Реферат: Методические указания к курсовому проекту по дисциплине "Газоснабжение" для студентов специальности 110302, 140106 Составитель

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ижевская государственная сельскохозяйственная академия»


Факультет непрерывного профессионального образования


газоснабженИЕ НАСЕЛЕННОГО ПУНКТА


Методические указания к курсовому проекту

по дисциплине “Газоснабжение”

для студентов специальности 110302, 140106


Составитель:


А.М. Ниязов


Ижевск 2007
Оглавление



Оглавление 2

Введение 3

Расчет характеристик газообразного топлива 4

Определение численности населения 6

Расчет потребности газа 7

Выбор и обоснование системы газоснабжения 16

Гидравлический расчёт газопроводов 25

И для всех остальных участков 43

ПРИЛОЖЕНИЯ 45

Литература 60



Введение

Методические указания предназначены для студентов, выполняющих курсовой проект «Газоснабжение населенного пункта». Выполнение курсового проекта имеет цель: закрепить теоретический материал по основным вопроса курса «Газоснабжение», приобрести навыки самостоятельной работы в области проектирования систем газоснабжения и опыт работы со справочной и специальной литературой.

В проекте необходимо разработать двухступенчатую систему распределе­ния газа с выполнением первой ступени газопроводами среднего (высокого) давления, а второй - низкого давления. От сети среднего (высокого) давления запроектировать снабжение газом сосредоточенных потребителей: газорегуляторных пунктов (ГРП), котельной, хлебозавода, бани, прачечной. От сети низ­кого давления проектируется газоснабжение хозяйственно-бытовых и комму­нальных потребителей. Городская распределительная сеть низкого давления должна быть запроектирована кольцевой.

В задании на курсовой проект указываются: газифицируемый населенный пункт; номер генплана района строительства; вид покрытия проездов и тротуаров; плотность населения в районе строительства; наружный строительный объем жилых зданий на одного человека; газовое месторождение и состав газа; давление в точке подключения городской газовой сети к газораспреде­лительной станции (ГРС); расстояние от ГРС до городской газовой сети; расположение ГРС относительно района города; процент охвата газоснабжением хозяйственно-бытовых, коммунальных и сосредоточенных потребителей.

К заданию на курсовой проект прилагаются: генплан проектируемого рай­она; план расчетного квартала с указанием этажности.

В содержание проекта входят:

1. Расчетно-пояснительная записка (объем 25-40 с.), которая должна включать в себя следующие разделы: а) введение; б) расчет характеристик га­зообразного топлива; в) расчет численности населения проектируемого района; г) расчет потребления газа по зонам застройки; д) трассировка газопроводов и определение оптимального количества ГРП; е) определение путевых и расчет­ных расходов газа по участкам кольцевой сети; ж) гидравлический расчет газо­проводов; з) выводы; и) библиографический список.

2. Графическая часть (объем 2 листа формата А1) должна включать: а) генплан проектируемого района города (М 1:5000) с нанесением газопрово­дов среднего и низкого давлений, ГРП и горизонталей; б) расчетные схемы га­зопроводов среднего и низкого давлений с указанием расходов, длин расчетных участков и диаметров; в) план расчетного квартала (М 1:1000) с трассировкой газопроводов низкого давления; г) планы этажей газифицируемого объекта (М 1:100 или 1:200) с нанесением газовых сетей, приборов, газовых счетчиков и вентиляционных блоков; д) рабочий чертеж одного из узлов газопровода (элемента) газовой сети; е) специ­фикация на материалы и оборудование внутридомового газопровода.
^ 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

Компонент газа

СН4

С2Н6

С3Н8

С4Н10

С5Н12

N2

СО2

Н2S

Месторождение

Североставропольское, Ставропольский край

Содержание в %

98,7

0,33

0,12

0,04

0,01

0,7

0,1

-

Месторождение

Медвежье, Тюменская область

Содержание в %

99

0,1

0,005

-

-

0,8

0,095

-

Месторождение

Ванейвиское, Архангельская область

Содержание в %

89,59

2,42

0,7

0,27

1,16

3,93

1,68

0,25

Месторождение

Заполярное, Тюменская область

Содержание в %

98,5

0,2

0,05

0,012

0,001

0,7

0,5

-

Месторождение

Лаявож, Архангельская область

Содержание в %

80,23

2,64

1,15

0,7

0,71

13,8

0,73

-

Месторождение

Василковское, Архангельская область

Содержание в %

93,1

2

0,4

0,2

0,3

4

-

-


^ Теплотворная способность газа – количество теплоты, которое может быть получено при полном сгорании 1 м3 газа при нормальных условиях.

Различают высшую и низшую теплотворность топлива.

^ Высшая теплотворная способность газа – количество теплоты, полученное при полном сгорании 1м3 газа, включающее в себя теплоту, выделяющуюся при конденсации водяных паров продуктов сгорания.

^ Низшая теплотворность газа - количество теплоты, полученное в процессе горения, без учета теплоты конденсации водяных паров – продуктов сгорания.

Практически при сжигании газа водяные пары не конденсируются, а удаляются с другими продуктами сгорания, поэтому расчет ведем по низшей теплотворной способности газа.


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

, (1)

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

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

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


Таблица 2 – Теплота сгорания чистых горючих газов


Газ


Теплота сгорания

высшая

низшая

при 0 °С, и 101,3 кПа

1

2

3

Метан

39,86

35,84

Этан

70,42

63,73

Пропан

101,74

93,37

Бутан

133,98

123,77

Изобутан

131,89

121,84

Оксид углерода

12,64

12,64

Сероводород

25,46

23,49

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, … , pk – плотности компонентов, кг/м3.


Таблица 3 – Физические характеристики газов

^ Состав газа

Плотность.

кг/м3

при t = 00 C

P = 101.3 кПа

Относительная плотность по воздуху

1

2

3

Метан CH4

0,7168

0,5545

Этан С2H6

1,3566

1,049

Пропан C3H8

2,019

1,562

Бутан C4H10

2,703

2,091

Изобутан C5H12

2,668

2,064

Азот N2

1,2505

0,9673

Двуокись углерода CO2

1,9768

1,5291

Сероводород H2S

1,5392

1,1906

Относительная плотность сухого газа по воздуху равна:

, (3)

где pв = 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)

Теплота сгорания

Qрн, кДж/м3

Плотность

ρс, кг/м3

Относительная плотность

ρсотн

1

2

3












^ 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 = FP• m, чел., (4)


где FP - 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

Номер

зоны

Номер квартала по генплану

Площадь квартала Fр, га

Плотность населения

m, чел/га

Число жителей в квартале N, чел.

1

2

3

4

5

1































ПО 1-Й ЗОНЕ:










2































^ ИТОГО ПО 2-Й ЗОНЕ:










ВСЕГО:









^ 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 Qг - 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.


^ 1.1Определение 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.

^ 1.1.1Определение 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:


QK = YK • N • (gK1• Z1 + gK2• Z2 + gK3• Z3), МДж/год, (7)


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

N - число жителей;

Z1 - доля людей, проживающих в квартирах с централизованным горячим водоснабжением;

Z2 - доля людей, проживающих в квартирах с горячим водоснабжением от газовых водонагревателей;

Z3 - доля людей, проживающих в квартирах без централизован­ного горячего водоснабжения и не имеющих газовых водо­нагревателей;

gК1, gК2, gК3 - нормы расхода теплоты на одного чело­века в год в квартирах с соответствующим Z.

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

^ 1.1.2Определение 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.

QБ-П = QБ + QП

Расход теплоты в банях определяется по формуле:


QБ = ZБ• YБ• N • 52 • gБ, (МДж/год), (8)


где ZБ - доля населения города, пользующегося банями;

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

gБ - норма расхода теплоты на помывку одного человека;

Все g принимаются по таблицам.

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


ZБ = 0,5, YБ = 1, gБ = 50 (МДж),

QБ = 0,5 •• • 52 • 50 = 62634000 (МДж/год)


Расход теплоты на стирку белья в прачечных определяется по фор­муле:


QП = 100 • (ZП• YП• N) / 1000 • gП, (МДж/год), (9)


здесь ZП - доля населения города, пользующегося прачечными;

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

gП - норма расхода теплоты на 1 тонну сухого белья.

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


ZП = 0,2, YП = 1, gП = 18800 (МДж),

QП = 100 ••1 • 48180) / 1000 • 18800 = 18115680 (МДж/год),

QБ-П = QБ + QП= 80749680 (МДж/год).

^ 1.1.3Определение годового расхода теплоты при потреблении газа на предприятиях общественного питания
Расход теплоты на предприятиях общественного питания учитывает расход газа на приготовление пищи в столовых, кафе и ресторанах.

Считается, что на приготовление завтраков и ужинов расходуется одно и то же количество теплоты. Расход теплоты на приготовление обеда больше, чем на приготовление завтрака или ужина. Если предприятие общественного питания работает весь день, то расход теплоты здесь должен быть и на завтрак, и на ужин, и на обед. Если предприя­тие работает полдня, то расход теплоты составляется из расходов теплоты на приготовление завтрака и обеда, или обеда и ужина.

Расход теплоты на предприятиях общественного питания определяет­ся по формуле:


QП.ОП = 360 • Z П.ОП• Y П.ОП• N • g П.ОП, (МДж/год), (10)


здесь Z П.ОП - доля населения города, пользующегося предприятиями общественного питания (задаётся);

Y П.ОП - доля предприятий общественного питания города, использующих газ в виде топлива (задается);

g П.ОП - объединённая норма расхода теплоты на приготовление завтраков, обедов и ужинов , g П.ОП = gЗ + gО + gУ (МДж),

где gЗ, gО, gУ - нормы расхода теплоты на приготовление одного завтрака , обеда, ужина.

Считается, что из числа людей, постоянно пользующихся столовыми, кафе и ресторанами, каждый человек посещает их 360 раз в году.

Все g принимаются.


Z П.ОП = 0,1, Y П.ОП = 0,5, g П.ОП = 2,1 + 4,2 + 2,1 = 8,4 (МДж),

QП.ОП = 360 • 0,1 • 0,5 • 48180 • 8,4 = 7284816 (МДж/год).

^ 1.1.4Определение годового расхода теплоты при потреблении газа в учреждениях здравоохранения

При расходе газа в больницах и санаториях следует учитывать, что их общая вместимость должна составлять 12 коек на 1000 жителей города или поселка. Расход теплоты в учреждениях здравоохранения необходим для приготовления пищи больным, для санитарной обработки белья, инструментов, помещений.

Он определяется по формуле:


QЗД = (12 • YЗД• gЗД) / 1000 • N, (МДж/год), (11)


здесь YЗД - степень охвата газоснабжением учреждений здравоохранения города (задаётся);

gЗД - годовая норма расхода теплоты в лечебных учреждениях;


gЗД = gП + gГ,


где gП , gГ - нормы расхода теплоты на приготовление пищи и приготовлении горячей воды в лечебных учрежде­ниях.

Все g принимаются.


YЗД = 0,5, gЗД = 3200 + 9200 = 12400 (МДж),

QЗД = (12 • 0,5 • 12400) / 1000 • 48180 = 3584592 (МДж/год).

^ 1.1.5Определение 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:


QХЗ = YХЗ•N•[(0,30,4)•g ЧХ+(0,30,4)•g БХ+0,1•g КИ]•365/1000, (МДж/год), (12)


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

gЧХ - норма расхода теплоты на выпечку 1 тонны чёрного хлеба

gБХ - норма расхода теплоты на выпечку 1 тонны белого хлеба

gКИ - норма расхода теплоты на выпечку 1 тонны кондитерских изделий.


YХЗ = 0,5, gЧХ = 2500 (МДж), gБХ = 5450 (МДж), gКИ = 7750 (МДж),

QХЗ=0,5 • 48180 • [0,4•2500 + 0,4•5450 + 0,1•7750] • 365 / 1000=34775721,75 (МДж/год).

^ 1.1.6Определение 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•nО/О)•[(tВН-tСР.О)/(tВН-t РО)]•[24•(1+K)+Z•K 1•K], (МДж/год), (13)


tВН, tСР.О, tРО - 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;

^ О - коэффициент полезного действия отопительной котельной (О=0,80,85);

tВН =18(С), tСР.О=-2,6(С), tРО=-27(С), n О=220 (сут), g ОВ=0,62 (МДж/ч.•м2),

Вычисляем F:

F= 3200 • 48,875 + 4200 • 66,351565 = 435076,5 (м2),

Q ОВ=(0,62•435076,5•220/)•[(18+2,6)/(18+27)]•[24•(1+0,25)+16•0,4•0,25]=

=1022988648 (МДж/год).

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


QГВ=24•g ГВ•NГВ•[nО+(350-nО)•(60-tХЛ)/(60-tХЗ)••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.;

 - коэффициент учитывающий снижение расхода горячей воды в летний период ();

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 = 270 • 66,351565 = 17915.

QГВ=24•1,47•17915•[220+(350-220)•(60-15)/(60-5)••=226857585,8 (МДж/год).

^ 1.1.7Определение годового расхода теплоты при потреблении газа на нужды торговли, предприятий бытового обслуживания населения, школ и ВУЗов

В школах и вузах города газ может использоваться для лаборатор­ных работ. Для этих целей принимают средний расход теплоты на од­ного учащегося иди студента в размере 50 МДж/(год • чел.):


Q Ш = 0,3 • N • 50, (МДж/год), (15)


где N - количество жителей, (чел), коэффициент 0,3 - доля населения школьного возраста и младше,


Q Ш = 48180 • 0,3 • 50 = 722700 (МДж/год).


^ 1.1.8Составление 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

Nо

п/п


Потребитель

Годовой расход теплоты,

QГОД

МДж/год

Годовой расход газа,

VГОД

м3/год

Кол-во часов использования макс. Нагрузки, m, час/год

Часовой расход газа

VЧ

м3/ч

1

2

3

4

5

6

1

Квартиры

232,256 • 106

6831,059• 103

2600

2627,33

3767,04

2

Бани

62,634 • 106

1842,176 • 103

2700

682,29

3

Прачечные

18,116 • 106

532,823 • 103

2900

183,73

4

Предприятия

общепита

7,285 • 106

214,265 • 103

2000

107,13

5

Учреждения

здравоохранения

3,585 • 106

105,441 • 103

2700

39,05

6

Хлебозаводы

34,776 • 106

1022,823 • 103

6000

170,47

7

Отопление и вентиляция

1022,989 •106

30,088 •106

2417

12448,49

8

Горячее водоснабжение

226,856 • 106

6672,235 • 103

2417

2760,54

9

Котельная

1249,846 • 106

36,760 • 106

2417

15208,94

10

Школы и д/с

722700

21256

2000

10,63

11

Промышленность

250 • 106

7352,941 • 103

6500

1131,22



^ 1.2Определение годовых и часовых расходов газа различными потребителями

Годовой расход газа в м3/год для любого потребителя города или района определяется по формуле:


Vi ГОД = Qi ГОД / Q Н Р (м3/год), (16)


Qi ГОД - годовой расход теплоты соответствующего потребителя газа;

Q НР - низшая теплота сгорания (МДж/м3), определяется по химическому составу газа.

Результаты расчётов годовых расходов газа по всем потребителям города вносят в таблицу 5.

Потребление газа в городе различными потребителями зависит от многих факторов. Каждый потребитель имеет свои особенности и пот­ребляет газ по-своему. Между ними существует определенная неравно­мерность в потреблении газа. Учет неравномерности потребления газа осуществляется путем введения коэффициента часового максимума, ко­торый обратно пропорционален периоду, в течение которого расходу­ется годовой ресурс газа при максимальном его потреблении:


Km = 1 / m, (17)


где m - количество часов использования максимума нагрузки в году, ч/год.

С помощью ^ Km определяется часовой расход газа для каждого потребителя города (м3/ч):


Vi ЧАС = Vi ГОД• Km = Vi ГОД / m I, (м3/ч), (17)


Кол-во часов использования максимума для отопительных котельных определяется по формуле:


m КОТ = 24 • n О• [(t ВН - t СР.О) / (t ВН - t Р.О)], (ч / год), (18)


m КОТ = 24 • 220 • [(18 + 2,6) / (18 + 27)] = 2417 (ч / год).


^ 1.3Построение графиков бытового газопотребления

Графики годового потребления газа являются основной как для пла­нирования добычи газа, так и для выбора и обоснования мероприятий, обеспечивающих регулирование неравномерности потребления га­за. Кроме того, знание годовых графиков газопотребления имеет боль­шое значение для эксплуатации городских систем газоснабжения, так как позволяет правильно планировать спрос на газ по месяцам го­да, определять необходимую мощность городских потребителей - регуляторов, планировать проведение реконструкции и ремонтных работ на газовых сетях и их сооружениях. Используя провалы в потреблении газа для отключения отдельных участков газопровода и газорегуляторных пунктов на ремонт, можно провести его без нарушения подачи газа потребителям.

Различные потребители газа в городе по-разному забирают газ из газопроводов. Самой большой сезонной неравномерностью обладают ото­пительные котельные и ТЭЦ. Наиболее стабильными потребителями газа являются промышленные предприятия. Коммунально-бытовые потребители обладают определенной неравномерностью в потреблении газа, но зна­чительно меньшей по сравнению с отопительными котельными.

Вообще, неравномерность расходования газа отдельными потребителями определяется рядом факторов: климатическими условиями, укладом жизни населения, режимом работы промпредприятии, и т. п. Все факторы, влияющие на режим газопотребления в городе, учесть невозможно. Только накопление достаточного количества статистических данных о потреблении газа различными потребителями может дать объективную характеристику городу с точки зрения газопотребления.

Годовой график потребления газа городом строят, учитывая средне­статистические данные потребления газа по месяцам года для различных категорий потребителей. Общий расход газа в течение года разбивается по месяцам. Расход газа для каждого месяца в общем газопотреблении определяется на основании следующего расчёта:


Vi МЕС = Vi ГОД • qi / 100, (19)


где qi - доля данного месяца в общегодовом потреблении газа, %.

Доля годового расхода газа в каждом месяце отопительно-вентиля­ционной нагрузки определяется по формуле:


g i О.В =((tВ - t СР.М)• n М / (t В - t СР.М )• n М )/100, (20)


t СР.М - среднемесячные температуры, (°С);

n М - количество отопительных дней в месяце.

Расход газа в каждом месяце на горячее водоснабжение можно счи­тать равномерным. Этот расход газа определяет минимальную нагрузку котельной в летний период.

Определённые по формуле месячные расходы газа изображают на графике годового потребления газа городом в виде ординат, постоянных для данного месяца. После построения всех ординат для каждого месяца для всех категорий потребителей производят построение общего годового расхода по месяцам. Этот осуществляется путём суммирования ординат всех потребителей в пределах каждого месяца.

Бытовые потребители отличаются неравномерностью газопотребления по месяцам года, дням недели, часам суток.

Суммарный расход газа для данного района распределяется по месяцам года в следующих долях.


Таблица 6 – Расход газа по месяцам года, % годового потребления

Потребитель

Месяц

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Квартиры жилых

зданий

10,3

9,6

10

9,3

8,6

7

5

5,2

7

8,7

9,4

9,9

Учреждения коммунально-бытового обслуживания

10,6

9,6

9,8

9,2

9

7,8

4,6

4,8

7,9

8,8

8,9

9,6

Столовые и рестораны

9,5

8,6

9,5

8,6

8,2

7,7

6,8

6,8

7,7

8,5

8,6

9,5

Хлебозаводы и пекарни

10,2

8,7

9,8

8,7

7,6

7,2

6,4

6,6

7,1

8,5

8,8

10,4

Бани

11,5

10,4

10

9,2

6,6

6,1

5,4

4,9

6,1

8,2

9,6

12

Прачечные

9,4

8,5

8,9

8,5

7,4

8

7,5

7,5

8,3

8,5

8,2

9,3



^ Выбор и обоснование системы газоснабжения
Системы газоснабжения представляют собой сложный комплекс соо­ружений. На выбор системы газоснабжения города оказывает влияние ряд факторов. Это прежде всего: размер газифицируемой территории, особенности ее планировки, плотность населения, число и харак­тер потребителей газа, наличие естественных и искусственных пре­пятствий для прокладки газопроводов (рек, дамб, оврагов, железнодо­рожных путей, подземных сооружений и т.п.). При проектировании системы газоснабжения разрабатывают ряд вариантов и производят их технико-экономическое сравнение. Для строительства применяют наи­выгоднейший вариант.

В зависимости от максимального давления газа городские газопро­воды разделяют на следующие группы:

высокого давления 1 категории с давлением от 0,6 до 1,2 МПа;

среднего давления от 5 кПа до 0.3 МПа;

низкого давления до 5 кПа;

Газопроводы высокого и среднего давления служат для питания го­родских распределительных сетей среднего и низкого давления. По ним идет основная масса газа ко всем потребителям города. Эти га­зопроводы являются основными артериями, питающими город газом. Их выполняют в виде колец, полу колец иди лучей. Газ в газопроводы вы­сокого и среднего давления подается от газораспределительных станций (ГРС).

Современные системы городских газовых сетей имеют иерархическую систему построения, которая увязывается с приведённой выше классификацией газопроводов по давлению. Верхний уровень составляют газопроводы высокого давления первой и второй категории, нижний газопроводы низкого давления. Давление газа при переходе с высокого уровня на более низкий постепенно снижается. Это осуществляется с помощью регуляторов давления, установленных на ГРП.

По числу ступеней давления, применяемых в городских газовых сетях, они подразделяются на:

двухступенчатые, состоящие из сетей высокого или среднего давления и низкого давления;

трёхступенчатые, включающие газопроводы высокого, среднего и низкого давления;

многоступенчатые, в которых газ подаётся по газопроводам высокого (1 и 2 категорий) давления, среднего и низкого давления.

Выбор системы газоснабжения в городе зависит от характера потребителей газа, которым нужен газ соответствующего давления, а также от протяженности и нагрузки газопроводов. Чем разнообразнее потребители газа и чем большую протяженность и нагрузку имеют газопроводы, тем сложнее будет система газоснабжения.

В большинстве случаев для городов с населением до 500 тысяч человек наиболее экономически целесообразной является двухступенчатая система. Для больших городов с населением более 1000000 человек и наличием крупных промпредприятии предпочтительной является трёх или многоступенчатая системы.

Трассы газопроводов проектируют из условия минимальной протяженности сети. При этом газопроводы высоких давлений стараются прокладывать по окраинным районам города, где небольшая плотность населения и меньшее число подземных сооружений.

Сети низкого давления состоят из уличных распределительных газопроводов, абонентских ответвлений, подводящих газ к зданию и внутридомовых газопроводов, которые распределяют газ между отдельными приборами внутри здания. Плотность распределительных газопроводов принимают такой, чтобы длина абонентских ответвлений до вводов в здания была 50 -100 м. Жилые и общественные здания, коммунально-бытовые потребители, а также мелкие предприятия присоединяют непосредственно к распределительным газопроводам.

Для повышения надежности газоснабжения сети кольцуют. В сетях низкого давления целесообразно кольцевать только распределительные газопроводы, а второстепенные (абонентские ответвления) выполнять тупиковыми разветвленными.

При трассировке сетей низкого давления необходимо на генплане определить главный проезд района. Затем, учитывая, что газопроводы по главным проездам не прокладывают, по соседним параллельным проездам (через один) наметить трассы газопроводов. Точно также наметить трассы и в перпендикулярном к главному проезду направлении. После анализа лишние трассы газопроводов убирают.

Число газорегуляторных пунктов (ГРП) определяют технико-экономическим расчетом. ГРП располагают в центрах зон, которые они питают. Зона действия одного ГРП не должна перекрываться зоной действия другого ГРП. Точки встречи потоков газа в системе с несколькими ГРП назначают на границе зон соседних ГРП.

^ 1.4Определение оптимального числа ГРП

Газораспределительные станции стоят во главе систем газоснабжения. Через них идёт питание кольцевых газопроводов высокого или среднего давления. К ГРС газ поступает из магистральных газопроводов под давлением 6…7 МПа. На ГРС давление газа снижается до высокого или среднего. Кроме того, на ГРС газ приобретает специфический запах. Его одоризируют. Здесь газ также подвергается дополнительной очистке от механических примесей и подсушивается.

Выбор оптимального числа ГРС для города является одним из важ­нейших вопросов. С увеличением числа ГРС уменьшаются нагрузки и радиус действия городских магистралей, что приводит к уменьшению их диаметров и снижению затрат на металл. Однако увеличение числа ГРС увеличивает затраты на их сооружение и строительство магист­ральных газопроводов, подводящих газ к ГРС, увеличиваются эксплуа­тационные расходы за счет содержания обслуживающего персонала ГРС.

При определении числа ГРС можно ориентироваться на следующее:

для небольших городов и посёлков с населением до 100…120 тысяч человек наиболее рациональными являются системы с одной ГРС;

для городов с населением 200…300 тысяч человек наиболее рациональными являются системы с двумя и тремя ГРС;

для городов с населением более 300 тысяч человек наиболее экономичными являются системы с тремя ГРС.

ГРС, как правило, располагаются за городской чертой. Если число ГРС более одной, то они располагаются с разных сторон города. ГРС соединяются, как правило, двумя нитками газопроводов, что обеспечивает более высокую надёжность газоснабжения города. Очень крупные потребители газа (ТЭЦ, промпредприятия, металлургические заводы и т. п.) питаются непосредственно от ГРС.

Газорегуляторные пункты стоят во главе распределительных газовых сетей низкого давления, питающих газом жилые дома. Оптимальное число ГРП определяется из соотношения:


n ОПТ=VЧАС/VОПТ, (шт.), (21)


где V час - часовой расход газа на жилые дома, м3/ч.;

V ОПТ - оптимальный расход газа через ГРП, м3/ч.

Для определения VОПТ необходимо вначале определить оптимальный радиус действия ГРП, который должен находиться в пределах 400…800 метров. Этот радиус определяется по формуле:


R ОПТ = 249 • (∆P0,081 / 0,245•(m • e)0,143), (м), (22)


где∆P - расчетный перепад давления в сетях низкого давления (1000…1800 Па);

- коэффициент плотностей сетей низкого давления, 1/м;


 = 0,0075 + 0,003 • m / 100, (1/м), (23)


m - плотность населения по району действия ГРП, чел/га;

e - удельный часовой расход газа на одного человека, м3/чел.ч., который задаётся или вычисляется, если известно количество жителей (N), потребляющих газ, и известно количество газа (V), потребляемого ими в час:


e = V / N, (м3/чел. ч), (24)


Оптимальный расход газа через ГРП определяется из соотношения:


V ОПТ = m • e • R ОПТ2/ 5000, (25)


Полученное оптимальное число ГРП используют при конструировании газовых сетей низкого давления. Сетевые ГРП размещают, как правило, в центре газифицируемой территории так, чтобы все потребители газа были расположены от ГРП примерно на одинаковых расстояниях. Макси­мальное удаление ГРП от проектируемых магистральных газопроводов высокого или среднего давления должно составлять 50…100 метров.


= 0,0075 + 0,003 • 270 / 100 = 0,0156 (1/м),
<