Родивилина Т.Ю., Иванов В.М. Теплотехника, теплогазоснабже-ние и вентиляция. Часть IV. Газоснабжение: Учебное пособие

Подождите немного. Документ загружается.

3) многоступенчатые, в которых газ подается по газопроводам

низкого, среднего и высокого (до 0,6 и до 1,2 МПа) давления.

Одноступенчатые сети почти не строят, так как подача газа

низкого давления на большие расстояния неэкономична.

Помимо основного обстоятельства - необходимости иерархии в

построении схемы, совместное применение нескольких ступеней

давления газа в городах объясняется следующими причинами:

1. В городе имеются потребители, которые требуют различных

давлений. Так, в жилых и общественных зданиях, у коммунально-

бытовых потребителей разрешают только низкое давление газа, а

многим промышленным предприятиям необходимо среднее или

высокое давление.

2. Необходимость в среднем или высоком давлении возникает

также вследствие значительной протяженности городских

газопроводов, несущих большие газовые нагрузки.

3. В центральных районах городов со старой застройкой ширина

улиц и проездов небольшая и прокладка газопроводов высокого

давления может оказаться неосуществимой. Кроме того, при высокой

плотности населения из условий безопасности и удобства

эксплуатации прокладка газопроводов высокого давления

нежелательна.

4. Шкафные газорегуляторные пункты, располагаемые на стенах

зданий коммунально-бытового назначения и на стенах жилых зданий

разрешается присоединять к газопроводам с давлением до 0,3 МПа,

т.е. к газопроводам среднего давления.

5. Наличие нескольких ступеней давления газа объясняется еще

тем, что системы газоснабжения больших городов строили,

расширяли и реконструировали в течение многих лет и газопроводы

в центральной части города были запроектированы на меньшие

давления, чем те, которые разрешают в настоящее время.

Провести строгую классификацию городских газопроводов по

назначению представляется задачей достаточно сложной, так как

структура и построение сетей в основном определяются

иерархическими уровнями. Вместе с тем городские газопроводы

можно разделить на следующие три группы:

1) распределительные газопроводы, по которым газ тран-

спортируют по снабжаемой газом территории и подают его

промышленным потребителям, коммунальным предприятиям и в

жилые дома. Распределительные газопроводы бывают высокого,

среднего и низкого давления, кольцевые и тупиковые, а их

конфигурация зависит от характера планировки города;

2) абонентские ответвления, подающие газ от распреде-

лительных сетей к отдельному потребителю или к группе

потребителей;

3) внутридомовые газопроводы, транспортирующие газ внутри

здания и распределяющие его по отдельным газовым приборам.

Системы газоснабжения городов и поселков могут отличаться:

1) принципами построения схем распределительных газовых

сетей, которые могут быть кольцевыми, тупиковыми,

разветвленными или комбинированными;

2) характером питания городской распределительной сети,

осуществляемого от газопроводов, расположенных в виде лучей,

полукольца или кольца, окружающего город, через различное число

ГРС;

3) типом оборудования и сооружений, применяемых на сетях,

системами связи и телемеханизации.

На выбор системы газоснабжения города оказывает влияние ряд

факторов, основные из которых:

1) характер источника газа, свойства газа, степень его очистки,

наличие в нем влаги;

2) размеры города, особенности его планировки и застройки,

плотность населения;

3) направление использования газа и степень охвата различных

категорий потребителей газоснабжением;

4) число и характер промышленных потребителей и

электростанций;

5) наличие больших естественных или искусственных

препятствий для прокладки газопроводов (рек, озер, железнодо-

рожных узлов и пр.);

6) перспективный план развития города.

5.2. Схемы двух-, трех- и многоступенчатых систем газоснабжения

с газорегуляторными пунктами

В небольших населенных пунктах с малым расходом газа и в

средних городах применяются главным образом двухступенчатые

системы с газопроводами высокого (до 0,6 МПа) и низкого давления.

Если в центральной части города проложить газопроводы высокого

давления оказывается невозможным, применяют трехступенчатую

систему высокое (до 0,6 МПа), среднее и низкое давление или

двухступенчатую: среднее и низкое давление. В первом случае

высокое давление заменяют средним только частично: в центральной

наиболее плотно застроенной и населенной части города. Выбор того

или иного варианта определяется технико-экономическим расчетом.

На рис. 7 показана двухступенчатая схема газоснабжения

населенного пункта. Газ поступает по магистральным газопроводам

высокого давления в ГРС. На сети среднего давления предусмотрены

ГРП, которые снижают давление до низкого, и газ поступает в

уличные сети и далее к потребителям. Зона действия одного ГРП не

должна перекрываться зоной действия другого. При холмистой

местности, если используемый газ легче воздуха, то ГРП и основные

распределительные газопроводы прокладывают вдоль транспортных

проездов с более низкими геодезическими отметками.

Трехступенчатая схема снабжения газом города (рис. 8)

включает в себя газопроводы высокого, среднего и низкого давления.

По этой схеме газ, поступающий от источника газоснабжения,

подается по транзитным газопроводам высокого давления к ГРС и

газгольдерным станциям, откуда после соответствующего снижения

давления он поступает в распределительные сети среднего давления с

последующей подачей через ГРП в сети низкого давления.

От городских распределительных сетей газ подается к

потребителю по отводу (ответвлению), т.е. по той части газопровода,

которая идет от распределительной его части до задвижки,

устанавливаемой на вводе в домовладение или предприятие. Участок

газопровода от отключающей задвижки до ввода в здание называется

дворовым (внутриквартальным) газопроводом. Внутри здания

газопровод от его ввода до газопотребляющего прибора называется

внутридомовым или внутрицеховым.

В крупных городах применяют многоступенчатую систему

(рис. 9) с подачей газа высокого давления до 2 МПа и ре-

дуцированием давления до 1,2 МПа, кольцевую сеть среднего

давления до 0,3 МПа и 0,1 МПа и распределительную сеть низкого

давления до 0,05 МПа с ГРП и ГРС.

Газорегуляторные пункты (ГРП) и установки (ГРУ) служат

для снижения давления газа и поддержания его на необходимом

заданном уровне. ГРП обычно сооружают для питания газом

распределительных сетей, ГРУ - для питания отдельных

потребителей. ГРП размещают в отдельно стоящих зданиях или

шкафах снаружи здания, ГРУ - в помещениях предприятия где

расположены агрегаты, использующие газ. Расстояния между

отдельно стоящими ГРП и другими зданиями и сооружениями

приведены в СНиП 2.04.08-87.

ГРП и ГРУ в подвальных и полуподвальных помещениях, а

также в жилых и общественных зданиях, детских и лечебных

учреждениях и учебных заведениях не устраивают. Здания, в

которых располагается ГРП, должны отвечать требованиям,

установленным для производств категории А. Они одноэтажные, I и

II степеней огнестойкости, имеют покрытие легкой конструкции и

полы из несгораемых материалов.

Двери помещений ГРП открываются наружу. Если применяют

трудносбрасываемые перекрытия, то общая площадь оконных

проемов и световых фонарей должна быть не менее 5 000 см

на 1 м

внутреннего объема ГРП. Если ГРП размещается в пристройке к

зданию, то пристройка отделяется от здания глухой газоплотной

стеной и имеет самостоятельный выход.

Помещение ГРП отапливается, так как для нормальной работы

установленного в нем оборудования и контрольно-измерительных

приборов температура воздуха в помещении должна быть не ниже

+15 °С. Отопление может быть водяным от тепловой сети или

индивидуальной котельной, которая отделяется капитальной стеной

от помещения, где установлено оборудование, и имеет

самостоятельный вход. Для отопления помещения ГРП применяются

также печи, заключенные в металлический герметичный кожух с

выносом топки наружу. Вентиляция ГРП осуществляется с помощью

дефлектора (вытяжка) и жалюзийной решетки (приток), устроенной

внизу двери. Электрическое освещение здания ГРП может быть

внутренним во взрывоопасном исполнении или наружным в обычном

исполнении (кососвет).

На рис. 10 показан план и разрез помещения ГРП с

установленным оборудованием. Технологическая схема действия

оборудования ГРП заключается в следующем. Газ высокого или

среднего давления входит в ГРП и после отключающей задвижки

проходит через фильтр 4, где очищается от пыли и механических

примесей. Фильтр состоит из стального или чугунного корпуса,

внутри которого вставляются сменные кассеты, заполненные

фильтрующим материалом - конским волосом или стекловатой,

смоченной вазелином или висуиновым маслом. После фильтра газ

через предохранительно-запорный клапан 3 поступает в регулятор

давления 2, где давление газа снижается до заданного.

Предохранительно-запорный клапан предназначен для

автоматического прекращения поступления газа в сеть низкого или

среднего давления при превышении давления сверх заданного.

После регулятора газ пониженного давления выходит через задвижку

1 в городскую газораспределительную сеть соответствующего

давления. Чтобы во время ремонта оборудования ГРП не было

перерыва в газоснабжении, на технологической линии

предусматривается обводной газопровод 7 (байпас). При перекрытии

задвижек 1 и 5 и открытой задвижке 6 байпаса газ идет, минуя

регулятор давления, в газораспределительную сеть. Для снижения

давления газа в этом случае прикрывается задвижка 6.

На выходном газопроводе низкого давления после регулятора

давления устанавливают гидравлический предохранительный клапан,

который сбрасывает избыток газа в атмосферу, предотвращая

повышение давления газа после регулятора. Если избыток газа будет

настолько велик, что пропускная способность предохранительного

клапана будет недостаточной для его удаления, то срабатывает

предохранительно-запорный клапан. Для замера давления в

газопроводе до регулятора и после него служат показывающие и

самопищущие манометры, устанавливаемые на щите 8.

Предохранительный клапан (рис. 11) работает следующим

образом. Давление газа после регулятора передается по импульсной

трубке под мембранное пространство предохранительного клапана

через отверстие 3. Мембрана 9 клапана связана с рычагом 6, на

котором закреплен падающий груз 7. При давлении на мембрану

вверх (при повышении давления сверх установленной нормы за

регулятором) или вниз (при падении давления) сцепление рычага с

грузом 5 нарушается. Груз падает и ударяет по сцеплению рычагов 2

и 4, удерживающих тарельчатый клапан 1 в открытом положении,

который опускается в седло, в результате чего прекращается

поступление газа в регулятор давления.

Предохранительные клапаны должны действовать:

а) при падении давления газа за регулятором ниже минимально

допустимого, при котором обеспечивается нормальная работа

газогрелочных устройств;

б) при повышении давления газа за регулятором выше

максимально допустимого, при котором обеспечивается нормальная

работа газогорелочных устройств и на которое рассчитан данный

газопровод.

Конструкция клапана должна обеспечивать закрытие клапана со

следующими отклонениями от нормальной величины давления

импульса: максимальное +5 %, минимальное −5 %.

Регулятор прямого действия (рис. 12). Регулировку этого

прибора выполняют следующим образом. При увеличении

газопотребления давление в газопроводе снижается. Это уменьшение

давления по импульсной трубке 1 передается в надмембранную

полость пневматического регулятора. В связи с этим мембрана 2

регулятора и связанный с ней шток золотника клапана под действием

усилия, развиваемого пружиной 3, начнут подниматься, при этом

клапан 4 откроется и количество проходящего газа через него

увеличится. Газ проходит до тех пор, пока не установится новое

равновесие, т.е. пока расход газа не станет равен его поступлению

Чем больше расход газа, т.е. чем больше открыт клапан и выше

находится мембрана, тем меньше давление в надмембранной

полости. Это давление соответствует регулируемому давлению на

выходе из регулятора.

Конструкция регуляторов давления газа должна отвечать

следующим основным требованиям:

колебание регулируемого давления (давление после регулятора)

не должно превышать ± 10 % номинальной величины без

перестройки независимо от влияния изменения расхода газа в

пределах паспортной характеристики регулятора и колебаний

начального (входного) давления до ± 3 кгс/см

;

Минимальный регулируемый расход для односедельных

клапанов должен быть не более 2 % и для двухседельных клапанов не

более 4 % номинального расхода.

Как уже было изложено раньше, кроме ГРП и ГРУ в системах

газоснабжения имеются газораспределительные станции (ГРС),

которые подают газ из магистральных газопроводов в городские

сети. На ГРС давление газа снижают до величины, необходимой для

систем газоснабжения (до 2 - 1,2 - 0,6 - 0,3 МПа), и поддерживают

постоянным. Основное отличие ГРС от ГРП и ГРУ состоит в том, что

они получают газ из магистральных газопроводов и поэтому их

оборудование рассчитывают на рабочее давление в 5,5; 7,5 МПа.

ГРС отличается от ГРП так же дополнительной обработкой газа

(очисткой, одоризацией, подогревом). Чаще всего работа

современных ГРС автоматизирована, чтобы обеспечить безвахтенное

обслуживание. Для этого ГРС оснащают контрольно-

измерительными приборами, защитной автоматикой, дистанционным

управлением отключающих устройств и аварийной сигнализацией.

Такие ГРС обслуживают два оператора на дому, которые по

получении сигнала (звукового или светового) являются на ГРС и

устраняют неисправность.

Газопроводы, особенно среднего и высокого давления, являются

наиболее опасными из всех видов городских подземных сооружений,

так как газ при повреждении газопровода может просочиться через

грунт, проникнуть в подвалы зданий, колодцы и каналы (коллекторы)

и скопиться там, создавая угрозу взрыва газовоздушной смеси.

5.3. Наружные газопроводы и сооружения

Прокладку наружных газопроводов выполняют подземной,

наземной и надземной. Для населенных пунктов применяют

надземную прокладку в соответствии с требованиями СНиП 2.07.01-

86 с применением бесшовных или электросварных труб с

устройством сварных соединений. В одной траншее допускается

прокладка нескольких газопроводов на расстоянии между ними,

обеспечивающем удобство монтажа. Глубина прокладки

принимается не менее 0,8 м до верха труб, а при транспортировании

неосушенного газа - ниже сезонного промерзания грунта с уклоном

0,02 к месту установки конденсатосборника. При пересечении других

коммуникаций или подземных сооружений газопровод укладывают в

металлическом футляре, выходящем на 2 - 5 м в обе стороны от

наружных стенок пересекаемых препятствий или сооружений.

Газопроводы в местах входа и выхода из земли заключают в футляр

(рис. 13). Надземные прокладки газопроводов выполняют на опорах,

колоннах, эстакадах, этажерках и по стенам зданий. На свободной

территории, где нет транспортных проездов, газопроводы

прокладывают на низких опорах не ниже 0,35 м от трубы до земли.

Надземный способ прокладки в 2,5 - 3 раза экономичней подземной.

При надземном способе уменьшается коррозия труб, менее

опасна утечка газа, газопроводы более доступны для осмотра и

наблюдения за их состоянием.

В микрорайонах жилой застройки, где требуется потребление

газа низкого давления, устраивают ответвление от уличного

газопровода с отключающим устройством, к которому присоединяют

распределительную сеть для подачи газа в отдельные жилые здания

(рис. 14). Подключение вводов здания возможно непосредственно и к

уличным сетям среднего и высокого давления с установкой на

каждом вводе газорегуляторного пункта или установки для снижения

давления до низкого.

Ответвление для подачи газа в дворовую или микрорайонную

сеть должно быть по возможности коротким. В качестве

отключающего устройства на ответвлении монтируют запорную

арматуру - пробочный кран или задвижку. Если применяют

осушенный газ, то на газопроводах ответвления и дворовой сети

устанавливают конденсаторосборники. Газопроводы прокладывают

параллельно зданиям на расстоянии от фундамента не ближе 2 м, а

для газопроводов среднего давления - не ближе 5 м. Расстояние

газопроводов от других подземных коммуникаций (водопровод,

канализация и др.) принимают не менее 1 м, а при

транспортировании газа среднего давления - не менее 1,5 м.

В качестве отключающего устройства кроме кранов и задвижек

применяют гидрозатвор, представляющий собой цилиндрический

сосуд, установленный на газопроводе, в котором наличие воды

прекращает поток газа. Гидрозатвор одновременно может выполнять

функцию конденсатосборника (рис. 15). Уровень воды в

гидрозатворе должен быть не меньше максимального давления в

газопроводе.

При подземной прокладке газопроводов в местах установки

запорной арматуры сооружают водонепроницаемые колодцы (рис.

16). Для управления запорным устройством с поверхности земли

рядом с крышкой колодца монтируют ковер (малый чугунный лючок

с крышкой). В ковере помещают головку удлиненного штока

запорной арматуры. В стенках колодца газопровод проходит в фу-

тляре с тщательной заделкой зазора.

Конденсатосборники (рис. 17) устанавливают для

периодического удаления через специальную трубу конденсата,

который (вода и примеси - тяжелые углеводороды) образуется при

охлаждении влажного газа. Конденсатосборник представляет собой

цилиндрическую емкость с трубкой для удаления конденсата.

Другой конец трубки перекрыт пробкой или краном и выведен в

ковер для подключения насоса или вакуумного котла для отсоса

конденсата.

Для защиты газопроводов от атмосферной коррозии применяют

атмосфероустойчивые лакокрасочные (лаки, краски, эмали)

антикоррозийные покрытия. Резьбовые и фланцевые соединения

применяют для установки запорной арматуры и соединения труб,

малых диаметров при надземной их прокладке.

6. РАСЧЕТНЫЕ РАСХОДЫ ГАЗА.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГАЗОПРОВОДОВ

6.1. Расчетные расходы газа

Годовые расходы газа для каждой категории потребителей

следует определять на конец расчетного периода с учетом

перспективы развития объектов - потребителей газа.

Продолжительность расчетного периода устанавливается на

основании плана перспективного развития объектов - потребителей

газа.

Годовые расходы газа для жилых домов, предприятий бытового

обслуживания населения, общественного питания, предприятий по

производству хлеба и кондитерских изделий, а также для

учреждений здравоохранения следует определять по нормам расхода

теплоты, приведенным в приложении 1.

Нормы расхода газа для потребителей, не перечисленных в при-

ложении 1, следует принимать по нормам расхода других видов

топлива или по данным фактического расхода используемого

топлива с учетом КПД при переходе на газовое топливо.

При составлении проектов генеральных планов городов и

других поселений допускается принимать укрупненные показатели

потребления газа, м

/год на 1 чел., при теплоте сгорания газа 34

МДж/ м

(8000 ккал/м

при наличии централизованного горячего водоснабжения - 100;

при горячем водоснабжении от газовых водонагревателей - 250;

при отсутствии всяких видов горячего водоснабжения - 125 (165

в сельской местности).

Годовые расходы газа на нужды предприятий торговли,

предприятий бытового обслуживания непроизводственного

характера и т.п. следует принимать в размере до 5% суммарного

расхода теплоты на жилые дома, приведенного в приложении 1.

Годовые расходы газа на технологические нужды

промышленных и сельскохозяйственных предприятий следует

определять по данным топливопотребления (с учетом изменения

КПД при переходе на газовое топливо) этих предприятий с

перспективой их развития или на основе технологических норм

расхода топлива (теплоты).

Годовые расходы теплоты на приготовление кормов и подогрев

воды для животных следует принимать по приложению 2.

Система газоснабжения городов и других населенных пунктов

должна рассчитываться на максимальный часовой расход газа.

Максимальный расчетный часовой расход газа

, м

/ч, при 0

°С и давлении газа 0,1 МПа (760 мм рт. ст.) на хозяйственно-бытовые

и производственные нужды следует определять как долю годового

расхода по формуле

QKQ

max

, (1)

где - коэффициент часового максимума (коэффициент перехода

от годового расхода к максимальному часовому расходу

газа);

max

- годовой расход газа, м

/год.

Коэффициент часового максимума расхода газа следует

принимать дифференцированно по каждому району газоснабжения,

сети которого представляют самостоятельную систему,

гидравлически не связанную с системами других районов.

Значения коэффициентов часового максимума расхода газа на

хозяйственно-бытовые нужды в зависимости от численности

населения, снабжаемого газом, приведены в приложении 3; для бань,

прачечных, предприятий общественного питания и предприятий по

производству хлеба и кондитерских изделий - в приложении 4.

Расчетный часовой расход газа для предприятий различных

отраслей промышленности и предприятий бытового обслуживания

производственного характера (за исключением предприятий,

приведенных в приложении 4) следует определять по данным

топливопотребления (с учетом изменения КПД при переходе на

газовое топливо) или по формуле (1) исходя из годового расхода газа

с учетом коэффициентов часового максимума по отрасли

промышленности, приведенных в рекомендуемом приложении 5.

ДЛ отдельных жилых домов и общественных зданий расчетный

часовой расход газа

., м

/ч, следует определять по сумме

номинальных расходов газа газовыми приборами с учетом

коэффициента одновременности их действия по формуле

QKq

sim nom i

∑

, (2)

где - сумма произведений величин K

∑

sim

⋅ q

nom

и n

от i до m;

sim

- коэффициент одновременности, значение которого

следует принимать для жилых домов по справочному

приложение 6;

nom

- номинальный расход газа прибором или группой

проборов, м

/ч, принимаемый по паспортным данным или

техническим характеристикам приборов;