Цеховой газопровод участка термических печей

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

 

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

 «САМАРСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

_____________________________________________________________

Кафедра ‹‹Промышленная теплоэнергетика››

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект

По курсу

«Технологические энергоносители промышленных предприятий»

Цеховой газопровод участка термических печей.

 

                                          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                 Выполнил: студент 5 курса-ТЭФ-ЗФ

26 группа

                                       Кондраков С.В.

      Проверил:  преподаватель

                             Краснова Н.П.

 

 

 

 

 

 

 

 

                                               Самара 2013

Введение.

 

Внутрицеховой газопровод

Внутрицеховые газопроводы прокладывают внутри цехов на опорах, а также путем крепления их к стене здания хомутами, так как при таком способе прокладки обеспечивается наиболее экономичная эксплуатация газопровода. На вводе газопровода в здание цеха устанавливается общее отключающее устройство и устройство изолирующего фланцевого соединения. Газоснабжение цеха  осуществляется от газопровода высокого давления. Газ высокого давления (Р=0,35МПа) поступает в ГРПШ, который монтируется в здании цеха. ГРПШ  необходим для снижения давления газа, которое необходимо для работы горелок. Диаметры газопроводов определяются гидравлическим расчётом при максимальном расходе газа. По внутрицеховому газопроводу газ транспортируется по цеху от ГРПШ до горелок. Внутрицеховые газопроводы, в основном проектируются тупиковыми. Кольцевание внутрицеховых газопроводов применяют только в особо ответственных цехах. Продувка газопроводов осуществляется через продувочные свечи в атмосферу, которые выведены на 1 м выше уровня карниза.

Внутрицеховые газопроводы монтируются из стальных электросварных труб по ГОСТ 10704-91. Соединение труб производится сваркой. Сварное соединение стальных труб должно быть равнопрочным основному металлу труб. Сварку и контроль качества сварных соединений следует производить в соответствии с требованиями «Правил безопасности в газовом хозяйстве». Для присоединения задвижек, кранов и другой регулирующей арматуры применяются фланцовые соединения. Толщина стенки трубы принимается не менее - 3мм. После монтажа газопровод окрашивается двумя слоями эмали желтого цвета.

Давление во внутрицеховых газопроводах определяется давлением газа перед горелками. При установке перед агрегатами регуляторов давления газа давление во внутрицеховых газопроводах может существенно превосходить необходимое давление перед горелками.

 

Виды гидравлических сопротивлений.

Гидравлические потери при движении реальных газов по трубопроводам бывают линейными и местными.

Линейные потери проявляются на всем пути потока и возникают от сил трения отдельных слоев движущегося газа и сил трения газа об стенки труб. (Потери на трение).

Местные потери проявляются на отдельных участках трубопроводов и обуславливаются изменением величины или направления на этих участках скорости потока.

 

Горелка ГППС-5.

Горелка типа ГПП предназначена преимущественно для установки в арочном своде или в боковых стенах печи, что определяет систему крепления горелки и горелочного камня. Плоскопламенные горелки типа ГППС предназначены для сжигания холодного природного газа.

Обвязочные газопроводы на печах.

Трубопроводы, оснащенные автоматическими запорными устройствами, соединенные по определенным правилам и позволяющие безопасно эксплуатировать газоиспользующие агрегаты. Выбор их схем зависит от производительности агрегата, типа газогорелочных устройств, запорной арматуры, давления газа и типа используемой автоматики безопасности и регулирования. Наиболее простая схема применяется для агрегатов, оборудованных эжекционными горелками низкого давления и отключающими устройствами - кранами. На ответвлении от цехового газопровода к агрегату устанавливают главный кран, а перед горелкой - рабочий кран, который одновременно является контрольным. Главный кран отключает агрегат полностью, а рабочий -

регулирует производительность горелок и выключает отдельные горелки. Продувку цехового газопровода осуществляют через кран по продувочному трубопроводу. Окончание продувки определяется анализом пробы, отобранной из штуцера у крана. Содержание кислорода в анализируемой пробе не должно превышать l %. Герметичность главного и рабочего кранов проверяют мановакуметром. При закрытых кранах открывается кран и подводка газа к горелкам соединяется с атмосферой. После установления в газопроводе атмосферного давления кран закрывается. Повышение давления в подводке, контролируемого прибором, говорит о не герметичности крана. Для проверки кранов коллектор ставят под максимальное давление, для чего кран открывают, а затем закрывают. Если давление в коллекторе падает, то краны не герметичны. Мановакууметрами контролируют давление газа перед горелками. После окончания продувки зажигают переносную запальную горелку, вносят в топку (к месту выхода газовоздушной смеси из горелки) и производят включение основных горелок. Схема надежна и безопасна в эксплуатации.

При использовании дутьевых смесительных горелок среднего давления и задвижек

вместо кранов схема обвязочных газопроводов значительно усложняется. На ответвлении от цехового газопровода среднего давления к агрегату установлена общая задвижка, которая служит для отключения подачи газа при остановке агрегата в аварийной ситуации и может быть либо полностью открытой, либо закрытой. Затем установлен клапан-отсекатель, являющийся исполнительным органом автоматики безопасности и перекрывающий подачу газа к агрегату при аварийном отклонении любого параметра. В качестве клапана-отсекателя применяют электромагнитные или пневматические клапаны, задвижки с электроприводом или двухпозиционные отключающие устройства.

Манометром контролируют давление газа в цеховом газопроводе. После клапана-отсекателя устанавливают клапан блокировки подачи газа и воздуха, служащий исполнительным органом автоматики реryлирования, и изменяющий расход газа к горелкам в зависимости от расхода воздуха. В конце газового коллектора подсоединены продувочный газопровод и штуцер с клапаном для отбора проб при продувке. К горелке подходит ответвление, на котором последовательно установлены задвижки контрольная и рабочая. Контролъная работает в двух положениях: открыто или закрыто. Рабочая обеспечивает ручной розжиг, вывод горелки на рабочий режим и регyлирование расхода газа при неработающей автоматике или ее отсутствии. Манометром контролируют давление газа перед горелкой. Трубопровод между контрольной и рабочей задвижками называется трубопроводом безопасности. Он предназначен для предотвращения попадания газа в топку при неработающем агрегате, поэтому при неработающей горелке кран открыт. На трубопроводе безопасности предусмотрен штуцер, к которому может подключаться манометр. Воздух в горелку подается от центробежного вентилятора. На общем воздуховоде стоят манометр и заслонка, регулирующие подачу воздуха, непосредственно перед горелкой. Перед горелкой установлены манометры для

измерения давления воздуха.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходные данные.

1.Цеховой  газопровод участка термических  печей.

2.Топливо - природный газ (ρ=0,73 кг/м3,ν =14,3·10-6м2/с)

3.Давление газа перед горелкой (низкое) Рг=5кПа

4.Расход  газа на горелке Vг=27м3/ч. Число горелок-1.

5.Тип  горелки: ГППС-5

Дополнительные данные для расчета цехового газопровода: участок 0-1=30м,

участок 1-2=30м, участок 2-3=30м, участок 3-5=30м, участок 3-5=30м, участок 2-6=30м,

участок 1-7=30м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет.

 

1.Расход газа на участках:

 

3-4 Vг=27 м3/ч     1-2 Vг=81 м3/ч   

3-5 Vг=27 м3/ч     1-7 Vг=27 м3/ч    

2-3 Vг=54 м3/ч     0-1 Vг=108 м3/ч   

2-6 Vг=27 м3/ч  

 

 

Для проведения расчета цехового газопровода разбиваем участок цехового газопровода на расчетные участки, т.е. участки с постоянным расходом газа. Определяем самый длинный участок газопровода: 0-1-2-3-4 = 120 м.

Задаемся средней скоростью движения газа, в нашем случае для газа среднего давления ω=10-15 м/с. Принимаем ω=12 м/с.

Определим диаметр трубы необходимый для транспортировки нужного количества газа при скорости в трубе около 12 м/с.

 

 

 

 

 

Диаметр трубы на участке 3-4:

 

 

 

По ГОСТ 10704-91принимаем d3-4 нар=33,7 мм, тогда d3-4=27,7 мм.

Находим действительную скорость газа из предыдущей формулы:

 

 

 

 

 

 

Для остальных участков соответственно:

 

Участок 3-5:

 

 

 

По ГОСТ 10704-91принимаем d3-5 нар=33,7 мм, тогда d3-5=27,7 мм.

Находим действительную скорость газа:

 

 

 

Участок 2-3:

 

 

 

По ГОСТ 10704-91принимаем d2-3 нар=45 мм, тогда d2-3=39 мм.

Находим действительную скорость газа:

 

 

 

Участок 2-6:

 

 

 

По ГОСТ 10704-91принимаем d2-6 нар=33,7 мм, тогда d2-6=27,7 мм.

Находим действительную скорость газа:

 

 

 

Участок 1-2:

 

 

 

По ГОСТ 10704-91принимаем d1-2 нар=54 мм, тогда d1-2=48 мм.

Находим действительную скорость газа:

 

 

 

Участок 1-7:

 

 

 

По ГОСТ 10704-91принимаем d1-7 нар=33,7 мм, тогда d1-7=27,7 мм.

Находим действительную скорость газа:

 

 

 

Участок 0-1:

 

 

 

По ГОСТ 10704-91принимаем d0-1 нар=60 мм, тогда d0-1=54 мм.

Находим действительную скорость газа:

 

 

 

Для более наглядного расчета составим таблицу, в которую внесем все расчетные величины:

 

- – Расчетный расход газа;

-

-

 

	3-4	3-5	2-3	2-6	1-2	1-7	0-1
	27	27	54	27	81	27	108
	0,0277	0,0277	0,039	0,0277	0,048	0,0277	0,054
	12,45	12,45	12,56	12,45	12,44	12,45	13,1

 

 

Определяем падение давления на участках.

 

Определим λ:

 

 

 

Где:

 

=0,0005;

 – число Рейнольдса;

 – коэффициент вязкости.

 

Сначала определяем число Рейнольдса для каждого участка газопровода:

 

Участок 3-4:

 

 

 

Участок 3-5:

 

 

 

 

 

Участок 2-3:

 

 

 

Участок 2-6:

 

 

 

Участок 1-2:

 

 

 

 

Участок 1-7:

 

 

 

Участок 0-1:

 

 

 

Зная число Рейнольдса вычислим λ – коэффициент сопротивления на каждом участке:

 

Участок 3-4:

 

 

 

Участок 3-5:

 

 

 

Участок 2-3:

 

 

 

Участок 2-6:

 

 

 

 

 

 

Участок 1-2:

 

 

 

Участок 1-7:

 

 

 

Участок 0-1:

 

 

 

Все полученные данные сводим в таблицу:

 

	3-4	3-5	2-3	2-6	1-2	1-7	0-1
	0,0277	0,0277	0,039	0,0277	0,048	0,0277	0,054

 

 

Определяем  - падение давления на линейном участке, по формуле:

 

 

 

Участок 3-4:

 

 

 

Участок 3-5:

 

 

 

Участок 2-3:

 

 

 

Участок 2-6:

 

 

 

 

 

 

Участок 1-2:

 

 

 

Участок 1-7:

 

 

 

Участок 0-1:

 

 

 

 

Основным коллектором , от которого питается все газопотребляющее оборудование является магистраль 0-4. Определим общее линейное сопротивление на данном участке:

 

 

 

Определим местное сопротивление  на участке 0-4:

 

 

 

 

 

Определим общее сопротивление на участке 0-4:

 

 

 

 

 

Расчет обвязочного газопровода:

 

Сопротивление обвязочного газопровода также складывается из линейного и местного сопротивлений:

 

 

 

 

Расчет обвязочного газопровода производим аналогично расчету основного участка газопровода.

 

 

 

 

По ГОСТ 10704-91принимаем dнар=33,7 мм, тогда d=27,7 мм.

Находим действительную скорость газа из предыдущей формулы: