Газоснабжение района города Пермь

Введение

Первое газообразное топливо, использованное в России в промышленном масштабе — это искусственный газ, полученный в результате переработки нефти. Первый газовый завод в России появился в 1861 году в Москве, а через 2 года в Санкт-Петербурге. На заводе в результате переработки нефти получили горючий углеводородный газ, идущий на освещение улиц и некоторых домов.

Первый газопровод, транспортирующий газ от источника в место добычи до города потребителя был построен в 40-е года 20 века. Начиная с 50-х годов, 20 века доля природного газа, в топливном балансе страны постоянно увеличивается и в настоящее время в промышленности страны природный газ является основным видом топлива.

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

По сравнению с другими видами топлива природный газ имеет следующие преимущества:

— низкую себестоимость;

— высокую теплоту сгорания, обеспечивающую целесообразность транспортирования его по магистральным газопроводам на значительные расстояния;

— полное сгорание, облегчающее условия труда персонала, обслуживающего газовое оборудование и сети;

— отсутствие его в составе оксида углерода, что особенно важно при утечках газа, возникающих при газоснабжении коммунальных и бытовых потребителей;

— высокую жаропроизводительность (более 2000 оС);

— возможность автоматизации процессов горения и достижения высоких КПД;

Основными задачами в области развития систем газоснабжения являются:

— применение для сетей и оборудования новых полимерных материалов, новых конструкций труб и соединительных элементов, а также новых технологий;

— внедрение 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 теплои энергоснабжения небольших городов и сельских населенных пунктов;

— мониторинг и диагностирование технологической цепочки поставки газа потребителю (от контроля технологического состояния объектов газораспределения до системы учета распределения газа).

1. Характеристика квартала Данный проект разработан для района города Пермь. Район состоит из 38 кварталов, 15 из которых с двухэтажной застройкой, 15 — с четырёхэтажной застройкой, 8 — с шестиэтажной застройкой. Установлено 2 ГРП: один из них снабжает газом район двухэтажной и четырёхэтажной застройки, а второй — шестиэтажной застройки.

В проекте также рассчитан отдельно квартал пятиэтажной застройки. На этаже в каждой секции по 3 квартиры. Ввод газа производится в кухни первых этажей. В здания с этажностью до пяти этажей включительно установлены водоподогреватели типа ВПГ-18 и газовые плиты ПГ-4/1 (годовой расход теплоты на 1 чел. Равен Qm = 10 000 МДж). В зданиях с этажностью выше 5-ти этажей потребителем газа являются только газовые плиты ПГ-4/1 (Qm = 10 000 МДж). Квартиры снабжаются из сети низкого давления (жилые дома) и среднего давления (хлебозаводы, бани, прачечные, котельные, учреждения здравоохранения, промышленные предприятия). В проекте произведен гидравлический расчет сети низкого и среднего давлений. Расчет проводится в соответствии с методикой, которая изложена в нормативной документации по газоснабжению.

1.1. Определение расчетной плотности и низшей теплоты сгорания Таблица 1

Состав газа по объему (в долях: Газопровод «Саратов-Горький»)

Теплоту сгорания газа (при t=0 оС, p = 101,3 кПа) определяют как сумму произведений величин теплоты сгорания горючих компонентов на объемные доли.

Qрн=0,01(91,9*35 840 + 2,1*63 730 + 1,3*93 370 + 0.4*123 770 + 0,1*146 340) = 36 133 кДж/м3

Находим плотность газа

0,01(91,9*0,717 + 2,1*1,357 + 1,3*2,019 + 0,4*2,703 + 0,1*3,221 + 1,2*1,977 + 3,0*1,250)=0,786 кг/м3

2. Определение годовых расходов газа

2.1. Коммунально-бытовое потребление газа Расход газа на коммунально-бытовые нужды зависит от численности населения и годовых норм газопотребления. При наличии в квартире газовой плиты и газового водонагревателя (при отсутствии централизованного горячего водоснабжения) при газоснабжении природным газом — нормы расхода теплоты, на 1 человека в год составляют 10 000 (1900) МДж (тыс. ккал). Число жителей населенного пункта зависит от плотности населения (чел/га) и площади застройки F (га). Плотность населения зависит от этажности зданий и норм жилой площади на одного человека.

Таблица 2. Определение количества жителей

Qгод = 221.4 м3/год на 1 человека для жилых зданий этажностью до 5 этажей.

Qгод = 166 м3/год на 1 человека для жилых зданий этажностью свыше 5 этажей Определение часовых расходов газа в кольце

Qр.ч. = Qгод*Кm

Кm — коэффициент неравномерности расхода газа.

Qгод — годовой расход газа

Таблица 3. Максимальные расчетные часовые расходы газа

3. Расход газа на отопление, вентиляцию и централизованное горячее водоснабжение жилых и общественных зданий Годовой расход газа на отопление, вентиляцию жилых и общественных зданий определяется по формуле:

где — температуры соответственно, внутреннего воздуха (tв=18оС) отапливаемых помещений, расчетная наружная для проектирования отопления, расчетная наружная для проектирования вентиляции, средняя наружного воздуха за отопительный период, оС;

К, К1 — коэффициенты, учитывающие расходы тепла на отопление и вентиляцию общественных зданий, принимаются К=0,4; К1 = 0,25

Z — среднее число работы систем вентиляции общественных зданий в течение суток (Z = 16 ч)

No — продолжительность отопительного периода, сутки;

F — жилая площадь отапливаемых помещений, м2;

— КПД отопительной системы: для котельных = 0,8-, 85, для печей = 0,7−0,75

q — укрупненный показатель максимального часового расхода тепла на отопление жилых зданий, кДж/ч на 1 м² жилой площади Максимальный часовой расход тепла на отопление жилых и общественных зданий где ,

Максимальный часовой расход тепла на вентиляцию общественных зданий Годовой расход газа на централизованное горячее водоснабжение от котельных определяется:

где — температура водопроводной воды в отопительный и летний периода, оС, при отсутствии данных соответственно принимают 5 и 15 оС;

= 0,8 — коэффициент учитывающий снижение расхода горячей воды в летний период

N — число жителей пользующихся горячим водоснабжением;

— КПД котельной равный 0,8−0,85;

qг.в. — укрупненный показатель среднечасового расхода тепла на горячее водоснабжение кДж/ч на одного человека с учетом общественных зданий

nо — продолжительность отопительного периода в сутках по числу дней с устойчивой средней суточной температурой наружного воздуха 8оС и ниже, принимая по СНиП 2.01.01−82

4. Режим потребления газа Потребление газа изменяется по месяцам года, дням недели, а также по часам суток. Часовые расходы в зависимости от сезона и времени суток сильно отличаются от среднего значения расхода. Поэтому пропускная способность системы газоснабжения должна рассчитываться с учетом неравномерности газопотребления. Газовые сети рассчитываются на максимальные часовые расходы газа, который можно определить зная распределение газа по часам на коммунально-бытовые нужды, на отопление и вентиляцию зданий, на промпредприятия.

4.1. Режим потребления газа на коммунально-бытовые нужды.

Помесячно распределение расхода газа на коммунально-бытовые нужды равны:

Где С — месячный коэффициент в %;

Результаты представлены в таблице 4.

По дням недели расходы газа на коммунально-бытовые нужды распределяются в соответствии с таблицей В, расчет производится по формуле Таблица 5

Для определения расчетных часовых расходов газа выписываются расходы по районам города за сутки с максимальным расходом (суббота) и распределяются по часам суток (таблица 6)

Таблица 6

4.2. Режим потребления газа на отопление, вентиляцию зданий и централизованное горячее водоснабжение Годовые расходы газа на отопление и вентиляцию распределяются неравномерно по месяцам отопительного периода. Распределение производится пропорционально величинам среднемесячных расчетных отопительных температур наружного воздуха и числу отопительных суток в месяц.

В начале определяется месячный коэффициент расхода газа в % от годового по уравнению

nм — число дней отопительного месяца.

Отопительный сезон начинается с пятидневки имеющей температуру tн = 8оС и ниже. Конец подсчитывается по числу дней отопительного сезона.

Расход газа за месяц определяется Где Qгод = Qо + Qв, м3/год Результаты сводим в таблицу 7

Максимальный часовой расход газа на отопление, вентиляцию, централизованное горячее водоснабжение определяется

5. Газопроводы Сеть низкого давления проектируется многокольцевой и тупиковой.

Сеть среднего (высокого) давления принимается однодвухили многокольцевой, к которой подключается ГРП, промпредприятия, котельные и др. потребители с расходом газа более 50 м3/час.

Задача гидравлического расчета газопровода сводится к выбору диаметров труб в зависимости от расхода газа и допустимой потери давления. Расчет производится при помощи номограмм для определения диаметров.

5.1. Расчет газопровода низкого давления При расчете распределительных газопроводов низкого давления на расчетной схеме выбираются зоны действия каждого ГРП, которые рассчитываются как самостоятельные многокольцевые системы с последующей их увязкой.

5.2. Определение расчетного расхода газа Сеть низкого давления проектируется многокольцевой. Вычерчиваем расчетную схему, нумеруем участки, наносим их длины. Помечаем направления движения газа и нулевые точки, т. е. точки встречи потоков газа. Распределение газа по каждой зоне действия ГРП условно принимаем равномерным.

Удельный расход газа по длине газопровода каждого кольца:

— протяженность кольца, м Для кварталов с 2-х этажной застройкой:

q=521,29/3500 = 0,149

Для кварталов с 2-х и 4-ти этажной застройкой

q=448,84/3300 = 0,136

Для кварталов с 4-ти этажной застройкой

q=394,31/3062 = 0,129

Для кварталов с 6-ми этажной застройкой

q=570,01/3140 = 0,181

Путевые расходы газа на каждом участке газопровода:

Qn = q * l, м3/час

l — для рассматриваемого участка газопровода, м Если участок газопровода является общим для двух колец, то ql =

Расчетные расходы газа на каждом участке газопровода:

Qр = Qтр + 0,55 * Qn, м3/час Таблица 4. Путевые расходы газа

Определяем расчетный расход газа путем подсчета. СНиП рекомендует для перехода от годового расхода газа на коммунально-бытовые нужды к часовому расходу пользоваться коэффициентом часового максимума Км.

В этом случае расчетный расход газа составит где: — суммарный годовой расход газа на коммунально-бытовые нужды, м3/год;

— часть максимального часового расхода газа на отопление и вентиляцию зданий, которая раздается из сети низкого давления м3/ч (усадебная застройка, одно-двухэтажные здания).

Расход газа на местное (поквартирное) отопление, а также мелкими котельными определяется:

Таблица 5. Расчетные расходы газа

6. Гидравлический расчет газопровода низкого давления В результате гидравлического расчета многокольцевой сети низкого давления подбирают диаметры труб таким образом, чтобы при пропуске расчетного количества газа вся сеть была гидравлически увязана. Перепад давления в сети

Ориентируясь на среднюю удельную потерю давления и расчетные расходы газа, подбираем по номограмме диаметр труб и определяем соответствующие этим диаметрам фактические удельные потери давления.

Потери давления на участке определяем по формуле:

где = 0,82 кг/см3;

= 0,786 гк/см3

Таблица 6. Определение диаметров и удельных потерь давления газопровода

7. Гидравлический расчет внутреннего газопровода низкого давления для жилого дома Расчетный перепад давления газа:

Расчетный расход газа:

где n — количество однотипных приборов, шт.;

q — номинальный расход газа, м3/час для ВПГ q = 2.1 м3/час для ПГ4 q = 0,6 м3/час К — коэффициент одновременности Таблица 7. Гидравлический расчет внутреннего газопровода жилого дома

Гидравлический расчет газопровода среднего давления.

Принимаем расходы газа на бани, хлебозавод, котельные (в контрольной работе по газоснабжению проводились расчеты расходов на коммунально-бытовые нужды);

Qбани = 50м3/час;

Qхз = 65 м3/час;

Qкот = 1200 м3/час.

1. Для учета потерь давления в местных сопротивлениях определяем расчетную длину каждого участка;

2. За начальное давление на участке АГРС-1 принимаем абсолютное давление после АГРС Р1 = 0,47 МПа, выбираем расчетную ветвь.

3. Определяем расчетную длину (длину расчетной ветви) lр.

4. Определяем расчетный расход Qр.

5. Рассчитываем разность квадратов давлений:

6. Подбираем диаметр по номограмме по известным Qр, lр и

7. Для принятого диаметра принимаем действительную разность давлений, кПа2.

8. Рассчитываем конечное давление на участке по формулам:

где l — длина участка;

Устанавливаем расчетную ветвь — участок АГРС — Б1:

м.

Рассчитываем расход газа на участке АГРС-1:

м3/ч.

Вычисляем разность квадратов давлений:

Определяем диаметр трубопровода

D = 219?6 мм.

Для выбранного диаметра определяем действительную разность квадратов давлений:

.

Рассчитываем конечное давление на участке АГРС-1:

.

Определяем скорость движения газа в трубопроводе высокого давления

где ,

;

Номограмма для определения потерь давлении в газопроводах низкого давления (до 5 кПа). Природный газ? = 0,786 кг/м3,? = 14,3 -106 м2/с централизованный внутренний газопровод отопление

Номограмма для определения потерь давления в стальных газопроводах среднего и высокого давления (до 1,2 МПа). Природный газ с параметрами? = 0,786 кг/м3,? = 14,3 -106 м2/с

1. Ионин А. А Газоснабжение.- М.; Стройиздат, 1981. — 415с.

2. Стаскевич Н. Л., Северинцев Г. Н., Вигдарчик Д. Я. Справочник по газоснабжению и использованию газа.-Л.: Недра, 1990.-762с.

3. СНиП 2.04.08−87*. Газоснабжение.- М.:Стройиздат, 1981. 79с.

4. СНиП 2.07.01−89*. Градостроительство. — М.:Стройиздат, 2000. — 79с.

5. СНиП 2.01.01−82. Строительная климатология и геофизика. — М.: Стройиздат, 1983 — 136 с.

6. Гордюхин А. И. Газовые сети и установки. Устройство и проектирование. М.: Стройиздат, 1987. — 383 с.

7. Скафтымов Н. А. Основы газоснабжения. — Л.: Недра, 1975. — 343с.

8. Справочник проектировщика: внутренние санитарно-технические устройства. Вторая часть. Водопровод и канализация. / Под ред. И. Г. Староверова и Ю. И. Шиллера. — М.: Стройиздат, 1990 — 247 с.

9. Гуськов Б. И., Кряжев Б. Г. Газификация промышленных предприятий. — М.:Стройиздат, 1982. — 368с.

.ur