Газоснабжение города и котельной

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский национальный технический университет

Кафедра: “ Теплогазоснабжение и вентиляция ”

Пояснительная записка к курсовому проекту:

Газоснабжение города

Выполнил: Кульбицкий Ф.Н.

студент гр.310428

Проверил:

Артихович В.В.

Минск--2012



Содержание

Введение

Характеристика города и потребителей газа

Определение физико-химических свойств газообразного топлива

Определение количества ГРП, выявление зон их действия и расчёт количества жителей в этих зонах

Определение расчётных расходов газа бытовыми и мелкими коммунальными потребителями (нагрузок сетевых ГРП)

Определение расхода газа сосредоточенными потребителями

Определение количества котлов для квартальной котельной и уточнение действительного расхода газа для неё

Выбор схемы газоснабжения города

Гидравлический расчет кольцевой сети среднего давления для трёх режимов эксплуатации сети

Выбор схемы газоснабжения квартала, определение расходов газа на квартал. Гидравлический расчет квартальных сетей

Внутридомовое газоснабжение. Подбор газовых приборов. Определение расчётных расходов газа

Выбор схемы газоснабжения секции жилого дома и её гидравлический расчёт

Расчёт газовой горелки для котла квартальной котельной

Схема обвязки котла

Подбор и расчёт оборудования ГРУ котельной

Список используемой литературы

газоснабжение топливо котел квартал



Введение

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), системы связи и телеуправления, средства защиты газопроводов от коррозии. 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-ой категории с давлением от 0,3 до 0,6 МПа;

-- газопроводы высокого давления I-ой 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 данном курсовом проекте 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.

Достоинство сжиженных газов, как топливо. СУГ обладают всеми достоинствами природных газов, кроме того для них можно отметить дополнительно:

возможность создания у потребителей необходимого запаса газа в ж. виде.

простота транспортировки любым видом транспорта и не только трубопроводами, но и переводить в баллонах, цистернах , танкерах.

выделение наибольшего кол-ва тепла при сжигание

отсутствие в составе СУГ коррозионно-активных в-в

доступность использования в любом месте и в любых условиях

недостатки:

переменность состава и теплоты сгорания при естественном испарение (фракционное испарение)

малое значение низшей границы предела воспламенения

плотность пропана и бутана > плотности воздуха, что при утечке вызывает скопление в низших точках и создает взрывоопасные ситуации

низкая температура воспламенения

возможность обмораживания персонала при аварийных ситуациях

большой коэффициентов объемного расширения 

Характеристика города и потребителей газа

В городе Гомельской области , для которого проектируется система газоснабжения, [2].

По приведенным выше данным строим розу ветров (см. чертежи).

Так как город средних размеров и в нем имеются потребители, которые требуют различных давлений, то принимаем двухступенчатую схему газоснабжения 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. К сети среднего давления присоединяются крупные потребители газа: промышленное предприятие, больница, хлебозавод, районные котельные, банно-прачечный комбинат, квартальная котельная, сетевые ГРП. 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.

Связь между газопроводами среднего и низкого давления осуществляется через сетевые ГРП, где давление снижается до необходимой величины и поддерживается постоянным автоматически.

В городе 33 квартала, включая квартальную котельную, две районные котельные, хлебозавод, больницу, промпредприятие и банно-прачечный комбинат.

Жилые дома в этажей составляют жилого фонда, - этажная застройка - жилого фонда. Кварталы имеют среднюю и высокую градостроительную ценность. В пятиэтажных домах установлены газовые плиты и водоподогреватели, в - этажных домах только газовые плиты.

В городе две районные и одна квартальная котельная. Районные котельные расположены на северной и западной окраине города.

Согласно расчету в городе проживает 87173 жителей, которые используют основную часть газа на коммунально-бытовые нужды.

Определение физико-химических свойств газообразного топлива

Состав газа:

, ;

, ;

, ;

, ;

, ;

;

.

Почти все характеристики газообразного топлива могут быть определены, если известен состав, по свойствам простых газов, компонентов смеси.

Плотность газообразного топлива в н.у. определяется по выражению:

,

где -- объёмное процентное содержание -го компонента смеси, ;

-- плотность -го компонента газовой смеси н.у., .

Плотность любого компонента принимают по справочным данным или находят по формуле:



,

где -- молекулярная масса -го компонента смеси, ;

-- объем одного кмоль -го компонента смеси, .

,,

,,

,,

,,

,,

,,

,.

Определим плотность газообразного топлива в н.у.:

.

Низшая теплота сгорания газообразного топлива определяется по выражению:

,

где --низшая объемная теплота сгорания -го компонента, , (принимается по справочным данным).

.

Пределы воспламенения для смеси горючих газов с балластом находятся по выражениям:

,

где -- предел воспламенения (нижний и верхний) -го компонента, ;

-- балласт газообразного топлива, .

.

Пределы воспламенения отдельных компонентов:

СН4:,;

С2Н6:,;

С3Н8:,;

С4Н10: ,;

С5Н12: ,.

,

.

Количество воздуха теоретически необходимого для полного сгорания природного газа находится по выражению:

, ,

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

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

-- объемное процентное содержание сероводорода в газовом топливе.

.

С учетом влажности воздуха:

, ,

где --влагосодержание воздуха,, (определяется по диаграмме при ,

): .

.

Действительное количество воздуха, подаваемого в топку, определяется по формуле:

, ,

где -- коэффициент избытка воздуха, зависящий от типа горелки, .

.

Количество углекислого газа, содержащегося в продуктах сгорания:

,

где -- объемное процентное содержание углекислого газа в газообразном топливе, .

Содержание водяных паров в продуктах сгорания:

, ,

где -- объемное процентное содержание сероводорода в топливе, ;

-- влагосодержание газа (принимаем газ осушенным ).

.

При наличии в газообразном топливе в состав газообразного топлива входит сернистый ангидрид:

.

Количество азота в продуктах сгорания определяется по выражению:



,

где -- объемное процентное содержание азота в газообразном топливе, .

Содержание кислорода в продуктах сгорания находим по формуле:

.

Полный объем продуктов сгорания газообразного топлива составит:

Определение свойств газообразного топлива по углеродному числу

Под углеродным числом для смеси газов следует понимать средневзвешенное число атомов углерода в условном углеводороде , термодинамические и горючие свойства, в которых такие же, как и свойства реальной органической части природного газа.

Углеродное число для смеси газов находится по выражению:

где --объемное процентное содержание предельных углеводородов в смеси, .

.

Плотность газообразного топлива при н.у. определяется по выражению:

,

Теплота сгорания газообразного топлива находится по выражению:

Теоретическое количество воздуха необходимого для сжигания газообразного топлива определяется по выражению:

,

Объем углекислого газа в продуктах сгорания:

,

Объем водяных паров в продуктах сгорания находится по выражению:

,

Содержание и в продуктах сгорания определяется по формуле:

,

Полный объем продуктов сгорания газообразного топлива:

,

Проверка:

.

Определение количества ГРП, выявление зон их действия и расчёт количества жителей в этих зонах

Количество ГРП для газоснабжения бытовых и мелких коммунальных потребителей может быть определено по формуле:

,

где -- газифицируемая площадь, включая площадь проездов, ;

-- оптимальный радиус действия ГРП, , .

Принимаем .

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

Газифицируемая площадь города принимается по внешнему обмеру за вычетом площади кварталов, занятых сосредоточенными потребителями и зелёными насаждениями:

.

Определяем количество ГРП:

.

Принимаем 4 ГРП, определяем зоны их действия и размещаем ГРП на генплане города в центре зон их действия.

ГРП 1 обслуживает кварталы1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 с населением .

ГРП 2 обслуживает кварталы:15,16,22,23,24,29,30,31,33 с населением .

ГРП 3 обслуживает кварталы:27,28,32,34,35,36 с населением .

ГРП 4 обслуживает кварталы:13,14,17,18,19,20,21,25,26 населением .

Для определения расчетных расходов газа различными потребителями необходимо найти количество жителей в городе. Количество жителей в городе определяется по формуле:

,

где -- площадь квартала в красных линиях застройки, ;

-- расчетная плотность населения, .

Размеры кварталов принимаются по генплану города.

Плотность населения принимается в зависимости от зоны различной степени градостроительной ценности территории для жилых районов по табл.1, для микрорайонов по табл.2 Прил.4 [3].



Определение расчётных расходов газа бытовыми и мелкими коммунальными потребителями (нагрузок сетевых ГРП).

В городе располагаются районы с различной этажностью застройки. Принимаем, что в

-ти этажных зданиях проживает населения, а в -ти этажных зданиях проживает населения.

Поскольку в городе население составляет около , то наиболее экономичной является двухступенчатая система газоснабжения. Газ среднего давления Г2 поступает от ГРС к ГРП, где его давление снижается до низкого, и уже газ низкого давления от ГРП идет в квартиры к бытовым газовым приборам.

В кварталах этажностью до -ти этажей включительно в квартирах устанавливаются газовые плиты и проточные водоподогреватели. В кварталах этажностью более -ти этажей квартиры полностью благоустроены, в них имеется централизованное горячее водоснабжение от РК.

ГРП 1. В зоне-ти этажной застройки проживает человек,

-ти этажной застройки -- человек.

ГРП 2. В зоне-ти этажной застройки проживает человек,

-ти этажной застройки -- человек.

ГРП 3. В зоне-ти этажной застройки проживает 7008человек,

-ти этажной застройки --14015человек

ГРП 4. В зоне-ти этажной застройки проживает 7358человек,

-ти этажной застройки --14716человек

Расчетный расход газа, , находим как долю годового расхода:



,

где --коэффициент часового максимума [1]. Величина зависит от общего числа жителей, снабжаемых газом в зоне действия ГРП.

Годовой расход газа , , на хозяйственно-бытовые и коммунальные нужды равномерно распределенными потребителями определяем по выражению:

,

где -- численность населения, ;

-- число расчетных потребителей на 1 тыс. жителей [3];

-- степень охвата газоснабжением в долях единицы;

--нормативный расход газа в тепловых единицах на хозяйственно-бытовые и коммунальные нужды, , табл.2 [1];

-- низшая теплота сгорания газа, .

Расчёт сведён в табл.5.1.

Расход газа на приготовление пищи и санитарно-гигиенические нужды рассчитывается при полном охвате газоснабжением жилой застройки (, графа 4). В графе 6 проставляем нормативный расход газа в тепловых единицах на 1 чел. в год , , [1, табл. 2], при этом учитывается расход теплоты на стирку белья в домашних условиях; в графе 7 -- годовой расход газа , ; в графе 8 -- годовой расход, вычисленный по формуле.

Величина коэффициента часового максимума зависит от общего числа жителей, снабжаемых газом в зоне действия ГРП [1, табл.4]. Значение расчётного расхода газа, , проставляем в графе 10.

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 (прил. 1) и из условия, что столовые работают в две смены. С учетом средней загрузки предприятий общественного питания принимаем охват обслуживанием населения общей численности населения, считая, что каждый человек, регулярно пользующийся столовыми и ресторанами, потребляет в день примерно 1 обед и 1 ужин (или завтрак).

Тогда общее число завтраков, обедов или ужинов составит [7].

Степень охвата газоснабжением столовых в данном случае . -- число дней работы предприятий общественного питания за год. Этот расчёт приводим в графе 5.

По нормативным расходам газа [1] определяем годовой и расчетный расходы газа столовыми. Значение принимаем по [1]. Результаты расчета заносим в соответствующие графы табл.5.1.

Дополнительно учитываем расход газа на нужды предприятий бытового обслуживания населения, принимая его в размере от суммарного расхода газа в жилых домах [1].

Нагрузка ГРП определяется как сумма расчетных расходов газа по всем видам потребления:

;

;



Определение расхода газа сосредоточенными потребителями

Необходимо определить расчетный расход газа для сосредоточенных потребителей больницы, хлебозавода, банно-прачечного комбината, расположенных в городе Гомельской области с населением человек. Используется газ с .

В больнице газ расходуется на приготовление пищи, горячей воды для хозяйственно-бытовых нужд и на лечебные процедуры, на стирку белья в механизированной прачечной, а также для покрытия расходов теплоты на отопление и вентиляцию больницы (при выполнении курсового проекта необходимо предусмотреть на территории больницы котельную).

Число мест в больнице определяется органами здравоохранения [3]. По существующим рекомендациям [7] в городе с населением 90511 человек больница должна иметь койки (прил. 1). Заполняем табл. 6.1., графу 5. При определении расчётных расходов газа на приготовление пищи и горячей воды значение принимаем равной:

[1, табл.4].

Количество стираемого белья в механизированной прачечной больницы находим из условия стирки белья в год на одну койку (прил. 1), т. е. (графа 5).

Нормативные значения расходов газа [1] заносим в графы 6 и 7 и определяем годовые и расчётные расходы газа для больницы (графы 8, 10). Значение для прачечной больницы принимаем по [1,табл. 5]:

.

Расчетный расход газа на отопление и вентиляцию больницы находим по формулам:



,

,

где -- коэффициент, учитывающий дополнительные потери теплоты в системе отопления;, --удельные отопительная и вентиляционная характеристики здания соответственно,

для больниц можно принимать:

и [4];

--объем здания по наружному обмеру, ; для больниц удельная кубатура принимается

в пределах на одну койку [4];

, -- соответственно расчётные температуры внутреннего воздуха в помещении и

наружного воздуха для проектирования отопления и вентиляции;

--коэффициент, учитывающий затраты теплоты на подогрев инфильтрационного воздуха,

(в зданиях с приточной вентиляцией );

-- КПД котельной установки, принимаемый ;

-- температурный коэффициент, определяемый по формуле из [4].

В нашем случае:

;;;

;;.

Удельную кубатуру принимаем равной на одну койку.

Тогда .

;

.

Расход газа для больницы:

.

Эта величина и составляет нагрузку ГРП больницы.

На хлебозаводе газ используется для выпечки хлебобулочных и кондитерских изделий. Производительность хлебозавода определяем из условия выпечки в сутки на жителей [7], т.е. в год на жителей хлебобулочных изделий и кондитерских изделий (прил. 1). Нормативный расход газа на выпечку изделия зависит от вида изделия [1]. Принимаем, что выпечка хлеба формового составляет , подового -- , батонов, булок, сдобы -- от общего количества хлебобулочных изделий. Расчет количества выпекаемых хлебобулочных и кондитерских изделий приводим в графе 5. Коэффициент часового максимума для хлебозавода:

.

Нагрузка ГПР хлебозавода .

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 (графа 5) определяем из расчета помывки в год одним человеком (прил. 1). Считаем, что баней пользуются от общего числа жителей города, причем для половины из них учитываем расход газа на мытье без ванн, для остальных -- мытье в ваннах. Значение для бани принимаем по [1, табл.5]:

.

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 прил. 1.

Принимаем, что от общего, числа жителей сдают белье в прачечную.

При норме 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 на один обед, завтрак или ужин:

.

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

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

;

;

.

Здесь -- расчётные показатели стираемого белья на одно посещение поликлиники, бани и на одно место в гостинице;

-- количество посещений поликлиники в день, приходящееся на жителей;

-- число дней работы поликлиники в году;

-- количество мест в гостинице на жителей;

226650- число помывок в бане в год

При расчете количества белья, поступающего в прачечную из детских учреждений, принимаем, что число детей ясельного возраста составляет , в возрасте от до лет -- от общего числа жителей, а охват обслуживанием детскими учреждениями . При норме белья в год на одного ребенка в яслях и в детских садах количество сдаваемого белья соответственно равно:

;

.

Суммарное количество белья, стираемого в прачечной, составит:

.

Эту цифру проставляем в графу 5 табл. 6.1.

Нагрузку ГРП банно-прачечного комбината определяем как сумму расчетных расходов на баню и прачечную:

.

Определение количества котлов для квартальной котельной и уточнение действительного расхода газа для неё.

В городе имеется две районные котельные.

Районная котельная РК1 обслуживает кварталы 3,6,7,13,14,17,18,19,20,21,25,26,27,28,32,34,35 с общим числом жителей 44299 человек:

-- в зоне -ти этажной застройки проживает 14766человек;

-- в зоне -ти этажной застройки 29532человек.

Районная котельная РК2 обслуживает кварталы1,2,4,5,8,9,10,11,12,15,16,22,23,24,29,30,31,33,36 с общим числом жителей42875:

-- в зоне -ти этажной застройки проживает 14292 человек;

-- в зоне -ти этажной застройки 28583 человек.

Необходимо определить расчётный расход газа районными котельными, обслуживающими город. В квартирах -ти этажных жилых домов установлены проточные газовые водонагреватели.

В квартале 9 с населением 1495 человек, предусматривается квартальная котельная. В квартале 9 примем 7-9 этажную застройку.

На территории больницы расположена отдельная котельная, покрывающая все её расходы теплоты на горячее водоснабжение, отопление и вентиляцию.

Расход газа котельными определяем по выявленным расходам теплоты на отопление жилых и общественных зданий , вентиляцию общественных зданий и горячее водоснабжение жилых и общественных зданий.

Расход теплоты находим по укрупненным показателям [12].

Расход теплоты на отопление жилых и общественных зданий:

, ,

где --укрупненный показатель максимального часового расхода теплоты на отопление жилых зданий, , [12] (прил.2);

--общая площадь жилых зданий, :

, ,

где -- норма общей площади на одного человека, ;

-- количество жителей в обслуживаемой зоне;

-- коэффициент, учитывающий расход теплоты на отопление общественных зданий, .

Приняв при , получим:

Для РК1:;

;

Для РК2:;

;

Для КК:;

.

Расход теплоты на вентиляцию общественных зданий:

, ,

где -- коэффициент, учитывающий расход теплоты на вентиляцию общественных зданий [12].

Для РК1:;

Для РК2:;

Для КК:.

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

, ,



где --укрупнённый показатель среднего расхода теплоты на горячее водоснабжение на одного человека, . Приняв норму расхода воды на горячее водоснабжение для одного человека , находим [12, прил.3];

-- число жителей, пользующихся централизованным горячим водоснабжением.

Для РК1:;

Для РК2:;

Для КК:.

Для зоны с -ти этажной застройкой расход теплоты на горячее водоснабжение учитываем только для общественных зданий (в кухнях квартир жилых зданий установлены газовые водонагреватели):

,

где -- число жителей в зоне -ти этажной застройки.

Для РК1:;

Для РК2:;

Для выявленного теплопотребления города расход газа всеми котельными , , найдем по формуле:

.

КПД котельных установок принимаем:

-- для котельных малой и средней мощности ;

-- для котельных большой мощности .

Для РК1:;

Для РК2:;

Для КК:.

Уточняем расход газа для квартальной котельной. Для этого определим число устанавливаемых котлов в котельной. К установке приняты котлы «КЧ-3 » с поверхностью нагрева и теплосъем с поверхности нагрева котла .

Расход газа одним котлом составляет:

,

Количество котлов в котельной:

.

Принимаем к установке 5 котла.

Уточнённый расход газа на квартальную котельную составит:

.

На эту нагрузку подбирают и рассчитывают оборудование ГРУ котельной. Полученный расход газа является нагрузкой ГРУ квартальной котельной.

Если на территории газифицируемого объекта предусмотрена собственная котельная для покрытия затрат тепла этого объекта, то из расхода газа на районную котельную следует вычесть расход газа объектовой котельной. В нашем случае из нагрузки РК1 следует вычесть расход газа котельной больницы (т.е. на отопление и вентиляцию больницы) ,а из нагрузки РК2 расход газа квартальной котельной. Уточняем расход газа для районных котельных:

.

Выбор схемы газоснабжения города

При численности населения более и сравнительно большой плотности нагрузки принимаем -х ступенчатую систему газоснабжения с давлением:

в I ступени ;

во II ступени .

Запроектируем кольцевую магистраль среднего давления. Такая сеть достаточно надежна. Трассу кольца выбираем так, чтобы уменьшить общую длину сети среднего давления.

Газопроводы прокладываем по улицам.

Всех сосредоточенных потребителей и сетевые ГРП присоединяем к сети среднего давления, т.к. потребность в газе относительно невелика, принимаем одну газораспределительную станцию. Место сооружения ГРС выбираем со стороны подхода магистрального газопровода: на северной окраине города, на расстоянии 300м от ближайшей застройки.



Гидравлический расчёт кольцевой сети среднего давления для трёх режимов эксплуатации сети

Необходимо рассчитать кольцевую систему газоснабжения среднего давления.

Расчётные расходы газа , , нумерация участков и их длины , , показаны на схемах ( рис.9.1.,9.2.,9.3.). Давление газа после ГРС (абс.). Перед конечным потребителем в пределах (абс.).

Значения коэффициентов обеспеченности приведены в прил.3. Расчётные расходы газа заносим в табл. 9.1.

Используется природный газ с плотностью .

Расчёт кольцевой сети среднего давления производим для трёх режимов её работы:

1)аварийного режима 1 -- при отключенном участке , газ движется по кольцу по часовой стрелке;

2)аварийного режима 2 -- при отключенном участке , газ движется по кольцу против часовой стрелки;

3)нормального (расчётного) режима, в котором часть потребителей питается по одной половине кольца, а другая -- по второй, а участок является перемычкой.

Порядок гидравлического расчета:

Вычерчиваем схему газопровода среднего давления (для трёх режимов). Первую схему обозначаем “Аварийный режим 1” (см. рис.9.1.), когда повреждён участок1-11, вторую -- “Аварийный режим 2” (см. рис.9.2.), когда поврежден участок , третью -- “Нормальный (расчётный) режим”( см. рис.9.3.).

Определяем сумму длин данного направления.

Нагружаем схему, пользуясь таблицей 9.1.

Определяем основной диаметр сети по и .

Выбираем перемычку на сети для нормального режима, которая должна находиться с учётом того, что каждый потребитель в нормальном режиме должен получать газ по кратчайшему пути.

Все ответвления рассчитываются в аварийном режиме, причем Pн принимается минимальным в точке врезки всех режимов.

Предварительный выбор диаметров кольцевой сети производим по расчётному (эквивалентному по создаваемой потере давления) расходу газа [7]:

, ,

и среднеквадратичному перепаду давления для рассматриваемого направления газового потока:

, .

В аварийном режиме 1 газ к потребителям поступает по направлению . Отключен участок1-11. Общая протяженность газопроводов этого направления .

.

Давление газа перед наиболее удаленным от ГРС потребителем в аварийных режимах принимают . Примем . Потери давления в местных сопротивлениях учитываем путем увеличения фактической длины расчетных участков газопроводов на .

.

Линии расчетного расхода и среднеквадратичного перепада давления пересекаются в точке, лежащей на линии диаграммы, соответствующей диаметру газопроводов , прил.5. Диаметр участков газопроводов кольцевой сети назначаем, выполняя гидравлический расчёт, приняв диаметр участка на один калибр больше --, т.к. расход газа на участке ГРС--1 значительно больше эквивалентного расхода кольцевой сети .

Расчёт системы сводим в табл. 9.2., в соответствующие графы которой записываем номера участков, фактические и расчётные длины участков, расходы газа.

По номограмме для принятого диаметра и известного расхода находим действительные значения среднеквадратичного перепада давления на газопровода, а затем рассчитываем перепад давления для известной расчётной длины участка. Давление газа в начале участка задано -- , давление газа в конце участка, т.е. в точке 1, определяем по формуле:

, .

Полученное давление на участке ГРС--1 является начальным для последующего участка , давление в конце участка является начальным для участка и т.д. Последним участком в рассматриваемом аварийном режиме является участок13-12.. Диаметры ответвлений принимают меньше диаметров участков кольцевой сети.

Расчёт аварийного режима 1 следует считать правильным, если использован располагаемый перепад давления и величина давления в конце участка13-ГРП1. будет равна принятой . Допустимая невязка .

Аналогичным образом выполняется расчёт газопроводов для аварийного режима 2 с направлением газового потока . Отключен участок .

Расчёт сети при нормальном (расчетном) режиме ее работы сводится к следующему:

1)выбираем расчётные направления потоков газа от ГРС к потребителям, из условия подачи газа к каждому из них по кратчайшему пути; составляем расчётную схему;

2)принимаем диаметры газопроводов по участкам -- наибольшие из двух вариантов выполненных расчётов сети для аварийных режимов;

3)для расчётных расходов газа и принятых диаметров газопроводов определяем потери давления на участках расчётных направлений (по полукольцам) и величины давления газа в точках врезки ответвлений

В данном случае одно расчетное направление принято , другое -- . Участок рассматриваем как резервирующую перемычку. Как следует из расчётов, давления в точках врезки ответвлений при аварийных режимах меньше давлений в этих точках при работе сети в нормальном режиме. Расчёт ответвлений производим для наименьших (из трех известных величин) давлений в точках врезки их в сеть при соответствующих расходах газа, т.е. для наихудших условий работы системы.

В данном проекте 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 расчётного расхода газа обеспечена.



Выбор схемы газоснабжения квартала, определение расходов газа на квартал. Гидравлический расчёт квартальных сетей

Считаем, что выбранный квартал застроен ,7и9-тиэтажными зданиями. Расход газа на квартал определяем из следующей формулы:

,

где -- расчётный расход газа ГРП на зону ,7 и 9-тиэтажной застройки, ;

-- число жителей в выбранном квартале, ;

-- число жителей, проживающих в ,7 и 9-тиэтажных домах, в зоне действия ГРП1, .

Предварительно выполняется разводка газовых сетей низкого давления квартала и составляется расчётная схема газопровода. Для газоснабжения принята тупиковая сеть как наиболее целесообразная для данной застройки. Число врезок распределительных газопроводов соответствует числу вводов в здание, т.е. числу секций в нем. Систему газоснабжения разбивают на расчётные участки с указанием их длины и расхода газа на них. Нумерацию участков начинаем с самого удаленного от ввода в квартал.

Для определения расчётных расходов газа находим удельный расход на участках с путевым отбором газа:

, ,

где -- расход газа столовой (кафе, рестораном), ;

-- суммарная длина участков с путевым отбором газа, .

Для участков с односторонним отбором газа принимается равной половине фактической длины. Для участков с двухсторонним отбором

.

По удельному расходу газа определяем:

-- величину полного путевого расхода на участках с путевым отбором газа:

, ;

-- величину эквивалентного расхода:

, ;

-- величину эквивалентного расхода:

, .

После определения расчётных расходов по всем участкам приступаем к подбору диаметров газопроводов. Расчёт начинаем с наиболее нагруженной и протяжённой ветки. Для неё находим среднюю удельную потерю давления по формуле:

, ,

где -- располагаемый перепад давления в сети, . Принимаем ;

-- суммарная фактическая длина участков газопровода в расчётной ветке, ;

-- коэффициент, учитывающий потери давления в местных сопротивлениях.

На величину ориентируемся при выборе диаметров газопровода. Подобрав диаметры участков газопровода, находим табличные удельные потери давления (по номограмме), расчётную длину участков , , и фактические потери давления на участках , .

Если плотность используемого газа отличается от плотности стандартного газа, то в величину удельных потерь вносим поправку на плотность:

, ,

где -- плотность используемого газа, ;

-- плотность стандартного газа, .

Все полученные в процессе расчёта значения заносим в табл. 10.1. Затем, подсчитываем суммарную потерю давления для расчётной ветки . Эта величина не должна отличаться от расчётного перепада более чем на . При большей невязке необходимо менять диаметр участка сети. Далее, рассчитывается вторая ветка и производится увязка ответвлений.

Примечания:

1.Возможны случаи, когда в ближайших к вводу в квартал ответвлениях не представляется возможным израсходовать располагаемое давление. Тогда диаметр ответвления назначается конструктивно -- не менее диаметра ввода газопровода в здание, и определяется действительная потеря давления в ответвлении.

2.Диаметры распределительных газопроводов основной магистрали принимаются не менее .

При расчете сети рекомендуется принимать следующие диаметры газопроводов:

.

Для ответвлений -- .

Внутридомовое газоснабжение. Подбор газовых приборов. Определение расчётных расходов газа.

Внутридомовая система газоснабжения состоит из ввода в здание, внутреннего газопровода и газопотребляющих приборов. Используется газ только низкого давления. В каждую секцию жилого дома предусматривается отдельный ввод, только в нежилые помещения доступные для осмотра (лестничные клетки, кухни, коридоры). Если на первом этаже жилого дома располагается столовая, то предусматривается самостоятельный ввод с газовым счетчиком. Запорные устройства устанавливаются на вводах, стояках и подводах к приборам.

Необходимо рассчитать внутридомовую систему газоснабжения для секции -этажного жилого дома. Используется природный газ с плотностью и теплотой сгорания .

Предварительно в кухнях выбираются места установки газовых приборов и счётчиков. На плане выполняется разводка газопроводов и составляется аксонометрическая схема внутридомовых газопроводов.

В квартирах устанавливаются газовые плиты и водоподогреватели. Так как объем кухонь больше , то к установке приняты -хконфорочные плиты модели 3100.

Ввод газопровода производится через лестничную клетку, стояки размещаются в кухнях. Горизонтальная разводка выполняется на высоте от пола. Подключение плиты осуществляется на отметке от пола. Счетчики («Титан» G3) должны размещаться на капитальных стенах на высоте от пола до низа счётчика. Расстояние по горизонтали от края счётчика до оси ближайшей горелки плиты должно быть не менее . Отключающие устройства устанавливаются на вводе, перед газовыми счётчиками, на подводках к приборам, на каждом стояке для зданий 6-9 этажей.

Для гидравлического расчёта газопроводов составляется расчётная схема внутридомовой сети. На схеме проставляются номера участков, расходы газа на них, их длины и диаметры. Гидравлический расчёт выполняется через самый удалённый стояк (Ст1), а затем рассчитывается ближайший к вводу стояк (Ст3). Невязка потерь давления по стоякам не должна быть больше . Расчётный перепад давления от врезки внутридомовой сети в квартиры до наиболее удаленного прибора составляет [1] за вычетом потерь давления в газовых приборах и водоподогревателях.

В таком случае, располагаемый перепад давлений составляет:

.

По паспортным данным номинальная тепловая нагрузка плиты составляет:

.

Номинальный расход газа плитой составит:

.

По паспортным данным номинальная тепловая нагрузка водоподогревателя составляет:

.

Номинальный расход газа плитой составит:

.

Выбор схемы газоснабжения секции жилого дома и её гидравлический расчёт.

Порядок расчета:

Выбираем тип газовых приборов и наличие на плане секции их расположения. В 5-хэтажных зданиях устанавливаются плиты и водоподогреватели. Определяем места установки газопроводных стояков и прокладку квартирных разводок. Стояки размещаются в кухнях строго вертикально, прокладка стояков в жилых помещениях, ваннах, санитарных узлах не разрешается. Газовые приборы двух кухонь, разделенных ограждающей конструкцией, присоединяются квартирными разводками к стояку, размещенному в одной из этих кухонь.

Размещаем узлы поквартирного учета газа (газовые счётчики).

Составляем расчётную схему. Нумерация начинается с подводки к газовому прибору верхнего этажа в наиболее удаленном от ввода стояке. Последний участок -- ввод, от места врезки его в дворовой газопровод.

Определяем длины участков с учётом всех требований к установке приборов, тщательно расставив отметки.

5)Определяем расчётные расходы газа для всех участков сети по формуле:

, ,

где --коэффициент одновременности действия газовых приборов (принимаем по [1] в зависимости от типа и количества установленных приборов).

-- номинальный расход газа прибором, .

-- количество приборов (групп приборов).

6)Задаёмся диаметрами участков.

Для первого участка -- по диаметру подводки к прибору ().

7)По таблицам или номограммам находим удельные потери на трение , , и эквивалентные длины , , при .

8)Определяем суммарные значения коэффициента местных сопротивлений для каждого участка. Допускается принимать приближенные значения по табл.6.1 [1].

9)Определяем расчётные длины участков:

, ,

и потери давления на них:

, ,

где , .

10)Определяем дополнительное избыточное давление на вертикальных и наклонных участках:

, ,

где -- плотность воздуха, . Принимаем ;

-- разность абсолютных отметок начала и конца рассчитываемого участка, .

Если , то при движении газа вверх принимаем с , а при движении вниз принимаем с .

11)Определяем потери давления на участках с учетом дополнительного давления:

, .

12)Определяем суммарные потери давления в газопроводах:

, .

13)Полученные суммарные потери давления сравниваются с расчётным перепадом давлений. Если невязка превышает допустимую (), то производится перерасчёт.

Результаты расчёта сводятся в табл.12.1. После расчёта дальнего стояка производится расчёт ближайшего стояка в той же последовательности.

Расчет газовой горелки для котла квартальной котельной

Необходимо рассчитать инжекционную горелку среднего давления туннельного типа для водогрейного секционного котла типа «КЧ-3» с поверхностью нагрева 54.4 м2. Котёл работает на природном газе с кДж/м3, кг/м3. Максимальный расход газа котлом м3/ч. Принимаем к установке 4 горелки.

Расход газа одной горелкой:

м3/ч

Теплопроизводительность горелки:



Мкал/ч

Теоретическое количество воздуха, необходимого для сжигания 1м3 воздуха м3/м3. Коэффициент избытка воздуха .

м3/м3

Расчет сводится к выбору необходимого типа горелки, проверке возможности ее работы при данных условиях и определению необходимого давления газа перед горелкой.

Принимаем к установке инжекционную горелку Стальпроекта типа В116 с тепловой нагрузкой . Диаметры основных элементов горелки: мм; мм; мм.

В основу расчета инжекционных горелок положен закон сохранения энергии. Проверяем баланс энергии в горелке. Должно быть выдержано условие

Определяем затраты энергии:

1. На инжекцию воздуха, т.е. на создание скорости эжектируемого воздуха

, Дж/м3

где - скорость газовоздушной смеси в горловине, м/с

м/с

( принимаем равно температуре воздуха в помещении);

Дж/м3.

2. На изменение скорости струи газа от до

, Дж/м3

где - скорость выхода газа из сопла, м/с.

Определяем эту скорость исходя из закона сохранения количества движения при смешении газа и воздуха. Количество движения 1м3 выходящего из сопла газа равно , а инжектируемого из атмосферы воздуха может приниматься равным нулю, т.к. он не имеет первоначальной скорости.

В горловине смесителя смесь газа и воздуха приобретает скорость и соответствующее ей количество движения . Тогда уравнение сохранения количества движения

=

Отсюда

м/с

Скорость выхода газа из сопла не должна превышать 300м/с, в противном случае необходимо сделать пересчет, выбрав горелку большей тепловой мощности,

Дж/м3

3. Затраты энергии в диффузоре при изменении скорости газовоздушной смеси

, Дж/м3

где - КПД диффузора, зависящий от отношения . .

- скорость смеси в выходом сечении диффузора, м/с

м/с

где м2 (мм)

- плотность газовоздушной смеси в выходном сечении диффузора,

кг/м3

Дж/м3

4. Затраты энергии в насадке горелки

, Дж/м3

где определяется по формуле

м/с

Скорость выхода газовоздушной смеси из насадка горелки должна быть меньше скорости распространения пламени для смеси данного газа при минимальном расходе газа горелкой.

Дж/м3

5. Затраты энергии с выходной скоростью газовоздушной смеси из насадка горелки

, Дж/м3

где кг/м3

Тогда

Дж/м3

6. Общие затраты энергии

7. Источником энергии в горелке является кинетическая энергия струи газа, вытекающего из сопла,

Дж/м3.

Таки образом, . Если бы это условие не было соблюдено, то необходимо было бы принять большую скорость выхода газа из сопла .

8. Определяем необходимое давление газа перед горелкой

Па

где - коэффициент расхода отверстий головки горелки, учитывающий потери при истечении. Так как выходной насадок - это канал длиной от2 до 4 диаметров отверстий, то .

Необходимо учесть, что максимальное давление газа перед горелкой не должно превышать критического давления, равного для природного газа 90000Па. При большем давлении нарушается режим истечения газа из сопла, меняется состав газовоздушной смеси.

Как известно, нормальная устойчивая работа большинства промышленных горелок при коэффициенте избытка воздуха обеспечивается только при наличии стабилизаторов фронта горения (керамические туннели, пластинчатые стабилизаторы и т.д.).

Туннель определяется по диаметру выходного насадка горелки. При мм размеры туннеля следующие:

мм

мм

Для определения скорости, при которой наступает отрыв пламени для горелок с керамическими туннелями, используем формулу

, м/с



где - эмпирический коэффициент,

- нормальная скорость распространения пламени, м/с. Целесообразно рассматривать только максимальное значение скорости, приводящей к проскоку пламени, м/с

- коэффициент температуропроводности смеси, м2/с, м2/с.

Тогда

м/с

Для определения скорости, при которой наступает проскок пламени, пользуются формулой

, м/с

где - эмпирический коэффициент,

м/с.

Таким образом, стабилизация пламени при использовании керамического туннеля будет обеспечена.

Для определения конструктивных размеров горелки используются следующие зависимости:

площадь выходного сечения конфузора находим по формуле

м2

где - расход газа горелкой, м3/ч

- действительное количество воздуха необходимого для сжигания 1м3 газа, м3/ч

- скорость воздуха во входном сечении конфузора, м/с. Принимаем м/с.

Тогда диаметр входного сечения конфузора равняется:

м=250 мм

длина горловины горелки определяется из соотношения

м=503мм

длина конфузора, диффузора и насадка определяется из формулы

, мм

где , - больший и меньший диаметр горелки, мм

- угол раскрытия конуса. Принимаем для конфузора - 600, для диффузора - 80, для насадка - 300.

Длина конфузора:

мм;

Длина диффузора:

мм;

Длина насадка:

мм

Схема обвязки котла

Схема подачи газа (`обвязка') должна обеспечивать безопасную эксплуатацию агрегата. Обвязка котла включает подводящий газопровод, регулирующую и запорную арматуру, продувочную свечу, необходимые измерительные приборы, а также запальные устройства и систему автоматики регулирования и безопасности горения. В качестве отключающих устройств рекомендуется принимать краны на газопроводах диаметром до 100 мм, а при диаметре более 100 мм - задвижки с клиновым затвором.

На ответвлении от газового коллектора к каждому агрегату устанавливается главное отключающее устройство, а перед каждой горелкой - рабочее запорное устройство. Главное служит для регулирования производительности горелки и её отключение. За главным отключающим устройством располагается исполнительный механизм автоматики безопасности (клапан-отсекатель), который является защитно-регулирующим элементом в обвязке агрегата. Он обеспечивает прекращение подачи газа ко всем горелкам котла при недопустимом отклонении давления газа от заданного, погасании пламени, нарушении тяги.

К наиболее удалённому от ввода участку газового коллектора присоединяется продувочный газопровод диаметром не менее 20 мм. Он используется для освобождения газопроводов от воздуха перед пуском агрегата и для вытеснения газа воздухом при консервации и длительной его остановке. Продувка осуществляется при закрытых рабочих отключающих устройствах.

Схемой газопроводов должны быть предусмотрены присоединение запальной и установка КИП для измерения давления газа и воздуха перед горелками и разрежение в топке. В схему введено дополнительное отключающее (контрольное) устройство и трубопровод `безопасности', подключаемый между рабочим и контрольным устройством. Это повышает надёжность обслуживания агрегата. Когда агрегат не работает, все отключающие устройства закрыты. Газ, проникающий через возможные неплотности арматуры, не попадает в топку, а удаляется в атмосферу через трубопровод безопасности.

Подбор и расчёт оборудования ГРУ квартальной котельной

Необходимо произвести подбор и расчёт оборудования для газорегуляторной установки (ГРУ) при известных расчётном расходе газа 393.5 м3/ч, давлении газа на вводе в ГРУ (известно из расчета газопроводов среднего давления), плотности газа .

Фильтр. Предварительно принимаем к установке чугунный волосяной фильтр . Потери давления в чистом фильтре , , определяем по формуле

.

Формула используется совместно с графиком, на котором представлены потери давления в чистом фильтре , , в зависимости от пропускной способности при (абс.) и . Принимаем перепад давления в фильтре по графику для любого расхода. Например, для . Действительный перепад давления в фильтре для заданных исходных данных составит

Потери давления газа в фильтре с чистой кассетой не должны превышать от максимально допустимого перепада давления в фильтре в процессе эксплуатации -- , т.е. должен быть не более .

Принимаем к установке чугунный волосяной фильтр .

Счетчик. Счётчик СГ обеспечивает измерение объёмного количества газа при рабочих условиях, т.е. при давлении и температуре газа в счётчике. Для измерения количества газа в единицах объёма, приведенных к нормальным условиям, необходимо показания счётчика пересчитать по формуле

, ,

Отсюда

, ,

где -- объём газа приведенный к условиям ГОСТ 2939-63, , ();

-- действительный объём газа при рабочих условиях, ;

-- рабочее давление перед счётчиком, ;

-- барометрическое давление, ;

-- нормальное давление;

-- среднее значение рабочей температуры газа.



,

Принимаем к установке счётчик СГ 16-160.

Перепад давления в счётчике СГ определяется по формуле:

, ,

где --перепад давления в счётчике, , при измерении расхода воздуха с ; принимается с учетом действительной загрузки счётчика , :

;

-- плотность газа при н.у.;

-- плотность воздуха.

.

Поскольку счётчик СГ устанавливается после газового фильтра, то при подборе предохранительного запорного клапана и регулятора давления необходимо использовать другие зависимости для определения давления газа до и после этих элементов газорегуляторной установки.

ПЗК. Давление на входе в предохранительно-запорный клапан (ПЗК):

.

Принимаем к установке ПЗК-50.

Потери давления в предохранитльном клапане:

, ,

где --коэффициент местного сопротивления ПЗК, отнесённый к скорости газа во входном сечении клапана, .

Скорость газа на входе в ПЗК:

,

, ,

.

Давление газа на выходе из ПЗК, а следовательно, и во входном сечении регулятора давления газа:

РД. Давление газа в выходном сечении регулятора давления:

,

где -- давление газа в горелке;

;

.

Принимаем к установке регулятор давления РДБК 1-50.

Пропускная способность регулятора давления определяется по формуле:

, ,

где -- площадь седла клапана, ;

-- коэффициент расхода, ;

-- коэффициент, зависящий от отношения давлений и определяемый по формуле:

,

где -- показатель адиабаты, для природного газа .

.

Пределы устойчивой работы регулятора:

Принятый к установке в ГРУ регулятор давления РДБК будет работать устойчиво при расчетном расходе газа .

ПСК. Необходимая пропускная способность предохранительного сбросного клапана (ПСК) в ГРУ при наличии перед регулятором давления предохранительно сбросного клапана определяется по формуле:

;

.

Принимается к установке в ГРУ ПСК-50.



Список используемой литературы

1. СНБ 4.03.01--98. «Газоснабжение»-- Мн.: Минстройархитектуры Республики Беларусь, 1999.--94с.

2. СНиП 2.01.01 -- 82. “Строительная климотология и геофизика. ” --

3. СНиП 2.07.01 -- 89. “Градостроительство,планировка и застройка городских и сельских поселений ”М.1991г.

4. Ионин А.А.и др. Теплоснабжение. -- М.: Стройиздат, 1982.-366с.

5. Артихович В.В., Артихович Т.Б., Пшоник М.Г. Примеры расчетов к курсовому проекту «Газоснабжение города»; Методические указания для студентов специальности Т.19.05- “Теплогазоснабжение, вентиляция и охрана воздушного бассейна”. - Мн.: БГПА,1999.-48с.

6. Теплоснабжение и вентиляция. Курсовое и дипломное проектирование. /Под ред. Проф. Б. М. Хрусталёва. -- Мн.: ДизайнПРО,1997. -- 384с.

7. Ионин А.А. Газоснабжение. -- М.: Стройиздат, 1989. -- 439с.

8. Артихович В.В., Пшоник М.Г. Дополнения к методическим указаниям по выполнению курсового проекта “Газоснабжение города” для студентов специальности Т.19.05- “Теплогазоснабжение, вентиляция и охрана воздушного бассейна”.- Мн.: БГПА,1998.-9с.

9. Артихович В.В., Пшоник М.Г. Газоснабжение бытовых, коммунальных, промышленных и сельскохозяйственных потребителей; Учебно-методическое пособие.- Мн.: БГПА,1995.-59с.

10. Артихович В.В., Пшоник М.Г. Дополнения к методическим указаниям по выполнению курсового проекта “Газоснабжение города” для студентов заочной формы обучения специальности Т.19.05 -- “Теплогазоснабжение, вентиляция и охрана воздушного бассейна”. -- Мн.: БГПА,2002. -- 10с.

11. Стаскевич Н.Л., Северинец Г.Н, Вигдогорчик Д.Я. “Справочник по газоснабжению и использованию газа. ” --Л.:Недра, 1990. --762с.

12. СНиП 2.04.07 -- 86. “Тетловые сети. ”-- М.:Стройиздат, 1987.

Размещено на Allbest.ru

...