Расчет систем газоснабжения района города

Расчет систем газоснабжения района города

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ИВАНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра ТГВ

Курсовой проект.

Тема: Расчёт систем газоснабжения района города.

Выполнил: Осколков А. В. ТГВ-41

Принял: Курилов В.К.

ИВАНОВО 1998г.

Содержание проекта.

1. Исходные данные

2. Введение.

3. Определение численности населения.

4. Определение годовых расходов теплоты.

4.1. Определение годовых расходов теплоты при потреблении газа в квартирах.

4.2. Определение годовых расходов теплоты при потреблении газа на

предприятиях бытового обслуживания.

4.3. Определение годовых расходов теплоты при потреблении газа на

предприятиях общественного питания.

4.4. Определение годовых расходов теплоты при потреблении газа в

учреждениях здравоохранения.

4.5. Определение годовых расходов теплоты при потреблении газа на

хлебозаводах.

4.6. Определение годовых расходов теплоты на отопление, вентиляцию, горячее

водоснабжение жилых и общественных зданий.

4.7. Определение годовых расходов теплоты при потреблении газа на нужды

торговли, предприятий бытового обслуживания населения, школ и ВУЗов.

4.8. Составление итоговой таблицы потреблении газа городом.

5. Определение годовых и часовых расходов газа различными потребителями

города.

6. Построение графика годового потребления газа городом.

7. Выбор и обоснование системы газоснабжения.

8. Определение оптимального числа ГРС и ГРП.

8.1. Определения числа ГРС.

8.2. Определение оптимального числа ГРП.

9.Типовые схемы ГРП и ГРУ.

9.1. Газорегуляторные пункты.

9.2. Газорегуляторные установки.

10. Выбор оборудования газорегуляторных пунктов и установок.

10.1. Выбор регулятора давления.

10.2. Выбор предохранительно-запорного клапана.

10.3. Выбор предохранительно-сбросного клапана.

10.4. Выбор фильтра.

10.5. Выбор запорной арматуры.

11. Конструктивные элементы газопроводов.

11.1. Трубы.

11.2. Детали газопроводов.

12. Гидравлические расчёты газопроводов.

12.1. Гидравлический расчёт кольцевых сетей высокого и среднего давления.

12.1.1. Расчёт в аварийных режимах.

12.1.2. Расчёт ответвлений.

12.1.3. Расчёт при нормальном потокораспределении.

12.2. Гидравлический расчёт газовых сетей низкого давления.

12.3. Гидравлический расчёт тупиковых газопроводов низкого давления.

13. Библиографический список.

1. Исходные данные.

1. План района города: Вариант 4.

2. Район строительства: г. Новгород.

3. Плотность населения: 270 чел/га.

4. Охват газоснабжением (%):

- кафе и ресторанов (4) 50

- бань и прачечных (2) 100

- хлебозаводов (2) 50

- лечебных учреждений (2) 50

- школ (2) 100

- детских садов (1) 100

- котельных (1) 100

5. Доля населения (%), пользующаяся:

- кафе и ресторанами 10

- банями 50

- прачечными 20

6. Расход теплоты на промпредприятие: 250 •106 МДж/год.

7. Начальное давление газа в кольцевом газопроводе: 0,6 МПа.

8. Конечное давление газа в кольцевом газопроводе: 0,15 МПа.

9. Начальное давление газа в сети низкого давления: 5 кПа.

10. Допустимый перепад давления в сети низкого давления: 1200 Па.

2. Введение.

Снабжение природным газом городов и населенных пунктов имеет своей

целью:

улучшение бытовых условий населения;

замену более дорогого твёрдого топлива или электроэнергии в тепловых

процессах на промышленных предприятиях, тепловых электростанциях, на

коммунально-бытовых предприятиях, в лечебных учреждениях, предприятиях

общественного питания и т. п.;

улучшение экологической обстановки в городах и населенных пунктах, так как

природный газ при сгорании практически не выделяет в атмосферу вредных

газов.

Природный газ подается в города и поселки по магистральным

газопроводам, начинающимся от мест добычи газа (газовых месторождений) и

заканчивающихся у газораспределительных станций (ГРС), расположенных возле

городов и поселков.

Для снабжения газом всех потребителей на территории городов строится

распределительная газовая сеть, оборудуются газорегуляторные пункты или

установки (ГРП и ГРУ), сооружаются необходимые для эксплуатации

газопроводов контрольные пункты и другое оборудование.

На территории городов и посёлков газопроводы прокладываются только под

землёй.

На территории промышленных предприятий и тепловых электростанций

газопроводы прокладываются над землей на отдельно стоящих опорах, по

эстакадам, а также по стенам и крышам производственных зданий.

Прокладку газопроводов выполняют в соответствии с требованиями СНиП

[1].

Природный газ используется населением для сжигания в бытовых газовых

приборах: плитах, водяных газовых нагревателях, в отопительных котлах

На предприятиях коммунально-бытового обслуживания населения газ

используется для получения горячей воды и пара, выпечки хлеба,

приготовления пищи в столовых и ресторанах, отопления помещений.

В лечебных учреждениях природный газ используется для санитарной

обработки, приготовления горячей воды, для приготовления пищи.

На промышленных предприятиях газ сжигают в первую очередь в котлах и

промышленных печах. Его также используют в технологических процессах для

тепловой обработки изделий, выпускаемых предприятием.

В сельском хозяйстве природный газ используется для приготовления корма

животным, для обогрева сельскохозяйственных зданий, в производственных

мастерских.

При проектировании газовых сетей городов и поселков приходится решать

следующие вопросы:

4. определить всех потребителей газа на газифицируемой территории;

5. определить расход газа для каждого потребителя;

6. определить места прокладки распределительных газопроводов;

7. определить диаметры всех газопроводов;

8. подобрать оборудование для всех ГРП и ГРУ и определить места их

расположения;

9. подобрать всю запорную арматуру (задвижки, краны, вентили);

10. определить места установки контрольных трубок и электродов для контроля

за состоянием газопроводов время их эксплуатации;

11. разработать способы прокладки газопроводов при их пересечении с

другими коммуникациями (дорогами. теплотрассами, реками, оврагами и т.п.);

1. определить сметную стоимость строительства газопроводов и всех

сооружений на них;

разобрать мероприятия для безопасной эксплуатации газопроводов.

Объем решаемых вопросов из приведенного перечня определяется заданием

на курсовой или дипломный проект.

Исходными данными для проектирования сетей газоснабжения являются:

состав и характеристики природного газа или месторождения газа;

климатические характеристики района строительства;

план застройки города или населенного пункта;

сведения об охвате газоснабжением населения;

характеристики источников теплоснабжения населения и промышленных

предприятий;

данные по выпуску продукции промышленными предприятиями и нормы затрат

теплоты на единицу этой продукции;

численность населения города или плотность населения на один гектар;

перечень всех потребителей газа на период газификации и перспективы

развития города или посёлка на ближайшие 25 лет;

перечень и тип газоиспользующего оборудования на промышленных и

коммунально-бытовых предприятиях;

этажность застройки жилых районов.

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.,

где FP - площадь района в га., полученная в результате замеров по плану

застройки;

m - плотность населения , чел/га.

FP = 178,445315 (га), m = 270 (чел/га).

N = 178,445315 • 270 = 48180,25505 ? 48180, (чел).

4.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.

Нормы расхода теплоты по СНиП [2] на хозяйственно-бытовые и

коммунальные нужды приведены в таблице 3.1.[10].

4.1 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

QK = YK • N • (g K1 • Z 1 + g K2 • Z 2 + g K3 • Z 3), МДж/год,

здесь YK - степень охвата газоснабжением города (определяется

заданием);

N - число жителей ;

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

водоснабжением (определяется расчетом);

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

газовых водонагревателей (определяется расчётом);

Z 3 - доля людей, проживающих в квартирах без централизованного

горячего водоснабжения и не имеющих газовых водонагревателей (определяется

расчетом);

g К1, g К2, g К3 - нормы расхода теплоты (табл. 3.1) [10] на одного

человека в год в квартирах с соответствующим Z.

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

Z 1 = 66,351565 / 178,445315 = 0,372

Z 2 = 48,875 / 178,445315 = 0,274

Z 3 = 63,21875 / 178,445315 = 0,354

YK = 1

g K1 = 2800 (МДж), g K2 = 8000 (МДж), g K3 = 4600 (МДж);

QK = 1 • 48180 • (2800 • 0,372 + 8000 • 0,274 + 4600 • 0,354) =

232256,508 (МДж/год).

4.2 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.

QБ-П = QБ + QП

Расход теплоты в банях определяется по формуле

QБ = Z Б • YБ • N • 52 • g Б (МДж/год),

где Z Б - доля населения города, пользующегося банями (задается);

YБ - доля бань города, использующих газ в виде топлива

(задаётся);

g Б - норма расхода теплоты на помывку одного человека ;

Все g принимаются по табл.3.1 из [10].

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

Z Б = 0,5, YБ = 1, g Б = 50 (МДж),

Q Б = 0,5 • 1 • 48180 • 52 • 50 = 62634000 (МДж/год)

Расход теплоты на стирку белья в прачечных определяется по формуле:

Q П = 100 • (Z П • YП • N) / 1000 • g П (МДж/год),

здесь Z П - доля населения города, пользующегося прачечными (задается);

YП - доля прачечных города. использующих газ в виде топлива

(задается);

g П - норма расхода теплоты на 1 тонну сухого белья

(таблица).

В формулу заложена средняя норма поступления белья в прачечные, равная

100 тоннам на 1000 жителей.

Все g принимаются по табл.3.1 из [ ].

Z П = 0,2, YП = 1, g П = 18800 (МДж),

Q П = 100 • (0,2 • 1 • 48180) / 1000 • 18800 = 18115680 (МДж/год),

QБ-П = QБ + QП = 80749680 (МДж/год).

4.3 Определение 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:

Q П.ОП = 360 • Z П.ОП • Y П.ОП • N • g П.ОП (МДж/год)

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 = g З + g О + g У (МДж),

где g З, g О, g У - 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 по табл.3.1 из [10].

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

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

4.4 Определение 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:

Q ЗД = (12 • YЗД • g ЗД) / 1000 • N (МДж/год ),

здесь YЗД - степень охвата газоснабжением учреждений здравоохранения

города (задаётся);

g ЗД - годовая норма расхода теплоты в лечебных учреждениях;

g ЗД = g П + g Г,

где g П , g Г - нормы расхода теплоты на приготовление пищи и

приготовлении горячей воды в лечебных учреждениях.

Все g принимаются по табл.3.1 из [10].

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

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

4.5. 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 ч 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 ч 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 (МДж/год) на хлебозаводы и

пекарни определяются по формуле:

QХЗ = YХЗ • N • [(0,3 ч 0,4) • g ЧХ + (0,3 ч 0,4) • g БХ + 0,1 • g КИ]

• 365 / 1000,

где YХЗ - 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.

Все g принимаются по табл.3.1 из [10].

YХЗ = 0,5, g ЧХ = 2500 (МДж), g БХ = 5450 (МДж), g КИ = 7750

(МДж),

QХЗ=0,5 • 48180 • [0,4•2500 + 0,4•5450 + 0,1•7750] • 365 /

1000=34775721,75 (МДж/год).

4.6 Определение годового расхода теплоты на отопление, вентиляцию, горячее

водоснабжение жилых и общественных зданий.

Годовой расход теплоты (МДж/год) на отопление и вентиляцию жилых и

общественных зданий вычисляют по формуле:

Q ОВ = (g ОВ • F • n О / ?О) • [(t ВН - t СР.О) / (t ВН - t РО)] • [24

• (1+K) + Z • K 1 • K] (МДж/год),

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, К 1 - 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 по табл.3.2 из [10], МДж/ч.•м2;

?О - коэффициент полезного действия отопительной котельной (?О = 0,8 ч

0,85);

t ВН =18 (°С), t СР.О = - 2,6 (°С), t РО = - 27 (°С), n О = 220

(сут), g ОВ = 0,62 (МДж/ч.•м2),

Используя данные из табл.2.1[ ] вычисляем F:

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

Q

ОВ=(0,62•435076,5•220/0,85)•[(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:

Q ГВ = 24 • g ГВ • N ГВ • [ n О +(350 - n О) • (60 - t ХЛ)/ (60 - t ХЗ)

• ?] • 1/?О (МДж/год),

где g ГВ - укрупненный показатель среднечасового расхода теплоты на

горячее водоснабжение определяется по табл.3.3 [10] (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 (?’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 = 270 • 66,351565 = 17915.

Q ГВ=24•1,47•17915•[220+(350-220)•(60-15)/(60-

5)•0,8]•1/0,85=226857585,8 (МДж/год).

4.7 Определение 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),

где N - количество жителей, (чел),

коэффициент 0,3 - доля населения школьного возраста и младше,

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

4.8 Составление итоговой таблицы потребления газа городом.

Итоговая таблица расхода газа городом.

Таблица 1

|Nо | |Годовой |Годовой |Кол-во часов |Часовой |

|п/п |Потребитель |расход |расход газа, |использования|расход газа |

| | |теплоты, |VГОД |макс. |VЧ |