Газоснабжение города и котельной

РЕФЕРТ

 

Дипломный проект:     стр.,      табл.,     источников.

 

Газоснабжение города и котельной

 

Объектом разработки является город Лепель в Витебской области со всеми бытовыми и коммунальными потребителями.

Целью проекта является - запроектировать систему газоснабжения города и котельной.

В процессе проектирования выполнено следующее:

1) определены свойства газа, которое используется для газоснабжения города;

2) рассчитано оптимальное количество сетевых ГРП и определены зоны их действия;

3) определены расходы газа равномерно распределенными потребителями;

4) выполнен расчет газопроводов высокого и низкого давления;

5) рассчитано и подобрано оборудование для всех ГРП;

6) подобраны типы котлов, выполнен  гидравлический расчет котельной и подобрано для нее оборудование;

7) для подземных газопроводов выбран тип антикоррозионной защиты и подобраны катодные станции;

8) описана автоматизация  системы газоснабжения, в том  числе автоматизация ГРС, ГРП,  котельной, процесса сжигания  газа в котлах;

9) рассчитана сметная стоимость прокладки участка газопровода и найдены годовые эксплуатационные затраты;

10) в разделе организации  и планированию производства  строительно-монтажных работ описан  метод производства работ и  технологии ведения строительно-монтажных работ;

11) составлена ведомость объёмов работ и на её основе составлена производственная калькуляция;

12) рассчитаны трудоемкости укрупнённых монтажных процессов для календарного плана и разработан календарный план производства работ, построен график движения рабочей силы и сетевой график;

13) в разделе охраны труда даются характеристики и анализ потенциальных опасностей и вредностей по объекту;

14) освещаются принципы  создания безопасных и пожаробезопасных  условий  труда.

 

 

 

 

 

 

1. Введение.

 

Развитие газовой промышленности и газоснабжения городов, посёлков, промышленных предприятий на базе природных газов в СССР началось с середины 40-х годов. В 1946 г. был сдан в эксплуатацию первый крупный магистральный газопровод Саратов-Москва. Пуск этого газопровода является началом широкой газификации страны. В настоящее время страны СНГ занимают первое место в мире по запасам и добыче природного газа.

Развитие газового комплекса Республики Беларусь началось пятьдесят лет назад. Первым потребителям Минска природный газ был подан в 1960 году. Широкая газификация Республики Беларусь проводилась в 1976-1980г.г. Была закончена газификация жилого фонда в городах, а в сельской местности её уровень достиг 75%. Для повышения надежности газоснабжения Минского промышленного узла в 1976 году было введено в эксплуатацию подземное хранилище газа в Осиповичах. За 1980-1985г.г. была построена разветвлённая сеть магистральных газопроводов и введено в эксплуатацию три нитки магистрального газопровода Торжок-Минск-Ивацевичи и ответвления от него на города Могилёв, Гомель, Климовичи, позже - на Бобруйск, Витебск, Молодечно.

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).

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.

Газовое топливо имеет  ряд преимуществ перед другими  видами топлива:

 Низкая себестоимость  (газ является не только высококачественным, но и самым дешевым топливом, малая стоимость газа в сочетании с удобством его транспортировки и отсутствием необходимости складского помещения обеспечивает высокий экономический эффект при замене других видов топлива газовыми, при этом также повышается КПД агрегатов и сокращается расход топлива).

  Горючий газ является  универсальным топливом способным  удовлетворить все виды бытового, коммунального и промышленного  теплопотребления.

  Использование газа  в народном хозяйстве позволяет  интенсифицировать и автоматизировать производственные процессы в промышленности и сельском хозяйстве, улучшить качество продукции (улучшается ведение технологических процессов в условиях высоких температур, из-за более легкого регулирования температурных полей и состава газовой среды в рабочем пространстве установок).

  Применение газа  позволяет улучшить санитарно-гигиенические  условия труда на предприятиях  и в быту. Что способствует  росту производительности труда, позволяет оздоровить воздушный бассейн в городах и промышленных центрах.

  Природный газ  является ценным сырьем в химической  промышленности (для получения спирта, каучука, пластмасс, искусственных волокон и т.д.).

  По сравнению с  твердым топливом, газообразное  имеет следующие преимущества:

— простота транспортировки;

— быстрота зажигания  и прекращение горения;

— возможность полного  сжигания при незначительных избытках воздуха с получением высокой температуры в топочном пространстве;

— легкость поддержания  требуемой технологической атмосферы (окислительной, восстановительной, нейтральной).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Характеристика города и потребителей газа

 

В дипломном проекте  рассчитаны кольцевая газовая сеть высокого давления, а также газовая сеть низкого давления в зоне действия одного ГРП. В качестве топлива используется природный газ.

Город Лепель расположен в юго-западной части Витебской области. В городе 47 кварталов и 4 промышленных предприятия: электротехнический завод, завод строительных материалов, приборостроительный завод, обувная фабрика.

В городе газ потребляется бытовыми и коммунальными потребителями. Бытовыми потребителями (многоэтажные жилые дома) газ потребляется для приготовления пищи и горячей воды. В городе расположены следующие коммунальные потребители: столовые, хлебозавод, больница, банно-прачечный комбинат.

В городе проживает 103943 человека. Из них в зоне 5-этажной застройки  проживает 93695 человек. В 5-этажных домах устанавливаются газовые плиты и газовые водонагреватели. В зоне 9-этажной застройки проживает 10248 человека. В 9-этажных домах устанавливаются только газовые плиты, имеется централизованное горячее водоснабжение.

В городе расположены 2 районные котельные централизованного горячего водоснабжения и отопления жилых и общественных зданий. На территории больницы расположена отдельная котельная, покрывающая все их расходы теплоты на горячее водоснабжение, отопление и вентиляцию.

Климатические параметры  города Лепель  приведены в таблице 2.1.

 

Таблица 2.1.

Наименование параметра	Показа-тели	Примечание
Температура воздуха, 0С:		СНиП 2.01.01-82 Строительные нормы и правила. “Строительная климатология и геофизика”
1. абсолютно-минимальная	-38
2. абсолютно-максимальная	+34
3. средняя, отопительного периода	-1,5
4. расчетная для проектирования  отопления	-24
5. расчетная для проектирования вентиляции	-11
Продолжительность отопительного периода, сутки:	204

 

 

Трассы газопроводов нанесены, исходя из условий прохождения  в основном вдоль дорог с целью  удобства строительства и последующей  эксплуатации, в соответствии с актами выбора трассы.

 

 

 

3. Определение свойств газа.

 

Газ поступает в город  из Тюменской области: месторождения  Медвежье.

Плотность газовой смеси r_см, кг/м³, определяется по следующей формуле[3]:

 

r_см = 0,01·å(  y_i·r _i ) ,  

 

где y _i – процентная  доля  отдельного компонента смеси, %;

r _i – плотность отдельного компонента смеси, кг/м³.

Для газоснабжения города используется природный газ из месторождения  Медвежье Тюменской области со следующими характеристиками [3]:

состав газа, % по объёму: СН₄ - 99; С₂Н₆ – 0,1; С₃Н₈ – 0,005; СО₂ – 0,095; N₂ – 0,8;

плотность отдельных  компонентов газа при t = 0^oC, р = 101,3 кПа: r(СН₄) = 0,717 кг/м³; r(С₂Н₆) = 1,356 кг/м³; r(С₃Н₈) = 2,019 кг/м³; r(СО₂) = 1,977 кг/м³; r(N₂) = 1,251 кг/м³;

низшая теплота сгорания горючих компонентов газа: Q^н(СН₄) = 35760 кДж/м³, Q^н(С₂Н₆) = 63650 кДж/м³, Q^н(С₃Н₈) = 91140 кДж/м³.

 

r_см = 0,01·(99·0,717+0,1·1,356+0,005·2,019+0,095·1,977+0,8·1,251) = 0,723 кг/м³.

 

Низшая теплота сгорания смеси горючих газов Q^н_см, кДж/м³, определяется по следующей формуле[3]:

Q^н_см = 0,01·å(y _i·Q^н_i ) ,

 

где Q^н_i - низшая теплота сгорания отдельного компонента, кДж/м³.

 

Q^н_см = 0,01·(99·35760+0,1·63650+0,005·91140) = 35470 кДж/м³.

 

Существует нижний и  верхний концентрационные пределы  воспламенения газа. Нижний предел соответствует минимальному, а верхний  максимальному содержанию горючих компонентов в смеси при котором происходит её воспламенение при зажигании и самопроизвольное распространение пламени. Пределы воспламенения отдельных компонентов смеси  при коэффициенте избытка воздуха a = 1,1 соответственно составляют: (СН₄) = 5 и 15%; (С₂Н₆) = 3 и 12,5%; (С₃Н₈) = 2 и 9,5%.

 

Для смеси горючих  газов с балластом:  L^б_см = (100-Б)/å(y _i /L_i),

где Б = N₂+СО₂ = 0,8 + 0,095 = 0,895%. Таким образом находим:

- нижний концентрационный предел: 

L^н.б_см =(100-0,895)/(99/5+0,1/3+0,005/2) = 4,996%;

- верхний концентрационный предел:

L^в.б_см =(100-0,895)/(99/15+0,1/12,5+0,005/9,5) = 14,997%.

Количество воздуха  теоретически необходимого для полного  сгорания 1м³ газовой смеси:

V^о = 0,0476·å((n + m/n)·CnHm).  

V^о = 0,0476·(2·99+3,5·0,1+6,5·0,005) = 9,443 м³/м³.

 

С учетом влажности воздуха:  V^о_вл = V^о + 0,00124·dв· V^о , м³/м³, 

где dв – влажность воздуха при j = 60% и t = 20^оС (находим по J-d диаграмме).

V^о_вл = 9,443 + 0,00124·5,62· 9,443 = 9,509 м³/м³.

 

С учетом a, действительное количество воздуха подаваемого в топку:

Vд = a· V^о_вл = 1,1·9,509 = 10,46 м³/м³.

 

Выход продуктов сгорания (СО₂, Н₂О, N₂, О₂):

V_СО2 = 0,01·(å(n·СnНm) + СО₂) = 0,01·(1·99+2·0,1 +3·0,005+0,095) =0,993 м³/м³;

V_Н2О = 0,01·[å(m/2·СnНm)+0,00124·(d_г + a·d_в·V^о)] =

         = 0,01·[(2·99+3·0,1+4·0,005) + 0,00124·(0+1,1·5,62·9,443) ] = 1,984 м³/м³;

V_О2 = 0,21·(a - 1)·V^о = 0,21·(1,1-1)·9,443 = 0,198 м³/м³;

V_N2 = 0,79 a· V^о + 0,01N₂ = 0,79·1,1·9,443 + 0,01·0,8 = 8,214 м³/м³.

 

Общий объем продуктов  сгорания:

V_п.г = V_CO2 + V_H2O + V_O2 + V_N2 = 0,993 + 1,984 + 0,198 + 8,214 = 11,389 м³/м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Расчёт оптимального количества сетевых ГРП.

Определение расходов газа через сетевые ГРП.

 

Количество ГРП, питающих сети низкого давления, может быть определено по формуле

n=F/(2×R²опт),

где: F – газифицируемая  площадь,  включая   площадь проездов, м².

Каждый ГРП размещают  в центре зоны его действия и для  каждой зоны определяют расчетные расходы газа (нагрузки ГРП). При этом необходимо учитывать, что оптимальная производительность ГРП, питающих сети низкого давления Vопт=1,0...2,0 тыс. м³/ч.

Природный газ подаётся по кольцевой сети высокого давления. Сеть высокого давления соединяется с сетью низкого давления через ГРП, где давление газа снижается до необходимой величины и поддерживается на заданном уровне. Для определения оптимального количества сетевых ГРП вначале рассчитаем число жителей в городе в целом и в отдельных кварталах, а затем в зоне действия каждого ГРП.

Количество жителей в зоне действия каждого ГРП определяют по зависимости

N = F×P,

где F - площадь квартала в красных линиях застройки, га, определяется по генплану города без учета площади улиц, проспектов, площадей, парков, скверов, Р - нормативная плотность населения, чел/га, определяется в зависимости от типа застройки. Расчет количества жителей сводится в табл. 4.1.