Низшая теплота сгорания сложного газа , МДж/м³, определяется по закону аддитивности:

, (1)

где и ? соответственно низшая теплота сгорания, МДж/м³, и доля компонента газовой смеси.

Плотность газа , кг/м³, определяется по формуле

, (2)

где с_i ? соответственно плотность, кг/м³, отдельного компонента газовой смеси.

2. Газоснабжение дрожжевого завода

2.1 Условия прокладки наружного газопровода высокого давления

Дрожжевой завод расположен вне территории района на расстоянии 800 м от границы застройки района. Объектами газоснабжения на территории завода являются столовая с расходом 50 м³/ч, энергоремонтное отделение с расходом газа 500 м³/ч, установка сушки с расходом газа 400 м³/ч, котельная с расходом газа 370 м³/ч, ремонтно-механический цех с расходом газа 700 м³/ч, цех сушки дрожжей с расходом газа 800 м³/ч и цех приготовления питательных солей с расходом газа 608 м³/ч. Общий расход газа на завод 3428 м³/ч.

Снабжение завода предусматривается от подземного газопровода высокого давления П категории, расположенного на расстоянии 800 м от территории завода. Давление газа в точке врезки 0,48 МПа.

От точки врезки в существующий газопровод высокого давления до территории завода предусмотрена подземная прокладка газопровода на глубине 0,8 м от поверхности земли до верхней образующей трубы. На территории завода предусмотрена подземная прокладка газопровода от границы завода до ПУРГ и надземная прокладка газопровода по стенам производственных зданий и на отдельно стоящих опорах высотой 2,5 м, а в местах проезда автотранспорта высотой 5,0 м. В точке выхода газопровода из земли предусматривается устройство футляра и установка задвижки и изолирующего соединения. Кроме этого отключающие устройства предусматриваются на входе и выходе пункта учета расхода газа шкафного типа и перед каждым газоиспользующим объектом. В качестве отключающих устройств газоиспользующих объектов приняты задвижки (у ПУРГ) и шаровые краны, установленные на стенах зданий на высоте, обеспечивающей удобство обслуживания (1,5 м).

2.2 Учет расхода газа

На территории завода предусматривается учет расхода газа отдельно каждым потребителем (цехом) и общезаводской учет расхода газа в ПУРГ-800, установленном на территории завода. Пункт учета расхода газа состоит из шкафной установки, технологического оборудования для учета расхода газа, двух газовых обогревателей с дымоходами. В состав технологического оборудования входят счетчик газа СГ-800 с расходом газа 4000 м³/ч при давлении 0,4 МПа и фильтр волосяной ФГМ-150. Шкафная установка представляет собой металлический шкаф с теплоизоляцией. Для обслуживания технологического оборудования предусмотрены двери, для обеспечения естественной вентиляции - жалюзи, для обогрева технологического оборудования - обогреватели, установленные под днищем шкафной установки.

Технологическое оборудование пункта состоит из двух линий: рабочей и обводной. С целью очистки газа от механических примесей перед счетчиком предусмотрена установка фильтра. Для корректировки показаний счетчика по температуре и давлению транспортируемого газа предусмотрены термометр манометрический и манометр самопишущий. Для визуального наблюдения за давлением газа и измерения перепада давления на фильтре предусмотрен манометр с клапанами. Подача газа к обогревателям осуществляется через вентиль и регулятор давления газа. Обводная линия предназначена для обеспечения бесперебойной подачи газа при ремонте рабочей линии и снабжена краном. Для сброса газа во время ремонта предусмотрен продувочный трубопровод с краном.

2.3 Гидравлический расчет межцехового газопровода

Пропускная способность газопроводов должна приниматься из условий создания при максимально допустимых потерях давления газа наиболее экономичной и надежной в эксплуатации системы, обеспечивающей устойчивость работы ГРП и газорегуляторных установок (ГРУ), а также работы горелок потребителей в допустимых диапазонах давления газа.

Расчетные внутренние диаметры газопроводов определяются исходя из условия обеспечения бесперебойного газоснабжения всех потребителей в часы максимального потребления газа.

Значения расчетной потери давления газа при проектировании газопроводов всех давлений для промышленных предприятий принимаются в зависимости от давления газа в месте подключения с учетом технических характеристик принимаемого к установке газового оборудования, устройств автоматики безопасности и автоматики регулирования технологического режима тепловых агрегатов.

Падение давления для сетей среднего и высокого давлений определяются по формуле

(3)

где P_н - абсолютное давление в начале газопровода, МПа;

Р_к - абсолютное давление в конце газопровода, МПа;

Р₀ = 0,101325 МПа;

- коэффициент гидравлического трения;

l - расчетная длина газопровода постоянного диаметра, м;

d - внутренний диаметр газопровода, см;

₀ - плотность газа при нормальных условиях, кг/м³;

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

Для наружных надземных и внутренних газопроводов расчетную длину газопроводов определяют по формуле

(4)

где l₁ - действительная длина газопровода, м;

- сумма коэффициентов местных сопротивлений участка газопровода;

При выполнении гидравлического расчета газопроводов расчетный внутренний диаметр газопровода следует предварительно определять по формуле

(5)

где d_p - расчетный диаметр, см;

А, В, т, т¹ - коэффициенты, определяемые по [32] в зависимости от категории сети (по давлению) и материала газопровода;

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

Р_уд - удельные потери давления, МПа/м, определяемые по формуле

(6)

где Р_доп - допустимые потери давления, МПа/м;

L - расстояние до самой удаленной точки, м.

А=Р₀/(Р_т162²), (7)

где Р₀ = 0,101325 МПа;

Р_т - усредненное давление газа (абсолютное) в сети, МПа.

, (8)

где Р_н, Р_к - соответственно начальное и конечное давление в сети, МПа.

Принимаем тупиковую схему газоснабжения. Выполняем трассировку межцехового газопровода высокого и среднего давлений. Разбиваем сеть на отдельные участки. Расчетная схема межцехового газопровода приведена на рисунке 1.1. выполняем расчет сети высокого давления. Определяем усредненное давление:

МПа.

Определяем удельные потери давления:

МПа/м.

Таким образом:

см. Принимаем Д_у 125 мм.

Потери давления в ПУРГ складываются из потерь давления в счетчике и потерь давления в фильтре. Потери давления в счетчике принимаются равными 800 Па. Потери давления в фильтре определяются по формуле

, (9)

Где Р - абсолютное давление газа перед фильтром, МПа;

- потеря давления в корпусе и на кассете, Па.

Абсолютное давление газа перед фильтром ФГМ-150 0,513 МПа. Потери давления газа по графику в корпусе 800 Па, на кассете - 130 Па. Плотность газа в нормальных условиях 0,76 кг/м³. Падение газа в корпусе фильтра составит

Падение газа на кассете фильтра составит

Па.

Общие потери давления газа в ПУРГ составят 2122,67 Па.

Перечень местных сопротивлений по участкам сети приведен в таблице 2.

Таблица 2

Ведомость местных сопротивлений

Гидравлический расчет межцехового газопровода выполняем в таблице 3.

Таблица 3

Гидравлический расчет газопровода высокого давления

Выполняем гидравлический расчет газопровода среднего давления.

МПа.

МПа/м.

Таким образом:

Для участка 5-6: см. Принимаем Д_у 125 мм.

Для участка 6-7: см. Принимаем Д_у 100 мм.

Для участка 7-8: см. Принимаем Д_у 100 мм.

Для участка 8-9: см. Принимаем Д_у 100 мм.

Для участка 9-10: см. Принимаем Д_у 65 мм.

Для участка 10-11: см. Принимаем Д_у 65 мм.

Для участка 6-16: см. Принимаем Д_у 90 мм.

Для участка 16-18: см. Принимаем Д_у 90 мм.

Для участка 7-15: см. Принимаем Д_у 65 мм.

Для участка 8-14: см. Принимаем Д_у 80 мм.

Для участка 9-13: см. Принимаем Д_у 80 мм.

Для участка 10-12: см. Принимаем Д_у 25 мм.

Для участка 16-17: см. Принимаем Д_у 80 мм

Рисунок 1 Расчетная схема межцехового газопровода

Таблица 4

Ведомость местных сопротивлений

Таблица 5

Гидравлический расчет газопровода среднего давления

2.3 Подбор оборудования газорегуляторного пункта

Для снижения давления газа с высокого до среднего и поддержания его на заданном уровне проектом предусматривается устройство газорегуляторного пункта. Газорегуляторный пункт (ГРП) расположен в отдельном шкафу на одной площадке с ПУРГ. К основному оборудованию ГРУ относятся регулятор давления РДГ-80В, фильтр ФГ-80, предохранительный сбросной клапан ПСК-50С/400. Для бесперебойной подачи газа к котлоагрегатам во время ремонта или замены оборудования на основной линии редуцирования предусматривается устройства байпаса (обводной линии), на котором последовательно установлены две задвижки.

Подбор фильтра. Фильтр кассетный сварной устанавливается до регулятора давления и служит для очистки газа от механической примеси. Степень засоренности определяется по перепаду давления до и после фильтра. Определение потерь давления газа, Па, в корпусе и на кассете при прохождении через фильтр газа с любой плотностью производится по формуле (9).

Потери давления газа по графику в корпусе 1200 Па, на кассете 800 Па. Абсолютное давление газа перед фильтром 0,509 МПа. Плотность газа в нормальных условиях 0,76 кг/м³. Падение газа в корпусе фильтра составит

Падение газа на кассете фильтра составит

<10000 Па.

Общие потери давления газа в фильтре составляют 2876 Па.

Подбор регулятора давления. Пропускная способность регулятора, м³/ч, с односедельным клапаном определяется по формуле

, (10)

где Q - расход газа, м³/ч, при нормальных условиях;

- площадь седла клапана, см², для РДГ-80В равна 50,2 см²;

L - коэффициент расхода, для РДГ-80В равен 0,38;

- абсолютное входное давление, МПа, для предварительных расчетов принимается минимально возможным давлением газа для сети высокого давления (0,4 МПа);

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

- коэффициент по отношению (),,

Давление газа перед регулятором давления принимается с учетом падения давления в фильтре:

Р=0,509- 0,005 =0,504 МПа.

Определяем пропускную способность регулятора РДГ-80В:

м³/ч.

Для устойчивой работы регулятора давления необходимо, чтобы расход газа через него был в интервале от 10 до 80% от пропускной способности регулятора, т.е.:

.

Проверяем устойчивость работы регулятора РДГ-80В:

%.

Регулятор работает устойчиво.

Подбор предохранительного сбросного клапана. Сбросной пружинный клапан ПСК-50С/400 является автоматическим устройством и предназначен для предупреждения повышения давления газа за регулятором сверх установленного предела и обеспечения сброса в атмосферу избыточного давления газа, возникающего при неполном закрытии регулятора давления. Настройка клапана на контролируемый предел давления газа осуществляется изменением степени сжатия пружины клапана, надмембранная камера которого соединяется с газопроводом выходного давления. При уменьшении контролируемого давления газа за регулятором ниже установленного предела клапан автоматически закрывается. Кран на газопроводе, подводящем газ к сбросному пружинному клапану, пломбируется в открытом положении.

Количество газа, м³/ч, подлежащего сбросу ПСК, определяется при наличии ПЗК по формуле

. (13)

Для предохранительного сбросного клапана ПСК-50С/400, принятого к установке в ГРУ, имеем:

; м³/ч.

Количество сбрасываемого газа входит в диапазон работы ПСК-50С/400.

3. Спецификация оборудования и трубопроводов