Газгольдеры: форма отвечает содержанию

Барбара Бергер

Газгольдеры, или газохранилища появились в начале XIX века для хранения угольного газа, который сначала применяли для общественного освещения, а затем для использования в быту. История газохранилищ — это интересная эволюция от небольших, едва заметных газгольдеров колокольного типа до высоких поршневых газгольдеров, которые стали важными и даже легендарными городскими объектами.

Для начала необходимо прояснить четкое различие между словами «газометр» и «газгольдер», потому что их часто используют в разговорной речи в неправильном смысле. Присутствующая в первом слове часть «-метр» обозначает, что предмет используется как инструмент для измерения чего-либо, следовательно, газометр — это устройство для измерения количества газа. Газгольдер, напротив, это функциональное здание, которое используется для хранения газа.

Общественное освещение на газе впервые появилось в Лондоне в 1808 году. В это время британские инженеры Уильям Мердок и его ученик Сэмюэль Клегг работали над усовершенствованием газовых заводов и их оборудования. Производство осветительного газа представляло сложный технологический процесс.

В целом добыча угольного газа в конце XIX века была разделена на три этапа: перегонка угля, конденсация жидких продуктов перегонки и химическая очистка. На первом этапе уголь помещали в горизонтальные, вертикальные или наклонные камеры, так называемые реторты, которые нагревались в печи. Процесс перегонки угля начинался с достижения в ретортах температуры 1000 °C. Получаемый на этой стадии неочищенный газ имел вид плотного коричневого пара, потому что он содержал летучие, жидкие и твердые побочные продукты процесса дистилляции. Эта смесь сначала должна была пройти через водный сифон реторт, где удалялась большая часть смолы. Затем горячий газ остывал.

Для получения хорошей осветительной способности газа существовал комплекс машин для химической очистки, которые отделяли от газа вредные и ненужные вещества, например, сероводород, сероуглерод и аммиак. Наконец очищенный газ измеряли газометром.

Далее начиналась фаза хранения, и центральным ее элементом стали газгольдеры. Газ вводили в газгольдер через подземную трубу (впускную трубу). Через выпускную трубу газ транспортировался в сеть общего пользования, пройдя устройство для регулирования давления. Газовые заводы, как правило, работали 24 часа в сутки.

Газгольдер был создан вследствие необходимости хранить газ в непосредственный близости от производства. Хранилище должно было отвечать двум основным требованиям: обладать переменной мощностью в зависимости от фактической добычи и потребления газа и иметь газонепроницаемую конструкцию, чтобы избежать утечек.

Интересным решением стали так называемые «мокрые» газгольдеры, состоящие из бассейна, наполненного водой, и открытого снизу подъемника — колокола. При увеличении давления газа колокол поднимался и обеспечивал поднятие звеньев, тем самым емкость хранения увеличивалась в объеме. Величина давления оставалась практически неизменной при расходе газа и наполнении газгольдера. Установка направляющего каркаса гарантировала правильное движение колокола. Ранние формы газгольдера были основаны на системе низкого давления — 75–125 мм водяного столба.

Первые газгольдеры для общественного освещения имели небольшую емкость, потому что они служили главным образом для обеспечения главных площадей и улиц городов. В XIX веке производимый газ стали использовать не только для общественного, но и для частного потребления. Размер газохранилищ стал больше, структура сложнее, а сами объекты начали играть значительную роль в городских пейзажах как новый вид промышленной архитектуры.

В XIX и начале ХХ века было два вида «мокрых» газгольдеров: газгольдер колокольного типа (или одноходовой газгольдер) и телескопический газгольдер (или многоходовой газгольдер). Хранилища и того и другого вида могли быть линейными (с направляющими колоннами) или спиральными. Конструкции газгольдеров показаны на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальное развитие газгольдера: а — колоколообразный газгольдер; б — телескопический газгольдер с колонной или направляющей рамой; в — телескопический газгольдер со спиральной направляющей; г — поршневой газгольдер

Газгольдер «мокрого» типа

Как уже сказано, первую конструктивную форму представлял газгольдер колоколообразный. Этот газгольдер состоял из водяного бака, одного подъемника (колокола) и направляющей рамы. Сначала газохранилища имели прямоугольную планировку, но вскоре стали применять цилиндрическую форму. Емкости для воды строили из дерева, кирпича, чугуна, стали или бетона. Положение резервуара могло быть как полностью подземным, так и частично надземным. Направляющая рама обеспечивала линейное движение подъемника и обычно проектировалась в виде клепаной железной конструкции с чугунными колоннами, которые соединялись через горизонтальные каркасные балки. Конструкция лифта была основана на цилиндрическом кольце с короной. Специальными колесами подъемник проходил вдоль вертикальных направляющих каркаса.

Сегодня осталось лишь несколько оригинальных газгольдеров колокольного типа (рис. 2). Позже пространства между колоннами также были усилены ветряными элементами для устойчивости.

Рис. 2. Флоренция, Сан-Фредиано. Газгольдер колокольного типа с направляющими колоннами с декоративными завершениями в виде пламени. Год постройки 1882, возведен V-Ve-Moussy-Constructeur-Lyon, вместимость 8000 м3. Один из самых маленьких газгольдеров в Италии. В 1955 году этот газгольдер был переоборудован, что увеличило его вместимость до 14 000 м3

Телескопический газгольдер

Из-за растущего спроса на газ во второй половине XIX века потребовались газгольдеры большего объема. В Лондоне была разработана система, в которую добавили второй телескопический подъемник. Таким образом, оригинальный газгольдер колокольного типа был модернизирован до телескопического газгольдера, что почти удвоило его емкость.

Сложная особенность этой конструкции состояла в газонепроницаемом соединении верхнего и нижнего подъемников. Верхний край звеньев такого газгольдера изогнут чашеобразно внутрь, а нижний — наружу. Когда колокол под давлением газа поднимается, эти чаши входят одна в другую, и вода между ними образует гидравлический затвор.

Такую телескопическую систему постепенно удалось увеличить до многоходового — многоподъемного газгольдера (до семи звеньев). Этот метод увеличения емкости хранилища оказался быстрым, а также дешевым, так как он не требовал расширения направляющих.

Примеры телескопических многоподъемных газгольдеров приведены на рис. 3.

Рис. 3. Телескопические газгольдеры в Риме: а — Сан-Паоло, телескопический 5-подъемный газгольдер с направляющей рамой (патент Августа Клонне, Дортмунд). Год постройки 1936, вместимость 200 000 м3. Один из самых высоких оставшихся газгольдеров в Италии
б — рядом с газгольдером типа Клонне находятся еще три телескопических газгольдера (построены по патенту Sam Cutler & Sons, Лондон). Газгольдер на переднем плане построен в 1912 году, имел емкость 60 000 м3

Особенностью архитектурной формы телескопического газгольдера стало наличие собственного корпуса или фасада. Массивная цилиндрическая облицовочная опалубка полностью закрывала собственно сам газгольдер. Корпус газгольдера с окнами, карнизами, пилястрами был скорее декоративным, чем функциональным зданием. Преимущество такого корпуса заключалось в возможности установки на этот дополнительный элемент направляющего каркаса, к тому же стены защищали газгольдер от неблагоприятных погодных и механических воздействий (рис. 4). Недостатками можно назвать увеличение стоимости и времени строительства.

Рис. 4. Триест, Бролетто. Телескопический 2-подъемный газгольдер, обрамленный направляющими, вписанными в архитектурные элементы здания. Год постройки 1901, вместимость 20 000 м3

Сегодня большинство дошедших до нас газохранилищ в Италии — мультиподъемные, например, в Милане, Турине, Венеции, Тревизо, но большинство из них в плохом состоянии. Лишь несколько газохранилищ были отремонтированы и даже снова используются как склады или автостоянки, например, в Риме.

Спирально направляемый газгольдер

В конце XIX века новый дизайн изменил внешний вид многих строящихся газгольдеров — они стали спиралевидными. Такие газгольдеры также работали как герметичная система с одним или несколькими подъемниками, но без внешней направляющей рамы. Подъемники поднимались и опускались по спирали. Для этого внутреннюю направляющую раму устанавливали непосредственно на внешней поверхности цилиндра подъемника. Все звенья при изменении объема газа двигались в противоположном направлении одно от другого. Чтобы поддерживать звенья, к каждому подъемнику добавляли наружную лестницу, которая поднималась и опускалась вместе с ним. Газгольдеры со спиральной направляющей имели механизм, позволяющий им складываться, таким образом, когда газгольдер был пуст, он почти исчезал в земле.

Сегодня в Италии исторические газгольдеры с винтовой нарезкой редки. Хранилища этого типа наибольшее распространение имели в Соединенном Королевстве.

Рис. 5. Милан-Бовиза. Телескопический 4-подъемный газгольдер со спиральной направляющей. Год постройки 1956, вместимость 130 000 м3. Газохранилище снесено в 2002 году

Поршневой газгольдер

К концу XIX века размеры существующих газгольдеров настолько увеличились, что достигли своего конструктивного предела. Огромный диаметр и объем резервуаров для воды приводили к превышению допустимого давления на грунт. Кроме того, резервуар для воды всегда приходилось нагревать в зимнее время. Чтобы избежать этих проблем, в начале ХХ века была изобретена новая строительная технология, и появился безводный поршневой газгольдер.

Новый дизайн выглядел как закрытый цилиндр. Не только его форма, но и элементы конструкции отличались от предыдущих вариантов. Этот газгольдер состоял из замкнутой цилиндрической оболочки и вставленного внутрь поршня, который мог ходить вверх и вниз в соответствии с фактическим наполнением газом. Спрятанный в цилиндре поршень не был виден, как ранее звенья-подъемники. По краю поршня была устроена уплотнительная система, которая гарантировала газонепроницаемый контакт между поршнем и оболочкой цилиндра. Из-за сухого уплотнения такой газгольдер также называют «сухим», или безводным газгольдером.

Первый поршневой газгольдер был запатентован немецкой компанией Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg (MAN) в 1914 году. Корпус имел многоугольный план в основании и был построен из вертикальных опорных балок с прямыми панелями между ними. У поршня была рамная конструкция. В качестве герметизирующей жидкости вместо воды использовалось масляное уплотнение, которое проходило вдоль внутренней стороны цилиндрической оболочки.

Август Клонне из Дортмунда получил второй патент на изобретение конструкции поршневого газгольдера. По сравнению с типом MAN конструктивные и технологические детали этого газгольдера сильно отличались. Первый этаж его был не многоугольным в плане, а круглым. Кроме того, герметизация поршня была основана не на жидкостной системе, ее обеспечивало сухое резиновое уплотнение, у которого стыки вдоль внешнего края поршня были заполнены смазкой.

В Чикаго (штат Иллинойс, США) был построен крупнейший в мире запатентованный поршневой газгольдер типа MAN для компании Peoples Gas Light и Coke Company. Этот газгольдер был введен в эксплуатацию в 1928 году — всего через 14 лет после первого поршневого газгольдера, с емкостью 566 000 м3, диаметром 85 м и высотой 114 м. К сожалению, этот газгольдер был разрушен в результате падения самолета в 1943 году.
На сегодняшний день в Италии сохранилось лишь несколько поршневых газгольдеров, например, в Болонье, Брешии, Генуе (рис. 6). После вывода из эксплуатации эти высокие неприглядные башни сочли угнетающими чертами городских пейзажей и убрали их, чтобы освободить место для других зданий, как, например, во Флоренции и Триесте.

Рис. 6. Брешиа. Газгольдер MAN с поршневым типом. Год постройки 1947, вместимость 15 000 м3. Первый сухой газгольдер в Италии был построен в 1930 году в Болонье, вместимость 30 000 м3

Итак, с ростом спроса на газ конструкция газового хранилища эволюционировала от простого раструбного (колоколообразного) газгольдера до поршневого газгольдера с большой емкостью хранения. Сегодня эти газохранилища больше не используются по назначению. Их функции взяли на себя подземные системы хранения природного газа под высоким давлением.

Таким образом, исторические газохранилища превратились в промышленные реликвии. В наши дни некоторые из них отремонтированы и переоборудованы под иные цели использования, другие — заброшены и недоступны, а многие были и вовсе снесены.

Добавить в закладки
Поделиться
Читайте также
800 (или чуть меньше) историй про Нижний Новгород
Самый протяженный город России празднует день рождения
Казань — плавильный котел истории
30 августа Казань отмечает День города
30 лет в любимой профессии