Основные характеристики газообразного топлива

Введение

Проект выполняется на перспективный план застройки города.

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 – 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. Горячее водоснабжения отсутствует.

ТЭЦ сжигает газ для выработки: 1) Электроэнергии, 2) теплоты на нужды:

· Отопления и вентиляции жилых и общественных зданий районов №1 и №2;

· Горячее водоснабжение районов №1 и № 2;

· Отопления и вентиляции промышленных предприятий (ПП), присоединенных к водяной тепловой сети; отопительно вентиляционная нагрузка ПП в пределах заданной технологической нагрузки составляет не более 30% (см. Табл.2);

· Фабрики-прачечной, которая имеет отдельный паропривод от ТЭЦ;

· Бань, расположенных в жилых кварталах и присоединенных к водяной тепловой сети от ТЭЦ.

К сосредоточенным потребителям газа, имеющим на входе высокое (среднее)давление газа, относятся:

· Хлебозаводы;

· ГРП сетей низкого давления;

· ПП (газ используется только на технологические нужды);

· Районные тепловые станции (РТС);

· ТЭЦ (присоединена к ГРС отдельным газопроводом, не зависимым от городской газовой сети).

Содержание проекта:

Расчетно-пояснительная записка включает:

· Характеристику города; виды потребления газа; описание обоснование принятой системы газораспределения и ее основных параметров; выбор материала газопроводов, вида прокладки газопроводов и защиту их от коррозии; мероприятия по эксплуатации системы газоснабжения города;

· Основные характеристики газа;

· Расчеты:

1. Определение характеристик газообразного топлива. Определение теплоты сгорания, плотности природного газа;

2. годовое потребления газа и максимальных часовых расходов. Результаты расчетов по определению годового расхода газа всеми потребителями города свести в табл.5;

3. сети низкого давления:

· Определение удельных путевых расходов газа. (таблица6);

· Определение расчетных расходов газа для всех участков сети. Таблица 7)

· Определение ориентировочных потерь давления на участках сети. Результаты расчетов свести в таблицу 8 ;

· Гидравлический расчет кольцевой сети низкого давления. (таблица 9)

4. сети высокого (среднего) давления. Результаты расчетов свести в таблицы 10 и 11;

· Обоснование принятых решений; расчетные формулы и результаты расчетов.

На графики, таблицы, номограммы и литературу, использованные при расчетах, дать ссылки в тексте.

Графическая часть включает:

· Генплан города с нанесением газовых сетей, ГРС, сетевых ГРП (М1:10000 или 1:5000). На генплане указать условные диаметры газопроводов; к генплану дать условные обозначения;

· Расчетные схемы сети низкого (СНД) и высокого (среднего) давления (СВД) (М 1:10000 или 1:5000). Для каждого участка СНД указать направление движения газа, расчетный расход (м³/ч), диаметр (мм), длину (м), потерю давления (Па); Для СВД – длину и диаметр участка, расход газа потребителям. Схемы и генплан выполнить на одном листе формата А1, или на листах формата А3 каждая отдельно.

Объем графической части 1 лист фармата А1 или 3 - формата А3.

Расчетная часть проекта

Определение расхода газа районом города.

Расход газа на коммунально-бытовые нужды

Расход тепла на отопление, вентиляцию и централизованное

Таблица 5

Распределительных газопроводов

Низкого давления.

Сеть 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.

Степень кольцевания и принципы конструирования сети в основном зависят от типа планировки и застройки жилых районов. При этом необходимо соблюдать условия:

- Кольцевание;

- Двустороннее питание;

- Длина ответвлений или тупиков от распределительной сети к потребителям не должно превышать 300м.

На расчетной схеме наносится потокораспределение газа от ГРП до точек слияния, который согласовывается с руководителем проекта, определяются номера участков и по генплану находят фактические длины участков газопровода. Расчетная длина участ­ков определяется с учетом потерь давления газа в местных соп­ротивлениях (10% от линейных потерь).

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, Q_уд –удельный расход газа, м³/ч.п.м;

Q_i – расчетный расход газа, i –го квартала, м³/час;

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

- количество жителей i – го квартала;

l_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

Таблица 6 Удельные путевые расходы для всех питающих контуров сети

Номер 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.

Путевой расход газа при одностороннем потреблении определяется по формуле:

где - удельный расход газа i- го квартала, м³ /ч.п.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.п.м.

Транзитный расход газа начинают определять с концевого участка газопровода, где происходит слияние потоков газа по двум направлениям (он равен нулю).

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:

(3.9)

Результаты расчета сводятся в таблицу 7.

Таблица 7 Определение расчетных расходов газа для участков сети

№ уч-ка	Длина уч-ка, L,м	Удельный путевой расход газа, м3/ч.п.м.	Расход газа, м3/ч
Q п	0,55Qп	Q тр	Q р

Гидравлический расчет ГНД

Основной целью расчета является определение оптимальных диаметров газопровода с поддержанием заданного перепада давления в газовой сети низкого давления.

Допустимые потери давления на трение с учетом потерь на местные сопротивления равными 10% от потерь на трение будут равны Па

Удельные потери давления Па/м, определяются по формуле:

Ориентировочные потери давления на участках сети сводим в таблицу 8.

Таблица 8 Ориентировочные удельные потери давления на участках сети

№ ГРП	Основные направления	SL , м	910/Sl, Па/м
№1
№ 2

Диаметр трубопроводов подбираем исходя из ориентировочных потерь давления и расчетного расхода газа на участках, которые находим по номограмме.

Потери давления на участке сети определяем по формуле:

Затем вычисляем ошибку при расчете, которая не должна превышать 10% по формуле:

Результаты расчета сводим в таблицу 9.

Высокого или среднего давления (ГВД и ГСД).

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.

Определение аварийного расхода газа производится по формуле:

где Q_ав - аварийный расход газа по магистральному кольцевому

газопроводу, м³/час;

Q_i – расход i - потребителей газа, м³/час;

К_{об, i} - коэффициент обеспеченности i - потребителя газа.

Коэффициент обеспеченности газом при аварийных ситуациях для бытовых потребителей (ГРП) можно принять в пределах от 0,6 до 0,85;

для отопительно-производственных котельных от 0 до 0,75 - в зависимости от наличия резервного топлива;

для промышленных предприятий от 0,5 до 0,9 [1],

Среднеквадратичную потерю давления газа по кольцу опреде­ляем по формуле:

где Р_н, Р_к - соответственно, начальное и конечное давление газа, кПа;

lр- расчетная длина кольцевого газопровода, м.

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

где l_ф - фактическая длина участка газопровода, м.

По номограмме для гидравлического расчета газопроводов высокого или среднего давления по Q_ав и А_ср определяем предва­рительные диаметры кольцевого газопровода. Желательно по кольцу иметь один диаметр, максимум два.

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

Диаметрами газопроводов задаемся предварительно выбранными и по номограмме для гидравлического расчета высокого или среднего давлений в зависимости от расчетного расхода газа и диаметра определяем 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 Р_н - начальное давление газа на участке, кПа;

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

Результаты расчетов свести в таблицу 10.

Расчетные схемы аварийных режимов сети высокого или среднего давлений необходимо отобразить в пояснительной записке.

При расчете аварийных и нормального режимов движения пото­ка газа диаметры на участках газопровода должны быть одинаковы­ми.

Таблица 9 Гидравлический расчет кольцевой сети низкого давления

Кольцо

Участки кольца

Предварительное распределение расходов

Qк, м³/ч

Окончательное распределение расходов

Узлы

Смежные кольца

l, м

Dн*S, мм

Q, м³/ч

ΔР/l, Па/м

ΔР, Па

ΔР/Q, Па*ч/м³

ΔQ, м³/ч

Qp, м³/ч

(Qр/Q)1.8

ΔР, Па

1.1*ΔР, Па

ΣΔР= Σ|ΔР|=

ΣΔР/Q=

ΣΔР= Σ|ΔР|=

ΣΔР/Q=

Таблица 10 Результаты гидравлического расчета аварийных режимов сети высокого давления

Отказал участок 1-2	Отказал участок 1-19
Показатели участка	(Рн2 – Рк2)/L, Па2/м	Рн2 – Рк2, Па2	Показатели участка	(Рн2 – Рк2)/L, Па2/м	Рн2 – Рк2, Па2
N	dнxS,мм	Lу,м	Qу,м3/ч	N	dнxS,мм	Lу,м	Qу,м3/ч
				Σ (Рн2 – Рк2)=					Σ (Рн2 – Рк2)=

Таблица 11 Потокораспределение при нормальном гидравлическом режиме
Показатели участка	Предварительное распределение	Окончательное распределение расходов
N	dнxS,мм	Lу,м	Qу,м3/ч	(Рн2 – Рк2)/L, Па2/м	Рн2 – Рк2, Па2	(Рн2 – Рк2)/Qуч	Qу,м3/ч	(Рн2 – Рк2)/L, Па2/м	Рн2 – Рк2, Па2	1,1*(Рн2 – Рк2
	Σ (Рн2 – Рк2)=			Σ Рн2 – Рк2=

Введение

Проект выполняется на перспективный план застройки города.

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 – 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. Горячее водоснабжения отсутствует.

ТЭЦ сжигает газ для выработки: 1) Электроэнергии, 2) теплоты на нужды:

· Отопления и вентиляции жилых и общественных зданий районов №1 и №2;

· Горячее водоснабжение районов №1 и № 2;

· Отопления и вентиляции промышленных предприятий (ПП), присоединенных к водяной тепловой сети; отопительно вентиляционная нагрузка ПП в пределах заданной технологической нагрузки составляет не более 30% (см. Табл.2);

· Фабрики-прачечной, которая имеет отдельный паропривод от ТЭЦ;

· Бань, расположенных в жилых кварталах и присоединенных к водяной тепловой сети от ТЭЦ.

К сосредоточенным потребителям газа, имеющим на входе высокое (среднее)давление газа, относятся:

· Хлебозаводы;

· ГРП сетей низкого давления;

· ПП (газ используется только на технологические нужды);

· Районные тепловые станции (РТС);

· ТЭЦ (присоединена к ГРС отдельным газопроводом, не зависимым от городской газовой сети).

Содержание проекта:

Расчетно-пояснительная записка включает:

· Характеристику города; виды потребления газа; описание обоснование принятой системы газораспределения и ее основных параметров; выбор материала газопроводов, вида прокладки газопроводов и защиту их от коррозии; мероприятия по эксплуатации системы газоснабжения города;

· Основные характеристики газа;

· Расчеты:

1. Определение характеристик газообразного топлива. Определение теплоты сгорания, плотности природного газа;

2. годовое потребления газа и максимальных часовых расходов. Результаты расчетов по определению годового расхода газа всеми потребителями города свести в табл.5;

3. сети низкого давления:

· Определение удельных путевых расходов газа. (таблица6);

· Определение расчетных расходов газа для всех участков сети. Таблица 7)

· Определение ориентировочных потерь давления на участках сети. Результаты расчетов свести в таблицу 8 ;

· Гидравлический расчет кольцевой сети низкого давления. (таблица 9)

4. сети высокого (среднего) давления. Результаты расчетов свести в таблицы 10 и 11;

· Обоснование принятых решений; расчетные формулы и результаты расчетов.

На графики, таблицы, номограммы и литературу, использованные при расчетах, дать ссылки в тексте.

Графическая часть включает:

· Генплан города с нанесением газовых сетей, ГРС, сетевых ГРП (М1:10000 или 1:5000). На генплане указать условные диаметры газопроводов; к генплану дать условные обозначения;

· Расчетные схемы сети низкого (СНД) и высокого (среднего) давления (СВД) (М 1:10000 или 1:5000). Для каждого участка СНД указать направление движения газа, расчетный расход (м³/ч), диаметр (мм), длину (м), потерю давления (Па); Для СВД – длину и диаметр участка, расход газа потребителям. Схемы и генплан выполнить на одном листе формата А1, или на листах формата А3 каждая отдельно.

Объем графической части 1 лист фармата А1 или 3 - формата А3.

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 находится 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, d_г – 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);

r_i – объемная доля i-го компонента газа, % ( принимается по заданию).