Лекции по "Газоснабжению"

Компрессорные станции  предназначены для сжатия газа до рабочего давления с целью обеспечения  проектной пропускной способности  магистрального газопровода. Они оборудуются поршневыми компрессорами или центробежными нагнетателями. Основными сооружениями на КС являются установки для очистки, сжатия и охлаждения газа. К вспомогательным относятся системы энерго-, водо-, масло-, теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Принципиальная схема  газотранспортной системы показана на рис.1.

 

 

 

 

 

Рис.1. Принципиальная схема газотранспортной системы:

ГП – газовый промысел; ПГ – промысловые газопроводы, ПГРС - промысловая газораспределительная станция, МГ – магистральный газопровод; ГКС – газокомпрессорная станция; МПГ – межпоселковый газопровод; ПП – промежуточный потребитель;

Пр.п. – промышленное предприятие; ГРП – газорегуляторный пункт;

- - - -  - газопровод среднего давления; _________ - газопровод низкого давления;

 

 

Современные системы  газоснабжения представляют собой  комплекс сооружений, состоящий из следующих основных элементов: газовых сетей низкого, среднего и высокого давлений, газораспределительных станций, газорегуляторных пунктов и установок.

Газовые сети населенных пунктов берут свое начало от ГРС  и служат для снабжения коммунально-бытовых и промышленных потребителей газа.

Основным элементом  систем газоснабжения являются газопроводы.

Газопроводы классифицируют по давлению газа и назначению. В  зависимости от максимального давления газа газопроводы разделяют на следующие группы:

1. газопроводы низкого давления с давлением газа до 5 кПа (500 мм вод. ст. изб);
2. газопроводы среднего давления с давление от 5 кПа до 0,3 МПа (до 3 кгс/см²);
3. газопроводы высокого давления 2 категории с давление от 0,3 до 0,6 МПа (от 3 до 6 кгс/см²);
4. газопроводы высокого давления 1 категории для природного газа и газовоздушных смесей от 0,6 до 1,2 МПа, для сжиженных газов до 1,6 МПа.

Газопроводы низкого  давления служат для транспортирования  газа в жилые, общественные здания и предприятия бытового обслуживания. В газопроводах жилых зданий разрешается давление до 3 кПа; в газопроводах предприятий бытового обслуживания непроизводственного характер и общественных зданий – до 5 кПа.

Газопроводы среднего и  высокого (2 категории) давления служат для питания городских распределительных сетей низкого и среднего давления через газорегуляторные пункты (ГРП). Они также подают газ через ГРП и газорегуляторные установки (ГРУ) в газопроводы промышленных и коммунальных предприятий. По действующим нормам максимальное давление для промышленных предприятий, а также расположенных в отдельно стоящих зданиях отопительных котельных, коммунальных и сельскохозяйственных предприятий допускается до 0,6 МПа. Для предприятий бытового обслуживания производственного характера, пристроенных к производственным зданиям, давление газа допускается до 0,3 МПа.

Связь между газопроводами различных давлений осуществляется тоже через ГРП.

По числу ступеней давления, применяемых в газовых  сетях, системы газоснабжения можно разделить на: 1) одноступенчатые, обеспечивают подачу газа потребителям по газопроводам одного давления, как правило, низкого; 2)двухступенчатые, состоящие из сетей низкого и среднего или среднего и высокого (до 0,6 МПа) давлений; 3) трехступенчатые, включающие в себя газопроводы низкого среднего и  высокого (до 0,6 МПа) давлений; 4) многоступенчатые, в которых газ подается по газопроводам низкого, среднего и высокого давление обоих категорий.

По виду транспортируемого  газа газопроводы бывают: природного попутного нефтяного, СУГ, искусственного и смешанного.

По назначению газопроводы  можно разделить на группы:

• распределительные газопроводы, по которым газ транспортируют по снабжаемой территории и подают его промышленным потребителям, коммунальным предприятиям и в районы жилых домов. Они бывают высокого, среднего и низкого давлений, кольцевые и тупиковые, а их конфигурация зависит от характера планировки города или населенного пункта;
• абонентские ответвления, подающие газ от распределительных сетей к отдельным потребителям;
• внутридомовые газопроводы, транспортирующие газ внутри здания и распределяющие его по отдельным газовым приборам;
• межпоселковые газопроводы, прокладываемые вне территории населенных пунктов.

По принципу построения системы газоснабжения делятся  на кольцевые, тупиковые и смешанные. В тупиковых газовых сетях газ поступает потребителю в одном направлении, то есть потребители имеют одностороннее питание и могут возникнуть затруднения при ремонтных работах. Недостаток этой схемы – различная величина давлений газа у потребителей. Причем по мере удаления от источника газоснабжения или ГРП давление газа падает. Эти схемы применяют для внутриквартальных и внутридворовых газопроводов.

Надежность кольцевых  сетей выше, чем тупиковых. Кольцевые  сети представляют систему замкнутых газопроводов, благодаря чему достигается более равномерный режим давления газа у потребителей и облегчается проведение ремонтных и эксплуатационных работ. Положительным свойством кольцевых сетей является также то, что при выходе из строя какого-либо газорегуляторного пункта нагрузку по снабжению потребителей газом принимают на себя другие ГРП.

Смешанная система состоит  из кольцевых газопроводов и присоединяемых к ним тупиковых газопроводов.

Устройство  подземных газопроводов.

Глубина прокладки газопроводов зависит от состава транспортируемого  газа, почвенно-климатических условий, величины динамических нагрузок. Газопроводы, транспортирующие осушенный газ могут пролегать в зоне промерзания грунта. Минимальная глубина заложения газопроводов должна быть не менее 0,8 м до верха трубы или футляра. В местах, где не предусматривается движение транспорта, глубину заложения газопроводов допускается уменьшать до 0,6 м. Прокладка газопроводов, транспортирующих неосушенный газ, должна предусматриваться ниже зоны сезонного промерзания грунта с уклоном к конденсатосборникам не менее 2%.

Допускается прокладка двух газопроводов и более в одной траншее на одном или разных уровнях. В городах и населенных пунктах, расположенных в гористой местности, при выборе места расположения ГРП необходимо учитывать дополнительно возникающее гидростатическое давление, которое определяется по формуле

,

Н – разность геометрических отметок, м.

Запорную арматуру и  конденсатосборники на газопроводах устанавливают на расстоянии не менее 2 м от края пересекаемой коммуникации и сооружения.

Газопроводы в местах прохода через наружные стены зданий заключают в футляры диаметром не менее чем на 100…200 мм больше диаметра газопровода.

На газопроводах внутри футляра должно быть минимальное  количество сварных соединений, которые  проверяются физическими методами контроля. Участок газопровода покрывают весьма усиленной изоляцией и укладывают на центрирующих диэлектрических прокладках. В конце футляра устанавливается контрольная трубка, с ее помощью можно обнаружить наличие газа в футляре. Нижняя часть трубки приваривается к футляру, а пространство между футляром и газопроводом засыпается мелким гравием или слоем щебня. Конец трубки выводится под ковер и заканчивается пробкой.

При пересечении надземных  газопроводов с воздушными линиями  электропередачи они должны проходить ниже линий электропередачи. Надземные трубопроводы следует проектировать с учетом компенсации температурных удлинений по фактически возможным температурным условиям. Если продольные деформации нельзя компенсировать за счет изгибов трубопроводов, предусмотренных схемой (за счет самокомпенсации), то следует устанавливать линзовые или П-образные компенсаторы. Сальниковые компенсатора на газопроводах не устанавливаются.

Пересечения газопроводами  водных преград осуществляется несколькими  способами:

- подвеской к конструкциям существующих мостов;

- строительством специальных  мостов;

- использованием несущей  способности самих труб с устройством  из них арочных переходов;

- выполнением подводного  перехода – дюкера.

Способы выполнения перехода газопроводов через ж/д , трамвайные пути и автомобильные дороги могут быть подземными и надземными. Пересечения газопроводов с дорогами выполняют под углом 90*. Подземные газопроводы всех давлений в местах пересечения прокладывают в стальных футлярах, концы которых выводят на определенные расстояния по СНиП, например, от крайних рельсов ж/д путей не менее 10 м, от крайних рельсов трамвайных путей 2 м, от края проезжей части автомобильной дороги 3.5 м. Диаметр футляра принимают не менее чем на 10мм больше диаметра газопровода.

 

3. Классификация  потребителей газа 

и расчет годового и часового потребления газа

для всех категорий  потребителей

 

Основой для составления  проекта газоснабжения населенного  пункта является годовое потребление. Все виды потребления газа можно сгруппировать следующим образом: а) бытовое потребление; б) потребление в коммунальных и общественных предприятиях; в) потребление на отопление и вентиляцию зданий; г) промышленное потребление.

Расход газа на бытовые, коммунальные и общественные нужды  зависит от газооборудования, благоустройства и населенности квартир, газооборудования городских учреждений и предприятий, степени обслуживания населения этими учреждениями и предприятиями, охвата потребителей централизованным горячим водоснабжением и от климатических условий. Годовые расходы газа на приготовление пищи и горячей воды в квартирах, а также на хозяйственно-бытовые нужды общественных зданий и, предприятий общественного питания и коммунальных предприятий определяются по нормам СНиП.

Расход газа на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилых и общественных зданий определяется по удельным нормам потребления.

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

 

 

 

 

 

где Q_о.в  – годовой расход газа на отопление и вентиляцию, нм³/год;

       t_вн – расчетная температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий, °С;

       t_р.о – расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, принимается равной средней температуре наружного воздуха наиболее холодной пятидневки в °С.

        t_ср.о -средняя температура наружного воздуха за отопительный период в °С.

t_р.в.- расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции, принимается равной средней температуре наиболее холодного периода в °С.

К, К₁ - коэффициенты, учитывающие расходы тепла на отопление и вентиляцию общественных зданий. При отсутствии данных принимаются равными, соответственно 0,25 и 0,4;

Z-среднее число часов  работы систем вентиляции общественных  зданий в течении суток, при отсутствии данных принимаются равным 16 часов;

        n_о– продолжительность отопительного периода в сутках;

        F_ж- жилая площадь отапливаемых зданий в м² (определяется умножением численности населения на норму обеспеченности 18м²/чел;

      η₀-К.П.Д. отопительной системы, принимается для котельных в размере 0,85;

для местных отопительных установок 0,75;

     q₀-укрупненный показатель максимально-часового расхода тепла на отопление жилых зданий, кДж/ч на 1м² жилой площади, принимается в зависимости от расчетной температуры наружного воздуха для проектирования отопления.

Отапливаемая площадь  общественных зданий определяется в  размере 25% от площади жилых зданий. Вентилируемая площадь общественных зданий принимается в размере 40% от площади общественных зданий. Для определения годового расхода на отопление и вентиляцию жилых и общественных зданий необходимо также предварительно определить источники теплоснабжения, так как они имеют различные КПД.

Расход газа на отопление  жилых зданий от котельной:

, тыс. м³/год,  

где F_ж^кот- жилая площадь, отапливаемая котельной, м² ;

      η_о-К.П.Д. отопительной системы жилых зданий от котельной ;

             10³ -коэффициент перевода м³ в тыс. м³.

Расход газа на отопление  жилых зданий от местных отопительных установок:

,  тыс.м³/год,

где    F_ж^м - жилая площадь, отапливаемая местными приборами;

          η_o^ж.м - К.П.Д. отопительной системы местного отопления жилых зданий.

Расход газа на вентиляцию общественных зданий от котельной:

      , тыс. м³/год,          

где  K ∙K₁-   коэффициент,   учитывающий расход  тепла на  вентиляцию общественных зданий (К=0,25х0,4=0,1). 

Годовой расход газа на централизованное горячее водоснабжение от котельных (Q _г.в.) определяется по формуле: