Основные характеристики газообразного топлива

Исходные данные для проектирования

 

Состав природных газов, % по объему

 

Таблица 1

Номер варианта	СН4	С2Н6	С3Н8	С4Н10	С5Н12	СО2	Редкие газы и N2
3	98,7	0,33	0,13	0,04	-	0,1	0,7

 

Годовые расходы газа, тыс. м3, промышленными предприятиями.

 

Таблица 2

№ варианта	ПП №1		ПП №2		ПП №3
	Расход газа	Отрасль промышленности	Расход газа	Отрасль промышленности	Расход газа	Отрасль промышленности
3	560	Машиностроение	120	Пищевая	350	Электротехническая

 

Охват газоснабжением городских потребителей.

 

Таблица 3

Вид потребления	№ вар.
	3
Расход газа на децентрализованное горячее водоснабжение (% от общей нагрузки района) по району № 2	30
Расход газа на децентрализованное отопление жилых зданий (% от общей отопительной нагрузки) по району №3: 1. от печей периодического действия 2. от мелких установок непрерывного действия	25 75
Расход газа на газификацию коммунальных предприятий и учреждений (% от общего числа)	80

 

На генплане города указаны три района жилой застройки:

№1 - перспективной многоэтажной застройки (от 5 до 12 этажей);

№2 - существующей малоэтажной застройки (от 2 до 4 этажей);

№3 - существующий район одноэтажной усадебной застройки.

Район №1. Отопление и горячее водоснабжение 100% жилых и общественных зданий централизованное от ТЭЦ.

Район №2. 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.

Район №3. Отопление, децентрализованное от газовых отопительных агрегатов или печей периодического действия, работающих на газе. Горячего водоснабжения и механической вентиляции нет.

 

Расчетная часть проекта

Основные характеристики газообразного топлива

 

Для определения состава природного газа необходимо знать его низшую теплоту сгорания . Она определяется исходя из состава газа, и лежит в диапазоне 35…40МДж/м3

Определяем теплоту сгорания газа по формуле:

 

 

где, - низшая теплота сгорания газа, в пересчете на рабочую массу топлива кДж/м3;

 - низшая теплота сгорания газа на сухую массу топлива, кДж/м3;

к - коэффициент, учитывающий влагосодержание газа и определяемый по формуле:

 

 

Где, dг - влагосодержание газа, зависящее от температуры, выражаемое в кг на 1нм3 газа в интервале 0,005-0,008 кг/м3.

Низшая теплота сгорания газообразного топлива на сухую массу определяется по формуле:

 

 

Где,  - низшая теплота сгорания i-го компонента газа (определяется по приложению 3 данных методических указаний);- объемная доля i-го компонента газа, % (принимается по заданию).

 

 

Определение расхода газа районом города

Определение расходов газа

 

Удельный расход газа определяется по кольцам в зависимости от отношения расхода газа кварталом на расчетную длину газопровода, охватывающий квартал по формуле:

 

 

где, Qуд - удельный расход газа, м3/час*ч;- расчетный расход газа, i -го квартала, м3/час;

 

 

- удельный максимальный часовой расход газа на 1человека, м3/час*чел;

- количество жителей i - го квартала;р - расчетная длина периметра квартала или длина питающего контура, м.

Для точности расчетов, удельный расход газа определяется до третьего знака после запятой.

Полученные данные заносим в таблицу 6

Удельные путевые расходы для всех питающих контуров сети

 

Таблица 6

№ контура	Площадь, га	Численность населения N,чел.	Расход газа Qi,м³/ч	Длина питательного контура l,м	Удельный путевой расход Qуд, м³/ч.п.м
I	0,35947	8400	504	242,9	2,08
II	0,35947	8400	504	242,9	2,08
III	0,35947	5160	464,4	242,9	1,91
IV	0,35947	5160	464,4	242,9	1,91
V	0,35947	8400	504	242,9	2,08
VI	0,35947	8400	504	242,9	2,08
VII	0,35947	5160	464,4	242,9	1,91
VIII	0,35947	5160	464,4	242,9	1,91
IX	0,35947	8400	504	242,9	2,08
X	0,35947	5160	464,4	242,9	1,91
XI	0,35947	5160	464,4	242,9	1,91
XII	0,35947	5160	464,4	242,9	1,91
XIII	0,35947	1440	461	242,9	1,89
XIV	0,35947	1440	461	242,9	1,89
XV	0,35947	2649	462	242,9	1,9
XVI	0,35947	5160	464,4	242,9	1,91

 

 

Путевой расход газа при одностороннем потреблении определяется по формуле:

 

 

где - удельный расход газа i-го квартала, м3 /(ч*м);

- расчетная длина участка газопровода, м.

Путевой расход газа на участке газопровода при двухстороннем потреблении газа определяется по формуле:

 

 

где  и  - соответственно, удельные расходы I и 2 кварталов, м3 /(ч*м)

Транзитный расход газа начинают определять с концевого участка газопровода.На следующем участке газопровода транзитный расход газа равен путевому расходу, а на последующих участках он определяется как сумма путевых и транзитных расходов газа предыдущего участка по формуле:

 

 

Где,  - транзитный расход n -го участка газопровода, м3/ч;

 - путевой расход газа (n-1) участка, м3/ч;

 транзитный расход газа (n-1) участка, м3/ч.

Эквивалентный или сосредоточенный расход газа на участке газопровода определяется по формуле:

 

Расчетный расход газа на участке газопровода определяется по формуле:

 

 

Результаты расчета сводятся в таблицу 7.

Определение расчетных расходов газа для участков сети

 

Таблица 7

№ участка	Длина участка l,м	Удельный путевой расход	Qп	0,55Qп	Qтр	Qр
1	69,8	2,08	145,18	79,85	0,00	79,85
2	51,5	2,08	107,12	58,92	0,00	58,92
3	51,5	2,08	107,12	58,92	53,56	112,48
4	51,5	1,91	98,37	54,10	482,90	537,00
5	51,5	1,91	98,37	54,10	133,32	187,42
6	69,8	1,91	133,32	73,32	0,00	73,32
7	69,8	1,91	133,32	73,32	32,79	106,11
8	69,8	3,99	278,50	153,18	43,72	196,89
9	69,8	2,08	145,18	79,85	53,56	133,41
10	51,5	2,08	107,12	58,92	174,79	233,71
11	51,5	2,08	107,12	58,92	43,72	102,63
12	51,5	1,91	98,37	54,10	32,79	86,89
13	51,5	1,91	98,37	54,10	0,00	54,10
14	73,8	1,91	140,96	77,53	0,00	77,53
15	73,8	1,91	140,96	77,53	32,79	110,32
16	73,8	3,99	294,46	161,95	43,72	205,67
17	73,8	2,08	153,50	84,43	174,79	259,22
18	73,8	2,08	153,50	84,43	0,00	84,43
19	73,8	2,08	153,50	84,43	0,00	84,43
20	51,5	3,99	205,49	113,02	240,90	353,92
21	51,5	1,91	98,37	54,10	1 197,33	1 251,43
22	51,5	1,91	98,37	54,10	1 643,18	1 697,29
23	73,8	1,91	140,96	77,53	0,00	77,53
24	73,8	1,91	140,96	77,53	32,79	110,32
25	73,8	1,91	140,96	77,53	271,80	349,33
26	73,8	3,99	294,46	161,95	240,90	402,85
27	73,8	2,08	153,50	84,43	0,00	84,43
28	51,5	3,97	204,46	112,45	1 134,79	1 247,24
29	51,5	3,8	195,70	107,64	271,80	379,44
30	51,5	3,81	196,22	107,92	32,79	140,71
31	51,5	1,91	98,37	54,10	0,00	54,10
32	69,8	1,91	133,32	73,32	0,00	73,32
33	69,8	3,81	265,94	146,27	32,79	179,05
34	69,8	3,81	265,94	146,27	48,67	194,93
35	69,8	1,89	131,92	72,56	0,00	72,56
36	69,8	1,89	131,92	72,56	97,34	169,89
37	51,5	1,89	97,34	53,53	0,00	53,53
38	51,5	1,89	97,34	53,53	0,00	53,53
39	51,5	1,9	97,85	53,82	48,67	102,49
40	51,5	1,91	98,37	54,10	133,32	187,42
		сумма Qп	5 982,05		суммаQп+Qтр ГРП	5982,05

 

Гидравлический расчет магистральных газопроводов высокого давления (ГВД)

 

На генплане района города намечают прокладку газопроводов высокого или среднего давления (согласовать с преподавателем). 3акольцовывание газопроводов наиболее целесообразно в районах с многоэтажной застройкой кварталов. Трассировка газопроводов производится таким образом, чтобы длина ответвлений от кольцевого газопровода была минимальной (не более 200 м для повышения надежности газовых сетей). К газопроводу высокого или среднего давления присоединяются все промышленные предприятия, бани, прачечные, хлебозаводы, районные или квартальные котельные, ТЭЦ и газорегуляторные пункты (ГРП).

Гидравлический расчет кольцевого газопровода высокого или среднего давления производить после согласования с руководителем проекта намеченной трассы газовых сетей.

Гидравлический расчет магистральных газопроводов производится для двух аварийных и нормального режимов потребления газа.

Начальное давление газа принимается по заданию (давление газа на выходе из газораспределительной станции - ГРС). Конечное давление газа при максимальной нагрузке газовой сети должно обеспечивать нормальную работу регулятора давления газе. В большинстве случаев перед ГРП достаточно иметь избыточное давление газа примерно 200...250 кПа абс.(1,2).

На расчетной схеме газопроводов высокого или среднего давления наносятся номера участков, расстояние между участками в метрах, расчетные расходы газа в м3/час., наименование промышленных предприятий и их расходы, квартальные или районные котельные.

Сначала на расчетной схеме ГВД или ГСД намечается нормальный режим, когда поток газа движется по полукольцам. Точка слияния потоков газа находится по двум условиям: 1) расходы газа по левой и правой ветвям должны быть примерно равны между собой;

) длина газопроводов по обеим ветвям должны быть также равнозначными.

Определение аварийного расхода газа производится по формуле:

 

 

где Qав - аварийный расход газа по магистральному кольцевому

газопроводу, м3/час;- расход i-х потребителей газа, м3/ч;

Коб,i - коэффициент обеспеченности i -го потребителя газа.

Коэффициент обеспеченности газом при аварийных ситуациях для бытовых потребителей (ГРП)0,6-0,85;для промышленных предприятий - 0,5-0,9; для котельных 0-0,75; (Коб,i=0,7)

 

 

Среднеквадратичную потерю давления газа по кольцу определяем по формуле:

 

 

где Рн, Рк - соответственно, начальное и конечное давление газа, кПа;р - расчетная длина кольцевого газопровода, м.

Расчетная длина участков магистрального газопровода принимается с учетом 10% потерь давления газа в местных сопротивлениях по формуле:

 

где lф - фактическая длина участка газопровода, м.

 

 

По номограмме для гидравлического расчета газопроводов высокого или среднего давления по Qав и Аср определяем предварительные диаметры кольцевого газопровода 273х7 мм.

Первый аварийный режим, когда отключен головной участок магистрального газопровода слева от источника газоснабжения (ГРС) (1-2), второй аварийный режим - когда отключен участок газопровода справа от ГРС(20-1).

Диаметрами газопроводов задаемся предварительно выбранными и по номограмме для гидравлического расчета высокого или среднего давлений в зависимости от расчетного расхода газа и диаметра определяем фактическую квадратичную потерю давления газа на участках газопровода, чтобы давление газа у последнего потребителя не было ниже минимально допустимого предела (Рк+50 кПа).

Конечное давление газа на участке определяется по формуле:

 

 

где Рн - начальное давление газа на участке, кПа;

Аср - среднеквадратичная потеря давления газа, кПа2 /м.;р - расчетная длина участка газопровода, м.

Конечное давление газа для данного участка газопровода равно начальному давлению газа следующего участка.

Результаты расчетов свести в таблицу 10.

Расчет ответвлений

 

Начальное давление газа на участке ответвления принимается равным конечному давлению газа на участке для аварийных и нормального режимов движения потоков газообразного топлива.

Расчетные данные также вносим в таблицу 12.

Таблица 12 - Гидравлический расчёт ответвлений

Отказал участок 1-2			Отказал участок 20-1			Показатели участка
N ответвления	ly, м	Р2н отв, (кПа)2	N ответвления	ly, м	Р2н отв, (кПа)2	N ответвления	Qпот×0,7, м3/ч	(Рн2-Рк2)/(1,1Lу), кПа	dн×S, мм
2	115	79847	20	140	77077	2	234,22	453,33	-
3	150	79847	19	115	77077	3	60,34	347,56	-
4	140	79847	18	115	77077	4	278,60	372,38	-
5	115	79847	17	140	77077	5	153,79	453,33	-
6	140	79847	16	140	77077	6	145,18	372,38	-
7	71	82043	15	115	77427	7	9187,22	762,40	114x4
8	140	83618	14	71	90065	8	1051,09	396,87	57x3
9	115	89437	13	140	96865	9	23,38	529,14	-
10	140	92567	12	115	113749	10	64,47	454,98	-
11	115	101701	11	115	119568	11	5,53	626,09	-
12	115	105471	10	140	130458	12	14,11	655,90	-
13	140	114094	9	115	133458	13	328,48	482,89	-
14	71	157824	8	140	138950	14	12377,40	865,11	133x4
15	115	193843	7	71	169899	15	260,96	434,20	-
16	140	243279	6	140	205819	16	1296,65	354,40	57x3
17	140	251255	5	115	219369	17	14,77	354,40	-
18	115	311543	4	140	275454	18	157,29	431,44	-
19	115	349835	3	150	328430	19	61,67	431,44	-
20	140	360000	2	115	360000	20	581,37	354,40	38x3

Рн.отв = (Рн2 - ∑(Рн2 - Рк2))0,5 (смотрим значение Рн2 - Рк2 в расчетах для аварийных режимовпри отключении участка 1-2 / 1-19)

 

Подбор диаметра осуществляется по номограмме с помощью величин Qу и (Рн.от2 - 1502)/(Lотв)

к.отв = (Рн.отв2 - (Рн2 - Рк2))0,5

 

Газоснабжение котельной

 

Район проектирования - г. Хабаровск;

Температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92-

Низшая расчетная теплота сгорания газа = 8482,3 ккал/м3;

Суммарный тепловой поток, вырабатываемый котельной Q=15403,3*8482,3=130,66 МВт;

В котельной установлено два водогрейных котла типа SuperRAC 1220

Каждый котел оборудован горелкой типаRS-130 “Riello”;

Расход газа на котельную 15403,3 м3/час

Наша задача определить диаметры газопровода-опуска к котлам и газового коллектора котельной

Фактические длины участков газопровода котельной

ф.1-2 = 12,6 м lф.2-3 = 253 м

 

Расчетные длины участков газопровода котельной

р. = lф. * 1,3р.1-2 = lф.1-2 * 1,3 = 12,6 * 1,3 = 16,38 мр.2-3 = lф.2-3 * 1,3 = 253* 1,3 = 328,9 м

 

Расчетная тепловая мощность горелки

 

Расчетный расход газа на каждом участке

 

Присоединительное давление горелки 20 кПа

Коэффициент учета потерь давления 0,25

Необходимое давление газа на выходе из ГРУ котельной

 

Рн. =20 * (1 + 0,25) = 25 кПа

 

Расчетная длина основного направления газопровода котельной

р.1-2-3= lр.1-2 + lр.2-3 + lр.3-4р.1-2-3 = 16,38+253=269,38 м

 

Средние потери давления на единицу длины по основному направлению газопровода

 

Рср. = (Рн.2 - Рп.гор.2) / lр.

Рср. = (252- 202) / 269,38 = 0,48кПа2/м

 

Диаметры участков основного направления газопровода

-2 * S1-2 = 325*8мм

d2-3 * S2-3 = 57*3 мм

Диаметр газопровода-опуска 325*8 мм к котлам, диаметр коллектора 57*3 мм

 

Список использованной литературы

 

1. СНиП 2.04.08-87. Газоснабжение. Москва: Стройиздат, 2000.

. СНиП 23.01-99. Строительная климатология. Москва: Стройиздат, 2000.

. Ионин А.А. Газоснабжение: учебник для вузов. Москва: Стройиздат,1975г.

. Жила В.А. Газоснабжение города: методические указания к выполнению курсового проекта. Москва: типография МГСУ, 2007.

Исходные данные для проектирования

 

Состав природных газов, % по объему

 

Таблица 1

Номер варианта	СН4	С2Н6	С3Н8	С4Н10	С5Н12	СО2	Редкие газы и N2
3	98,7	0,33	0,13	0,04	-	0,1	0,7

 

Годовые расходы газа, тыс. м3, промышленными предприятиями.

 

Таблица 2

№ варианта	ПП №1		ПП №2		ПП №3
	Расход газа	Отрасль промышленности	Расход газа	Отрасль промышленности	Расход газа	Отрасль промышленности
3	560	Машиностроение	120	Пищевая	350	Электротехническая

 

Охват газоснабжением городских потребителей.

 

Таблица 3

Вид потребления	№ вар.
	3
Расход газа на децентрализованное горячее водоснабжение (% от общей нагрузки района) по району № 2	30
Расход газа на децентрализованное отопление жилых зданий (% от общей отопительной нагрузки) по району №3: 1. от печей периодического действия 2. от мелких установок непрерывного действия	25 75
Расход газа на газификацию коммунальных предприятий и учреждений (% от общего числа)	80

 

На генплане города указаны три района жилой застройки:

№1 - перспективной многоэтажной застройки (от 5 до 12 этажей);

№2 - существующей малоэтажной застройки (от 2 до 4 этажей);

№3 - существующий район одноэтажной усадебной застройки.

Район №1. Отопление и горячее водоснабжение 100% жилых и общественных зданий централизованное от ТЭЦ.

Район №2. 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.

Район №3. Отопление, децентрализованное от газовых отопительных агрегатов или печей периодического действия, работающих на газе. Горячего водоснабжения и механической вентиляции нет.

 

Расчетная часть проекта

Основные характеристики газообразного топлива

 

Для определения состава природного газа необходимо знать его низшую теплоту сгорания . Она определяется исходя из состава газа, и лежит в диапазоне 35…40МДж/м3

Определяем теплоту сгорания газа по формуле:

 

 

где, - низшая теплота сгорания газа, в пересчете на рабочую массу топлива кДж/м3;

 - низшая теплота сгорания газа на сухую массу топлива, кДж/м3;

к - коэффициент, учитывающий влагосодержание газа и определяемый по формуле:

 

 

Где, dг - влагосодержание газа, зависящее от температуры, выражаемое в кг на 1нм3 газа в интервале 0,005-0,008 кг/м3.

Низшая теплота сгорания газообразного топлива на сухую массу определяется по формуле:

 

 

Где,  - низшая теплота сгорания i-го компонента газа (определяется по приложению 3 данных методических указаний);- объемная доля i-го компонента газа, % (принимается по заданию).