8015

10

Для неразъёмных соединений полиэтилен-сталь, используемых в особых грунт условиях, рекомендуется при изготовлении проведение испытаний на стойкость к осевой нагрузке.

Неразъёмные соединения наиболее удобные для применения к эксплуатации, поскольку являются не обслуживаемыми и могут применяться непосредственно в грунте без устройства колодца или футляра.

При строительстве подземных газопроводов в сейсмических районах, на подрабатываемых или закарстованных территориях, в местах расположения неразъёмных соединений полиэтилен-сталь должны устанавливаться контрольные трубки.

Глубина заложения газопровода в обычных грунтовых условиях не должна быть менее 1м до верха трубы. В местах, где гарантировано отсутствие движения транспорта и с/х машин (вне пахотных, орошаемых земель) глубину заложения можно предусмотреть не менее 0,8м до верха трубы. При наличии грунтов с одинаковой степенью пучинистости глубину прокладки газопроводов принимают не менее 0,7 нормативной глубины промерзания, но не менее 0,9м для среднепучинистых грунтов; 0,8 нормативной глубины промерзания, но не менее 1м для сильно и чрезмерно пучинистых грунтов.

Для участков разной степени пучинистости, например, средней и высокой, глубину прокладки принимают ≥ 0,9 от глубины промерзания грунта, но не менее 1м.

Под трубы газопровода на участках распространения пучинистых грунтов рекомендуется предусматривать песчаное основание толщиной 0,1м.

2.3.2 Раздел 2. Распределительные системы газоснабжения.

Разработка системы газораспределения микрорайона города

Современные городские распределительные системы представляют собой сложный комплекс сооружений, состоящий из следующих основных элементов:

•газовых сетей низкого, среднего и высокого давления,

•газораспределительных станций (ГРС),

•контрольно-регуляторных пунктов,

•газорегуляторных пунктов и установок (ГРП и ГРУ).

Сеть газораспределения является единым производственно-технологическим комплексом, включающим в себя наружные газопроводы, сооружения, технические и технологические устройства, расположенные на наружных газопроводах. Этот комплекс предназначен для транспортировки природного газа от отключающего устройства, установленного на выходе из газораспределительной станции, до отключающего устройства, расположенного на границе сети газораспределения и сети газопотребления (в том числе сети газопотребления жилых зданий).

Источник газораспределения служит для подачи газа в распределительную сеть. Газ в газораспределительную сеть поступает из магистрального газопровода через газораспределительную станцию.

Для города применяем двухступенчатую закольцованную систему газоснабжения. От ГРС магистрального газопровода газ транспортируется по сети среднего давления до ГРП, где редуцируется на низкое давление и направляется по газопроводам низкого давления к бытовым потребителям, объектам здравоохранения и общественного питания. Промышленные и крупные коммунальные предприятия (хлебозаводы, прачечные), районные и квартальные котельные подключаем к закольцованному газопроводу среднего давления.

Выбор схемы системы газораспределения микрорайона города

Согласно СП 62.13330.2011 «Газораспределительные системы» выбор схем газораспределения следует проводить в зависимости от объема, структуры и плотности га-

11

зопотребления поселений (сельских и городских) и городских округов, размещения жилых и производственных зон, а также источников газоснабжения (местоположение и мощность существующих и проектируемых магистральных газопроводов, ГРС и др.).

Выбор трассы трубопровода производился из условий обеспечения экономичного строительства, надежной и безопасной эксплуатации газопроводов с учетом перспективного развития поселений, предприятий и других объектов, а также прогнозируемого изменения природных условий.

При проектировании газораспределительной сети необходимо соблюдать допустимые расстояния:

-минимальное расстояние при прокладке по горизонтали до зданий и сооружений составляет 0,4 м;

-расстояние от газопровода до водопровода или напорной канализации для среднего и низкого давления составляет 1 метр, для высокого – 1,5 или 2,0 метра;

-расстояние от газопровода до канализации, дренажа и ливневки составляет 1-1,5, 2-5 и 5 метров соответственно для низкого, среднего и высокого давления;

-расстояние от фундаментов ограждений и опор составляет 1 метр.

Все допустимые расстояния до других инженерных коммуникаций изложены в [4]. При проектировании трассы газопроводов оформляется план сети газораспределения, на котором схематично изображены распределительные трубопроводы, обозначены

диаметры участков трубопроводов с указанием ГОСТ на принятые в проекте трубы, а также основные элементы: отключающие устройства, футляры, коверы и т.п. (см. Приложение А) в соответствии с ГОСТ 21.610.

Расположение ГРП. Выбор месторасположения, определение границ охранной зоны, опознавательные знаки

В схеме газопровода важную роль играет газорегуляторный пункт (ГРП), необходимый для снижения давления газа и поддержания его на заданном уровне в системах газоснабжения. Газопроводы низкого давления используют для газоснабжения жилых домов, общественных зданий и коммунально-бытовых предприятий. Газопровод среднего давления предназначен для подачи газа в газопровод низкого давления через городской ГРП.

ГРП имеет охранную зону с радиусом 10 м. При выборе месторасположения проектируемого ГРП необходимо учитывать розу ветров. [3]

Опознавательные знаки газопроводов устанавливаются в соответствии с [5, п. 4.20]. На опознавательный знак наносятся данные о диаметре, давлении, глубине заложения газопровода, материале труб, расстоянии до газопровода, сооружения или характерной точки и другие сведения.

Опознавательные знаки устанавливаются на железобетонные столбики или металлические реперы высотой не менее 1,5 м или другие постоянные ориентиры.

Узел учёта расхода газа

УУРГ – предназначен для учёта объёма неоднородных по химическому составу неагрессивных газов (природного газа, воздуха, азота), приведённых к стандартным условиям объёма, также может выполнять роль коммерческого узла учёта газа, однако предварительно газ очищается от механических примесей.

12

Рис. 2. Узел учета расхода газа.

Состав узла учёта

1 – фильтр, оснащённый индикатором перепада давлений 2 – манометры для визуального контроля рабочего давления на входе и на выходе

3 – измерительный комплекс на базе ротационного, турбинного или диафрагменного счётчика для измерения объёма, прошедшего через пункт газа, приведённого к стандартным условиям.

4 – устройство обводного газопровода (байпас)

Запорная арматура, представленная шаровыми кранами, а также шаровыми муфтовыми кранами, а также продувочным газопроводом

Также узел оборудуется датчиком разности давлений для контроля перепада давления на счётчике газа в процессе его эксплуатации.

Устройство должно быть оборудовано электрообогревателем с терморегулятором, либо газовым обогревателем, в случае если монтаж оборудования производится в защитном металлическом утеплённом шкафу.

ШУЭО – электрообогрев ШУГО – газовый обогрев

Обвязочные газопроводы промышленных предприятий

При вводе газопровода в здание требуется на газопроводе размещать термозапорный клапан и затем электромагнитный клапан.

Термозапорный клапан используется для автоматического перекрытия подачи газа при превышении температуры в результате пожара.

В котельных или других крупных объектах устанавливается на входном газопроводе, в быту непосредственно перед газопотребляющими приборами.

Рис. 3. Клапан термозапорный.

13

Электромагнитные клапаны предназначены для использования в системах дистанционного автоматического управления газогорелочных устройств, бытовых отопительных установок и в технических трубопроводных системах управления потоком природного и сжиженного газа, воздуха и жидких неагрессивных сред в качестве запорнорегулирующего органа и органа безопасности при продолжительном режиме работ.

Расшифровка обозначений клапанов на примере клапанов серии В

1	–	обозначение серии
2	–	исходное состояние (Н – нормально закрытый, Ф – нормально открытый)
3	–	присоединительный размер в дюймах
1’ = 2,54 см
4	–	исполнение клапана (Н – 2- х позиционный, В – 3- х позиционный, С – для жидких сред,
М –		с электроприводом для регулятора потока газа)
5	–	номинал рабочего давления в кгс/см2
1	кгс/см2 = 0,1 МПА = 1 бар = 1 атм.
6	–	дополнительные устройства (К – наличие ручного регулятора потока, П – наличие дат-

чика положения клапана открыт/закрыт, Е – взрывозащищённое исполнение клапана, фл – фланцевое соединение до 50 мм – муфтовое соединение

50-200 мм – фланцевые соединения

Безопасная эксплуатация агрегата.

В зависимости от типа горелок, запорной арматуры, давления газа и производительности агрегата выбирают:

-необходимое число последовательно устанавливаемых отключающих устройств, предотвращающих утечку газа в топку неработающего агрегата;

-прокладывают трубопроводы безопасности;

-предусматривают автоматические клапаны блокировки газа и воздуха;

-устанавливают специальные штуцеры с пробками, позволяющие периодически проводить проверку герметичности запорной арматуры.

Продувочные линии проектируются так, чтобы непродуваемые участки газопровода имели минимальную протяжённость.

Схемы газопроводов усложняются в следующих случаях:

-при использовании газа среднего давления;

-при применении в качестве отключающих устройств задвижек, которые менее герметичны, чем краны;

-при агрегатах большей производительности и больших размеров.

Если используются горелки турбулентного смешения с вентиляторным дутьём, то на газопроводах устанавливают клапаны блокировки газа и воздуха, автоматически прекращающие подачу газа к горелкам при падении давления в воздуховоде.

Для обеспечения стабильного давления перед горелкой и подачи газа в требуемом количестве используют газовые рампы. При необходимости и возникновении аварийной ситуации газовая рампа обеспечивает герметичное отключение подачи газа. Рампы используются с газовыми или двухтопливными горелками и являются их неотъемлемой частью.

14

Устройство газовой рампы

Рис. 4. Схема газовой рампы.

1 – газовый фильтр

2 – реле минимального давления газа

3 – ПЗК

4 – блок контроля герметичности клапанов (3, 5)

5 – регулирующий пропорциональный клапан PG – импульсная линия давления газа

PA – импульсная линия давления воздуха

PC – импульсная линия давления в камере сгорания

2.3.3 Раздел 3: Использование газа.

Одним из самых важных моментов в теплотехнических расчетах является выбор теплоты (высшей или низшей), по которой будет вестись весь расчет. Для лучшего понимания данного вопроса приведем уравнение горения метана (основного компонента природного газа) в воздухе:

CH4 + 2O2 + 7,52N2 → CO2 + 2H2O + 7,52N2

Таким образом, при сжигании 1м3 CH4 получается 2м3 водяного пара, или с учетом его плотности (800г/м3) – 1,6 кг. Этот пар в продуктах сгорания начнет конденсироваться, выделяя дополнительную теплоту, при температуре ниже температуры точки росы. Таким образом, вводится два разных понятия, для оценки данного явления:

низшая теплота сгорания – количество теплоты, которое выделяется при сжигании 1кг или 1м3 сухого топлива без учёта теплоты конденсации водяных паров;

высшая теплота сгорания учитывает теплоту конденсации водяных паров.

Определение низшей и высшей теплоты сгорания.

Для природного газа определяется по следующим зависимостям:

Q = 358CH4 + 636C2H6 + 913С3H8 + 1189C4H10 + 1465C5H12

CH4, C2H6, … - содержание в природном газе метана, этана, … в % по объёму.

358, 636, … - низшая теплота сгорания каждого компонента формулы, пересчитанная на 1% горючего компонента, содержащегося в природном газе.

Q = 398CH4 + 699C2H6 + 992С3H8 + 1285C4H10 + 1578C5H12 QCB = 1,11QCH

Конденсация продуктов сгорания природного газа наступает при снижении t ух. газов ниже 55-65° С. Когда t ух. газов выше t т. росы, весь расчёт ведётся по низшей теплоте сгорания, и наоборот, при t ух. газов ниже t т. росы по высшей теплоте сгорания (даже когда происходит только на выходе из самой последней ступени).

Также, важную роль играют определения, приводимые ниже.

15

Жаропроизводительность топлива – максимальная температура горения, развиваемая при полном сгорании топлива без избытка в условиях, когда всё выделяющееся при сгорании тепло полностью расходуется на нагрев образующихся продуктов сгорания.

	При подсчёте жаропроизводительности температура топлива и воздуха принимают равной
	нулю.
	Определение жаропроизводительности топлива:
	t	Q
		V ∙ C
	V – объём продуктов сгорания
	C – средневзвешенная теплоёмкость от 0 до tmax.
	Для инженерных расчётов значение теплоёмкости можно принять равным 1,67

кДж/(м3·° С).

Калориметрическая температура – максимальная температура сгорания без учёта диссоциации, развиваемая при полном сгорании топлива, но учитывающая реальные начальные температуры газа и воздуха при α=1.

Теоретическая температура – величина, учитывающая понижение температуры вследствие распада тепла на диссоциацию.

Действительная температура – практическая величина, достигаемая в реальных условиях в наиболее нагретой точке зоны сгорания.

При её определении учитывают наличие избытка воздуха, влияние диссоциации и отвод тепла во внешнюю среду.

Действительная температура может быть повышена предварительным нагревом воздуха, уменьшением его избытка до возможных пределов и снижением тепловых потерь агрегата, которым сжигается газ.

В топливоиспользующем оборудовании выделяют следующие потери теплоты: q1 – КПД

q2 – потери с уходящими газами

q3 – потери с химическим недожогом q4 – потери с механическим недожогом q5 – потери в окружающую среду

q6 – потери со шлакообразованием q1 = КПД =100 – (q 2 + q3 + q5)

Для оценки эффективности использования топлива вводят величину – коэффициент использования топлива.

КИТ (коэффициент использования топлива) = 100 – (q 2 + q3)

Для того чтобы определить неполное сгорание топлива, нужно искать в составе продуктов сгорания CH4 и CO.

В случае полного сгорания топлива:

КИТ = 100 – q 2

Таким образом, повышение эффективности использования топлива во многом зависит от величины потерь теплоты с уходящими газами – чем эта величина меньше, тем выше значение коэффициента использования топлива.

В целом все схемы по использованию теплоты уходящих газов можно классифицировать следующим образом (рис 5).

16

Схема 1. Замкнутая. Используется для нужд топливоиспользующей установки.

I II

Схема 2. Разомкнутая. Используется для нужд предприятия.

I II

Схема 3. Замкнуто-разомкнутая. Используется для нужд предприятия и для нужд топливоиспользующей установки.

I II III

Cхема 4. Энерго-технологическая. Использование продуктов сгорания в качестве сырья.

I IV

Рис 5: Классификация схем использования теплоты уходящих газов. Примечание к схемам: I – топливоиспользующий агрегат (печь, котел); II, III - теплоутилизатор (экономайзер, рекуператор, регенератор); IV – устройство, в котором продукты сгорания используются в качестве сырья.

Схема распространения газового пламени в трубке

17

Рис 6. Схема распространения газового пламени в трубке

Одной из существенных характеристик сгорания газового топлива является скорость распространения пламени. Данная скорость является равномерной, зависит от скорости, с которой горючая газовоздушная смесь нагревается до температуры воспламенения, а также от соотношения объёмов газа и воздуха в горючей газовоздушной смеси.

Наибольшая скорость распространения достигается у водорода и максимального значения она достигает, когда содержание водорода в смеси с воздухом достигает 38%.

Метан принадлежит к медленногорящим газам, скорость сгорания которого примерно в 7 раз меньше скорости сгорания водорода, и достигает максимума при сгорании метана в смеси с воздухом около 10%.

При подаче газовоздушной смеси в трубку навстречу движению пламени при определённых условиях может установиться равновесие между равномерной скоростью распространения пламени и скоростью движущейся ему навстречу газовоздушной смеси, в результате чего пламя на некоторое время могло бы стабилизироваться в определённом месте трубы. Фактически этого не происходит, т.к. на скорость распространения пламени влияют многие факторы. Небольшое увеличение скорости движения горючей смеси образует пламя на конце трубы. При ещё большей подаче газовоздушной смеси, т.е. увеличении её скорости, пламя будет неустойчивое на некотором расстоянии от конца трубы. Послед. увеличение подачи газовоздушной смеси вызовет полное отделение пламени от конца трубы и его погасание. Это явление называют отрывом пламени. При уменьшении подачи смеси факел начнёт втягиваться в трубу. Явление, при котором сгорание газовоздушной смеси происходит внутри горелки, называется проскоком пламени.

Существенное влияние на устойчивость пламени оказывает соотношение объёмов газа и воздуха в газовоздушной смеси.

Проскок пламени приводит к перегреву и разрушению горелки, а также к химическому недожёгу топлива с образованием окиси углерода.

Отрыв пламени ещё более опасен, поскольку при погасании факела газ будет заполнять топку и газоходы, что может привести к взрыву.

Проскок пламени предотвращают, сужая выходное отверстие для газовоздушной смеси. В этом случае увеличивают скорость выхода смеси, которая не позволяет произойти проскоку.

Отрыв пламени можно предотвратить, уменьшая скорость газовоздушной смеси на выходе из горелки, кроме того, применяют различные устройства для надёжного поджигания газовоздушной смеси, организуют рециркуляцию горячих продуктов сгорания, помещают перед факелом керамические рассекатели или наброску из битого огнеупорного кирпича. На выходе из горелки для тела плохообтекаемой формы устанавливают зательные горелки.

18

Рис 7. Способы защиты от отрыва пламени: 1 – огнеупорный горелочный тоннель, 2 – дырчатая горелочная насадка, 3 – рассекающий грибовидный стабилизатор, 4 – плоская стабилизирующая решётка, 5 – решётка с огнеупорной насадкой, 6 – горка из битого огнеупорного кирпича.

Газовые горелки Методы сжигания газа и классификация горелок

Функция газовых горелок: подача газа и воздуха к фронту горения газа, смесеобразование, стабилизация фронта воспламенения, обеспечение треб. интенсивности и процесса горения газа.

По методу сжигания газа все горелки подразделяются на три группы:

19

1. Без предварительного смешения газа с воздухом (диффузионные).

2. С полным предварительным смешением газа с воздухом (кинетические).

3. Сжигание с незавершённым предварительным смешиванием газа с воздухом (диффузи- онно-кинетические).

Рис.8. Классификация горелок по методу сжигания газа: 1 – сопло; 2 – внутренний тёмный конус; 3 – наружная оболочка; 4 – светящийся конус 5 – продукт сгорания газа; 6 – керамический тоннель; 7 – наружный конус.

Широко распространена классификация горелок по способу подачи воздуха:

1.Бездутьевые – воздух поступает в топку за счёт разрежения в ней.

2.Инжекционные – воздух засасывается за счёт энергии струи газа.