Газопостачання промислового майданчика

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

За темою:

"ГАЗОПОСТАЧАННЯ ПРОМИСЛОВОГО ПІДПРИЄМСТВА"

Нижній Новгород-2009

1. Розрахунок инжекционной газового пальника середнього тиску

- Нижча теплота згоряння природного газу:

- Питома вага природного газу:

- Теоретично необхідну кількість повітря для повного спалювання природного газу:

- Пальник середнього тиску повинна інжектувати все необхідне для горіння кількість повітря, що дорівнює:

- Швидкість повітря газоповітряної суміші з насадка пальника повинна бути менше швидкості поширення полум'я для суміші даного газу при мінімальному витраті газу пальником.

Швидкість повітря газоповітряної суміші -

Температура газоповітряної суміші на виході з гирла пальника , .

- Питома вага газоповітряної суміші:

- Питома вага повітря

- Енергія потоку газоповітряної суміші, що виходить з гирла пальника в топку, складе:

- Площа вихідного отвору насадка пальника:

;

Тоді

- Діаметр вихідного перетину:

Приймаються

- Площа вхідного перетину насадка пальника:

- Швидкість газоповітряної суміші:

- Діаметр дорівнює:

;

- Сумарні втрати енергії в тіснішому насадці:

- Діаметр горла (змішувача):

- Площа перерізу змішувача пальника:

- Швидкість газоповітряної суміші в змішувачі пальника при :

- Втрати енергії в дифузорі:

- Витрати енергії на інжекції повітря у зв'язку зі зміною швидкості повітря від до :

- Швидкість виходу газу із сопла:

- Втрати енергії при зміні швидкості газу від до :

- Сумарні витрати енергії в газогорелочное пристрій:

- Розташовується енергія струменя газу на виході з сопла:

Повинна задовольняти умові

- Необхідний тиск газу перед пальником одно:

де - Коефіцієнт витрати сопла

- Площа перерізу сопла:

- Діаметр сопла визначиться:

Відстань від виступаючих частин газових пальників до стін або інших частин будівлі, споруди та обладнання повинна бути не менше 1 м по горизонталі.

Довжина горловини пальники дорівнює:

Довжина дифузора:

Площа перетину для проходу повітря в зустрічний насадок при швидкості :

Діаметр перетину для проходу повітря в зустрічний насадок:

Довжина перерізу дорівнює:

де

2. Загальні вимоги до газопроводів промислового підприємства

Відкрита прокладка газопроводів передбачається на вогнетривких опорах, кріпленнях до конструкцій будинків, каркасів і майданчиків газовикористовуючих установок, котлів і т.п.

Сталеві газопроводи повинні бути захищені від корозії.

Відстань від газопроводу до будівельних конструкцій, технологічного обладнання та комунікацій слід приймати за умови забезпечення можливості його монтажу та їх експлуатації, до кабелів електропостачання - у відповідності з ПУЕ.

При прокладці газопроводів через конструкції будівель і споруд газопроводи слід укладати у футляр. Простір між газопроводом і футляром на всю його довжину необхідно закладати просмоленим клоччям, гумовими втулками або іншими еластичними матеріалами. Простір між стіною і футляром слід ретельно закладені цементним або бетонним розчином на всю товщину конструкції.

Краї футлярів повинні бути на одному рівні з поверхнями пересікаються конструкцій стін і не менш ніж на 50 мм вище поверхні підлоги.

3. Підбір обладнання ГРП

Для зниження тиску газу та підтримання його на заданому рівні в системах газопостачання повинні передбачатися газорегуляторні пункти ГРП.

За тиском газу ГРП поділяються на:

- З вхідним тиском до 0,6 МПа;

- З вхідним тиском св. 0,6 МПа до 1,2 МПа.

Окремо розташовані ГРП розміщувати з урахуванням виключення пошкодження від наїзду транспорту, стихійних лих, урагану та ін У межах охоронної зони ГРП встановлюємо огорожі з металевої сітки, висотою 1,6 м.

При розміщенні ГРП необхідно забезпечити вільні під'їзні колії з твердим покриттям для транспорту, в тому числі аварійних та пожежних машин.

Обладнання, яке розміщується в приміщеннях ГРП, має бути доступне для ремонту та обслуговування, ширина основних проходів між обладнанням та іншими предметами повинна бути не менше 0,8 м, а між паралельними рядами обладнання - не менше 0,4 м.

У приміщеннях категорії А підлоги повинні бути безіскровим конструкції вікон та дверей повинні виключати іскроутворення.

Стіни слід передбачати протипожежними I типу, газонепроникними, вони повинні спиратися на фундамент.

Двері ГРП передбачати протипожежними, які відкриваються назовні.

До складу устаткування ГРП входять:

- Запірна арматура;

- Регулятори тиску;

- Запобіжно-запірні клапани (ЗЗК);

- Запобіжні скидні клапани (ПСК);

- Прилади виміру витрати газу;

- Прилади КВП.

Газове обладнання в газорегулюючих блоках ГРП розташовувати в такій послідовності:

- Загальний запірний орган з ручним керуванням для повного відключення ГРП;

- Фільтр або група фільтрів з байпасами або без них;

- Витратомір (камерна діафрагма з дифманометрами, газовий лічильник). Газовий лічильник може бути встановлений після регулятора тиску на низькій стороні в залежності від прийнятої схеми газопостачання;

- Запобіжний запірний клапан (ЗЗК);

- Регулятор тиску газу;

- Запобіжний клапан скидної (ПСК) після регулятора.

У ГРП слід передбачати продувні газопроводи:

- На вхідному газопроводі - після першого вимикаючого пристрої;

- На байпасі (обвідному газопроводі) - між двома відключають пристроями;

- На ділянках газопроводу - з устаткуванням, що вимикається для виробництва профілактичного огляду і ремонту.

Продувні та скидні газопроводи повинні мати мінімальну кількість поворотів. На кінцях продувних та скидних газопроводів передбачають пристрої, що виключають попадання атмосферних опадів в ці газопроводи.

4. Підбір регулятора тиску

Регулятор тиску автоматично знижує тиск газу і підтримує його «після себе» постійним на заданому рівні незалежно від витрати і коливань тиску на виході.

Приймаються РДБК1-Ду 100/50 (додаток 8 [5])

1. Діаметр умовного проходу вхідного фланця ;

2. Площа сідла клапана дорівнює:

3. Коефіцієнт витрати (за паспортом) ;

4. Ставлення

5. Поправочний множник приймаємо рівним 1;

6. Шукана пропускна здатність регулятора:

ч

Межі стійкості роботи регулятора:

Для створення нормальних умов роботи, регулятор повинен бути завантажений при необхідної пропускної здатності не більше ніж на 80%, а при мінімальному витраті не менше ніж на 10%, тобто повинна виконуватися умова:

Перевіримо, чи виконується ця умова:

, Умова виконується, значить, підібраний регулятор забезпечує сталу роботу.

5. Розрахунок надлишкового тиску вибуху для горючих газів

кПа

m-маса розрахункового газу, що вийшов в результаті розрахункової аварії до приміщення,

Н _Т - теплота згоряння, Дж / ​​кг,

Р ₀ - початковий тиск в приміщенні, кПа, Р ₀ = 101 кПа,

z-коефіцієнт участі пального у вибуху, z = 0,5,

V _св = 35,88 - вільний об'єм приміщення, м ^3,

Ρ _в - щільність повітря до вибуху, кг / м ^3,

з _р - теплоємність повітря, з _р = 1,017 кДж / (кг К),

Т ₀ - початкова температура повітря, К,

К _н - коефіцієнт, що враховує негерметичність приміщення і неадіабатічность процесу горіння, К _н = 3,

m = (V _а + V _г) * ρ, кг

V _а - об'єм газу, вийшло з апарата, м ^3,

V _т - об'єм газу, що вийшов з трубопроводів, м ³

Де V _т = V _1т + V _2т,

V _1т = q * τ - об'єм газу, що вийшов із трубопроводу до його відключення, м ³

V _2т = - Об'єм газу, що вийшов із трубопроводу після його відключення, м ³

q - витрати газу, які відповідно до технологічного регламенту в залежності від тиску в трубопроводі, діаметра, температури газового середовища, м ³ / с

τ = 120 - час, за який відбувається витікання, з

P _т - максимальний тиск у трубопроводі з технічного регламенту, кПа

r - внутрішній радіус трубопроводів, м

L - довжина трубопроводів від апарату до засувки, м

Для :

, Кг / с

φ = 0,8 - коефіцієнт закінчення

к = 1,3 - коефіцієнт адіабати

f =

f = м

Т = 293 К

R - газова стала,

μ - молярна маса

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

, Значить,

кг / с

V _1т = 120 * 0,0635 = 7,62 м ³

V _2т = м ³

V _г = 7,62 +0,97 = 8,59 м ³

m = (7,62 +8,59) * 0,85 = 13,77 м ³

Тоді,

Приміщення відноситься до категорії А з вибухонебезпечності. горючі гази (ГГ), легкозаймисті рідини (ЛЗР) з температурою спалаху не більше 28С в такій кількості. що можуть утворювати вибухонебезпечні парогазоповітряні суміші, при займанні яких розвивається розрахунковий надлишковий тиск вибуху в приміщенні, що перевищує 5 кПа. Речовини та матеріали, здатні вибухати і горіти при взаємодії з водою, киснем повітря або одне з одним у такій кількості, що розрахунковий надлишковий тиск вибуху в приміщенні перевищує 5 кПа.

6. Підбір запобіжних клапанів

У ГРП встановлюють два запобіжних клапана: запірний і скидної.

Запірний клапан встановлюють до регулятора тиску по ходу газу і налаштовують на гранично допустиме підвищення і пониження тиску за регулятором. Запірний клапан автоматично відключає подачу газу перед регулятором у випадку різкого підвищення або зниження тиску газу за регулятором.

Скидної клапан призначений для запобігання спрацьовування запірного клапана при незначному підвищенні тиску за регулятором.

Приймаються клапан запобіжний ПКН-50, клапан скидної запобіжний пружинний, мембранний ПСК № 104 СППКЧР - 50 -16.

7. Підбір фільтрів

Для очищення газу від механічних домішок і пилу застосовують фільтри заводського виготовлення, у паспортах яких повинні вказуватися їх пропускна здатність при різних вхідних робочих тисках і втрати тиску в фільтрах.

Фільтруючі матеріали повинні забезпечувати необхідну очищення газу, не утворювати з ним хімічних сполук і не руйнуватися від постійної дії газу.

При виборі фільтрів величина втрат тиску в них, щоб уникнути розриву касет і сіток не повинна перевищувати максимально допустимих значень: 5000Па для сітчастих фільтрів і 10000 Па для волосяних.

До встановлення приймаємо волосяний фільтр ФВ-150.

Втрати тиску у фільтрах в залежності від кількості газу, що проходить через них, приймають за графіком, дод. 15 [5]

де: Δ Р _гр - падіння тиску приймається за графіком, мм в.ст.; Δ Р _гр = 300 мм в.ст

Q - сумарна витрата газу на пром. підприємство; Q = 6450 м ³ / год;

Q _гр - витрата газу приймається за графіком, м ³ / год; Q _гр = 3000 м ³ / год

- Питома вага газу, кг / м ^3;

Р - абсолютний тиск газу проходить перед фільтром, ата. Р = 5 ата.

ЗЗК повинен забезпечувати 25% від робочого тиску, а ЗСК-15%.

3800 * 1,25 = 4750 мм вод. ст.

3800 * 1,15 = 4370 мм вод. ст.

Фільтри, установлювані в ГРП повинні мати пристрої для визначення перепаду тиску в ньому, що характеризує ступінь засміченості касети при максимальній витраті газу.

8. Розрахункова схема газоспоживання

Розбиваємо мережу газопостачання на дільниці і зводимо в таблицю 1.

Таблиця 1. Ділянки газораспределітльной мережі заводу

Розрахунок розподільних газопроводів проводиться в наступному порядку.

Складається розрахункова схема газоотдачи мережі, на якій визначають розрахункові ділянки, їх фактичну довжину в км та розрахункові витрати газу на кожній ділянці мережі.

Встановлюють початкове і кінцеве тиск газу в розподільних газопроводах. За початкове приймається вихідний тиск Г.Р.П. Р _н = 5 кгс / см ^2. Кінцевий тиск заздрості від роботи регуляторів тиску Г.Р.П. та газового обладнання у споживачів.

Розрахункова схема газоотдачи внутрішньозаводської мережі наведена на малюнку 1.

Для обліку місцевих опорів в газопроводах визначають розрахункову довжину газопроводів на кожній дільниці, (км):

L _p = l _ф · 1,1

Розрахунок газопроводів на ділянках виконується за формулою:

,

Де Р _н і Р _к - початковий і кінцевий тиск, кгс / см ^2;

Q _p - Розрахункова витрата газу, м ³ / год;

d - діаметр газопроводу, см;

для практичних розрахунків газопроводів середнього тиску може бути використана номограма [13, малюнок 25]. Приймають значення:

Для визначення діаметрів газопроводів і значення α на кожній ділянці мережі використовують розрахункові витрати газу по ділянках мережі та α _{порівн:}

,

Де Р _к1 - кінцевий тиск у самого далекого споживача газу, кгс / см ^2;

Р _Н1 - початковий тиск у джерела газопостачання, кгс / см ^2;

l _ф - фактична довжина газопроводу від джерела живлення до найдальшого споживача, км.

Кінцевий тиск газу на ділянці, кгс / см ^2:

Знайдене для ділянки 1 кінцевий тиск буде початковим для ділянок 2, 3 і т.д.

Визначимо розрахункові довжини ділянок газопроводу, а результати зведемо в таблицю 2.

Таблиця 2. Розрахункові довжини ділянок газопроводу

Необхідний тиск газу в газопроводах у споживачів наведено в таблиці 3.

Таблиця 3. Необхідний тиск газу в газопроводах у споживачів

Визначимо α _ср по початковому тиску газу у Г.Р.П. Р _Н1 = 1 кгс / см ² і кінцевому тиску газу в газопроводі у найбільш віддаленого споживача - цех № 5 Р _к1 = 0,6 кгс / см ^2.

Діаметри газопроводів можна визначити за формулою:

, Мм

Q - витрата газу з табл. 1

t = 20 ⁰ С

Для ділянки від міста до Г.Р.П. ρ _м = 0,5 і W _р = 25

Для інших ділянок ρ _м = 0,1 і W _р = 15

Результати розрахунку наведені в таблиці 4.

Таблиця 4. Діаметри газопроводів для ділянок мережі

Загальні вимоги безпеки

1. Проектна схема газових мереж повинна забезпечувати їх безпечну і надійну експлуатацію, транспортування газу з заданими параметрами по тиску і витраті.

2. Газовикористовуюче обладнання, автоматика безпеки та регулювання процесу горіння газу повинні забезпечувати безпеку спалювання газу з заданими параметрами по тиску і витраті.

3. При проектуванні і будівництві газових мереж слід передбачати заходи з охорони навколишнього середовища, забезпечення пожежної безпеки та попередження надзвичайних ситуацій відповідно до чинного законодавства.

4. Межі охоронних зон газорозподільних мереж та умови використання земельних ділянок, розташованих в їх межах, повинні відповідати вимогам, встановленим законодавством РФ.

Безпека газових мереж повинна забезпечуватися за такими основними напрямками:

• Забезпечення безперебійного та безпечного транспортування та спалювання газу;

• Забезпечення оперативного відключення споживачів газу і створення умов для локалізації аварії;

• Застосування засобів контролю і засобів протиаварійного захисту;

• Забезпечення безпеки обслуговуючого персоналу в процесі експлуатації.

5. Труби, матеріали, технічні пристрої і газовикористовуюче обладнання, що застосовуються у проектній документації на будівництво газових мереж повинні піддаватися оцінці відповідності в порядку, встановленому Законодавством РФ.

6. Матеріали, з яких виготовляється газовикористовуюче обладнання, повинні відповідати призначенню і бути здатними витримувати технічні, хімічні і теплові умови роботи газовикористовуючого обладнання.

Розрахунки газопроводів на міцність і стійкість повинні проводитися з поєднанням всіх навантажень, що діють на газопровід, з урахуванням часу та напрямки їх дії.

Установку запірної арматури на зовнішніх газопроводах слід передбачати:

• Перед окремо розташованими або блокованими будинками;

• Перед зовнішнім газовикористовуючим обладнанням;

• Перед газорегуляторних пунктах;

• На виході з ГРП, закільцьованих газопроводів;

• На відгалуженнях від газопроводів до груп будинків;

• При перетині залізниць загальної мережі та автомобільних доріг I і II категорій.

Установку запірної арматури на внутрішніх газопроводах слід передбачати:

• На вводі газопроводу в приміщення котельної або виробничої будівлі при розміщенні в ньому ГРУ або газового лічильника;

• Перед газовими лічильниками;

• На відгалуженнях до газовикористовуючого обладнання і КВП;

• Перед пальниками і запальника газовикористовуючого обладнання;

• На продувних газопроводах.

Газовикористовуюче обладнання повинне оснащуватися системою технологічних захистів, які припиняють подачу газу у випадках:

• Погасання факела пальника;

• Відхилення тиску газу перед пальником за межі стійкої роботи;

• Зниження тиску повітря нижче допустимого (для двопровідних пальників);

• Зменшення розрідження в топці (крім топок, що працюють під наддувом);

• Припинення подачі електроенергії при зникненні напруги на пристроях дистанційного і автоматичного управління та засоби вимірювань;

• Відсутність факела на захисно-запального пристрою.

Список літератури

1. Іонін А.А. Газопостачання. Учеб. для вузів. - Ге вид., Перераб. і доп. - М.: Стройиздат, 1989 - 439 с.

2. СНіП 42-01-2002 Газорозподільні системи. М.: Держбуд Росії, ГУП ЦПП, 2003.

3. СП 42-101-2003 Загальні положення з проектування та будівництва газорозподільних систем з металевих і поліетиленових труб. М.: ЗАТ «Полімергаз», 2003.

4. СНиП 23-01-99 Будівельна кліматологія.

5. Фалалєєв Ю.П. Системи газопостачання. Н. Новгород, 1993 – 99 с.

6. СП 42–102–96 Свод правил по применению стальных труб для строительства систем газоснабжения.