конспект лекций. Конспект лекций по газу оригинал. Конспект лекций для студентов специальности 130501 Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ
 Скачать 4.98 Mb.
|
|
2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ. 2.1. Структура систем газоснабжения Проектировать системы газоснабжения следует на основе утвержденных схем газоснабжения республик, краев, областей, городов и др. населенных пунктов, а при их отсутствии – на основе генеральных планов населенных пунктов. Выбор схемы распределения, числа газораспределительных станций (ГРС), газорегуляторных пунктов (ГРП) и принципа построения распределительных газопроводов (кольцевые, тупиковые, смешанные) следует производить на основании технико-экономических расчетов с учетом объема, структуры и плотности газопотребления, надежности газоснабжения, а также местных условий строительства и эксплуатации. Газопроводы систем газоснабжения в зависимости от давления транспортируемого газа подразделяются на газопроводы: высокого давления I категории - при рабочем давлении газа свыше 0,6 МПа до 1,2 МПа для природного газа и газовоздушных смесей и до 1,6 МПа для сжиженных углеводородных газон (СУГ); высокого давления II категории — при рабочем давлении газа свыше 0,3 МПа до 0,6 МПа; среднего давления - при рабочем давлении газа свыше 5000 Па до 0,3 МПа; низкого давления - при рабочем давлении газа до 5000 Па. Давление газа в газопроводах, прокладываемых внутри зданий, следует принимать не более следующих значений: Производственные здания промышленных и сельскохозяйственных предприятий, а также отдельно стоящие котельные и предприятия бытового обслуживания производственного характера (бани, прачечные, фабрики химчистки, предприятия по производству хлеба и кондитерских изделий и пр.) - 0,6 МПа; предприятия бытового обслуживания производственного характера, пристроенные к зданиям другого производственного назначения или встроенные в эти здания - 0,3 МПа; предприятия бытового обслуживания непроизводственного характера и общественные здания - 5000 Па; жилые дома - 3000 Па. Для тепловых установок промышленных предприятий и отдельно стоящих котельных допускается использование газа с давлением до 1,2 МПа. если такое давление требуется по условиям технологии производства. Допускается использование газа давлением до 0,6 МПа в котельных, расположенных в пристройках к производственным зданиям. Все газопроводы, входящие в газораспределительную сеть, условно разделяются на магистральные (транзитные) и распределительные. Магистральные газопроводы предназначены для передачи из одного района города в другой. Распределительные газопроводы служат для подачи газа непосредственно потребителям (рис. 2.1). К внутреннему газовому оборудованию жилых домов и промышленных предприятий относятся внутридомовые и промышленные газопроводы, газовые приборы и установки для сжигания газа. Газораспределительная сеть города может иметь газопроводы различного давления. В зависимости от этого могут быть следующие системы (рис. 2.2):  Рис. 2.1Схемы газопроводов и газовых сетей: а -одиночный газопровод с сосредоточенной нагрузкой; б - разветвленная тупиковая сеть с сосредоточенными нагрузками; в -одиночный газопровод с равномерно распределенной нагрузкой; г - разветвленная сеть с равно распределенной нагрузкой; д - одиночный газопровод с комбинированной нагрузкой; е - разветвленная сеть с комбинированной нагрузкой; ж, з - кольцевая сеть среднего или высокого давления; и - сложная кольцевая сеть низкого давлении; Q1, Q7 - сосредоточенные отборы газа. одноступенчатая, при которой распределение газа и подача его потребителям осуществляются по газопроводам только одного давлении; двухступенчатая, при которой подача газа в различные районы города осуществляется по газопроводам высокого (до 0.6 МПа) или среднего давления, а распределение по потребителям - по газопроводам низкого, среднего пли высокого (до 0,6 МПа) давления; трехступенчатая, в которой используются газопроводы высокого (до 0,6 МПа), среднего и низкого давлений; м  ногоступенчатая, при которой следует предусматривать газопроводы высокого (до 1,2 и до 0,6 МПа), среднего и низкого давлений (рис.2.3).Рис. 2.2. Системы газоснабжения населенных мест: а – одноступенчатая; б – двухступенчатая; в – трехступенчатая  Рис. 2.3. Многоступенчатая система газоснабжения крупного города СВД - сеть высокого давления; ССД - сеть среднего давления; СНД - сеть низкого давления; ПП - промышленное предприятие; МГ- магистральный газопровод Связь между газопроводами различных давлений должна предусматриваться только через ГРП пли газорегуляторные установки (ГРУ). Систему газоснабжения выбирают с учетом источников, объема и назначении газоснабжения, размера и планировки города, а также с учетом экономики. Выбор системы газоснабжения производят с учетом того, что чем больше давление газа в газопроводе, тем меньше его диаметр и стоимость (при этом должна учитываться сложность прокладки газопровода). С увеличением числа ступеней возрастает число ГРП, но уменьшается диаметр трубопроводов последующих ступеней давления. Для поселков и небольших городов с населением до 30000—50000 жителей рекомендуются одноступенчатые системы газоснабжении. Для временной застройки возможен вариант сети с установкой квартирных или домовых регуляторов давления. Для городов с населением 50000—250000 жителей рекомендуются двухступенчатые системы газоснабжения. Давление в первой ступени 0,3—0,6 МПа. При застройке крупными кварталами целесообразно применять двухступенчатую схему со шкафными регуляторными пунктами. Трехступенчатую схему применяют при повышенных требованиях к надежности, при большой территории зоны газоснабжения и неудобной планировке города и при наличии предприятий, требующих газ высокого давления. Для городов с населением более 250000 жителей рекомендуется трехступенчатая система газоснабжения. Вокруг города целесообразно прокладывать магистральный газопровод высокого давления для подачи газа в отдельные районы. При наличии газгольдерной станции давление в кольце составляет 1,2 МПа, при отсутствии газгольдеров и плотной застройки оно равно 0,6 МПа. По принципу построения различают две схемы газовых сетей: кольцевые и тупиковые. Кольцевые схемы включают несколько ГРС или АГРС (рис. 2.4). Для снижения давления газа на них имеются редуцирующие (понижающие давление) и предохранительные устройства. АГРС представляют собой ГРС, размещенные не в зданиях, а в отапливаемых автоматическими газовыми горелками металлических, шкафах. Газорегуляторные пункты по принципу действия аналогичны ГРС, с их помощью осуществляется снижение и автоматическое регулирование давления газа после ГРС (ДГРС) одноступенчато или в несколько ступеней.  Рис. 2.4. Кольцевая схема газоснабжения группы поселков с двухступенчатым снижением давления газа 1 – магистральный газопровод; 2, 3 – газопроводы высокого и низкого давления соответственно.  Рис. 2.5. Тупиковая схема газоснабжения двух поселков с трехступенчатым снижением давления газа: 1 - магистральный газопровод; 2 - отвод от магистрального газопровода; 3 - газопровод высокого давления; 4 - ГРП с двумя регуляторами на различные выходные давления; 5 - газопровод среднего (высокого) давления; 6 - поселковый одноступенчатый ГРП; 7 - жилые дома (объекты газификации от сетей низкого давления); 8 - газопровод низкого давления. На рис. 2.5. изображена тупиковая схема газоснабжения от магистрального газопровода со снижением давления газа в несколько ступеней. Двухрегуляторный ГРП 4снижает давление газа до 0,6 или 0,3 МПа первым регулятором для ГРУ котельных и ГРП поселка № 2, а вторым регулятором — до 0,02 МПа для домов поселка № 1. Пункт измерения расхода газа (ПЗРГ) учитывает потребление газа в обоих поселках и служит узлом взаимных расчетов между газоснабжающими предприятиями магистральных и поселковых газопроводов. Газопроводы, транспортирующие газ от ГРП до жилых зданий и других объектов газификации, могут выполняться по кольцевой, радиальной или тупиковой схемам. Чаще всего газоснабжение объектов сельской местности осуществляется по так называемым комбинированным схемам, в которых сочетаются признаки всех перечисленных схем. Кольцевая схема повышает надежность газоснабжения, но менее экономична по металловложениям. Вопрос о целесообразном применении закольцованных и разветвленных сетей и их рациональном соотношении является одним из наиболее важных при проектировании. Более экономичны, но менее надежны тупиковые газопроводы. Местные условия газоснабжающей зоны в некоторой степени влияют на выбор рациональной структуры газовой сети. Однако в большинстве случаев система газоснабжения состоит из совокупности закольцованных газовых магистралей и тупиковых разветвленных сетей, отходящих от магистралей. Кольцо главных магистралей тем меньше, чем более ответственные потребители газа подключены к сети и чем больше удельные нагрузки сети. Подобная схема является достаточно гибкой в управлении, имеет возможность обеспечивать при необходимости существенные перетоки газа из одних газоснабжающих зон в другие, выравнивать режимы работы сети микрорайона, иметь высокую надежность работы всей газовой сети. 2.2. Потребители газа. Режим потребления газа. Количество газа, потребляемое различными категориями потребителей города или поселка, является основой для разработки проекта газоснабжения. Расходы газа в значительной мере определяют выбор схемы системы, ее размеры, пропускную способность, металлоемкость и стоимость. Методика определения расходов зависит от характера потребителей газа. Всех потребителей можно разделить на следующие основные категории: бытовые потребители газа (потребление газа в квартирах жилых домов); коммунально-общественные предприятия (потребление газа на предприятиях бытового обслуживания населения, общественного питания и торговли, в учреждениях здравоохранения, на предприятиях по производству хлеба и кондитерских изделий и в прочих учреждениях); теплоэлектростанции и котельные (потребление газа электростанциями, потребление газа на отопление и вентиляцию зданий); промышленные предприятия (потребление газа на технологические нужды промышленных и сельскохозяйственных предприятий). Все категории потребителей расходуют газ во времени неравномерно. Неравномерность связана с сезонными климатическими изменениями, сезонным изменением производительности промышленных предприятий, режимом работы промышленных предприятии в течение недели и суток, со сложившимся режимом работы и отдыха, с укладом жизни населения, характеристикой газового оборудования зданий и промышленных цехов. Регулировать неравномерность посредством воздействия на отмеченные выше причины возможно лишь в весьма ограниченных пределах. Поэтому неравномерность необходимо изучать и учитывать при проектировании распределительных систем газоснабжения. Различают следующие виды неравномерности потребления газа: неравномерность по месяцам года (сезонная неравномерность); неравномерность по дням недели (суточная неравномерность); неравномерность по часам суток (часовая неравномерность). Сезонная неравномерность вызвана дополнительным расходом топлива в зимнее (холодное) время, а также некоторым уменьшением его потребления на коммунально-бытовые нужды летом. Суточная неравномерность в отдельные дни недели вызвана укладом жизни населения, режимом работы предприятий и изменением температуры наружного воздуха. Часовая неравномерность вызвана неравномерностью потребления в течении суток. Наибольшая часовая неравномерность наблюдается у бытовых и коммунальных потребителей. Режим потребления предприятий определяется количеством рабочих смен. Годовой график потребления газа городов строят на основании годовых графиков всех категорий потребителей. По годовым графикам можно составлять баланс газа, планировать его подачу потребителям, определять число буферных потребителей, рассчитывать объем подземных хранилищ и планировать проведение ремонтных работ на газопроводах.. Недельный график характеризуется колебаниями потребления газа по отдельным дням недели и месяца, которые определяются следующими факторами: укладом жизни населения и режимом работы предприятий (отопительная нагрузка здесь не рассматривается) Г  ородские распределительные газопроводы рассчитывают намаксимальные часовые расходы газа, которые можно определить, располагая достаточно надежными сведениями о часовых колебаниях потребления газа. Построение суточных графиков (рис.2.6) необходимо также для правильной эксплуатации газовых сетей и установок и расчета аккумулирующей емкости, необходимой для выравнивания суточного графика. Рис. 2.6 Суточный график потребления газа городом Большое влияние на режим потребления газа в квартирах (бытовое потребление) оказывают климатические условия. Понижение наружной температуры вызывает увеличение потребления газа. Это объясняется тем, что в зимние месяцы температура водопроводной воды значительно снижается и на ее нагрев расходуется больше тепла. Кроме того, зимой больше пользуются горячей пищей. Летом же численность населения городов несколько уменьшается, так как некоторая его часть выезжает за город. Режим потребления газа на отопление и вентиляцию зданий также зависит от климатических условий того района, где расположен город или промышленный узел. Количество потребляемого газа определяется наружной температурой (рис.2.7).  Рис. 2.7. Изменение потребления газа в зависимости от температуры воздуха. 2.3. Расчетные расходы газа Годовые расходы газа. Годовые расходы газа для каждой категории потребителей следует определять на конец расчетного периода с учетом перспективы развития объектов, потребителей газа. Продолжительность расчетного периода 10...20 лет. Годовые расходы газа для жилых домов, предприятий бытового обслуживания, общественного питания, предприятий по производству хлеба и учреждений здравоохранения - по табл. 2 СНиП 2.04.08-87*. Допускается при составлении генеральных планов городов и других населенных пунктов принимать укрупненные показатели потребления газа, м3/год на 1 человека при теплоте сгорания 34 МДж/м3 (8000 ккал/м3): при наличии централизованного горячего водоснабжения - 100; при горячем водоснабжении от газовых водонагревателей - 250; • - при отсутствии всяких видов горячего водоснабжения - 125 (165 в сельской местности). Годовые расходы газа на нужды предприятий торговли, предприятия бытового обслуживания непроизводственного характера и т.п. следует принимать в размере до 5% суммарного расхода теплоты на жилые дома (по табл.2 СНиП 2.04.08-87*). Годовые расходы на нужды промышленности определяются по нормам технологического расхода газа с учетом перспектив развития. Годовые расходы газа на приготовления кормов и подогрев воды для животных - по табл.3 СНиП 2.04.08-87*. Годовые и расчетные часовые расходы теплоты на нужды отопления, вентиляции и горячее водоснабжение следует принимать в соответствии с указаниями СНиП 2.04.01-85 (отопление), СНиП 2.04.05- 85 (вентиляция и кондиционирование воздуха) и СНиП 2.04.07-76 (тепловые сети). Годовой расход тепла (кДж) на отопление и вентиляцию жилых и общественных зданий вычисляют по формуле  , (2.1) где tвн – температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий, принимается по табл.2.1, °С; tр.о - расчетная наружная температура для проектирования отопления (СНиП 2.04.01-85); tр.в - расчетная наружная температура для проектирования вентиляции (СНиП 2.04.07-85); tср.о - средняя температура наружного воздуха за отопительный сезон, °С; К, К1 - коэффициенты, учитывающие расход теплоты на отопление и вентиляцию общественных зданий; при отсутствии данных, соответственно принимается равными 0,25 и 0,40; Z – среднее число часов работы системы вентиляции общественных зданий в течении суток; при отсутствии данных принимается равным 16 часов; n0 - продолжительность отопительного периода, сутки; F - жилая площадь отапливаемых зданий, м2;  - КПД отопительной системы; для котельных  =0,8...0,85, дляотопительных печей = 0,7...0,75; q - укрупненный показатель максимального часового расхода теплоты на отопление жилых зданий, кДж/(ч м2) на м2 жилой площади (табл.2.2). Таблица 2.1. Температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий
Примечание: если нет указаний о назначении общественных зданий, то, во всех зданиях принимается tвн, =+18 °С. Таблица 2.2. Значение показателя q при разных наружных температурах
Годовой расход газа (кДж) на централизованное горячее водоснабжение от котельных определяется по формуле  (2.2.) где qг.в. - укрупненный показатель среднечасового расхода теплоты на горячее водоснабжение, кДж/(ч чел) с учетом общественных зданий района газоснабжения (табл. 2.3.). Таблица 2.3 Укрупненный показатель среднечасового расхода теплоты на горячее водоснабжение
N - число жителей, пользующихся горячим водоснабжением;  - коэффициент, учитывающий снижение расхода горячей воды в летний период (при отсутствии данных принимают 0,8; для курортных и южных городов – 1,0); tх.з., tх.л. - температура водопроводной воды в отопительный и летний сезон, °С (при отсутствии данных принимают соответственно 5 и 15 °С); г.о. - КПД котельной, равный 0,80...0,85. 2.3.2. Расчетные часовые расходы газа Системы газоснабжения городов и других населенных пунктов рассчитываются на максимальный часовой расход газа. Максимальный расчетный часовой расход газа  , м3/ч (в пересчете на нормальные условия О°С и 760 мм вод.ст.), на хозяйственно-бытовые и производственный нужды следует определять как долю годового расхода по формуле  , (2.3)где  коэффициент часового максимума (коэффициент переходаот годового расхода к максимальному часовому расходу газа); Qy - годовой расход газа, м3/год. К  оэффициент часового максимума учитывает характер потребления газа потребителем рассчитывается по максимальным значениям коэффициентов неравномерности газопотребления (сезонным, суточным и часовым) , (2.4) где  ,  ,  - максимальные коэффициенты неравномерностигазопотребления по месяцам в течении года, по суткам в течении недели и часам в течении суток соответственно;  - число часов в году. Коэффициент часового максимума расхода газа следует принимать дифференцированно по каждому району газоснабжения, сети которого представляют самостоятельную систему, гидравлически не связанную с системами других районов. Значения коэффициентов часового максимума расхода газа на хозяйственно-бытовые нужды в зависимости от численности населения снабжаемого газом, приведены в табл.2.4. Значения коэффициентов часового максимума расхода газа для бань, прачечных, предприятий общественного питания и предприятий по производству хлеба и кондитерских изделий представлены в табл.2.5. Таблица 2.4. Коэффициент часового максимума расхода газа на хозяйственно-бытовые нужды
Таблица 2.5. Значения коэффициентов часового максимума расхода газа
Примечание: Для бань и прачечных коэффициенты часового максимума расхода газа приведены с учетом расхода газа на нужды отопления и вентиляции. Расчетный часовой расход газа для предприятий различных отраслей промышленности и предприятий бытового обслуживания (за исключением предприятий, приведенных в табл.2.5) следует определять по данным топливопотребления (с учетом изменения КПД при переходе на газовое топливо) или исходя из годового расхода газа с учетом коэффициентов часового максимума по отрасли промышленности, приведенных в рекомендуемом Приложении 2 СНиП 2.04.08-87*. Для отдельных жилых домов и общественных зданий расчетный часовой расход газа , м3/ч, следует определять по сумме номинальных расходов газа газовыми приборами с учетом коэффициента одновременности их действия по формуле , (2.5)где  -сумма произведений величин К0, qnomи ni от i до m;К0 - коэффициент одновременности, значение которого следует принимать для жилых домов по справочному Приложению 3 СНиСТ 2.04.08-87* (табл.2.6); qnom - номинальный расход газа прибором или группой приборов м3/ч, по техническому паспорту; n – число газовых приборов. Таблица 2.6 Значение коэффициента одновременности К0 для жилых домов
Примечания: 1. Для квартир, в которых устанавливается несколько однотипных газовых приборов, коэффициент одновременности следует принимать как для такого же числа квартир с этими газовыми приборами. 2. Значение коэффициента одновременности для емкостных водонагревателей, отопительных котлов или отопительных печей рекомендуется принимать равное 0,85 независимо от количества квартир. Пример 2.1. Определить расход газа встроенной котельной, подающей тепло для отопления и вентиляции пятиэтажного административного здания строительным объемом Vн =30000м3. Причем q0= 1,84 кДж/(м3 ч 0С); qв=0,75 кДж/ (м3 ч 0С);  =35588 кДж/ (м3 ч 0С); =0,8; tн=-200С. Решение: Определяем расход тепла на отопление здания Q  от = кДж/ч 582 кВт. Рис.. 2.8. График значения коэффициента одновременности для бытовых объектов потребления газа. Определяем расход тепла на вентиляцию  кДж/ч 273,7 м3/ч. Рассчитываем расход газа котельной  м3/ч. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||