Дипломная (вкр): Организация газоснабжения населенных пунктов

Организация газоснабжения населенных пунктов

Введение

К важнейшим целям и приоритетам перспективного развития газовой промышленности относятся: увеличение доли природного газа в суммарном производстве энергетических ресурсов и расширение его использование в экологически неблагоприятных промышленных центров, а также для газификации села; поддержание экспортного потенциала, его расширение, продвижение казахстанского газа на новые рынки; поддержание взаимовыгодного сотрудничества РК со странами СНГ в области поставок газа и развития газовой промышленности глубокая переработка и комплексное использование углеводородного сырья.

Поддержание существующего объема добычи газа и его прирост могут быть обеспечены за счет Карачаганакского и Мангистауского месторождений, которые в настоящее время обеспечивают около 90% добычи газа РК.

В последние годы продолжает бурно развиваться газовая промышленность и на ее основе осуществляется широкая газификация городов, поселков и сельских населенных пунктов.

В целях повышения надежности газоснабжения, а также полной газификации левобережной части Западно-Казазстанской области, ведется строительство нового 20-ти дюймового трубопровода общей протяженностью 190 км, по которому будет осуществляться транспортировка очищенного газа с Карачаганакского НКГМ в г. Уральск.

Широкий размах работ по газификации определил необходимость создания такой отрасли - как газовое хозяйство, основой которого являются газовые сети и установки для регулирования давления и сжигания газа. Газовые сети представляют собой сложную инженерную систему, подтверждаемую гидравлическими расчетами.

1. Обоснование темы проекта

.1 Характеристика транспортируемого газа

В настоящее время для газоснабжения используются в основном природные газы. Природные газы имеют сложный многокомпонентный состав. В соответствии с условиями образования природного газа его месторождения подразделяют на три группы:

газы, добываемые из чисто газовых месторождений, состоящих в основном из метана (82……98%);

газы газоконденсатных месторождений, содержащих80…95% метана и паров конденсата (тяжелых углеводородов);

газы нефтяных месторождений (попутные газы) содержат 30…70% метана и значительное количество углеводородов.

Для выполнения гидравлического и теплового расчета газопроводов и расчета режимов работы компрессорных станций необходимо знать основные свойства природных газов: плотность, вязкость, газовую постоянную, псевдокритические температуру и давление, коэффициент сжимаемости, теплоемкость, эффект Джоуля-Томпсона.

.2 Расчет свойств природного газа

Исходные данные:

Компонентный состав:

Метан СН₄ - 98,241 Об %;

Этан С₂Н₆ - 0,456 Об %;

Пропан С₃Н₈ - 0,180 Об %;

Изобутан iС₄Н₁₀ - 0,035 Об %;

Нормальный бутан nС₄Н₁₀ - 0,043 Об %;

Изопентан iС₅Н₁₂ - 0,011 Об %;

Нормальный пентан nС₅Н₁₂ - 0,008 Об %;

Двуокись углерода СО₂ - 0,030 Об %;

Азот N₂ - 0,986 Об %.

Определяем молярную массу по формуле:

М = а₁ ^. М₁ + а₂ ^. М₂ +… + а_n ^. М_n = 0,98241 ^. 16,04 + 0,00456 ^. 30,07 + 0,00180 ^{. .}44,09 + 0,00035 ^. 58,12 + 0,00043 ^. 58,12 + 0,00011 ^. 72,15 + 0,00008 ^. 72,15 + 0,0003 ^. 64,07 + 0,00986 ^. 28,02 = 16,329 кг/кмоль, (1.6)

где а_1, а_{2 …} а_n - объёмные концентрации компонентов смеси;

М_1, М_{2 …} М_n - молярные массы компонентов смеси.

Определяем газовую постоянную природного газа по формуле:

 (1.7)

где  - универсальная газовая постоянная;

=8314,3 Н ^.м/(кмоль^.К).

Определяем плотность природного газа при 0^оС и давлении 0,1013 МПа (нормальные условия) по формуле:

 (1.8)

где 22,41 - объём одного моля любого газа при нормальных условиях.

Определяем относительную плотность природного газа по формуле:

 (1.9)

где =1,293 кг/м³ - плотность воздуха при нормальных условиях.

Определяем плотность природного газа при стандартных условиях по формуле:

 (1.10)

где z=z₁=1; Р=Р₁=0,1013 МПа; Т₁=273,15 К, Т₂=293,15 К,

где Р и Р₁ - абсолютные давления газа;

Т и Т₁ - абсолютные температуры газа;

z и z₁ - коэффициенты сжимаемости газа соответственно при двух состояниях;

- плотность газа при нормальных условиях (Т₁=273,15 К, Р₁=0,1013 МПа).

Определяем псевдокритическую температуру и давление природного газа по формулам:

Т_пк = а₁ ^. Т_кр1 + а₁ ^. Т_кр2 +… + а_n ^. Т_крn= 0,98241 ^. 190,68 + 0,00456 ^. 305,75 + 0,00180 ^{. .}370,0 + 0,00035 ^. 407,15 + 0,00043 ^. 425,17 + 0,00011 ^. 460,9 + 0,00008 ^. 460,9 + +0,0003 ^. 133,0 + 0,00986 ^. 126,26 = 191,083 К (1.11)

Р_пк = а₁ ^. Р_кр1 + а₁ ^. Р_кр2 +… + а_n ^. Р_крn= 0,98241 ^. 4,52 + 0,00456 ^. 4,88 + 0,00180 ^. 4,34+ + 0,00035 ^. 3,77 + 0,00043 ^. 3,75 + 0,00011 ^. 3,29 + 0,00008 ^. 3,29 + 0,0003 ^. 7,28 + +0,00986 ^. 3,45 = 4,51 Мпа (1.12)

где Т_кр1 и Р_кр1 - абсолютные критические температуры и давления компонентов смеси.

В соответствии с ОНТП 51-1-85 псевдокритические параметры природного газа могут быть определены по формулам:

 (1.13)

 (1.14)

 (1.15)

где  - плотность газа (кг/м³) при стандартных условиях.

Отличие результатов расчётов по точным и эмпирическим формулам составляет 0,7% для псевдокритических давления и температуры, что вполне приемлемо для технических расчётов.

Определяем коэффициент сжимаемости природного газа z по формуле:

 (1.16)

;.

Определяем коэффициент динамической вязкости для природного газа по формуле:

(1.17)

Определяем теплоёмкость природного газа по формуле:

 (1.19)

Определяем теплотворную способность влажного газа. Определим теплотворную способность сухого газа по формуле:

 (1.20)

где  - молярная доля первого компонента в составе сухого газа;

Q_н1 - низшая теплота сгорания первого компонента.

Влагосодержание природного газа имеющего точку росы Т_т.р.=270 К

при давлении Р=5,5 Мпа по графику в зависимости от давления и температуры равно .

По формуле:

 (1.21)

Плотность влажного газа по формуле:

 (1.22)

Находим низшую теплотворную способность влажного газа по формуле:

 (1.23)

1.3 Характеристика газопровода отвода к ГРС

За начало трассы газопровода-отвода к .п. Новопавловка принят 97 км магистрального газопровода Карачаганак-Уральск.

Трасса газопровода-отвода будет проложена с северной стороны дороги Аксай-Уральск в 75 м от нее по пахотным землям бывшего колхоза им Чапаева Теректинского районаЗападно-Казахстанской области, пересекая эту дорогу.

Типы систем распределения газа.

В городскую систему распределения газа входят следующие сооружения: городские распределительные газопроводы всех давлений и назначений, газораспределительные станции (ГРС), газорегуляторные пункты (ГРП), устройства связи и телемеханизации и подсобные сооружения, служащие для нормальной эксплуатации системы. Основными требованиями, которым должны удовлетворять все системы распределения газа, являются надежность и бесперебойность газоснабжения, безопасность, простота и удобство эксплуатации, возможность поочередных строительства и ввода в эксплуатацию, максимальная однотипность сооружений и монтажных узлов, минимальные материальные, капитальные вложения и эксплуатационные расходы.

В зависимости от числа ступеней перепада давления газа в газопроводах системы газоснабжения городов и населенных пунктов делятся на одно-, двух- трех- и многоступенчатые:

) одноступенчатая (рис. 1.1) система газоснабжения, при которой распределение и подача газа потребителям осуществляются по газопроводам только одного давления, как правило, низкого. Она может быть рекомендована для населенных пунктов и небольших городов, присоединяемых к магистральным газопроводам, а также для поселков при автономном газоснабжении, когда в качестве источника газа выступают местные газовый, коксогазовый или нефтеперерабатывающий заводы, станции смешения паров сжиженных углеводородных газов (СУГ) с воздухом, биогазовые или газогенераторные установки. При последнем решении в схему (рис. 1) вместо магистрального газопровода и ГРС включены завод, станция смешения паров СУГ с воздухом и газогенераторная установка.

Рисунок 1.1 Схема одноступенчатой системы распределения газа.

. Магиагистральный газопровод; 2 - ГРС; 3 - кольцевые газопроводы; 4 - ответвления к потребителям; 5 - тупиковые газопроводы.

) двухступенчатая система (рис. 1.2) обеспечивает распределение и подачу газа потребителям по газопроводам двух категорий: среднего и низкого или высокого и низкого давлений. Эта система может быть рекомендована для городов с большим числом потребителей, размещенных на значительной территории, и получающих газ от магистральных газопроводов;

Рисунок 1.2 - Схема двухступенчатой системы распределения газа

1. Магистральный газопровод высокого давления; 2. ГРС; 3. крупные потребители; 4. городские ГРП, питающие газопроводы низкого давления; 5. газопроводы среднего давления; 6. кольцевые газопроводы низкого давления; 7. ответвления к потребителям; 8. и 9. тупиковые газопроводы (8 -низкого давления, 9 - среднего давления).

Рисунок 1.3- Схема трехступенчатой системы распределения газа.

. магистральный газопровод; 2 . ГРС; 3 . газопроводы высокого давления (до 1,2 МПа); 4 . промышленные предприятия, которым по технологии требуется газ высокого давления; 5 . ГРП, ограничивающий давление газа в газопроводах среднего давления; 6 . газопроводы среднего давления; 7 . ответвления к потребителям на газопроводах низкого давления; 8 . газопроводы низкого давления; 9 . крупные потребители газа, присоединяемые к газопроводам среднего давления; 10 . городские ГРП, питающие газопроводы низкого давления.

) трехступенчатая (рис. 1.3) система газоснабжения, где распределение и подача газа потребителям осуществляется по газопроводам трех категорий давления: низкого, среднего и высокого. Эта система может быть рекомендована для больших городов.

) многоступенчатая система обеспечивает распределение газа по газопроводам четырех давлений: высокого I категории (до 1,2 МПа;) и: II категории (до 0,6 МПа), среднего (до 0,3 МПа) и низкого (до 500 КПа). Эта система может быть рекомендована для крупных городов с большим числом промышленных потребителей, в которых по характеру застройки и режиму потребления газа целесообразно применять не одну из указанных выше систем, а одновременно несколько. Связь между газопроводами различного давления, входящими в систему газоснабжения, должна предусматриваться только через ГРП или ГРУ.

Каждая из перечисленных выше систем газоснабжения в зависимости от характера планировки и плотности застройки города может быть кольцевой, тупиковой или смешанной, разветвленной или комбинированной. Предпочтительны кольцевая и смешанная системы газоснабжения, так как они обеспечивают наиболее равномерный режим давления во всех точках отбора газа из распределительных газопроводов, а также повышают надежность газоснабжения.

Классификация, трассировка газопроводов и нормы давления.

Газопроводы систем газоснабжения согласно СНиП 2.04.08-87* в зависимости от давления транспортируемого газа классифицируются следующим образом;

газопроводы высокого давления I категории (при рабочем давлении газа свыше 0,6 до 1,2 МПа включительно)

газопроводы высокого давления II категории (при рабочем давлении газа свыше 0,3 до 0,6 МПа);

газопроводы низкого давления (при рабочем давлении газа до 500 КПа включительно. Давление газа перед бытовыми газовыми приборами следует принимать в соответствии с паспортными данными приборов, но не более 300 даПа).

Газопроводы, входящие в систему газоснабжения, классифицируются по следующим показателям:

по назначению в системе газоснабжения - распределительные газопроводы-вводы, вводные, продувочные, сбросные, импульсные, межпоселковые;

по виду транспортируемого газа - природного газа, попутного газа и СУГ;

по местоположению относительно планировки населенных пунктов - наружные (уличные, внутриквартальные, дворовые, межцеховые) и внутренние-(внутри зданий и помещений);

- по местоположению относительно поверхности земли - подземные (подводные), надземные (надводные), наземные;

по материалу труб - металлические (стальные, медные и др.) и неметаллические (полиэтиленовые и др.).

Распределительные газопроводы обеспечивают подачу газа от источников газоснабжения до газопроводов-вводов, а также газопроводы высокого и среднего давления, предназначенные для подачи газа к одному объекту (ГРП, промышленное предприятие, котельная и т. п.).

Газопроводе м-в водом является газопровод от места присоединения к распределительному газопроводу до отключающего устройства на вводе.

Вводным газопроводом следует считать участок от отключающего устройства на вводе в здание (при установке отключающего устройства снаружи здания) до внутреннего газопровода, включая проложенный в футляре через стену здания.

Межпоселковыми являются распределительные газопроводы, прокладываемые вне территории населенных пунктов.

Внутренним называют участок газопровода от газопровода-ввода (при установке включающего устройства внутри здания) или от вводного газопровода до места подключения прибора, теплоагрегата и др.

Трасса газопровода - линия, определяющая направление газопровода, в каждой его точке. Эта линия, нанесенная на план улицы или местности, называется планом трассы.

Рисунок 1.4 Пример трассировки газопровода на плане проезда

Подземные газопроводы