Газоснабжение города и котельной

метки: Газоснабжение, Котельная, Город, Топливо, Низкий, Компонент, Сгорание, Действие

Развитие газовой промышленност и и газоснабжения городов, посёлков, промышленных предприятий на базе природных газов в СССР началось с середины 40-х годов. В 1946 г. был сдан в эксплуатацию первый крупный магистральный газопровод Саратов-Москва. Пуск этого газопровода является началом широкой газификации страны. В настоящее время страны СНГ занимают первое место в мире по запасам и добыче природного газа.

Развитие газового комплекса Республики Беларусь началось пятьдесят лет назад. Первым потребителям Минска природный газ был подан в 1960 году. Широкая газификация Республики Беларусь проводилась в 1976-1980г.г. Была закончена газификация жилого фонда в городах, а в сельской местности её уровень достиг 75%. Для повышения надежности газоснабжения Минского промышленного узла в 1976 году было введено в эксплуатацию подземное хранилище газа в Осиповичах. За 1980-1985г.г. была построена разветвлённая сеть магистральных газопроводов и введено в эксплуатацию три нитки магистрального газопровода Торжок-Минск-Ивацевичи и ответвления от него на города Могилёв, Гомель, Климовичи, позже — на Бобруйск, Витебск, Молодечно.

Современные городские распределительные системы газоснабжения представляют собой сложный комплекс сооружений, состоящий из следующих основных элементов: газовых сетей низкого, среднего и высокого давления, газораспределительных станций (ГРС), газорегуляторных пунктов (ГРП) и установок (ГРУ).

Система газоснабжения должна обеспечивать бесперебойную подачу газа потребителям, быть безопасной в эксплуатации, простой и удобной в обслуживании, должна предусматривать возможность отключения отдельных элементов или участков газопровода для производства ремонтных и аварийных работ.

Газовое топливо имеет ряд преимуществ перед другими видами топлива:

Низкая себестоимость (газ является не только высоко качественным, но и самым дешевым топливом, малая стоимость газа в сочетании с удобством его транспортировки и отсутствием необходимости складского помещения обеспечивает высокий экономический эффект при замене других видов топлива газовыми, при этом также повышается КПД агрегатов и сокращается расход топлива).

Горючий газ является универсальным топливом способным удовлетворить все виды бытового, коммунального и промышленного теплопотребления.

Использование газа в народном хозяйстве позволяет интенсифицировать и автоматизировать производственные процессы в промышленности и сельском хозяйстве, улучшить качество продукции (улучшается ведение технологических процессов в условиях высоких температур, из-за более легкого регулирования температурных полей и состава газовой среды в рабочем

Эксплуатация подземных хранилищ газа магистральных газопроводов

... Очищенный и осушенный газ поступает в магистральные газопроводы. Общие требования по эксплуатации ПХГ Техническое обустройство ПХГ обеспечивает бесперебойное функционирование технологических процессов закачки, хранения и отбора газа.[2] ПХГ включают: ...

Применение газа позволяет улучшить санитарно- гигиенические условия труда на предприятиях и в быту. Что способствует росту производительности труда, позволяет оздоровить воздушный бассейн в городах и промышленных центрах.

Природный газ является ценным сырьем в химической промышленности (для получения спирта, каучука, пластмасс, искусственных волокон и т.д.).

По сравнению с твердым топливом, газообразное имеет следующие преимущества:

• простота транспортировки;
• быстрота зажигания и прекращение горения;
• возможность полного сжигания при незначительных избытках воздуха с получением высокой температуры в топочном
• легкость поддержания требуемой технологической атмосферы (окислительной, восстановительной, нейтральной).

2. Характеристика города и потребителей газа

В дипломном проекте рассчитаны кольцевая газовая сеть высокого давления, а также газовая сеть низкого давления в зоне действия одного ГРП. В качестве топлива используется природный газ.

Город Лепель расположен в юго-западной части Витебской области. В городе 47 кварталов и 4 промышленных предприятия: электротехнический завод, завод строительных материалов, приборостроительный завод, обувная фабрика.

В городе газ потребляется бытовыми и коммунальными потребителями. Бытовыми потребителями (многоэтажные жилые дома) газ потребляется для приготовления пищи и горячей воды. В городе расположены следующие коммунальные потребители: столовые, хлебозавод, больница, банно-прачечный комбинат.

В городе проживает 103943 человека. Из них в зоне 5-этажной застройки проживает 93695 человек. В 5-этажных домах устанавливаются газовые плиты и газовые водонагреватели. В зоне 9-этажной застройки проживает 10248 человека. В 9-этажных домах устанавливаются только газовые плиты, имеется централизованное горячее водоснабжение.

В городе расположены 2 районные котельные централизованного горячего водоснабжения и отопления жилых и общественных зданий. На территории больницы расположена отдельная котельная, покрывающая все их расходы теплоты на горячее водоснабжение, отопление и вентиляцию.

Климатические параметры города Лепель приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1.

Наименование параметра	Показа-тели	Примечание
Температура воздуха, 0 С:		СНиП 2.01.01-82 Строительные нормы и правила. “Строительная климатология и геофизика”
1. абсолютно-минимальная	-38
2. абсолютно-максимальная	+34
3. средняя, отопительного периода	-1,5
4. расчетная для проектирования отопления	-24
5. расчетная для проектирования вентиляции	-11
Продолжительность отопительного периода, сутки:	204

Трассы газопроводов нанесены, исходя из условий прохождения в основном вдоль дорог с целью удобства строительства и последующей эксплуатации, в соответствии с актами выбора трассы.

3. Определение свойств газа.

Газ поступает в город из Тюменской области: месторождения Медвежье.

Плотность газовой смеси r _см , кг/м³ , определяется по

r _см = 0,01·å( y_i ·r _i ) ,

где y _i – процентная доля отдельного компонента смеси, %;

r _i – плотность отдельного компонента смеси, кг/м³ .

Для газоснабжения города используется природный газ из месторождения Медвежье Тюменской области со следующими характеристиками [3]:

состав газа, % по объёму: СН ₄ — 99; С₂ Н₆ – 0,1; С₃ Н₈ – 0,005; СО₂ – 0,095; N₂ – 0,8;

плотность отдельных компонентов газа при t = 0 ^o C, р = 101,3 кПа: r(СН₄ ) = 0,717 кг/м³ ; r(С₂ Н₆ ) = 1,356 кг/м³ ; r(С₃ Н₈ ) = 2,019 кг/м³ ; r(СО₂ ) = 1,977 кг/м³ ; r(N₂ ) = 1,251 кг/м³ ;

низшая теплота сгорания горючих компонентов газа: Q ^н (СН₄ ) = 35760 кДж/м³ , Q^н (С₂ Н₆ ) = 63650 кДж/м³ , Q^н (С₃ Н₈ ) = 91140 кДж/м³ .

r _см = 0,01·(99·0,717+0,1·1,356+0,005·2,019+0,095·1,977+0,8·1,251) = 0,723 кг/м³ .

Низшая теплота сгорания смеси горючих газов Q ^н _см , кДж/м³ , определяется

Q ^н _см = 0,01·å(y _i ·Q^н _i ) ,

где Q ^н _i — низшая теплота сгорания отдельного компонента, кДж/м³ .

Q ^н _см = 0,01·(99·35760+0,1·63650+0,005·91140) = 35470 кДж/м³ .

Существует нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения газа. Нижний предел соответствует минимальному, а верхний максимальному содержанию горючих компонентов в смеси при котором происходит её воспламенение при зажигании и самопроизвольное распространение пламени. Пределы воспламенения отдельных компонентов смеси при коэффициенте избытка воздуха a = 1,1 соответственно составляют: (СН ₄ ) = 5 и 15%; (С₂ Н₆ ) = 3 и 12,5%; (С₃ Н₈ ) = 2 и 9,5%.

Для смеси горючих газов с балластом: L ^б _см = (100-Б)/å(y _i /L_i ),

где Б = N ₂ +СО₂ = 0,8 + 0,095 = 0,895%. Таким образом находим:

• нижний концентрационный предел:

L ^н.б _см =(100-0,895)/(99/5+0,1/3+0,005/2) = 4,996%;

• верхний концентрационный предел:

L ^в.б _см =(100-0,895)/(99/15+0,1/12,5+0,005/9,5) = 14,997%.

Количество воздуха теоретически необходимого для полного сгорания 1м ³ газовой смеси:

V ^о = 0,0476·å((n + m/n)·CnHm).

V ^о = 0,0476·(2·99+3,5·0,1+6,5·0,005) = 9,443 м³ /м³ .

С учетом влажности воздуха: V ^о _вл = V^о + 0,00124·dв· V^о , м³ /м³ ,

где dв – влажность воздуха при j = 60% и t = 20 ^о С (находим по J-d диаграмме).

V ^о _вл = 9,443 + 0,00124·5,62· 9,443 = 9,509 м³ /м³ .

С учетом a, действительное количество воздуха подаваемого в топку:

Vд = a· V ^о _вл = 1,1·9,509 = 10,46 м³ /м³ .

Выход продуктов сгорания (СО ₂ , Н₂ О, N₂ , О₂ ):

V _СО2 = 0,01·(å(n·СnНm) + СО₂ ) = 0,01·(1·99+2·0,1 +3·0,005+0,095) =0,993 м³ /м³ ;

V _Н2О = 0,01·[å(m/2·СnНm)+0,00124·(d_г + a·d_в ·V^о )] =

= 0,01·[(2·99+3·0,1+4·0,005) + 0,00124·(0+1,1·5,62·9,443) ] = 1,984 м ³ /м³ ;

V _О2 = 0,21·(a — 1)·V^о = 0,21·(1,1-1)·9,443 = 0,198 м³ /м³ ;

V _N2 = 0,79 a· V^о + 0,01N₂ = 0,79·1,1·9,443 + 0,01·0,8 = 8,214 м³ /м³ .

Общий объем продуктов сгорания:

V _п.г = V_CO2 + V_H2O + V_O2 + V_N2 = 0,993 + 1,984 + 0,198 + 8,214 = 11,389 м³ /м.

4. Расчёт оптимального количества сетевых ГРП.

Определение расходов газа через сетевые ГРП.

Количество ГРП, питающих сети низкого давления, может быть определено по формуле

n=F/(2×R²опт),

где: F – газифицируемая площадь, включая площадь проездов, м².

Каждый ГРП размещают в центре зоны его действия и для каждой зоны определяют расчетные расходы газа (нагрузки ГРП).

При этом необходимо учитывать, что оптимальная производительность ГРП, питающих сети низкого давления Vопт=1,0…2,0 тыс. м ³ /ч.

Природный газ подаётся по кольцевой сети высокого давления. Сеть высокого давления соединяется с сетью низкого давления через ГРП, где давление газа снижается до необходимой величины и поддерживается на заданном уровне. Для определения оптимального количества сетевых ГРП вначале рассчитаем число жителей в городе в целом и в отдельных кварталах, а затем в зоне действия каждого ГРП.

Количество жителей в зоне действия каждого ГРП определяют по зависимости

N = F×P,

где F — площадь квартала в красных линиях застройки, га, определяется по генплану города без учета площади улиц, проспектов, площадей, парков, скверов, Р — нормативная плотность населения, чел/га, определяется в зависимости от типа застройки. Расчет количества жителей сводится в табл. 4.1.