Газоснабжение района

Газоснабжение района

Введение

В настоящее время добыча природного газа в России составляет около 600 млрд. м3 в год. Всего эксплуатируется около 200 месторождений газа. 90% природного газа добывается в западной Сибири. Потенциальные запасы природного газа на территории России в оцениваются 240 трлн. м3.

В российской федерации газоснабжение городов и населенных пунктов является одним из приоритетов государственной политики при очевидных результатах. Законодательной базой газификации является Федеральный закон «О газоснабжении в РФ» принятый 31.03.99 г. №69 ФЗ.

Широкая газификация страны обусловлена следующими преимуществами газового топлива в сравнении с другими видами топлива:

- низкая себестоимость добычи;

- высокое качество и эффективное сжигание;

- наиболее экономически чистое топливо;

- газосжигающие установки легче поддаются автоматизации;

- повышается санитарно-гигиенический уровень установок и помещений;

- улучшаются социально-экономические условия жизни населения и т.д.

В Пензенской области также активно сооружаются системы газоснабжения населённых пунктов. Ежегодно вводятся в эксплуатацию 700-900 км газовых сетей за счёт разных источников финансирования.

Цель данного проекта - разработка системы газоснабжения района города согласно заданию.

1. Исходные данные

Район строительства: г. Саратов.

Город снабжается природным газом месторождения Медвежье.

Давление газа в городской распределительной сети высокого давления 0,3 МПа (изб.).

Охват газоснабжением:

· жилых зданий при наличии только бытовых плит: 20%;

· жилых зданий при наличии бытовых плит и ЦГВС: 20%;

· жилых зданий при наличии бытовых плит и проточных водонагревателей: 60%;

· объектов отопления и вентиляции: 100%.

Горелка типа ЭНД с характеристиками:

· Qт = 80 кВт;

· ?P = 2 кПа;

· ? = 0,6.

2. Определение характеристик газа

Согласно задания район города снабжается природным газом месторождения Медвежье. Состав газа приведён в таблице 1.

Таблица 1 - Состав природного газа месторождения

Компонент	Химическая формула	Количество компонента, % по объему	Плотность компонента, кг/м3	Низшая теплота сгорания, кДж/м3	Высшая теплота сгорания, кДж/м3
Метан	СН4	99	0,7168	35840	39860
Этан	С2Н6	0,1	1,3566	36730	70420
Пропан	С3Н8	0,005	2,019	93370	101740
Н-бутан	С4Н10	-	2,703	123770	133980
Пентан	С5Н12	-	3,221	146340	158480
Диоксид углерода	СО2	0,095	1,9768
Азот + редкие газы	N2+…	0,8	1,2505

Определение плотности газа

Плотность газа определяется по формуле

(1)

где ri - плотность компонента входящего в смесь, кг/н.м3;

Vi - доля i-того компонента в газе в% об.

Относительная плотность газа по воздуху определяется по формуле

(2)

Определение теплоты сгорания

Теплота сгорания газообразного топлива данного состава определяется по формуле

(3)

(4)

где Qнс - низшая теплота сгорания горючих компонентов, кДж/н. м3;

Qвс - высшая теплота сгорания горючих компонентов, кДж/н. м3;

Для полного сгорания органического топлива требуется определённое количество воздуха, определяемое по процентному содержанию горючих элементов в его составе. Это количество воздуха называется теоретическим и необходимым. Коэффициент избытка воздуха ? =1. Необходимое количество воздуха определяем по следующей формуле:

(5)

Определяем теоретический объём продуктов сгорания.

Теоретический объём продуктов сгорания будем складывать из объёма сухих газов и объёма водяных паров. В состав сухих газов входят:

- объём трёхатомных газов;

- объём азота.

Теоретический объём продуктов сгорания определяется по формуле

 (6)

Теоретический объём продуктов сгорания трёхатомных газов

=0,01 (CO2+CO+ H2S+?mCmHn)= 0,961 н.м3/н.м3 (7)

Теоретический объём водяных паров:

н.м3/н.м3 (8)

Теоретический объём азота для газов:

=7,21 н.м3/н.м3 (9)

Полный теоретический объём продуктов сгорания

н.м3/н.м3

3. Определение численности населения района города

Определяется количество населения, проживающего в каждом квартале газифицируемого населенного пункта, в зависимости от плотности жилищного фонда:

N=F·a, (10)

где F-площадь квартала в красных линиях, га;

a - плотность населения, чел./га;

N - количество населения в квартале, чел.

В площадь кварталов включаются площади школ, детских яслей и садов, предприятия торговли, питания и бытового обслуживания населения, внутриквартальные и микрорайонные зеленые насаждения; не включаются площади улиц, проспектов, площадей, садов, парков и участков, которые не являются обычными для жилых массивов.

Таблица 2 - Численность населения района города

Номер квартала	Площадь застройки, Га	Плотность нас, чел./га	Численность населения, чел.
1	16,4	110	1804
2	17,2	110	1892
3	15,6	110	1716
4	14,2	90	1278
5	8,3	90	747
6	22,4	110	2464
7	35,1	110	3861
8	16,9	90	1521
9	18,8	90	1692
10	18,5	90	1665
11	19,4	90	1746

Общее количество жителей в районе проектирования N=20386 жителей.

4. Определение годовых расчётных расходов газа

В данном подразделе определяются годовые и расчетные расходы газа на все виды потребления.

Годовые расходы газа используются для планирования количества газа, которое необходимо доставить проектируемому населенному пункту, а расчетные - для определения диаметров газопроводов.

Для нужд отопления, вентиляции и горячего водоснабжения расход газа определяется по строительному объему отапливаемых и вентилируемых зданий (по укрупненным показателям).

Расходы газа сосредоточенным потребителям (более 50 м3/ч на ввод) необходимо определить отдельно для каждого потребителя. При равномерном распределении потребителей с расчетными расходами менее 50 м3/ч на ввод (жилые и общественные здания) расход газа определяется по жилым кварталам в целом.

Способ определения расхода газа по годовым нормам применяется для равномерно распределенных потребителей, когда количество устанавливаемых приборов неизвестно.

Годовое потребление газа подсчитывается для определенных объектов, а затем суммируется по группам. Условно принято выделять такие группы:

Расход газа населением в квартирах жилых домов для приготовления пищи и горячей воды.

Расход газа предприятиями коммунального хозяйства и общественными зданиями (бани, больницы, прачечные, хлебозаводы).

Расход газа на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилых и общественных зданий.

Расход газа промышленностью.

(11)

где yi - степень охвата газоснабжения;

ni - количество единиц использующих газ у i-того потребителя.

Qi - норма расходы теплоты на одну условную единицу, Мдж/ год.

Количество условных единиц по категориям потребителей определяется по нормам проектирования.

Определение годового расхода газа на отопление и вентиляцию

Годовой расход газа на отопление и вентиляцию жилых и общественных зданий определяется по формуле

 (12)

где k - коэффициент, учитывающий расход теплоты на отопление общественных зданий (принимаем k = 0,25);

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

k1 - коэффициент, учитывающий расход теплоты на вентиляцию общественных зданий (принимаем k1 = 0,6);

q0 - укрупнённый показатель максимального теплового потока на отопление общественных зданий на единицу м3 общей площади, [5] Вт.

A - общая площадь подлежащая отоплению с использованием газа, м2: вычисляется по формуле

(13)

где y4 - охват объектов отоплением и вентиляцией.

n0 - продолжительность отопительного периода [4];

?0 - КПД теплоснабжающей системы, принимаем равным 0,85;

ti - внутренняя температура отапливаемых помещений, принимаем равной 18 °C;

tср.от - средняя температура наружного воздуха за отопительный период, принимаем по [4], °C;

tр.от - расчётная температура наружного воздуха для проектирования отопления, принимаем по [4], °C.

Определение годового расхода газа на ГВС

Годовой расход газа на ГВС определяется по укрупнённым показателям по формуле

(14)

где m - число жителей, пользующихся горячей водой от централизованного ГВС, вычисляем по формуле

(15)

где y2 - жилых зданий при наличии бытовых плит и ЦГВС;

tСS - температура холодной воды в летнее время, принимаем равной 18 °C;

tСW - температура холодной воды в зимнее время, принимаем равной 5 °C;

? - коэффициент снижения среднечасового расхода воды в летнее время, принимаем равным 0,8;

qh - укрупнённый показатель расхода теплоты, принимаем равным 378 Вт на человека.

Определение суммарного годового и удельного расхода газа.

Суммарный годовой расход газа определяется по формуле

(16)

Удельный годовой расход газа определяется по формуле

 (17)

Определение часовых расходов газа

Часовой расход газа на жилые дома, хозяйственно-бытовые, коммунальные и производственные нужды определяется по формуле

(18)

где khmax - коэффициент часового максимума, принимаем согласно [6].

Часовой расход газа на отопление и вентиляцию определяется по формуле

(19)

Часовой расход газа на ГВС жилых и общественных зданий вычисляется по формуле

(20)

Расчёт часовых расходов газа сведён в таблицу 5.

Таблица 5 - Расчётные расходы газа потребителями района города

Потребители	Годовой расход м3/год	Коэффициент часового максимума, Khmax	Расчётный расход, м3/час
Жилые дома	3913931,1	1,00/2300	1761,4
Учебные заведения
Мелкие предприятия
Больница
Бани	842171,647	1,00/2700	311,92
Прачечная	242113,875	1,00/2900	83,49
Столовая и ресторан	338406,662	1,00/2000	169,20
Хлебозавод	571844,591	1,00/6000	95,31
Котельная	10848966,017	-/-	4694,67

Сумма 5354,59 м3/ч

Удельный часовой расход газа определяется по формуле

(21)

5. Система и схема газоснабжения

Наличие в районе города потребителей двух параметров определяет необходимость выбора двухступенчатой системы газоснабжения, она экономична, надёжна, проста в эксплуатации и наиболее распространена в городах с населением до 100 тысяч жителей.

В качестве первой ступени применяются газопроводы высокого давления второй категории, в качестве второй ступени - газопроводы низкого давления.

По газопроводам первой ступени газ подаётся к сосредоточенным потребителям (котельной, прачечной, хлебозаводу), а также к ГРП где редуцируется до низкого давления и по газопроводам второй ступени направляется к бытовым и коммунальное - бытовым потребителям.

Схема системы газоснабжения зависит от количества и исполнения сетевых ГРП, от трассировки газопроводов, от требований к надёжности газоснабжения.

В данном случае схема двухступенчатой системы представлена кольцевыми сетями высокого и низкого давления и ГРП в отдельно стоящем здании.

Трассировка газопроводов проводится с учётом следующих основных данных:

- должны выдерживаться минимально допустимые расстояния от газопроводов до зданий и сооружений;

- протяжённость газопроводов должна быть минимальной;

- длина ответвлений к потребителям, по возможности не должна превышать 200 м;

- необходимо стремиться чтобы участки низкого давления имели двухсторонний отбор газа, и т.д.

6. Распределение потребителей газа по давлению

Потребители с нагрузкой до 50 м3/ч подключаются к сети низкого давления, а с нагрузкой более 50 м3/ч подключаются к сети высокого давления.

Распределение потребителей по давлению газа приведено в таблице 6.

Таблица 6 - Распределение потребителей по давлению газа

Потребители	Расход газа, м3/ч
	низкого давления	среднего давления
Жилые здания	1930,6	-
Столовые и рестораны
Больница
Учебные заведения
Мелкие предприятия
Бани	-	311,92
Прачечная	-	83,49
Хлебозавод	-	95,31
Котельная	-	4694,67
ГРП	-	1930,6
Итого	1930,6	7116,03

Удельный часовой расход газа низкого давления определяется по формуле

(22)

Удельный часовой расход газа среднего давления определяется по формуле

(23)

7. Гидравлический расчёт сети низкого давления

Целью гидравлического расчёта является определение диаметров труб на участках сети и давления газа в её узлах.

Расчётная схема сети низкого давления приведена на рисунке 1.

Страницы: 1, 2, 3