Газоснабжение

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Подведем итоги проделанной работы.
1. Рассматриваемый населенный пункт разделен на три района В первом районе отопление и горячее водоснабжение 100% жилых и общественных зданий централизованное от – от ТЭЦ. Во втором - отопление всех зданий централизованное от ТЭЦ. Часть жилых зданий имеет децентрализованное горячее водоснабжение (ГВ) от проточных газовых водонагревателей, часть зданий района - централизованное горячее водоснабжение от ТЭЦ и РТС. В третьем районе отопление децентрализованное от газовых отопительных агрегатов или печей периодического действия, работающих на газе. Горячее водоснабжения отсутствует. Газоснобжение осуществляется по всем трем районам.
К сосредоточенным потребителям газа городской сети, имеющим на входе высокое (среднее) давление газа, относятся хлебо ...

СОДЕРЖАНИЕ
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ 3
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 6
1.1 Характеристика города и потребления газа 6
1.2 Основные параметры системы газораспределения 7
1.3 Мероприятия по эксплуатации системы газоснабжения города 9
1.4 Основные характеристики газа 11
2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 13
2.1 Основные характеристики газообразного топлива 13
2.2 Определение расхода газа районом города 14
2.2.1 Определение количества жителей 14
2.2.2 Определение расчетных расходов газа 14
2.2.3 Расход газа на коммунально-бытовые нужды 16
2.2.4 Расход тепла на отопление, вентиляцию и централизованное горячее водоснабжение жилых и общественных зданий 19
3 СТРОИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ 26
3.1 Определение количества газорегуляторных пунктов (ГРП) 26
3.2 Определение расхода газа в кольцевых распределительных газопроводах низкого давления 27
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 38
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 39

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время природный газ является относительно дешевым источником тепловой энергии, а также ценным сырьем для химической промышленности.
Актуальность проведения повсеместной газификации заключается в том, что природный газ является заменой более дорогого твёрдого топлива или электроэнергии для промышленных предприятий, тепловых электростанций, коммунально-бытовых предприятий, предприятий общественного питания и других отраслей экономики. Кроме того, в сравнении с твердым топливом, в частности, каменным углем, продукты сжигания природного газа наносят меньший вред экологии региона.
Газопроводы на территории городов населенных пунктов прокладываются только под землёй. Для снабжения газом потребителей на территории городов строится распределительная газовая сеть, оборудуются газорегуляторные пункты (ГРП) и другое оборудование.
Целью данной работы является проектирование системы газоснабжения города в соответствии с Генеральным планом населенного пункта и составом природного газа.
В рамках поставленной цели можно выделить следующие задачи:
• рассмотрение теоретических основ проектирования систем газоснабжения населенных пунктов;
• расчет основных характеристик газообразного топлива;
• определение расхода газа районом города;
• определение количества газорегуляторных пунктов (ГРП) ;
• проектирование кольцевых распределительных газопроводах низкого, среднего и высокого давления.

Установка изолирующих фланцевых соединений предусматривается на стояках вводных газопроводов к потребителям, где возможен электрический контакт газопровода с заземленными конструкциями, на вводах газопроводов в ГРС, ГРП, ГРУ.1.4 Основные характеристики газаДля газоснабжения городов применяют природные и искусственные газы. В данном курсовом проекте расчет ведется для природного газа. Природные газы подразделяются на три группы:газы, добываемые из чисто газовых месторождений;газы, добываемые из скважин нефтяных месторождений совместно с нефтью, часто называют попутными;газы, добываемые из конденсатных месторождений.Газообразное топливо представляет собой смесь горючих и негорючих газов, содержащие некоторое количество примесей. К горючим газам относят углеводороды, водород и оксид углерода. Негорючие компоненты - это азот, диоксид углерода и кислород. Они составляют балласт газообразного топлива. К примесям относят водяные пары, сероводород, пыль.Физико-химические и теплотехнические характеристики газового топлива обусловлены различием в составе горючих компонентов и наличием в газе негорючих газообразных компонентов и примесей. Нормальная работа газовых приборов зависит от постоянства состава газа и числа вредных примесей, содержащихся в нем.Основным компонентом природного газа является метан. Содержание метана в природных газах достигает 98%, поэтому его свойства практически полностью определяют свойства природных газов. Метан бесцветный нетоксичный газ без запаха и вкуса. Высшая теплота сгорания метана QB = 39820 кДж/м3, низшая QH = 35880 кДж/м3.Среди примесей к природному газу особо следует выделить оксид и диоксид углерода, а также молекулярные азот и кислород.Оксид углерода бесцветный газ без запаха и вкуса. Теплота сгорания 13250 кДж/м3. Оксид углерода оказывает на организм человека токсическое воздействие, так как легко вступает в соединение с гемоглобином крови. Предельное допускаемая концентрация СО в воздухе помещения при использования газа для коммунально-бытовых нужд составляет 2 мг/м3. Водород бесцветный нетоксичный газ без вкуса и запаса. Высшая теплота сгорания QB = 12750 кДж/м3, низшая теплота сгорания 10790 кДж/м3. Водород отличается высокой реакционной способностью, водородно-воздушные смеси имеют широкие пределы воспламенения.Диоксид углерода бесцветный газ, тяжелый, мало-реакционный. Имеет слегка кисловатый запах и вкус. Концентрация СО2 в воздухе в пределах 4-5% приводит к сильному раздражению органов дыхания, а 10%-ная концентрация СО2 в воздухе вызывает сильное отравление.Азот двухатомный бесцветный газ без запаха и вкуса. Азот не реагирует с кислородом.Кислород газ без запаха, цвета и вкуса. Содержание кислорода в газе понижает его теплотворную способность и делает газ взрывоопасным. Поэтому содержание кислорода в газа не должно быть более 1% по объему.Все природные газы бесцветны и не имеют запаха. Поэтому в случае утечки их из газопровода в помещениях может образоваться газовоздушная смесь. Для своевременного обнаружения утечки горючие газы одорируют, то есть придают им резкий специфический запах, по которому их легко обнаружить при незначительных концентрациях в воздухе помещений. При этом запах природных газов для коммунально- бытовых потребителей должен ощущаться при содержании 1% в воздухе. В качестве одоранта применяют этил меркаптан.2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ2.1 Основные характеристики газообразного топливаДля определения состава природного газа необходимо знать его низшую теплоту сгорания . Определим теплоту сгорания газа по формуле: (2.1)где - низшая теплота сгорания газа, в пересчете на рабочую массу топлива кДж/м ; - низшая теплота сгорания газа на сухую массу топлива, кДж/м3; к - коэффициент влагосодержания газа и определяемый по формуле: (2.2)где, dг - влагосодержание газа, зависящее от температуры, выражаемое в кг на 1нм3 газа в интервале 0,005-0,008 кг/м3, примем dг - 0,0065 кг/м3.Низшая теплота сгорания газообразного топлива на сухую массу определяется по формуле: (2.3) кДж/м3где, Q снi - низшая теплота сгорания i-го компонента газа [];ri - объемная доля i-го компонента газа, %.Подставив значения в формулу 2.1 получим: кДж/м32.2 Определение расхода газа районом города2.2.1 Определение количества жителейПо заданному генплану района города выполняем нумерацию кварталов с определением площадей квартала, зная этажность застройки района города, находим плотность населения (принимаем, что для 1-2 этажной застройки приходится 50-70чел/га, 3-4 этаж - 200-230чел/га, 6-8этаж - 350чел/га). Количество жителей по кварталам определяется по формуле:N = F.b (2.4)где, F - площадь кварталов района города, га ;b - Плотность населения района города, чел/га.Для 5-12-этажной застройки (F1 = 76,8 га):N =.76,8.350 =26880 чел.Для 3-4-этажной застройки (F2 = 96,7 га):N = 96,7.215 =20791 чел.Для 1-этажной застройки (F3 = 47,4 га):N = 47,4.60 =1422 чел.Площадь кварталов вычисляют по генплану, не включая площади улиц, проспектов, площадей, парков, территории промышленных предприятий и заносят в таблицу 4.2.2.2 Определение расчетных расходов газаРасчетный расход газа определяется по годовым нормам. Охват газоснабжением квартир для большинства городов близок к единице. Однако при наличии старого жилищного фонда, который нельзя газифицировать, или наоборот, при наличии высоких зданий, оборудованных электроплитами, степень охвата газоснабжением квартир будет меньше единицы. Годовой расход газа на приготовление пищи и горячей воды существенно зависит от охвата горячим водоснабжением зданий. Определим общее годовое потребление газа в квартирах: МДж/год. (2.5)где, у - степень охвата газоснабжением квартир, т.е. отношение газифицированных квартир к их общему числу (принимается табл.3); N - число жителей в населенном пункте, чел;q1 - норма расхода теплоты на 1 чел. в год в квартире с газовой плитой и централизованным горячим водоснабжением, МДж;q2 - норма расхода теплоты на 1 чел. в год в квартире с газовой плитой и газовым водонагревателем, МДж;q3 - норма расхода теплоты на 1 чел. в год при наличии в квартире газовой плиты без централизованного горячего водоснабжения и газового водонагревателя, МДж (определяются по нормам по приложению 1 []);х1 - доля квартир с централизованным горячем водоснабжением в районе №1;х2 - доля квартир использующая газ на приготовление пищи и горячей воды (с газовыми водонагревателями) в районе № 2;х3 - доля квартир без горячего водоснабжения.Тогда (2.6) МДж/год (2.6)Расход газа определим по формуле: (2.7) м3/час. м3/час. м3/час.Таблица 4.Итоговая таблица по потреблению газа населением города№ кварталовПлощадь квартала м2*104Количество жителей в квартале, чел.Расчетный расход газа, м3/час.Примечание1234518,7358,74,631-й район210,5360,54,651-й район38,7358,74,631-й район410,5360,54,651-й район58,7358,74,631-й район610,5360,54,651-й район78,7358,74,631-й район810,5360,54,651-й район9 8,71870,538,032-й район1010,52257,545,902-й район118,061732,935,232-й район126,931489,9530,292-й район138,061732,935,232-й район146,931489,9530,292-й район158,061732,935,232-й район166,931489,9530,292-й район178,061732,935,232-й район18 9,49569,410,753-й район1915,125907,517,143-й район2013,92835,215,773-й район2110,8565112,293-й район2.2.3 Расход газа на коммунально-бытовые нужды Расход газа фабриками-прачечнымиПри расчете потребления газа этими предприятиями учитывают расход газа теплоты на обработку белья. Норма расхода теплоты на стирку белья отнесена к 1 т сухого белья, поэтому для расчета газа на стирку белья следует определить количество белья, стираемого в прачечных в течение года. Тогда годовой расход газа на прачечные составит: МДж/год (2 8)где: 100 кг - норма на 1 жителя в год;N - число жителей; Z - степень охвата населения прачечными (так как в задании значение zпр не указано, то примем zпр = 0,55);Y- охват газоснабжением прачечных (по заданию табл. 3 упр = 0,8);qпр , МДж - норма расхода теплоты в механизированных прачечных на стирку 1 тонны сухого белья (по табл. приложения 1 qпр = 8800 МДж). МДж/годРасход газа банямиПри определении количества помывок в банях исходим из расчета 52 помывки в год одним человеком. Тогда годовой расход теплоты банями определяется по формуле:Qб=52.Y.Z.N.qб , МДж/ год (2.9)где: 52 - число недель в году;N - число жителей;Y- охват бань газоснабжением (по заданию табл.3 у = 0,8);Z- охват обслуживанием банями (примем равным 0,6); qб = 50 МДж - норма расхода теплоты в банях на одну помывку.Qб = 52 . 0,8 . 0,6 . 49093 . 50 = 61,3 МДж/год Расход газа предприятиями общественного питанияПри расчете годового расхода газа на столовые учитывают их среднюю загрузку. Считая, что каждый человек, регулярно пользующий столовыми и ресторанами, потребляет в день примерно один обед и ужин (завтрак). Следовательно, общее количество газа, потребляемого предприятиями общественного питания города, будет: (2.10)где: 360 - дней в год, а 5 отводится на ремонт;N - число жителей;Y- охват газоснабжением предприятий общественного питания (у = 0,8);Z - охват обслуживанием населения предприятиями общественного питания (примем Z = 0,65).qобед , МДж - норма расхода теплоты на один обед (qобед = 4,2);qзавт/ужин ,МДж - норма расхода теплоты на один ужин/завтрак (qзавтр/ужин = 2,1). МДж/год Расход газа учреждениями здравоохранения.При расчете газа в больницах следует учитывать, что их общая вместимость определяется из расчета 12 коек на 1000 жителей. Общий расход газа больницами города будет равен: (2.11)где: N - число жителей;Y - охват больниц газоснабжением (У = 0,8);- норма расхода теплоты больницами на приготовление пищи и горячей воды (3200 МДж/год). МДж/годРасчет годового расхода газа для хлебозаводов и пекарен.Расчет годового расхода теплоты ведется в предположении, что объем суточной выпечки на жителя составляет 0,6 - 0,8кг. Общий расход газа на хлебозаводы равен:(2.12)где: N - число жителей;Y- охват газоснабжением хлебозаводов и пекарен (Y = 0,8);qх л ,МДж/т - норма расхода теплоты хлебозаводами (qх л = 5450); МДж/годГодовое потребление газа на нужды предприятий торговли, предприятий бытового обслуживания населения (ателье, мастерскими, парикмахерскими, магазинами др.) принимают в размере 5% годового расхода газа на жилые дома. МДж/год.2.2.4 Расход тепла на отопление, вентиляцию и централизованное горячее водоснабжение жилых и общественных зданийРасход тепла на отоплениеМаксимальная величина теплового потока на отопление: Вт(2.13)где : А - жилая площадь зданий, м2;qо - удельный тепловой поток на отопление 1 м2 принимаем по [].k1 - коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий, при отсутствии данных принимать равным 0,25.Расчет ведем по данным для Москвы и Московской области. qо принимаем как для наиболее холодной пятидневки (t = - 30 oC). Для района №1 qо = 87 Вт (проект после 1985 г), для района №2 qо = 128 Вт (проект до 1985 г с учетом энергосберегающих технологий), для района №3 qо = 230 Вт (проект до 1985 г без учета энергосберегающих технологий).Централизованное отопление для районов 1 и 2: ВтДецентрализованное отопление для района 3:ВтСредняя величина теплового потока на отопление:, Вт (2.14)где: tв - температура внутреннего воздуха отапливаемых помещений;tр.о - температура наружного воздуха расчетная для проектирования системы отопления;tср.о - температура наружного воздуха средняя за отопительный период. ВтВтГодовой расход тепла на отопление:м3/год (2.15)где: n – продолжительность отопительного периода, 214 сут; η – КПД отопительной системы (примем равным 0,8);Qнр – низшая теплота сгорания газа (необходимо перевести в ккал/м3).Qнр = 36265,2 кДж/м3 = 8660,1 ккал/м3. м3/год м3/год м3/год(2.16) м3/год м3/годРасход тепла на вентиляциюОпределение максимальной величины теплового потока на вентиляцию зданий в районах 1 и 2:Qmax = A. qo .k1 . k2, Вт (2.17)где: А - жилая площадь зданий,м ;qо - удельный тепловой поток на отопление 1 м2 , Вт;k1 – коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий, при отсутствии данных принимать равным 0,25k2 – коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий, при отсутствии данных принимать 0,4. МВтОпределение средней величины теплового потока на вентиляцию:, Вт (2.18)где: tв - температура внутреннего воздуха отапливаемого помещения;tрр.в. - температура наружного воздуха расчетная для проектирования вентиляции;tср.о. - температура наружного воздуха средняя за отопительный период. МВтГодовой расход тепла на вентиляцию (районы №1 и №2):м3/год (2.18)где: z = 16 - время работы системы вентиляции в течении суток, час;n - продолжительность отопительного периода, 214 сут; η - КПД системы вентиляции (примем равным 0,8);Qнр - низшая теплота сгорания газа (необходимо перевести в ккал/м3).Qнр = 36265,2 кДж = 8660,1 ккал/м3. м3/годРасход тепла на горячее водоснабжение., Вт (2.19)где: m - число жителей районов №1 и №2 (горячее водоснабжение).а = 105 л/сут - суточная норма расхода горячей воды на одного человека в жилом здании;b = 25 л/сут - суточная норма расхода горячей воды на одного человека в общественном здании;55 оС - температура горячей воды;tс = 5 оС - температура водопроводной воды;с = 4,187кдж/кг.оС - теплоемкость воды;η - КПД отопительной системы (примем равным 0,8).12,4 МВт м3/годРасчетный расход газа городом определяется по районам по формуле: (2.20)где : - суммарный годовой расход теплоты, кДж;Qнр - низшая теплота сгорания газа;Кmhax - коэффициент часового максимума.Следовательно, для жилых домов (для 50 тыс. чел. Кmhax = 1/2600): м3/часДля бань (Кmhax = 1/2700): м3/часДля прачечных (Кmhax = 1/2900): м3/часДля больниц (Кmhax = 1/2000): м3/часДля хлебозаводов (Кmhax = 1/6000): м3/часДля малых предприятий торговли (Кmhax = 1/2000): м3/часПромышленное предприятие №1 (фарфоро-фаянсовое, Кmhax = 1/5200): м3/часПромышленное предприятие №2 (стройматериалов Кmhax = 1/5900): м3/часДля промышленного предприятия №3 (текстильное, Кmhax = 1/4500): м3/часОпределим максимальный часовой расход газа м3/(ч*чел): (2.21)где, Qр –максимальный часовой расход газа м3/ч; N – количество жителей в районе города, чел. м3/(ч*чел)Найдем долю жителей отдельных районов:Таблица 5.Годовые и максимальные часовые расходы газа городомХарактер потребления газаГодовые расходы газы по микрорайонам, 106 м3/годЧисло часов использования максимумаМаксимальные часовые расходы газа по микрорайонам, м3/ч123123123123456789101. Потребители низкого давления газа:• жилые дома• мелкие предприятия (5% от потребления жилыми домами)• больницы• предприятия общественного питания• отопление жилых зданий района №3:1. печи периодического действия2. установки непрерывного действия• ВСЕГО:Удельный максимальный часовой расход газа, м3/(ч*чел)3,040,220,0230,866--3,700,170,0170,673--0,240,010,0010,0490,1170,2374444444444444444441169,231423,0792,3109,7185,356,2411,278,770,64433,28334,724,65--45--91,31723,491851,89260,130,0782. Потребители высокого (среднего) давления газа:• Прачечные• Бани• Хлебозаводы• отопление жилых и общественных зданий в районах №1 и №2• вентиляция жилых и общественных зданий в районах №1 и №2• централизованное горячее водоснабжение в районах №1 и №2.• Промпредприятия (ПП)• ВСЕГО.0,2840,9210,8221,980,1049,20,280,2210,7170,6391,530,0814,270,620,0160,0520,047---0,10544444484444448444444897,9476,25,57341,19265,4419,41137,01106,597,79761,4588,5-4031,2-3538,51643,7-53,85105,0823,334969,892816,7156,13 СТРОИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬСеть низкого давления конструируем из условия экономичности с соблюдением требований надежности. Ее выполняют с условием кольцевания основных газопроводов, в том числе связывающих источники питания по низкому давлению. На генплане намечаем прокладку газовых сетей по проездам города. На отдельном листе вычерчивается схема газопроводов низкого давления, желательно закольцованная. Длина ответвлений или тупиков от распределительной сети к потребителям не должна превышать 300м.