наружные и внутренние стены, а также перегородки – несгораемые.

Отопление центральное (паровое, водяное или воздушное). Максимальная температура на поверхности нагревательных приборов и трубопроводов не должна превышать 130^оС. Нагревательные приборы выполняются из гладких труб. В промежуточном складе карбида и раскупорочном устройстве размещение отопительных приборов запрещается.

Все осветительные приборы нормального типа (незащищенные), а также включатели, предохранители и провода должны быть расположены снаружи помещения. Освещение осуществляется через наглухо закрытые фрамуги или через специально устроенные в наружных стенах с двойным герметичным застеклением окна. Стекла окон и фонарей должны быть защищены от случайных повреждений решетками или сетками.

Расстояние закрытой иловой ямы от здания ацетиленовой установки должно быть не менее 5 м.

Иловая яма должна иметь легкоснимаемое перекрытие и естественную вытяжную вентиляцию. Вытяжная труба с дефлектором должна быть выведена не менее чем на 1 м выше конька крыши наиболее высокого здания, расположенного в радиусе 30 м от иловой ямы. Карбидный ил отводится по плотным закрытым желобам или каналам из генераторного помещения в отстойники. Удаление карбидного ила из отстойников может осуществляться при помощи контейнеров, насосов или ассенизационной машины (табл. 5.9).

Таблица 5.9

Отстойники для ила

Производительность ацетиленовой станции, м3/ч	Объем ила, сливаемого в отстойники м3 (за 4 суток)	Объем илового отстойника, м3 (общий)

Объем иловых отстойников определен из условий запаса на 4 суток при двухсменной работе с 2-кратным сливом осветленной воды; объем осветлителя должен быть равен объему одного отстойника.

При привязке ацетиленовой станции на монтажной площадке следует учитывать необходимые разрывы между станцией и различными объектами (табл. 5.10).

Таблица 5.10

Разрывы между помещением ацетиленовой станции на

монтажной площадке и различными объектами

Наименование объекта	Разрыв между станцией и объектом, м
Железнодорожные пути МПС
Железнодорожные пути на территории участка
Автомобильные дороги на территории участка (до бровки земляного полотна)
Автомобильные дороги общего пользования
Участки с открытым огнем (кузница, трубогибочная площадка и др.)
Кислородный завод

Пуск в эксплуатацию новых ацетиленовых станций должен быть разрешен техническим инспектором профсоюза и санинспекцией.

Передвижная ацетиленовая установка оборудуется одним агрегатом ГРК-10-6. Ил смывается через утепленный желоб в иловые отстойники, сооружаемые рядом с установкой. В установке предусматривается промежуточный склад для хранения карбида (рис. 5.4).

Ацетиленовые рампы имеют аналогичную конструкцию, что и кислородные, с той разницей, что для коллекторов применяются стальные цельнотянутые трубы, а баллоны к запорным вентилям коллекторов присоединяются бронированными резино-тканевыми шлангами с хомутами. Давление газа снижается рамповым ацетиленовым редуктором и при выходе в трубопровод не должно превышать 1 кгс/см².

Склады карбида кальция, предназначенные для долгосрочного хранения карбида, сооружаются из несгораемых материалов по типовым проектам Гипрокислорода. Деревянные склады допускаются только для кратковременного хранения. Склады должны быть сухими, светлыми с хорошей естественной вентиляцией. От смежных зданий и сооружений склады должны быть удалены на расстояние не менее 20 м, от жилых зданий – не менее 40 м.

Рис. 5.4. Передвижная ацетиленовая установка производительностью 10 м3/ч

1 – генератор ацетилена ГРК-10-64; 2 – водяной затвор среднего давления ЗСП-7-56;

3 – влагосборник; 4 – вакуум-насос КВН-4; 5 – электродвигатель АО41-4, n= 1420 об/мин.

Для выполнения погрузочно-разгрузочных работ и для предотвращения затопления отметка пола склада должна быть поднята над уровнем планировочной отметки не менее чем на 0,5 м, а над уровнем подъездных путей – на 1,1 м, кроме того должна быть устроена разгрузочная рампа шириной 1,5 м., защищенная навесом.

Прокладка труб водопровода или отопления через склад воспрещается.

Карбид кальция хранится в герметических барабанах емкостью до 100 кг, которые устанавливаются вертикально на деревянные подкладки в один или два ряда, разделяемые досками, или горизонтально в три яруса.

Природный газ может быть успешно использован для кислородной резки металла и труб, при наличии его на данном строительстве. при этом требуется только устройство трубопровода для газа и постов на рабочих местах.

Расход газа на 1 т конструкции в 2 раза больше, чем расход ацетилена при неизменном расходе кислорода.

Пропан-бутан поставляется потребителям в баллонах емкостью 40-50 л для небольших объектов и в больших емкостях, цистернах, смонтированных на специальных автомашинах, принадлежавших заводу-поставщику – для крупных объектов.

Пропан-бутан к рабочим постам в главном корпусе и на сборочной площадке подается в основном централизовано, индивидуальное питание постов для других объектов монтажа производится от баллонов.

Типовая схема централизованного питания рабочих мест от подземных резервуаров показана на рис. 5.5 и предусматривает использование рампы на 2Х10 или 2Х30 баллонов. Применяются также специальные металлические шкфы с рампами на 10 баллонов.

Рис.5.5. Схема централизованного питания пропан-бутаном

Сооружается склад пропан-бутана на строительстве с несколькими подземными резервуарами (рис. 5.6):

	Рабочая емкость резервуара, м3	2,1
	Геометрический объем резервуара, м3	2,5
	Рабочее давление, кгс/см3
	Температура доставленного сжиженного газа, оС	-30 ¸ +25
	Масса резервуара (без головки), кг

Рис.5.6. Установка трех подземных резервуаров пропан-бутана (емкостью по 2,1 м³)

Резервуары соединяются между собой трубопроводами как по жидкой, так и по газообразной фазе и должны быть покрыты усиленной гидроизоляцией.

Пуск установки резервуаров и трубопроводов пропан-бутана производится после приемки ее газовой инспекцией Госгортехнадзора РФ.

Расход пропан-бутана на 1 т монтируемых конструкций составляет: тепломеханическое оборудование 3,2 м³/т; металлоконструкции 1,0 м³/т.

Суточный расход пропан-бутана, м³/сут, составит:

(5.20)

или в сжиженном состоянии

(5.21)

где 0,25 – объем газообразного пропан-бутана, получаемого из 1 м³ сжиженного газа;

Q₁ и Q₂ см. § 5.3.

Емкость хранилища для пропан-бутана, м³, на монтажной площадке определяется по формуле

(5.22)

где – суточный расход сжиженного пропан-бутана, л;

Т_з – запас пропан-бутана принимается от 5 до 8 суток;

0,85 – коэффициент заполнения емкостей.

Число цистерн в хранилище, шт.,

(5.23)

где V – объем одной цистерны, м³.

Для обеспечения сжиженным газом низкого давления укрупнительно-сборочных работ на площадке и монтажных работ в главном корпусе сооружается хранилище(групповая подземная установка) для пропан-бутана по типовому проекту ГС-02-3-66 Мосгазпроекта.

В зависимости от расстояния между главным корпусом и укрупнительной площадкой групповые подземные установки для хранения сжиженного газа могут располагаться в одном или двух местах, а именно, в зоне сборочной площадки и главного корпуса.

Количество и емкость резервуаров в групповой подземной установке выбирают, исходя из суточного расхода газовой фазы газа. Техническая характеристика типовых подземных резервуаров сжиженного газа дана в табл. 5.11.

При расчете количества резервуаров учитывается испарительная способность резервуаров в зимнее время, работающих без испарителя, и необходимый расход газа.

В зимнее время при температуре t = 5^оС давление газа в резервуаре Р = 1,5 кгс/см², а содержание в газовой смеси пропана 80%. Производительность резервуара, м³/ч, выбирается по номограммам согласно СНИП II-Г.12-65. Количество резервуаров (цистерн), шт.,

(5.24)

где П – суточный расход пропан-бутана, м³/сут;

8 – длительность смены, ч;

D_п – производительность резервуара, м³/ч;

b - коэффициент, характеризующий распределение по сменам объема выполняемых работ.

Таблица 5.11

Характеристика резервуаров для газа

Характеристика	Рабочая емкость резервуаров, м3
	2,1	4,2	8,5
Рабочее давление, кгс/см2
Емкость резервуара геометрическая, м3	2,5	4,94
Температура сжиженного газа в цистерне, оС	от –30 до +25	от –30 до +25	от –30 до +25
Давление гидравлического испытания, кгс/см2
Основные размеры, мм
длина наружная
внутренний диаметр
внутренний диаметр горловины
Масса без головки управления, кг

При полном заполнении резервуаров хранилища запас газа, дни, составит:

(5.25)

где V – рабочий объем одного резервуара, м³;

500 – масса 1 м³ газа жидкой фазы, кг/м³;

r_см – плотность газовой смеси, кг/м³.

Плотность газовой смеси

(5.26)

где r_п – плотность пропана, равная кг/м³;

r_б – плотность бутана, равная 2,7 кг/м³;

a – доля пропана в газовой смеси, равная 0,8;

d – доля бутана в газовой смеси, равная 0,2.

Потребность в баллонах пропан-бутана для обслуживания монтажного участка подсчитывается следующим образом:

Среднечасовая потребность в пропан-бутане, м³/ч:

(5.27)

где П – суточный расход пропан-бутана, м³ /сут.

Расход пропан-бутана в смену в баллонах:

(5.28)

где 10 – объем пропан-бутана в баллоне м³;

8 – продолжительность рабочего дня, ч.

Потребность баллонов пропан-бутана в смену, шт., при отдаче 80% пропан-бутана в разводку через рампу составляет:

, (5.29)

Емкость рампы пропан-бутана

(5.30)

где b – коэффициент расхода газа по сменам (при односменной работе 3; при двухсменной 1,5).

Запас баллонов для перезарядки рампы и хранения на складе, шт., составляет:

(5.31)

где n – кратность оборота баллонов.

Общая потребность в баллонах составляет:

, (5.32)

Пример расчета потребности в баллонах при среднечасовом расходе пропан-бутана 16 м³/ч дан в табл. 5.12.

Таблица 5.12

Расчет потребности в баллонах

Расчетная формула	При В=3	При В=1,5
Расход пропан-бутана Прамп=0,8×0,8 Кч В
Емкость рампы Пемк=0,19 Прамп
Кратность оборота баллонов в сутки n
Запас баллонов Пзап=1,65 Кч (b-n)
Общая потребность в баллонах, шт.

Рампы для пропан-бутана выполняются также по типу кислородных. Присоединение баллонов к запорным вентилям коллектора осуществляется медными или стальными змеевиками.

Передвижная раздаточная пропан-бутановой смеси оборудуется рампой на 8 баллонов. В помещении рампы предусматривается хранение 40 баллонов.

Передвижные ацетиленовые установки. раздаточная кислорода и раздаточная пропан-бутановой смеси размещаются в контейнерах, общая площадь контейнера 22 м², строительный объем контейнера 70 м³, отопление водяное.

При использовании установок в суровых климатических условиях к ним могут быть пристроены деревянные тамбуры с обшивкой.

5.5. СНАБЖЕНИЕ СЖАТЫМ ВОЗДУХОМ

При выполнении монтажных работ на тепловых электростанциях сжатый воздух применяется:

- для привода пневматического инструмента (молотки, шаберы, сверлильные машинки и др.) и оборудования (механические вальцовки, торкрет-пушки, вибраторы);

- для прокатки шара при проверке чистоты внутренней поверхности труб и змеевиков поверхностей нагрева котлоагреатов;

- для обдувки деталей монтируемого оборудования с целью очистки от пыли (детали турбин, генераторов, элементов электродвигателей, трубопроводы и др.);

- для опрессовки газовой системы генератора, предназначенного для работы на водородном охлаждении;

- для опрессовки отдельных систем трубопроводов в зимнее время при отрицательных температурах;

- для транспорта обмуровочных и изоляционных материалов при помощи пневмовытеснителей.

Общая потребность в сжатом воздухе м³/мин, для производства тепломонтажных работ может быть определена в зависимости от мощности энергетического блока

(5.33)

где N – общая мощность блока, МВт.

Количество компрессоров для каждой конкретной монтажной площадки выбирают в зависимости от мест их установки. Общая производительность компрессоров, м³/мин,

(5.34)

где К_в – коэффициент для энергоблоков мощностью до 300 МВт принимается 1,25, для блоков мощностью выше 300 МВт – 1,1.

В табл. 5.13 даны для разных блоков потребность в сжатом воздухе и общая производительность компрессоров.

Таблица 5.13

Производительность компрессоров для монтажных работ

Характеристики	Мощность энергоблоков, МВт
			300-250
Потребность в сжатом воздухе, м3/мин	34,7	24,7		14,7	11,4	9,7
Общая производительность компрессоров, м3/мин

В компрессорных установках принято производительность относить к объему засасываемого воздуха при 0^оС и 760 мм рт. ст. Наиболее употребительными для монтажной площадки являются передвижные компрессоры производительностью до 6 м³/мин, характеристика которых приведена в табл. 5.14.

Таблица 5.14

Передвижные компрессорные станции

Основные	Тип станции
параметры	ДК-9	КС-9	КСЭ-6М	ПКС-5М	ВКС-6Д	ПКС-6	КСЭ-3
Производительность, м3/ч					5,5	5,5
Рабочее давление, кгс/см2						6,5
Емкость ресивера, м3	-	0,5	0,2	0,2	-	-	0,2
Двигатель, тип *	Д	Д	Э	К	Д	К	Э
Номинальная мощность, л.с.			38,2		-		18,4
Габаритные размеры, м
длина	5,0	5,0	7,1	3,8	4,5	4,2	1,9
ширина	1,8	2,0	1,0	1,8	1,9	1,9	0,9
высота	2,5	2,1	1,3	1,9	1,9	2,0	1,3
Масса, т	5,6	5,7	1,5	2,7	4,5	2,8	1,1

*Двигатель: Д – дизельный; Э – электрический; К – карбюраторный.

В отдельных случаях в условиях действующей электростанции снабжение монтажного участка сжатым воздухом может производиться о стационарной компрессорной установки, находящейся в ведении электростанции.

При большом объеме работ для крупных электростанций целесообразна установка компрессоров в машинном зале и отдельно в котельной. При необходимости применения сжатого воздуха в химводоочистке, в центральной насосной станции или дробильном корпусе на этих объектах временно устанавливаются передвижные компрессоры с разводкой труб. При расположении компрессоров следует стремиться к тому, чтобы расстояние от них к потребителю было минимальным.

Трубопроводы для сжатого воздуха выполняются из стальных труб преимущественно на сварке и располагаются так, чтобы были доступны для осмотра и ремонта. Должна быть обеспечена возможность свободного температурного удлинения воздухопровода без выгибания трубопровода. Трубопровод должен укладываться с уклоном в пределах 0,003-0,005 по направлению движения воздуха.

Для уменьшения влажности сжатого воздуха в сети рекомендуется по всей длине трубопровода через каждые 100-150 м устанавливать водоотделители. Места установки спускных приспособлений должны быть легко доступны для обслуживания и утеплены для защиты от действия наружной температуры.

Если воздуховоды прокладываются вблизи теплоизлучающих аппаратов и стенок, то трубопроводы должны быть изолированы, с тем чтобы температура воздуха в них была ниже температуры вспышки масла не менее чем на 75^оС.

В качестве запорных приспособлений выбирают: при диаметре труб до 50 мм – вентили, свыше 75 предпочтение следует отдавать задвижкам, так как сопротивление их значительно меньше.

Диаметр трубопровода, мм определяется по формуле

где Q – количество воздуха, протекающего на участке, кг/ч;

r - плотность воздуха, кг/м³;

с – скорость воздуха (принимается 6-10 м/с).

Диаметр трубопроводов в зависимости от их длины и объема воздуха, засасываемого компрессором, для условия потери давления в конце трубопровода, равной 0,1 кгс/см², можно принять по табл. 5.15.

Таблица 5.15

Диаметр трубопровода для сжатого воздуха

Объем	Длина трубопровода, м
засасываемого
воздуха,м3/мин	Внутренний диаметр труб, мм

Сопротивление в коленах, задвижках и других фасонных частях трубопровода учитывают путем замены их эквивалентной длиной трубы по табл. 5.16.

Таблица 5.16

Эквивалентная длина арматуры и фасонных частей, м