Газовый баланс и расчет потребления газа предприятием. Устройство системы промышленного газоснабжения. Основа гидравлического расчета и выбора их элементов.

Промышленные и коммунальные предприятия получают газ от городских распределительных сетей среднего и высокого давления. ТЭЦ и крупные промышленные предприятия присоединяются с помощью специальных газопроводов к ГРС или магистральным газопроводам. Для газоснабжения промышленных предприятий проектируют разветвленную сеть с одним вводом, а для крупных предприятий и ТЭЦ (для которых не допускается перерывов с газоснабжением) применяют кольцевые с одним или несколькими вводами.

Принципиальные системы газоснабжения:

1. Одноступенчатая (непосредственно к ГРС или через центральную ГРП).

2. 2-х и 3-хступенчатая.

Системы могут осуществляться по тупиковой, кольцевой и смешанной схемам. Тупиковая – проста, экономична, но ненадёжна для удалённых потребителей; кольцевая – надёжна, но требует дополнительного газопровода, много стоит ; смешанная – имеет 2-3 тупиковые линии, которые соединены перемычками, повышающими надёжность системы.

Элементы промышленной системы газоснабжения:

1. Вводы газопроводов на территорию предприятия;

2.Межцеховые газопроводы;

3.Внутрицеховые газопроводы;

4. Регуляторные пункты (ГРП) и установки ГРУ;

5.Пункты измерения расхода газа (ПИРГ);

6.0бвязочные газопроводы агрегатов, использующих газ (печи, котлы, сушилки).

Газ от городских сетей поступает на предприятие через ответвление и ввод, на котором устанавливают главное отключающее устройство (вне предприятия) ГОУ. ГОУ состоит из задвижки, сборника конденсата и компенсатора тепловых расширений. Далее газ поступает по межцеховым газопроводам (подземные и надземные). + надземных- нет коррозии газопроводов, менее опасны протечки газа, проще эксплуатация и ремонт. На вводе в цех устанавливают отключающую задвижку. На ответвлениях к агрегатам тоже.

Виды потребления газа:

- бытовое;

- коммунальное;

- промышленное.

Годовой расход газа предприятием, цехом находится с учётом норм расхода теплоты q, Дж/ед, на выработку единицы продукции и годовой программы её выпуска П, ед/год: , м³/год, где

- теплота сгорания газа, Дж/м³;

Расчётный часовой расход газа: Q_р = К_мах ∙ Q_год, где коэффициент часового максимума .

Газовый баланс:

- фактический (составляют по результатам работы за период времени);

- плановый;

- перспективный.

Газовый баланс состоит из приходной и расходной частей. В приходной – все внутренние и внешние источники газа. Первоначально весь приход и расход выражаются в количестве теплоты (за период), при этом учитываются все потери газа при его транспортировке, непрерывность подачи газа, теплота его сгорания, температура его и давление. В расходной части фиксируется потребность газопотребляющих агрегатов в теплоте. Т.о, сначала составляется тепловой баланс по величине необходимой и располагаемой теплоты и по нему можно судить о дефиците или избытке газа. После теплового составляется газовый баланс, исходя из теплоты сгорания газов и их смесей и количества, потребляемой в единицу времени теплоты.

Максимальные газовые расходы определяются по формуле: , где

Q_г - газовое потребление газа, м³/год;

-коэффициент часового максимума неравномерности потребления за год;

М - число часов использования, мах (8760ч).

Количество газа на отопление и вентиляцию зависит от климатических условий и расход его определяется наружной температурой: Q=C∙(t_в- t_н)∙n , где

Q - количество газа на отопительный период n;

С - постоянная величина;

t_в- внутренняя температура,⁰С;

t_н -наружная (средняя) температура для периода n, ⁰С;

n — число часов (суток) стояния температуры t_н .

Общий газовый расход (газовый Баланс )-

Цель гидравлического расчёта: определение оптимальных диаметров труб всех расчётных участков и потерь давления в них. Предварительно надо знать расчётные расходы на участках сети. Перед расчётом рисуют схему сети с отборами газа и ГРП. При наличии одного ГРП и отсутствии нефиксированных отборов подача газа от ГРП запишется как сумма фиксированных отборов Q=ΣQ_i. Для нахождения расходов газа Q_ij на участках кольцевой сети используются уравнения I закона Кирхгофа для баланса расхода в узлах сети: Σ(Q_ij+Q_i)=0, где ij – номера узлов. Расходы, приходящие к узлу считаются (+), а исходящие из него (-). Число таких уравнений равно m-1, где m-число узлов сети. Также значения расходов газа должны удовлетворять уравнения II закона Кирхгофа: алгебраическая сумма потерь давления в каждом кольце (контуре) равна 0 :

. (€)

Для рассматриваемой сети: I: ΔР₁₂+ ΔР₂₃= ΔР₁₄+ ΔР₄₃; II: ΔР₁₆+ ΔР₆₅= ΔР₁₄+ ΔР₄₅; Точки встречи 3 и 5 потоков полуколец могут быть выражены из примерного равенства их расчётных длин. При расчётах кольцевых газопроводов низкого давления невязка ΔР не должна превышать 10 %. Для участков рассматриваемой сети уравнения: Q-Q₁-Q₂-Q₃ -Q₄ – Q₅ – Q₆ = 0

узел 2: Q₁₂ – Q₂ – Q₂₃ = 0;

узел 3: Q₂₃ + Q₄₃ - Q₃ = 0;

узел 4: Q₁₄ + Q₄₃ – Q₄₅ – Q₄ = 0;

узел 5: Q₄₅ + Q₆₅ – Q₅ = 0;

узел 6: Q₁₆ – Q₆₅ – Q₆ = 0.

Известны: Q и Q_i , i = 1…6. Неизвестны: Q₁₂ , Q₂₃ , Q₃₄ , Q₄₅ , Q₆₅ ,Q₆₁. Решение системы позволяет определить расходы газа в каждом элементе сети, а затем и потери давления на каждом участке. Если не предполагать, что потери давления в полукольцах колец 1 и 2 равны, то найденные на основании расходов потери давления ΔР на участках сети не будут удовлетворять условию (€).

Для большинства задач расчета газопровода движение газа можно считать изотермическим (т.к. температура грунта изменяется мало), а температура газа равна температуре грунта, в котором уложен газопровод. Таким образом параметрами, определяющими потоки газа будут: абсолютное давление Р, плотность ρ и скорость v.

Основное уравнение для расчета газопроводов: , где

абсолютное давление в начале и конце трубопровода;

λ - коэффициент трения;

Q - объемный расход;

d - внутренний диаметр,

l - диаметр газопровода.

Гидравлический расчет необходим для определения диаметров газопроводов, обеспечения пропуск необходимого количества газа при допустимых перепадов давления. Для облегчения расчетов газопроводов с достаточной для практической цели точности разработаны таблицы и номограммы. Каждая таблица и номограмма составлена для газа с определенной плотностью и вязкостью и отдельно для низкого среднего и высокого давления. По ним определяют d газопровода - по заданному расходу и потерям давления за счет сил трения и местных сопротивлений: по d и потерям - пропускную способность газопровода, по d b расходу - потери давления, по местным сопротивлениям - эквивалентные длины.

№40