Газоснабжение города и котельной

Q_гв=q_гв*N               

где q_гв - укрупненный показатель среднего расхода теплоты на горячее водоснабжение на 1 человека, Вт/чел ;

N - число жителей, пользующихся централизованным горячим водоснабжением.

Приняв норму расхода  воды на горячее водоснабжение для одного человека а=105 л/(чел.сут.), по [8] находим q_гв = 376 Вт/чел.

Для РК1 Q_гв= 0,376*6468=2432 кВт.

Для РК2 Q_гв= 0,376*3780=1421,3 кВт.

Для зоны с 5-этажной застройкой расход теплоты на горячее водоснабжение учитываем только для общественных зданий (в кухнях   квартир   жилых   зданий   установлены   газовые водонагреватели)

Q_гв''=[1,2*c*N”(a+b)*(55-t_x)]/24*3600  

где c-теплоёмкость воды, кДж/(кг*˚С);

N”-число жителей в зоне пятиэтажной застройки;

a,b-суточные нормы расхода воды при температуре 55˚С на одного человека соответственно для жилых и общественных зданий района, л/(чел.сут.),(а=0);

t_x-температура холодной водопроводной воды в отопительный период, ˚С.

Примем b=25 л/(чел.сут.), t_х=5 °С.

Для РК1 О_гв''= (1,2*4.19*46270*25*50)/(24*3600)= 3 365,8 кВт;

Для РК2 О_гв''= (1,2*4,19*47425*25*50)/(24*3600)=3 449,8  кВт.

Для выявленного теплопотребления города расход газа всеми котельными V_k, м³/ч, найдем по формуле

V_к=(3600*(Q_o+Q_в+Q_гв+Q_гв))/η *Q_н .     

Для РК 1 V_к=(3600*(94 216+11306+2432+3 365,8))/(0.85*37550,3) = 12555,7 м³/ч; 

          Для РК 2 V_к=(3600*(91477,7+10977,3+1421,3+3449,8))/(0.85*37550,3)= 12105,3 м³/ч.

КПД котельных установок  принимаем: для котельных малой  и средней мощности η_к = 0,75.. .0,8; для котельных большой мощности η_к= 0,85.. .0,9. Примем η_к= 0,85.

Нагрузку квартальной котельной определяем аналогичным путем. Расходы теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилых и  общественных зданий  квартала соответственно равны

Q_o=79,4*18*4130*(1+0,25) = 7 378,2 кВт;

Q_b = 0.25*0,6*79,4*18*4130 = 885,4 кВт;

Q_гв''=1,2*4,19*4130*25*50/(24*3600)= 300,4 кВт.

Расход газа на квартальную  котельную равен

V_кк=(3600*(7378,2+885,4+300,4))/(0,75*37550,3) = 1294,7м³/ч.

Уточняем расход газа для квартальной котельной. Для  этого определим число  устанавливаемых котлов в котельной. К установке приняты котлы «ДЕ 16 – 14 ГМ » с поверхностью нагрева F_k = 202,13 м² и теплосъём с 1м² поверхности нагрева котла q_к      =39000 Вт/м²

Расход газа одним  котлом V_k, м³/ч, составляет

V_к=(3.6* q_к* F_k)/ h*Q_н=(3.6*39000*202,13)/0.75*37550.3=1107 м³/ч,

n=V_кк/V_к=1294,7/ 1107≈2.

 Принимаем к установке  в котельной 2 котла (плюс один  котел резервный).

Уточнённый расход V_KК= V_К*n=1107*2=2214 м³/ч.

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

Если на территории газифицируемого  объекта предусмотрена котельная  для покрытия потерь теплоты этого  объекта, то из общего расхода теплоты  или газа следует вычесть соответственно тепловую нагрузку или расход газа объектовой котельной. В данном случае из общего расхода газа на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения газифицируемой зоны РК1  вычитаем расход газа котельной больницы и квартальной котельной

      V_РК1=12555,7 – 1122,6 - 2214=9219,1 м³/ч;  

      Полученный расход газа является нагрузкой ГРУ районной котельной. 

 

5.3. Определение расхода газа промышленными предприятиями.

 

Максимальный расчетный  часовой расход газа V_ГАЗА , м³/ч, при 0 °С и давлении газа 0,1 МПа (760 мм. рт. ст.) на хозяйственно-бытовые и производственные нужды следует определять как долю годового расхода по формуле

V_ГАЗА

где K^h_max - коэффициент часового максимума (расхода к максимальному часовому расходу газа);

V_ГОД - годовой расход газа, м³/год.

Коэффициент часового максимума расхода газа следует принимать дифференцированно по каждому району газоснабжения, сети которого представляют самостоятельную систему, гидравлически не связанную с системами других районов.

 

Расход газа обувной  фабрикой при К^h_max=1/3500 и годовом расходе условного топлива V=10тыс.т.у.т составит:

V_ГАЗА=10000000*29300 / 37550,3*3500=2230 м³/ч

Расход газа приборостроительным  заводом при К^h_max=1/4300 и годовом расходе условного топлива V=17тыс.т.у.т составит:

V_ГАЗА=17000000*29300 / 37550,3*4300=3085 м³/ч

Расход газа заводом  строительных материалов при К^h_max=1/5900 и годовом расходе условного топлива V=35тыс.т.у.т составит:

V_ГАЗА=35000000*29300 / 37550,3*5900=4629 м³/ч

Расход газа электротехническим заводом при К^h_max=1/4500 и годовом расходе условного топлива V=30тыс.т.у.т составит:

V_ГАЗА=30000000*29300 / 37550,3*4500=5202 м³/ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Выбор схемы газоснабжения города. Гидравлический расчёт газопроводов высокого давления для 3-х режимов эксплуатации сети

 

Для выбора системы газоснабжения  используем данные, полученные ранее: количество жителей – 103943 чел., расход газа равномерно распределенными потребителями – 10178.2  м³/ч, сосредоточенными потребителями – 29820  м³/ч,    всего – 39998,2 м³/ч.

При численности населения  города до 250 тыс. человек рекомендуется применять двухступенчатые системы газоснабжения. В дипломном проекте газ от ГРС по сети высокого давления (0,7 МПа) подаётся к ГРП и крупным потребителям, а от ГРП по сети низкого давления (3 кПа) распределяется по территории города. В нашем случае запроектирована кольцевая магистраль высокого давления. Такая сеть достаточно надёжна. Трассу кольца выбираем так, чтобы общая протяжённость сети высокого давления была минимальной. Для газоснабжения города принимаем одну ГРС. Место сооружения ГРС – со стороны подхода магистрального газопровода на северо-западной окраине города на расстоянии 300 м от крайней улицы.

Количество ГРП определяется исходя из газифицируемой площади и  оптимального радиуса действия ГРП. ГРП размещаются в центре районов их действия.

 

Гидравлический  расчет кольцевой сети высокого давления для трех режимов эксплуатации сети.

В дипломном проекте  необходимо рассчитать кольцевую систему  газоснабжения высокого давления. Расчетные расходы газа Vi, м³/ч, нумерация участков и их длины L, км, показаны на схемах, приведенных на листе графического материала. Давление газа после ГРС Рн = 0,7 МПа (абс.). Используется природный газ с плотностью ρ_о=0,7683 кг/м³.

Расчет кольцевой системы  выполняем для трех режимов ее работы:

1) аварийного режима I - при отключенном участке 1-15,

2) аварийного режима II - при отключенном участке 1-2,

3) нормального (расчетного) режима.

Расчёт расходов газа в аварийном режиме приведен в  таблице 7.1.

Предварительный выбор  диаметров кольцевой сети производим по расчетному (эквивалентному по создаваемой потере давления) расходу газа

V_P^ЭКВ=0,59SK_ОБ*V_i,

и среднеквадратичному перепаду давления А, (МПа)²/км, для рассматриваемого направления газового потока

.

Найдём расчётный расход газа

V_P^ЭКВ=0,59*39998,2=23599 м³/ч.

 

 

Таблица 7.1

Наименование потребителей	Коб	Принятые Коб	Расход газа  Vр,м3/ч	Расход газа при аварийном режиме Vр,м3/ч
ОФ	0,7…0,9	0,8	2230,0	1784,0
ПСЗ	0,7…0,9	0,8	3085,0	2468,0
ГРП1	0,8…0,85	0,82	1822,7	1494,6
РК2	0,7…0,75	0,7	12105,3	8473,7
ЗСМ	0,7…0,9	0,8	4629,0	3703,2
ГРП3	0,8…0,85	0,82	1907,5	1564,2
ЭТЗ	0,7…0,9	0,8	5202,0	4161,6
РК1	0,7…0,75	0,7	9219,1	6453,4
ГРП5	0,8…0,85	0,82	2216,5	1817,5
ХЗ	0,7	0,7	621,5	435,1
ГРП4	0,8…0,85	0,82	2430,2	1992,8
КК	0,7…0,75	0,7	2214,0	1549,8
БПК	0,6…0,7	0,65	2140,1	1391,1
ГРП2	0,8…0,85	0,82	1801,3	1477,1
Б	0,85	0,85	1449,8	1232,3
				39998,2

 

В аварийном режиме 1 газ к потребителям поступает по направлению ГРС-1-2-3-...-14-15-Б. Отключен участок 1-15. Общая протяженность газопроводов этого направления ∑L=7.393 км.

Давление газа перед  наиболее удаленным от ГРС потребителем в аварийных режимах принимаем Р_к = 0,45 МПа. Потери давления в местных сопротивлениях учитываем путем увеличения фактической длины расчетных участков газопроводов на 10%.

Рассчитываем квадратичный перепад давления по формуле:

(МПа)²/км.

Линии расхода V_p^экв = 23599 м³/ч и среднеквадратичного перепада давления А=0,0372 (МПа)²/км пересекаются в точке В , лежащей между диаметрами газопроводов 377х9 мм и 325х8 мм  [7, прил.5].

Такие диаметры участков газопроводов кольцевой сети назначаем, выполняя гидравлический расчет; при этом больший (377х9) принимаем на участках кольца, ближайших к ГРС, а меньший (325х8) - на участках, расположенных диаметрально противоположно точке питания сети газом (ГРС).

Расчет системы сводим в табл. 7.2, в соответствующие графы  которой записываем номера участков, фактические и расчетные длины участков, расходы газа.

По номограмме для  принятого диаметра и известного расхода находим действительные значения среднеквадратичного перепада давления на 1 км газопровода (графа 6), а затем рассчитываем перепад давления для известной расчетной длины участка (графа 8). Давление газа в начале участка задано - Р_н = 0,7 МПа, давление газа в конце участка, т.е. в точке 1, определяем по формуле

.

Полученное давление Рк на участке ГРС-1 является начальным  для последующего участка 1-2, давление в конце участка 2-3 является начальным Р_н для участка 3-4 и т.д. Последним участком в рассматриваемом аварийном режиме является участок 15-Б. Диаметры ответвлений принимают меньше диаметров участков кольцевой сети. Расчет в аварийном режиме 1 следует считать правильным, если использован располагаемый перепад давления и величина давления в конце участка 15-Б будет равна принятой Р_к = 0,45 МПа. Допустимая невязка ± 10%.

Аналогичным образом  выполняется расчет газопроводов для  аварийного режима II с направлением газового потока ГРС-1-15-14-...-3-2-16-ПСЗ (отключен участок 1-2).

Для каждого аварийного режима составляется расчетная схема  газопроводов, которые приведены  в графической части.

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

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

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

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

В данном случае одно расчетное  направление принято ГРС-1-2-3-4-5-6-7-8-9-ГРП3, другое ГРС-1-15-14-13-12-11-10-ХЗ. Участок 9-10 рассматриваем как резервирующую перемычку. Как следует из расчетов, давления в точках врезки ответвлений при аварийных режимах меньше давлений в этих точках при работе сети в нормальном режиме. Расчет ответвлений производим для наименьших (из трех известных величин) давлений в точках врезки их в сеть при соответствующих расходах газа.

В настоящем примере  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 расчетного расхода газа обеспечена.

 

 

                                        

 

7. Выбор схемы газоснабжения низкого давления.

 

В дипломном проекте необходимо запроектировать сеть низкого давления для квартала  31 в зоне действия ГРП №4. Общий расход газа на ГРП №4 равен 2430,19 м³/ч. Общее число жителей в зоне действия ГРП №4 составляет 23765 чел. В рассматриваемом квартале проживает 4655 чел. 

Сеть низкого давления в квартале прокладывается вдоль  дорог. Для квартала  31 запроектируем  кольцевую сеть с тупиковыми ответвлениями  к зданиям.

Для отключения отдельных  кварталов и участков газовой  сети, а также на ответвлениях к потребителям предусматриваем установку задвижек. Задвижки устанавливаются в колодцах. В точках присоединения ответвлений устанавливаем контрольные трубки, выводимые под ковёр и позволяющие проконтролировать наличие газа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Гидравлический расчёт газопроводов низкого давления

 

Процессу гидравлического расчета  газопроводов предшествует выбор расчетных участков и соответствующая подготовка расчетной схемы. Расчётная схема с указанием номеров участков, их длин и расходов представлена на листе графического материала. Вводы осуществляются в лестничные клетки зданий.

Располагаемое давление Р = 1200 Па должно быть использовано от ГРП4 до наиболее отдаленного ввода в здание. В кольцевых сетях назначается точка встречи потоков газа, направляемого по полукольцам. В кварталах 31 и 30 это точки А и Б соответственно. Точки встречи потоков выбираются таким образом, чтобы последний участок каждого полукольца был нагружен путевым или транзитным расходом.