Согласитесь, голубое топливо очень удобно в использовании и стоит недорого. Его популярность укрепляет экологическая безопасность и практически повсеместная доступность. Но задумывались ли вы когда-нибудь всерьез, почему сжатые газы содержат в специальных баллонах и как это влияет на вашу безопасность?
В представленной нами статье вы найдете подробные, технически обоснованные ответы на эти вопросы. Мы расскажем, в чем отличие сжиженной газообразной среды от сжатого аналога. Ознакомим с техническими особенностями емкостей под газ, с правилами их заправки и перевозки.
Зачем сжимают газы и как это влияет на баллоны?
В газообразном состоянии вещества не имеют определенной формы в отличие от твердых тел. Хранить и перевозить их можно только в герметичных сосудах.
Но из-за низкой плотности даже незначительное по массе количество газа занимает большой объем. Например, чтобы перевезти всего 26,9 кг пропана в его обычном газообразном состоянии потребуется огромная емкость объемом около 14000 литров.
Проблема решается путем сжатия газа за счет приложения внешнего давления. В результате его плотность увеличивается, а объем уменьшается. После сжатия все те же 26,9 кг пропана умещаются в сосуде объемом 50 литров.
При сжатии такие газы как пропан, бутан, аммиак, хлор, углекислый газ переходят в жидкое агрегатное состояние, поэтому их называют сжиженными. Кислород, аргон, метан остаются в газообразном состоянии и называются сжатыми газами.
Здесь нужно сделать уточнение, что можно любые газы превратить в жидкость путем сжатия, но сила давления при этом должна быть выше, а температура – значительно ниже нормальной температуры воздуха.
Для сжатых и сжиженных газов обычная тара не годится. Стремясь к расширению, газ ее быстро разрушит и вырвется «на свободу», а это уже чревато взрывами, пожарами, отравлениями и финансовыми потерями. Поэтому используются специальные сосуды под избыточным внутренним давлением, больше известные как газовые баллоны.
Конструктивные особенности газовых баллонов
Требования к конструкции газовых баллонов, включая размеры, толщину стенок, определяют государственные технические стандарты. Чем большее давление применено для сжатия газа, тем прочнее должна быть емкость.
Корпуса сосудов для сжатого метана, используемого в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания, не имеют швов и состоят из металлической и композитной оболочек. Рассчитаны на давление до 245 кг/см2.
Кислород и аргон применяются для сварочных работ. Баллоны для них изготавливаются по ГОСТ 949-73. Материалом служит углеродистая или легированная сталь. Имея объем 20-50 литров, сосуды из легированной стали со стенками толщиной 6 мм, способны выдержать внутреннее давление до 19,6 Мпа.
По принятому стандарту снаружи они окрашены эмалью в голубой цвет и на корпусе имеют черную надпись «кислород». Сосуды для аргона – серые с зеленой надписью «аргон чистый».
Пропан, бутан и их смеси содержатся под давлением 1,6 МПа в стальных сварных баллонах красного цвета. Так как этот газ широко востребован для коммунально-бытового и промышленного применения, стоит более подробно рассмотреть особенности его хранения и транспортировки, а также правила безопасности при заправке баллонов.
Применение сжиженного пропан-бутана
Пропан-бутан технический (ПБТ), как классифицирует его ГОСТ Р 52087-2018, относится к категории сжиженных углеводородных газов (СУГ). Получают его при переработке нефти. Для перехода ПБТ в жидкое состояние достаточно относительно небольшого повышения давления. Снижение температуры не требуется.
При нормальной температуре воздуха снижение давления приводит к испарению ПБТ и переходу его в паровую фазу. При наполнении баллонов в них образуется двухфазная система, состоящая одновременно из сжиженного газа и его пара.
Такое свойство является преимуществом перед другими видами топливных газов: хранят и транспортируют пропан-бутановую смесь как жидкость, в компактных емкостях; используют же сразу как газ, без дополнительных преобразований, что дает дополнительные удобства потребителю.
В баллоны идентичного объема сжиженного пропан-бутана вмещается почти в 2 раза больше, чем сжатого метана. По выделению теплоты сжиженный ПБТ также превосходит сжатый метан при одинаковом объемном количестве.
За счет снижения металлоемкости баллоны для ПБТ имеют меньший вес. Все это удешевляет транспортировку, сокращает количество доставок и делает использование пропан-бутановой смеси в коммунально-бытовых и производственных целях экономически обоснованным.
ПБТ востребован в населенных пунктах, не имеющих доступа к магистральным газопроводам. Для приготовления пищи, подогрева воды и теплоносителей в системах отопления он используется частными домовладениями, предприятиями общепита и торговли, фермерскими хозяйствами, базами отдыха.
Баллоны для пропан-бутановой смеси
ПБТ находится в баллонах при давлении, которое в десятки раз меньше, чем требуется для хранения сжатых газов. Благодаря этому упрощается технология производства, снижается металлоемкость баллонов. Тем не менее к ним также предъявляются жесткие требования.
Для пропан-бутановой смеси предназначены стальные сварные баллоны объемом 5, 12, 27, 50 литров, рассчитанные на внутреннее давление до 1,6 МПа.
Также возможно их содержание в баллонах из композитного материала, рассчитанных на 2,0 Мпа. Конструкция, форма и размеры каждой детали баллона определены государственными техническими стандартами.
Согласно ГОСТ 15860-84, цилиндрический элемент баллона (обечайка), его днище и подкладные кольца изготавливаются из высокопрочных марок стали. Поверхность должна быть без трещин, раковин и других дефектов, снижающих толщину стенок.
Днище изготавливается путем горячей или холодной штамповки. Между собой элементы соединяются с помощью сварки. Запорные устройства устанавливается в горловину баллона. Для полной герметизации соединения используется свинцовый глет или сурик.
Предохранительные колпаки могут быть стальными и чугунными с резьбовым или безрезьбовым соединением. Главное требование к ним – способность обеспечить надежную защиту запорного устройства.
В сборе баллон должен быть:
- прочным;
- герметичным;
- без деформаций.
Снаружи баллон окрашивается красной эмалью, устойчивой к атмосферным воздействиям. Наименование содержимого «Пропан» пишется белой эмалью по центру цилиндрической части корпуса. Несоответствие надписи и окраски установленному стандарту является поводом для отбраковки баллона.
По ГОСТ Р 55559-2013 композитный баллон состоит из внутренней герметизирующей оболочки (лейнера), на который намотан композиционный материал. Допускаются и другие технические решения. Цвет композитного баллона также красный.
Баллон оснащается запорно-предохранительной арматурой, в том числе предохранительными устройствами от повышения давления и повышения температуры, что повышает его безопасность.
При эксплуатации композитных баллонов необходимо учитывать принцип работы предохранительных устройств. При переполнении баллона или расширении газа вследствие повышения температуры, его избыток выводится наружу. Это может привести к повышению концентрации газа в помещении, где размещен баллон.
Перед отправкой баллонов на реализацию производители проводят приемо-сдаточные испытания. В дальнейшем как стальные, так и композитные баллоны каждые 5 лет должны проходить техническое освидетельствование.
Каждый баллон снабжается паспортом, где указываются его технические характеристики и сроки прохождения технического освидетельствования.
Свойства ПБТ и меры безопасности
Физические и химические свойства газов определяют не только требования к конструкции баллонов, но и меры безопасности при их заправке, транспортировке и эксплуатации.
Повышение наружной температуры приводит к расширению жидкой фракции пропан-бутана, поэтому баллоны разрешается заполнять максимум на 85% от их объема. К примеру, 50-литровый баллон, теоретически вмещающий в себя 26,9 кг сжиженного пропан-бутана, после заправки фактически содержит около 21 кг. Свободное пространство заполняется паровой фазой.
Нижние пределы взрываемости пропана и бутана составляют соответственно 2,3% и 1,9% от объема помещения, что делает их газовоздушные смеси крайне взрывоопасными. Потребители и персонал газонаполнительных станций должны исключить образование взрывоопасных концентраций и источников воспламенения ПБТ.
Пропан-бутановые смеси тяжелее воздуха и даже при небольших утечках могут скапливаться в подвалах и на цокольных этажах в опасной концентрации. Отсюда запрет на установку газового оборудования в подобных помещениях.
Пропан-бутан, как и углекислый газ, оказывает на человека и животных не отравляющее, а удушающее действие при снижении концентрации кислорода в воздухе до 19%. Это может привести к ухудшению здоровья человека и летальному исходу. ПБТ не имеет запаха, поэтому в состав вводят одоранты, помогающие определить его наличие в воздухе.
Несоблюдение мер безопасности приводит к возникновению аварийных ситуаций из-за утечки газа и его воспламенения. Также возможен выброс и взрыв газа с разрушением баллона.
Правила заправки бытовых газовых баллонов
Заправка осуществляется на специально оборудованных станциях при обязательном автоматическом взвешивании и отсекании газа дозатором. Это позволяет контролировать степень наполненности с высокой точностью.
Баллоны не допускаются к заправке в следующих случаях:
- неисправные вентиль или клапан;
- отсутствует остаточное давление;
- срок освидетельствования просрочен;
- имеются дефекты на поверхности;
- маркировка и окраска не соответствуют ГОСТ.
На автомобильных газозаправочных станциях, не имеющих отдельной лицензии и соответствующего оборудования, заправка бытовых баллонов запрещена на законодательном уровне.
Оборудование АГЗС предназначено только для автомобильных баллонов, оснащенных отсекателями (мультиклапанами), которые не допускают заполнения свыше нормы.
Следует помнить: если при отрицательных температурах заправить баллон пропан-бутаном более чем на 85%, а затем занести его в теплое помещение, возможен взрыв.
При перемещении баллоны оберегают от падений и ударов, не переворачивают вниз колпаками. Погрузка и выгрузка с автомобиля выполняется при выключенном двигателе.
Безопасность отопления и ГВС на баллоном газе
При отсутствии доступа к централизованному газоснабжению в качестве топлива для автономных систем отопления и водонагревательных приборов может применяться сжиженный газ. Он дешевле электроэнергии. В отличие от дров, угля или дизеля не загрязняет воздух твердыми продуктами сгорания, то есть является более экологичным.
При организации системы отопления и горячего водоснабжения на СУГ необходимо учитывать требования СНиП 42-01-2002.
Кроме баллонов (50 л) используется следующее оборудование:
- газовый котел;
- редукторы;
- запорная арматура;
- компоненты газопровода;
- радиаторы.
Котел может быть одно- или двухконтурным, но обязательно с горелкой для сжиженного газа. Если баллонный газ – это временное решение и дом планируется подключать к централизованному газоснабжению, рационально купить котел для магистрального газа и дополнительное оборудование для СУГ. Двухконтурный котел обеспечит одновременно и ГВС и обогрев помещений.
Возможна установка высокоэффективного конденсационного котла, оснащенного двумя теплообменниками для нагрева теплоносителя и горячего водоснабжения. В таком котле образующийся при сгорании газа водяной пар преобразуется в жидкость, что позволяет получать дополнительную тепловую энергию.
Мощность котла выбирают исходя из площади отапливаемого помещения и отдают предпочтение моделям с более высоким КПД.
Одновременно используются несколько наиболее вместительных 50-литровых баллонов, объединенных в единую батарею. Баллоны размещаются в металлических, вентилируемых шкафах на улице с северной стороны дома, во избежание нагрева солнечным излучением. Другой вариант — отдельно стоящее нежилое помещение.
Чтобы при сильных морозах давление в системе не падало, шкафы необходимо утеплить негорючими материалами, а в помещении обеспечить минимальный обогрев.
Важно проследить, чтобы расстояние от котла составляло не менее 2 метров и к оборудованию был свободный доступ для осмотра. Рядом с газовым оборудованием не должно быть сливных ям, погребов, подвалов, канав. Газификация подвальных и цокольных помещений запрещена.
Баллоны подключаются к газопроводу через газовый редуктор, который позволяет регулировать давление газа при его отборе. Он может быть отдельным для каждого баллона либо общим для всех.
Цвет редуктора должен соответствовать цвету баллона, то есть быть красным (для пропан-бутана). Нельзя допускать его засорения, иначе может повыситься давление и выйти из строя оборудование. Раз в неделю редуктор проверятся на наличие самотека и работоспособность предохранительного клапана.
Для создания газопровода используются стальные трубы со стенками толщиной не меньше 2 мм. Участок трубы, который проходит через стену, помещается в защитный футляр. Для подсоединения к газопроводу отопительного котла может использоваться гибкая подводка. Редуктор подсоединяется к газопроводу с помощью дюритового шланга (резинотканевого рукава).
О том, какую газовую смесь лучше использовать для хранения в газгольдере, подробно написано в следующей статье, с которой мы рекомендуем ознакомиться.
СУГ для нагрева воды
Проточные колонки и накопительные газовые водонагреватели (бойлеры), как и отопительные котлы, способны работать на пропан-бутане. Перевод с магистрального на сжиженный газ также выполняется путем замены форсунок горелки. В продаже имеются модели, укомплектованные производителем наборами для СУГ. Подключение к газовым баллонам осуществляется через редуктор.
Колонка устанавливается в нежилом помещении с вентиляцией и вытяжкой. Минимальное расстояние от газовой колонки до окружающих предметов определено нормативами и соблюдать его необходимо в целях безопасности. Установка в ванной комнате запрещена.
Оснащение колонок и котлов воды приборами автоматического контроля и регулировки повышает их эффективность и безопасность. У современных моделей имеются системы защиты от перегрева и от включения без воды, контроль наличия пламени. LED-дисплей, отображает важную информацию, например, температуру воды, поступающей в краны.
Выводы и полезное видео по теме
Проверка газового баллона на безопасность, срок службы и отбраковка:
Причины падения давления газа в системе при -42°C и способы борьбы с обмерзанием газовых баллонов:
После сжатия углеводородный газ находится в баллоне при повышенном давлении и способен к резкому расширению при повышении температуры.
Соблюдение правил безопасности и использование газовых баллонов, отвечающих установленным стандартам, помогает избежать аварийных ситуаций и эффективно использовать голубое топливо для приготовления пищи, отопления помещений и горячего водоснабжения частных домов.
Расскажите о том, как пользуетесь баллоным газом на даче или в загородном доме. Оставляйте, пожалуйста, комментарии, задавайте вопросы, публикуйте фото в расположенной ниже блок-форме. Делитесь ценной информацией по теме статьи, которой стоит поделиться с посетителями сайта.