Загрузка...Газоснабжение промышленного предприятия
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионально образования
Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет
(ННГАСУ)
Факультет инженерно-экологических систем и сооружений
Кафедра теплогазоснабжения
Расчетно-графическая работа
по дисциплине "Технологические энергоносители предприятий"
на тему "Газоснабжение промышленного предприятия"
Выполнил:
Студент 4 курса, гр. ТЭ-02 Салина Н.А.
Проверил:
Доцент, К. Т.Н. Пузиков Н.Т.
Нижний Новгород
Содержание
исходные данные
1. Расчет инжекционной горелки среднего давления
2. Общие требования к газопроводам промышленного предприятия
3. Гидравлический расчёт газопровода
4. Газорегуляторные пункты ГРП. Их назначение и размещение
5. Подбор оборудования ГРП
5.1 Подбор регулятора давления газа
5.2 Подбор предохранительных клапанов
5.3 Подбор фильтров
5.4 Подбор дефлектора
6. Взрывобезопасность котельной установки, промышленных зданий и ГРП
Список литературы
Исходные данные
Производительность горелки ;
давление газа перед горелкой p =20 кПа;
Коэффициент избытка воздуха ;
Состав природного газа по объему:
СН4 = 83,6 %
С2Н6 = 8,4 %
С3Н8 = 2,6 %
С4Н10 =0,6 %
С5Н12 = 0,2 %
СО2 = 4,4 %
N2 = 0,2 %
№ п/пНаименованиеРасход газа, м3/ч1Котельная8002Корпус ИВЦ и ЦЗА3003Инженерный корпус4004Корпус №18005Корпус №2720Итого3020
газоснабжение котельная установка дефлектор
1. Расчет инжекционной горелки среднего давления
1.Определение низшей теплоты сгорания топлива
(1.1)
2.Плотность природного газа
(1.2)
3.теоретически необходимое количество воздуха
= 0,0476 (2C+ 3,5+ 5), (1.3)
= 0,0476 (2 = 10,239
4.Расход воздуха в горелке
(1.4)
5.Расход природного газа горелкой
, (1.5)
6.Плотность газовоздушной смеси
, (1.6)
= = 1,044
7.Энергия потока газовоздушной смеси выходящей из устья горелки в топку
(1.7)
, q = 9,8
8.Площадь выходного отверстия насадка горелки
(1.8)
= , м (1.9)
= =0,115 м =115 мм
(1.10)
, м (1.11)
. Скорость газовоздушной смеси на входе в насадок горелки
, (1.12)
. Суммарные потери энергии в сужающемся насадке
(1.13)
= 10,4
(1.14)
0,6
. Площадь сечения смесителя горелки
(1.15),
, (1.16)
. потери энергии в диффузоре
(1.17)
=38
, (1.18)
= 200,5
, (1.19)
= 281
от
(1.20)
3111,42
. Cуммарные затраты энергии в газогорелочном устройстве
= (1.21)
=
(1.22)
, м (1.23)
= 0,0057 м = 5,7 мм
, м (1.24)
. Длина диффузора при угле раскрытия
, м (1.25)
= 0,4028 м
. Площадь сечения для прохода воздуха во встречную насадку при скорости входа = 1,5 м/с
(1.26)
, м (1.27)
= 0,261 м = 261 мм
, мм (1.28)
= 243мм
2. Общие требования к газопроводам промышленного предприятия
Надземные и наземные газопроводы с обвалованием могут прокладываться в скальных, многолетнемерзлых грунтах, на заболоченных участках и при других сложных грунтовых условиях. Материал и габариты обвалования следует принимать исходя из теплотехнического расчета, а также обеспечения устойчивости газопровода и обвалования.
Стальные газопроводы должны быть защищены от коррозии.
Расстояние от газопровода до строительных конструкций, технологического оборудования и коммуникаций следует принимать из условия обеспечения возможности его монтажа и их эксплуатации, до кабелей электроснабжения.
Газопроводы в местах входа и выхода из земли, а также вводы газопроводов в здания следует заключать в футляр. Пространство между стеной и футляром следует заделывать на всю толщину пересекаемой конструкции. Концы футляра следует уплотнять эластичным материалом. Края футляров должны быть на одном уровне с поверхностями пересекаемых конструкций стен и не менее чем на 50 мм выше поверхности пола.
Вводы газопроводов в здания следует предусматривать непосредственно в помещение, где установлено газоиспользующее оборудование, или в смежное с ним помещение, соединенное открытым проемом.
Не допускаются вводы газопроводов в помещения подвальных и цокольных этажей зданий, кроме вводов газопроводов природного газа в одноквартирные и блокированные дома.
Отключающие устройства на надземных газопроводах, проложенных по стенам зданий и на опорах, следует размещать на расстоянии (в радиусе) от дверных и открывающихся оконных проемов не менее:
для газопроводов низкого давления — 0,5 м;
для газопроводов высокого давления II категории — 3 м;
для газопроводов высокого давления I категории — 5 м.
Газопроводы высокого давления следует прокладывать по глухим стенам и участкам стен или не менее чем на 0,5 м над оконными и дверными проемами верхних этажей производственных зданий и сблокированных с ними административных и бытовых зданий. Расстояние от газопровода до кровли здания должно быть не менее 0,2 м.
Газопроводы низкого и среднего давления могут прокладываться также вдоль переплетов или импостов не открывающихся окон и пересекать оконные проемы производственных зданий и котельных, заполненные стеклоблоками.
3. Гидравлический расчёт газопровода
диаметры газопровода предварительно можно определить по формуле:
(3.1)
где расход газа, ;
среднее давление (абсолютное) на расчетном участке, МПа;
скорость газа, при среднем давлении; при высоком давлении.
№ участкаРасход газа, РmДиаметр17200,2127×3,528000,2127×3,5315200,2159×3,548000,2127×3,5523200,2219×3,564000,276×273000,276×287000,2108×2,5930200,2219×3,51030200,4127×3,5
4. Газорегуляторные пункты ГРП. Их назначение и размещение
Снижение давления газа и поддержание его заданного уровня производится в ГРП, работающих без постоянного обслуживающего персонала.
Отдельно стоящие ГРП и ШРП следует предусматривать с входным давлением газа до 1,2 МПа, а пристроенные ГРП и ШРП с входным давлением газа до 0,6 МПа.
Помещение регуляторов отдельно стоящих ГРП, пристроенных и встроенных, должны отвечать требованиям, установленным для помещений категории А.
Здания и пристройки для ГРП должны отвечать следующим требованиям:
быть одноэтажными,
строительные конструкции должны быть не ниже ІІ степени огнестойкости,
иметь легко сбрасываемое покрытие (нагрузка 120 ), или иметь несбрасываемое покрытие с расчетом, что площадь оконных и дверных проемов будет не менее 500 на 1 объема здания (технологическая часть),
стены, разделяющие помещение, следует предусматривать І степени огнестойкости и газонепроницаемыми. Стены из кирпича, отделяющие помещение КИП, отопительное оборудование (АОГВ), следует предусматривать с двух сторон,
отопление паровое низкого давления (менее 50 КПа), или водяное (с присоединением к внешней теплосети; температура теплоносителя до 130) или от местных водонагревателей,
температура воздуха в помещении ГРП должна быть не ниже предусмотренной в паспорте завода-изготовителя,
вентиляция естественная: приток осуществляется через жалюзийные решетки в стене или дверном проеме, вытяжка — через дефлекторы. Дефлекторы располагаются в перекрытии над помещением регуляторов, помещениями КИП и отопительного оборудования. Дефлекторы подбираются по скоростям наружного воздуха,
электроосвещение должно быть во взрывобезопасном исполнении и отвечать требованиям ПУЭ. Управление располагается снаружи здания
(класс В-1а)
пол в помещении регуляторов должен быть искронедающим (асфальт с заполнителями на мраморной, доломитовой или меловой крошки)
пристрой находится в зоне молниезащиты основного здания.
Контрольно-измерительные приборы в помещении В-Іа регуляторов должны быть с механическим приводом, а в отдельном помещении отделены от помещения регуляторов противопожарной стеной, — в обычном исполнении с механическим или электрическим приводом (регистрация параметров газа).
5. Подбор оборудования ГРП
В состав оборудования ГРП входят:
запорная арматура;
регуляторы давления;
предохранительно-запорные клапаны (ПЗК);
предохранительные сбросные клапаны (ПСК);
приборы замера расхода газа;
приборы КИП.
Газовое оборудование в газорегулирующих блоках ГРП располагать в следующей последовательности:
общий запорный орган с ручным управлением для полного отключения ГРП;
фильтр или группа фильтров с байпасами или без них;
расходомер (камерная диафрагма с дифманометрами, газовый счетчик). Газовый счетчик может быть установлен после регулятора давления на низкой стороне в зависимости от принятой схемы газоснабжения;
предохранительный запорный клапан (ПЗК);
регулятор давления газа;
предохранительный сбросной клапан (ПСК) после регулятора.
В ГРП следует предусматривать продувочные газопроводы:
на входном газопроводе — после первого отключающего устройства;
на байпасе (обводном газопроводе) — между двумя отключающими устройствами;
на участках газопровода — с оборудованием, отключаемым для производства профилактического осмотра и ремонта.
Продувочные и сбросные газопроводы должны иметь минимальное число поворотов. На концах продувочных и сбросных газопроводов предусматривают устройства, исключающие попадание атмосферных осадков в эти газопроводы.
5.1 Подбор регулятора давления газа
Регуляторы давления газа (РД) предназначены для автоматического снижения давления газа и поддержания его заданного уровня независимо от изменения расхода газа (режима работы горелочных устройств).
По принципу действия различают регуляторы прямого и непрямого действия.
У регуляторов прямого действия перемещение регулирующего органа производится непосредственно от чувствительного элемента, воспринимающего измерительный импульс.
У регуляторов непрямого действия перемещение регулирующего органа осуществляется от постоянного источника энергии, включаемого специальным прибором, который воспринимает измерительный импульс и преобразует его в командный, подаваемый на привод исполнительного механизма.
Пропускная способность регулятора давления определяется по формуле:
V=1,57 , (5.1)
где — давление перед регулятором, кгс/, ;
— паспортная способность, .
Подбираю регулятор давления РДБК-100/50,
Регулятор давления должен удовлетворять:
(5.2)
5.2 Подбор предохранительных клапанов
В ГРП устанавливают два предохранительных клапана: запорный и сбросной.
Запорный комплектуется с РДБК и подбирается по диаметру условного прохода регулятора (50мм). Принимаем к установке клапан запорный отсечной предохранительный ПКВ-50.
максимальное давление отсечки газа в ПЗУ:
кПа
характеристика:
Диапазон настройки:
среднего давления — 3¸600 кПа
низкого давления — 3¸300 кПа
Настройку сбросного клапана производят таким образом, чтобы он начинал сбрасывать газ в атмосферу при давлении в газопроводе превышающем заданное, но чтобы это давление сброса было ниже, чем давление, на которое настроен запорный клапан. открывается клапан вручную оператором после ликвидации причины аварийной отсечки газа.
В качестве сбросного клапана устанавливаем клапан, пружинный, мембранный ПСК-50.
давление открытия клапана и начала сброса:
кПа
характеристика:
Сбросной клапан ПСК-50 поступает с пружинами: среднего давления в пределах . Клапан устанавливается строго в вертикальном положении в помещении с плюсовой температурой.
5.3 Подбор фильтров
Для очистки газа от механических примесей и пыли применяют фильтры заводского изготовления, в паспортах которых должны указываться их пропускная способность при различных входных рабочих давлениях и потери давления в фильтрах.
Фильтрующие материалы должны обеспечивать требуемую очистку газа, не образовывать с ним химических соединений и не разрушаться от постоянного воздействия газа.
К установке принимаем фильтр ФГ-7-50 с максимальной пропускной способностью Q = 7000 м3/ч
Для подбора фильтров пользуемся приложением 15 [5]
потери давления в фильтрах с литым корпусом:
.Предельная расчетная потеря давления не должна превышать для волосяных фильтров 10000 Па (735 мм вод. ст)
2.Определение потерь давления для расходов газа следует производить по формуле:
(5.3)
абсолютное давление проходящего газа, Па (кгс/см2)
высокое давление.
5.4 Подбор дефлектора
Дефлекторами называются специальные насадки, устанавливаемые на концах труб или шахт, а также непосредственно над вытяжными отверстиями в крышах производственных зданий. Дефлекторы изготовляют различных конструкций и размеров. наиболее распространены дефлекторы ЦАГИ круглой формы. Для подбора дефлектора типа ЦАГИ при установке его на крыше или шахте с незначительными сопротивлениями дефлектора до патрубка можно пользоваться номограммами. Для этого необходимо определить расход воздуха:
L=, м3/ч
где
Vзд — объем ГРП, м3 (Vзд = 72м3);
n — кратность воздухообмена в помещении (n=3).
L== 72 м3/ч
По номограмме определяем Dдеф = 200мм, принимаем в ГРП дефлектор Ду200
6. Взрывобезопасность котельной установки, промышленных зданий и ГРП
Помещения котельной установки и других промышленных зданий по пожароопасности производства относятся к категории Г, а ГРП — к категории А. В таких помещениях при аварии газового оборудования возможно создание взрывоопасных концентраций газовоздушной смеси.
С целью предотвращения разрушения здания при взрыве газовоздушной смеси, предусматривается легкосбрасываемые ограждающие конструкции. В качестве легкосбрасываемых конструкций, как правило, используется остекление окон и фонарей. При недостаточной площади остекления допускается использовать конструкции покрытий из алюминиевых и асбестоцементных листов и эффективного утеплителя. Площадь легкосбрасываемых покрытий определяют расчетом. При отсутствии расчетных данных площадь легкосбрасываемых конструкций должна составлять не менее 0.03м2 на 1 м3 объем помещения категории Г и 0.05 м2 на 1м3 — для категории А. Оконное стекло относится к легкосбрасываемым конструкциям при толщине 3, 4 и 5 мм и площади не менее соответственно 0.5; 1; 1.5 м2.
Рулонный ковёр на участках легкосбрасываемых конструкций покрытия разрезают на карты площадью не более 180 м2 каждая.
Расчетная нагрузка от масс легкосбрасываемых конструкций покрытия должна составлять не более 70 кгс/м2.
Для уменьшения разрушительного действия взрыва газовоздушной смеси котлы оборудуют взрывными предохранительными клапанами. Взрывные клапаны выполняют из листов асбеста или алюминия с надрезами по диагонали. На больших котлах клапаны делают в виде открывающихся дверок. При взрыве асбестовые и алюминиевые клапаны разрываются, клапаны в виде дверок открываются.
кроме этого предусматривается постоянный контроль загазованности помещения котельной, автоматическая сигнализация и отсечка газа быстродействующим электромагнитным клапаном при достижении концентрации газа в 10% от нижнего предела взрываемости.
Определение категории взрывоопасности
Избыточное давление взрыва:
где — масса природного газа, выпущенного в результате аварии в помещении;
-теплота сгорания; Дж/кг;
— начальное давление, кПа (принимаем равным 101 кПа);
-коэффициент участия во взрыве (z=0,5);
-свободный объем помещения, м3;
-плотность воздуха до взрыва, кг/м3 (принимается равным 1,23);
Ср =1017 Дж/кг ∙°С;
Кн — коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения, Кн = 3
m = (V1г + V2г) ∙ρ, кг
V1г — объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м3
V2г — объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м3
V1г = q∙ τ, м3
где q — расход газа, определяемый в соответствии с технологическим, кг/с
, м3/с
— площадь сечения отверстия, через которое выходит газ, м2
— давление газа в трубопроводе (абсолютное), Па
— газовая постоянная природного газа
— коэффициент истечения
Т = 20ºС + 273 = 293К
16,4464 г/моль
, м3/с
V1г = ∙ 120 = 0,84336 м3
V2г = 0,01∙ ∙ Р2 (r12 ∙ L1 + r22 ∙ L2), м3
V2г = 0,01∙ ∙ 200 (7 ∙ 0,06352 + 9 ∙ 0,10952) = 0,85538м3
Vг = 0,85538+0,84336 = 1,698742м3
m = 1,698742∙ 0,77 = 1,25 кг
кПа > 5кПа => класс взрывоопасности помещения А.
список литературы
1.СНиП 42-01-2002 Газораспределительные системы. М.: Госстрой россии, ГУП ЦПП, 2003
2.СП 42-101-2003 Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб. М.: ЗАО "Полимергаз", 2003
.СП 42-102-96 Свод правил по применению стальных труб для строительства систем газоснабжения
.СНиП 23-01-99 Строительная климатология.
.Ю.П. Фалалеев. системы газоснабжения. Н. Новгород, 1993, 99 c.
.Ионин А.А. Газоснабжение. Учеб. для вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Стройиздат, 1989 — 439 с.