Газоснабжение района города(поселка)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Архитектурно-строительный факультет

Кафедра теплогазоснабжения, вентиляции и гидромеханики

Расчетно-графическая работа

По дисциплине «Газоснабжение»

Газоснабжение района города(поселка)

Руководитель:

А.Б.Костуганов

Исполнитель

Студент группы: 15Стр(ба)-ТГВ

А.И. Загитбаева

г. Оренбург 2018



Расчётно-графическое задание

Газоснабжение района города (посёлка)

Исходные данные:

1. План района города (посёлка) - приведён в электронном виде, выдаётся преподавателем;

2. Численность жителей в кварталах принять по нормативной плотности жилого фонда.

3. Потребители газа - согласно генплану;

4. Расходы газа промышленными предприятиями и объектами соцкультбыта - по плану сетей;

5. Минимальное избыточное давление газа перед диктующим потребителем - 1800 Па;

6. Избыточное давление газа на выходе из ГРС - по плану сетей;

7. Диктующий потребитель - согласно генплану;

8. Заданный расчетный перепад давления по полукольцу сети низкого давления - 1200 Па;

9. Планы этажей жилого дома - принять по предшествующему курсовому проекту «Отопление и вентиляция жилого здания»;

Остальные данные, необходимые для расчета, принимаются студентом самостоятельно по соответствующей нормативной и справочной литературе.

Разработать:

1. Пояснительная записка:

- Расчет среднечасовых расходов газа;

- Гидравлический расчет сети низкого давления - а) подключить новых потребителей в заданном районе проектирования; б) оптимизировать работу сети с учётом подключения новых потребителей;

- Гидравлический расчет сети высокого давления - проверить пропускную способность магистрали;

- Подбор оборудования ГРП диктующего потребителя - техническое перевооружение существующих ПРГ или установка новых ПРГ;

- Гидравлический расчет внутридомовых и дворовых газопроводов;

- Разработать решения по производству СМР по сетям газораспределения;

2. Графическая часть:

- Общие данные;

- Генеральный план;

- Расчетные схемы сетей газораспределения;

- План типового этажа с нанесением разводки газопроводов;

- Спецификации на газопроводы и графики производства работ;



Аннотация

Пояснительная записка содержит 65 страницы, в том числе 34 формулы, 2 таблицы, 4 приложения, 16 источников.

В данном расчетно-графическом задании рассматривается вариант строительства системы газопотребления района города с использованием полиэтиленовых, стальных труб и современного газового оборудования. Выбрана наиболее целесообразная прокладка газопровода-ввода в соответствии с требованиями нормативной документации в области проектирования систем газораспределения и газопотребления. Выполнен подбор пункта редуцирования газа, регулирующей и предохранительной арматур.



Содержание

Введение

1. Характеристика объекта газоснабжения

2. Инженерно-геологические изыскания

3. Предлагаемые варианты системы газоснабжения

4. Описание системы газоснабжения объекта

5. Состав и характеристики газового топлива

6. Классификация потребителей газа

7. Гидравлический расчет проектируемого газопровода

7.1 Гидравлический расчет наружного газопровода высокого давления

7.2 Гидравлический расчет внутреннего газопровода

8. Газорегуляторные пункты

8.1 Подбор пункта редуцирования газа

Заключение

Список использованных источников

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г



Введение

Природный газ является самым дешевым энергоносителем, поэтому его использование находит широкое применение в сфере бытового обслуживания жилых и общественных зданий, а также в промышленности. В связи с этим грамотное газоснабжение потребителей является очень важным фактором.

При разработке системы газоснабжения жилого квартала необходимо учитывать достаточно большое количество различных факторов, оказывающих влияние на выбор конструктивного решения по прокладке газопроводов. Система газоснабжения жилого микрорайона должна обеспечивать потребности в газе всех имеющихся потребителей разного типа.

Задачей данной расчетно-графического работы является разработка системы газоснабжения промышленного района города Оренбург.



1. Характеристика объекта газоснабжения

Согласно расчетно-графическому заданию объектом проектирования является сеть газопотребления района города Оренбург. Площадь района

29 . Потребителями которого являются:

-жилые кварталы: 72 5-и этажных жилых дома;

- 25 помещений промышленных предприятий;

-объекты соцкультбыта: школа, магазин, 3 котельные;

- 7-мь административных помещений (офисы). .

Город Оренбург располагается в III B климатическом районе с характеристиками, принятыми по [1] и представленными в таблице 1:

Таблица 1 - Климатические условия.

Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, °С	-32
Температура воздуха наиболее холодных суток, °С	-36
Абсолютная минимальная температура воздуха, °С	-43
Средняя температура отопительного периода, °С	-6,3
Продолжительность отопительного периода, сут	220
Средняя скорость ветра, м/с	3

В рассматриваемом районе существующие промышленные обьекты имеют следующие характеристики:

- категория по пожарной и взрывопожарной опасности - «Г» согласно [14];

-степень огнестойкости - IV согласно [15];

- класс конструктивной пожарной опасности С1 согласно [15];

- класс функциональной пожарной опасности Ф5 согласно [16];

Помещения представляют собой существующие, одноэтажные здания с рулонной кровлей, высота помещений 18 м.



2. Инженерно-геологические изыскания

В административном отношении объект строительства находится на западе в промышленном районе города Оренбург.

Согласно материалам инженерно-геологических изысканий, с запада на восток через всю область располагаются обыкновенные черноземы-лёссовые суглинки. При плотности г=1,6 т/мі в сухом состоянии грунт является практически непросадочным.

Глубина сезонного промерзания для суглинков - 1,65 м.

Район не сейсмичен.



3. Предлагаемые варианты системы газоснабжения

Согласно заданию, на выполнение РГЗ необходимо оптимизировать работу сети с учётом подключения новых потребителей. Предполагается рассматривать коммунально-бытовые здания от центрального отопления, промышленные и складские здания производственного назначения от пристроенной котельной. В жилых зданиях предполагается установить 4-х конфорочное газовое оборудование Гефест.

В соответствии с этим предлагается два варианта проектирования:

1 Прокладка подземного полиэтиленового газопровода-ввода от точки врезки в распределительный газопровод до выхода из земли возле котельной, надземного газопровода - сталь;

2 Прокладка стального подземного газопровода-ввода, надземного газопровода - сталь.



4. Описание системы газоснабжения объекта

По расчетно-графическому заданию предусматривается врезка проектируемого надземного стального газопровода высокого

давления второй категории СТш133х2,0 в существующий надземный стальной газопровод высокого давления диаметром 152мм. Присоединение газопровода-ввода к распределительному газопроводу без снижения давления в нем с помощью перекрывающего устройства производится через патрубок-накладку и шаровой кран в соответствии с типовым решением 8353.22 СТО Газпром 2-2.1-093. Технология врезки отражена в пп. 9.1-9.9 СТО Газпром 2-2.3-357-2009 «Методы присоединения вновь построенных или реконструируемых газовых сетей к действующим газопроводам». Давление в точке подключения составляет от 0,6 МПа до 0,56 МПа.

Проектом предусматривается прокладка газопровода высокого давления в защитном стальном футляре диаметром 168 мм, газопровода низкого давления в защитном стальном футляре 152мм, 57мм при прохождении через проезжие части и при пересечении конструкций здания.

Для снижения высокого давления природного газа второй категории 0,6 МПа до низкого давления 0,003 МПа, предусматривается установка пункта редуцирования газа с двумя линиями редуцирования (основной и резервной).



5. Состав и характеристики газового топлива

В соответствии с заданием на дипломное проектирование для газоснабжения котельной применяется осушенный природный газ, состав и свойства которого должны соответствовать требованиям [14].

Согласно паспорту качества газа, предоставленного химико-аналитической лабораторией, поставляемый газ имеет компонентный состав, приведенный в таблице 2.

Таблица 2 - Компонентный состав газа

Наименование показателя	Содержание, %
Метан (СН4)	94,26
Этан (С2Н6)	2,39
Пропан (С3Н8)	0,56
Бутан (С4Н10)	0,09
Пентан (С5Н12)	0,03
Двуокись углерода (СО2)	0,19
Азот (N2)	2,5

Определим плотность газового топлива при нормальных условиях (абсолютная температура 273,15 К, атмосферное давлении 0,101325 МПа) по формуле:

, (1.1)

где с_i - плотность i-го компонента газовой смеси при нормальных условиях, кг/м³;

y_i - объемное процентное содержание i-го компонента в газовой смеси при нормальных условиях, %.

,

Определим плотность газового топлива при стандартных условиях (абсолютная температура 293,15 К, атмосферное давление 0,101325 МПа) по формуле: газовый топливо редуцирование

, (1.2)

где t - температура газа при стандартных условиях, ^оС.

кг/м³.

Расчет низшей теплоты сгорания газовой смеси по составу газообразного топлива и теплоте сгорания компонентов определим по формуле:

, (1.3)

где Q_н.i - низшая теплота сгорания i-го компонента газовой смеси, кДж/м³.

кДж/м³.

Теоретическое количество сухого воздуха, необходимого для полного сгорания 1м³ природного газа определим по формуле:

, (1.4)



где C_nH_m - объемное процентное содержание углеводородов, входящих в состав газовой смеси, %;

n и m - соответственно число атомов углерода и водорода в каждом углеводороде;

H₂S - объемное процентное содержание сероводорода в газовом топливе, %.

.

Теоретический объем влажного воздуха определим по формуле:

, (1.5)

где d_в - влагосодержание воздуха, г/м³;

0,00124 - объем 1 г водяного пара, м³/г.

.

Действительное количество влажного воздуха, необходимого для сжигания газа, при коэффициенте избытка воздуха б=1,1 составит

,

В состав продуктов сгорания входят углекислый газ, водяные пары, азот и кислород.

Результаты расчета теплотехнических характеристик газового топлива сведены в таблице А.1 приложения А.

Количество углекислого газа, образующегося при сгорании 1 м³ газообразного топлива V_СО, м³/м³, зависит от содержания углерода в компонентах смеси и в балласте топлива

, (1.6)



где СО₂ - объемное процентное содержание углекислого газа в составе газовой смеси, %;

.

Количество образующихся водяных паров V_НО2 , м³/м³, 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 поступающих с воздухом, определим по формуле:

, (1.7)

где d_г - влагосодержание газа, г/м³.

.

Количество кислорода в продуктах сгорания V_O2 , м³/м³, определяется коэффициентом избытка воздуха, при котором ведется процесс горения

, (1.8)

.

Содержание азота в продуктах сгорания V_N2, м³/м³, также зависит от коэффициента избытка воздуха и наличия азота в балласте газовой смеси и определяется по формуле:

, (1.9)

где N₂ - объемное процентное содержание азота в составе газовой смеси, %;

.

Полный объем продуктов сгорания 1 м³ рассматриваемого газа составит:

, (1.10)

.

Результаты расчета характеристик продуктов сгорания сведены в таблицу А.2 приложения А.



6. Классификация потребителей газа.

1 категория помещений- 5-и этажных жилые дома, где 1,2 и 4 подъезда;

2 категория помещений- промышленные предприятия;

3 категория-объекты соцкультбыта: школа, магазин, котельные;

4 категория помещений- административные помещения (офисы).



7. Гидравлический расчет проектируемого газопровода

7.1 Гидравлический расчет наружного газопровода высокого давления

Для проведения расчета на основе выполненной трассировки газопровода составляется расчетная схема, на которой наносится аксонометрический вид наружного газопровода с разбивкой его на отдельные участки. Границы гидравлических участков пронумерованы и указаны их фактическая длина и расчетный расход.

Рассчитывается распределение потоков (расходов) в системе при нормальном гидравлическом режиме, когда все участки находятся в работоспособном состоянии.

Гидравлический расчет СВД производится по перепаду квадратов начального давления газа в точке врезки в подземный газопровод высокого давления и конечного давления на вводе газопровода в котельную.

Падение давления на участке газопровода высокого и среднего давления определяется по формуле:

, (1.13)

где Р_н - абсолютное давление в начале газопровода, МПа;

Р_к - абсолютное давление в конце газопровода, МПа;

л - коэффициент гидравлического трения;

Q₀ - расход газа, м³/ч, при нормальных условиях;

d - внутренний диаметр газопровода, см;

с₀ - плотность газа при нормальных условиях, кг/м³;

l - расчетная длина газопровода постоянного диаметра, м

Коэффициент гидравлического трения л определяется в зависимости от режима движения газа по газопроводу, характеризуемого числом Рейнольдса:

, (1.14)

где н - коэффициент кинематической вязкости газа при нормальных условиях, м²/с;

Q₀, d - обозначения те же, что и в формуле (1.13), и гидравлической гладкости внутренней стенки газопровода, определяемой по условию (1.15):

, (1.15)

где Re - число Рейнольдса;

n - эквивалентная абсолютная шероховатость внутренней поверхности стенки трубы, принимаемая равной для новых стальных - 0,01 см, для бывших в эксплуатации стальных - 0,1 см, для полиэтиленовых независимо от времени эксплуатации - 0,0007 см.

В зависимости от значения Re коэффициент гидравлического трения определяется:

- для ламинарного режима движения газа Re ? 2000

, (1.16)

- для критического режима движения газа Re=2000-4000

, (1.17)



- при Re>4000 - в зависимости от выполнения условия (1.15);

- для гидравлически гладкой стенки (неравенство (1.15) справедливо):

- при 4000 < Re< 100000 по формуле:

, (1.18)

- при Re> 100000 по формуле:

, (1.19)

- для шероховатых стенок (неравенство (1.15) несправедливо) при Re>4000:

, (1.20)

Гидравлический расчет газопровода высокого давления во всей области турбулентного режима можно определить по формуле:

, (1.21)

где n - эквивалентная абсолютная шероховатость внутренней поверхности

стенки трубы, принимаемая равной для новых стальных труб 0,01 см, для полиэтиленовых труб независимо от времени эксплуатации - 0,0007 см.

Падение давления в местных сопротивлениях (колена, тройники, запорная арматура и др.) допускается учитывать путем увеличения фактической длины газопровода на 5-10%.

Расчетная схема наружного газопровода и результаты гидравлического расчета приведены в приложении Б.

7.2 Гидравлический расчет внутреннего газопровода

Внутридомовые газопроводы выполняются из труб по ГОСТ 3262-75* (водогазопроводные). Дворовый газопровод проходит над землей вдоль здания. Перед вводом в здание на газопроводе устанавливается кран с изоляцией - КШИ, предотвращающий продвижение по газопроводу блуждающих электрических токов.

Газопровод до ввода в здание прокладывается открыто с креплением к стенам здания при помощи кронштейнов над окнами первого этажа на расстоянии ниже кровли (карниза) не менее 0,2м по дворовому фасаду здания. Прокладка газопроводов низкого давления разрешается также между окнами на расстоянии не менее 0,2 м от каждого окна. Ввод газопровода в здание осуществляется в помещение, где установлены газовые приборы. Диаметр подводки к газовым плитам равен 15 мм.

Газопроводы внутри здания прокладываются также открыто с креплением к несгораемым стенам при помощи кронштейнов. Газовые стояки располагаются на кухнях, если они находятся одна над другой. Газопроводов в здания рекомендуется заключать в футляр. Концы футляра в местах входа и выхода газопровода из земли рекомендуется заделывать эластичным материалом, а зазор между газопроводом и футляром на вводах газопровода в здания рекомендуется заделывать на всю длину футляра. Пространство между стеной и футляром рекомендуется заделывать.

Запорную арматуру на надземных газопроводах, проложенных по стенам зданий и на опорах, следует размещать на расстоянии (в радиусе) от дверных и открывающихся оконных проемов не менее, 0,5м для газопроводов низкого давления.

Запорную арматура на газопроводах устанавливается на границе сети газораспределения и газопотребления, на каждом стояке.

Гидравлический расчет внутридомового газопровода производят для наиболее удаленного газового стояка и газоиспользующего прибора (газовой плиты или водонагревателя) с соблюдением заданного перепада давления газа 600 Па.

Гидравлический расчет внутридомового газопровода производится в два этапа. Сначала определяются расчетные расходы газа по участкам сети:

где Vi - расход газа, м3/ч; - низшая теплота сгорания газа, кДж/м3; qi - номинальная тепловая нагрузка i-го прибора или группы однотипных приборов, принимаемая по паспортным данным или техническим характеристикам приборов, кВт; Ko - коэффициент одновременности действия для однотипных приборов или группы приборов (табл. 2); ni - количество однотипных приборов или групп приборов; m - количество типов или групп приборов.

После определения расчетных расходов газа на каждом участке внутридомового газопровода приступаем ко второму этапу - гидравлическому расчету. Задаемся диаметром внутридомового газопровода и для гидравлического расчета газопроводов низкого давления определяем удельную потерю давления на участке газопровода в зависимости от расчетного расхода газа (в числителе указан расход газа, м3/ч, в знаменателе - удельная эквивалентная длина lэ). Также можно использовать номограмму.

Расчетная длина участка определяется как сумма фактической и эквивалентной длины, которая учитывает потери давления в местных сопротивлениях. Фактическая длина принимается в соответствии с планом секции жилого дома.

Эквивалентная длина участка внутридомового газопровода определяется как произведение удельной эквивалентной длины и суммы коэффициентов местных сопротивлений участка газопровода. Местные сопротивления определяются для расчетного участка газопровода по табл. 11 [2]. Расчетная схема наружного газопровода и результаты гидравлического расчета приведены в приложении В.



8. Газорегуляторные пункты и газорегуляторные установки

Газовое топливо должно подаваться потребителям под определенным давлением в зависимости от условий его использования. Управление гидравлическим режимом работы системы газораспределения осуществляется с помощью регуляторов давления. Регулятор давления газа - это устройство для редуцирования (понижения) давления газа и поддержания выходного давления в заданных пределах вне зависимости от изменения входного давления и расхода газа, что достигается автоматическим изменением степени открытия регулирующего органа регулятора, вследствие чего также автоматически изменяется гидравлическое сопротивление проходящему потоку газа.

Газорегуляторные пункты (ГРП) являются автоматическими устройствами и выполняют следующие функции:

- снижение давления газа, поступающего из газопровода, до заданной величины;

- поддержание заданного давления на выходе независимо от изменений потребления газа и его давления перед регуляторными пунктами и установками;

- прекращение подачи газа при повышении или понижении давления после регуляторных пунктов и установка сверх заданных пределов;

- очищение газа от механических примесей;

- произведение с высокой точностью учета расхода газа плавно меняющихся потоков неагрессивных газов.

В расчетно-графической работе предусмотрена установка отдельно стоящих пунктов редуцирования газа.

Оборудование ГРПШ рекомендуется размещать в шкафу, выполненном из негорючих материалов, а для ГРПШ с обогревом с негорючим утеплителем. ГРПШ размещаются отдельно стоящими на опорах из негорючих материалов.

8.1 Подбор пункта редуцирования газа

Регуляторы давления выбираются по расчетному (максимальному часовому) расходу газа при требуемом перепаде давления. Пропускная способность таких регуляторов определяется по паспортным данным заводов-изготовителей, полученным экспериментальным путем. Ее величину рекомендуется принимать на 15-20 % больше максимального значения расчетного расхода газа.

Если в паспортных данных регулятора в технических характеристиках приведена величина расхода газа при максимальном давлении с соответствующей плотностью, то при расчетных значениях входного давления Р^ф_вх и плотности с^ф пропускная способность регулятора может быть определена по формуле:

, (1.32)

где Q_п - расход газа выбранного регулятора согласно паспортным данным, м³/ч;

Р^п_вх - входное заданное абсолютное давление газа на входе в регулятор согласно паспортным данным, МПа;

Р^ф_вх - входное фактическое абсолютное давление газа на входе в регулятор согласно гидравлическому расчету, МПа;

ц^п - коэффициент, принимаемый по отношению выходного и входного давления газа;

с₀ - плотность газа при нормальных физических условиях, кг/м³;

ц^ф - коэффициент, принимаемый по отношению выходного и входного давления при использовании других параметров газа;

с^ф - расчетная плотность газа при нормальных физических условиях, кг/м³.

Подберем газорегуляторный пункт для снижения среднего давления газа до низкого.

Предварительно примем ГРПШ №500 на базе регулятора с Venio-B-H-6 основной и резервной линией редуцирования, с узлом учета газа КИ-СТГ-РС-2Ф-50/G25-1А.

Определим пропускную способность регулятора давления Venio-B-H-6 при расчетной плотности газа 0,76 кг/м³, входном абсолютном давлении 0,4 МПа и выходном абсолютным давлении 0,103 МПа:

=388м³/ч.

Подберем газорегуляторный пункт для снижения среднего давления газа до низкого.

Предварительно примем газорегуляторный пункт №12 на базе регулятора с GasTex 122-BV основной и резервной линией редуцирования, с узлом учета газа КИ-СТГ-РС-2Ф-50/G25-1А.

Определим пропускную способность регулятора давления GasTex 122-BV при расчетной плотности газа 0,76 кг/м³, входном абсолютном давлении 0,59 МПа и выходном абсолютным давлении 0,103 МПа:

=639м³/ч.



Заключение

В результате выполнения РГЗ был разработан проект системы газопотребления промышленного района города Оренбург, оптимизирована работа сети с учётом подключения новых потребителей. Разработана внутридомовая сеть газопровода. Выполнен подбор газоиспользующего оборудования, пункта редуцирования газа, регулирующей и предохранительной арматур.



Список использованных источников

1.СНиП 23-01-99*. Строительная климатология. Введ. 01.01.2013. - Москва, 2012 - 108 с.

2.Г.К.Комина. Учебное пособие. Гидравлический расчет и проектирование газопроводов. - М.: СПбГАСУ. -СПб.,210-148с.

3.Теплоснабжение и вентиляция. Курсовое и дипломное проектирование. / Под ред. проф. Б.М. Хрусталева - М.: Изд-во АСВ, 2008. - 784 с., 183 ил.

4. Косарев И.А. Газоснабжение района города: методические указания. / И.А. Косарев. - Оренбург: ОГУ, 2008. - 34 с.

5. СП 282.1325800.2016. Поквартирные системы теплоснабжения на базе индивидуальных газовых теплогенераторов. - М.: «СанТехПроект» 2016.

6. СП 42-101-2003. Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб. - М.: Стройиздат, 2003.

7. СП 42-103-2003. Проектирование и строительство газопроводов из полиэтиленовых труб и реконструкция изношенных газопроводов. - М.: ЗАО Полимергаз, 2003.

8.СП 62.13330.2011*. Газораспределительные системы. Актуализированная редакция СНиП 42-01-2002 (с изменением №2). - М.: Минрегион России, 2014. - 65с.

9.СП 30-13330-2016. Внутренний водопровод и канализация зданий. - -М.: ООО «СанТехПроект». 2017-188с.

10.ГОСТ 9109-81*. Грунтовки ФЛ-03К и ФЛ-03Ж. технические условия. - М.: Стройиздат, 1981.

11.ГОСТ 10704-91. Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент. - М.: Стройиздат, 1993.

12.ГОСТ 50838-2009. Трубы из полиэтилена для газопроводов. Стандартформ. - М.: Стройиздат, 210.

13.Е.А.Карякин. Справочник по промышленному газовому оборудоанию. - М.: Саратов, Научно-исследовательский центр по промышленному гозовому оборудованию «Газовик», 2103-1280с.

14. СП 12.13130.2009. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности. - М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2009.

15. СП 2.13130.2009. Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты. - М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2009.

16. СП 4.13130.2013. Системы противопожарной защиты. Ограничение распространение пожара на объектах защиты. - М.: ФГБУ ВНИИПО МЧС России, 2013.

Размещено на Allbest.ru

...