Газоснабжение. В состав и основные характеристики природного газа
 Скачать 0.76 Mb.
|
|
9. Размещение отключающих устройств на газопроводе. Запорные устройства в г/сн следующие: -запорный клапан (вентиль); -краны, задвижки; -затворы (применяются для г/пр низкого давления). Все запорные устройства д.б. предназначены для газовой среды. Допускается применение арматуры общего назначения при условии дополнительных работ в соответствии с ГОСТ. При выборе арматуры нужно учитывать условия эксплуатации по давлению и температуре. 1) Отключающие устройства размещают на входах и выходах ГРП (не ближе 5м и не далее 100м); 2) На всех ответвлениях от распределительных г/пр; 3) На входах и выходах г/пр от хранилищ (от 5 до 100м); 4) На вводах г/пр в отдельные здания или группу смежных зданий (как правило, снаружи здания, но допускается внутри); 5) При пересечении г/пр водных преград отключающие устройства устанавливаются по обе стороны перехода. Допускается на однониточных тупиковых г/пр установка одного отключающего устройства до перехода, а также при ширине перехода меньше 50м установка отключающего устройства необязательна. Решение об установке принимается в зависимости от местных условий строительства; 6) На распределительных г/пр всех давлений для отключения определённых участков или районов г/сн (задвижки секционирующие); 7) При пересечении г/пр ж/д-ых, трамвайных путей, автомобильных дорог на тупиковых г/пр не далее 1000м пересечения с двух сторон Отключающие устройства не предусматривают при наличии в г/пр других устройств , обеспечивающих прекращение подачи газа потребителю. В городских условиях на подземных г/пр отключающее устройство устанавливается совместно с линзовыми компенсаторами в колодцах. Колодца бывают: -прямоугольные глубокого заложения; -круглые мелкого заложения. Устройство колодцев д. Исключать попадание в них грунтовых вод, материалы для устройства колодцев д.б. влагостойкими, биостойкими и несгораемыми (бетон, ж/б, кирпич). Переход г/пр через стенки колодца выполняется в футляре, концы которых выступают за стенки колодца не менее чем на 2м. При этом диаметр футляра д. Обеспечивать независимую осадку стен колодца и г/пр. По трассе г/пр кроме отключающих устройств д.б. установлены таблички-указатели с целью определения местоположения г/пр и др. устройств. Установка отключающих устройств. Отключающие устройства на газопроводах у ста па вливают в следующих местах: 1) на распределительных г/пр низкого давления для отключения отдельных микрорайонов, кварталов, группы жилых домов и на газопроводах среднего и высокого давления при отключении отдельных участков; 2) перед жилыми, общественными и производственными зданиями, наружными газопотребляющими установками, на пересечении водных преград, ж/дорог общей сети и а/м дорог I и II категорий и ГРП. Отключающие устройства допускается не устанавливать: 1) на выводе из ГРП при системах газоснабжения с одним ГРП; 2) перед ГРП предприятий, если отключающее устройство, имеющееся на отводе от распределительного газопровода, находится от ГРП на расстоянии не более 100 м; 3) на пересечении ж/д путей общей сети и а/м дорог I и II категории при наличии отключающего устройства на расстоянии от путей (дорог) не далее 1000 м, обеспечивающего прекращение подачи газа на участке перехода. На наружных г/пр отключающие устройства устанавливают в колодцах, наземных шкафах или оградах, а также на стенах зданий. На вводе г/пр в жилых и общественных зданиях отключающее устройство следует устанавливать на стене снаружи здания. На подземных г/пр отключающие устройства следует устанавливать в колодцах с линзовыми компенсаторами или косыми фланцевыми вставками. На г/пр малого диаметра {dy=100мм) лучше применять гнутые или сварные П-образные компенсаторы. При стальной арматуре, присоединяемой к г/пр на сварке, компенсаторы не устанавливают. Участки закольцованных распределительных г/пр, проходящие по территории предприятий, должны иметь отключающие устройства вне их территории. При тупиковом г/пр достаточна установка одного отключающего устройства перед территорией предприятия. 10. Основное оборудование ГРП и его подбор. ГРП и ГРУ предназначены для снижения давления газа и поддержание конечного давления постоянным независимо от изменения расхода и колебания начального давления, а также для отключения подачи газа потребителям при аварийном нарушении параметров(давление минимальное, давление максимальное) и в отдельных случаях для измерения расхода газа. Технологическая схема ГРП (принципиальная)  1- регулятор давления; 2- предохранительный запорный клапан (ПЗК); 3- газовый фильтр; 4- пилот регулятора; 5- газовый ротационный счетчик; 6- фильтр ревизии; 7- записывающий термометр; 8- байпас счетчиков (обводная линия); 9,10- записывающий и показывающий манометр на конечном давлении; 11- предохранительный сбросной клапан (ПСК); 12- сбросной тр/д; 13- тр/д (от задвижки 27) конечного давления Р2; 14- показывающий манометр на перемычке 24; 15- продувочный г/пр конечного давления; 16- байпас регулирующей ветки; 17- задвижка или вентиль (запорный клапан) на байпасной линии; 18- кран; 19- продувочный г/пр начального давления; 20,21- показывающий и записывающий манометры на начальном давлении; 22- электроизолирующий фланец (предотвращает попадание блуждающих токов в г/пр); 23- импульсная лини конечного давления; 24- перемычка; 25- манометр и дифманометр (показывает разницу давления до фильтра и после); 26,27- задвижки. Позиции 26,25,3,2,1,4,27,23,24,14,16,17,18- это узел регулирования (давл. Р1), а позиции 7,8,6,5,9,10- узел замера расхода газа. В сетевых ГРП счетчики, как правило, есть, а в ГРПШ (шкафной ГРП)- их нет. Оборудование сетевых ГРП состоит из следующих основных узлов и элементов: узла регулирования давления газа с предохранительно-запорным клапаном и обводным г/пр (байпасом), предохранительного сбросного клапана, комплекта контрольно-измерительных приборов, продувочных линий. Нормальный режим работы ГРП. Из г/пр высокого или среднего давления через фланец (22) и входную задвижку (26) газ поступает в фильтр (3). Фильтры бывают волосяные или сетчатые, выпускают 2-х модификаций с макс. входным давл. 0,6 и 1,2Мпа. Предназначен фильтр для очистки газа от пыли и мелких частиц, наиболее распространены волосяные. Попадаем на ПЗК, он устанавливается перед РД по ходу газа для его автоматической отсечки при чрезмерном повышении или понижении конечного давления. ПЗК открыт в эксплуатационном состоянии. Расход газа через него прекращается как только в контролируемой точке г/пр (К) давл. достигает нижнего или верхнего предела настройки. К ПЗК предъявл. след. треб.: 1) д. обеспечивать герметичное закрытие подачи газа в регулятор в случае повышения или понижения давления за ним сверх установленных пределов. Верхний предел срабатывания ПЗК не д. превышать макс. рабочее давл. после РД больше чем на 25%; 2) рассчитывается на входное рабочее давл. по след. ряду 0,05; 0,3; 0,6; 1,2; 1,6Мпа (если входное давл. б. меньше 0,05 РД включаться не будет) с диапазоном срабатывания при повышении давл.от 0,002 до 0,75, а также с диапазоном срабатывания с понижением давл. от 0,0003 до 0,03Мпа; 3) конструкция д. исключать самопроизвольное закрытие рабочего органа без вмешательства обслуживающего персонала (включается вручную); 4) герметичность запорного органа д. соответствовать классу А по ГОСТу 9544-93; 5) точность срабатывания д. соответствовать +- 5% заданных величин контролируемого давления для ПЗК устанавливаемых в сетевых ГРП и +- 10% для ПЗК в ШРП и ГРУ и комбинированных регуляторах; 6) инерционность срабатывания не более 40-60 сек. Через клапан на РД (1) – на узел замера расхода газа и в распределительную сеть. Задвижка (17) пломбируется в закрытом положении. Краны на импульсной линии (23) опломбированы в открытом положении, краны на продувочном г/пр (15) и (19) закрыты. Вопрос 11.Устойчивость горения.Стабилизация пламени. Для осуществления стабильного процесса горения в потоке необходимо создать такие условия, чтобы фронт пламени был оставлен в пространстве. Выполнение этого условия обеспечивает газогорелочное устройство. Возникший фронт пламени, распространяющийся навстречу потоку газовоздушной смеси, стабилизируется в той области, где скорость потока равна скорости фронта пламени.Условием стабилизации горения является прямая компенсация скорости пламени скоростью потока, т. е. Wпот=Uн. Вместе с тем, если бы даже удалось осуществить прямую компенсацию плоского фронта пламени, то такая горелка могла бы работать только на одном режиме, соответствующем стабильности фронта пламени. При увеличении скорости потока она превосходила бы скорость распространения пламени {Wпот>Uн} и пламя отрывалось бы от горелки. В противоположном случае, когда {Wпот<Uн} пламя проскакивало бы внутрь горелки. В обоих случаях терялась бы устойчивость процесса горения. Таким образом, косое пламя может устойчиво существовать только при непрерывном поджигании газовоздушной смеси с периферии. Если поджигание прекратить, то пламя переместится к вершине и погаснет. Отсюда следует, что условием, обеспечивающим устойчивость пламени, является полная и прямая компенсация скорости потока встречной скоростью пламени. Компенсация только нормальной составляющей скорости потока, которая наблюдается при косом пламени, не обеспечивает устойчивого горения. Исходя из этого газовая горелка должна иметь такие конструктивные элементы, в которых создаются благоприятные условия для возможности прямой компенсации скорости потока скоростью пламени. Эти благоприятные условия должны существовать во всем диапазоне нагрузок от минимальной до максимально допустимой. При рассмотрении устойчивости горения в ламинарном потоке установлено, что пламя сохраняется стабильным, т.е. не проскакивает внутрь горелки и не отрывается от нее в достаточно узком диапазоне скоростей. Для горелок, работающих с полным предварительным смешением газа с воздухом, и при турбулентном течении смеси зона устойчивой работы делается настолько узкой, что обеспечить нормальную работу горелки можно только с применением приемов искусственной стабилизации. Задача искусственной стабилизации пламени складывается из борьбы с проскоком и борьбы с отрывом пламени. проскок пламени определяется условиями движения потока и теплообмена внутри горелки, на выходе из нее. Для предотвращения проскока пламени необходимо увеличить градиент скоростей потока у границ стенок и уменьшить градиент нормальных скоростей распространения пламени вблизи стенок горел ки. Первое требование достигается, увеличением скорости выхода газовоздушной смеси и максимальным выравниванием выходного поля скоростей из горелки достигают поджатием потока с помощью конфузоров. Уменьшить градиент нормальных скоростей у стенки можно увеличением интенсивности теплоотвода в стенки горелки. Для этого головки горелки следует выполнять с воздушным или водяным охлаждением. Охлаждающее действие стенок растет с уменьшением диаметра отверстия, поэтому установка на выходе из горелки сетки с малыми ячейками или пакета, состоящего из близкорасположенных пластинок, способствует предотвращению проскока пламени. Для предотвращения отрыва пламени необходимо предусмотреть поджигающий очаг вне горелки на ее выходе. Его можно создать при помощи искусственного, непрерывно действующего зажигателя, созданием заторможенных зон или путем возврата раскаленных продуктов горения к корню факела. В качестве зажигателен могут быть использованы непрерывно действующая искра, раскаленное тело или пламя дополнительной горелки. При стабилизации пламени с помощью поджигающего очага пламя не отрывается от горелки и увеличивается её производительность.Таким способом удается стабилизировать пламя в турбулентном потоке. При введении в поток газовоздушной смеси тела плохо обтекаемой формы вблизи стенок этого тела поток тормозится и за ним создается зона медленного течения, а при больших поперечных размерах стабилизатора зона возвратного движения продуктов горения. В заторможенных зонах имеются участки, где скорость распространения пламени равна скорости потока. Эти участки обеспечивают стабилизацию пламени. Наибольшее распространение получила стабилизация пламени с помощью туннелей и тел плохо обтекаемой формы, обеспечивающих возникновение зон с рециркуляцией раскаленных продуктов горения. Схема стабилизации пламени в туннельной горелке показана на рис Рис.Стабилизация пламени в туннеле горелки  ГВС выхолит из горелки 1 в туннель 3, где образует факел 2. Вследствие эжектирующего действия факела к его корню подсасываются раскаленные продукты горения, создается зона возвратного их движения, образуя устойчивый очаг зажигания. У открытого пламени к корню подсасывается холодный воздух. Это ухудшает условия зажигания. С ростом скорости интенсивность подсоса холодной среды увеличивается, что приводит к нарушению устойчивого периферийного зажигания. Если горение протекает внутри туннеля достаточной длины, то факел перекрывает сечение туннеля, горение устойчивое. Если туннель короткий и факел перекрывает часть его сечения, в туннель засасывается холодный газ из окружающей среды и горение срывается. Отрыв пламени у горелок предварительного смешения с огнеупорными туннелями происходит в том случае, когда нарушается тепловой баланс на поверхности контакта между холодной струёй и зажигающими раскаленными продуктами горения. Если стенки туннеля не раскалены, то увеличиваются потери теплоты от продуктов горения в окружающую среду, их температура падает и они оказываются неспособными поджечь горючую смесь. Роль раскаленных стенок в зажигании потока очень велика, поэтому для повышения температуры стенок нужно достаточно хорошо -тепло изолировать камеру, в которой протекает процесс горения. Работа стабилизаторов, представляющих собой тела плохо обтекаемой формы, по принципу действия близка к процессу стабилизации пламени в туннельных горелках. Разница заключается в том, что в туннеле зажигание горючей смеси осуществляется с периферии корневой части факела, а в осесимметричных стабилизаторах раскаленные продукты циркулируют внутри газовоздушной струи. В этом случае потери теплоты от зажигающих продуктов горения в окружающую среду отсутствуют, что улучшает условия воспламенения смеси. Как показывают исследования, наилучшие результаты получаются при размещении в потоке горючей смеси V-образных тел плохо обтекаемой формы. Схема работы V-образного стабилизатора, установленного в центре турбулентного потока, показана на рис.  Газо воздушная смесь Рис.Стабилизация пламени телом V-образной формы Воспламенение смеси происходит по периметру конического стабилизатора, вблизи которого поток заторможен, а позади циркулируют раскаленные продукты горения. Искусственные газы, содержащие большой процент водорода, склонны к проскоку пламени, а природные газы, характеризующиеся меньшим значением Uн, склонны к отрыву пламени. 13. Устройство и работа РД прямого действия Управление гидрорежимами работы систем газоснабжения осущ-ся с помощью РД газа. РД газа служат для снижения давления газа и поддержания его на заданном уровне в независимости от входного давления газа и от расхода потребителя. Автоматический РД состоит из регулирующего и реагирующего органа. Основной частью регулирующего органа яв-ся чувст элемент мембрана, а реагирующий орган это дроссельное устройство. С помощью мембраны энергия давления газа поступающего по импульсной трубке переходит в мех энергию. В качестве груза используются к п кольцевые диски. Чувст элемент и регулирующий орган связаны между собой исполнительной связью. Давление до РД Р1, давление в объекте регулирования Р2. РД типа «после себя», поэтому Р2 регулирующим параметром. При установившейся работе системы колво газа в газовой сети яв-ся постоянной величиной, а приток газа равен его стоку. P2=const. Если равновесие притока и стока будет нарушено, например, вследствие изменения потока потребления газа равновесие в системе будетнарушено сток не равен притоку. Р2 тоже изменится. РД находится в равновесии когда суммы сил действующих на него сбалансированы. Если Балан сил нарушен то клапан начнет перемещаться в сторону действия больших сил. Кол-во притока газа тоже будет изменяться. На РД действуют активная, противодействующая и доп-е силы. Активная сила – сила, которую воспринимает РД, мембрана от изменения давления Р2 передаваемое по импульс трубке и передает его на шток клапана. Это силаназ перестановочной. Активную силу уравновешивает груз. На клапан действует сила подвижных частей и односторонняя нагрузка клапана. Баланс сил действующих на РД: Nпер-Nгр-Nп.ч.+Nкл=0. Если величина Р2 станет больше или меньше величины на которую настроен РД то он придет в действие. При увеличении потребления газа равновесие объекта нарушается, отбор стал больше поступления, Давление Р2 уменьшилось, с уменьшением давления Р2 действие активных сил на РД уменьшается. Под действием сил груза клапан начинает открываться. увеличивая приток газа в сеть. Давление престает падать, но остается ниже чем на которое настроен РД. не смотря на то что объект газоснабжения пришел в равновесие РД открывается увеличивая приток газа и он становится больше стока. Давление становится равно заданному Р2=Ро. но кол-во притока больше стока и объект выводится из равновесия. Клапан РД изменяет движение на обратное и он начинает закрываться. Процесс регулирования повторяется но в обратном направлении. Т.о. процесс регулирования представляет собой периодически незатухающий процесс. Регуляторы работающие по такому принципу наз астатическими. Эти регуляторы после возмущения приводят регулируемое давление к заданному значению независимо от величины нагрузки и от положения регулирующего органа. 14. Расчет инжекционных газовых горелок Расчет горелок должен обеспечивать необходимую для аппаратов и установок тепловую мощность, широкий диапазон регулирования расхода газа, устойчивость пламени без применения искусственных стабилизаторов горения, и отсутствии или пониженной концентрации вредных компонентов продуктов сгорания. Расчет включает в себя определение размеров следующих конструктивных элементов: -сопла; -горловины смесителя; -конфузора; -диффузора; -огневых каналов; -габаритных размеров, обеспечивающих возможность установки горелки в заданной топке. Исходными данными для расчета являются -тепловая мощность горелки; -химический состав газа; -давление газа перед соплом; -температуры газа и воздуха; -характеристики аппарата или тепловой установки, для которой горелка рассчитывается. По указанным исходным данным определяется низшая теплота сгорания газа (Qнр=40346 кДж/м3), его плотность (г=0,929 кг/м3) и объем воздуха (Vв). При расчете таких горелок объем газа и его плотность определяются при нормальных физических условиях. Объясняется это тем, что давление газа мало отличается от атмосферного. При этом следует учитывать, что его температура для зимнего расчетного периода изменяется на 5 – 10 оС. При тех же параметрах с допустимой для практики точностью могут определяться объем и плотность воздуха. При расчете горелок можно не учитывать содержание в газе и воздухе водяных паров, так как оно очень мало влияет на его объем, плотность и теплоту сгорания. Расход газа определяют:  , м3/ч, Давление газа (Pг) перед соплом горелки определяется на основании гидравлического расчета внутридомового газопровода. Вместе с тем для обеспечения широкого диапазона регулирования расхода газа оно должно быть не менее определенного по формуле  Теоретическая скорость истечения газа из сопла Wг при нормальных условиях рассчитывается по формуле, не учитывающей изменения плотности газа  Площадь поперечного сечения газового сопла f и его диаметр D определяются по формулам   где мю-коэффициент расхода, учитывающий неравномерность распределения скоростей потока газа по сечению сопла, сопротивления трения в нем и сжатия струи. Зависит от формы сопла. Диаметр горловины смесителя (D3) определяется из уравнения, выражающего закон сохранения количества движения при смешении двух газов. Количество движения 1м3 инжектируемого газа определяется произведением скорости газа на его плотность, а количество движения инжектируемого из атмосферы воздуха можно принять равным . В этом случае количество движения газо-воздушной смеси можно записать как  гдеW3-скорость ГВС в горловине смесителя, м/с; n-объемная кратность инжекции (*количество воздуха инжектируемого 1м3газа);Уравнение сохранения количества движения тогда запишется  Выразим расход газа (Qг) и расход ГВС (Qгх1+n) через соответствие скорости и сечения   получим  |