Скачать .docx |
Курсовая работа: Газоснабжение промышленной площадки
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По теме:
"ГАЗОСНАБЖЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ"
Нижний Новгород-2009
1. Расчёт инжекционной газовой горелки среднего давления
– Низшая теплота сгорания природного газа:
– Удельный вес природного газа:
– Теоретически необходимое количество воздуха для полного сжигания природного газа:
– Горелка среднего давления должна инжектировать всё необходимое для горения количество воздуха, равное:
– Скорость воздуха газовоздушной смеси из насадка горелки должна быть меньше скорости распространения пламени для смеси данного газа при минимальном расходе газа горелкой.
Скорость воздуха газовоздушной смеси –
Температура газовоздушной смеси на выходе из устья горелки , .
– Удельный вес газовоздушной смеси:
- удельный вес воздуха
– Энергия потока газовоздушной смеси, выходящей из устья горелки в топку, составит:
– Площадь выходного отверстия насадка горелки:
;
Тогда
– Диаметр выходного сечения:
Принимаем
– Площадь входного сечения насадка горелки:
– Скорость газовоздушной смеси:
– Диаметр равен:
;
– Суммарные потери энергии в сужающемся насадке:
– Диаметр горла (смесителя):
– Площадь сечения смесителя горелки:
– Скорость газовоздушной смеси в смесителе горелки при :
– Потери энергии в диффузоре:
– Затраты энергии на инжекцию воздуха в связи с изменением скорости воздуха от до :
– Скорость выхода газа из сопла:
– Потери энергии при изменении скорости газа от до :
– Суммарные затраты энергии в газогорелочном устройстве:
– Располагаемая энергия струи газа на выходе из сопла:
Должна удовлетворять условию
– Необходимое давление газа перед горелкой равно:
где - коэффициент расхода сопла
– Площадь сечения сопла:
– Диаметр сопла определится:
Расстояние от выступающих частей газовых горелок до стен или других частей здания, сооружения и оборудования должно быть не менее 1 м по горизонтали.
Длина горловины горелки равна:
Длина диффузора:
Площадь сечения для прохода воздуха во встречный насадок при скорости :
Диаметр сечения для прохода воздуха во встречный насадок:
Длина сечения равна:
где
2. Общие требования к газопроводам промышленного предприятия
Открытая прокладка газопроводов предусматривается на несгораемых опорах, креплениях к конструкциям зданий, каркасам и площадкам газоиспользующих установок, котлов и т.п.
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 – в соответствии с ПУЭ.
При прокладке газопроводов через конструкции зданий и сооружений газопроводы следует заключать в футляр. Пространство между газопроводом и футляром на всю его длину необходимо заделывать просмоленной паклей, резиновыми втулками или другими эластичными материалами. Пространство между стеной и футляром следует тщательно заделывать цементным или бетонным раствором на всю толщину пересекаемой конструкции.
Края футляров должны быть на одном уровне с поверхностями пересекаемых конструкций стен и не менее чем на 50 мм выше поверхности пола.
3. Подбор оборудования ГРП
Для снижения давления газа и поддержания его на заданном уровне в системах газоснабжения должны предусматриваться газорегуляторные пункты ГРП.
По давлению газа ГРП подразделяются на:
– с входным давлением до 0,6 МПа;
– с входным давлением св. 0,6 МПа до 1,2 МПа.
Отдельно стоящие ГРП размещать с учетом исключения их повреждения от наезда транспорта, стихийных бедствий, урагана и др. В пределах охранной зоны ГРП устанавливаем ограждения из металлической сетки, высотой 1,6 м.
При размещении ГРП необходимо обеспечить свободные подъездные пути с твердым покрытием для транспорта, в том числе аварийных и пожарных машин.
Оборудование, размещаемое в помещениях ГРП, должно быть доступно для ремонта и обслуживания, ширина основных проходов между оборудованием и другими предметами должна быть не менее 0,8 м, а между параллельными рядами оборудования – не менее 0,4 м.
В помещениях категории А полы должны быть безыскровыми, конструкции окон и дверей должны исключать образование искр.
Стены необходимо предусматривать противопожарными I типа, газонепроницаемыми, они должны опираться на фундамент.
Двери ГРП предусматривать противопожарными и открывающимися наружу.
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.
4. Подбор регулятора давления
Регулятор давления автоматически снижает давление газа и поддерживает его «после себя» постоянным на заданном уровне независимо от расхода и колебаний давления на выходе.
Принимаем РДБК1-Ду 100/50 (прил. 8 [5])
1. Диаметр условного прохода входного фланца ;
2. Площадь седла клапана равна:
3. Коэффициент расхода (по паспорту) ;
4. Отношение
5. Поправочный множитель принимаем равным 1;
6. Искомая пропускная способность регулятора:
ч
Пределы устойчивости работы регулятора:
Для создания нормальных условий работы, регулятор должен быть загружен при требуемой пропускной способности не более чем на 80%, а при минимальном расходе не менее чем на 10%, т.е. должно выполняться условие:
Проверим, выполняется ли это условие:
, условие выполняется, значит, подобранный регулятор обеспечивает устойчивую работу.
5. Расчет избыточного давления взрыва для горючих газов
кПа
m-масса расчетного газа, вышедшего в результате расчетной аварии в помещение,
НТ – теплота сгорания, Дж/кг,
Р0 – начальное давление в помещении, кПа, Р0 =101 кПа,
z-коэффициент участия горючего во взрыве, z=0,5,
Vсв =35,88 – свободный объем помещения, м3 ,
Ρв – плотность воздуха до взрыва, кг/м3 ,
ср – теплоемкость воздуха, ср = 1,017кДж/(кг К),
Т0 – начальная температура воздуха, К,
Кн – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения, Кн =3,
m=(Vа +Vг )*ρ, кг
Vа – объем газа, вышедшего из аппарата, м3 ,
Vт – объем газа, вышедшего из трубопроводов, м3
Где Vт =V1т +V2т ,
V1т = q*τ – объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м3
V2т =- объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м3
q – расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, диаметра, температуры газовой среды, м3 /с
τ =120 – время, за которое происходит истечение, с
Pт – максимальное давление в трубопроводе по техническому регламенту, кПа
r – внутренний радиус трубопроводов, м
L – длина трубопроводов от аппарата до задвижки, м
Для :
, кг/с
φ =0,8 – коэффициент истечения
к= 1,3 – коэффициент адиабаты
f =
f = м
Т = 293 К
R – газовая постоянная,
μ – молярная масса
μ = 16*0,827+28*0,06+44*0,003+58*0,001+72*0,002+28*0,07+
+44*0,001=17,25
Дж/кг*К
Для :
, кг/с
, значит,
кг/с
V1т = 120*0,0635=7,62 м3
V2т =м3
Vг =7,62+0,97=8,59 м3
m=(7,62+8,59)*0,85=13,77 м3
Тогда,
Помещение относится к категории А по взрывоопасности. горючие газы (ГГ), легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) с температурой вспышки не более 28С в таком количестве. что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа. Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа.
6. Подбор предохранительных клапанов
В ГРП устанавливают два предохранительных клапана: запорный и сбросной.
Запорный клапан устанавливают до регулятора давления по ходу газа и настраивают на предельно допустимое повышение и понижение давления за регулятором. Запорный клапан автоматически отключает подачу газа перед регулятором в случае резкого повышения или понижения давления газа за регулятором.
Сбросной клапан предназначен для предотвращения срабатывания запорного клапана при незначительном повышении давления за регулятором.
Принимаем клапан предохранительный ПКН-50, клапан сбросной предохранительный пружинный, мембранный ПСК №104 СППКЧР – 50 -16.
7. 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.
При выборе фильтров величина потерь давления в них во избежание разрыва кассет и сеток не должна превышать максимально допустимых значений: 5000Па для сетчатых фильтров и 10000 Па для волосяных.
К установке принимаем волосяной фильтр ФВ-150.
Потери давления в фильтрах в зависимости от количества газа, проходящего через них, принимают по графику, прил. 15 [5]
где: ΔРгр – падение давления принимаемое по графику, мм в.ст.; ΔРгр = 300 мм в.ст
Q – суммарный расход газа на пром. предприятие; Q = 6450 м3 /ч;
Qгр – расход газа принимаемый по графику, м3 /ч; Qгр = 3000 м3 /ч
– удельный вес газа, кг/м3 ;
Р – абсолютное давление газа проходящего перед фильтром, ата. Р = 5 ата.
ПЗК должен обеспечивать 25% от рабочего давления, а ПСК-15%.
3800*1,25=4750 мм вод. ст.
3800*1,15=4370 мм вод. ст.
Фильтры, устанавливаемые в ГРП должны иметь устройства для определения перепада давления в нем, характеризующего степень засоренности фильтрующей кассеты при максимальном расходе газа.
8. Расчетная схема газопотребления
Разбиваем сеть газоснабжения на участки и сводим в таблицу 1.
Таблица 1. Участки газораспределитльной сети завода
№ | Наименование участка | Длина участка, м | Расход газа на участке, м3 /ч |
1 | Участок №1 | 13 | 6450 |
2 | Участок №2 | 111 | 3250 |
3 | Участок №3 | 51 | 3000 |
4 | Участок №4 | 57 | 1100 |
5 | Участок №5 | 34,5 | 2100 |
6 | Участок №6 | 17 | 600 |
7 | Участок №7 | 28 | 250 |
Расчет распределительных газопроводов производится в следующем порядке.
Составляется расчетная схема газоотдачи сети, на которой определяют расчетные участки, их фактическую длину в км и расчетные расходы газа на каждом участке сети.
Устанавливают начальное и конечное давление газа в распределительных газопроводах. За начальное принимается выходное давление Г.Р.П. Рн = 5 кгс/см2 . Конечное давление зависти от работы регуляторов давления Г.Р.П. и газового оборудования у потребителей.
Расчетная схема газоотдачи внутризаводской сети приведена на рисунке 1.
Для учета местных сопротивлений в газопроводах определяют расчетную длину газопроводов на каждом участке, (км):
Lp =lф ·1,1
Расчет газопроводов на участках выполняется по формуле:
,
Где Рн и Рк – начальное и конечное давление, кгс/см2 ;
Qp - расчетный расход газа, м3 /ч;
d – диаметр газопровода, см;
для практических расчетов газопроводов среднего давления может быть использована номограмма [13, рисунок 25]. Принимают значение:
Для определения диаметров газопроводов и значения α на каждом участке сети используют расчетные расходы газа по участкам сети и αср :
,
Где Рк1 – конечное давление у самого дальнего потребителя газа, кгс/см2 ;
Рн1 – начальное давление у источника газоснабжения, кгс/см2 ;
l ф – фактическая длина газопровода от источника питания до самого дальнего потребителя, км.
Конечное давление газа на участке, кгс/см2 :
Найденное для участка 1 конечное давление будет являться начальным для участков 2, 3 и т.д.
Определим расчетные длины участков газопровода, а результаты сведем в таблицу 2.
Таблица 2. Расчетные длины участков газопровода
№ | Наименование участка | Длина участка фактическая, км | Длина участка расчетная, км |
1 | Участок №1 | 0,013 | 0,0143 |
2 | Участок №2 | 0,111 | 0,1221 |
3 | Участок №3 | 0,051 | 0,0561 |
4 | Участок №4 | 0,057 | 0,0627 |
5 | Участок №5 | 0,0345 | 0,03795 |
6 | Участок №6 | 0,0017 | 0,00187 |
7 | Участок №7 | 0,028 | 0,0308 |
Необходимое давление газа в газопроводах у потребителей приведено в таблице 3.
Таблица 3. Необходимое давление газа в газопроводах у потребителей
№ | Наименование цеха | Давление газа, кгс/см2 |
1 | Котельная | 1 |
2 | Механический цех | 0,9 |
3 | Ремонтный цех | 0,8 |
4 | Конверторный цех | 0,7 |
5 | Мартеновский цех | 0,6 |
Определим αср по начальному давлению газа у Г.Р.П. Рн1 =1 кгс/см2 и конечному давлению газа в газопроводе у наиболее удаленного потребителя – цех №5 Рк1 =0,6 кгс/см2.
Диаметры газопроводов можно определить по формуле:
, мм
Q – расход газа из табл. 1
t=20 0 С
Для участка от города до Г.Р.П. ρм =0,5 и Wг =25
Для остальных участков ρм =0,1 и Wг =15
Результаты расчета приведены в таблице 4.
Таблица 4. Диаметры газопроводов для участков сети
№ | Наименование участка | Диаметр газопровода |
1 | от города до ГРП | 159х3,5 |
2 | Участок №1 | 426х6,0 |
3 | Участок №2 | 325х5,0 |
4 | Участок №3 | 325х5,0 |
5 | Участок №4 | 219х3,5 |
6 | Участок №5 | 273х4.0 |
7 | Участок №6 | 127х4,0 |
8 | Участок №7 | 127х3,0 |
Общие требования безопасности
1. Проектная схема газовых сетей должна обеспечивать их безопасную и надежную эксплуатацию, транспортирование газа с заданными параметрами по давлению и расходу.
2. Газоиспользующее оборудование, автоматика безопасности и регулирования процесса горения газа должны обеспечивать безопасность сжигания газа с заданными параметрами по давлению и расходу.
3. При проектировании и строительстве газовых сетей следует предусматривать мероприятия по охране окружающей среды, обеспечению пожарной безопасности и предупреждению чрезвычайных ситуаций в соответствии с действующим законодательством.
4. Границы охранных зон газораспределительных сетей и условия использования земельных участков, расположенных в их пределах, должны соответствовать требованиям, установленным законодательством РФ.
Безопасность газовых сетей должна обеспечиваться по следующим основным направлениям:
· Обеспечение бесперебойного и безопасного транспортирования и сжигания газа;
· Обеспечение оперативного отключения потребителей газа и создание условий для локализации аварии;
· Применение средств контроля и средств противоаварийной защиты;
· Обеспечение безопасности обслуживающего персонала в процессе эксплуатации.
5. Трубы, материалы, технические устройства и газоиспользующее оборудование, применяемые в проектной документации на строительство газовых сетей должны подвергаться оценке соответствия в порядке, установленном Законодательством РФ.
6. Материалы, из которых изготавливается газоиспользующее оборудование, должны соответствовать назначению и быть способными выдерживать технические, химические и тепловые условия работы газоиспользующего оборудования.
Расчеты газопроводов на прочность и устойчивость должны производиться с сочетанием всех нагрузок, действующих на газопровод, с учетом времени и направления их действия.
Установку запорной арматуры на наружных газопроводах следует предусматривать:
– Перед отдельно стоящими или блокированными зданиями;
– Перед наружным газоиспользующим оборудованием;
– Перед газорегуляторными пунктами;
– На выходе из ГРП, закольцованных газопроводов;
– На ответвлениях от газопроводов к группам зданий;
– При пересечении железных дорог общей сети и автомобильных дорог I и II категорий.
Установку запорной арматуры на внутренних газопроводах следует предусматривать:
– На вводе газопровода в помещение котельной или производственного здания при размещении в нем ГРУ или газового счетчика;
– Перед газовыми счетчиками;
– На ответвлениях к газоиспользующему оборудованию и КИП;
– Перед горелками и запальниками газоиспользующего оборудования;
– На продувочных газопроводах.
Газоиспользующее оборудование должно оснащаться системой технологических защит, прекращающих подачу газа в случаях:
– Погасание факела горелки;
– Отклонение давления газа перед горелкой за пределы устойчивой работы;
– Понижения давления воздуха ниже допустимого (для двухпроводных горелок);
– Уменьшение разрежения в топке (кроме топок, работающих под наддувом);
– Прекращение подачи электроэнергии при исчезновении напряжения на устройствах дистанционного и автоматического управления и средствах измерения;
– Отсутствие факела на защитно-запальном устройстве.
Список литературы
1. Ионин А.А. Газоснабжение. Учеб. для вузов. – е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1989 – 439 с.
2. СНиП 42–01–2002 Газораспределительные системы. М.: Госстрой России, ГУП ЦПП, 2003.
3. СП 42–101–2003 Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб. М.: ЗАО «Полимергаз», 2003.
4. СНиП 23–01–99 Строительная климатология.
5. Фалалеев Ю.П. Системы газоснабжения. Н. Новгород, 1993 – 99 с.
6. СП 42–102–96 Свод правил по применению стальных труб для строительства систем газоснабжения.