Размещено на http://www.allbest.ru/

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

2014

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/п	Наименование	Расход газа, м3/ч
1	Котельная	800
2	Корпус ИВЦ и ЦЗА	300
3	Инженерный корпус	400
4	Корпус №1	800
5	Корпус №2	720
Итого	3020

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)

12. Скорость газовоздушной смеси на входе в насадок горелки

, (1.12)

13. Суммарные потери энергии в сужающемся насадке

(1.13)

= 10,4

(1.14)

0,6

15. Площадь сечения смесителя горелки

(1.15),

, (1.16)

17. Потери энергии в диффузоре

(1.17)

=38

, (1.18)

= 200,5

, (1.19)

= 281

от

(1.20)

3111,42

21. Cуммарные затраты энергии в газогорелочном устройстве

= (1.21)

=

(1.22)

, м (1.23)

= 0,0057 м = 5,7 мм

, м (1.24)

24. Длина диффузора при угле раскрытия

, м (1.25)

= 0,4028 м

25. 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 среднего давления - 1 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.

№ участка	Расход газа,	Рm	Диаметр
1	720	0,2	127x3,5
2	800	0,2	127x3,5
3	1520	0,2	159x3,5
4	800	0,2	127x3,5
5	2320	0,2	219x3,5
6	400	0,2	76x2
7	300	0,2	76x2
8	700	0,2	108x2,5
9	3020	0,2	219x3,5
10	3020	0,4	127x3,5

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:

ПКВ-50 срабатывает при повышении давления газа в пределах

Диапазон настройки:

среднего давления - 3600 кПа

низкого давления - 3300 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:

1. 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

V_зд - объем ГРП, м^{3 (}V_зд = 72м³);

n - кратность воздухообмена в помещении (n=3).

L== 72 м³/ч

По номограмме определяем D_деф = 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);

С_р =1017 Дж/кг •°С;

К_н - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения, К_н = 3

m = (V_1г + _V2г) •с, кг

V_1г - объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м³

V_2г - объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м³

V_1г = q• ф, 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 = 20єС + 273 = 293К

16,4464 г/моль

, м³/с

V_1г = • 120 = 0,84336 м³

V_2г = 0,01• • Р₂ (r₁² • L₁ + r₂² • L₂), м³

V_2г = 0,01• • 200 (7 • 0,0635² + 9 • 0,1095²) = 0,85538м³

V_г = 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

3. СП 42-102-96 Свод правил по применению стальных труб для строительства систем газоснабжения

4. СНиП 23-01-99 Строительная климатология.

5. Ю.П. Фалалеев. Системы газоснабжения. Н. Новгород, 1993, 99 c.

6. Ионин А.А. Газоснабжение. Учеб. для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1989 - 439 с.

Размещено на Allbest.ru