Автомобильные заправочные станции - новое направление в проектировании и строительстве

Л. В. Екименкова, АО "МосгазНИИпроект"

В Москве за последние годы, в связи с интенсивным увеличением автомобильного транспорта и требованиями экономических и экологических служб, возрос спрос на строительство автомобильных заправочных станций на сжиженном и сжатом газах. Это происходит по нескольким причинам:

1. Стоимость сжиженного и сжатого газа намного ниже, чем бензина. Так, 1 л сжатого газа в Москве стоит уже 4,00 руб., стоимость сжатого газа за 1 м³ в среднем составляет 2 руб. 80 коп.
2. Улучшается экология. Содержание вредных веществ в выхлопе снижается в несколько раз. Отсутствуют вредные примеси, которые на химическом уровне разрушают детали камеры сгорания.
3. Сжиженный газ поступает в двигатель в паровой фазе, поэтому он не смывает масленую пленку со стенок цилиндров и не разбавляет масло в картере двигателя.

Октановое число сжиженного газа 120, что практически исключает детонацию деталей двигателя.

В сумме все эти факторы дают тройную экономию средств на топливе и, как следствие, значительно снижают не только эксплуатационные, но и ремонтные затраты. В настоящее время (на примере Москвы) сжиженный газ находится в дефиците. Немного расскажу о прогнозе применения сжиженного газа как моторного топлива в период с 2000 г. до 2010 г.

Сжиженные нефтяные газы в силу своей высокой энергетической и экономической эффективности нашли в последние годы (1980-1990 гг.) самое широкое применение в различных отраслях народного хозяйства в нашей стране: в коммунально-бытовом секторе, в качестве исходного сырья для многих нефтехимических и химических производств, как топливо на автомобильном транспорте, а также воздушном и речном видах транспорта, в стекольной промышленности, машиностроении и других отраслях народного хозяйства. Глубокий экономический и социально-политический кризис, охвативший всю Россию и страны СНГ в 1991-1996 гг., сильно отразился на развитии топливно-энергетического комплекса всего бывшего Союза и Российской Федерации.

Это выразилось в резком падении объемов добычи нефти и частично природного газа. Расчеты многих российских организаций показывают, что уровень годовой добычи нефти в России является минимально-необходимым для покрытия внутренних потребностей транспортного комплекса, сельхозпроизводства и теплоэнергетики Российской Федерации жидкими нефтяными топливами: бензином, дизелем, авиакеросином и топочным мазутом.

В связи с этим решением задач быстрейшего замещения части моторных топлив нефтяного происхождения, особенно бензина и дизеля, газовыми видами топлива является в настоящее время наиважнейшими.

Следует отметить, что в период 1988-1993 гг. были открыты крупные месторождения газа в Прикаспийской впадине, в которых содержатся большие запасы этана, пропана, бутана, газового конденсата, являющихся основой для производства сжиженного газа.

Поэтому в период 2000-2010 гг. газовая промышленность России в своем развитии должна характеризоваться ускоренным переходом от преимущественного топливного направления к технологической переработке добываемого природного газа.

Большое количество сжиженного газа недоиспользуется и сжигается на факелах, ухудшая экологическую обстановку и создавая определенный дефицит в снабжении предприятий сжиженным газом. Предполагается, что в 2000-2005 гг., по окончании происходящей в настоящее время модернизации технологического оборудования, резко возрастет производство сжиженного газа на московском НПЗ, ПО "Горькийсинтез", ярославском и омском объединениях "Нефтеоргсинтез".

В коммунально-бытовом секторе, начиная с 2001-2010 гг., возможно будет производиться газификация многих населенных пунктов, городов за счет природного газа. Это позволит освободить большие объемы сжиженного газа для нефтехимических, химических производств, а также автотранспорта.

В основу формирования прогнозирования автомобильного парка, эксплуатируемого на сжиженном газе, закладываются следующие показатели:

• количество автотранспортных средств на 1 000 чел. населения;
• средний годовой расход топлива;
• количество населения рассматриваемого региона;
• сложившаяся структура парка автотранспортных средств;
• региональный коэффициент, учитывающий энергетические и экологические способности и т. д.

Учет всех этих факторов приводит к достаточно точным результатам прогноза количества парка газобаллонных автомобилей, предназначенных для использования в качестве моторного топлива сжиженного газа.

Так, согласно расчетов по данным НИАТа, число легковых автомобилей индивидуального использования на газобаллонном топливе должно быть увеличено и составит к 2010 году 225 ед. на 1 000 жителей, т. е. увеличится по сравнению с 1999 годом в 2,2 раза (по прогнозу).

Распределение заправочных средств по отдельным регионам России и в Москве и Московской области не отвечает потребностям автотранспорта и требует создания новых заправочных средств.

Наш институт занимается проектированием автозаправочных станций. По нашим проектам построено в Москве и в настоящее время функционирует 13 автомобильных заправочных станций на сжиженном углеводородном газе пропан-бутане. В настоящее время все эти станции очень загружены и требуют модернизации, они устарели не только с выходом новых требований и правил, но и не отвечают последним требованиям эстетики, но предусмотренные технические решения по их оснащению обеспечивают надежную и безопасную их эксплуатацию.

В настоящее время нами разрабатываются несколько типов газонаполнительных станций. На основании отечественного и зарубежного опыта эксплуатации определены несколько типов станций:

1. передвижные газозаправщики;
2. станции моноблоки;
3. стационарные станции с подземным расположением резервуаров;
4. многотопливные станции.

Перед выбором типа станций перед заказчиком стоит проблема с определением производительности станции.

С чем встречается заказчик?

Производительность АГЗС или передвижных газозаправщиков определяется не пропускной способностью топливозаправочных колонок, а временем нахождения ГБА на заправочном посту и количеством наполнительных колонок.

На основе обработки статистических данных с учетом применяемых автомобильных газовых баллонов для АГЗС определены следующие показатели:

• Объем одной заправки составляет:
  • для грузовых малолитражных автомобилей типа "Газель" - 105 л;
  • для грузовых автомобилей типа ЗИЛ, ГАЗ 52, 63 - 117 л;
  • для такси - 65 л;
  • для легковых автомобилей - 38 л.
• Чистое время заправки составляет от 2,1 до 2,6 мин.
• Среднестатистическое время заправки баллонов, с учетом подготовительно-заключительных операций, составляет 8-10 мин.
• Коэффициент полезного использования заправочных постов принимается:
  • для стационарных станций - 0,9-0,95;
  • для передвижных - 0,5-0,59.

  Зная частоту заправок, тип газобаллонных автомобилей для заданного временного интервала, определяется потребное количество заправок автомобилей в сутки. Таким образом, один заправочный пост может осуществить:

  • для стационарных - 135 заправок в сутки;
  • для передвижных - 90 заправок в сутки.

Передвижные газозаправщики мод. ЦППЗ-12-885м, ПЦЦЗ-15-9357 предназначены для розничной продажи газа. Мобильная технологическая система устанавливается на полуприцепе и выполнена как единое заводское изделие. Площадь привязки такой станции составит S=0,1 га, мощность электропитания N=7,5 кВт, а производительность такой станции 90 заправок в сутки. От передвижных заправщиков можно выполнить несколько вариантов станций. Может быть использована одна цистерна-полуприцеп без тягача как надземная емкость с колонкой, которая заполняется от другой цистерны с тягачом. На таких площадках возможно также устройство наполнения бытовых баллонов.

Анализ и опыт эксплуатации газозаправочных средств показал относительно высокую эффективность использования для заправки газобаллонных автомобилей передвижных газозаправщиков. При формировании в последующем структуры газозаправочных средств сжиженным газом принимается от 27 до 35% заправок газобаллонных автомобилей будет осуществляться в России с помощью заправщиков.

Следующий тип автозаправочных станций это моноблоки.

На российский рынок предлагают различные фирмы свое оборудование. Это немецкая, польская, итальянская фирмы. В основном предлагаются моноблоки, насосы погружные, самовсасывающие, колонки. Что такое моноблок?

Моноблок - рамная конструкция, на которой устанавливаются резервуары (один или два), объемом от 4 до 6,7 тыс. л и гидровакуумный насос, который используется как для подачи газа в колонку, так и для перекачки топлива из транспортного средства. Производительность такой станции составляет 130 заправок в сутки. Однако существуют некоторые проблемы по размещению таких станций.

Третий вид станций - это стационарные с подземным размещением емкостей с надземньми колонками и насосно-компрессорным отделением. Производительность таких станций может быть от 300 заправок в сутки до 1 000 заправок в сутки. Следует отметить, что станция производительностью 300 заправок в сутки по своим технико-экономическим показателям наименее эффективна по сравнению со станцией 600 заправок в сутки. Ее отличает только то, что вместо резервуаров суммарной емкостью 100 м³ используются резервуары суммарной емкостью 50 м³ и вместо 5 колонок - 3 колонки. В связи с этим при небольшом уменьшении сметной стоимости (на 13,7%) реальные эксплуатационные расходы (рубли за тонну отпущенного газа) возрастают в 1,5 раза.

Оборудование на этих станциях может быть использовано как импортное, так и российского производства.

Четвертый тип станций - многотопливная газозаправочная станция.

На территории такой станции может быть предусмотрена заправка транспортных средств двумя или тремя видами топлива - это сжиженный газ пропан-бутан, сжатый газ, бензин, дизельное топливо.

Многотопливные станции по своим экономическим показателям на 10-19,5% эффективнее, чем отдельно стоящие АГНКС и АГЗС, что подтверждается мировым опытом. Еще более эффективна АГЗС, совмещенная с АЗС. На таких станциях для хранения сжиженного газа могут быть использованы резервуары емкостью 10 м³ (вместо резервуаров 25 м³) с сокращением расстояний в 2 раза.

По прогнозным показателям газозаправочных средств с 2000 до 2010 года основным типом станций должны стать совмещенные станции сжиженного газа, сжатого газа и бензина. Производительность по газу может составить 200 заправок в сутки.

Площадь такой станции, пристраиваемой к АЗС, составит 0,2 га, а площадь совмещенной АГЗС с компрессорной станцией сжатого природного газа составит 0,5 га.

Однако при разработке проектной документации на строительство совмещенных заправочных станций наш институт - как основной разработчик - столкнулся с большими трудностями к выполнению требований, изложенных в нормах пожарной безопасности НПБ-111-98#, введенных в действие с 1 ноября 1999 года.

На основании этих требований институт "МосгазНИИпроект" разработал 2-стенный резервуар объемом 10 м³, и на основе этого Гагаринский механический завод готовится к изготовлению по нашим чертежам автомобильной заправочной станции полной заводской готовности. На совмещенных станциях можно привязывать не только подземные, но и надземные резервуары, но с определенными мероприятиями.

В настоящее время перерабатывается СНиП "Газоснабжение".

Помимо традиционно проектируемых объектов в СНиП внесены требования по автомобильно-заправочным станциям с пунктами наполнения бытовых баллонов и требования к автомобильно-заправочным пунктам, требования к моноблочным автомобильным газозаправочным средствам, передвижным автоцистернам и т. д. Все вышеуказанные требования окажут существенную помощь в проектировании АГЗС.

Иллюстрации предоставлены А. В. Кашковским

Тел. (095) 183-9635