Газоснабжение района города

Курсовая работа

газовый топливо гидравлический сеть

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).

Для управления эксплуатацией этой системой имеется специальная служба с соответствующими средствами, обеспечивающими возможность бесперебойного газоснабжения.

Проекты газоснабжения областей, городов, поселков разрабатывают на основе схем перспективных потоков газа, схем развития и размещения отраслей народного хозяйства и проектов районных планировок, генеральных планов городов с учетом их развития на перспективу. 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.

Основным элементом городских систем газоснабжения являются газопроводы, которые классифицируются по давлению газа и назначению. В зависимости от максимального давления газа городские газопроводы разделяют на следующие группы:

  • газопроводы низкого давления с давлением газа до 5 кПа;
  • газопроводы среднего давления с давлением от 5 кПа до 0,3 МПа;
  • газопроводы высокого давления II категории с давлением от 0,3 до 0,6 МПа;
  • газопроводы высокого давления I категории с давлением газа от 0,6 до 1,2 МПа.

Газопроводы низкого давления служат для транспортирования газа в жилые, общественные здания и предприятия бытового обслуживания.

Газопроводы среднего и высокого(II категории) давления служат для питания городских распределительных сетей низкого и среднего давления через ГРП.

Городские газопроводы высокого (I категории) давления являются основными артериями, питающими крупный город, их выполняют в виде кольца , полукольца или в виде лучей.

В данной курсовой работе нужно выполнить выбор и расчет городской, внутриквартальной и внутридомовой системы газоснабжения , а также подбор оборудования ГРУ и расчет горелки для котла квартальной котельной согласно исходным данным.

1. Характеристика города и потребителей газа

В данном проекте разрабатывается двухступенчатая схема газоснабжения, расположенная в г.Шарковщина Витебской области, природным газом с газопроводом среднего (5кПа- 0,3МПа) и низкого (до 5кПа) давления. В данном случае газопровод среднего давления проектируется кольцевым, т.к. он является основной артерией питающей газом город. Газопровод прокладывается по окраинам города, в районах с малой плотностью населения и меньшим количеством подземных коммуникации.Сети низкого давления состоят из тупиковых газопроводов и отдельных ответвлений.

10 стр., 4553 слов

Газоснабжение населённых пунктов и зданий (2)

... (рабочее давление газа свыше 0,3 до 0,6 МПа); газопроводы среднего давления (рабочее давление газа свыше 0,005 до 0,3 МПа); газопроводы низкого давления (рабочее давление газа в пределах 0,005 МПа). Газопровод является важным элементом системы газоснабжения, так как на его ...

Связь между газопроводами среднего и низкого давления осуществляется через сетевые ГРП, где давление снижается до необходимой величины и поддерживают постоянным автоматически. Газораспределительная станция находится на юго-востоке города на расстоянии 500 м.

Расчетная температура отопительного периода t н.о = -25°C,преобладающее направление ветра северо-западный [2].

Основными потребителями газа являются: бытовой сектор (жилые дома), предприятия общественного питания (столовые, кафе, рестораны), мелкие предприятия бытового обслуживания населения, предприятия коммунального хозяйства (банно-прачечный комбинат, больница, хлебозавод, районные и квартальная котельные), промышленные объекты.

Число жилых кварталов в городе — 12. Этажность застройки 5-9 этажей. Согласно расчету в городе проживает30635жителей, которые используют основную часть газа на коммунально-бытовые нужды.В пятиэтажных домах установлены газовые плиты и водонагреватели, в 9 этажных домах — только газовые плиты.

2. Определение свойств газа

Состав газа:

СН 4 =80,23 %;

С 2 Н6 =2,64 %;

С 3 Н8 =1,15 %;

С 4 Н10 =0,74 %;

C 5 Н12 = 0,71 %;

СО 2 =0,73 %;

N 2 =13,8 %.

При известном составе газообразного топлива его свойства определяются по свойствам простых газов компонентов смеси.

* Плотность газообразного топлива при нормальных условиях определяется по формуле:

(3.1)

где y i -объемное процентное содержание i-го компонента в газовой смеси, %;

с 0i — плотность i-го компонента смеси при нормальных условиях, кг/м3 .

принимаем по справочным данным или определяем по формуле:

где — молекулярная масса i-го компонента смеси, кг/кмоль

  • объем одного кмоляi-го компонента, м 3 /кмоль

СН 4 : VM =22,38 м3 /кмольМ=16 кг/кмоль=16/22.3=0.717кг3

С 2 Н6 : VM =22,17 м3 /кмоль М=30 кг/кмоль=30/22.1=1.356кг/м3

С 3 Н8 : VM =21,99 м3 /кмоль М=44 кг/кмоль=44/21.99=2.004кг/м3

С 4 Н10 : VM =21,50 м3 /кмоль М=58 кг/кмоль=58/21.50=2.702кг/м3

C 5 Н12 : VM =20,87 м3 /кмольМ=72 кг/кмоль=72/20.87=3.457кг/м3

СО 2 : VM =22,62 м3 /кмольМ=44 кг/кмоль=44/22.63=1.977кг/м3

N 2 : VM =22,4 м3 /кмольМ=28 кг/кмоль=28/22.39=1.251кг/м3

Плотность газовой смеси:

3 .

* Низшая объемная теплота сгорания газовой смеси:

(3.3)

где Q н.i — низшая объемная теплота сгорания i-го компонентасмеси, кДж/м3 .

Согласно справочным данным:

Концентрационные пределы воспламенения для смеси горючих газов,содержащих балластные примеси, определяют по выражению:

(3.4)

где — верхний или нижний пределы воспламенения смеси горючих газов в газовоздушной среде без балласта, %;

Б — балласт газообразного топлива:

Б=СО 2 +N2 =0.73+13.8=14.53%(3.5)

(3.6)

L i — верхний или нижний пределы воспламенения i-го компонента в газовоздушной среде, %.

y i/ — объемное процентное содержание i-го компонента в газовой смеси.

Табл.3.1Пределы воспламенения отдельных компонентов горючей смеси, %

Нижний

Верхний

L(СН4)

5

15

L(С2Н6)

3

12,5

L(С3Н8)

2

9,5

L(С4Н10)

1,7

8,5

L(C5Н12)

1,35

8,0

Состав горючей смеси без балластных примесей находится по формуле

(3.7)

Определяем нижний и верхний пределы воспламенения смеси горючих газов в газовоздушной среде без балласта:

Определяем нижний и верхний пределы воспламенения смеси горючих газов в газовоздушной среде, содержащих балластные примеси:

*Теоретическое количество сухого воздуха, необходимого для полного сгорания1 м 3 природного газа,составляет:

(3.8)

где С n Нm — объемное процентное содержание углеводородов, входящих в состав газовой смеси, %;

  • nи m — соответственно число атомов углерода и водорода в каждом углеводороде;

H 2 S — объемное процентное содержание сероводорода в газовом топливе, %.

Теоретический расход влажного воздуха больше подсчитанного по выражению (3.8) на объем содержащихся в нем паров

(3.9)

где 0,00124 — объем 1 г водяного пара, м 3 /г;

d в — влагосодержание воздуха, определяется по I-d диаграмме;dв ?10г/мі.

Вследствие несовершенства смешения горючих компонентов с окислителем в процессе горения топочные процессы ведутся с некоторым избытком воздуха (для исключения химической неполноты сгорания), поэтому действительное количество

воздуха, необходимого для сжигания газа, составит:

(3.10)

где б- коэффициент избытка воздуха. Его величина зависит от условий

смесеобразования газа и воздуха и обычно принимается в пределах 1,05…1,2. Принимаем б=1,1.

* Выход продуктов сгорания.

В состав продуктов сгораниявходят углекислый газ, водяные пары, азот, кислород, а иногда и сернистый ангидрид.

Количество углекислого газа, образующегося при сгорании 1мі газообразного топлива, зависит от содержания углерода в компонентах смеси и в балласте топлива:

(3.11)

где n — количество атомов углерода;

  • CO- объемное процентное содержание углекислого газа в составе смеси;

Количество образующихся водяных паров слагается из объема паров, получающихся в результате сгорания водорода, входящего в состав углеводородов и других соединений, водяных паров, содержащихся в газовом топливе в виде балласта и поступивших с воздухом:

(3.12)

где H 2 S- объемное процентное содержание сероводорода в топливе;

d г — влагосодержание газа, г/мі, принимаем, что газ осушенный и d=0.

Количество кислорода в продуктах сгорания определяется коэффициентом избытка воздуха, при котором ведется процесс горения:

(3.13)

Содержание азота в продуктах сгорания также зависит от коэффициента избытка воздуха би наличия азота в балласте топлива(79% азота содержится в воздухе):

(3.14)

Полный объем продуктов сгорания 1 м 3 газообразного топлива составляет:

(3.15)

Проверка:

9,86+1? 10,79

3. Определение количества ГРП, влияния зон их действия и расчётколичества жителей в зонах

Количество сетевых ГРП, снабжающих газом бытовых и мелких коммунальных потребителей, определяется по формуле:

(4.1)

где F — газифицируемая площадь, включая площадь проездов, кмІ;

  • оптимальный радиус действия ГРП, км.

Принимаем R опт =0,8 км.

Принимаем 2 ГРП. Определяем зоны их действия и размещаем ГРП на генплане в центре зон их действия.

ГРП1 обслуживает кварталы 1,2,9,10,15.

ГРП2 обслуживает кварталы 3,4,5,6,7,8,12.

Количество жителей в зоне действия каждого ГРП определяют по зависимости

(4.2)

гдеF- площадь квартала в красных линиях застройки, га, определяется по генплану города без учета площади улиц, проспектов, площадей, парков, скверов,

P -расчетная плотность населения, чел/га. Принимается в зависимости от зоны различной степени градостроительной ценности территории и климатического подрайона, в котором расположен город по табл.6.1 СНБ 3.01.04-02 «Градостроительство. Планировка и застройка населенных пунктов». Для жилых районов она принимается: высшей ценности — 420 чел/га; средней ценности — 350 чел/га; низшей ценности — 200 чел/га.

Расчет сводится в табл. 4.1.

4. Определение расчетных расходов газа сетевыми ГРП

Годовое потребление газа городом является основой для составления проекта газоснабжения. Расчет годового потребления производят по средним нормам, разработанным на основе многолетнего опыта (табл.2 [1])

ГРП1: в зоне 5 этажной застройки проживает 13655 жителей.

ГРП2: в зоне 5 этажной застройки проживает 13020 жителей;

  • в зоне 9 этажной застройки в кварталах 5,8 проживает 3960 жителей.

Годовой расход газа V, м 3 /год, на хозяйственно-бытовые и коммунальные нужды равномерно распределенными потребителями определяем по зонам действия ГРП по выражению:

(5.1)

гдеN- численность населения, чел;

  • n- число расчетных потребителей на 1 тыс. жителей;
  • х- степень охвата газоснабжением в долях единицы;

Q год — нормативный расход газа в тепловых единицах на хозяйственно-бытовые и коммунальные нужды, кДж/год;

Q н — низшая теплота сгорания газа, кДж/м3 .

Расчетный расход газа определяется как доля годового расхода по формуле:

(5.2)

где К m — коэффициент часового максимума. Величина Кm зависит от общего числа жителей, снабжаемых газом в зоне действия ГРП и принимается по табл. 4 [1].

Таблица 4.

Число снабжаемых газом,чел.

Коэффициент часового максимума

1000

1/1800

2000

1/2000

3000

1/2050

5000

1/2100

10000

1/2200

20000

1/2300

Расход газа на приготовление пищи и санитарно-гигиенические нужды рассчитывается при полном охвате газоснабжением жилой застройких=100%.

В квартирах 5-ти этажных жилых домов установлены газовые плиты и проточные газовые водонагреватели, в квартирах7-9-ми этажных зданий — газовые плиты. В районе имеются столовые, которые получают газ из сетей низкого давления. Используется природный газ с Q н = 33333.72 кДж/м3 .

Q год на приготовление пищи и горячее водоснабжение в квартирах принимается 8*106 кДж/год, для приготовления только пищи при централизованном горячем водоснабжении Qгод принимается 2,8*106 кДж/год.

При расчёте расхода газа на приготовление пищи на предприятиях общественного питания число единиц потребления в столовых района (количество завтраков, обедов и ужинов) находим в соответствии с нормативными показателями и из условия, что столовые работают в две смены 360 дней в году. С учетом средней

загрузки предприятий общественного питания принимаем охват обслуживанием населения y= 0,25общей численности населения, считая, что каждый человек, регулярно пользующийся столовыми и ресторанами, потребляет в день примерно 1 обед и 1 ужин (или завтрак).Число единиц потребления для предприятий общественного питаниянаходим по формуле:

360*y*x*N.

гдеN- численность населения, проживающих в зоне обслуживания ГРП, чел;

  • у- число расчетных потребителей на 1 тыс. жителей;
  • х — степень охвата газоснабжением в долях единицы(x=1).

Дополнительно учитываем расход газа на нужды предприятий бытового обслуживания населения, принимая его в размере 5% от суммарного расхода газа в жилых домах.Нагрузка ГРП определяется как сумма расчетных расходов газа по всем видам потребления.

Результаты расчета сводим в таблицу 5.1.

Таблица 5.1. Расчет расхода газа равномерно распределенными потребителями.

ГРП 1

значение расходуемого газа

показатель

потребления

охват

газосноб-жения %

число единиц

потребления N

годовая норма

расхода газа

годовой расход газа Vгод, м3/год

коэффициент часового максимума Km

расчетный расход газа Vp, м3/ч

Qгод,

кДж/год

Qгод/Qн,

м3/год

Зона пятиэтажной застройки

1

приготовле-ние пищи и горячей воды в квартирах при наличии газовой плиты и газовоговодоподогревателя

1 чел

100

13655

8000000

239,99

3277063,4

1/2236,55

1465,2

столовые,рестораны,кафе

2

приготовле-ние

завтраков

1 завтрак

(1 ужин)

100

1228950

2100

0,063

77423

0,0005

38,7

3

приготовле-ние

обедов

1 обед

100

1228950

4200

0,126

154846

0,0005

77,4

4

мелкие предприятия бытового обслуживания

(5% от расхода на жилые дома)

73,3

Суммарный расход газа

1654,6

ГРП 2

значение расходуемого газа

показатель

потребления

охват

газоснаб-жения %

число единиц

потребления N

годовая норма

расхода газа

годовой расход газа Vгод, м3/год

коэффициент часового максимума Km

расчетный расход газа Vp, м3/ч

Qгод,

кДж/год

Qгод/Qн,

м3/год

Зона пятиэтажной застройки

1

приготовление пищи и горячей воды в квартирах при наличии газовой плиты и газового водоподогревателя

1 чел

100

13020

8000000

239,99

3124669,8

1/2269,8

1376,6

Зона семи- девятиэтажной застройки

2

приготовление пищи квартирах при наличии газовой плиты и централизованном горячем водоснабжении

1 чел

100

3960

2800000

83,99

332636,14

1/2269,8

146,5

столовые,рестораны,кафе

3

приготовле-ние

завтраков

1 завтрак

(1 ужин)

100

1528200

2100

0,063

96276,6

0,0005

48,1

4

приготовле-ние

обедов

1 обед

100

1528200

4200

0,126

192553,2

0,0005

96,3

5

мелкие предприятия бытового обслуживания

(5% от расхода на жилые дома)

76,2

Суммарный расход газа

1743,7

Суммарный расход газа по всем ГРП равномерно распределенных потребителей

3398,5

5. Определение расходов газа сосредоточенными потребителями

В больнице газ расходуется на приготовление пищи, горячей воды для хозяйственно-бытовых нужд и лечебных процедур, на стирку белья в механизированной прачечной, а также для покрытия расход ов тепла на отопление и вентиляцию в больнице. На территории больницы имеется собственная котельная.

Количество коек в больнице принимается из расчета 12 на 1000 жителей. При определении расчетного расхода на приготовление пищи и горячей водыКm принимается по табл.5[1].

При числе коек до 1000: К

Принимаем количество коек в больнице равным 400.

Количество стира

0,48* 400= 192тонны.

Р асчетныйрасход газа на отопление и вентиляцию больницы находим по формулам

(6.1)

(6.2)

где1,1- коэффициент, учитывающий дополнительные потери теплоты в системе отопления;

q o , qв — соответственно удельные отопительная и вентиляционная характеристики здания, Вт/(м3 •°С), для больницы принимаем

q o =0,4 Вт/(м3 •°С) и qв =0,3Вт/(м3 С);

V н — объем здания по наружному обмеру, м3 , для больницы удельная кубатура принимается 200 м3 на одну койку;

t в ,tо — соответственно расчетные температуры внутреннего воздуха в помещении и наружного воздуха для проектирования отопления и вентиляции;

  • коэффициент, учитывающий затраты теплоты на подогрев инфильтрационного воздуха, = 0,1…0,2 (в зданиях с приточной вентиляцией = 0),

з — КПД котельной установки, принимаемый n=0,80,

в t — температурный коэффициент, определяемый по формуле:

(6.3)

Принимаем = 0,t о =-25°С,tв = 20°С.

Расчетный расход газа на отопление и вентиляцию больницей равен 374,6 м 3 /ч.

На хлебозаводе газ используется для выпечки хлебобулочных и кондитерских изделий. Производительность хлебозавода определяем из условия выпечки в год на 1000 жителей 219 т хлебобулочных изделий и 36,5т кондитерских изделий. Нормативный расход газа на выпечку 1 т изделия зависит от его вида. Принимаем, что выпечка хлеба формового составляет 20%, подового — 30%, батонов, булок, сдобы — 50% от общего количества хлебобулочных изделий. Расчет количества выпекаемых хлебобулочных и кондитерских изделий приводим в графе 5. Коэффициент часового максимума для хлебозавода K m = 1/6000.

В банно-прачечном комбинате газ расходуется на приготовление горячей воды для мытья в бане (в ваннах и без ванн) и для стирки белья в механизированной прачечной. Количество помывок в бане определяем из расчета 52 помывки в год одним человеком. Считаем, что баней пользуются 10% от общего числа жителей города, причем для половины из них учитываем расход газа на мытье без ванн, для остальных- мытьев ваннах. Значение K m = 1/2700.

В прачечную белье для стирки поступает от жителей города, от предприятий общественного питания, поликлиник, бани, гостиницы, детских учреждений (в больнице имеется собственная прачечная).

Расчетные показатели для определения количества стираемого белья приведены в табл. 9.4. [5]

Принимаем, что 50% от общего, числа жителей сдают белье в прачечную. При норме75 кг на одного человека в год количество белья, поступающего от населения, составит:

Количество белья, сдаваемого в прачечную предприятиями общественного питания, зависит от числа единиц потребления в столовых (от количества обедов, завтраков, ужинов).

При норме 0,01 кг на один обед, завтрак или ужин

Множитель 2 учитывает количество завтраков (или ужинов) и обедов на 1 человека.

Количество белья, поступающего в прачечную из поликлиник, бани и гостиницы, соответственно равно

В этих выражениях 0,125 кг; 0,075 кг; 0,3 т — расчетные показатели стираемого белья на одно посещение поликлиники, бани и на одно место в гостинице; 30 — количество посещений поликлиники в день, приходящееся на 1000 жителей; 310 — число дней работы поликлиники в году; 6 — количество мест в гостинице на 1000 жителей; 159302- число помывок в бане в год (графа 5, табл. 6.1)

При расчете количества белья, поступающего в прачечную из детских учреждений, принимаем, что число детей ясельного возраста составляет 8%, в возрасте от 4 до 7 лет — 10% от общего числа жителей, а охват обслуживанием детскими учреждениями 85%. При норме 0,48 т белья в год на одного ребенка в яслях и 0,36 т в детских садах количество сдаваемого белья соответственно равно:

Суммарное количество белья, стираемого в прачечной, составит:

?G=3243,96 т/год.

Таблица 6.1. Расчет расхода газа сосредоточенными потребителями.

№ п/п

Назначение расходуемого газа

Показатель потребления газа

Охват газосн- жением, %

Число ед. потр- ления N

Годовая норма расхода газа

Годовой расход газа Vгод, м3/год

Коэффициент часового максимума Кm

Расчетный расход газа Vp, м3/час

Qгод, кДж/год

Qгод/Qн, м3/год

Больница

1

Приготовление пищи

1 койка в год

100

400

3200000

95,999

38399,5

1/1800

21,33

2

Приготовление горячей воды для хозяйственно-бытовых нужд и лечебных процедур (без стирки белья)

1 койка в год

100

400

9200000

275,997

110398,71

1/1800

61,33

3

Стирка белья в механизированной прачечной, включая сушку и глаженье белья

1т сухого белья

100

192

18800000

563,99

108286,74

1/2900

37,34

4

Отопление и вентиляция больницы

Отопление

228,8

Вентиляция

145,8

374,6

Нагрузка ГРП больницы

494,6

Хлебозавод

1

Выпечка хлеба формового

1т изделий

100

1341,8

2500000

74,999

100633,83

1/6000

16,77

2

Выпечка хлеба подового, батонов, булок, сдобы

1т изделий

100

5367,25

5450000

163,5

877535,17

1/6000

146,25

3

Выпечка кондитерских изделий

1т изделий

100

1118,18

7750000

232,5

259973,83

1/6000

43,33

Нагрузка ГРП хлебозавода

206,3

Банно-прачечный комбинат

1

Мытье в бане без ванн

1 помывка

5

79651

40000

1,20

95580,08

1/2700

35,4

2

Мытье в бане в ваннах

1 помывка

5

79651

50000

1,50

119475,11

1/2700

44,25

3

Стирка белья в механизированной прачечной, включая сушку и глаженье белья

1т сухого белья

50

3243,96

18800000

563,99

1829572,1

1/2900

630,89

Нагрузка ГРП БПК

710,5

6.Определение расхода газа котельной

В городе имеется районная котельная. Районная котельная (РК), которая обслуживает кварталы:1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,12,15с общим числом жителей30635. В зоне 5-этажной застройки проживают26675 чел. ;7-9-этажной застройки3960 чел.

Расход газа котельной,расположенной в г.Шарковщина Витебской области,определяется по расходам теплоты (кВт) на отопление жилых и общественных зданий Q o , вентиляцию общественных зданий Qb и горячее водоснабжение жилых и общественных зданий Qгв ..Натерритории больницы расположена отдельная котельная, покрывающая все ее расходы теплоты на горячее водоснабжение, отопление и вентиляцию.

Расходы теплоты находим по укрупненным показателям(СНиП 2.04.07-86 «Тепловые сети»)[4].

На отопление жилых и общественных зданий расходы тепла определяем по фрмуле:

(7.1)

где q o — укрупненныйпоказатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м2 общей площади, Вт/м2 . Принимается в зависимости от расчетной температуры наружного воздуха, этажности застройки и характеристики здания и принимается по табл 9.5.а. [5].

А- общая площадь жилых зданий, м 2 . Определяется по формуле

(7.2)

где f — норма общей площади на 1 человека,f=18 м 2 /чeл;

  • N — количество жителей в обслуживаемой котельной зоне;

К 1 — коэффициент, учитывающий расходы тепла на отопление жилых зданий, К1 = 0,25.

Принимаем q o для 5 и более этажной застройки — 79,4Вт/м2 .

Расход теплоты на вентиляцию общественных зданий определяем по формуле:

(7.3)

где К 2 — коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий. К2 = 0,6.

Среднечасовой расход теплоты на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий в зоне7-9-этажной застройки определяем по формуле:

(7.4)

где q’ г.в — укрупненный показатель среднечасового расхода теплоты на горячее водоснабжение на 1 человека с учетом потребления в общественных зданиях, Вт/чел(прил.3 СНиП 2.04.07-86 «Тепловые сети»).

Принимая норму расхода воды на горячее водоснабжение 105 л/сут на человека, находим q’ г.в =376 Вт/чел;

  • N’- число жителей, пользующихся централизованным горячим водоснабжением в зоне 7-9-этажной застройки.

Для зоны 5-этажной застройки расход теплоты на горячее водоснабжение учитываем только для общественных зданий (в кухнях жилых квартир 5-этажных зданий установлены газовые водонагреватели)

(7.5)

где q» г.в — укрупненный показатель среднечасового расхода теплоты на горячее водоснабжение с учетом потребления только в общественных зданиях, Вт/чел(прил.3 СНиП 2.04.07-86 «Тепловые сети»).

Находим q»г.в =73 Вт/чел;

  • N»- число жителей в зоне 5-этажной застройки.

Расход газа котельнойV к , м3 /ч, найдем по формуле:

(7.6)

з к — КПД котельной установки.Для котельных малой и средней мощности зк =0,75…0,8; для котельных большой мощности зк =0,9.

Для районной котельной РК:

Если на территории газифицируемого объекта предусмотрена собственная котельная для покрытия затрат тепла этого объекта, то из общего расхода газа для котельной следует вычесть расход газа объектовой котельной. В нашем случае из нагрузки РКследует вычесть расход газа котельной больницы на отопление и вентиляцию:

7. Выбор схемы газоснабжения города

Для выбора схемы газоснабжения используют данные, полученные ранее:

  • Количество жителей в городе — 30635 человек;

*Расход газа равномерно распределенными потребителями — 3398,5 м 3 /ч;

* Расход газа сосредоточенными потребителями — 1411,4 м 3 /ч;

* Расход газа промышленными предприятиями — 3250 м 3 /ч;

* Расход газа районной котельной — 7781,7 м 3 /ч;

*Суммарный расход газа — 15841,6 м 3 /ч.

При численности населения до 100000 человек со сравнительно большой плотностью нагрузки (значительная часть города застраивается 5-ти, 7-ми и 9-ти этажными зданиями) и с компактным размещением крупных потребителей газа принимается двухступенчатая система газоснабжения, с давлением в первой ступени 0,3 МПа, во второй — 3кПа.

Сеть среднего давления проектируем кольцевой. Такая сеть с двухсторонним питанием кольца достаточно надежна. Трассу кольца выбираем так, чтобы уменьшить общую протяженность сети среднего давления.

Газопроводы среднего давления прокладываются по улицам, от них делаются ответвления к ГРП и сосредоточенным потребителям. На кольце предусматриваются секционирующие задвижки так, чтобы любой поврежденный участок сети можно было отключить с двух сторон, и чтобы любого потребителя или группу из двух-трех потребителей можно было питать с любой стороны кольца.

Так как потребность в газе относительно невелика, принимаем одну газораспределительную станцию (ГРС).

Место сооружения ГРС со стороны подхода магистрального газопровода на юго-восточной окраине города на расстоянии 500м от линии застройки.

Газопроводы низкого давления от ГРП до потребителей (жилые дома, предприятия общественного питания и мелкие предприятия бытового обслуживания) прокладываются внутри кварталов и микрорайонов по кратчайшему пути, т. е. из условия минимальной протяженности сети. Сети низкого давления проектируются смешанными с кольцеванием только основных линий. Газопроводы соседних ГРП соединяются между собой перемычками.

8. Гидравлический расчёт кольцевой сети среднего давления для трёх режимов эксплуатации сети

Необходимо рассчитать кольцевую систему газоснабжения среднего давления. Расчетные расходы газа, нумерацию участков и их длину приводим в схемах.

1. Давление газапосле ГРС Р н =0,4 Мпа. Перед конечным

потребителем 0,2-0,25 Мпа.

2. Составим расчетную схему сети. На схеме покажем

газопроводы среднего давления, ГРС, ГРП и всех потребителей среднего давления.

3. Номеруем на расчетной схеме все узлы кольца и проставляем

длины участков сети.

4. Конечное давление Р к принимают таким, чтобы при

максимальной нагрузке сети обеспечивалось минимальное давление газа перед регуляторами ГРП и ГРУ. Это давление Р к складывается из максимального давления газа перед горелками агрегатов (Рг), потерь давления в объектовой сети при максимальной нагрузке (DРс ) и перепада давления ГРП(0,05 МПа).

Для незакольцованных сетей распределение потоков газа однозначно определяется схемой системы, а диаметры газопроводов рассчитываются при полном использовании максимального перепада давления.

При расчете кольцевой сети необходимо оставлять резерв давления

для увеличения пропускной способности системы газоснабжения при аварийной ситуации. Принятый запас давления должен проверяться расчетом при возникновении наиболее неблагоприятных аварийных ситуаций, которые возникают при выключении головных участков сети.

При кратковременной аварийной ситуации допускается снижение качества системы, которое оценивается коэффициентом обеспеченности, зависящим от категории потребителя. Значения коэффициента обеспеченности приведены в таблице.

Таблица 9.1.

Наименование потребителя

ПринятоеКоб

Расход газа,

Vр, м3/ч

Расход газа при авар.

режимеVра, м3/ч

ГРП-1

0,85

1654,6

1406,4

ГРП-2

0,85

1743,7

1482,1

РК

0,75

7781,7

5836,3

Пр.пр.

0,8

3250

2600

ХЗ

0,7

206,3

144,4

Б

0,85

494,6

420,4

БПК

0,6

710,5

426,3

Итого:

15841,4

12315,9

Расчет кольцевой сети среднего давления производится при трех режимах работы:

1)аварийный режим I, при котором считаем, что поврежден и выключен участок 1-8 и газ движется по часовой стрелке;

2) аварийный режим II,при котором считаем, что поврежден и выключен участок 1-2 и газ движется против часовой стрелки;

3)нормальный режим,при которомчасть потребителей питается по одной половине кольца, а вторая часть потребителей питается по второй половине кольца. Участок 7-8 является перемычкой.

Предварительный выбор диаметров кольцевой сети производим по расчетному (эквивалентному по создаваемой потере давления)расходу газа

(9.1)

и среднеквадратичному перепаду давления А ср (МПа)2 /км

(9.2)

где V рэ — расчетный эквивалентный по создаваемой потере давления расход газа всеми потребителями газа в аварийной ситуации, м3 /ч;

V i — расчетный расход газа i-м потребителем,м3 /ч;

К обi — коэффициент обеспеченности i-го потребителя в аварийной ситуации,принимается по табл. 9.1;

А ср — среднеквадратичный перепад давления в сети, МПа2 /км;

Р н , Рк — абсолютные давления газа в начале и в конце сети, МПа;

L к — протяженность расчетного кольца, км;

1,1 — коэффициент, учитывающий падение давления в местных сопротивлениях.

В аварийном режиме I газ поступает по направлению ГРС-1-2-3-4-5-6-7-8-РК. Отключен участок 1-8.Общая протяженность газопроводов этого направления составляет 4700 метров.Давления газа перед наиболее удаленным от ГРС потребителем в аварийных режимах принимают Р к =(0.2..0.25) МПа. Принимаем Рк =0,25 МПа.

Потери давления в местных сопротивлениях учитываем путем увеличения фактической длины расчетных участков газопроводов на 10%.

V рэкв =0,59?kоб ?Vi =0,59?12315,9=7266,4м3

По номограмме выбираем основной диаметр кольца. Так как значения V рэкв и А пересекаются в точке, лежащей между диаметрами газопроводов 273х7 и 219х6,выполняя гидравлический расчет, назначаем диаметр 273х7 на участках кольца, ближайших к ГРС, а меньший 219х6на

участках, расположенных диаметрально противоположно точке питания сети газом (ГРС).

По номограмме для принятого диаметра и известного расхода находим действительное значение среднеквадратичного перепада давления на 1 км газопровода, а затем рассчитываем перепад давления для известной расчетной длины участка. Давление газа в начале участка задано

Р н =0.4 МПа, давление газа в конце участка, т.е. в точке 1 находим по формуле:

Полученное давление Р к на первом участке является начальным — для последующего участка 1-2, давление в конце участка 1-2 является начальным для участка 2-3 и т.д. Если плотность газа кг/м3 отличается от плотности стандартного газа (0,73 кг/м3 ), то в величину А вводится поправка:

Расчет в аварийном режиме I будет правильным, если использован располагаемый перепад давления и величина давления в конце участка 8-РК будет равна, принятой Р к =0,25 МПа, допустимая невязка 10%.

Так как невязка получилась больше 10%, назначаем диаметр 273х7 на всех участках кольца.

В аварийном режиме II газ поступает по направлению ГРС-1-8-7-6-5-4-3-2-БПК. Отключен участок 1-2.Общая протяженность газопроводов этого направления составляет 4230 метров. Давления газа перед наиболее удаленным от ГРС потребителем в аварийных режимах принимают Р к =(0.2..0.25) МПа. Принимаем Рк =0,25 МПа.

Потери давления в местных сопротивлениях учитываем путем увеличения фактической длины расчетных участков газопроводов на 10%.

V рэкв =0,59?kоб ?Vi =0,59?12315,9=7266,4м3

По номограмме выбираем основной диаметр кольца. Значения V рэкв и А пересекаются в точке, лежащей между диаметрами газопроводов 273х7 и 219х6 намного ближе к диаметру219х6. Выполняя гидравлический расчет, назначаем диаметр 219х6 на всех участках кольца.

По номограмме для принятого диаметра и известного расхода находим действительное значение среднеквадратичного перепада давления на 1 км газопровода, а затем рассчитываем перепад давления для известной расчетной длины участка. Давление газа в начале участка задано Р н =0.4 МПа, давление газа в конце участка, т.е. в точке 1 находим по формуле

Полученное давление Р к на участке ГРС-1 является начальным — для последующего участка 1-8, давление в конце участка 1-8 является начальным для участка 8-7 и т.д.

Расчет в аварийном режиме II будет правильным, если использован располагаемый перепад давления и величина давления в конце участка 2-ГРП2 будет равна, принятой Р к =0.25, допустимая невязка 10%.

В нормальном режиме определяем расходы газа на участке каждого полукольца из условия обеспечения необходимым (полным) количеством газа.

Диаметры газопроводов принимаем наибольшие из двух вариантов выполненных расчетов для аварийных режимов.

Для полных расходов газа и принятых диаметров определяют потери давления на участках по полукольцам и величины давления газа в точках врезки ответвления. Ответвления рассчитываются по известному расходу и А?0,1 МПа на 1 км принимается минимальный для этого расхода диаметр.

В данном случае одно расчетное направление принято ГРС-1-8-РК, другоеГРС-1-2-3-4-5-6-7-ПП. Участок7-8 рассматриваем как резервирующую перемычку. Как следует из расчетов, давления в точках врезки ответвлений при аварийных режимах меньше давлений в этих точках при работе сети в нормальном режиме.

Затем рассчитываем все ответвления при максимальном давлении газа в узлах (при нормальном режиме эксплуатации сети)

Р к = 0,25 Мпа

Если А ср >0.1 (МПа)2 /км при расчете ответвлений, то принимаем минимально возможный диаметр ответвления для данного расхода.

В настоящем примере величины давлений газа в точках врезки ответвлений в сеть при нормальном режиме значительно превышают их значения в аварийных режимах, т. е. устойчивая работа системы в нормальном режиме с подачей потребителям расчетного расхода газа обеспечена.

Расчетные схемы газопроводов среднего давления приведены в Приложении А, Б, В.

Таблица 9.2 Гидравлический расчёт кольцевой сети среднего давления для трёх режимов эксплуатации сети