Газоснабжение населеного пункта

 

Оглавление

Задание на курсовой проект……………………………………………………………...3

Введение.............................................................................................................................. 4

1 Расчет характеристик  газообразного топлива ............................................................. 5

2 Определение  численности населения ........................................................................... 6

3 Расчет потребности  газа ................................................................................................. 7

3.1 Определение  годовых расходов теплоты .................................................................. 9

3.1.1 Определение  годового расхода теплоты при потреблении газа в квартирах…...9

3.1.2 Определение  годового расхода теплоты при потреблении газа на предприятиях бытового обслуживания .....................................................................................................9

3.1.3 Определение  годового расхода теплоты при  потреблении газа на хлебозаводах и пекарнях .................................................................................................................. …..10

3.1.4 Определение  годового расхода теплоты на  отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение жилых и общественных зданий .........................................................10

3.1.5 Составление итоговой таблицы потребления газа городом ............................. 12

3.2 Определение  годовых и часовых расходов  газа различными потребителями .. 12

3.3 Построение  графиков бытового газопотребления ............................................... 13

4 Выбор и обоснование  системы газоснабжения ....................................................... 14

4.1 Определение  оптимального числа ГРП ................................................................. 15

4.2 Типовые схемы  ГРП и ГРУ .................................................................................... 17

4.3 Выбор оборудования  газорегуляторных пунктов и установок............................ 18

4.3.1 Выбор регулятора давления ................................................................................ 18

4.3.2 Выбор предохранительно-запорного  клапана.................................................... 19

4.3.3 Выбор предохранительно-сбросного  клапана ................................................... 20

4.3.4 Выбор фильтра  ...................................................................................................... 20

4.3.5 Выбор запорной  арматуры.....................................................................................20

4.4 Конструктивные  элементы газопроводов …......................................................... 21

4.4.1 Трубы......................................................................................................................21

4.4.2 Детали газопроводов ............................................................................................ 22

5 Гидравлический  расчет газопроводов ...................................................................... 22

5.1 Гидравлический расчет кольцевых сетей высокого и среднего давления …..... 23

5.1.1 Расчет в  аварийных режимах ................................................................................ 24

5.1.2 Расчет ответвлений  ............................................................................................... 26

5.1.3 Расчет при нормальном потокораспределении ................................................ 26

5.2 Гидравлический расчет тупиковых газопроводов низкого давления ................ 28

5.3 Гидравлический расчет внутреннего газопровода квартиры .............................. 33

Заключение .................................................................................................................... 35

Литература………………... .......................................................................................... 36 
 
 
 
 
 
 
 
 

Задание на курсовой проект

Газифицируемый  населённый пункт: г. Владимир

Номер генплана: 1

Вид покрытия проездов и тротуаров: усовершенствованное.

Плотность населения: 370 чел/га.

Наружный строительный объём жилых зданий на одного человека: 60 м³.

Газовое месторождение: Мехсоянское

Давление  газа в точке подключения газовой  сети к ГРС: 0,6 МПа.

Расстояние  от ГРС до газовой сети: 7 км.

Расположение  ГРС относительно населённого пункта: ЮВ.

Процент охвата газоснабжением хозяйственно-бытовых, коммунальных и сосредоточенных  потребителей: бани и прачечные – 39%; столовые – 29%; хлебозавод – 0,6 т/сут.

Рисунок 1 – генеральный план 

 

Введение

    Доля  природного газа в топливном балансе  России составляет 60%. Так как природный газ является высокоэффективным энергоносителем, в условиях экономического кризиса газификации может составить  основу социально-экономического развития регионов России, обеспечить улучшенные условия труда и быта населения, а так же снижение загрязнения окружающей среды.

    Основными задачами в области развития систем газоснабжения является:

-применение  для сетей и оборудования новых  полимерных материалов, новых конструкций  труб и соединительных элементов,  а так же новых технологий

-введение  эффективного газоиспользующего  оборудования

-расширение  использования газа в качестве  моторного топлива на транспорте

-внедрение  энергосберегающих технологий

-обеспечение  на основе природного газа  производства тепла и электроэнергии  для децентрализованного тепло- и энергоснабжения небольших городов и сельских населенных пунктов.

    В курсовом проекте рассчитываем двухступенчатую  систему распределения газа с  выполнением первой ступени газопроводами  среднего (высокого) давления, а второй низкого давления. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Расчет  характеристик газообразного  топлива

 

       Для состава  газа, определяемого из среднего  компонентного состава природного  газа в зависимости от месторождения,  необходимо рассчитать характеристики  газообразного топлива. Характеристики  природного газа приводятся в таблице 1. 

Таблица 1 – Состав газа по объему для различных  месторождений

 

     Теплота сгорания (высшая или низшая) сухого газообразного топлива (газа) определяется по формуле

,  (1)

где Q_c – теплота сгорания сухого газа, кДж/м³;

Q₁, Q₂, Q_k – теплота сгорания компонентов, составляющих газообразное  топливо, кДж/м³;

x₁, x₂, x₃ – объемные доли компонентов, составляющих газообразное топливо, %.

 

Таблица 2 – Теплота сгорания чистых горючих  газов

     Плотность сухого газа определяют как сумму  произведений плотностей компонентов, составляющих газообразное топливо, на их объемные доли: 

      ,     (2)

где p - плотность сухого газа, кг/м³;

   p₁, p₂, … , p_k – плотности компонентов, кг/м³.  

     

Таблица 3 – Физические характеристики газов

     Относительная плотность сухого газа по воздуху  равна:

      ,  (3)

где p_в = 1,293 - плотность воздуха при нормальных условиях, кг/м³.

     

     Характеристики  газа сводят в таблицу 4.

Таблица 4 – Характеристики газообразного топлива при нормальных физических условиях (Т=273,15 К, Р=101,325 кПа)

2. Определение численности населения

Расход газа на коммунально-бытовые и теплофикационные нужды города или посёлка зависит  от числа жителей. Если число жителей точно не известно,  то приближенно его можно определить следующим образом.

    По  плотности населения на один гектар газифицируемой территории 

    N = F_P * m, чел.,                                                                                            (4) 

где F_P - площадь района в га., полученная в результате замеров по плану застройки;

        m - плотность населения , чел/га.

      Суммируя численность населения каждого квартала, определяют число жителей по зонам застройки и общую численность населения в населенном пункте. Результаты расчетов сводят в таблицу 5.

Таблица 5 – Результаты расчета численности  населения

3. Расчет  потребности газа

 

     Городские системы газоснабжения не имеют  аккумулирующих емкостей, расположенных у потребителей, а ёмкость самих газовых сетей очень мала (не более 3-4 % от максимально часовой пропускной способности). Поэтому пропускную способность газовых сетей необходимо рассчитывать на пиковые, максимальные часовые расходы газа, которые определяются как доля годового расхода по формуле: 

      ,                                                                     (5) 

где  Q_г - годовое потребление газа, м³/год;

       - коэффициент часового максимума  (коэффициент перевода годового потребления к максимально часовому расходу газа). 

      =1/m,                                                                                           (6) 

где m - число часов использования максимума и определяет количество часов, за которое весь годовой расход газа был бы  израсходован с равномерным расходом, равным максимально часовому расходу.

       Коэффициент часового максимума  учитывает неравномерность потребления  газа различными потребителями  газа. Неравномерность потребления  зависит от многих факторов  и может быть сезонная, недельная, суточная. Так наибольшая суточная неравномерность присуща бытовым и другим потребителям, использующим газ для приготовления пищи и горячей воды. Наименьшая - промышленным предприятиям с непрерывным технологическим процессом.

     Для бытовых потребителей коэффициент часового максимума зависит от численности населения или газовых приборов. Чем больше число жителей, тем меньше вероятность совпадения единичных максимумов потребления, тем, следовательно, равномернее потребление газа, тем меньше коэффициент  часового максимума.

     Для  бытового  потребления  газа   следует принимать отдельно для каждого квартала  в зависимости от численности населения квартала, коммунально-бытовых потребителей и промышленных предприятий в зависимости от сменности работы предприятия.

     Годовые расходы газа на приготовление пищи и горячей воды в квартирах, а  также на хозяйственно - бытовые  и коммунальные нужды общественных зданий, предприятий общественного  питания и предприятий определяем по нормам. 

1. Определение годовых расходов теплоты

 

    Расход  газа на различные нужды зависит  от расходов теплоты необходимой, например, для приготовления пищи, стирки белья, выпечки хлеба, выработки того или  иного изделия на промпредприятии  т. п.

      Точный расчет расхода газа  на бытовые нужды сделать очень сложно, так как расход газа зависит от целого ряда факторов, которые не поддаются точному учету. Поэтому потребление газа определяют по усредненным нормам расхода теплоты, полученным на основании статистических данных. Обычно эти нормы определяются в расчете или на одного человека, или на один завтрак иди обед, или на одну тонну белья, или на единицу выпускаемой продукции промпредприятием. Расход теплоты измеряют в МДж или в кДж.

1. Определение годового расхода  теплоты при потреблении газа в квартирах

 

    Расчётная формула для определения годового расхода теплоты (МДж/год) при потреблении  газа в квартирах записывается в  виде: 

    Q_K = Y_K * N * (g _K1 * Z ₁ + g _K2 * Z ₂ + g _K3 * Z ₃), МДж/год,                          (7) 

здесь Y_K - степень охвата газоснабжением города (определяется заданием);

    N - число жителей;

    Z ₁ - доля людей, проживающих в квартирах с централизованным горячим водоснабжением;

    Z ₂ - доля людей, проживающих в квартирах с горячим водоснабжением от газовых водонагревателей;

    Z ₃ - доля людей, проживающих в квартирах без централизованного горячего водоснабжения и не имеющих газовых водонагревателей;

    g _К1, g _К2, g _К3 - нормы расхода теплоты на одного человека в год в квартирах с соответствующим Z.

    Для населения, пользующегося газом  Z ₁ + Z ₂ + Z ₃ = 1.

Q_К=1 301252 (2800 0,4086+8000 0,5914)=1769,94*10⁶ МДж/год

2. Определение годового расхода  теплоты при потреблении  газа на предприятиях бытового обслуживания

 

    Расход  теплоты для данных потребителей учитывает расход газа на стирку белья в прачечных, на помывку людей в банях, на санитарную обработку в дезкамерах. Очень часто в городах и посёлках прачечные и бани объединяются в одно предприятие. Поэтому расход теплоты для них должен быть также объединён.

    Q_Б-П = Q_Б + Q_П

    Расход  теплоты в банях определяется по формуле: 

    Q_Б = Z _Б * Y_Б * N * 52 * g _Б, (МДж/год),                                                         (8) 

где  Z _Б - доля населения города, пользующегося банями;

    Y_Б - доля бань города, использующих газ в виде топлива;

    g _Б - норма расхода теплоты на помывку одного человека;

    Все  g  принимаются по таблицам.

    В формуле заложена частота посещения  бань, равная одному разу в неделю. 

    Z _Б = 0,3,   Y_Б = 1,   g _Б = 50 (МДж),

Q_Б=0,3*1*52*301252*50=234,98*10⁶ (МДж/год)

    Расход  теплоты на стирку белья в прачечных  определяется по формуле:  

    Q _П = 100 * (Z _П * Y_П * N) / 1000 * g _П, (МДж/год),                                       (9) 

здесь Z _П - доля населения города, пользующегося прачечными;

      Y_П - доля прачечных города, использующих газ в виде топлива;

    g _П - норма расхода теплоты на 1 тонну сухого белья.

    В формулу заложена средняя норма  поступления белья в прачечные, равная 100 тоннам на 1000 жителей. 

    Z _П = 0,09,   Y_П = 1,   g _П = 18800 (МДж), 

Q_п= 8800=50,97*10⁶ (МДж/год)

Q_Б-П =234,98+50,97=285,95*10⁶ (МДж/год).

3. Определение годового расхода  теплоты при потреблении  газа на хлебозаводах и пекарнях

 

    При выпечке хлеба и кондитерских изделий, составляющих основной вид  продукции данных потребителей газа, следует учитывать разницу в потреблении тепла на разные виды продукции. Норма выпечки хлеба в сутки на 1000 жителей принимается в размере 0,6 ¸ 0,8 тоны. В эту норму входит выпечка и чёрного и белого хлеба, а так же выпечка кондитерских изделий. Точно определить, сколько какого вида продукции потребляют жители очень трудно. Поэтому общую норму 0,6 ¸ 0,8 тонны на 1000 жителей можно условно поделить пополам, считая, что хлебозаводы и пекарни, поровну выпекают чёрный и белый хлеб. Выпечка кондитерских изделий может быть учтена отдельно, например, в размере 0,1 тонны на 1000 жителей в сутки.

    При расчёте расхода газа следует  учитывать охват газоснабжением хлебозаводов и пекарен. Общий расход теплоты на хлебозаводы и пекарни  определяются по формуле:

    Q_ХЗ = Y_ХЗ*N*[(0,3¸0,4)*g _ЧХ+(0,3¸0,4)*g _БХ+0,1*g _КИ]*365/1000, (МДж/год),             (12)

где  Y_ХЗ - доля охвата газоснабжением хлебозаводов и пекарен (задаётся);

    g _ЧХ - норма расхода теплоты на выпечку 1 тонны чёрного хлеба

    g _БХ - норма расхода теплоты на выпечку 1 тонны белого хлеба

    g _КИ - норма расхода теплоты на выпечку 1 тонны кондитерских изделий.

Y_ХЗ = 0,6, g_ЧХ = 2500 (МДж), g_БХ = 5450 (МДж), g_КИ = 7750 (МДж), Q_хз=0,6*301252*(0,25*2500+0,25*5450+0,1*7750)*365/1000=51,13*10⁶ (МДж/год).

4. Определение годового расхода теплоты на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение жилых и общественных зданий

 

    Годовой расход теплоты на отопление и  вентиляцию жилых и общественных зданий вычисляют по формуле:

    Q _ОВ=(g _ОВ*F*n_О/h_О)*[(t_ВН-t_СР.О)/(t_ВН-t _РО)]*[24*(1+K)+Z*K ₁*K], (МДж/год),         (13)

    t_ВН, t_СР.О, t_РО - температуры соответственно внутреннего воздуха отапливаемых помещений, средняя наружного воздуха за отопительный период, расчётная наружная для данного района строительства по [2],^ОС.

    К, К₁ - коэффициенты, учитывающие расходы теплоты на отопление и вентиляцию общественных зданий (при отсутствии конкретных данных принимают К = 0,25 и K ₁ = 0,4);

    Z - среднее число часов работы системы вентиляции общественных зданий в течение суток (Z=16);

    n _О - продолжительность отопительного периода в сутках;

    F - общая площадь отапливаемых зданий, м²;

    g _ОВ - укрупненный показатель максимального часового расхода теплоты на отопление жилых зданий, МДж/ч.*м²;

    h_О - коэффициент полезного действия отопительной котельной (h_О=0,8¸0,85);

t_ВН =18( ), t_СР.О=-4,4( ), t_РО=-48( ), n_О=217 (сут),  g_ОВ=0,62 (МДж/ч.*м²),

Q_ОВ=(0,62*8141600*217/0,8)*[(18+4,4)/(18+48)]*[24*(1+0.25)+16*0.4*0.25]=

14684,61* 10⁶ (МДж/год).

Годовой расход теплоты (МДж/год) на централизованное горячее водоснабжение от котельных и ТЭЦ определяют по формуле: 

    Q_ГВ=24*g _ГВ*N_ГВ*[n_О+(350-n_О)*(60-t_ХЛ)/(60-t_ХЗ)*b]*1/h_О, (МДж/год),                     (14) 

где   g _ГВ - укрупненный показатель среднечасового расхода теплоты на горячее, МДж/чел.*ч;

    N _ГВ - число жителей города, пользующихся горячим водоснабжением от котельных или ТЭЦ, чел.;

    b - коэффициент учитывающий снижение расхода горячей воды в летний период (b=0,8);

    t _ХЗ, t _ХЛ - температуры водопроводной воды в отопительный и летний периоды, °С (при отсутствии данных принимают t _ХЛ = 15, t _ХЗ = 5).

   g ГВ = 1,47 (МДж/(чел * ч)),   N ГВ ⁼123081.

   QГВ=24*1,47*123081*[217+(350-217)*(60-15)/(60-5)*0.8] *1/0,8=1650,37*10⁶  (МДж/год).

5. Определение годового расхода  теплоты при потреблении газа на нужды торговли, предприятий бытового обслуживания населения, школ и ВУЗов

6. Составление итоговой таблицы потребления газа городом

 

     Годовые расходы газа на нужды мелких коммунально-бытовых  потребителей следует принимать  в размере до 5% суммарного расхода на жилые дома.

     Примеры расчетов годового расхода газа на хозяйственные и коммунально-бытовые  нужды сводятся в итоговую таблицу. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица 5 – Итоговая таблица расхода газа городом