122993 (Газоснабжение района)

Введение

В настоящее время добыча природного газа в России составляет около 600 млрд. м³ в год. Всего эксплуатируется около 200 месторождений газа. 90% природного газа добывается в западной Сибири. Потенциальные запасы природного газа на территории России в оцениваются 240 трлн. м³.

В российской федерации газоснабжение городов и населенных пунктов является одним из приоритетов государственной политики при очевидных результатах. Законодательной базой газификации является Федеральный закон «О газоснабжении в РФ» принятый 31.03.99 г. №69 ФЗ.

Широкая газификация страны обусловлена следующими преимуществами газового топлива в сравнении с другими видами топлива:

– низкая себестоимость добычи;

– высокое качество и эффективное сжигание;

– наиболее экономически чистое топливо;

– газосжигающие установки легче поддаются автоматизации;

– повышается санитарно-гигиенический уровень установок и помещений;

– улучшаются социально-экономические условия жизни населения и т.д.

В Пензенской области также активно сооружаются системы газоснабжения населённых пунктов. Ежегодно вводятся в эксплуатацию 700–900 км газовых сетей за счёт разных источников финансирования.

Цель данного проекта – разработка системы газоснабжения района города согласно заданию.

1. Исходные данные

1. Район строительства: г. Саратов.

2. Город снабжается природным газом месторождения Медвежье.

3. Давление газа в городской распределительной сети высокого давления 0,3 МПа (изб.).

4. Охват газоснабжением:

• жилых зданий при наличии только бытовых плит: 20%;

• жилых зданий при наличии бытовых плит и ЦГВС: 20%;

• жилых зданий при наличии бытовых плит и проточных водонагревателей: 60%;

• объектов отопления и вентиляции: 100%.

1. Горелка типа ЭНД с характеристиками:

• Qт = 80 кВт;

• ΔP = 2 кПа;

• α = 0,6.

2. Определение характеристик газа

Согласно задания район города снабжается природным газом месторождения Медвежье. Состав газа приведён в таблице 1.

Таблица 1 – Состав природного газа месторождения

Компонент	Химическая формула	Количество компонента, % по объему	Плотность компонента, кг/м3	Низшая теплота сгорания, кДж/м3	Высшая теплота сгорания, кДж/м3
Метан	СН4	99	0,7168	35840	39860
Этан	С2Н6	0,1	1,3566	36730	70420
Пропан	С3Н8	0,005	2,019	93370	101740
Н-бутан	С4Н10	-	2,703	123770	133980
Пентан	С5Н12	-	3,221	146340	158480
Диоксид углерода	СО2	0,095	1,9768
Азот + редкие газы	N2+…	0,8	1,2505

Определение плотности газа

Плотность газа определяется по формуле

(1)

где r_i – плотность компонента входящего в смесь, кг/н.м³;

V_i – доля i-того компонента в газе в% об.

Относительная плотность газа по воздуху определяется по формуле

(2)

Определение теплоты сгорания

Теплота сгорания газообразного топлива данного состава определяется по формуле

(3)

(4)

где Q_н^с – низшая теплота сгорания горючих компонентов, кДж/н. м³;

Q_в^с – высшая теплота сгорания горючих компонентов, кДж/н. м³;

Для полного сгорания органического топлива требуется определённое количество воздуха, определяемое по процентному содержанию горючих элементов в его составе. Это количество воздуха называется теоретическим и необходимым. Коэффициент избытка воздуха α =1. Необходимое количество воздуха определяем по следующей формуле:

(5)

Определяем теоретический объём продуктов сгорания.

Теоретический объём продуктов сгорания будем складывать из объёма сухих газов и объёма водяных паров. В состав сухих газов входят:

• объём трёхатомных газов;

• объём азота.

Теоретический объём продуктов сгорания определяется по формуле

(6)

Теоретический объём продуктов сгорания трёхатомных газов

=0,01 (CO₂+CO+ H₂S+ΣmCmHn)= 0,961 н.м³/н.м³ (7)

Теоретический объём водяных паров:

н.м³/н.м³ (8)

Теоретический объём азота для газов:

=7,21 н.м³/н.м³ (9)

Полный теоретический объём продуктов сгорания

н.м³/н.м³

3. Определение численности населения района города

Определяется количество населения, проживающего в каждом квартале газифицируемого населенного пункта, в зависимости от плотности жилищного фонда:

N=F·a, (10)

где F-площадь квартала в красных линиях, га;

a – плотность населения, чел./га;

N – количество населения в квартале, чел.

В площадь кварталов включаются площади школ, детских яслей и садов, предприятия торговли, питания и бытового обслуживания населения, внутриквартальные и микрорайонные зеленые насаждения; не включаются площади улиц, проспектов, площадей, садов, парков и участков, которые не являются обычными для жилых массивов.

Таблица 2 – Численность населения района города

Номер квартала	Площадь застройки, Га	Плотность нас, чел./га	Численность населения, чел.
1	16,4	110	1804
2	17,2	110	1892
3	15,6	110	1716
4	14,2	90	1278
5	8,3	90	747
6	22,4	110	2464
7	35,1	110	3861
8	16,9	90	1521
9	18,8	90	1692
10	18,5	90	1665
11	19,4	90	1746

Общее количество жителей в районе проектирования N=20386 жителей.

4. Определение годовых расчётных расходов газа

В данном подразделе определяются годовые и расчетные расходы газа на все виды потребления.

Годовые расходы газа используются для планирования количества газа, которое необходимо доставить проектируемому населенному пункту, а расчетные – для определения диаметров газопроводов.

Для нужд отопления, вентиляции и горячего водоснабжения расход газа определяется по строительному объему отапливаемых и вентилируемых зданий (по укрупненным показателям).

Расходы газа сосредоточенным потребителям (более 50 м³/ч на ввод) необходимо определить отдельно для каждого потребителя. При равномерном распределении потребителей с расчетными расходами менее 50 м³/ч на ввод (жилые и общественные здания) расход газа определяется по жилым кварталам в целом.

Способ определения расхода газа по годовым нормам применяется для равномерно распределенных потребителей, когда количество устанавливаемых приборов неизвестно.

Годовое потребление газа подсчитывается для определенных объектов, а затем суммируется по группам. Условно принято выделять такие группы:

1. Расход газа населением в квартирах жилых домов для приготовления пищи и горячей воды.

2. Расход газа предприятиями коммунального хозяйства и общественными зданиями (бани, больницы, прачечные, хлебозаводы).

3. Расход газа на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилых и общественных зданий.

4. Расход газа промышленностью.

(11)

где yi – степень охвата газоснабжения;

n_i – количество единиц использующих газ у i-того потребителя.

Qi – норма расходы теплоты на одну условную единицу, Мдж/ год.

Количество условных единиц по категориям потребителей определяется по нормам проектирования.

Определение годового расхода газа на отопление и вентиляцию

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

(12)

где k – коэффициент, учитывающий расход теплоты на отопление общественных зданий (принимаем k = 0,25);

z – число часов работы системы вентиляции общественных зданий в течение суток (принимаем z = 16);

k₁ – коэффициент, учитывающий расход теплоты на вентиляцию общественных зданий (принимаем k₁ = 0,6);

q₀ – укрупнённый показатель максимального теплового потока на отопление общественных зданий на единицу м³ общей площади, [5] Вт.

A – общая площадь подлежащая отоплению с использованием газа, м²: вычисляется по формуле

(13)

где y₄ – охват объектов отоплением и вентиляцией.