Защо втечнените и сгъстените газове се съхраняват в бутилки? Видове съдове + правила за експлоатация

Съгласете се, синьото гориво е много удобно за използване и не струва скъпо. Популярността му се подсилва от екологичната безопасност и почти повсеместната достъпност. Но замисляли ли сте някога сериозно защо компресираните газове се съхраняват в специални бутилки и как това влияе на вашата безопасност?

В представената от нас статия ще намерите подробни, технически обосновани отговори на тези въпроси. Ще разкажем каква е разликата между втечнената газообразна среда и компресирания аналог. Ще Ви запознаем с техническите особености на съдовете за газ, с правилата за тяхното пълнене и транспортиране.

Защо се компресират газове и как това влияе на бутилките?

В газообразно състояние веществата нямат определена форма за разлика от твърдите тела. Те могат да се съхраняват и транспортират само в херметични съдове.

Но поради ниската плътност дори незначително по маса количество газ заема голям обем. Например, за да се транспортират само 26,9 кг пропан в обичайното му газообразно състояние, ще е необходим огромен съд с обем около 14000 литра.

Пропанът и бутанът са най-търсените газове в комунално-битовата сфера. Те се получават при преработката на нефт или се отделят от нефта по време на неговия добив, например чрез технологията на фракинг

Проблемът се решава чрез компресиране на газа чрез прилагане на външно налягане. В резултат плътността му се увеличава, а обемът намалява. След компресирането същите 26,9 кг пропан се побират в съд с обем 50 литра.

При компресиране газове като пропан, бутан, амоняк, хлор, въглероден диоксид преминават в течно агрегатно състояние, затова се наричат втечнени. Кислородът, аргонът, метанът остават в газообразно състояние и се наричат компресирани газове.

Тук трябва да се направи уточнение, че всеки газ може да се превърне в течност чрез компресиране, но силата на налягането при това трябва да бъде по-висока, а температурата – значително по-ниска от нормалната температура на въздуха.

За сгъстени и втечнени газове обикновените съдове не са подходящи. Стремейки се да се разшири, газът бързо ще ги разруши и ще излезе „на свобода“, а това вече води до експлозии, пожари, отравяния и финансови загуби. Затова се използват специални съдове под свръхналягане, по-известни като газови бутилки.

Конструктивни особености на газовите бутилки

Изискванията към конструкцията на газовите бутилки, включително размерите, дебелината на стените, се определят от държавните технически стандарти. Колкото по-голямо е налягането, използвано за сгъстяване на газа, толкова по-здрава трябва да бъде бутилката.

Корпусите на съдовете за сгъстен метан, използван като гориво за двигатели с вътрешно горене, нямат шевове и се състоят от метална и композитна обвивки. Проектирани са за налягане до 245 kg/cm².

Кислородът и аргонът се използват за заваръчни работи. Бутилките за тях се изработват по ГОСТ 949-73. Материалът е въглеродна или легирана стомана. С обем 20–50 литра, съдовете от легирана стомана със стени с дебелина 6 mm са способни да издържат на вътрешно налягане до 19,6 MPa.

Според приетия стандарт отвън те са боядисани с емайл в син цвят и върху корпуса имат черен надпис «кислород». Съдовете за аргон са сиви със зелен надпис «аргон чист».

Стоманени заварени бутилки за втечнен въглеводороден газ се изработват съгласно ГОСТ и отговарят на установените изисквания за безопасност

Пропанът, бутанът и техните смеси се съдържат под налягане 1,6 MPa в стоманени заварени бутилки с червен цвят. Тъй като този газ е широко търсен за битово и промишлено приложение, си струва да разгледаме по-подробно особеностите на неговото съхранение и транспортиране, както и правилата за безопасност при зареждане на бутилки.

Приложение на втечнен пропан-бутан

Пропан-бутан технически (ПБТ), както го класифицира ГОСТ Р 52087-2018, принадлежи към категорията на втечнените въглеводородни газове (ВВГ). Получава се при преработка на нефт. За преминаването на ПБТ в течно състояние е достатъчно относително малко повишаване на налягането. Намаляване на температурата не се изисква.

При нормална температура на въздуха понижаването на налягането води до изпаряване на ПБТ и преминаването му в парна фаза. При пълнене на бутилките в тях се образува двуфазна система, състояща се едновременно от втечнен газ и неговата пара.

Това свойство е предимство пред другите видове горивни газове: съхраняват и транспортират пропан-бутановата смес като течност, в компактни съдове; а я използват веднага като газ, без допълнителни преобразувания, което дава допълнително удобство на потребителя.

Втечнен горивен газ в бутилки се доставя на потребителите със специализиран автотранспорт при задължително спазване на правилата за работа с опасни товари.

В бутилки с идентичен обем на втечнен пропан-бутан се побира почти 2 пъти повече, отколкото на сгъстен метан. По отделяне на топлина втечненият ПБТ също превъзхожда сгъстения метан при еднакво обемно количество.

Благодарение на намалената металоемкост, бутилките за ПБТ имат по-малко тегло. Всичко това прави транспорта по-евтин, намалява броя на доставките и прави използването на пропан-бутановата смес за битови и производствени цели икономически обосновано.

ПБТ е търсен в населени места, които нямат достъп до магистрални газопроводи. За приготвяне на храна, подгряване на вода и топлоносители в отоплителни системи се използва от частни домове, заведения за хранене и търговия, фермерски стопанства, бази за отдих.

Бутилки за пропан-бутанова смес

ПБТ се съхранява в бутилки при налягане, което е десетки пъти по-малко от необходимото за съхранение на сгъстени газове. Благодарение на това технологията на производство се опростява, намалява се металоемкостта на бутилките. Въпреки това към тях също се предявяват строги изисквания.

За пропан-бутановата смес са предназначени стоманени заварени бутилки с обем 5, 12, 27, 50 литра, проектирани за вътрешно налягане до 1,6 MPa.

Също така е възможно те да се съхраняват в бутилки от композитен материал, проектирани за 2,0 MPa. Конструкцията, формата и размерите на всяка част от бутилката са определени от държавните технически стандарти.

Алтернатива на традиционните стоманени бутилки станаха по-новите бутилки от композитни материали с експлоатационен живот 20 години и с периодичност на изпитване 5 години.

Съгласно ГОСТ 15860-84, цилиндричният елемент на бутилката (корпусът), неговото дъно и подложните пръстени се изработват от високояки марки стомана. Повърхността трябва да бъде без пукнатини, раковини и други дефекти, които намаляват дебелината на стените.

Дъното се изработва чрез горещо или студено щамповане. Елементите се свързват помежду си чрез заваряване. Запорните устройства се монтират в гърлото на бутилката. За пълно уплътняване на съединението се използва оловен глет или сурик.

Предпазните капачки могат да бъдат стоманени или чугунени с резбово или безрезбово съединение. Основното изискване към тях е способността да осигурят надеждна защита на запорното устройство.

В сглобен вид бутилката трябва да бъде:

• здрава;
• херметична;
• без деформации.

Отвън бутилката се боядисва с червен емайл, устойчив на атмосферни влияния. Наименованието на съдържанието „Пропан” се изписва с бял емайл в центъра на цилиндричната част на корпуса. Несъответствието на надписа и боядисването с установения стандарт е повод за бракуване на бутилката.

Всеки баллон на яката или гърлото трябва да има паспортна табелка с посочване на производителя, дата на производство и изпитвания, технически характеристики.

Съгласно ГОСТ Р 55559-2013 композитният баллон се състои от вътрешна уплътнителна обвивка (лайнер), върху която е намотан композитен материал. Допускат се и други технически решения. Цветът на композитния баллон също е червен.

Баллонът е оборудван със спирателно-предпазна арматура, включително предпазни устройства срещу повишаване на налягането и повишаване на температурата, което повишава неговата безопасност.

При експлоатация на композитни баллони е необходимо да се вземе предвид принципът на работа на предпазните устройства. При препълване на баллона или разширяване на газа вследствие повишаване на температурата, неговият излишък се извежда навън. Това може да доведе до повишаване на концентрацията на газ в помещението, където е разположен баллонът.

За предотвратяване на превишаване на концентрацията на газ ще помогне датчик за изтичане със звукова сигнализация, който се закрепва на стената в кухнята или друго газифицирано помещение.

Преди изпращане на баллоните за реализация производителите провеждат приемно-предавателни изпитвания. В бъдеще както стоманените, така и композитните баллони на всеки 5 години трябва да преминават техническо освидетелстване.

Всеки баллон се снабдява с паспорт, където се посочват неговите технически характеристики и срокове за преминаване на техническо освидетелстване.

Свойства на пропан-бутановата смес и мерки за безопасност

Физичните и химичните свойства на газовете определят не само изискванията към конструкцията на баллоните, но и мерките за безопасност при тяхното зареждане, транспортиране и експлоатация.

Повишаването на външната температура води до разширяване на течната фракция на пропан-бутана, поради което баллоните е разрешено да се пълнят максимум до 85% от обема им. Например 50-литров баллон, теоретично побиращ 26,9 кг втечнен пропан-бутан, след зареждане всъщност съдържа около 21 кг. Свободното пространство се запълва от парова фаза.

Долните граници на взривяемост на пропана и бутана са съответно 2,3% и 1,9% от обема на помещението, което прави техните газовъздушни смеси изключително взривоопасни. Потребителите и персоналът на газопълнителните станции трябва да изключат образуването на взривоопасни концентрации и източници на запалване на ПБТ.

Запълване на баллона с СУГ повече от 85% е опасно от експлозия и пожар, особено висок е рискът през есенно-зимния период.

Пропан-бутановите смеси са по-тежки от въздуха и дори при малки изтичания могат да се натрупват в мазета и на сутеренни етажи в опасна концентрация. Оттук и забраната за инсталиране на газово оборудване в подобни помещения.

Настъргайте сапун за пране, добавете във водата, разпене с четка и нанесете сапунения разтвор върху проблемния участък – появата на мехурчета показва изтичане на газ.

Пропан-бутанът, подобно на въглеродния диоксид, оказва върху човека и животните не отровно, а задушаващо действие при намаляване на концентрацията на кислород във въздуха до 19%. Това може да доведе до влошаване на здравето на човека и до летален изход. ПБТ няма мирис, затова в състава се добавят одоранти, които помагат да се определи наличието му във въздуха.

Неспазването на мерките за безопасност води до възникване на аварийни ситуации поради изтичане на газ и неговото запалване. Също така е възможно изхвърляне и експлозия на газ с разрушаване на бутилката.

Правила за пълнене на битови газови бутилки

Зареждането се извършва на специално оборудвани станции при задължително автоматично претегляне и отсичане на газа с дозатор. Това позволява да се контролира степента на напълване с висока точност.

Бутилките не се допускат до зареждане в следните случаи:

• повреден вентил или клапан;
• липсва остатъчно налягане;
• срокът за преглед е изтекъл;
• има дефекти по повърхността;
• маркировката и оцветяването не съответстват на ГОСТ.

На автомобилните газозареждащи станции, които нямат отделен лиценз и съответното оборудване, зареждането на битови бутилки е забранено на законодателно ниво.

Оборудването на АГЗС е предназначено само за автомобилни бутилки, оборудвани с отсекатели (мултиклапани), които не допускат пълнене над нормата.

За зареждане на битови газови бутилки е необходимо специално оборудване, което се различава от оборудването на обикновена АГЗС.

Трябва да се помни: ако при отрицателни температури се напълни бутилка с пропан-бутан повече от 85%, а след това се внесе в топло помещение, е възможна експлозия.

При преместване бутилките се предпазват от падания и удари, не се обръщат с капачките надолу. Товаренето и разтоварването от автомобила се извършва при изключен двигател.

Безопасност на отоплението и топлата вода с газ от бутилки

При липса на достъп до централизирано газоснабдяване като гориво за автономни отоплителни системи и водонагревателни уреди може да се използва втечнен газ. Той е по-евтин от електроенергията. За разлика от дърва, въглища или дизел не замърсява въздуха с твърди продукти на горене, тоест е по-екологичен.

Вместо бутилки в частни домове могат да се използват газхолдери с обем до 20000 литра, ако не възникнат проблеми с тяхното зареждане.

При организиране на система за отопление и горещо водоснабдяване на втечнен газ е необходимо да се вземат предвид изискванията на СНиП 42-01-2002.

Освен бутилки (50 л) се използва следното оборудване:

• газов котел;
• редуктори;
• спирателна арматура;
• компоненти на газопровода;
• радиатори.

Котелът може да бъде едно- или двуконтурен, но задължително с горелка за втечнен газ. Ако газът от бутилки е временно решение и къщата се планира да се свърже към централизирано газоснабдяване, разумно е да се купи котел за магистрален газ и допълнително оборудване за втечнен нефтен газ (ВНГ). Двуконтурният котел ще осигури едновременно топла вода и отопление на помещенията.

Възможна е инсталация на високоефективен кондензационен котел, оборудван с два топлообменника за нагряване на топлоносителя и за топла вода. В такъв котел водната пара, образуваща се при изгаряне на газа, се превръща в течност, което позволява да се получи допълнителна топлинна енергия.

Мощността на котела се избира въз основа на площта на отопляемото помещение, като се предпочитат модели с по-висока ефективност (КПД).

Към газовите котли се свързват няколко газови бутилки, което увеличава общия обем газ и удължава интервала между зарежданията.

Едновременно се използват няколко от най-вместителните 50-литрови бутилки, обединени в една батерия. Бутилките се поставят в метални, вентилируеми шкафове навън от северната страна на къщата, за да се избегне нагряване от слънчево излъчване. Друг вариант – отделна нежилищна сграда.

За да не пада налягането в системата при силни студове, шкафовете трябва да се изолират с негорими материали, а в помещението да се осигури минимално отопление.

Важно е да се проследи разстоянието от котела да е най-малко 2 метра и до оборудването да има свободен достъп за преглед. В близост до газовото оборудване не трябва да има отводнителни ями, мазета, сутерени, канавки. Газификацията на сутеренни и приземни помещения е забранена.

Бутилките се свързват към газопровода чрез газов редуктор, който позволява да се регулира налягането на газа при неговото извличане. Той може да бъде отделен за всяка бутилка или общ за всички.

Цветът на редуктора трябва да съответства на цвета на бутилката, тоест да е червен (за пропан-бутан). Не трябва да се допуска неговото запушване, в противен случай може да се повиши налягането и да се повреди оборудването. Веднъж седмично редукторът се проверява за наличие на изтичане и за работоспособност на предпазния клапан.

При обединяване на бутилките в една батерия е разумно да се използва рампа за стабилизиране на налягането, състояща се от модул за свързване, редуктор, филтър, клапан, стабилизатор.

За изграждане на газопровода се използват стоманени тръби с дебелина на стените не по-малко от 2 мм. Участъкът от тръбата, който преминава през стената, се поставя в защитен кожух. За свързване на отоплителния котел към газопровода може да се използва гъвкаво захранване. Редукторът се свързва към газопровода с помощта на дюритов маркуч (резинотъкан ръкав).

Относно коя газова смес е най-добре да се използва за съхранение в газхолдер, подробно е описано в следващата статия, която препоръчваме да прочетете.

СУГ за нагряване на вода

Проточните колони и акумулиращите газови бойлери (бойлери), както и отоплителните котли, могат да работят с пропан-бутан. Преминаването от магистрален газ към втечнен газ също се извършва чрез смяна на дюзите на горелката. На пазара има модели, оборудвани от производителя с комплекти за СУГ. Свързването към газовите бутилки става чрез регулатор.

Колоната се инсталира в нежилищно помещение с вентилация и аспирация. Минималното разстояние от газовата колона до околните предмети е определено от нормативите и трябва да се спазва от съображения за безопасност. Инсталирането в баня е забранено.

Оборудването на колоните и котлите за вода с устройства за автоматичен контрол и регулиране повишава тяхната ефективност и безопасност. Съвременните модели разполагат със защитни системи срещу прегряване и срещу включване без вода, както и контрол на наличието на пламък. LED дисплей, който показва важна информация, например температурата на водата, постъпваща в крановете.

Изводи и полезно видео по темата

Проверка на газовата бутилка за безопасност, срок на експлоатация и бракуване:

Причини за падане на налягането на газа в системата при -42°C и начини за борба със замръзването на газовите бутилки:

След компресиране въглеводородният газ се намира в бутилката при повишено налягане и е способен на рязко разширение при повишаване на температурата.

Спазването на правилата за безопасност и използването на газови бутилки, отговарящи на установените стандарти, помага да се избегнат аварийни ситуации и да се използва ефективно синьото гориво за приготвяне на храна, отопление на помещения и топла вода за битови нужди в частни домове.

Разкажете за това как ползвате бутилков газ във вилата или в къщата си извън града. Моля, оставете коментари, задавайте въпроси, публикувайте снимки в блок-формата по-долу. Споделяйте ценна информация по темата на статията, която си струва да споделите с посетителите на сайта.