Городской округ расположен на участке побережья моря, в 38 км севернее областного центра. С запада на восток город пересекает однопутная железнодорожная линия. Рельеф в черте города носит характер всхолмленного плато, расчленённого рядом крупных и мелких оврагов. С юго-запада на северо-восток территорию города прорезает река. Ширина долины 125-150м, днище долины заболочено. Озеро Тихое образовано в результате запруды на реке. Длина озера составляет 750м, ширина 125-150м. Грунтами оснований под инженерные коммуникации в условиях городского округа будут служить в основном пески, а также суглинки и глины. Грунтовые воды характеризуются непостоянным распространением. Глубина залегания грунтовых вод самая различная: от 0,0-0,5 до 6,0-20,0м. В районе Жилого района города грунтами оснований будут служить озерно-ледниковые пески, супеси и суглинки, а также моренные суглинки с прослоями песками. Пески мелкие, реже среднезернистые, средней плотности, маловлажные. Супеси и суглинки чаще всего имеют пластичную и тугопластичную консистенцию. Почти вся территория округа благоприятна для любого вида строительства. Город курортный. Большинство предприятий и учреждений подчинены требованиям отдыхающих. Развитие города осуществляется в соответствии с Генпланом города и проектами детальных планировок, разработанных в разные годы институтом «Ленгипрогор» и рядом других архитектурно-проектных организаций. Система городской застройки формируется тремя районами, по которым разработаны проекты детальной планировки, а именно Курортный район города, жилой район, курортная зона. Есть несколько автошкол имеющих свои сайты, например как сайт газу.ру располагающейся в центре города. Курортный район города застроен в основном 1-2-3 этажными зданиями. В отдельных кварталах этой части города ведется интенсивное строительство гостевых домов. Кроме того, в Курортном районе города расположено много пансионатов, домов отдыха, пионерских лагерей. Жилой район города застроен, в основном 4-5 этажными домами. Но в части кварталов сохранилась 1-2 этажная застройка. Курортная зона застроена в основном зданиями малой этажности. В городе нет промышленных предприятий, определяющих лицо города, как промышленного центра. Единственным промышленным предприятием на территории города является хлебозавод, расположенный в Жилом районе города (ул.Пионерская). Уровень благоустройства жилой застройки довольно высокий. Практически всё население города обеспечено водопроводом, канализацией, электроэнергией. В городе действует телефонная связь. В настоящее время большая часть населения Жилого района и часть населения Курортного района обеспечена природным газом. Кроме того отопление и горячее водоснабжение большей части многоэтажной застройки, большинства общественных и административных зданий города в настоящее время осуществляется централизованно от двух крупных котельных: РТС и котельной министерства обороны. Малоэтажная и индивидуальная застройка снабжается теплом от индивидуальных печей и котелков. Схемой газоснабжения учтена подача газа населению на нужды отопления и горячего водоснабжения от местных источников. Климат характеризуемой территории - морской с относительно тёплой зимой и довольно прохладным летом. Зима непродолжительная, длится около трёх месяцев, с декабря по март. Преобладает слабоморозная погода, в первую треть зимы неустойчивая, часто дождливая. Климатические показатели приведены в таблице 1.2 Газоснабжение городского округа осуществляется природным газом (от АГРС) и сжиженным газом, который доставляется в баллонах и автоцистернах с ГНС. Началом газификации города природным газом можно считать 1985-1986г. когда было начато строительство газопровода от АГРС (подрядчик - ЗАО «Газстрой»). В настоящее время газ в округе используется на нужды пищеприготовления, горячего водоснабжения и отопления. В настоящее время в городе все групповые резервуарные установки отключены, а их потребители переведены на снабжение природным газом. В тоже время незначительная часть жилого фонда города использует для целей пищеприготовления сжиженный газ (баллоны СУГ). В пригороде в эксплуатации находятся 3 групповые резервуарные. В начале 2003г было завершено строительство газопровода высокого давления к пригороду с установкой шкафного газорегуляторного пункта в районе емкостной установки сжиженного. От указанного газопровода высокого давления планируется газификация пригородов. В таблице 2 приводится состав природного . В таблице 1.2 приводится состав природного газа.
Отопительный период: Продолжительность в сутках Средняя температура, ºC Глубина промерзания грунта, м -33 +36
-20 -20 -20 +20,6
193 0,0 0,8-0,96 СНиП 23-01-99 "Строительная климатология". СНиП 41-01-2003 "Отопление, вентиляция и кондиционирование" ТСН 23-314-2000 КалО "Нормативы (нормы) по энергосберегающей защите жилых и общественных зданий"
Таблица 1.2 – Состав газа Наименование Количество, % Состав газа в процентах по объёму: Метан CH4 Этан C2H6 Пропан C3H8 и-Бутан C4H10 н-Бутан C4H10 Изопентан C5H12 н-Пентан C5H12 Азот N2 Кислород 97,64 0,1 0,01 - - - - 1,95 0,3
Плотность газа при 0ºC и 0,10133МПа - 0,73 кг/м³. Низшая теплота сгорания 33494 кДж/м³. Высшая теплота сгорания 38841,8 кДж/м³.
1.2 Определение плотности газа и теплоты сгорания газового топлива Зная состав газовой смеси и плотность ее компонентов, определяем по правилу смешения среднюю плотность смеси по формуле: р = 0,01 * n , кг/ м3 (1.1) где – плотность газа, кг / м3.; n - % по объему каждого компонента. Теплота сгорания газа подсчитана по составу газа и теплоте сгорания его отдельных горючих составляющих. Qнр = 0,01 Qнс * n , МДж/м3; (1.2) где Qнр – рабочая теплота сгорания газа, n - % по объему каждого компонента, Qнс – низшая теплота сгорания компонентов газов, кДж/м3.
Таким образом, для природного газа:
Qнр = 0,01* ((96,71 + 0,1 + 0,01+0,3)* 38841,8) = =38084 кДж/м3 =38,084 МДж/м3; гр =0,01*((97,64+0,1+0,01+0,3)*0,73)= =0,7158 кг/ м3 . 1.3 Подсчет численности населения Для определения расхода газа необходимо знать численность населения. Число жителей зависит от плотности населения ρ, т.е. количества жителей, приходящихся на один га застройки и площади застройки F. Расход газа на коммунально-бытовые нужды зависит от численности населения и годовых норм газопотребления. Число жителей населенного пункта зависит от плотности населения, т.е. количества жителей, приходящихся на 1га застройки и площади F: N= F * , чел. (1.3) Плотность населения зависит от этажности и нормы жилой площади на 1 человека. Принимаем следующую плотность населения
5-ти этажные дома 295 чел./га 4-х этажные дома 265 чел./га 3-х этажные дома 230 чел./га 1 – 2-х этажные дома 210 чел./га
Общая жилая площадь: А= N*f , м2 (1.4) где f =12 м2– норма жилой площади на 1 человека; А=11300*12=135600 м2. Результаты расчета численности жителей в зависимости от этажности застройки населенного пункта обобщаем в таблицу 1.3: Таблица 1.3 – Подсчет численности жителей в зависимости от этажности Этажность Число жителей, чел. Число жителей в %. 1 2 3 5 этажей 4362 38,6 4 этажей 1853 16,4 3 этажей 3740 33,1 1 -2 этажа 1345 11,9 Всего: 11300 100 1.4 Определение годовых расходов газа Расход газа на различные нужды зависит от расходов теплоты, необходимой, например, для приготовления пищи, стирки белья, выпечки хлеба, выработки того или иного изделия на промпредприятии и т.п. Точный расчет расхода газа на бытовые нужды сделать очень сложно, так как расход газа зависит от целого ряда факторов, которые не поддаются точному учету. Поэтому потребление газа определяют по усредненным нормам расхода теплоты, полученным на основании статистических данных. Обычно эти нормы определяются в расчете или на одного человека, или на один завтрак или обед, или на одну тонну белья, или на единицу выпускаемой продукции промпредприятием. Годовое потребление газа районом является основой при составлении проекта газоснабжения. Расчет годового потребления производится по нормам на конец расчетного периода с учетом перспективы развития районных потребителей газа. Все виды районных потребления газа можно сгруппировать следующим образом: - бытовое потребление (потребление газа в квартирах); - потребление газа в коммунальных и общественных предприятиях; - потребление газа на отопление и вентиляцию зданий; - промышленное потребление газа. Расходы теплоты приведены в МДж, отнесенные к потреблению одним человеком в год или условному показателю в год. Так расход газа в квартирах приведен в МДж в год на 1 человека, потребление в учреждениях здравоохранения дано в МДж в год на 1 койку в год, расход газа на стирку белья, мытье в банях, приготовление пищи в столовых и выпечку хлеба приведен в МДж на единицу условного показателя. Такое разнообразие единиц измерения создает трудности при расчете годового потребления газа. Поэтому целесообразно методики расчета годового потребления газа рассмотреть для каждой группы потребителей. Район города разбивается на ряд микрорайонов, для которых основные характеристики, определяющие объемы потребления газа, будут примерно одинаковыми. Расчет производится для каждого микрорайона отдельно, в конце расчета составляют итоговую таблицу расчета по всему району. Крупные потребители, которые присоединяются к сетям высокого и среднего давления, но уже вошедшие в отдельные виды потребления, выделяют в самостоятельную группу (бани, прачечные, хлебозаводы). Число потребителей газа по микрорайонам выявляются из анализа их населенности, этажности застройки и ее основных характеристик числа и характеристик предприятий и учреждений районного хозяйства, наличия централизованного горячего водоснабжения, характеристики отопительных систем, топливного и теплового баланса района города. 1.4.1 Годовые расходы газа для жилых домов Охват газоснабжением квартир для большинства городов близок к единице. Однако при наличии старого жилищного фонда, который нельзя газифицировать, или, наоборот, при наличии высоких зданий, оборудованных электроплитами, степень охвата газоснабжением квартир будет меньше единицы. Обозначим степень охвата газоснабжением квартир через Y. Число жителей из 1000 человек, пользующихся газом, обозначим Z, причем принимаем его в зависимости от степени газифицирования жилых домов: Z=0,7 – при наличии в квартире газовой плиты и централизованного горячего водоснабжения; Z=0,1 - при наличии в квартире газовой плиты и газового водоподогревателя (при отсутствии централизованного горячего водоснабжения); Z=0,2 - при наличии в квартире газовой плиты и отсутствии централизованного горячего водоснабжения и газового водоподогревателя. Годовой расход газа на коммунально-бытовые нужды. В квартирах при наличии четырёхгорелочной плиты и центрального горячего водоснабжения проживает 8010 человек. Годовой расход теплоты определяется по формуле: Qгод.т. =Ni х Qi, где ккал/ год; (1.4) Qi - норма расхода теплоты для таких потребителей 970000 ккал/год на человека Годовой расход теплоты составит 8010*970000=7769700000ккал/год. Годовой расход газа определяется по формуле: Qгод.т. =Qi/ Qнр, где тыс м³/год.; (1.5) Qнр - теплота сгорания газа, 8000ккал/м³. Годовой расход газа составит 7769700000/8000=971,2 тыс м³/год. В квартирах при наличии газовой плиты и без центрального водоснабжения проживает 3290 человек. Норма расхода теплоты для таких потребителей 2400000ккал/год. Годовой расход теплоты составит 3290*2400000=7896000000ккал/год. Годовой расход газа составит: 7896000000/8000=987 тыс.м³/год. 1.4.2 Годовые расходы газа для предприятий бытового обслуживания населения Определяем годовой расход газа на коммунально-бытовые нужды с учетом числа расчетных единиц на 1000 жителей. Фабрики-прачечные При расчете потребления газа этими предприятиями учитываем расход газа на стирку белья в дезкамерах и банях. Норма расхода теплоты на стирку белья в течение года, отнесена к 1 тонне сухого белья. Годовой расход газа на фабрики-прачечные с учетом числа расчетных единиц на 1000 жителей определяется по формуле:
QП= 100* (ZП *YП *Ni ) /1000) * qп, м3/год (1.6) где qп =18800 - норма расхода теплоты на стирку белья в механизированных прачечных, включая сушку и глаженье, МДж ZП =0,5 - число жителей из 1000 человек, пользующихся прачечными; YП =1,0 - охват газоснабжением прачечных; Ni = 1000 чел. QП= 100* (0,5 *1*1000 ) /1000) *18800=940000 МДж/год Бани При определении количества помывок в банях исходим из расчета 52 помывки в год Годовой расход газа в банях определяется по формуле: QБ = ( ZБ *YБ * Ni *43,7*1000)*qБ, МДж/год (1.7) где ZБ =0,3 – доля жителей пользующихся услугами бань;
YБ =1,0 – охват газоснабжением бань; qБ =40 - норма расхода теплоты, МДж/ одну помывку Ni = 1000 чел. QБ = ( 0,3*1 * 1000*52*1000)*40= 624000 МДж/год Ателье, мастерские, парикмахерские, магазины Годовые расходы газа на нужды предприятий торговли, предприятий бытового обслуживания населения (парикмахерские, ателье, мастерские, магазины) принимаем в размере 5 % годового расхода газа на жилые дома. Qгод.быт.обсл. = 0,05* Qжил = 0,05*13966,4 = 698,32 МДж/год (1.8) 1.4.3 Годовые расходы газа для предприятий общественного питания При расчете годового расхода газа на предприятиях общественного питания учитываем их среднюю загрузку. Охват обслуживанием населения предприятиями общепита принимаем ZП.оп =0,3 общей численности, считая, что каждый человек регулярно пользуется столовыми и ресторанами, потребляет в среднем в день один обед плюс один ужин(завтрак). Годовые расходы газа на предприятиях общественного питания определяем по формуле: QП. оп.= (360*ZП.оп *Y П.оп * Ni ) * qП.оп МДж/год (1.9) где Z П.оп =0,3 – охват обслуживанием от общей численности населения предприятиями общепита; Y П.оп =1,0 – охват газоснабжением предприятий общепита; Ni = 1000 чел. qП.оп =4,2+2,1=6,3 - норма расхода теплоты, МДж/обед+завтрак QП. оп.= (360*0,3 *1 * 1000 ) * 6,3=680400 МДж/год 1.4.4 Годовые расходы газа для учреждений здравоохранения При расходе газа в больницах следует учитывать, что их вместимость определяется из расчета 12 коек на 1000 жителей. Удельная годовая норма потребления теплоты больницами на приготовление пищи – 3200 МДж на одну койку в год и на приготовление горячей воды для хозяйственно-бытовых нужд и лечебных процедур (без стирки белья) – 9200 МДж на одну койку в год. Годовая норма потребления теплоты больницами определяется по формуле: Q У.З = 0,012*Y У.З * Ni* qУ.З МДж/год (1.10) где Y У.З =1 – охват газоснабжением учреждений здравоохранения Ni = 1000 чел. q У.З =9200 - норма расхода теплоты на приготовление пищи и горячей воды в больницах, МДж Q У.З = 0,012*1 * 1000*(9200+3200) = 13200 МДж/год 1.4.5 Годовые расходы газа для предприятий по производству хлеба и кондитерских изделий При выпечке хлеба и кондитерских изделий, составляющих основной вид продукции данных потребителей газа, следует учитывать разницу в потреблении тепла на разные виды продукции. Норма выпечки хлеба в сутки на 1000 жителей принимается в размере 0,6 - 0,8 тонны. В эту норму входит выпечка и чёрного, и белого хлеба, а так же выпечка кондитерских изделий. Поэтому удельный расход теплоты применим осредненным. При расчёте расхода газа охват газоснабжением хлебозаводов и пекарен YХ.П У.З примем равным 1. Общий расход теплоты (МДж/год) на хлебозаводы и пекарни определяются по формуле: QХ.П = (0,7÷0,8)*365/1000*Y Х.П * Ni* q ср Х.П МДж/год (1.11) где YХ.П У.З =1 – охват газоснабжением для хлебозаводов и пекарен Ni = 1000 чел. q Х.П =5230 - норма расхода теплоты для хлебозаводов и пекарен, МДж QХ.П = 0,7*365/1000*1* 1000* 5230=1336265 МДж/год 1.4.6 Годовые расходы газа на нужды отопления Определяем в соответствии с указаниями СНиП 2.04.01-85,СНиП 2.04.05-91*, СНиП 2.04.07-86*, СП 42-101-2003. Укрупненный показатель максимального потока на отопление зданий- qо, Вт/м² (принимается в соответствии с приложением 2 СНиП 2.04.07-86* "Тепловые сети"). Для перспективного строительства максимальный поток на отопление принят с учетом норм по энергосберегающей теплозащите жилых и общественных зданий ТСН 23-2000 Кал0. для 1-2 этажной застройки qо составляет 164,6 Вт/м² (застройка до 1985г.); для 1-2 этажной застройки qо составляет 100,0 Вт/м² (перспективная застройка); для 3-4 этажной застройки qо составляет 80,0 Вт/м²; для 5 этажной застройки и более qо составляет 62,0 Вт/м² (перспективная застройка). Укрупнённый показатель часового расхода - У, м³/час*м² составит: У=3,6*qо/Qр (1.12) для 1-2 этажной застройки У =3,6 * 164,6 / 33500 = 0,018м³/час*м²; для 1-2 этажной застройки У =3,6 * 100,0 / 33500 = 0,011м³/час*м²; для 3-4 этажной застройки У =3,6 * 80,0 / 33500 = 0,008м³/час*м²; для 5 и более этажной застройки У =3,6 * 62,0 / 33500 = 0,006м³/час*м². Далее определяем годовую норму расхода газа на отопление (Qо, м³/год*м²) зданий по формуле: Qгод.о = 24 * nо * У * (20-tср.о) / (20-tр.о) (1.13) для 1-2 этажной застройки Qгод.о=24*190*0,018*(20-0)/(20-(-20))=41,04м³/год м²; для 1-2 этажной застройки Qгод.о=24*190*0,011*(20-0)/(20-(-20))=25,08м³/год м²; для 3-4 этажной застройки Qгод.о=24*190*0,008*(20-0)/(20-(-20))=18,24м³/год м²; для 5 и более этажной застройки Qгод.о=24*190*0,006*(20-0)/(20-(-0))=13,68м³/год м². Отапливаемая площадь 1-2 этажных жилых зданий составит порядка 12410м². Годовой расход на отопление составит 41,04 * 12410 =509,3тыс м³/год. Отапливаемая площадь перспективных 1-2 этажных жилых зданий составит порядка 9500м². Годовой расход на отопление составит 25,08 * 9500 =238,3тыс м³/год. Отапливаемая площадь 3-4 этажных жилых зданий составит порядка 51000м². Годовой расход на отопление составит 18,24 * 51000 =930,2тыс м³/год
Отапливаемая площадь 5 этажных жилых зданий составит порядка 61500м². Годовой расход на отопление составит 13,68 * 61500 =841,3 тыс м³/год. 1.4.7 Общие годовые и часовые расходы Общий годовой расход газа составит 29415 (с учетом перспективы 29715) тыс.м³/год. Общий годовой расход газа по жилому фонду составит 6120 (с учетом перспективы 10210) тыс.м³/год. Общий часовой расход газа составит 12810 (с учетом перспективы 16988)м³/час. Общий часовой расход по жилому фонду составит 2993 (с учетом перспективы 4993)м³/час. 1.5 Режимы потребления газа Потребление газа изменяется по месяцам, дням недели, а также по часам суток. Часовые расходы в зависимости от сезона и времени суток сильно отличаются от среднего значения расхода. Поэтому пропускная способность системы газоснабжения рассчитывается с учетом неравномерности газопотребления. В зависимости от периода, в течение которого потребление принимают постоянным, различают: - сезонную неравномерность, или неравномерность по месяцам года; - суточную неравномерность, или неравномерность по дням недели; - часовую неравномерность, или неравномерность по часам суток или года. Режимы расхода газа района города зависят от режима отдельных категорий потребителей и их удельного веса в общем потреблении. Для получения и построения соответствующих графиков, характеризующих потребление газа во времени, пользуются статистическими методами, в основе которых лежит сбор информации в течение длительного времени. Газовые сети рассчитываются на максимальные часовые расходы газа, который можно определить, зная распределение газа по часам на коммунально-бытовые нужды, на отопление и вентиляцию зданий, на промпредприятия. 1.5.1 Режим потребления газа на коммунально-бытовые нужды Колебания расхода газа на коммунально-бытовые нужды принимаем в соответствии с указаниями СНиП , а также таблиц.
Помесячно распределение расхода газа на бытовые и коммунальные нужды равны: Qм = ( С*Qгод.)/ 100 , м3/мес. (1.14) где С -месячный коэффициент в %. Результаты расчета приведены таблице 1,4. Распределение расхода газа по месяцам отдельно по коммунально-бытовым потребителям представлены в нижеприведенных таблицах 1.5,1.6,1.7,1.8.
Таблица 1.4 – Расход по месяцам на коммунально-бытовые нужды Месяц % от годового расхода Расход газа Qм, м3/мес., всего по городу
1 2 3 Январь 10,6 3149,79 Февраль 9,8 2912,07 Март 9,6 2852,64 Апрель 9,2 2733,78 Май 9 2674,35 Июнь 7,8 2317,77 Июль 4,6 1366,89 Август 4,8 1426,32 Сентябрь 7,3 2169,195 Октябрь 8,8 2614,92 Ноябрь 8,9 2644,635 Декабрь 9,6 2852,64 Итого: 100 29715
Таблица 1.5 - Расход газа в месяц прачечными Qм, м3/мес. Месяц % от годового расхода Расход газа Qм, м3/мес.;всего по городу
1 2 3 Январь 9,4 106328,89 Февраль 8,5 96148,464 Март 8,9 100673,1 Апрель 8,5 96148,464 Май 7,4 83705,722 Июнь 8 90492,672 Июль 7,5 84836,88 Август 7,5 84836,88 Сентябрь 8,3 93886,147 Октябрь 8,5 96148,464 Ноябрь 8,2 92754,989 Декабрь 9,3 105197,73 Итого: 100 1131158
Таблица 1.6 - Расход газа в месяц банями Qм, м3/мес. Месяц % от годового расхода Расход газа Qм, м3/мес.;всего по городу
1 2 3 Январь 12,0 901075,97 Февраль 10,4 780932,51 Март 10,0 750896,64 Апрель 9,2 690824,91 Май 6,6 495591,78 Июнь 6,1 458046,95 Июль 5,4 405484,19 Август 4,9 367939,35 Сентябрь 6,1 458046,95 Октябрь 8,2 615735,24 Ноябрь 9,6 720860,77 Декабрь 11,5 863531,14 Итого: 100 7508966
Таблица 1.7 - Расход газа в месяц хлебозаводами, м3/мес. Месяц % от годового расхода Расход газа Qм, м3/мес.;всего по городу
1 2 3 Январь 10,2 40889,709 Февраль 8,7 34876,517 Март 9,8 39286,191 Апрель 8,7 34876,517 Май 7,6 30466,842 Июнь 7,2 28863,324 Июль 6,4 25656,288 Август 6,6 26458,047 Сентябрь 7,1 28462,445 Октябрь 8,5 34074,758 Ноябрь 8,8 35277,396 Декабрь 10,4 41691,468 Итого: 100 400879,5
Таблица 1.8 - Расход газа в месяц по столовым, ресторанам, м3/мес. Месяц % от годового расхода Расход газа Qм, м3/мес.;всего по городу
1 2 3 Январь 9,5 777827,84 Февраль 8,6 704138,88 Март 9,5 777827,84 Апрель 8,6 704138,88 Май 8,2 671388,24 Июнь 7,7 630449,93 Июль 6,8 556760,98 Август 6,8 556760,98 Сентябрь 7,7 630449,93 Октябрь 8,5 695951,22 Ноябрь 8,6 704138,88 Декабрь 9,5 777827,84 Итого: 100 8187661
Таблица 1.9 – Суммарный расход по месяцам коммунально-бытовыми потребителями Месяц Общий годовой расход газа, м3 /мес.; всего по городу
1 2 Январь 1829272,2 Февраль 1619008,5 Март 1671536,1 Апрель 1528722,3 Май 1283826,9 Июнь 1210170,6 Июль 1074105,3 Август 1037421,6 Сентябрь 1213014,6 Октябрь 1444524,6 Ноябрь 1555676,7 Декабрь 1791100,8 Итого: 17258380
Расходы газа в неделю на коммунально-бытовые нужды жилыми домами приведены в таблице 1.10.
Таблица 1.10 – Расход газа в неделю Этажность Расход газа Qм, м3/мес. Расход газа Qнед, м3/нед. 1 2 3 Всего 1215500 303875,1
По дням недели расходы газа на коммунально-бытовые нужды распределяются по формуле: Qдн = ( С`*Qнед.)/ 100 , м3/сутки (1.15)
где Qнед. = Qм.янв./ 4 , м3/нед.
Таблица 1.11 – Расходы газа по дням Дни недели % от недельного расхода Расход газа Qдн, м3/сут.; всего по городу
Максимальный суточный расход газа в субботу Qдн = Qmax =55609,1м 3/сутки используем для определения часового расхода газа. Для определения расчетных часовых расходов газа выписываем расходы по микрорайонам за сутки с максимальным расходом (суббота) и распределяем по часом суток по следующей формуле: Qчас = ( С”*Qдн.)/ 100 , м3/сутки (1.16) где Qдн -максимальный расчетный расходом газа за сутки м3/сутки; С” -часовой коэффициент, %. Результаты расчета приведены в таблице 1.12.
Таблица 1.12 – Расходы газа по часам Часы суток % от суточного расхода Расход газа Qчас, м3/сут.; всего по городу
Максимальный часовой расход газа с 17 до 18 Qчас = Qmax =3614,6 м 3/час. 1.5.2 Режим потребления газа на отопление Годовые расходы газа на отопление распределяются неравномерно по месяцам отопительного периода. Распределение производится пропорционально величинам среднемесячных расчетных температур наружного воздуха к числу отопительных суток в месяц. В начале определяем месячный коэффициент расхода газа в процентах от годового по уравнению:
(1.17) где tв – расчетная внутренняя температура, °С; tср.м. - средняя температура наружного воздуха за данный период, °С; ( tв - tср.м.) – сумма перепадов температур отдельных месяцев отопительного периода; nм – число дней отопительного месяца; А - месячный коэффициент расхода газа в % от годового. nм = 193 сут. – отопительный сезон. Отопительный сезон начинается с пятидневки, имеющей tн =10°С и ниже. Конец подсчитывается по числу дней отопительного сезона. Расход газа за месяц определяется по формуле: Qм = ( А*Qгод.)/ 100 , м3/мес (1.18) где Qгод, м3/год - годовой расход газа на отопление; Результаты расчета представлены в таблице 1.13. Общий расчет годового расхода газа на отопление, вентиляцию и ГВС на требуемую численность (на отопление и ГВС – 8010 жителя, на отопление – 3290 жителя) приведен. Годовой расход газа Qо,гвс, м3/год
2152640
Определим среднечасовой расход газа на горячее водоснабжение (ГВС). Qг.в.ср. = Q`г.в.ср./ (Qрн *), м3/час (1.19) Q`г.в.ср= q г.в.*m, кДж/час (1.20) Где q ГВ .= 1470 - укрупненный показатель среднечасового расхода теплоты на горячее водоснабжение определяется по табл.5.3 [33] (кДж/чел.•ч.); m= 8010чел. -количество жителей пользующихся ГВС; = 0,8 - КПД для котельных.
Итак, для города среднечасовой расход газа на горячее водоснабжение равен: Q`г.в.ср= 1470*8010=11774700кДж/час Qг.в.ср. = 11774700/ (38084 *0,8)= 386,5 м3/час. Максимальный часовой расход тепла на отопление жилых и общественных зданий: QО = QО жил + QО общ., кДж/ч (1.21) где QО жил = q * F, кДж/ч (1.22) QО жил =536*494308,8 = 79484855 кДж/ч QО жил =79484855/ 35105, 163 = 2264 м3/ч QО общ = К* QО жил, м3/ч (1.23) где К=0,4 -коэффициент, учитывающий расход теплоты на отопление общественных зданий QО общ =0,4*2264 = 905,6 м3/ч QО =2264+905,6 = 3169,6 м3/ч Таблица 1.13 – Годовой расход газа на отопление, распределенный по месяцам Месяц Число отопительных дней Средняя за месяц расчетная температура tв (tв-tср.м.) (tв-tср.м.)*nм А,% Всего по району
1.5.3 Определение расчетных расходов газа Для того чтобы районная система газоснабжения нормально функционировала, ежечасовая подача газа в районная сеть должна строго соответствовать потреблению. Если потребление окажется меньше подачи, сети не примут лишний газ; если же оно будет больше подачи, тогда начнет падать давление газа в сетях и будет нарушено нормальное газоснабжение. Основными следствиями жесткой связи в районной системе распределения газа является то, что пропускную способность газовых сетей и элементов системы необходимо рассчитывать на типовые, максимальные часовые расходы газа. Максимальные часовые расходы для районных газопроводов всех давлений и назначений определяют по годовым расходам и коэффициентам неравномерности потребления. Qчасмах= Кч.гмахх Qг / 8760 = Qч /m (1.24) где Qчасмах. - максимальный часовой расчетный расход, м3/ч; Кч.гмах. - максимальный коэффициент часовой неравномерности потребления за год; Qг - годовое потребление газа, м3/год; м - число использования максимума. m = 8760/Кч.гмах (1.25) Величину, обратную m называют коэффициентом часового максимума Кm =1/m (1.26) Значения коэффициента часового максимума рекомендуются.
Бани: Кm =1/2700 Qгб =17778 м3/год Qчас мах=(1/2700)* 17778/8760=5,9 м3/ч на 1000чел х 11,3= 66,7 м3/ч;
Прачечные: Кm =1/2900 Qгпр = 26780 м3/год Qчас мах=(1/2900)* 26780 /8760=8,26 м3/ч на 1000чел х 11,3=93,4 м3/ч;
Столовые, рестораны, кафе Кm =1/2000 Qгпр = 19385 м3/год Qчас мах=(1/2700)* 19385/8760=8,7 м3/ч на 1000чел х 11,3= 98,3 м3/ч;
Котельные: Qчас мах=3110 м3/ч. 1.6 Обоснование выбора трассы Прокладку наружных газопроводов на территории поселений следует предусматривать, как правило, подземной в соответствии со СНиП 2.07.01-89*. Надземная и наземная прокладка газопроводов не допускается. Выбор трассы подземных газопроводов следует производить с учетом коррозийной активности грунтов и наличия блуждающих токов в соответствии с требованиями ГОСТ 9.602-05. Минимальное расстояние по горизонтали от подземных и наземных (в насыпи) газопроводов до зданий следует принимать в соответствии со СНиП]. Расстояние по вертикали в свету при пересечении газопроводов всех давлений с подземными коммуникациями следует принимать не менее 0,2м, с электрическими сетями – в соответствии с ПУЭ. Глубину прокладки газопроводов следует принимать не менее 0,8м до верха газопровода или футляра. Также при всех равных условиях и соблюдении требований нормативной литературы предпочтение следует отдавать наиболее экономически выгодному варианту. Критерием выбора того или иного варианта должен являться оптимальный баланс между капитальными вложениями в строительство и эксплуатационными расходами в будущую трассу. Особое внимание следует уделять перспективам развития системы газоснабжения. Следует выбирать диаметры газопровода с учетом возможной перспективы развития газовой инфраструктуры. При выборе трассы следует учитывать требования надежности газовой сети. Для надежности и бесперебойной работы газовой сети следует увеличивать количество кольцевых участков и уменьшать количество тупиковых участков. Такая политика при выборе трассы газопровода не только повысит надежность газовой сети и обеспечит бесперебойность подачи газа потребителям, но и позволит сохранить запас давления для возможного увеличения нагрузки на газовую сеть, а также позволит обеспечить потребителей газом в случае аварии на трассе и в период ремонтных работ. 1.7 Выбор и расчет оборудования систем газоснабжения 1.7.1 Типовая схема ШРП Шкафные газорегуляторные пункты (ШРП) устанавливают на отдельных несгораемых опорах, состоят они из металлического шкафа с размещением в нем технологического оборудования. Под днищем металлического шкафа установлен обогреватель, предназначенный для обогрева ГРП шкафного в холодное время. Для удобства обслуживания в шкафу имеются двери. Для подвода газа от ГРП шкафного к обогревателю имеется газопровод. Регулятор давления (РД), вентиль (ВН) обеспечивают работу обогревателя. Технологическое оборудование ГРП шкафного состоит из рабочей линии редуцирования и байпаса. Газ через кран (КН1) подводится к фильтру, очищается от механических примесей и поступает к регулятору давления (РД), предназначенному для снижения давления газа и поддержания его на заданном уровне, отключения подачи газа при повышении или понижении выходного давления сверх допустимых пределов. От регулятора (РД) газ поступает к потребителям через кран (КН2). Для измерения входного давления газа предназначен манометр (М), присоединенный к входному газопроводу через трехлинейный клапан (КП). Для определения перепада до и после фильтра (Ф) предусмотрены трехлинейные клапаны (КП1, КП2), служащие для присоединения дифманометра. Через краны (КН3 и КН4) рабочая линия редуцирования и байпас соединены с продувочным газопроводом. На импульсных линиях установлены краны (КН8, КН9). Для подключения мановакуумметра в целях определения давления на выходе служит кран (КН10) с ввернутым в него ниппелем. Байпасная линия имеет два крана (КН5, КН6), между которыми присоединен манометр (М2) через трехлинейный клапан (КП3). Сбросной клапан (КП4) предназначен для аварийного сброса газа при работе на байпасе. При работающей линии редуцирования кран (КН7) перекрыт. Газопровод от районной сети среднего или высокого давления подходит к ГРП шкафному под землёй. Пройдя фундамент, газопровод поднимается в шкаф. Аналогично отводится газ из ГРП шкафного. На вводе и выводе газа в ГРП шкафного на газопроводе устанавливается изолирующие фланцы. Предохранительно-запорный клапан. Предназначен для отсечения подачи газа при увеличении (понижении) давления на выходе на 25%. Клапан устанавливают после фильтра перед регулятором по ходу газа. Клапан состоит из: 1) корпуса вентильного типа с седлом; 2) промежуточной головки; 3) штампованной крышки головки; 4) механизма регулирования контролируемого давления; 5) мембранный привод; 6) анкерно-рычажная система. Для установления клапана в рабочее (открытое) положение необходимо поднять рычаг и зацепить за него штифт крючком анкерного рычага, а молоток-ударник поставить в вертикальное положение и зацепить штифтом на рычаге молотка за правый конец коромысла. При этом клапан через зубчатое соединение поднимается и если импульсное давление, которое передаётся в подмембранное пространство через штуцер, равно силе пружины верхней границы, клапан продолжает находиться в открытом положении. При повышении или понижении конечного давления клапан отсекает подачу газа. На верхнюю заданную границу клапан настраивается сжатием пружины верхней границы, а нижнюю – сжатием пружины нижней границы Регулятор давления. Предназначен для регулирования давления на выходе в пределах ±10% от рабочего. Наиболее широко в котельных используются пилотные регуляторы давления. Чтобы получить необходимое давление после регулятора давления нужно: для повышения давления – стакан пилота вкручивать; для понижения давления – стакан пилота выкручивать. Предохранительно-сбросной клапан. Предназначен сброса излишек газа в атмосферу при повышении давления на выходе на 15%. Устанавливается на выходе из ГРП. Если ГРП имеет несколько ступеней редуцирования, устанавливается на каждой ступени. Клапан настраивается при помощи сжатия и разжатия пружины, установленной в стакане. 1.7.2 Расчетный расход газа Для определения числа газорегуляторных пунктов необходимо знать расчетный максимальный часовой расход газа низкого давления. Расчетный расход газа определяем путем подсчета, следуя рекомендациям СНиП 2.04.08-87* для перехода от годового расхода газа на коммунально-бытовые нужды к часовому расходу используем коэффициент часового максимума Км по таблице, указанного СНиП. Общий часовой расход газа составит 42701,16 (с учетом перспективы 55626,86)м³/час. Общий часовой расход по жилому фонду составит 9978,1 (с учетом перспективы 15900,8)м³/час. 1.7.3 Определение необходимого числа ГРП Максимальную экономию средств в газоснабжении можно получить на строительстве газопроводов низкого давления. Стоимость газопроводов низкого давления в основном зависит от числа газорегуляторных пунктов (ГРП) и от радиуса их действия. Оптимальное количество ГРП и его пропускная способность определяется на основании технико-экономических расчетов. Оптимальная нагрузка одного ГРП определяется по формуле: Qопт.i.= (i.* q i *R2опт.i)/ 5000, м3/час (1.27) Удельный часовой расход газа на одного человека равен: q i.= Qчасi/ N i , м3/час чел. (1.28) где Qчас.i - расчетный часовой расход района города, м3/час; i – плотность населения, чел/га; N i – количество жителей в районе, чел. Оптимальный радиус действия ГРП определяется по формуле: Rопт.i = ( А0,388*р0,081)/(Ц i0,245 * ( i q i)0,143 (1.29) Где А – стоимость ГРП; р=1000Па – расчетный перепад давления в сети низкого давления. Коэффициент плотности сети низкого давления Ц I, м-1: Ц i = 0,0075+0,003*( i/100), м-1 (1.30) Оптимальное число ГРП, питающих сеть низкого давления, определяется по формуле: n i= Qчас.i / Qопт.i , шт (1.31) Полученное число ГРП необходимо округлить до целого n`i =2, фактическая пропускная способность каждого ГРП будет равна: Q`опт.i = Qчас.i / n` i , м3/час. (1.41) 1.7.4 Выбор оборудования газорегуляторных пунктов Выбор оборудования ГРП шкафного начинается с определения типа регулятора давления газа. После выбора регулятора давления определяются типы предохранительно-запорных и предохранительно-сбросных клапанов. Далее подбирается фильтр для очистки газа, а затем запорная арматура и контрольно-измерительные приборы. 1.7.4.1 Выбор регулятора давления. Регулятор давления должен обеспечивать пропуск через ГРП необходимого количества газа и поддерживать постоянное давление его независимо от расхода. Расчётное уравнение для определения пропускной способности регулятора давления выбираются в зависимости от характера истечения газа через регулирующий орган. ГРП расположенные в шкафах, комплектуются универсальными регуляторами давления РДБК или РДНК. Пропускная способность РДНК (РДБК) определяется: Qмах = 1,595* f *с * Р1* φ *√1/ρр , м3/час (1.42) где f – площадь клапана, см2; С – коэффициент расхода; Р1 – абсолютное давление газ на входе в ГРП; φ - коэффициент, зависящий от отношения Р2 /Р1 (определяем из графика); ρр – плотность газа, кг/м3; Принятая номинальная способность РДНК (РДБК) должна быть в пределах 0,1÷0,8 Qмах. Qном = 0,8*Qмах (1.43) 1.7.4.2 Выбор предохранительно-запорного клапана Промышленность выпускает два типа ПЗК: ПКН и ПКВ. Первый следует применять в случаях, когда после ГРП или ГРУ поддерживается низкое давление, второй - среднее. Габариты и тип клапана определяются типом регулятора давления. ПЗК обычно выбирают с таким же условным диаметром, как и регулятор. 1.7.4.3 Выбор предохранительно-сбросного клапана Предохранительно-сбросной клапан подбирается по пропускной способности регулятора давления. Пропускная способность ПСК должна составлять не менее 10 % от пропускной способности регулятора давления или не менее пропускной способности наибольшего из клапанов. 1.7.4.4 Выбор фильтра Задачей фильтра в ГРП или ГРУ является отчистка от механических примесей. При этом фильтр должен пропускать весь газовый поток, не превышая допустимую потерю давления на себе в размере 10000 Па. Промышленность выпускает два вида газовых фильтров: кассетные с литым корпусом типа ФВ-100 и ФВ-200; кассетные со сварным корпусом типа ФГ7-50-6; ФГ9-50-12; ФГ15-100-6; ФГ19-10-12; ФГ36-200-6; ФГ46-200-12; ФГ80-300-6; ФГ100-300-12. Первый тип фильтров предназначен для небольших до 3800 м3/ч расходов газа. Второй тип фильтров предназначен для пропуска больших расходов газа. Число после ФГ означает пропускную способность фильтра в тысячах кубических метров в час. Для подбора фильтра необходимо определить перепад давления газа на нем при расчетном расходе газа через ГРП или ГРУ. Для фильтров этот перепад давления определяют по формуле: ΔР = 0,1 • ΔР ГР • (Q Р / Q ГР)2 • ρ / Р1 (Па), (1.44) где ΔР ГР - паспортное значение перепада давления газа на фильтре, Па; Q Р – расчетный расход газа в нормальных условиях, м3/ч; Q ГР - расход газа по графику в нормальных условиях, м3/ч; ρ - плотность газа при нормальных условиях, кг/м3; Р1 - абсолютное давление газа перед фильтром, МПа; 1.7.4.5 Выбор запорной арматуры Запорная арматура (задвижки, вентили, пробковые краны), применяемая в ГРП и ГРУ, должна быть рассчитана на газовую среду. Главными критериями при выборе запорной арматуры являются условный диаметр DУ и исполнительное давление РУ. Задвижки применяются как с выдвижными, так и с не выдвижными шпинделем. Первые - предпочтительней для надземной установки, вторые - для подземной. Вентили применяют в тех случаях, когда повышенной потерей давления можно пренебречь, например, на импульсных линиях. Пробковые краны имеют значительно меньшее гидравлическое сопротивление, чем вентили. Их различают по затяжке конической пробки на натяжные и сальниковые, а по методу присоединения к трубам - на муфтовые и фланцевые. Материалом для изготовления запорной арматуры служат: углеродистая сталь, легированная сталь, серый и ковкий чугун, латунь и бронза. Запорная арматура из серого чугуна применяется при рабочем давлении газа не более 0,6 МПа. Стальная, латунная и бронзовая при давлении до 1,6 МПа. Рабочая температура для чугунной и бронзовой арматуры должна быть не ниже -35 ˚С, для стальной не менее -40 ˚С. На входе газа в ГРП следует применять стальную арматуру, или арматуру из ковкого чугуна. На выходе из ГРП при низком давлении можно применять арматуру из серого чугуна. Она дешевле стальной. Условный диаметр задвижек в ГРП должен соответствовать диаметру газопроводов на входе и выходе газа. Условный диаметр вентилей и кранов на импульсных линиях ГРП рекомендуется выбирать равным 20 мм или 15 мм.
Таблица 1.14 – Характеристика газорегуляторных пунктов Газорегуля-торный пункт №№ по схеме Расход газа, м3/ч Давление газа, макс. Тип регулятора Тип ГРП Примечание
1.7.5 Технические решения по газовому оборудованию Оборудование сетевых газорегуляторных пунктов состоит из следующих узлов и элементов: - блок – фильтров - блок редуцирования - блок учета расхода газа - блок предохранительного клапана Блок фильтра предназначен для очистки газа от механических примесей, способных повредить уплотнительные поверхности клапанов регуляторов давления, запорной арматуры. Для указанных целей широкое распространение получили волосяные фильтры, представляющие собой корпус с сетчатой кассетой, плотно набитой волосом. Для обеспечения непрерывной работы ГРП при техническом осмотре фильтра в блоке предусмотрен байпас. Блок фильтра имеет специальные штуцера для установки и присоединения контрольно-измерительных приборов: двух манометров, термометра показывающего, дифманометра для измерения перепада давления на кассете фильтра. В блоке фильтра предусмотрено присоединение двух продувочных газопроводов, один из которых Ду50 обеспечивает возможность продувки подземного вводного газопровода при отключенном ГРП, а второй Ду20 предусмотрен для продувки внутренней полости фильтра. Основным элементом газового оборудования является блок редуцирования. Блок редуцирования состоит из последовательно соединенных между собой при помощи катушек входной задвижки, предохранительного клапана, регулятора давления и выходной задвижки. Импульсные линии от регулятора давления и предохранительного клапана присоединяются к общему коллектору. В блоке имеется отборное устройство для установки показывающего манометра и присоединения продувочного газопровода Ду20. В ГРП предусмотрена установка одного блока редуцирования. Проектом предусматривается устройство байпаса, состоящего из двух последовательно соединенных между собой при помощи катушки, задвижек. Между задвижками должен быть установлен манометр и подсоединение продувочного газопровода. Блок предохранительного сбросного клапана устанавливается на выходном газопроводе. Конструкция блока позволяет осуществлять настройку клапана на давление срабатывания при помощи дополнительного устройства для настройки. В блоке предусмотрено устройство байпаса с целью обеспечения расхода среды(воздуха) при настройке ГРП с помощью сжатого воздуха без присоединения ГРП к газопроводу. На блоке имеется отборное устройство для установки показывающего манометра. В блоке предохранительного клапана установлен предохранительный сбросной клапан ПСК. Запорная арматура, имеющая герметичность затвора ниже первого класса и обеспечивающая герметичность затвора ниже уровня первого класса, по ГОСТ 9544-75. Все блоки между собой обвязываются основными, продувочными и сбросными газопроводами. На входе и выходе газопроводы оборудованы изолирующими фланцевыми соединениями. Все соединения газопроводов между собой и блоками производятся по сварке. Газопроводы прокладываются с уклоном в сторону основного газопровода. Испытание газового оборудования и газопроводов ГРП на прочность и плотность после монтажа должны производиться в соответствии с требованиями СНиП 3.05.02-88. 1.8 Расчет сети высокого давления Газовые сети высокого давления являются верхним иерархическим уровнем районной сети газоснабжения. Все районные сети рассчитывают на заданный перепад давления. Расчетный перепад давления для сетей высокого давления определяют исходя из следующих соображений. Начальное давление принимают максимальным по СНиП, конечное давление принимают таким, чтобы при максимальной нагрузке сети было обеспечено максимально допустимое давление перед регуляторами. Величина этого давления складывается из максимального давления газа перед горелками, перепада давлений в абонентском ответвлении при максимальной нагрузке и перепада в газорегуляторном пункте. Для разветвленных сетей потокораспределение однозначно определяется заданной схемой системы, а диаметры рассчитывают при полном использовании максимального перепада давления. Рассмотрим вопрос о возможных значениях коэффициентов обеспеченности. Коммунально-бытовых потребителей обычно считают от сети низкого давления после ГРП. Возможное уменьшение подачи газа ограничено нижним пределом, который устанавливают из соображений минимально допустимого давления газа перед приборами. Это минимальное давление определяется минимальной нагрузкой, которую принимают равной 50% расчетного давления. Такое сокращение подачи газа хотя и снизит качество газоснабжающей системы, но не поставит потребителей в условия, когда они будут лишены источника теплоты и вынуждены искать другой вид топлива или энергии. Половину нормы газообразного топлива будут получать примерно 20-30% потребителей, причем такое снижение подачи топлива существенно не отразится на приготовлении пищи. В основном это будет отражаться на качестве горячего водоснабжения. Как показывают исследования, при снижении давления после ГРП можно уменьшить максимальный расход примерно на 15-20%. Следовательно, для коммунально-бытовых потребителей, присоединенных к сети низкого давления, коэффициент обеспеченности Коб можно принять равным 0,8-0,85. Учитывая кратковременность аварийных ситуаций и теплоаккумулирующую способность зданий, можно сократить подачу газа на отопительные цели. Коэффициент обеспеченности для отопительных котельных можно принимать 0,7-0,75. Коэффициент обеспеченности для промышленных предприятий определяют из следующих соображений. Если предприятие имеет резервную систему снабжения топливом, то Коб=0. При ее отсутствии допустимое сокращение подачи газа зависит от сокращения подачи теплоты на отопительные цели. Для технологических нужд сокращать подачу газа не следует. Порядок расчета: - Определить наиболее протяженную и загружаемую ветвь сети. - Определяем удельное падение квадрата давления: А= ((Рн2 - Рк2)/1,1*L), Па2/км (1.45) где Рн – начальное давление в сети, МПа; Рк - конечное давление газа у наиболее удаленного потребителя, МПа; L- длина наиболее протяженной ветви газоснабжения, км; Потери давления на местных сопротивлениях принимаются в размере 10% от линейных потерь. - По удельной потере давления с помощью номограммы подбираем необходимые диаметры головных участков магистрали, с учетом Qуч.=Коб.* Qпотр. и выписываем соответствующее этому диаметру фактическое значение потери Аф. - Рассчитываем диаметры ответвлений при подаче потребителям Qаб.= Коб.* Qр, м3 /ч газа. Сначала определяем давление газа в начале всех ответвлений, а затем подбираем диаметр и определяем давление газа в конце участка: Фактическое конечное давление на каждом участке : Рфк= √(Рн 2 - 1,1*Аф*L) , МПа. (1.46)
В нашем случае сети высокого давления подходят к промышленным предприятиям и котельным. В город газ подается после шкафных ГРП, в которых происходит снижение давления с высокого до низкого. Распределительные сети, рассмотренные в данном проекте являются сетями низкого давления. По сетям высоког давления предусмотрена подача газа к котельным, промышленным предприятиям и ШРП микрорайонов. В ШРП макрорайонов происходит снижение давления с высокого до низкого для газоснабжения населения. Гидравлический расчет газопровода высокого давления представлен в таблицах
