Газоснабжение города Саратов

 Лист

 

 

Климатические условия.

 

Для г.Саратов используя [1]

Температура наиболее холодной пятидневки   t_5х.с. = -16 °C

Продолжительность отопительного  периода    Z = 210 суток.

Средняя температура наружнего в-ха за отопительный период   t_с.о.п = -4,3

 °C

Глубина промерзания грунта  h = 90 мм.

 

 

 

Характеристика газового топлива.

 

Для Тенгенское месторождения:

Таблица 1.

Наименование показателей	CH4	C2H6	C3H8	C4H10	C5H12	CO2	N2	Редкие
Содержание компонентов, % по объёму	89,4	6	2	0,7	0,4	1	0,5	0

Определяем теплотворную способность  многокомпонентного газа:

 

Определяем плотность многокомпонентного газа:

 

 

ρ – плотность газа, кг/м³

В таблице 2 указаны Q_н и ρ отдельных компонентов газа [2].

Таблица 2.

Наименование газа	ρ (кг/м3)	Qн (ккал/м3)
Метан	0,717	8555
Этан	1,356	15226
Пропан	2,019	21795
Бутан	2,593	29510
Угл.газ	1,977	0
Азот	1,251	0

 

 

;

 

 

;

;

Природный газ обладает определенным числом Воббе:

     , [ккал/м³]

   d – относительная плотность газа по воздуху при н.у.

d = r/1,29 = 0,80 /1,293 = 0,704

W = 8206/Ö0,704 = 10251 [ккал/м³]

Таблица 3.

Наименование показателя	Величина
	По расчету	По нормам (ГОСТ 5542-87)
Низшая теплота сгорания, ккал/м3 при стандартных условиях (20°С, 101325 Па) при нормальных условиях (0°С, 101325 Па)	8206   9204	9374   ̲̲
Плотность, кг/м3 при стандартных условиях (20°С, 101325 Па) при нормальных условиях     (0°С, 101325 Па)	0,80   0,82	̲   ̲
Число Воббе, ккал/м3	10251	11746

 

Газ, принятый для проектирования, соответствует требованиям норм.

 

 

 

Численность  населения района города.

 

Численность населения устанавливается  по укрупненной методике в зависимости  от площади застройки, площади жилищного  фонда и норм общей площади  квартиры, приходящейся на одного человека.

Для определения площади застройки  производится нумерация жилых кварталов, с учетом масштаба выполняются необходимые  геометрические измерения. Площадь  каждого квартала выражается в гектарах.

Плотность жилого фонда a_i принимается по справочным таблицам [2] в зависимости от заданной этажности застройки кварталов.

4 этажей: 3200 м²/га;

6 этажей: 3100 м²/га.

N_i = S_i*a_i / f_i – число жителей в квартале.

Норму общей площади квартиры f принимаем 13 м²/чел.

 

 

                                                                                                                 Таблица 4.

 

 

№	Площадь га	этаж	плотность	число жит
1	2,8	4	3200	677
2	3,250			800
3	2,425			597
4	3,750			923
5	0,875			215
6	4,125			1015
7	1,125			277
8	1,150			283
9	3,000			738
10	2,425			597
11	4,500			1108
12	3,500			862
13	2,500			615
14	2,500			615
15	1,050			258
16	2,850	6	3100	702
17	2,103			518
18	2,150			529
19	2,400			591
20	2,750			677
21	1,530			377
22	1,425			351
23	2,353			579
24	2,158			531
25	4,000			985
26	4,325			1065
27	4,413			1086
28	0,825			203
29	0,800			197
30	1,175			289
31	1,100			271
32	1,750			431
33	2,035			501
34	1,750			431
35	1,968			484
36	3,100			763
37	2,308			568
38	3,000			738
39	3,100			763
40	4,075			1003
41	2,400			591
42	2,750			677
43	2,750			677
44	4,243			1044
45	1,960			482
46	4,000			985
47	4,500			1108
48	7,750			1908
49	2,390			588
50	3,000			738
51	2,750			677
52	4,250			1046
53	4,000			985
54	4,500			1108
55	9,750			2400
56	2,373			584
57	2,608			642
58	2,608			642
59	4,250			1046
60	4,893			1204
61	4,675			1151
62	4,750			1169
63	3,000			738
64	6,000			1477
65	5,318			1309
	199,8			49189

 

 

Годовые расходы газа.

 

Годовые расходы газа определяются по нормам расхода теплоты. При этом учитываются  следующие потребители:

• жилые дома;
• прачечные;
• бани;
• предприятия общественного питания;
• учреждения здравоохранения;
• предприятия по производству хлеба и кондитерских изделий.

 

Нормы расхода теплоты потребителями.

 

                                                                                                  Таблица 5.

 

Потребители газа	Показатель потребления  газа.	Нормы расхода теплоты, МДж (тыс.ккал)
1. Жилые дома.
1.1. При наличии газ. плиты и централиз. горячего водоснабжения.	на 1 чел. в год	4100 (970)
1.2. При наличии газ. плиты и газового водонагревателя.	на 1 чел. в год	10000(2400)
2. Предприятия бытового  обслуживания.
2.1. Прачечные.	на 1 т сухого белья	8800 (2100)
2.2. Бани.	на 1 помывку	40 (9,5)
2.3. Столовые.	на 1 обед	4,2 (1)
	на 1 завтрак или ужин	2,1 (0,5)
3. Учреждения здравоохранения.
3.1. Больницы.	на 1 койку в год	3200 (760)
4. Предприятия по производству  хлеба.
4.1. Хлебзаводы.	на 1 т изделий	5450 (1300)

 

 

Годовой расход газа в квартирах:

;

 

 – годовой  расход теплоты жилыми домами, [ккал/год];

 – низшая  теплота сгорания газа, [ккал/м³];  = 39184 кДж/м³;

N – суммарное количество жителей, [чел]; N = 49189 чел.;

z₁ – доля жителей, в квартирах которых установлены газовые плиты при наличии центрального горячего водоснабжения, z₁ = 0,43;

z₂ – доля жителей, в квартирах которых установлены газовые плиты и газовые водонагреватели при отсутствии центрального горячего водоснабжения, z₂ = 0,57;

q₁ – норма потребления газа на приготовление пищи при наличии центрального горячего водоснабжения, q₁ = 4100 кДж;

q₂ – норма потребления газа на приготовление пищи и горячей воды с помощью газового водонагревателя, при отсутствии центрального горячего водоснабжения, q₂ = 10000 кДж;

у – доля жителей, использующих газ в квартирах, y = 1.

- годовой расход  газа в квартирах, [нм³/год].

 

 

Q^ж_г= 49189´(0,43´4100+0,57´10000)= 367096933 Мдж/год

 

L^ж_г=367096933/39,184= 9368542 м³/год

 

Годовой расход газа прачечными:

 

 

 – годовой  расход теплоты прачечными, [МДж/год];

 – низшая  теплота сгорания газа, [МДж/м³];  = 39184 кДж/м³;

N – суммарное количество жителей, [чел]; N = 49189 чел.;

x_пр – доля жителей, пользующихся прачечной,  x_пр = 0,3;

у_пр – доля прачечных, работающих на газе; у_пр = 0,8;

q_пр – норма потребления теплоты, q_пр = 8800 МДж/т.белья;

0,1 - количество белья, сдаваемого одним человеком, т/чел;

- годовой расход  газа прачечными, [нм³/год].

10388701;

265126

Годовой расход газа банями:

 

 

 – годовой  расход теплоты банями, [ккал/год];

 – низшая  теплота сгорания газа, [ккал/м³];  39184 кДж/м³;

N – суммарное количество жителей, [чел]; N = = 49189 чел.;

x_б – доля жителей, пользующихся банями,  x_б = 0,23;

у_б – доля бань, работающих на газе; у_б = 0,6;

q_б – норма потребления теплоты, q_пр = 40 МДж/помывка;

52 –количество помывок человека в год;

- годовой расход  газа банями, [нм³/год].

 

14119188 ;

360330

Годовой расход газа предприятиями общественного  питания:

 

 

 – годовой  расход теплоты предприятиями  общественного питания,[Мдж/год];

 – низшая  теплота сгорания газа, [кДж/м³];  = 39184 кДж/м³;

N – суммарное количество жителей, [чел]; N = 49189 чел.;

х_оп – доля жителей, пользующихся общепитом,  x_оп = 0,3;

у_оп – доля предприятий общепита, работающих на газе; у_оп = 0,65;

q_обед – норма потребления теплоты на приготовление 1 обеда,

q_обед = 4,2 МДж;

q_ужин – норма потребления теплоты на приготовление 1ужина,

q_ужин = 2,1 МДж;

360 –количество раз пользования общепитом в год;

- годовой расход  газа предприятиями общественного  питания, [нм³/год].

21754293;

555183

Годовой расход газа учреждениями здравоохранения:

 

 

 – годовой  расход теплоты учреждениями  здравоохранения,[кДж/год];

 – низшая  теплота сгорания газа, [ккал/м³];  = 39184 кДж/м³;

N – суммарное количество жителей, [чел]; N = 49189 чел.;

у_уз – доля газифицированных больниц; у_оп = 1;

q_уз – норма потребления теплоты на 1 больничное место,

q_уз = 3200 МДж;

0,012 –обеспеченность больничными койками на 1000 жителей;

- годовой расход  газа учреждениями здравоохранения, [нм³/год].

1888854,6

 

Годовой расход газа предприятий по выпечке хлеба:

 

 

 – годовой  расход теплоты предприятиями  по выпечке хлеба,[ккал/год];

 – низшая  теплота сгорания газа, [ккал/м³];  = 39184 кДж/м³;

N – суммарное количество жителей, [чел]; N = 49189 чел.;

у_хз – доля газифицированных хлебозаводов; у_оп = 0,55;

q_уз – норма потребления теплоты на 1 тонну хлеба, q_уз = 5450 МДж;

0,2÷0,29 – норма потребления хлебобулочных изделий в тоннах на 1 чел в год

- годовой расход  газа предприятиями по выпечке  хлеба, [нм³/год].

36860949

 

Годовой расход газа предприятиями торговли и бытового обслуживания непроизводственного характера  (мелкие коммунально-бытовые предприятия):

 

 

 

36709693318354847

                           468427

 

 

Годовые расходы теплоты и газа:

Таблица 6.

потребители газа	Qi, МДж/г	Li*10-6,м3/г
1	2	3
Жилые дома	367096933	9368542
Прачечные	10388701	265126
бани	14119188	360330
столовая	21754293	555183
больницы	1888855	48205
хлебзаводы	36860949	940714
быт.предприятия	18354847	468427

 

 

 

Расчетные часовые расходы газа.

Максимальный расчетный часовой расход газа в м³/ч на хозяйственно-бытовые и производственные нужды следует определять как долю годового расхода по формуле:

где - коэффициент часового максимума, принимается по [3].

Определение расчетного часового расхода  газа  производится раздельно для  хозяйственно-бытовых потребителей (жилые дома, учреждения здравоохранения, предприятия торговли и бытового обслуживания непроизводственного  характера), бань, прачечных, предприятий  общественного питания и хлебозаводов.

Расчетные часовые расходы газа для промышленных предприятий, расположенных  на территории района города, принимаются  из задания на проектирование.

Вычисленные расчетные часовые  расходы газа различными группами потребителей сводятся в таблицу 7. Затем определяется сумма расчетных часовых расходов всех потребителей, расположенных на территории газоснабжаемого района, как расчетный часовой расход газа, отпускаемый газораспределительной станцией (ГРС) .

Таблица 7.

потребители газа	К	L
1	2	3
Жилые дома	0,0004329	4056	на ГРП	4558
Прачечные	0,00034	91	их кол-во	1,5193
бани	0,0003704	133
столовая	0,0005	278
больницы	0,0004348	21
хлебзаводы	0,0001667	157
быт.предприятия	0,0004348	204
		2400
		2000
		2100
		11440	нагрузка на ГРС

 

 

 

Описание распределительной системы

газоснабжения района города.

 

Источником  газоснабжения является газораспределительная  станция, расположенная на севере района. Давление газа на выходе из ГРС составляет 0,33 МПа (избыточное). Расчетный расход газа протекающего через ГРС L^грс_ч= 11440 м³/ч.

Для газоснабжения  района города принята 2х-ступенчатая  система включающая сеть низкого  и сеть среднего давлений. Предельное давление газа в сети среднего давления составляет 0,3 МПа.  Предельное давление газа в сети низкого давления составляет 3 кПа, что допускает непосредственное присоединение к этой сети жилых домов. Соединение газопроводов среднего и низкого давлений осуществляется через сетевые газораспределительные пункты.

К распределительным газопроводам среднего давления подключаются промышленные предприятия: ПП №1, ПП №2, ПП №3, а так  же банно-прачечные комплексы, хлебозаводы.

Жилые дома, столовые, больницы, мелкие КБП, подключены к распределительным  газопроводам низкого давления; характер подключения этих потребителей равномерно-распределенный.

Согласно [п. 3.7, 3] принцип построения газораспределительных систем низкого и среднего давления – смешанные системы. Трассировку газопроводов низкого давления примем кольцевой с тупиковыми ответвлениями.

 

 

Количество сетевых газорегуляторных пунктов (ГРП) и их размещение на территории района.

 

В курсовом проекте используются типовые проектные решения сетевых ГРП в отдельно стоящих зданиях, оборудованных регуляторами давления марки РДУК-2.

Оптимальное количество сетевых ГРП  определяется по формуле (с округлением  до целых значений):

,

где - суммарный расчетный часовой расход газа потребителями, подключенными к сети низкого давления,

L_опт – оптимальная нагрузка одного ГРП, м³/ч.

L^грп_ч = L^ж_ч + L^уз_ч + L^оп_ч + L^мкбп_ч = 4056 + 278+ 157+ 204 = 4558 м³/ч

Регуляторные пункты располагаются в центре обслуживаемых зон, зоны действия соседних ГРП не перекрываются. Учитывая, что типовые регуляторные пункты для подачи топлива в газопроводы низкого давления имеют пропускную способность (нагрузку) в пределах 1000…4000 м³/ч и радиус действия 400…800 метров, определяем количество ГРП:

Оптимальное количество ГРП:     n = 4558 / 3000 =1,52.

Исходя из оптимальных  условий работы ГРП принимается 2 ГРП.

 

 

 

Трассировка уличных распределительных  газопроводов

сети низкого давления.

Трассировка уличных распределительных  газопроводов сети низкого давления (СНД) выполняется на генплане района в соответствии с принятыми ранее принципиальными решениями.

СНД проектируется с учетом транспортирования  газа потребителям кратчайшим путем. Для  прокладки газопроводов используются уличные проезды, при этом избегают использования для прокладки газопроводов территорий, находящихся за пределами застройки района в связи с трудностями по расчистке прилегающих территорий в зимнее время.

При отсутствии препятствий закольцованная часть сети должна объединять по низкому  давлению все ГРП. Точки питания  главных контуров (точки подключения  сетевых ГРП к кольцам) выбираются так, чтобы потоки газа двигались  к потребителям кратчайшим путем, а  точки встречи потоков располагались  диаметрально противоположно точкам питания  и на границе зон обслуживания соседних ГРП.

Для возможности отключения отдельных  участков в СНД,  а также  сетевых  ГРП необходимо предусмотреть отключающие  устройства. Число отключающих устройств  должно быть строго обоснованным и  минимально необходимым для возможности  оперативного управления распределительной  системой при производстве ремонтных  работ, реконструкциях, а также при  необходимости аварийного отключения отдельных газопроводов.

 

Гидравлический расчет распределительных  газопроводов СНД.

Целью гидравлического расчета  является определение диаметров  газопроводов на всех участках распределительной  СНД при выполнении ограничивающих условий. Эти условия включают в  себя:

- потери давления по всем  направлениям движения газа от  ГРП до концов тупиков и точек встречи газовых потоков должны быть не выше располагаемого перепада давления, который принимается 1200 Па;

- давления газа в узловых  точках колец (точках встречи  потоков газа и в точках  слияния потоков газа) должны  быть увязаны; допустимая неувязка  потерь давления в кольце 10%;

- для повышения надежности газоснабжения  основные кольца желательно выполнять  из труб постоянного диаметра.

Гидравлический расчет газопроводов СНД в проекте выполняется с использованием соответствующих номограмм для газопроводов низкого давления [4].

При выполнении расчета исходят из того, что подключение потребителей к СНД является равномерно-распределенным по длине газопроводов, поэтому потокораспределение в системе должно рассчитываться на основании путевых расходов газа.

 Расчет с использованием номограммы производится в следующей последовательности [4, гл.6]:

1) весь газоснабжаемый район необходимо разделить на несколько микрорайонов, отличающихся друг от друга величиной удельного часового расхода, отнесенного к одному жителю в м³/(ч чел). Величина этого расхода зависит от  газового оборудования в жилых домах и наличия или отсутствия в них централизованного горячего водоснабжения. В курсовом проекте информация, требующаяся для определения удельного расхода на одного жителя,   задается осредненной без конкретизации по отдельным кварталам или жилым зданиям, поэтому допустимо считать, что его величина  является одинаковой для всей газоснабжаемой территории и может быть рассчитана по формуле:

,

4558/49189=0,093 м³/(ч чел).

2) вычисляется с округлением  до целых значений часовой  расход газа в м³/ч, потребляемый каждым жилым кварталом, по формуле:

,

3) рассчитывается с округлением  до тысячных долей  удельный   путевой расход   газа в м³/(ч м), приходящийся на единицу длины газового контура, обслуживающего  й жилой квартал, по формуле:

,

где - длина газового контура в м, обслуживающего й жилой квартал, равная сумме фактических длин участков уличных газопроводов СНД, от которых подается газ в данный квартал.

Для определения длин газовых контуров жилых кварталов оформлена расчетная схема, на которой показаны распределительные газопроводы СНД, границы расчетных гидравлических участков, номера подключенных к участкам жилых кварталов, расчетные направления движения газа, точки встречи газовых потоков. Кроме того, на расчетной схеме для каждого го участка указана его фактическая длина в метрах (с округлением до десятков) и значения путевого и транзитного расходов газа. Границами расчетных гидравлических участков при равномерно распределенном подключении потребителей являются точки разветвления потоков газа, точки встречи и слияния потоков газа, а также точки изменения величины удельного расхода , находящиеся посередине уличных проездов между смежными кварталами.

Результаты расчетов оформляются в таблице 8, при этом жилые кварталы группируются по источникам газоснабжения (сетевым ГРП) таким образом, чтобы у любого из кварталов был только один источник. В этой же таблице путем сложения часовых расходов газа кварталами , имеющими одноименный источник газоснабжения, определяются расчетные часовые нагрузки для каждого ГРП в м³/ч.

                                                                                                   

 

         

                                                                                                        Таблица 8.

Удельный  расход газа
N кв-ла	Характеристики газоснабжаемого кв-ла
	Ni, чел		Lуд,м3/ч*чел	Li, м3/час	Длина газ кон, м	Lудi,м3/ч*м
Источник газоснабжения-ГРП1
1	677	0,093		63	320	0,20
2	800	0,093		74	180	0,41
4	923	0,093		86	510	0,17
3	597	0,093		56	320	0,17
6	1015	0,093		94	330	0,29
5	215	0,093		20	150	0,13
7	277	0,093		26	380	0,07
8	283	0,093		26	380	0,07
9	738	0,093		69	230	0,30
22	351	0,093		33	340	0,10
24	531	0,093		49	430	0,11
23	579	0,093		54	240	0,22
25	985	0,093		92	450	0,20
26	1065	0,093		99	760	0,13
27	1086	0,093		101	380	0,27
20	677	0,093		63	310	0,20
21	377	0,093		35	310	0,11
11	1108	0,093		103	190	0,54
12	862	0,093		80	190	0,42
10	597	0,093		56	300	0,19
13	615	0,093		57	300	0,19
14	615	0,093		57	410	0,14
15	258	0,093		24	410	0,06
16	702	0,093		65	210	0,31
17	518	0,093		48	210	0,23
30	289	0,093		27	90	0,30
31	271	0,093		25	90	0,28
18	529	0,093		49	180	0,27
29	197	0,093		18	180	0,10
19	591	0,093		55	160	0,34
28	203	0,093		19	160	0,12
Всего LГРП1=1634
Источник газоснабжения-ГРП2
37	568	0,093		53	200	0,26
45	482	0,093		45	360	0,12
53	985	0,093		92	270	0,34
54	1108	0,093		103	240	0,43
48	1908	0,093		177	550	0,32
55	2400	0,093		223	550	0,41
49	588	0,093		55	170	0,32
56	584	0,093		54	170	0,32
50	738	0,093		69	180	0,38
57	642	0,093		60	180	0,33
58	642	0,093		60	170	0,35
59	1046	0,093		97	270	0,36
51	677	0,093		63	170	0,37
52	1046	0,093		97	410	0,24
44	1044	0,093		97	490	0,20
43	677	0,093		63	490	0,13
36	763	0,093		71	180	0,39
35	484	0,093		45	660	0,07
34	431	0,093		40	190	0,21
42	677	0,093		63	190	0,33
32	431	0,093		40	120	0,33
40	1003	0,093		93	120	0,78
33	501	0,093		47	240	0,19
41	591	0,093		55	240	0,23
39	763	0,093		71	510	0,14
47	1108	0,093		103	510	0,20
38	738	0,093		69	250	0,27
46	985	0,093		92	250	0,37
60	1204	0,093		112	690	0,16
61	1151	0,093		107	370	0,29
62	1169	0,093		109	380	0,29
63	738	0,093		69	190	0,36
64	1477	0,093		137	360	0,38
65	1309	0,093		122	320	0,38
Всего LГРП2=2941

 

Невязка 0,4 % 

Правильность выполненных расчетов на данном этапе подтверждается совпадением  суммы расчетных часовых нагрузок всех ГРП и суммарного расчетного часового расхода газа низкого давления (допустимая неувязка 2%);

4) определяем расчетные расходы газа в м³/ч для всех участков распределительных газопроводов СНД по формуле:

,

где путевой расход газа на участке в м³/ч; транзитный расход газа на участке в м³/ч.

Путевой расход газа на участке определяется по формуле:

,

В случае, когда рассматриваемый  участок газопровода имеет двустороннее присоединение нагрузки, т.е. обслуживает  два жилых квартала, то значение определяется как сумма удельных расходов газа соответствующих кварталов.

Транзитный расход газа на участках определяется с помощью расчетной  схемы  на основе анализа потокораспределения в газовом контуре. Первыми рассматриваются участки СНД, примыкающие к точкам встречи газовых потоков, далее определение расходов ведется последовательно против расчетного направления движения газа.

Результаты определения расчетных  расходов газа на участках СНД оформлены в таблице 9, при этом значения округлены до целых величин.

 

Расчетные расходы газа на участках СНД

Таблица 9.

 

Номер     участка	Фактичес-кая длина Lj,М	Расход газа, м3/ч
		Путевой LпJ	Транзит-ный LтJ	удельный расход
3-2	330	150	0	4,6 кварт
1-2'	320	63	0	1 кварт
2'-2	180	105	63	2,4
2-15	140	0	213
16-15	320	56	0	3
15-14	380	53	268	7,8
14-13	230	69	321	9
13-12	300	113	561	10,13
13-17	300	0	240
17-18	410	81	159	14,15
18-19	210	113	45	17,16
19-20	90	21	25	17
20-20'	180	49	0	18
20'-21	160	55	0	19
21-9	250	0	55
3-4	150	82	0	5,22
4-5	510	70	82	22,24
5-6	340	134	152	23,24
6-7	190	0	286
7-8	450	150	286	25,26
8-9	380	151	436	26,27
9-10	310	0	642
10-11	310	96	642	21,20
11-12	190	183	738	11,12
12-ГРП1	80	0	1595
			невязка=	2,4%
20-20'	180	18	0	29
20'-21	160	19	0	28
19-20	90	27	18	30
19-33	90	52	45	30,31
33-32'	180	50	97	35,36
21-36	270	0	19
35-35'	240	102	0	33,41
35'-36	120	133	102	32,40
36-37	510	174	254	39,47
37-38	250	160	428	38,46
22-38	200	53	0	37
38-24	250	123	641	45,46
24-25	250	176	764	46,53
25-26	240	151	940	54,47
43-42	190	69	0	63
42-41	380	109	69	62
41-40	370	35	177	61
40-27	450	256	212	55,60
27-26	240	0	468
26-28	550	401	1559	48,55
35-34	190	103	0	34,42
34-32'	180	35	103	35,43
32'-32	180	59	286	43,44
32-31	170	103	345	52,51
43-44	360	137	0	64
44-45	320	122	137	65
45-31	270	97	259	59
31-30	170	123	804	51,58
30-29	180	128	927	50,57
29-28	100	64	1055	49,56
28-ГРП2	80	0	3080
			невязка=	4,732