Анализ и расчёт основных элементов систем газоснабжения деревни Иванково Шекснинского района

Размещено на http://www.allbest.ru/

• Содержание
• Введение
• 1. Характеристика систем газоснабжения
• 1.1 Классификация газопроводов
• 1.2 Особенности газового топлива
• 1.3 Анализ литературы по дипломной работы
• 2. Описание сущесивующей системы газоснабжения
• 2.1 Определение теплоты сгорания природного газа
• 2.2Определение потребности в тепловой энергии. Определение годового и расчётного часового расхода газа населенным пунктом
• 3. Гидравлический расчёт газопровода
• 3.1 Определение расходов газа на участках газопровода
• 3.2 Гидравлический расчет газопровода низкого давления
• 4. Расчёт и подбор сетевого ГРП
• 4.1 Подбор оборудования ГРП
• 5. Технико-экономическая оценка установкидвухконтурного газового котла
• 5.1 Характеристика индивидуального теплоснабжения
• 5.2 Анализ рынка индивидуальных отопительных котлов
• 5.3 Расчёт экономической эффективности установки двухконтурного газового котла
• 5.4 Расчёт экономической эффективности по NPV
• 6. Охрана труда при прокладке газопроводов
• 6.1 Общие требования
• 6.2 Требования до начала работы
• 6.3 Требования во время работы
• 6.4 Требования в аварийных ситуациях
• 6.5 Требования по окончании работы
• Заключение
• Список использованных источников
• Приложение

Введение

Природный газ является ценнейшим энергетическим топливом, незаменим в быту для приготовления пищи, горячей воды, обогрева помещений, являетсясырьёмдля химической промышленности. Подведение природного газа к городам и населенным пунктам способствует:

· улучшение бытовых условий;

· отказ от дорогого твёрдого топлива или электроэнергии предприятиях, тепловых электростанциях, на коммунально-бытовых предприятиях, в лечебных учреждениях, заведениях общественного питания и т. п.;

· улучшение экологии в городах и населенных пунктах, так как природный газ при сгорании практически не выделяет в атмосферу вредных веществ.

На уровне правительства РФ поднимаются вопросы эффективного использования энергетических ресурсов и в частности, газа. В связи с этим принимаются законодательные, инициативы Президента и Правительства РФ, так же принят Федеральный закон от 23 ноября 2009 г. N 261 ФЗ "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации"[22] , который контролирует, возникающие в процессе деятельностиотношения в области энергосбережения, в целях создания условий эффективного использования энергетических ресурсов.

Количество потенциальных потребителей природного газа в стране постоянно растет не только в городах, но и в небольших провинциальных посёлках и деревнях, большинство из которых до сих пор не имеют природный газ, так как для его подачи требуется дорогостоящее строительство ГРП, (ШРП) и газовых трубопроводов. Всё это требует анализа существующей ситуации и разработки рекомендаций. При развитии газопроводов соединяющих населённые пункты необходимо правильно определить схемы газораспределения в населенных пунктах. Схема должен обеспечивать надежную и безопасную подачу газа потребителю с наименьшими затратами на строительство и эксплуатацию.

В процессе разработки системы газоснабжения населенных пунктов необходимо учитывать факторы влияющие на выбор конструктивного решения по прокладке газопроводов. Система газоснабжения населённого пункта должна обеспечивать газом всех потребителей. Газ на коммунально-бытовые нужды подаётся по сетям низкого давления, согласно требованиям нормативно-технической документации, для этого оборудуют сетевые газорегуляторные пункты, обеспечивающее необходимое снижение давления в сети.

Целью данной дипломной работы является анализ и расчет основных элементов системы газоснабжения деревниИванково Шекснинского района Вологодской области.

Для выполнениядипломной работы необходимо:

- определить расчетный часовой расходы газа;

- провести гидравлический расчет газопровода низкого давления;

- рассчитать и подобрать ГРП;

- дать технико-экономическую оценку установки двухконтурного газового котла в квартире;

- рассмотреть общие требования техники безопасности;

Дипломная работа состоит из 6 глав, 3 приложений.

Дипломная работа выполнена на реальных исходных данных в двух вариантах:

1. На бумажном носителе формата А-4.

2. Электронный вариант (записка и презентация).



1. Характеристика систем газоснабжения

Системы распределения газа состоят из комплекс сооружений и элементов: газовых сетей низкого, среднего и высокого давления, газораспределительных станций (ГРС), газорегуляторных пунктов (ГРП) и установок (ГРУ). Оборудование по снижению давлениягаза редуцирует его и поддерживает под постоянным давлением. Предохранительные устройства в автоматическом режиме сбрасывают избыточное давление исключая возможность повышения давления газа в сетях сверх нормы. Данное оборудование обслуживается персоналом поддерживающего его работоспособность. При разработкепроектов газоснабжения населённых пунктов должны учитываться отводя на перспективные потоки газа, схемы размещения сельскохозяйственных отраслей, проектов районных планировок и генеральных планов с учетом их развития.

Система газоснабжения должна поддерживать безотказную подачу газа поставщикам с определённым давлением, обеспечить безопасность при эксплуатации, удобство обслуживания, должна предусматривать возможность ремонтас отключением отдельных участков газопроводов. Система должен иметь максимальную эффективность с точки зрения экономии и возможность строительство и ввод в эксплуатацию системы по частям. Основной задачейсистемы газоснабженияпри проектировании является - ее реконструкция и развитие, соответствующая развитию населённого пункта. При этом прежде всего, определяют новую газовую нагрузку на перспективу в зависимости от схемы реконструкции застройки, типу теплоснабжения, горячего водоснабжения и степени бытового обслуживания.

1.1 Классификация газопроводов

Газопроводы, прокладываемые в населенных пунктах, классифицируются подавлению газа и назначению:

по давлению

- низкого давлениядо 5000 Па (0,05 кгс/см);

- среднегосвыше 0,005 до 0,3 МПа (от 0,05 до 3 кгс/см);

- высокого давлениясвыше 0,3 до 1,2 МПа (от 3 до 12 кгс/см);

по виду транспортируемого газа на

- газопроводы природного и попутного нефтяного газа;

- сжиженных углеводородных;

- искусственных и смешанных газов;

Газопроводы низкого давления предназначаются для подачи газа к жилым домам и общественным зданиям, а также к коммунально-бытовым предприятиям.

Газопроводы высокого давления через ГРП снабжают газом газопроводы низкого и среднего давления населённых пунктов и коммунально-бытовых предприятий. По газопроводам высокого давления газ поступает в ГРП для предприятий, технологические процессы которых требуют применения газа высокого давления до 1,2 МПа (12 кгс/см 2 ), и через ГРП в газопроводы среднего давления.

По числу ступеней давления системы газоснабжения делятся на; - одноступенчатые -- с подачей газа по газопроводам одного давленияразличным потребителям;

- двухступенчатые с подачей газа потребителям двух давлений: среднего и низкого, высокого и низкого, высокого и среднего;

- трехступенчатые с подачей газа потребителям по линии низкого, среднего и высокого -- до 0,6 МПа (6 кгс/см 2 );

- многоступенчатые с подачей газа по газопроводам четырех давлений: высокого -- до 1,2 МПа (12 кгс/см ) и до 0,6 МПа (6 кгс/см)

Если сравнивать газ с твёрдым топливом то газ по всем параметрам эффективнее в 4 - 5 раз. При сгорании газ не выделяет дыма,в отличие от твердого и жидкого топлива, поэтому замена газом других видов топлива способствует очистке воздушного бассейна.

В виде топлива используют:

- природные газы нефтяных месторождений;

- газовых месторождений;

- сжиженные углеводородные газы;

1.2 Особенности газового топлива

Природный газ является основным и самых эффективных источников энергии и у него множество преимуществ перед другими видами топлива.

- стоимость добычи ниже, а производительность выше чем у угля и нефти.

- экологичность: продукты горения содержат минимальное количество вредных веществ.

- высокий коэффициент использования и возможность автоматизации процесса горения

- благодаря высокой температурегорения,применять в качестве энергетического и технологического топлива.

У газового топливаесть и отрицательные свойства:

Газ пожаро-и взрывоопасенпри определенных концентрациях с воздухом. При сгорании газа создаётся большую температуру,газы расширяются и создают высокое давление. Резкое увеличение давления при высоких температурах приводит к разрыву оборудования. Скорость реакции (взрыва) и повышения давления очень велика, особенно в трубопроводах с большим диаметром. Происходит взрывное воспламенение, или, детонация. Ко всему газовому оборудованию в связи с этим применяются повышенные требования безопасности.



1.3 Анализ литературы по теме дипломной работы

Документы которыми необходимо руководствоваться при проектировании, строительстве и эксплуатации систем газораспределения и газоснабжения потребителей .

Федеральный закон «О газоснабжении в Российской Федерации» от 31.03.1999 г. №69-ФЗ [21]; СНиП 42-01-2002 «Газораспределительные системы» [16]; СП 42-101-2003 "Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб" [12]; СП 42-102-2004 «Проектирование и строительство газопроводов из металлических труб» [13]; СП 42-103-2003 «Проектирование и строительство газопроводов из полиэтиленовых труб и реконструкция изношенных газопроводов» [14]; «Правила безопасности при эксплуатации систем газораспределения и газопотребления» (ПБ 12-529-02) [8].

Вопрос эффективного использования энергетических ресурсов является одним из важнейших и в частности, газа. В связи с этим приняты законодательные акты и законодательные инициативы Президента и Правительства РФ. Одним из которых является Федеральный закон от 23 ноября 2009 г. N 261 ФЗ "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации", который регулирует отношения, в области энергосбережения.



2. Описание существующей системы газоснабжения деревнииванково шекснинского района

В деревнеИванково Шекснинского района в основном преобладают одноэтажные деревянные здания, несколько двухэтажных жилых домов и несколько магазинов. Степень благоустройства в деревне недостаточно высокая.

Прокладка газопровода низкого давлениядеревнюИванково Шекснинского района Вологодской согласно проекта "Распределительные газопроводы " предусмотрена в подземном исполнении низкого давления (Р ? 0,005 МПа),Ду-89 мм от места врезки в газопровод низкого давления через ГРПШ в деревнюИванковопаралельнодороге в деревню (слева) с одним переходом на другую сторону дороги.

Протяженность газопровода от ГРПШ до населённого пункта910м.Давление в точке врезки - 0,005МПа. Расчетная пропускная способность газопровода Ду-90Х8,2 при Рн=0,005МПа и Рк=0,003МПа составляет 1200м/ч.

Проектом предусматривается:

- материал газопровода полиэтилен в подземном исполнении с низким давлением.

- два отключающих устройства Д-80 в подземном исполнении.

Расположение трасы газопроводанизкого давления в деревню Иванково Шекснинского района Вологодской определено актом выбора трассы с уведомлением заинтересованных организаций.

Исходные данные для расчета системы газоснабжения приведены в приложении Б.

2.1 Определение плотности и теплоты сгорания природного газа

Плотность природного газа в нормальных условиях определяется как плотность газовой смеси в зависимости от содержания и плотности отдельных компонентов:

, кг/м³, (2.1)

где r_i - объёмная доля i-го горючего компонента газовой смеси;

с_i - плотность i-го компонента при нормальных условиях,кг/м³.

Теплота сгорания природного газа определяется по формуле:

, МДж/м³, (2.2)

где r_i - объемная доля i-го горючего компонента газовой смеси;

(Q_н^с)_i- теплота сгорания i-го компонента,кДж/м³.

В таблице 1 приведены результаты расчёта теплоты сгорания.

Таблица 1- данные расчёта низшей теплоты сгорания газа Вуктыльского месторождения

Состав	Процентное содержание %	Теплота сгорания кДж/м3.	Плотность кг/м3.
Метан СН4	74,8	35840	0,7168
Этан С2Н6	8,8	63730	1,3566
Пропан С3Н8	3,9	93370	2,019
Бутан С4Н10	1,8	123770	2,703
Пентан С5Н12	6,4	146340	3,221
Азот N2 + ред. газы	4,3	-	1,2505
У	47651	1,043

2.2 Определение потребности в тепловой энергии. Определение расчётного часового расхода газа населенным пунктом

Показатели годового расхода газа требуются для расчётанеобходимого объёма газакоторый нужно доставить в населённый пункт, а расчётные (максимальные часовые расходы газа) - необходим для определения диаметров газопроводов.

Расход потребителями газа определяются несколькими способами: по показателям приборов учёта, по расходу установленного оборудования и его тепловой производительности, по расходам потребителя, по нормам.

Расход газа населённым пунктом зависит оттеплоты сгорания, количества населения, благоустройства отапливаемых зданий, от наличия коммунально-бытовых и промышленных предприятий использующих газ, их числа и характера.

Расход газа на бытовые нужды определяют по усредненным нормам теплоты, так как определить его очень сложно. Расход зависит от множества различных факторов некоторые из которых невозможно учесть. Нормы потребления определяются в расчете на одну еденицу чего-либо. Еденица измерения расход теплоты измеряют в МДж.

По СП 42-101-2003 [12] определяют нормы расхода на бытовые, хозяйственные и коммунальные нужды.

Годовой расход газа для жилых домов, учреждений здравоохранения, предприятий бытового обслуживания населения, общественного питания, хлебозаводов используют нормы расхода в соответствии с [3], приведенные в таблице П1.1 Приложения 1.

Годовое поквартирное потребление газа вычисляется по формуле:

, МДж/год, (2.3)

где z₁- доля людей, проживающих с централизованным горячим водоснабжением (0,87);

z₂ - доля людей, проживающих с газовыми водонагревателями (0,016);

z₃ - доля людей, проживающих безцентрального горячего водоснабжения и без газовых водонагревателей (0,102);

q- норма расхода теплоты на 1 человека в год:

q _к1 = 2800 МДж/год;

q _к2 = 8000 МДж/год;

q _к3 = 4600 МДж/год;

N - количество жителей (? 160 чел);

Y_кв - степень охвата населения города газоснабжением (1).

Q_кв= 1 М160М( 2800 М0,87+ 8000М 0,016 + 4600 М0,102) = 485312 МДж/год

Определяем годовой расход теплоты на отопление и вентиляцию:

, (2.4)

где t_вн- температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий, °С

t_вн= 20°С [1];

t_ср.о- средняя температура отопительного периода, t_ср.о = -3,8°С [17];

t_р.ои t_р.в- расчетные температуры на отопление и вентиляцию,°С;

n_о- продолжительность отопительного периода, n_о = 231 суток [17];

к, к1 - коэффициенты, учитывающие расходы теплоты на отопление и вентиляцию общественных зданий, принимаемые при отсутствии данных соответственно 0,25 и 0,4;

z - среднее число часов работы системы вентиляции общественных зданий в течение суток, принимаемое при отсутствии данных в размере 16 часов;

F - жилая площадь отапливаемых от котельной зданий, м²;

з_о- КПД отопительной системы-0,9;

q_о- укрупнённый показатель максимального часового расхода теплоты на отопление жилых зданий, кДж/ч.

Определение часовых расходов газа.

Неравномерности потребления газа осуществляется способом введения коэффициента часового максимума, который обратно пропорционален периоду, в течение которого расходуется годовой ресурс газа при максимальном его потреблении. Используя этот коэффициент, определим расчётные часовые расходы:

, (2.6)

где - максимальный коэффициент часовой неравномерности за год;

8760 - кол-во часов в году;

m - число часов стояния максимума (из справочника, в данном случае

m = 1862.8 ч/год)

Q_ч. = Q_{ч. mах} / Q_н ^с , м³/ч, (2.7)

если теплота сгорания газа Q_н^с = 47.65 МДж/м³ , то расчетный часовой расход газа на бытовые нужды составит:

Q_ч.^быт_mах= 485312 / 1862.8 =2606 МДж/ч

Q_ч. = 2606 / 47.65 = 54.7 м³/ч

Расчетный часовой расход газа на отопление и вентиляцию составит:

Q_ч.^ов_mах= 21796920/ 2587.2 = 8424.9 МДж/ч

Q_ч. = 8424.9/ 47.65 = 176.8 м³/ч

Расчетный часовой расход газа на горячее водоснабжение составит:

Q_ч.^гвс_mах= 12289895 / 2587.2 = 4750.3 МДж/ч

Q_ч. = 4750.3 / 47.65 = 99.7 м³/ч

Тогда суммарный часовой расход газа составит:

= 54.7+ 176.8 + 99.7 = 331.2м³/ч

В таблице 2 приведён расчёт часового расхода газа.

Таблица 2- расчёт часового расхода газа

Потребители	Расход газа мДж/год.	Теплота сгорания МДж/м3.	Расход газа м3/ч.	Число часов использ-я мах	Часовой расход м3/ч.
1	2	3	4	5	6
Бытовые нужды	485312	47,65	2606	1862,8	54,7
Отопление/ вентиляция	21796920	47,65	8424,9	2587,2	176,8
Горячая вода	12289895	47,65	4750,3	2587,2	99,7
	У	331.2

На рисунке 1 показаны долевая потребность газа населением.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1 - Долевая потребность газа населением.

Из графика видно, что основная доля потребления газа приходится на отопление и вентиляцию.



3. Гидравлический расчет газопровода низкого давления

Гидравлические режимы работы распределительных газопроводов низкого давления определяются исходят из условий максимально допустимых перепадов давления газа наиболее эффективной и работоспособной системы, с бесперебойной работой ГРП, ГРУ, газогорелочных оборудования потребителей в нормативных пределах.

Задача гидравлического расчета -вычислить диаметр газопровода требуемый для подачи газа потребителям без потерь при перепадах давления в начале и конце участка.

При проектировании учитываются более перспективные варианты движения потоков газа и подбирается диаметры сети, чтобы добиться оптимального распределения потоков.Схема потоков газа разрабатывается с тем условием, чтобы газ к потребителю поступал по самому короткому пути.Направления потока газа выбираются, от точки питания к периферии, с наименьшими диаметрами. При таком способе меньше вероятность ошибок.

Потоки газа выбирают так, чтобы, давление газа на параллельных направлениях было приблизительно одинаковым, равномерным. При расчётах сетей сначала учитываются самые длинные участки, а затем по убыванию. Необходимо также учитывать возможность увязки сети.

Дляпонижениядавления газа в сетях подводящих газ к жилым помещениям с давлением не превышающим 3 кПа.служат ГРП, ШРУ которые и являются источником питания населённого пункта. Суммарные потери давления от ГРП до самых дальнего газового прибор не должны превышать 1,8 кПа.При располагаемом перепаде проектируемого давления 1800 Па,из которых 400 Па принимаем в качестве потерь давления во внутридомовых газопроводах и 200 Па потери внутридомовые газопроводы.

Полиэтиленовые газопроводы должны укладываться ниже зоны сезонного промерзания. Расстояние между коммуникациями и газопроводом из полиэтиленовых газовых труб под землёй принимают по нормам как и на стальные трубы, с учётом исключения прогрева полиэтиленовой трубы выше нормы при пересечении с теплоцентралями.Глубина прокладки полиэтиленового газопровода не менее 1,0 м, а в районах с более низкими температурами ниже минус 40°С (до минус 45°С) - 1,4 м.

Переходы газопроводов через автомобильные дороги всех категорий, местного и грузового значения в черте поселения, а также пересечения с коллекторами, тоннелями и каналами, и места прохода газопроводов через стенки колодцев должны предусматриваться в металлических футлярах.

Диаметры газопроводов определяют методом гидравлического расчёта, учитывая бесперебойную подачу газа потребителям в часы максимального его потребления. В процессе проектирования диаметр газопровода определяют по значениям расчётного расхода газа и удельных потерь давления.

3.1 Определение расходов газа на участках

Расход газа несколькими домами или отдельным домом определяется с использованиемкоэффициентов одновременности,м³/ч:

Vр = У (к_оМVМn), м³/ч, (3.1)

гдек_о - коэффициент одновременности;

V -расход газа на прибор, группу приборов, м³/ч;

n - число однотипных приборов, групп приборов.

Для этого определим расход газа на прибор по формуле:

(3.2)

Где Q_р - производительность газового прибора, кДж/ч;

Q_н^р -низшая теплота сгорания природного газа, кДж/м³.

Мощность газового котла «Авангард» составляет М = 24 кВт.

Мощность 2-х конфорочной газовой плиты с учетом коэффициента одновременности М = 2М1,9 + 35М0,09 = 6.95 кВт.

Мощность 4-х конфорочной газовой плиты с учетом коэффициента одновременности М = 2М1,9 + 0,7 + 2,8 + 45М0,09 = 11,35 кВт.

Расход газа на 2-х конфорочную газовую плиту составит:

Расход газа на 4-х конфорочную газовую плиту составит

Расход газа на 4-х конфорочную газовую плиту и газовый котел составит:

3.2 Гидравлический расчет газопровода низкого давления

Основной задачей гидравлического расчета газопровода низкого давления является - определить диаметр газопроводов, по которому газ пойдёт к потребителю. Диаметры газопроводов зависят от длинны участка сети от ГРП до самой дальней точки и должны быть такими, чтобы суммарные потери давления не превышали располагаемый перепад давлений, принимаемый 200.

Основные исходные данные для расчета кольцевой газовой сети низкого давления:

1. Общая протяженность сети, м.

2. Часовое потребление газа в максимуме, м³/ч.

3. Расчетный перепад давления Па

4. Схема газификации населённого пункта.

Вся сеть газопроводов населённого пункта разбивается на участки с одинаковым расходом газа.

Длина участка определяются индивидуально для каждого из них с учётом потерь давления от местных сопротивлений на трение равным 10%,

Допустимые удельные потери давления на трение:

, (3.3)

Где P_р - годовой расход теплоты i-м потребителем, МДж/ч;

1,1 -коэффициент, учитывающий долю потерь давления;

l_i - длина i-ого участка, м.

-зная расчетный расход газа V_р на участке и допустимые удельные потери давления определяем диаметры участков газопровода, мм ;

- для принятого диаметра газопровода находят действительные удельные потери

- для каждого участка потери давления определяют;

(3.4)

- потери давления на всех участках от ГРП до самой крайней точки складывают и сопоставляют полученное значение с располагаемым перепадом .

Если лежит в пределах 0 ч 0,1 , то расчет считается верным.

При > 0,1 следует уменьшить принятые диаметры газопроводов.

Если< 0,1 диаметры следует увеличить, т.к. потери давления от ГРП до последнего потребителя превысят располагаемый перепад давления и потребители не получат заданного давления газа, что приведет к нарушению работоспособности газоснабжения.

В таблице 3 приведены результаты гидравлического расчета.

Таблица 3- Гидравлический расчет газопроводов

№ участка	Vр, м3/час	Lуч, м	(?р / L) доп., Па/м	D,мм	?р / L, Па	P уч., Па
0-1	68.87	309.9	0.134	159х4	0.11	37.40
1-2	61.40	436.7		140х4,5	0.13	62.47
2-3	58.19	169.1		140х4,5	0.12	22.30
3-4	53.80	176.1		133х4	0.14	26.13
4-5	42.98	23.7		133х4	0.11	2.9
5-6	34.63	8.2		114х4	0.14	1.27
6-7	21.47	144.1		89х3	0.20	31.88
7-8	5.96	27.1		60х3,5	0.14	4.18
8-9	4.04	23.4		48х3,5	0.22	5.66
9-10	2.18	26.0		42,3х3,2	0.15	4.29
2-11	6.93	27.0	0.097	60х3	0.19	5.64
11-12	6.87	0.5		60х3	0.20	0.11
12-13	6.67	65.0		60х3	0.14	10.01
13-14	2.41	68.7		48х3.5	0.09	6.80
14-17	1.69	25.0		42.3х3.2	0.11	3.03
17-34	1.12	15.2		38х3	0.12	2.01
14-18	2.01	19.5		42.3х3.2	0.14	3.00
18-36	1.39	15.2		38х3	0.13	2.2
13-16	4.32	19.5		48х3.5	0.28	6.01
16-31	3.20	13.2		48х3.5	0.14	2.03
13-19	1.44	19.0		42.3х3.2	0.01	0.21
19-20	1.20	2.5		38х3	0.11	0.30
20-38	1.12	75.3		38х3	0.12	9.94
11-43	0.89	24.0		38х3	0.09	2.38
12-40	1.39	24.0		38х3	0.12	3.17
16-32	1.12	7.2		38х3	0.12	0.95
19-39	1.12	3.0		38х3	0.12	0.40
20-37	1.12	17.2		38х3	0.12	2.27
17-33	1.39	5.0		38х3	0.13	0.72
18-35	1.39	5.2		38х3	0.13	0.74
3-21	4.39	9.4	0.072	48х3.5	0.30	3.09
21-22	3.63	28.0		48х3.5	0.19	5.86
22-27	3.15	30.0		48х3.5	0.14	4.62
22-28	3.15	2.0		48х3.5	0.14	0.31
21-29	3.15	2.0		48х3.5	0.14	0.31
1-41	8.56	128.0	0.337	60х3.5	0.34	47.87
5-26	10.33	46.2	0.038	76х3	0.05	2.54
6-25	14.68	8.9	0.038	88.5х4	0.10	0.94
7-24	16.41	7.2	0.011	89х3	0.07	0.55
4-42	13.79	69.1	0.040	88.5х4	0.01	0.76
8-23	2.18	22.0	0.008	48х3.5	0.02	0.48
9-22	2.18	9.9	0.004	48х3.5	0.01	0.11

Делаем проверку гидравлического расчета:

Расчет правильный, т.к. потери составили меньше 10%.



4. Расчет и подбор сетевого ГРП

Чтобы снизить давление газа поступающего к потребителю устанавливают газораспределительные пункты ГРП которые снижают давления газа и поддержания его на заданном режиме во всей системе газоснабжения не зависимо от изменения давления и расхода. В месте с тем в ГРП производится очистка газа от механических примесей, учёт газа, контроль за давлениями и температурой газа. Основными элементами оборудования ГРП которые необходимо подобрать для корректной работы пункта это регулятор давления, газовый фильтр, (ПЗК) предохранительный запорный клапан, и (ПСК) предохранительный сбросной клапан.

Оборудование устанавливаемое на ГРП должно соответствовать климатическому исполнению У1 (ХЛ1) категории 1 по ГОСТ 15150-69, для работы окружающей среды от -40 до +60°С (от -60 до +60°С). При необходимости по спецзаказу пункты снабжаются подогревателем которым можно использовать в холодное время года.

Газорегуляторные пункты оборудуют в отдельно стоящих зданиях на определённом расстоянии от других построек и коммуникаций или шкафах на опорах с обязательным ограждением. Газорегуляторный пункт ГРПШ состоит из технологического оборудования установленного в металлическом шкафу.

Газ по входному трубопроводу через входной кран 1, манометры 3 предназначенные для замера входного давления и определения перепада поступает в фильтр 4 (где происходит очистка газа от механических примесей, окалины и пыли), затем через предохранительный запорный клапан 5 поступает к регулятору давления газа 6, где происходит снижение давления газа засчёт редуцирования потока до установленного значения и поддержание его на заданном режиме, а далее через выходной кран 2 поступает к потребителю.

При повышении выходного давления выше допустимого значения заданного изначально открывается предохранительный сбросной клапан 7 и происходит сброс газа в атмосферу. теплота газ двухконтурный котел

При перепадах давления со стороны подачи газа сверх допустимых пределов срабатывает предохранительно-запорный клапан, которым оборудован регулятор, перекрывая дальнейший вход газа. Для бесперебойной подачи газа потребителям во время проведения ремонтных и регламентных работ на основной линии газ поступает через резервную линию. Для увеличения пропускной способности в некоторых случаях открывают обе линии основную и резервную. Для продувки оборудования предусмотрены продувочные трубопроводы установленные на входе и выходе.

На рисунке 2 изображена принципиальная схема ГРП:

Рисунок 2 - Принципиальная схема ГРП: где 1 - задвижка на вводе в ГРП;

2 - задвижка на выходе из ГРП;3 - газовый счетчик;4 - газовый фильтр;

5 - предохранительный запорный клапан;6 - регулятор давления;

7 - предохранительный сбросной клапан;8 - байпас;9 - продувочный газопровод;10 - сбросной газопровод (свеча); 11 - газовый кран.

Не ближе 5 и не дальше чем 100 м от здания ГРП на входных газопроводов из здания ГРП и выводах в колодцах устанавливают отключающие устройства. Перед регулятором давления по ходу газа устанавливается (ПЗК) предохранительный запорный клапан . Предохранительный сбросной клапан (ПСК) устанавливается после регулятора давления. Для учета расхода газа используются газовые счетчики или измерительные диафрагмы.

Газовые счетчики и измерительные диафрагмы устанавливают до регулятора давления на прямолинейных участках.

Регулятор давления должен подбираться по пропускной способности и условному диаметру, по этим параметрам регулятора подбираются предохранительный запорный клапан и газовый фильтр.

4.1 Подбор оборудования

Необходимо подобрать регулятор давления который должен подбираться по пропускной способности и условному диаметру, по этим параметрам регулятора подбираются (ПЗК) предохранительный запорный клапан, (ПСК) предохранительный сбросной клапан и газовый фильтр.

Определим пропускную способность регулятора давления;

1) если и, то пропускная способность регулятора давления определяется по выражению (4.1):

, (4.1)

2) если и, то пропускная способность регулятора давления определяется по выражению (4.2):

, (4.2)

3) если и, то пропускная способность регулятора давления определяется по выражению (4.3):

, (4.3)

4) если и, то пропускная способность регулятора давления определяется по выражению (4.4):

, (4.4)

где

V и V_т - пропускная способность регулятора, м³/ч;

и _т- плотность газа при нормальных условия, кг/м³;

и - перепад давления в регуляторе, МПа;

Р₁ и Р_1т - абсолютное входное давление газа, МПа;

Р₂ и Р_2т - абсолютное выходное давление газа, МПа.

Исходные данные для подбора регулятора давления:

Р_вх- 0,3 МПа = 300 кПа;

Р_вых - 198,57 Па = 0,19857 кПа;

Р_абс- 101,3 кПа

Определяем абсолютное выходное давление газа по выражению (4.5):

Р₂ = Р_вых + Р_абс,(4.5)

Определяем входное давление газа по выражению (4.6):

, (4.6)

где Р_вх - входное давление газа, кПа;

- допустимые потери давления газа от установки расходомерных диафрагм, равные 9,6 кПа;

- потери давления в фильтрах, равные 5 кПа;

- потери давления от ПЗК при d=50 мм равны 6 кПа;

- потери давления от задвижек при d=50 мм равны 4 кПа;

Определяем входное давление:

Вычисляем отношение выходного абсолютного давления газа к входному абсолютному давлению:

кПа < 0,5

Пропускную способность газа вычисляем по условию 4, когда и,

где индекс “ т ” - табличное значение параметра;

V и V_т- пропускная способность регулятора, м³/ч;

Р₁и Р_1т - абсолютное входное давление газа, МПа;

- плотность газа Вуктыльского месторождения - 1,043 кг/м³

V = =315,92 м³/ч

Пропускная способность регулятора давления должна быть не менее чем на 20% больше требуемой по расчету.

Делаем проверку:

V_тр = 68,87 м³/ч;

V_тр/ V = 68,87 /315,92 = 0.22 <0,8

Исходя из расчётов, подбираем регулятор давления газа РДНК-400М: Dу =50мм и диаметром седла 35 мм, входное давление не более 0,6 МПа, выходное давление 2-5 кПа, пропускная способность при входном давлении 0,6 МПа равна 600 м³/ч

На рисунке 3 показан регулятор давления РДНК-400М

Рисунок 3 - Регулятор давления РДНК-400М

Регулятор предназначен для редуцирования высокого и среднего давления на низкое, стабилизации выходного давления независимо от изменений входного давления и отключения потока газа при повышении и понижении давления. Он рассчитан на работу при температуре окружающего воздуха от?40 до+60°С и относительной влажностью до95% при температуре +35°С.

Для очистки газа от механических примесей в ГРП применяют газовые фильтры типа ФГ - 50С: Dу = 50мм, с параметрами входного давление не более 1,2 МПа и максимальной пропускной способностью 4000 м³/ч.

Для зашиты оборудования ГРП от перепадов давления устанавливается сбросной предохранительный клапан ПСК - 50, который автоматически открывается при повышении давления и сбрасывает излишки газа в атмосферу. Пропускная способность предохранительного сбросного клапана определяется как:

V_пск ? 0,0005V, м³/ч (4.7)

V_пск = 0,0005*315,92=1,58 м³/ч

Подбираем мембранный пружинный клапан ПСК-50, мембранного типа прямого действия который подходит для установки на газопроводы низкого, среднего и высокого давления, с заводской настройкой на давление 2000 Па и давления газа в сети 5000 Па. Изготавливается в климатическом исполнении У2 ГОСТ 15150-69, для работы при температурах от -10 до +35 °С.

Площадь сечения трубопровода, необходимая для сброса газа:

F_c=,мм²

где с_г - плотность газа, с_г=1,04 кг/м³;

В - коэффициент, учитывающий физико-химические свойства газа при рабочих условиях, равный 0,755;

р_вх - давление на входе в ГРП, равное 1,15 р₂=1,15?101,49=116,71 кПа;

а - коэффициент расхода, равный 0,6.

F_с=0,8*0,0753 /(3,16*0,755*0,6*11,015)=0,004 см²

d=0,4<50 мм , следовательно подбираем 1 клапан Д_у=50, отсюда

F_с = =1963,5 мм²=0,196 см²

Для бесперебойной подачи газа потребителям во время проведения ремонтных и регламентных работ на основной линии газ поступает через резервную линию (байпас). Газ по входному трубопроводу через входной кран, манометр поступает в фильтр а затем через предохранительный запорный клапан поступает к регулятору давления газа, где происходит снижение давления газа за счёт редуцирования потока до установленного значения и поддержание его на заданном режиме, а далее через выходной кран поступает к потребителю.

На основной и резервной линиях предусмотрены продувочные трубопроводы.

Запорная арматура (задвижки, вентили, пробковые краны), должна соответствовать газовой среде в которой она применяется.

Параметры по которым выбирается запорная арматура;

- условный диаметр D_У

- рабочее давление Р_У

На байпасе устанавливаются последовательно два отключающих устройства с манометром и продувочной свечой между ними.

Запорная арматура устанавливаемая на входе и выходе из ГРП подбирается в соответствии с диаметром регулятора давления, значит подойдёт шаровые краны на 50 мм.

Для контроля давления на входе в ГРП устанавливается ПКК предохранительный запорный клапан, его функция заключается в автоматическом отключении потока газа при повышении и понижении подаваемого в ГРП давления сверх установленной нормы. По таким показателям подходит предохранительно-запорный клапан типа ПКК 40 м. предназначенный для перекрытия потока неагрессивных газов, при повышении и уменьшении давления потока газа.

Для газоснабжения деревни Иванково Шекснинского район используется газ Вуктыльского месторождения. В данном проекте определены его физические характеристики, определен расчетный часовой расход газа и подобрано соответствующее оборудование ГРП, рассчитана годовая потребность в газе с помощью удельных норм потребления газа.

С помощью гидравлического расчета определены диаметры газопроводов, обеспечивающих потери давления в газовой сети, не превышающие 200 Па.

Все инженерные расчёты, для бесперебойного газоснабжения деревни Иванково Шекснинского район, природным газом выполнены в полном объёме.



5. Технико-экономическая оценка установкидвухконтурного газового котла

5.1 Характеристика индивидуального теплоснабжения

Для индивидуального теплоснабжения в квартирах устанавливаются котлы для автономного отопления и горячего водоснабжения, малой мощности (20-30 КВт), оснащенные приборами учёта газа и средствами автоматики, с программируемыми автономным и индивидуальным режимами .

Природного газа, наиболее целесообразно использовать как топливо для индивидуального (поквартирного) теплоснабжения, так, как но является наиболее дешевым топливом с большой теплоотдачей и малыми выбросами в атмосферу.

У поквартирного теплоснабжения есть свои преимущества:

- затраты на оплату отопления и горячего водоснабжения снижаются в 3-4 раза;

- затраты на воде снижаются на 15-17 м³/чел в год;

- возможность поддерживать необходимую температуру;

- наличие счетчика газа позволяет регулировать расход газа и добиваться снижения теплопотребления в 1,5-2 раза (за счет снижения температуры в квартире в ночное и рабочее время);

- повышение надёжности системы теплоснабжения, за счет консервации.

Котел при помощи пластиковых труб присоединяется к существующей системе газоснабжения. Для поквартирного учета газа и воды устанавливаются счётчики по которым можно определить потребление тепловой энергии и воды.

Настенные котлы классифицируются по следующим критериям:

1. мощность котла в расчёте - 1 кВт мощности котла на10м³хорошо утепленного помещения при высоте потолков до 3 м.

2. по количеству контуров в системе отопления:

- одноконтурные (являются частью отопительной системы или ГВС)

- двухконтурные (обеспечивают отопление и горячее водоснабжение)

3. по способу исполнения;

- настенные (экономят рабочее пространство)

- напольные (занимают много места)

Настенные котлы - теплогенераторы небольшой мощности со встроенными горелками атмосферного типа.

Напольные котлы - массивные и мощные котлы для которых требуется отдельное помещение с приточно-вытяжной вентиляцией.

При выборе мощности котла следует учитывать нагрузку на отопление и горячее водоснабжение, (которая во многих случаях является определяющей), так- же учитывается площадь помещения и количество человек, постоянно проживающих в доме.

Двухконтурные котлы малой мощности (16-20 кВт) рассчитаны на полноценную работу только одной линии горячей воды, по приоритету горячего водоснабжения. При отборе горячей воде, котел всю мощность нагрева направляет на контур горячего водоснабжения, нагрев теплоносителя в системе отопления в этот промежуток времени автоматически отключается, и наоборот.

За счёт хорошей теплоизоляции здания температура в помещении в периоды переключения контуров с отопления на ГВС практически не снижается, так - как период использования горячей воды полчаса, максимум час.

Более мощные модели двухконтурных котлов способны одновременно поддерживать температуру отопления и горячего водоснабжения.

Подобная схема работы системы достаточно популярной, в силу ее универсальности и комфортности.Чтобы подобная сеть функционировала, нужен двухконтурный котёл, способный нагревать и теплоноситель на отопление, и воду для горячего водоснабжения

На рисунке4 изображены режимы работы двухконтурного котла.

Рисунок 4а)Работа в режиме отопления б) Работа в режиме ГВС

Основные компоненты газового котла: газовая горелка (одноступенчатые, двухступенчатые, моделированные), камера сгорания, теплообменник отопления, теплообменник горячего водоснабжения, расширительный бак, система автоматики, вентилятор, декоративный кожух, насос циркуляционный системы отопления

Для обеспечения безопасности и регулирования котлы укомплектован системой автоматики.

4. Способ удаления отходящих газов:

- с естественной тягой («камин»);

- с принудительной тягой («турбо»).

Двухконтурные газовые котлы отопления с принудительным методом отвода продуктов сгорания обладают массой достоинств как при монтаже, так в эксплуатации. В таких котлах отходящие газы удаляются при помощи вентилятора, который встроен в сам котёл. Эти модели будут идеальным решением для помещений, в которых не предусмотрен традиционный дымоход. Все продукты сгорания будут выводиться по специальному коаксиальному дымоходу, единственное, что необходимо сделать - это специальное отверстие в стене.

Коаксиальный дымоход называют также "труба в трубе", название говорит само за себя. По внешней трубе будет поступать воздух, а по внутренней при помощи вентилятора выводятся на улицу абсолютно все продукты сгорания. Кроме всего этого такими котлами не сжигается кислород в помещении, им не нужен дополнительный приток холодного воздуха с улицы, дабы поддержать процесс горения. Также такие модели позволяют значительно снизить финансовые затраты при монтаже, потому как нет необходимости в сооружении дорогостоящего традиционного дымохода. Вместо него прекрасно эксплуатируется недорогой и короткий коаксиальный дымоход.

5. Тип розжига:

- электронный розжиг,

- пьезорозжиг.

газовые котлы, обладающие электрическим розжигом, являются более экономичными по причине отсутствия запальника, в котором всегда горит пламя. Ну и еще один плюс таких котлов это то, что после временного отключения электропитания котёл включится автоматически, как только его подача возобновится, в то время как модель с пьезорозжигом нужно будет включать вручную.

Большинство газовых котлов оснащены дополнительными устройствами, способными обеспечить им безопасную эксплуатацию. Самыми основными из них являются:

1. Датчик наличия пламени, который отключит подачу газа при пропаже пламени;

2. Блокировочный термостат, задача которого в отключении котла при повышении температуры воды в котле до аварийной;

3. Устройство, отключающее котёл при остановке подачи электропитания;

4. Устройство, блокирующее котёл при отключении подачи газа;

5. Устройство, отключающее котёл, если показания объёма теплоносителя падают ниже нормы;

6. Датчик контроля тяги.

5.2 Анализ рынка отопительных котлов

Фирм, которые производят газовые котлы и поставляют их на российский рынок, огромное количество. К ним относятся Ariston (Италия), Bosch (Германия), Ferroli (Италия),,Dakon (Чехия), Kiturami (Южная Корея), Vaillant (Германия) и так далее. Одним из самых популярных у российского потребителя по праву является газовый котел двухконтурный baxi (Италия). Современные системы отопления развиваются, меняется конструктивность, но одно остаётся неизменным как и в старых системах это котёл. На сегодняшний день фирм - производителей достаточно много, и каждая из них делает что-то новое , что-то по своему.

На Российском рынке реализуется множество различных брендов котлов как зарубежных так и Российских. Некоторые фирмы производят оборудование адаптированное к нашим климатических условиях. Рассмотрим некоторые из них:

Отопительные котлы немецкой фирмы "Vaillant"

Котлы этого бренда имеют широкий спектр недорогих одноконтурных (модели VU), и двухконтурных (VUW) настенные газовые котлы, высокого качества. У данной фирмы есть модели с принудительной (Turbomax) и естественной (Atmomax) тягой, оборудованные электророзжигом. По типу автоматики настенные газовые котлы "Vaillant" подразделяются на более дорогие и "умные", оснащенные компьютером (серия Plus) и наиболее доступные по цене (серия Pro). К моделям "Vaillant VU" можно подсоединить бойлер объемом от 120 до 200 литров. AtmomaxPlus - настенный газовый аппарат с электронным розжигом, работающий на естественной тяге. Котлы выпускаются двух типов, только отопительные аппараты VU, и комбинированные аппараты VUW со встроенным вторичным теплообменником для приготовления горячей воды.

Технические характеристики и стоимость приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Технические характеристики газовых котловVaillantAtmomaxPlus

Модель	Вес, кг	КПД, %	Мощность, кВт	Размеры, мм	Расход газа,м3/ч	Цена, руб.
AtmomaxPlus VUW 200-5	33	91	7,8-20,0	800х440х338	2,0	72030.00
Atmomax Plus VUW 240-5	35	91	9,1-24,0	800х440х338	2,4	72720.00
Atmomax Plus VUW 280-5	35	91	10,7-28,0	800х440х338	2,8	78020.00

Настенные газовые котлы DAKON (DUA и KOMPAKT) производство Чехия предназначены для отопления и горячего водоснабжения (ГВС) проточным способом в медном теплообменнике. Эти котлы также поставляются в исполнении без подготовки ГВС - DUA R или с функцией дополнительной установку арматуры для подготовки ГВС - DUA D.

...