Расчет свойств состава газового месторождения

ГАЗОСНАБЖЕНИЕ ЗДАНИЙ

3.1. Общие положения

Газораспределительные системы состоят из газовых сетей низкого, среднего и высокого давления, газораспределительных станций, газорегуляторных пунктов и установок. Газопроводы классифицируются по давлению газа и назначению. Существует два уровня городских систем газоснабжения – верхний и нижний. Соответственно первый уровень составляют газопроводы среднего (высокого) давления, второй – газопроводы низкого давления.

Газопроводы низкого давления предназначены для подачи газа в жилые, общественные здания и предприятия бытового обслуживания. Газопроводы среднего и высокого давления снабжают газом крупные промышленные предприятия и городские распределительные сети низкого давления и выполняются в виде кольца, полукольца или в виде лучей.

Расчет свойств состава газового месторождения

Месторождения газа различаются не только географическим расположением, но и составом газа, плотностью, низшей теплотой сгорания (Приложение 4). Расчет термодинамических свойств газов для удобства приведен в табличной форме.

Таблица 3.1

Параметр	Расчётная формула
Плотность газа при нормальных условиях,	rг = 0,01(0,717 СН4+1,35С2Н6+2,00С3Н8+2,703С4Н10+ +1,25N2+1,98СО2)
Низшая теплота сгорания газа,	Qн=(0,358СН4+0,636С2Н6+0,91С3Н8+1,235С4Н10
Теоретический объем кислорода,
Объем кислорода при сжигании газа с коэффициентом избытка воздуха ,
Избыточное количество кислорода,	, .
Теоретическое количество воздуха,	;
Объем воздуха при сжигании газа с коэффициентом избытка ,	.
Объем двуокиси углерода с учетом его наличия в горючем газе,
Объем азота с учетом сжигания газа с коэффициентом избытка воздуха ,	.
Объем водяных паров,
Объем сухих продуктов сгорания,	.
Объем продуктов сгорания,	.
Относительная плотность газа по воздуху	, где , - плотность воздуха и газа соответственно.
Нижний и верхний кон-центрационные пределы воспламеняемости.	, %, где , …, - содержание компонента в смеси об, %; , …, – нижние или верхние концентрационные пределы воспламеняемости в Приложении 5.
Концентрационные пре-делы воспламенения при наличии в составе газа не горючих балластных примесей ( )	, %, где - содержание балластов в горючей смеси, об, %

Ввод газопровода в жилые здания устраивают в лестничных клетках, кухнях или коридорах. На вводе газопровода в здание устанавливают запорную арматуру.

Газ подается в квартиры верхних этажей по стоякам, которые прокладываются в кухнях, на лестничных клетках или в коридорах. В жилых помещениях, ванных комнатах и санузлах их не прокладывают. При прохождении газопровода через стену или перекрытие его заключают в футляр из стальной трубы большего диаметра. Пространство между футляром и газопроводом заделывают просмоленной прядью или цементным раствором.

Газопроводы внутри здания выполняют из стальных труб, соединяемых на сварке. Резьбовые или фланцевые соединения выполняют только в местах установки арматуры и подключения приборов. Перед каждым газовым прибором устанавливают отключающую арматуру. Газопроводы в местах прохода людей прокладывают на высоте не менее 2,2 м от уровня пола до низа трубы.

Годовой расход газа для квартир жилых домов, м³/год, определяется по формуле (3.1).

, (3.1)

где , , , - доля людей, проживающих в домах с централизованным горячим водоснабжением, с горячим водоснабжением от газовых водонагревателей, без горячего водоснабжения; , - низшая теплота сгорания газа (Приложение 4); – доля квартир использующих газ; , , – нормы расхода теплоты в год для разных условий газоснабжения квартир на одного человека приведены в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Нормы расхода газа на коммунально-бытовые нужды (СП 42-101-2003)
Потребители газа	Показатель потребления газа	Нормы расхода теплоты,
1. Жилые дома
При наличии в квартире газовой плиты и централизованного горячего водоснабжения при газоснабжении: z1, qк1
природным газом	На 1 чел. в год
СУГ	То же
При наличии в квартире газовой плиты и газового водонагревателя (при отсутствии централизованного горячего водоснабжения) при газоснабжении: z2, qк2
природным газом	«
СУГ	«
При наличии в квартире газовой плиты и отсутствии централизованного горячего водоснабжения и газового водонагревателя при газоснабжении: z3, qк3
природным газом	«
СУГ	«

Годовой расход газа на отопление, вентиляцию жилых и общественных зданий рассчитывается по выражению (3.2).

, (3.2)

где - коэффициенты, учитывающие расходы тепла на отопление и вентиляцию общественных зданий ( ); - среднее число работы системы вентиляции общественных зданий в течении суток ( ); – общая площадь населенного пункта, ; КПД – системы: – для котельных, – для отапливаемых печей; – укрупненный показатель максимального часового расхода тепла на отопление жилых зданий, МДж/ч на 1 жилой площади (Приложение 6); - продолжительность отопительного периода, сут (Приложение 7) или более точно по [3]); - температура внутреннего воздуха, С; - средняя температура наружного воздуха за отопительный сезон, С; - расчетная наружная температура для проектирования отопления, С; - расчетная наружная температура для проектирования вентиляции, С.

Эффективность и равномерность использования газа оценивается среднегодовыми, месячными и суточными расходами. По максимальным часовым расходам газа при пиковых нагрузках определяются диаметры газопроводов. Максимальные пиковые нагрузки наступают в часы одновременного расходования газа потребителями. Максимальный часовой расход газа для квартир находится из соотношения

где m – коэффициент часового максимума.

3.2 Газоснабжение жилого дома и расчет внутридомовых

газопроводов

Проект газоснабжения жилого дома (общественного здания) представляет систему распределительных газопроводов от точки подключения к городской газовой сети низкого давления до газовых приборов, находящихся в квартирах потребителей газа. На планах этажей жилых зданий размещают газовые стояки и газопроводы. Вычерчивают аксонометрическую схему трубопроводов всего здания, начиная от ввода на территорию квартала до самого отдаленного газоиспользующего прибора. Диаметр газопровода определяется по диаметру входного патрубка в газоиспользующий прибор (плита, водонагреватель). Последующие диаметры участков газопровода устанавливаются расчетом. Прокладку стояков газопроводов в жилых домах осуществляется в соответствии с правилами безопасности.

Гидравлический расчет домовой сети выполняют в следующей последовательности:

- определяются расчетные расходы газа для всех участков выбранного маршрута от самого удаленного газового прибора до точки присоединения к распределительной сети города;

- задаются начальным диаметром газопровода по приемному патрубку газоиспользующего прибора;

- определяется сумма коэффициентов местных сопротивлений для каждого и соответствующая им эквивалентная длина трубопровода;

- суммарные потери давления газа в газопроводах-вводах и внутренних газопроводах 600 Па.

При расчете потерь давления с учетом гидростатического необходимо учитывать, что вектор архимедовой силы, зависящей от гидростатического давления, направлен вверх.

Результаты гидравлического расчета внутридомового газопровода сводятся в табл. 3.3.

Расчетные часовые расходы газа в газопроводах определяются как сумма номинальных расходов, с учетом коэффициентов неравномерности

, , (3.3)

где - число человек, проживающих в квартире типа i, - низшая теплота сгорания газа, , – тепло по нормативу, МДж/год (Приложение 8), - число квартир в доме типа i, - коэффициент часового максимума

для квартир, использующих газ для приготовления пищи и горячей воды (Приложение 9).

Например: в доме однокомнатных квартир – 9 шт., двухкомнатных – 18 шт., трехкомнатных – 9 шт. В среднем, в каждой квартире проживает по 3 человека. Определим .

Решение: ; , , 8760 – часов в году.

.

Рассмотрим одно-, двух-, трехкомнатные квартиры:

,

,

,

Суммарный расход газа на дом

.

Проектную заселенность квартиры устанавливают по ее площади и предполагаемым нормам заселения. Рассчитывают потери давления на участках с учетом дополнительного избыточного гидростатического давления

, Па, (3.4)

где - разность геометрических отметок конца и начала участка, - ускорение свободного падения (9,8 м²/с).

Суммарные потери в газопроводах домовой сети определяют с учетом потерь в трубах и арматуре прибора (до газовых горелок). Потери давления в арматуре газовых приборов составляют: в плитах 40-60 Па, в водонагревателях 80-100 Па. Полученные суммарные потери сравнивают с заданным перепадом давления 600 Па, если они не совпадают, то производят перерасчет.

3.3. Промышленная безопасность в системе газораспределения и газопотребления[1]

Проектируемые системы газоснабжения городов, населенных пунктов и остальных потребителей газа должны обеспечивать бесперебойное, безопасное газоснабжение и возможность оперативного отключения участков газопроводов в случае аварийных ситуаций. Сварочные, изоляционные и др. строительно – монтажные работы при сооружении систем газоснабжения должны производится в соответствие с требованиями СП 42-101-2003. Строительство объектов систем газоснабжения осуществляют специализированные строительно - монтажные организации. На каждый наружный газопровод, электрозащитную, резервуарную и групповую баллонную установку, ГРП (ГРУ), ГНС (ГНП), АГЗС должен составляться эксплуатационный паспорт, содержащий основные технические характеристики, а также данные о проведенных ремонтах.

Подаваемые в газопроводы природные газы должны соответствовать требованиям ГОСТ 5542-87. Интенсивность запаха газа должна проверяться газобытовыми и газоснабжаемыми организациями в соответствии с ГОСТ 22387.5-77. Пункты контроля и периодичность отбора проб устанавливаются в зависимости от системы газоснабжения и расходов газа. Контроль давления газа в сетях города и населенного пункта должен осуществляться путем измерения в разных точках не реже одного раза в год (в зимний период) в часы максимального потребления газа. Проверка наличия влаги и конденсата в газопроводах, их удаление должны проводиться с периодичностью, исключающей возможность образования закупорок. Установленные на газопроводах запорная арматура и компенсаторы должны подвергаться ежегодному техническому обслуживанию и ремонту. Сведения о замене КИП, а также выполненных при капитальном ремонте работах должны заноситься в паспорт газопровода, а о техническом обслуживании -в журнал. Техническое состояние наружных газопроводов и сооружений должно контролироваться периодическим обходом. При обходе подземных газопроводов должны осматриваться трассы газопроводов и выявляться утечки газа по приборам и внешним признакам. Подземные газопроводы, находящиеся в эксплуатации, должны подвергаться техническому обследованию с помощью специальных приборов. Техническое обследование подземных стальных газопроводов должно проводиться не реже одного раза в 5 лет. Газопроводы, включенные в план капитального ремонта или замены, должны обследоваться не реже одного раза в год.

Не допускается колебание давления газа на выходе из ГРП (ГРУ), превышающее 10% рабочего давления. Неисправности регуляторов, вызывающие повышение или понижение рабочего давления, неполадки в работе предохранительных клапанов, а также утечки газа должны устраняться в аварийном порядке. При эксплуатации ГРП и ГРУ должны выполняться: осмотр технического состояния в сроки, устанавливаемые инструкцией. Проверка параметров срабатывания предохранительных, запорных и сбросных клапанов не реже одного раза в два месяца, а также по окончании ремонта оборудования. Техническое обслуживание не реже одного раза в шесть месяцев. Текущий ремонт – не реже одного раза в год; капитальный ремонт – при замене оборудования по результатам осмотров.

Обслуживающим персоналом подача газа должна быть немедленно прекращена при: обнаружении неплотностей в обмуровке, в местах установки взрывных клапанов и газоходах; неисправности КИП, средств автоматизации и сигнализации; появлении загазованности, обнаружении утечек газа на газовом оборудовании и газопроводах; взрыве в топочном пространстве или загорании горючих отложений в газоходах; пожаре, угрожающем персоналу или оборудованию, а также цепям защиты и дистанционного управления запорной арматуры.

Дымовые и вентиляционные каналы подлежат периодической проверке и прочистке: перед отопительным сезоном – дымоходы сезонно работающих отопительных и отопительно-варочных печей, емкостных водонагревателей, отопительных квартирных котлов, независимо от их конструкции.

[1] Раздел промышленной безопасности разрабатываtтся на основе новых нормативно-технических документов на время составления проекта