Газгольдер

Газгольдер — это стационарный резервуар для хранения природного или сжиженного углеводородного газа (пропан-бутановой смеси), а также других газообразных веществ (биогаза, технических газов). Относится к категории ёмкостного оборудования газового хозяйства и используется для создания запаса топлива, выравнивания неравномерности газопотребления и обеспечения бесперебойной подачи газа потребителям.

История

Первые прототипы газгольдеров появились в начале XIX века вместе с развитием газового освещения. В 1812 году в Лондоне была основана «Газлайт энд Коук Компани», построившая первый в мире газовый завод. Для хранения светильного газа, получаемого из каменного угля, применялись колокольные газгольдеры — металлические цилиндры, погружённые в водяной бассейн. Подвижный колокол поднимался или опускался в зависимости от объёма газа, обеспечивая постоянное давление.

В Российской империи первые газгольдеры появились в середине XIX века. В 1862 году в Санкт-Петербурге был построен газовый завод, снабжавший газом уличные фонари. Крупные резервуары для хранения газа возводились при городских газовых станциях. С развитием трубопроводного транспорта и переходом на природный газ в XX веке роль газгольдеров изменилась: они стали использоваться преимущественно для автономного газоснабжения объектов, удалённых от магистральных сетей.

Классификация

Газгольдеры классифицируются по нескольким признакам.

По типу хранимого газа

• Для природного газа — хранят метан под высоким давлением (до 25 МПа) или в сжиженном виде при криогенных температурах (−162 °C).
• Для сжиженного углеводородного газа (СУГ) — пропан-бутановая смесь хранится под давлением насыщенных паров (до 1,6 МПа) при температуре окружающей среды.
• Для биогаза — резервуары низкого давления, часто с мембранным покрытием.

По конструкции

• Горизонтальные — цилиндрические резервуары, устанавливаемые на фундамент. Наиболее распространённый тип для индивидуальных домовладений и небольших котельных. Объём — от 1 до 100 м³.
• Вертикальные — цилиндры, установленные вертикально. Занимают меньшую площадь, но требуют более сложного фундамента. Используются на промышленных объектах и газораспределительных станциях.
• Сферические — резервуары шарообразной формы. Обеспечивают минимальную толщину стенки при высоком давлении. Применяются для хранения больших объёмов газа (от 1000 м³) на газохранилищах и нефтехимических заводах.
• Изотермические — криогенные ёмкости для хранения сжиженного природного газа (СПГ) при температуре −162 °C. Имеют многослойную вакуумную изоляцию.

По способу регулирования давления

• Постоянного объёма — давление в резервуаре меняется по мере наполнения/опорожнения. Требуют редуктора для поддержания стабильного давления на выходе.
• Переменного объёма (мокрые и сухие) — газгольдеры с подвижным колоколом или поршнем, поддерживающие постоянное давление за счёт изменения внутреннего объёма. Исторически использовались на газовых заводах, в настоящее время встречаются редко.

Устройство и принцип работы

Современный газгольдер для СУГ представляет собой стальной сварной сосуд цилиндрической формы, рассчитанный на рабочее давление 1,6 МПа. Корпус изготавливается из листовой углеродистой стали толщиной от 6 до 12 мм и покрывается антикоррозионной защитой — эпоксидной смолой или битумной мастикой. Внутренняя поверхность не требует дополнительной обработки, так как пропан-бутан не вызывает коррозии стали.

Основные элементы газгольдера:

• Горловина — узел для установки арматуры (запорные клапаны, предохранительный клапан, манометр, уровнемер).
• Предохранительный клапан — сбрасывает избыточное давление при превышении рабочего значения.
• Уровнемер — устройство для определения степени заполнения резервуара (поплавковый, магнитострикционный или электронный).
• Редукционная группа — понижает давление газа до рабочего (обычно 0,03–0,05 МПа) перед подачей к потребителю.
• Испаритель — для газгольдеров, работающих в условиях низких температур (ниже −20 °C), когда естественного испарения недостаточно.

Принцип работы: сжиженный газ поступает в газгольдер из газовоза через заправочный клапан. Внутри резервуара часть жидкости испаряется, создавая давление насыщенных паров. Газ отбирается из паровой фазы через редуктор, который снижает давление до рабочего. По мере расходования газа давление падает, и дополнительная жидкость испаряется, поддерживая давление в заданных пределах.

Применение

Газгольдеры широко используются в различных сферах:

• Автономное газоснабжение частных домов — резервуары объёмом 2–10 м³ позволяют обеспечить отопление, горячее водоснабжение и приготовление пищи в домах, не подключённых к магистральному газопроводу. Срок службы одной заправки — от 6 месяцев до 2 лет в зависимости от объёма и интенсивности потребления.
• Промышленные объекты — газгольдеры объёмом до 100 м³ и более используются для газоснабжения котельных, теплиц, производственных цехов, где требуется резервное топливо или стабильное давление газа.
• Газораспределительные станции (ГРС) — на ГРС устанавливаются буферные газгольдеры для сглаживания пиков потребления и поддержания давления в сети.
• Автомобильные газозаправочные станции (АГНКС) — резервуары для хранения компримированного природного газа (КПГ) или СУГ, используемого в качестве моторного топлива.
• Нефтехимическая промышленность — сферические газгольдеры большого объёма (до 10 000 м³) применяются для хранения этана, пропана, бутана и других углеводородов на нефтеперерабатывающих заводах.
• Биогазовые установки — газгольдеры низкого давления (до 0,05 МПа) с мембранным покрытием используются для хранения биогаза, получаемого при переработке органических отходов.

Монтаж и эксплуатация

Установка газгольдера требует соблюдения строгих норм безопасности. В Российской Федерации монтаж регламентируется Федеральным законом № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» и сводами правил (СП 62.13330.2011, СП 402.1325800.2018).

Основные требования:

• Расстояние до жилых зданий — не менее 10 метров для газгольдеров объёмом до 10 м³, не менее 15 метров для больших объёмов.
• Расстояние до границ участка — не менее 2 метров.
• Расстояние до колодцев, подземных коммуникаций — не менее 5 метров.
• Заглубление — резервуар устанавливается в котлован на песчаную подушку, частично или полностью заглубляется в грунт. Надземная установка допускается только при наличии ограждения и защиты от несанкционированного доступа.
• Защита от коррозии — обязательна активная катодная защита или пассивная изоляция.
• Молниезащита и заземление — газгольдер относится к взрывопожароопасным объектам, поэтому требуется устройство молниеприёмника и контура заземления.

Эксплуатация включает регулярное техническое обслуживание: проверку герметичности, осмотр арматуры, контроль уровня конденсата (для СУГ), поверку манометров и предохранительных клапанов. Периодичность обслуживания — не реже одного раза в год.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Автономность — независимость от централизованного газоснабжения.
• Экономичность — стоимость газа из газгольдера ниже, чем электричества или дизельного топлива для отопления.
• Экологичность — газ сгорает практически без образования сажи и сернистых соединений.
• Долговечность — срок службы качественного газгольдера составляет 20–30 лет.

Недостатки

• Высокая стоимость оборудования и монтажа (от 150 000 до 500 000 рублей для частного дома).
• Необходимость периодической заправки (1–2 раза в год) и доступа газовоза к участку.
• Требования к площади участка и соблюдению охранных зон.
• Зависимость от температуры окружающей среды — при сильных морозах (ниже −30 °C) может снижаться испаряемость СУГ, что требует установки испарителя.
• Риск утечки газа при нарушении герметичности или коррозии.

Интересные факты

• Самый большой в мире газгольдер для сжиженного природного газа находится в терминале «Саут-Хук» (Великобритания) — его объём составляет 200 000 м³.
• В Санкт-Петербурге сохранилось здание бывшего газгольдера Общества столичного освещения (1880-е годы), которое в настоящее время используется как выставочное пространство.
• В СССР газгольдеры активно применялись для хранения ацетилена, используемого при автогенной сварке, до появления более безопасных ацетиленовых баллонов.
• В некоторых странах (например, в Германии) старые газгольдеры переоборудуют в жилые дома, офисы или музеи — так называемые «газометры».

Источники

• Федеральный закон № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».
• СП 62.13330.2011 «Газораспределительные системы. Актуализированная редакция СНиП 42-01-2002».
• СП 402.1325800.2018 «Здания жилые. Правила проектирования систем газопотребления».
• ГОСТ Р 54983-2012 «Системы газораспределительные. Сети газораспределения. Термины и определения».
• «Газоснабжение» / под ред. В. А. Жила, М.: Издательство АСВ, 2015.
• «Справочник по газоснабжению и газопотреблению» / А. А. Ионин, М.: Стройиздат, 1986.