Определение количества сетевых ГРП, выявление зоны их действия и расчет количества жителей в этих зонах

Содержание

1. Введение…………………………………………………………………..3
2. Характеристика города и потребителей газа…………………………...4
3. Определение свойств газа………………………………………………5
4. Определение количества сетевых ГРП, выявление зоны их действия и расчет количества жителей в этих зонах……………………………….8
5. Определение расчетных расходов газа сетевыми ГРП……………….10
6. Определение расчетных расходов газа  сосредоточенными потребителями (Б, ХЗ, БПК, КК, РК)………………………………….15
7. Определение количества котлов для квартальной котельной и уточнения расхода газа для неё………………………………………..20
8. Выбор схемы газоснабжения города…………………………………..22
9. Гидравлический расчет кольцевой сети среднего давления для трех режимов эксплуатации…………………………………………………23
10. Выбор схемы газоснабжения квартала, гидравлический расчет квартальной сети………………………………………………………31
11. Внутридомовое газоснабжение. Подбор газовых приборов, счетчиков и определение расходов газа. Выбор схемы газоснабжения секции жилого дома. Гидравлический расчет внутридомовой сети…………37
12. Расчет газовой горелки для котла квартальной котельной…………40
13. Подбор и расчет оборудования ГРУ квартальной котельной………..44
14. Список литературы……………………………………………………..48

 

1.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). 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 категории с давлением от 0,3 до 0,6 МПа;

- газопроводы высокого давления I 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 данным курсового проекта.

 

2. Характеристика города и потребителей  газа

 В данном курсовом проекте проектируется система газоснабжения, расположенная в Могилевской области, для которой , преобладающее направление воздуха в зимний период – западное.

Так как  город средних размеров и в  нем имеются потребители, требующие  различного давления газа, то принимаем  двухступенчатую схему газоснабжения  с газопроводом среднего (5 кПа) и  низкого (до 5 кПа) давлений. В данном случае газопровод среднего давления проектируется кольцевым, так как  он является основной артерией, питающей газом город. К сети среднего давления подсоединяются крупные потребители  газа: промышленное предприятие (ПП), больница (Б), хлебозавод (ХЗ), районные котельные (РК), банно-прачечный комбинат (БПК), квартальные котельные (КК), сетевые  ГРП.

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. Газораспределительная станция  находится на востоке города на расстоянии 300 м.

В городе 24 квартала, включая банно-прачечный  комбинат и квартальную котельную.

В пятиэтажных  домах устанавливаются газовые  плиты и водоподогреватели, а  в 6-9этажных домах – только газовые  плиты. Согласно расчету в городе проживает 86237 жителей, которые используют основную часть газа на коммунально-бытовые  нужды.

 

3.Определение  свойств газа

 

Состав газа: CH₄ =86,1% ; С₂Н₆ =2,0% ; С₃Н₈ =0,4% ; С₄Н₁₀ =0,3% ; С₅Н₁₂ =0,2% ;    СО₂ =2,0% ;   N₂ =9,0% .

Плотность газового топлива при нормальных условиях определяется по следующему выражению:

ρ  _см = 0,01 ∑y_i·ρ_i , кг/м³,

где y_i – объемное содержание i-того компонента в процентах;

ρ_i – плотность i-того компонента при нормальных условиях, кг/см³. Принимается по справочным данным или формуле:

ρ_i =, кг/м³,

где - молекулярная масса i-того компонента, кг/кмоль;

- объем одного  кмоля i-того компонента, м³/кмоль.

CH₄ :  V_м=22,38м³/кмоль,        М=16,043кг/кмоль,      ρ=0,717 кг/м³;

С₂Н₆ : V_м=22,174м³/кмоль,      М=30,068кг/кмоль,      ρ=1,356 кг/м³;

С₃Н₈ : V_м=21,997м³/кмоль,     М=44,097кг/кмоль,      ρ=2,005 кг/м³;

С₄Н₁₀ : V_м=21,50м³/кмоль,        М=58,124кг/кмоль,      ρ=2,703 кг/м³;

С₅Н₁₂ : V_м=20,87м³/кмоль,        М=72,146кг/кмоль,      ρ=3,457 кг/м³;

СО₂ :   V_м=22,268м³/кмоль,      М=44,011кг/кмоль,      ρ=1,976 кг/м³;

N₂ :      V_м=22,395м³/кмоль,      М=28,043кг/кмоль,      ρ=1,252 кг/м³.

 

Получим

ρ _см = 0,01 ·(86,1·0,717 + 2,0·1,356 + 0,4·2,005+ 0,3·2,703 + 0,2·3,457 + 2,0·1,976+9,0·1,252)= 0,820, кг/ м³.

Низшая  теплота сгорания смеси газов:

Q_{н см} =0,01∑y_i·Q_нi , кДж/м³,

где Q_нi – низшая теплота сгорания i-того компонента.

Q_н(CH₄)=35760 кДж/м³;

Q_н(С₂Н₆)=63650 кДж/м³;

Q_н(С₃Н₈)=91140 кДж/м³;

Q_н(С₄Н₁₀)=118530 кДж/м³;

Q_н(С₅Н₁₂)=146180 кДж/м³.

Q_нcм=0.01·(35760·86,1+63650·2,0+91140·0,4+118530·0,3+146180·0,2)=

= 33075 кДж/ м³.

Концентрационные  пределы воспламенения для смеси  горючих газов с балластными  примесями определяются по следующей  зависимости:

%,

где Б  – содержание балласта в смеси, определяется по формуле:

Б = СО₂+ N₂= 2,0 + 9,0 = 11, %;

- концентрационный  предел воспламенения для смеси  горючих газов без балласта:

 

- процентное  содержание горючих смесей без  балластных примесей;

 – пределы воспламенения отдельных компонентов.

 

Пределы воспламенения отдельных компонентов  по справочным данным:

Элемент	Нижний предел, %	Верхний предел, %
СН4	5	15
С2Н6	3	12,5
С3Н8	2	9,5
С4Н10	1,7	8,5
C5Н12	1,35	8

 

Состав  горючих смесей без балластных примесей находится по формуле:

 

 

 

 

 

 

Определяем  верхний и нижний предел воспламенения  без балласта:

;

.

Нижний и верхний предел воспламенения  с учетом балластных примесей:

%;

%.

Количество  воздуха теоретически необходимое  для сжигания газа одного м³ определяется по формуле:

Vо = 0,0476·[ ∑ (n+m/4)·C_nH_m+1,5H₂S], м³/ м³газа;

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

n, m - число атомов углерода и водорода соответственно в каждом углеводороде;

H₂S – объемное процентное содержание сероводорода в смеси.

V_o= 0,0476·(2·86,1+3,5·2+5·0,4+6,5·0,3+8·0,2+0)= 8,79, м³/ м³.

С учетом влажности воздуха его количество определяется:

V_o^вл = V_o + 0,00124d_в· V_o ,м³/ м³;

где d_в - влагосодержание воздуха, г/м³ ,определяется по id-диаграмме

при температуре 20 °С и влажности 60% : d_в=10 г/м³;

0,00124 –  удельный объем водяного пара.

V_o^вл =8,79 + 0,00124·10· 8,79=8,89 ,м³/ м³.

Действительное  количество воздуха подаваемого  в топку для полного сгорания газа определяется по формуле:

V_д= α·V_o^вл ,м³/ м³,

где α – коэффициент избытка воздуха. Принимаем 1,1.

V_д= 1,1·8,89 = 9,78 ,м³/ м³.

В состав продуктов сгорания  входит вода, углекислый газ, азот, кислород и сернистый  ангидрид (если в составе газа имеется  сероводород). Полный объем продуктов  сгорания газообразного топлива  определяется по формуле:

V_{np сг}= V_n2 + V_o2+V_н2o+V_co2, м³_./м³.

Количество  углекислого газа образующегося  при сгорании одного м³ газообразного топлива, зависит от содержание углерода в составе газа и содержание углекислого газа в топливе:

V_co2 = 0.01 · (∑ n·C_nH_m + CО₂), м³/ м³,

где CО₂ – процентное содержание углекислого газа;

V_co2 = 0,01·(1·86,1 + 2·2,0 + 3·0,4 + 4·0,3+5·0,2+2) = 0,955, м³/ м³.

Объем сернистого ангидрида в продуктах сгорания при наличии его в топливе:

V_H2S = 0.01 · H₂S, м³/ м³,

H₂S – процентное содержание сернистого ангидрида;

V_H2S = 0.01 · 0 = 0, м³/ м³.

Объем водяных  паров суммируется из объемов  паров, получающихся в результате сгорания водорода, входящих в состав углеводорода, водяных паров, содержащихся в газе в виде балласта и поступившего с воздухом:

V_h2o = 0,01 · (∑m/2 · C_nH_m + H₂S + 0,00124(d_r+α·d_в·V_o))=0,01·(4/2·86,1+ +6/2·2+ 8/2·0,4+10/2·0,3+12/2·0,2+0+0,00124(0+1,1·10·8,79)) =1,83 м³/ м³;

где d_г- влагосодержание газа, г/м³, при использовании осушенного газа можно принимать равное 0.

Количество  кислорода в продуктах сгорания зависит от коэффициента избытка  воздуха в процессе горения:

V_o2=0,21 (α -1)V_o=0,21·(1,1 - 1)·8,79=0,18, м³/м³.

Количество азота в продуктах  сгорания также зависит от коэффициента избытка воздуха и процента наличия  азота в составе воздуха:

V_N=0,79·α ·V_o+0,01 N₂ = 0,79· 1,1 · 8,79 + 0,01 · 9 = 7,73, м³/ м³.

Полный  объем продуктов сгорания:

V_{np сг} = 0,955 + 1,83 + 0,18 + 7,73= 10,695, м³_./м³.

Проверка:

V_{np сгVд} + 1,

10,695_{9,78 + 1.}

Следовательно расчет выполнен верно.

 

4.Определение количества сетевых ГРП, выявление зоны их действия и расчет количества жителей в этих зонах