Усач 1. Определение годовых расходов газа .......................................................................... 3 2. Определение часовых расходов газа .......................................................................... 6 3. Принципиальная схема газоснабжения ...................................................................... 7 4. Свойства горючих газов .............................................................................................. 10 5. Сухая перегонка твердого топлива. ........................................................................... 12 6. Предел взрываемости горючих газов ....................................................................... 13 7. Классификация газопроводов. .................................................................................. 14 8. Основное оборудование городских газопроводов. ................................................. 15 9. Гидравлический расчет газопроводов. ..................................................................... 16 10. Гидравлический расчет сложных газопроводов. .................................................... 17 11. Электрогидравлическая аналогия при расчете газовых сетей............................... 19 12. Режимы работы газовых сетей. ............................................................................... 20 13. Регулирование давления газа. Газовые регуляторы. Расчет газопроводов среднего давления. ................................................................................................................ 28 14. Регулятор давления, редуктор давления газа ........................................................ 29 15. регулятор давления рдук ......................................................................................... 31 16. Принципиальная схема ГРП ..................................................................................... 32 17. технологическая схема ГРС ...................................................................................... 34 18. Одоризация газа ....................................................................................................... 36 19. Газоснабжение промышленных предприятий ....................................................... 37 20. Принципиальная схема газоснабжения на базе сжиженного газа ....................... 40 21. Газобалонная установка сжиженного газа. ............................................................ 42 22-23-24........................................................................................................................... 44 25. Использование газовоздушных смесей .................................................................. 51 26. Горение газа.............................................................................................................. 52 27. Организация процесса горения газов ..................................................................... 53 28. Горелка Бунзена ....................................................................................................... 54 29. Определение скорости распространения пламени ............................................... 55 30. Организация устойчивости процесса горения ........................................................ 59 31. Теория цепных реакций горения. ............................................................................ 63 32. Классификация газовых горелок. ............................................................................ 65 33. Горелки без предварительного смешения газа с воздухом: ................................. 67 34. Горелки предварительного смешения газа с частью воздуха необходимого для горения. .................................................................................................................................. 68 35. Горелки полного предварительного смешения газа с воздухом .......................... 70 36. Горелки с незавершенным предварительным смешением газа с воздухом ......... 72 38. Требования к прокладке газопроводов .................................................................. 74 39. Гидравличесикй расчет газопровода среднего давления ..................................... 76 40. гидравлический расчет кольцевых газоповодов .................................................... 77 41. подбор основного оборудования ГРП и ГРС ........................................................... 78 42. основные свойства СУГ используемых для цеелй газоснабжения ........................ 79 1. Определение годовых расходов газа Годовое потребление газа городом, районом города или поселком является основой при составлении проекта газоснабжения. Расчет годового потребления производят по нормам на конец расчетного периода с учетом перспективы развития городских потребителей газа. Продолжительность расчетного периода устанавливают на основании плана перспективного развития города или поселка. Все виды городского потребления газа можно сгруппировать следующим образом: бытовое потребление (потребление газа в квартирах); потребление в коммунальных и общественных предприятиях; потребление на отопление и вентиляцию зданий; промышленное потребление. Расчет расхода газа на бытовые, коммунальные и общественные нужды представляет собой сложную задачу, так как количество газа, расходуемого этими потребителями, зависит от ряда факторов: газооборудования, благоустройства и населенности квартир, газооборудования городских учреждений и предприятий, степени обслуживания населения этими учреждениями и предприятиями, охвата потребителей централизованным горячим водоснабжением и от климатических условий. Большинство приведенных факторов не поддается точному учету, поэтому потребление газа рассчитывают по средним нормам, разработанным в результате анализа многолетнего опыта фактического потребления газа и перспектив изменения этого потребления. Особенно трудно определить расход газа в квартирах. В нормах расхода газа учтено, что население частично питается в буфетах, столовых и ресторанах, а также пользуется услугами коммунально-бытовых предприятий. Годовые расходы газа на приготовление пищи и горячей воды в квартирах, а также на хозяйственно-бытовые и коммунальные нужды общественных зданий, предприятий общественного питания и коммунальных предприятий определяют по нормам СНиП 2.04.08—87, По СНиП, расход газа на приготовление пищи в квартирах при наличии централизованного горячего водоснабжения принимают равным 2800 М Д ж /(год-чел .). При отсутствии централизованного горячего водоснабжения и газового водонагревателя расход газа увеличивается (так как горячую воду приготовляют на плите) и составляет по нормам 4600 М Д ж /(год-чел .). Расход газа на приготовление пищи и горячей воды в газовом водонагревателе принимают равным 8000 М Д ж /(г о д -ч е л .). В табл. 5.1 приведены нормы расхода газа по СНиП в МДж, отнесенные к потреблению одним человеком в год или условному показателю в год. Так, расход в квартирах дан в М Дж в год на 1 чел. Потребление в учреждениях здравоохранения дано в М Дж на 1 койку в год. Расход газа на стирку белья, мытье в банях, приготовление пищи в столовых и на выпечку хлеба приведен в МДж на единицу условного показателя. Такое разнообразие единиц измерения создает известные трудности при расчете годового потребления. [ Ионин 4445 стр] Определение годового расхода газа индивидуально-бытовыми потребителями Население расходует газ на приготовление пищи и горячей воды. Согласно заданию на КП, доля населения, использующего природный газ на те и другие нужды, не одинакова; следовательно, нельзя пользоваться нормой 2400*103 ккал/(чел*год). Для приготовления пищи следует принять норму в 970*103 ккал/(чел*год), а для горячей воды - 1430*103 ккал/(чел*год). Годовой расход газа индивидуально бытовыми потребителями определяется исходя из норм потребления тепла Приложения А СП 42-101-2003. Vгод qN Q рн , где α – доля населения, использующего газ на приготовление пищи или горячей воды (п. 1.1.4); q – норма расхода тепла в год на приготовление пищи или горячей воды; Qн N – численность населения, использующего газ; р - низшая рабочая теплота сгорания газа, определяется исходя из месторождения (п. 1.1.2). Следует помнить, что расходы на приготовление пищи и горячей воды вычисляются отдельно. Определение годового расхода газа предприятиями и учреждениями коммунально-бытового обслуживания населения Прачечные При расчете потребления газа прачечными учитываем расход газа на стирку белья в домашних условиях и банях. Принимаем норму накопления белья 100 т. На 1000 жителей. год Vпрач Z 100 q N 1000 Q рн где Z – процент использования жителям пропускной способности предприятия (п. 1.1.5); q - норма расхода теплоты на стирку белья в механизированных прачечных, включая сушку и глаженье. Бани При определении количества помывок в банях, исходим из расчета 52 помывки в год. год Vбани Z 52 q N Q рн , где q – норма расхода теплоты на одну помывку. Предприятия общественного питания При расчете годового расхода газа на предприятиях общественного питания учитываем их среднюю загрузку. Охват обслуживанием населения предприятиями общепита принимаем Z общей численности, считая, что каждый человек регулярно пользуется столовыми и ресторанами, потребляет в среднем в день один обед плюс один ужин или завтрак. год V рест Z N 360 q Q рн , где q – норма расхода теплоты на один обед и завтрак или на один обед и ужин. Предприятия здравоохранения При расходе газа на предприятиях здравоохранения принимаем, что их вместимость определяется из расчета 12 коек на 1000 жителей. год Vбольн Z 12 N q1 q 2 1000 Q рн , где q1 – норма расхода теплоты на приготовление пищи; q2 – норма расхода теплоты на приготовление горячей воды для хозяйственно-бытовых нужд и лечебных процедур (без стирки белья). Предприятия хлебопекарной промышленности 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 G = 0,6 - 0,8 тонны. В эту норму входит выпечка и чёрного, и белого хлеба, а также выпечка кондитерских изделий. Поэтому удельный расход теплоты применим осредненным. При расчёте расхода газа охват газоснабжением хлебозаводов и пекарен примем равным Z. Общий расход теплоты на хлебозаводы и пекарни определяются по формуле: год Vпекар G N 360 q 1000 Q рн Мелкая городская промышленность Годовые расходы газа на нужды предприятий торговли, предприятий бытового обслуживания населения (парикмахерские, ателье, мастерские, магазины) принимаем как % (п. 1.1.7 б) годового расхода газа на коммунально-бытовые нужды. год V мгод гп Vком быт [Методичка Морозова 5-7стр] 2. Определение часовых расходов газа Системы газоснабжения населенных пунктов рассчитывают на максимальный часовой расход газа. Максимальный расчетный часовой расход газа на хозяйственно-бытовые и производственные нужды следует определять, как долю годового расхода газа по формуле: час V час k max V год час где k max – коэффициент часового максимума (коэффициент перехода от годового расхода к максимальному часовому расходу газа); V год – годовой расход газа, м3/год. Значения коэффициента часового максимума расхода газа на хозяйственно-бытовые нужды в зависимости от численности населения, снабжаемого газом, приведены в таблице 2 СП 42-101-2003. Значения коэффициента часового максимума расхода газа для бань, прачечных, предприятий общественного питания и предприятий по производству хлеба и кондитерских изделий - в таблице 3 СП 42-101-2003. [Методичка. Очень развернутая инфа Ионин 61-72] 3. Принципиальная схема газоснабжения Принципиальная схема газотранспортной системы показана на рис. 3.1. Газ из скважины поступает в сепараторы, где от него отделяются твердые и жидкие механические примеси. Далее по промысловым газопроводам газ поступает в коллекторы и в промысловые газораспределительные станции (ПГРС). Здесь газ вновь очищают в масляных пылеуловителях, осушают, одорируют и снижают давление газа о расчетного значения, принятого в магистральном газопроводе. В начальный период эксплуатации пластовое давление бывает достаточное. Головную компрессорную станцию строят только после снижения давления в пласте. Промежуточные компрессорные станции располагают примерно через 150 км. Для возможности проведения ремонтов предусматривают линейную запорную арматуру, которую устанавливают не реже чем через 25 км. Для надежности газоснабжения и возможности транспортировать большие потоки газа современные магистральные газопроводы выполняют в две или несколько ниток. Газопровод заканчивается газораспределительной станцией (или несколькими ГРС), которая подает газ крупному городу или промышленному узлу. По пути газопровод имеет отводы, по которым газ поступает к ГРС промежуточных потребителей (городов, населенных пунктов и промышленных объектов). Система магистрального транспортирования газа от промыслов до потребителей является достаточно жесткой, так как ее аккумулирующая способность невелика и может лишь частично покрыть внутрисуточную неравномерность потребления. Для покрытия сезонной неравномерности используют подземные хранилища и специально подобранные потребители- регуляторы, которые в зимний период работают на другом виде топлива (газомазутные или пылегазовые электростанции). Г азопроводы строят диаметром до 1420 мм. Использование труб больших диамеров повышает экономичность газотранспортной системы. Газопроводы рассчитывают на максимальное давление в 7,5 МПа, которое имеет место после компрессорных станций. По мере движения газа его давление уменьшается, так как потенциальная энергия расходуется на преодоление гидравлических сопротивлений. Перед компрессорными станциями давление снижается до 3...4 МПа. Мощность применяемых газоперекачивающих агрегатов 8. .10 тыс. кВт. Для транспортирования большого количества газа необходимо увеличить пропускную способность газопроводов. В связи с этим новые магистральные газопроводы проектируют на давление 7, 5 МП а (вместо 5,5 М Па). [Ионин 17-19 стр] [Ионин 17-19 стр. Более подробно про город 21 и далее] 4. Свойства горючих газов Газообразное топливо представляет собой смесь горючих и негорючих газов, содержащую некоторое количество примесей. К горючим газам относятся углеводороды, водород и оксид углерода. Негорючие компоненты — это азот, оксид (И) углерода и кислород. Они составляют балласт газообразного топлива. К примесям относят водяные пары, сероводород, пыль. Искусственные газы могут содержать аммиак, цианистые соединения, смолу и пр. Газообразное топливо очищают от вредных примесей. Содержание вредных примесей в граммах на 100 м газа, предназначенного для газоснабжения городов, по ГОСТ 5542— 78, не должно превышать: сероводорода — 2, меркаптановой серы —3,6, механических примесей—0,1. Отклонение теплоты сгорания от номинального значения не должно быть более ± 5%. Для газоснабжения применяют, как правило, сухие газы. Содержание влаги не должно превышать количества, насыщающего газ при / = —20 °'С (зимой) и 35 °С (летом). Влагосодержание насыщенного газа в зависимости от его температуры приведено в табл. 1. 1. Если газ транспортируют на большие расстояния, то его предварительно осушают. Природные газы Для газоснабжения городов и промышленных предприятий применяют природные газы. Они представляют собой смесь различных углеводородов метанового ряда. Природные газы не содержат водорода, оксида углерода и кислорода. Содержание азота и диоксида углерода обычно бывает невысоким. Газы некоторых месторождений содержат сероводород. Природные газы можно подразделить на три группы: 1) газы, добываемые из чисто газовых месторождений. Они в основном состоят из метана и являются тощими или сухими. Тяжелых углеводородов (от пропана и выше) сухие газы содержат менее 50 г/м 3; 2) газы, выделяемые из скважин нефтяных месторождений совместно с нефтью, часто называют попутными. Помимо метана они содержат значительное количество более тяж елых углеводородов (обычно свыше 150 г/м 3) и являются жирными газами. Жирные газы представляют собой смесь сухого газа, пропанбутановой фракции и газового бензина; 3) газы, добываемые из конденсатных месторождений, состоят из смеси сухого газа и паров конденсата, который выпадает при снижении давления (процесс обратной конденсации). Пары конденсата представляют собой смесь паров тяжелых углеводородов, содержащих С5 и выше (бензина, лигроина, керосина). Искусственные газы При термической переработке твердых топлив в зависимости от способа переработки получают газы сухой перегонки и генераторные газы. Как те, так и другие в настоящее время весьма редко применяют для газоснабжения городов и промышленности. [Ионин 4-6 стр] 5. Сухая перегонка твердого топлива. Сухая перегонка твердого топлива представляет собой процесс его термического разложения, протекающий без доступа воздуха. Характер преобразований, претерпеваемых топливом, определяется в основном его природой и те. Сухая перегонка топлива, происходящая при высоких температурах ( 900 - 1100 С), называется коксовавшем Сухая перегонка заключается в нагревании топлива без доступа воздуха, благодаря чему из твердого топлива выделяется в парообразном состоянии вода разложения, а затем разлагается органическая часть топлива с выделением газообразных продуктов и смолистых веществ. Горючие газы, торфяной кокс, каменноугольный рыхлый неспекшийся кокс и полукокс используют как энергетическое и промышленное топливо; древесный уголь является хорошим газогенераторным и кузнечным топливом; плотный спекшийся кокс, полученный из коксующихся углей, используют в металлургической промышленности для выплавки металлов из руд. Из древесной и торфяной воды разложения и смолы вырабатывают спирт, парафин, воск и другие материалы. 6. Предел взрываемости горючих газов Нижний предел взрываемости также известный как нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР) - это минимальная концентрация горючих соединений, при которой может произойти взрыв. Верхний предел взрываемости также известный как верхний концентрационный предел распространения пламени (ВКПР) - это максимальная концентрация горючих соединений, при которой может произойти взрыв. Наличие пределов воспламенения газа, объясняется тем, что для бедных и богатых смесей значительно снижается теоретическая температура горения, а в следствие потерь теплоты в окружающую среду температура пламени настолько падает, что смесь теряет способность к горению. 7. Классификация газопроводов. Газопроводы в зависимости от давления подразделяют: газопроводы высокого давления I категории — при рабочем давлении газа свыше 0,6 МПа (6 кгс/см²) до 1,2 МПа (12 кгс/см²) включительно для природного газа и газовоздушных смесей, до 1,6 МПа (16 кгс/см²) для сжиженных углеводородных газов (СУГ); газопроводы высокого давления II категории — при рабочем давлении газа свыше 0,3 до 0,6 МПа (3...6 кгс/см²); газопроводы среднего давления — при рабочем давлении газа свыше 500 даПА (0,05 кгс/см²) до 0,3 МПа (3 кгс/см²); газопроводы низкого давления — при рабочем давлении газа до 500 даПА (0,05 кгс/см²) включительно. В зависимости от местоположения относительно планировки населенных пунктов газопроводы разделяют на уличные, внутри-квартальные, дворовые, межцеховые. По расположению относительно поверхности земли газопроводы классифицируют на подземные (подводные), надземные (надводные) и наземные. По назначению в системе газоснабжения газопроводы делят на распределительные, газопроводы-вводы, вводные, продувочные, сбросные, импульсные, а также межпоселковые. В зависимости от материала труб газопроводы бывают металлические (стальные, медные и др.) и неметаллические (полиэтиленовые и др.). По виду транспортируемого газа различают газопроводы природного газа, попутного и сжиженного. 8. Основное оборудование городских газопроводов. ОБОРУДОВАНИЕ ГАЗОПРОВОДОВ - — технич. устройства, устанавливаемые на газопроводах с целью повышения эффективности и безопасности функционирования системы газоснабжения. К ним относятся запорная арматура, конденсатосборники, компенсаторы, контрольные проводники, контрольно-измерительные пункты и контрольные трубки. В качестве запорной арматуры на газопроводах применяют краны и задвижки, на газопроводах низкого давления могут применяться гидрозатворы. Краны изготовляют с диаметрами условных проходов 15—100 мм, рассчит. на рабочее давление 0,01—0,6 МПа. Задвижки в качестве запорной арматуры используют на газопроводах всех давлений с диаметрами 50 мм и более. Паралл. задвижки устанавливают на газопроводах с давлением до 0,3 МПа, а клиновые — на газопроводах всех давлений, При давлении газа до 0,6 МПа применяют чугунные задвижки, а при большем — стальные. 9. Гидравлический расчет газопроводов. В основе гидравлического расчета газопроводной сети лежит определение оптимальных размеров газопроводов, обеспечивающих пропуск необходимых количеств газа при допустимых перепадах давления. Расчет ведется исходя из максимально возможных расходов газа в часы максимального газопотребления(?). При этом учитываются расходы газа на нужды производственных, коммунально-бытовых потребителей, а также на индивидуально-бытовые нужды населения. Расчетные расходы газа принимаются в качестве сосредоточенных нагрузок, для СНД также учитывается также и равномерно распределенная нагрузка. Отличительной особенностью систем газоснабжения среднего давления с установкой газорегуляторных пунктов у каждого потребителя или небольшой группы потребителей населенного пункта является применимость к ним принципа расчета сетей с равномерно распределенными нагрузками. При движении газа по трубопроводам происходит постепенное снижение первоначального давления за счет преодоления сил трения и местных сопротивлений. Для определения диаметров сначала нужно определить удельные потери давления Δ𝑃доп 1,1𝐿 , допустимые потери давления/расстояние до самой удаленной точки Δ𝑃уд = Внутренний диаметр газопровода принимается из стандартного ряда внутренних диаметров (ближайший больший для стальных труб) и определяется по номограммам. 10. Гидравлический расчет сложных газопроводов. Сложными называются трубопроводы, имеющие ответвления или состоящие из нескольких линий. Выбор направлений движения газа от источников (ПРГ или ГРС) до точек схода Расчет тупиковых газопроводов. Особенностью расчета тупиковых газопроводов является то, что определение диаметров участков газопровода ведут по суммарным расходам газа на участках и допускаемой потере давления. Для упрощения расчетов принимается, что бытовыми и коммунально-бытовыми потребителями газ по пути его следования расходуется равномерно. Расход газа, отбираемый на участке газопровода называется путевым. Также по газопроводу может проходить газ, предназначенный для других участков. Для данного участка этот расход будет транзитным. Расчетный расход для каждого участка рассчитывается по формуле 𝑉р = 𝑉т + 0.5𝑉п Диаметры газопроводов определяются по расходу газа и допустимым потерям. Для уличных распределительных газовых сетей следует ориентироваться на перепад давления в 120 даПа(видимо 1200 пА?). Расчет кольцевых газопроводов. В отличие от тупиковых сетей, в которых направления потоков и количества газа, протекающие по расчетным участкам определены, в многокольцевых сетях они непостоянны. Задачей гидравлического расчета таких сетей является определение диаметров участков сети, которые обеспечивают равномерность гидравлического режима всей сети и подачу всем потребителям требуемых количеств газа при заданных перепадах давления. Решение такой задачи базируется на 2 условиях. 1 – Алгебраическая сумма всех расходов газа в узле должна быть равна 0 (закон Кирхгоффа). 2 – сумма потерь давления в одном полукольце = сумме потерь давления в другом полукольце (допускается невязка до 10%). При подборе диаметра полукольца также необходимо предусмотреть возможность его работы в аварийном режиме. Определение расхода в аварийном режиме: 11. Электрогидравлическая аналогия при расчете газовых сетей. Метод электрогидравлических аналогий – это метод анализа гидравлических схем, основанный на систематическом перенесении теории электрических схем в гидродинамику. Применение электрогидравлической аналогии основано на систематическом переносе теории электрических цепей в гидравлику. При этом основные электрические уравнения переходят в соответствующие гидравлические соотношения, которые всегда выполняются и на основании которых можно составлять гидравлические схемы и анализировать их теми же методами, что и электрические цепи. Уравнения для длинных электрических линий и для труб с потоком жидкости идентичны, а их физические величины подобны друг другу: Трубопровод Давление P Расход Q 2a/S Электрическая линия Напряжение U Сила тока I Активное сопротивление R 12. Режимы работы газовых сетей. График давлений, соответствующий расчетному режиму работы газовой сети при непосредственном присоединении к ней потребителей: Тут трындец много текста и я не смог выбрать главное, так что вот: 13. Регулирование давления газа. Газовые регуляторы. Расчет газопроводов среднего давления. Управление гидравлическим режимом работы системы газоснабжения осуществляют с помощью регуляторов давления, которые автоматически поддерживают постоянное давление в точке отбора импульса независимо от интенсивности потребления газа. При регулировании давления происходит снижение начального, более высокого давления, на конечное (более низкое) Автоматический регулятор давления состоит из регулирующего и реагирующего устройства. Основной частью реагирующего устройства является чувствительный элемент (мембрана), а основной частью регулирующего устройства — регулирующий орган (у регуляторов давления дроссельный орган). Чувствительный элемент и регулирующий орган соединяются между собой исполнительной связью. На рис. 7.1. показаны схема регулятора давления и условно газовая сеть, которая является объектом регулирования. Д авление до регулятора обозначено р1, давление после регулятора — р2. Автоматический регулятор — типа «после себя», поэтому давление р2 является регулируемым параметром. При установившейся работе системы количество газа в газовой сети М остается постоянным, а приток газа М п равен количеству отбираемого газа, т. е. его стоку М с. Следовательно, условием равновесия системы является равенство М П= М С, при этом регулируемый параметр сохраняет постоянное значение р 2 = сопз1. Если равновесие притока и стока будет нарушено, например вследствие изменения режима потребления (т. е. М „ Ф М С), тогда будет изменяться и регулируемое давление р2 [Ионин 135 стр и далее + Расчет ССД в ПДФ] 14. Регулятор давления, редуктор давления газа —разновидность регулирующей арматуры, автоматически действующее автономное устройство, служащее для поддержания постоянного давления газа в трубопроводе. При регулировании давления происходит снижение начального высокого давления на конечное низкое. Это достигается автоматическим изменением степени открытия дросселирующего органа регулятора, вследствие чего автоматически изменяется гидравлическое сопротивление проходящему потоку газа. Астатический В астатических регуляторах на чувствительный элемент (мембрану) действует постоянная сила от груза 2. Активная (противодействующая) сила — это усилие, которое воспринимает мембрана от выходного давления P . При увеличении отбора газа из сети 4 будет уменьшаться давление P , баланс сил нарушится, мембрана пойдет вниз и регулирующий орган откроется. 2 2 Такие регуляторы после возмущения приводят регулируемое давление к заданному значению независимо от величины нагрузки и положения регулирующего органа. Равновесие системы может наступить только при заданном значении регулируемого давления, причем регулирующий орган может занимать любое положение. Такие регуляторы следует применять на сетях с большим самовыравниванием, например, в газовых сетях низкого давления достаточно большой ёмкости. Люфты, трение в сочленениях могут привести к тому, что регулирование станет неустойчивым. Для стабилизации процесса в регулятор вводят жесткую обратную связь. Такие регуляторы называются статическими. При статическом регулировании равновесное значение регулируемого давления всегда отличается от заданной величины, и только при номинальной нагрузке фактическое значение становится равным номинальному и характеризуется неравномерностью (регулируемоe давлениe).В регуляторе груз заменен пружиной — стабилизирующим устройством. Усилие, развиваемое пружиной, пропорционально её деформации. Когда мембрана находится в крайнем верхнем положении (регулирующий орган закрыт), пружина приобретает наибольшую степень сжатия и P — максимальное. При полностью открытом регулирующем органе значение P уменьшается до минимального. Статическую характеристику регуляторов выбирают пологой, с тем чтобы неравномерность регулятора была небольшой, при этом процесс регулирования становится затухающим. 2 2 15. регулятор давления рдук 16. Принципиальная схема ГРП Газ через входной газопровод поступает на фильтр, где очищается от механических примесей, и через предохранительно запорный клапан подается в регулятор давления, где давление газа снижается и поддерживается постоянным, независимо от расхода. В случае повышения давления газа после регулятора выше допустимых значений, например в результате сбоя работы регулятора давления газа — срабатывает предохранительно-сбросной клапан — ПСК или гидрозатвор (ГЗ) , в результате чего излишки давления газа сбрасываются в атмосферу. Если давление газа продолжает возрастать и сброс газа через ПСК достаточного эффекта не дал, срабатывает предохранительно-запорный клапан и доступ газа потребителю через эту линию редуцирования прекращается. Для того, чтобы обеспечить безаварийную подачу газа потребителю, даже в случае выхода из строя регулятора давления ГРП закольцовывают по выходному давлению, либо устанавливают в ГРП дополнительную линию редуцирования Стоит отметить, что в схеме ГРП (без резервной линии редуцирования) предусматривается байпасная линия, которая позволяет подавать газ и осуществлять ручное регулирование выходного давления газа на время ремонта оборудования или проведения технического обслуживания ГРП. На входе и выходе из ГРП установлены манометры. На входе в ГРП промышленного назначения либо в узлах учета газа замеряется температура газа с помощью термометра. Для централизованного замера расхода газа устанавливается измерительное устройство — газовый счетчик промышленного назначения. Для снижения давления газа в ГРП применяются регуляторы давления прямого и непрямого действия. В регуляторах прямого действия конечный импульс давления воздействует на мембрану, которая через рычажное устройство связано с дроссельным органом. При уменьшении выходного давления степень открытия дроссельного органа увеличивается, при увеличении — уменьшается. В результате выходное давление газа поддерживается постоянным. Для приведения в действие регуляторов давления непрямого действия источником энергии служит сжатый воздух и газ давлением 200-1000кПа. Применяются регуляторы давления непрямого действия при входном давлении более 1,2МПа и выходном более 0,6МПа. Также в последнее время все чаще применяют комбинированные регуляторы давления, представляющие из себя предохранительно-запорный клапан и регулятор давления в одном корпусе. 17. технологическая схема ГРС На рисунке 1 представлена технологическая схема ГРС, где обозначены основные узлы ГРС, каждый из которых имеет своё назначение. Основные узлы ГРС: 1. узел переключения; 2. узел очистки газа; 3. узел предотвращения гидратообразования; 4. узел редуцирования; 5. узел учёта газа; 6. узел одоризации газа. Узел переключения ГРС предназначен для переключения потока газа высокого давления с автоматического на ручное регулирование давления по обводной линии, а также для предотвращения повышения давления в линии подачи газа потребителю с помощью предохранительной арматуры. Узел очистки газа ГРС предназначен для предотвращения попадания механических (твёрдых и жидких) примесей в технологическое и газорегуляторное оборудование и средства контроля и автоматики ГРС и потребителя. Узел предотвращения гидратообразований предназначен для предотвращения обмерзания арматуры и образования кристаллогидратов в газопроводных коммуникациях и арматуре. Узел редуцирования газа предназначен для снижения и автоматического поддержания заданного давления газа, подаваемого потребителю. Узел учёта газа предназначен для учёта количества расхода газа с помощью различных расходомеров и счётчиков. Узел одоризации газа предназначен для добавления в газ веществ с резким неприятным запахом (одорантов). Это позволяет своевременно обнаруживать утечки газа по запаху без специального оборудования. 18. Одоризация газа Природный газ не имеет запаха. Поэтому для своевременного выявления утечек газа его одоризируют. В качестве одоранта применяют этилмеркаптан( S2H5SH). По токсичности качественно и количественно он идентичен сероводороду, имеет резкий неприятный запах. Количество вводимого в газ одоранта определяется таким образом, чтобы при концентрации в воздухе газа , не превышающей 1/5 нижнего предела взрываемости, ощущался резкий запах одоранта. На практике средняя норма расхода этилмеркоптана установлена 16г на 1000 м3 газа при 0 С и давлении 101,3 кПа. Наибольшее распространение получили капельные и барботажные одоризаторы. Капельные просты по конструкции, но их недостаток в ручном регулировании спуска одоранта.В барботажных одорант испаряется при барботаже через него газа в специальных камерах. Барботажныевыпускаются автоматизированными и имеют большее распространение. Стр. 17. 19. Газоснабжение промышленных предприятий Промышленные и коммунальные предприятия получают газ от городских распределительных сетей среднего и высокого давления. Предприятия с малыми расходами газа (50... 150 м3/ч) можно присоединять также к сетям низкого давления. Оптимальный вариант присоединения в этом случае должен быть обоснован техникоэкономическим расчетом. Крупные промышленные предприятия и ТЭЦ присоединяют с помощью специальных газопроводов к ГРС или магистральным газопроводам. Промышленные системы газоснабжения состоят из следующих элементов: 1) вводов газопроводов на территорию предприятия; 2) межцеховых газопроводов; 3) внутрицеховых газопроводов; 4) регуляторных пунктов (ГРП) и установок (ГРУ ); 5) пунктов измерения расхода газа (П И РГ); 6 ) обвязочных газопроводов агрегатов, использующих газ. Газ от городских распределительных сетей поступает в промышленные сети предприятия через ответвления и ввод. На вводе устанавливают главное отключающее устройство, которое следует размещать вне территории предприятия в доступном и удобном для обслуживания месте, максимально близко к распределительному газопроводу, но не ближе 2 м от линии застройки или стены здания. Для газоснабжения промышленных предприятий проектируют тупиковую разветвленную сеть с одним вводом. Только для крупных предприятий, не допускающих перерыва в газоснабжении, ГРЭС и ТЭЦ применяют кольцевые схемы сетей с одним или несколькими вводами. Транспортирование газа от ввода к цехам осуществляется по межцеховым газопроводам, которые могут быть подземными и надземными. Выбор способа их укладки зависит от территориального расположения цехов, характера сооружений, по которым предполагается прокладка газопроводов, насыщенности проездов под земными сооружениями. Надземная прокладка межцеховых газопроводов имеет ряд преимуществ по сравнению с подземной: исключается подземная коррозия газопроводов; менее опасны утечки газа, так как вытекающий из трубопровода газ рассеивается в атмосфере; утечки легче обнаружить и устранить; проще эксплуатировать и осуществлять наблюдение за состоянием газопроводов. При использовании в качестве опор для газопроводов существующих колонн, эстакад, стен и покрытий зданий надземная прокладка газопроводов экономичнее подземной. Из приведенных данных следует, что надземная прокладка газопроводов предпочтительнее подземной. В конечных точках межцеховых газопроводов следует предусматривать продувочные газопроводы. В зависимости от конкретных условий проектирования промышленных систем газоснабжения используют различные принципиальные схемы, которые классифицируют следующим образом. I. Одноступенчатые системы газоснабжения а) при не посредственном присоединении пред приятий к городским распределительным сетям низкого давления (1-1); б) при присоединении промышленных объектов к городским сетям через центральный ГРП и с низким давлением в промышленных газопроводах (/-2); в) при присоединении промышленных объектов к городским сетям через центральный ГРП и со средним давлением в промышленных газопроводах (1-3), И. Двухступенчатые системы (см. рис. 11.1): а) при непосредственном присоединении промышленных объектов к городским сетям среднего давления цеховыми ГРУ и с низким давлением в цеховых газопроводах (11-1)', б) при непосредственном при соединении промышленных объектов к городским сетям среднего давления цеховыми ГРУ и со средним давлением в цеховых газопроводах (11-2); в) при присоединении к городским сетям через центральный ГРП, со средним давлением в межцеховых газопроводах, цеховыми ГРУ и с низким давлением в цеховых газопроводах (11-3) \ г) при присоединении к городским сетям через центральный ГРП со средним давлением в межцеховых ‘газопроводах, цеховыми ГРУ и со средним давлением в цеховых газопроводах 11-4). У средних и крупных предприятий агрегаты в отдельных цехах обычно оборудуют горелками, которые работают на различных давлениях. В связи с этим при проектировании возникает необходимость в комбинации при веденных принципиальных схем. Так, часто проектируют промышленную систему газоснабжения с центральным ГРП и ГРУ только у отдельных цехов. Такую систему получают путем комбинации схем 1-3, 11-З и 11-4. 20. Принципиальная схема газоснабжения на базе сжиженного газа Автономная газификация или автономное газоснабжение производится следующим образом: на определённом расстоянии от зданий и сооружений, септиков и скважин в землю закапывается резервуар, называемый газгольдером. От газгольдера проводится небольшой пластиковый мини-газопровод к Вашему газовому оборудованию, которое обеспечивает подачу тепла, горячей воды, приготовление пищи, а при установке газового генератора – и электричества по всему коттеджу. В состав системы входит: газгольдер емкостью от 1650 литров до 25000 или более литров, двухступенчатый блок редуцирования, система электрохимической защиты, бетонная плита, к которой крепится газгольдер, полиэтиленовый газопровод и цокольный ввод в дом (переход металл-пластик). Газгольдер заполняется сжиженным газом (смесью пропана и бутана) с помощью автомобильной цистерны через специальный сливной шланг. Газовоз приезжает к вам 12 раза в год, по Вашей заявке. Залитый сжиженный газ испаряется внутри резервуара, при этом его пары, пройдя через регулятор давления, под пониженным давлением 30 Мбар поступают в газопровод и далее непосредственно к приборам потребления. Кроме того, в систему автономного газоснабжения входит следующее оборудование безопасности: • предохранительный клапан — клапан, сбрасывающий газ при опасном повышении давления в газгольдере; • сигнализатор уровня заправки, указывающий на уровень опасного наполнения резервуара (более 85% объема) и автоматически перекрывающий клапан наполнения; • измеритель уровня жидкой фазы газа с отметкой уровня опасного наполнения газгольдера (более 85% объема); • предохранительный запирающий клапан, перекрывающий подачу паровой фазы в регулятор давления в случае опасного повышения давления за ним при выходе его из строя или снижении давления при повреждении газопровода; • предохранительный сбрасывающий клапан, осуществляющий сброс газа из газопровода в случае повышения давления в газопроводе; • приспособление для заземления газовоза при заправке; • внутри котельной и вблизи газовой плиты устанавливаются системы автоматического контроля загазованности. При возникновении концентрации паров сжиженного газа в помещении на уровне 10% от взрывоопасной датчики перекрывают электромагнитный клапан, размещенный перед вводом в помещение. 21. Газобалонная установка сжиженного газа. Для снабжения сжиженным газом отдельных потребителей широко используются газобаллонные установки состоящие из одного или двух баллонов, наполненных сжиженным газом; регулятора, снижающего давление паров сжиженного газа до 3...4 кПа; предохранительных клапанов; запорных вентилей и соединительных трубопроводов. Баллоны, рассчитанные на рабочее давление 1,6 МПа, изготовляют из стали. Вместимость баллонов изменяется от 0,9 до 50 л. В настоящее время в газовых хозяйствах находятся в эксплуатации портативные баллоны вместимостью 0,9; 5 и 12 л*. Доставляют эти баллоны и подключают их к газовым приборам сами потребители. Транспортабельные баллоны имеют вместимость 27 и 50 л. В качестве запорного устройства у баллонов вместимостью от 0,9 до 27 л используют самозапирающиеся клапаны, которые ввертывают в горловину баллона. Горловины баллонов вместимостью 50 л оборудуют угловыми вентилями. Баллоны вместимостью 5, 12 и 27 л выпускают с защитными воротниками, а баллоны вместимостью 50 л — с защитными колпаками. Портативные баллоны вместимостью более 5 л присоединяют к газовой плите через регулятор давления и устанавливают рядом с плитой. Промышленность выпускает специальные трех конфорочные плиты, имеющие духовой шкаф и встроенный баллон вместимостью 27 л. Газобаллонные установки размещают внутри здания и вне его. Установки с одним баллоном располагают в помещении, где потребляется газ, на расстоянии не менее 1 м от плиты, радиаторов отопления или печи. Их размещают в помещениях, где по правилам безопасности допускают установку газовых плит. Достоинством газобаллонных установок, располагаемых в помещениях, являются их простота и высокая производительность. Баллон в любое время года имеет температуру около 20°С, обеспечивающую интенсивное испарение сжиженного газа. Установлено, что баллон вместимостью 50 л обеспечивает одновременную работу четырехконфорочной плиты и емкостного водонагревателя или разновременную работу той же плиты и проточного водонагревателя. Недостатком такой установки являются наличие в здании сосудов с горючим веществом и неудобство эксплуатации, заключающееся в переносе и присоединении баллонов. Газобаллоннные установки, располагаемые вне здания, состоят из двух баллонов, помещенных в металлическом шкафу. Их применяют для газоснабжения одноквартирных домов. При эксплуатации газ отбирают из одного баллона, а второй находится в резерве. В шкафу устанавливают один регулятор давления на два баллона с вмонтированным предохранительным клапаном. Регулятор при соединяют к вентилю баллона медны ми или латунными трубками и накидными гайками. Газ поступает из регулятора к приборам по стальным трубам, обычно вводимым через наружную стену непосредственно в помещение, где используется газ. Шкаф с баллонами устанавливают у стены здания, желательно с северной стороны. Наружные газопроводы прокладывают на высоте 2,5 м от поверхности земли и выше. Они не должны пересекать оконных и дверных проемов и должны быть надежно за креплены. Внутриквартирные газопроводы прокладывают в соответствии с общими правилами. Достоинством установки баллонов вне здания является большая безопасность, недостатками — малая интенсивность испарения сжиженного газа в зимние дни и более высокая стоимость. Для сокращения металловложений шкаф можно заменить специальным защитным кожухом, закрывающим вентили баллонов и регулятор давления. Такую установку допускают на огражденных территориях. По опытным данным, один баллон с техническим пропаном вместимостью 50 л при установке вне здания в средней полосе СССР в зим нее время обеспечивает работу одной 4-конфорочной плиты или водонагревателя с тепловой нагрузкой 11,63 кВт. Групповые установки, состоящие из нескольких баллонов, размещают в металлическом шкафу и применяют для газоснабжения отдельных жилых зданий. Суммарная вместимость баллонов не должна превышать 600 л при расположении их у глухих несгораемых стен и 1000 л при размещении баллонов вне здания на расстояниях, которые в зависимости от степени огнестойкости зданий изменяются от 8 до 25 м. Каждую групповую установку оборудуют регулятором давления, предохранительным клапаном, манометром и запорной арматурой. Расчетную испаряемость газа из баллона вместимостью 50 л при использовании его для газоснабжения жилого дома принимают равной 0,25 м3/ч (при 0 °С и 101,3 кПа). Эта величина учитывает периодичность работы газовых приборов. Для снабжения сжиженным газом многоэтажных жилых домов или групп зданий применяют групповые установки, состоящие из двух и более под земных резервуаров. 22-23-24 Для снабжения сжиженным газом многоэтажных жилых домов или групп зданий применяют групповые установки, состоящие из двух и более подземных резервуаров. Максимальное количество сжиженного газа в одной групповой установке не должно превышать при подземном хранении 300 м3, при надземном —5 м3. Расстояние от резервуаров до жилых, общественных и коммунально- бытовых зданий устанавливают в зависимости от геометрического объема резервуаров и степени огнестойкости зданий. Оно колеблется в пределах 8...25 м. Расстояния от резервуаров до подземных сооружений изменяются от 2 до 5 м. Групповые газобаллонные установки размещают вблизи потребителей газа на площадках, имеющих удобцый подъезд для автотранспорта. Резервуары устанавливают под землей на фундаментах и покрывают усиленной 25. Использование газовоздушных смесей Весьма эффективным является использование установок получения газовоздушной смеси (УГВС) для покрытия пиковых и аварийных нагрузок, а также как временного источника газоснабжения городов и поселков, которые впоследствии будут присоединены к сетям природного газа. Установка УГВС как аварийный резерв имеет следующие основные преимущества перед другими резервными хозяйствами, например, мазутными: а) приготовляемая газовоздушная смесь эквивалентна по своим теплотехническим свойствам заменяемому газу, и поэтому переход с одного вида топлива на другой не требует переналадки газогорелочных устройств и мало сказывается на режимах работы тепловых агрегатов; б) быстрота перехода с одного вида газа на другой. Последнее особенно важно для промышленных потребителей. Установка для получения газовоздушной смеси. СУГиз хранилища 1 переходит в газообразную состояние в испарителе 2, после этого смешивается в смесителях 3 (смесители имеют разный размер для разных потреблений газа в разное время суток) после поступает в ёмкость для хранения 4 а после в трубопровод 5. Так же в установке присутствует резервуар с маслом 6 которое впрыскивается в трубопровод для предотвращения корозии метала трубопровода. 26. Горение газа Молекулярно-кинетическая теория не объясняет процессы горения газов. Поэтому для объяснения используют теорию ценных реакций (Семенова). Согласно теории ценных реакций – процесс реакции горения начинается с активного центра (водорода). Следовательно, образуются три активных центра, которые являются началом следующего центра. 27. Организация процесса горения газов Горение - это химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением большого количества тепла и обычно свечением. Горение возможно при наличии вещества, способного гореть, кислорода (воздуха) и источника зажигания. При этом необходимо, чтобы горючее вещество и кислород находились в определенных количественных соотношениях, а источник зажигания имел необходимый запас тепловой энергии. Содержание топлива(природного газа) – 1,5-9,5% 28. Горелка Бунзена Принцип работы: При работе горелки газ в виде струи с большой скорость. Выходит из сопла инжектора, создавая разрежение в трубке. Благодаря разрежению, окружающий воздух засасывается в горелку через отверстия и при движении вверх по трубке смешивается с газом, образуя горючую смесь, которая поджигается на выходе из трубки. Горелка Бунзена относится к классу Атмосферных. Горелки Бунзена применяются в тех случаях, когда необходимо узкое и высокое пламя: для нагрева небольших сосудов, колб, пробирок и т.п. изделий, а также материалов, соизмеримых с размерами факела. Недостаток горелок Бунзена — проскоки пламени. 29. Определение скорости распространения пламени Линейная скорость движения пламени – u Нормальная скорость распространения пламени – Uн. Нормальная скорость распространения пламени – скорость движения фронта пламени в направлении, нормальном к его поверхности, отнесенную к свежей, ещё не сгоревшей смеси и обязанную своим происхождением процессу передачи теплоты молекулярной теплопроводностью. Если направление движения пламени будет совпадать с направлением нормали к каждому элементу поверхности пламени, то Uн=u. В остальных случаях Uн всегда меньше u. f –поперечное сечение трубы F-поверхность фронта По факту рисуем треугольник и говорим что находим скорость распространения пламени по пифагору. При ламинарном режиме: Или При турбулентном режиме : 30. Организация устойчивости процесса горения Устойчивый процесс горения газа в факеле возможен лишь в ограниченном интервале скоростей истечения газовоздушной смеси или газа и воздуха из горелки. При малых скоростях истечения смеси из горелок предварительного смешения возможен проскок пламени в смеситель, а при малых скоростях истечения газа и воздуха из диффузионных горелок - посадка пламени на газовыпускные отверстия и об-горание носика горелки. Высокие скорости истечения могут привести к отрыву факела. [2] Wпот скорость потока. Uн нормальная скорость распространения пламени. При Ламинарном течении в трубе Теория критического градиента граничной скорости, объясняющая явления проскока и отрыва пламени от горелки. Из теории следует: критические условия проскока пламени можно представить в виде связи между числом Pe и числом Pe пламени: Wпот <Uн, то происходит проскок. Отрыв пламени так же определяется равенством градиентов скоростей на периферии струи вне канала горелки. Но в этом случае как расходы, соответствующие отрыву, так и критические градиенты будут больше. Для отрыва: Т.е. градиент скоростей у стенки горелки должен быть меньше критического градиента отрыва. Wпот >Uн, то пламя отрывается. При Турбулентном течении в трубе: Если величина Wпотока<Wпроскока, то произойдет проскок пламени внутрь горелки. Если скорость потока Wпотока>Wотрыва, то произойдет отрыв пламени от горелки. 31. Теория цепных реакций горения. Теория цепных реакций рассматривает действительный механизм течения реакции, а стехиометрические уравнения считает лишь итоговыми равенствами материального баланса. По цепной теории механизм реакции представляется как цепь последовательных звеньев, а каждое звено состоит из совокупности элементарных реакций между атомами, радикалами (т.е. осколками молекул с ненасыщенными валентностями) и молекулами. Основное свойство цепи реакций заключается в том, что она начинается с активного центра, который в конце каждого звена регенерируется. Началом каждого звена служит также активный центр. Если в конце каждого звена регенерируется только один активный центр, реакция называется неразветвленной цепью, если каждое звено порождает несколько активных центров, реакция представляет собой разветвленную цепь. Энергия реакции передается активным центрам, а не распределяется по всем степеням свободы. За время своего краткосрочного неустойчивого существования активные центры могут вступать в реакцию с атомами, радикалами или молекулами, образуя промежуточные, также неустойчивые соединения, пока звено цепи реакции не завершится конечными продуктами и новыми активными центрами. Наряду с этим они могут рекомбинироваться, терять свою избыточную энергию – иначе, гибнуть. Примером разветвленной цепной реакцией является реакция горения водорода. Ход ее можно представить следующим образом (на рис. ниже). Первичная активация водорода происходит по уравнению: которое представляет собой процесс обычной термической диссоциации. Активный центр – атом водорода – ложится в основу цепи реакции, состоящей из отдельных звеньев (циклов). Изображенная схема представляет звено разветвленной цепи реакций. Каждое звено начинается одним активным центром Н, а заканчивается двумя молекулами Н2О и тремя активными центрами Н. Таким образом, каждое звено не только регенерирует один активный центр, но и создает два новых. В этом случае будет непрерывно расти количество активных центров и скорость реакции, а сам процесс будет самоускоряющимся, лавинным, существенно нестационарным, самопроизвольно от еле заметных скоростей переходящим к бурному реагированию. Такие явления характерны для взрывных процессов. С момента возникновения реакции концентрация атомарного водорода непрерывно растет и по истечении некоторого времени достигает такой величины, при которой скорость реакции становится заметной. Период, в течение которого происходит накопление активных центров и рост скорости реакции до практически заметной величины, называют периодом индукции ИНД (рис. 6). Период индукции в значительной степени зависит от начальных условий возникновения реакции и особенно от начальной концентрации активных центров. Зависимость скорости реакции с разветвленными цепями от времени (см. рис. 6) резко отличается от зависимости для изотермических реакций (см.рис. 4). За период индукции скорость реакции достигает такой величины, которую можно практически измерить, далее она самопроизвольно резко возрастает до очень большой величины и после этого уменьшается ввиду исчерпания реагирующих веществ. (Ионин стр. 275) 32. Классификация газовых горелок. Процесс горения газа состоит из трех стадий: Смесеобразование. В этой стадии обеспечивается физический контакт между топливом и окислителем. Подогрев топлива до температуры воспламенения. Химическая. В этой стадии происходит реакция горения газа. Все стадии процесса горения осуществляются в газовой горелке и в камере горения. Функции газовой горелки заключаются в подаче газа и воздуха в топочное устройство, смесеобразовании, стабилизации фронта воспламенения при допустимых нагрузках, обеспечении требуемой интенсивности процесса горения газа. В общем случае газовая горелка имеет смесительное устройство, головку и огневую часть. При сжигании газа по кинетическому принципу смеситель пред ставляет собой самостоятельный элемент, в котором приготавливается однородная газовоздушная смесь. Если горение осуществляется диффузионным принципом, то смесительное устройство создает только необходимые условия для протекания процесса смесеобразования с требуемой интенсивностью. Сам же процесс смешения происходит в топочной камере или частично начинается на выходе из горелки и заканчивается в топке. Газовые горелки обеспечивают выход газовоздушной смеси в топочную камеру или воздушное пространство, стабилизируют фронт воспламенения горючей смеси у устья горелки и предотвращают проскок и отрыв пламени. Огневая часть представляет собой амбразуру или туннель, где частично или полностью протекает процесс горения. Огневое устройство горелки создает устойчивый очаг зажигания и стабилизирует процесс горения, предотвращает отрыв пламени. Строгого разграничения функций между отдельными элементами горелки, а также между горелкой и топкой провести нельзя, так как ряд операций выполняется совместно горелкой и топкой. Интенсивность работы топочного устройства характеризуется двумя показателями: форсировка, или тепловое напряжение поперечного сечения топки Q / F, Вт/м2, определяет производительность горелочной системы, которая в конечном счете зависит от стабилизации фронта воспламенения; тепловое напряжение объема топки Q / V, Вт/м3, определяет компактность топочного устройства и зависит от скорости горения газа. По методу сжигания газа горелки разделяются на четыре группы: горелки полного предварительного смешения, работающие по кинетическому принципу; горелки предварительного смешения газа с частью воздуха, необходимого для горения, у горелок этого типа газ сгорает бунзеновским пламенем ( > 0,5); горелки с незавершенным предварительным смешением газа с воздухом, которые осуществляют диффузионно-кинетический принцип сжигания газа ( < 0,5); горелки без предварительного смешения газа с воздухом, работающие по диффузионному принципу. По способу подачи воздуха горелки подразделяются: на эжекционные, в которых воздух засасывается энергией газовой струи; бездутьевые, у которых воздух поступает в топку вследствие разряжения; дутьевые с подачей воздуха в топку с помощью вентилятора. По давлению газа горелки подразделяются: на горелки низкого давления (р < 5 кПа) и горелки среднего давления (р = 5–300 кПа). Горелки с более высоким давлением широкого применения не имеют. 33. Горелки без предварительного смешения газа с воздухом: У горелок без предварительного смешения газ и воздух подают в топку раздельными потоками, где и происходит смесеобразование и горение. Такие горелки называются диффузионными. Смешение газа с воздухом протекает медленно, и газообразное топливо сгорает длинным светящимся пламенем. Воздух поступает в топку за счет разряжения или подается под давлением, но воздушный поток не турбулизируется и не закручивается. В конструктивном отношении диффузионные горелки являются наиболее простыми. Часто они представляют собой трубу с просверленными отверстиями. Газ поступает в горелку и выходит из отверстий без предварительного смешения с воздухом. Горелки работают с малыми форсировками и преимущественно в области ламинарного режима. Применяются при сжигании искусственных газов под небольшими водонагревательными устройствами. К диффузионным горелкам относятся горелки с подачей газа и воздуха двумя параллельными потоками. При необходимости затормозить процесс смесеобразования и вытянуть факел следует подавать газ и воздух с одинаковыми скоростями и одинаковыми плотностями. Этого можно достичь подогревом газа и воздуха. При ламинарном режиме процесс смесеобразования в начальной стадии будет протекать только в результате молекулярной диффузии. Малая интенсивность смешения газа с воздухом будет затягивать процесс горения и увеличивать длину факела. С возрастанием скорости потока будет увеличиваться и длина пламени. Горелки применяются в тех случаях, когда требуется затянуть процесс горения для создания равномерных и невысоких температур. В результате раздельной подачи газа и воздуха создается возможность подогревать воздух до температуры, превышающей температуры воспламенения газа. Газ сгорает ярко светящимся факелом. Высокая степень черноты пламени и высокая температура подогрева воздуха обеспечивают интенсивный радиационный поток теплоты, направленный на нагреваемый материал. Достоинствами диффузионных горелок являются: – возможность работы на низком давлении газа и без вентиляторного дутья; – простота конструкции; – отсутствие проскока пламени; – возможность работы на воздухе с температурой выше температуры воспламенения газа. К недостаткам диффузионных горелок относятся малая интенсивность процесса горения и необходимость работы с большими избытками воздуха для обеспечения достаточно полного сжигания газа. 34. Горелки предварительного смешения газа с частью воздуха необходимого для горения. Предварительное смешение газа с частью воздуха, необходимого для горения и называемого первичным, осуществляется у горелок атмосферного типа. Первичный воздух засасывается струей газа в эжектор, где протекает смесеобразование, поэтому горелки одновременно являются эжекционными. В головку горелки поступает смесь с равномерными полями концентрации горючего и окислителя под некоторым избыточным давлением. Из головки газовоздушная смесь выходит через отверстия со скоростью, обеспечивающей устойчивое горение, и сгорает бунзеновским пламенем. Вторичный воздух диффундирует к пламени непосредственно из атмосферы окружающей среды. Пламя атмосферной горелки имеет два конуса: внутренний, ярко очерченный, зелено-голубого цвета и внешний, имеющий несколько размытые контуры и бледно-фиолетовый цвет. Во внутреннем конусе выгорает та часть газа, которая обеспечена первичным воздухом (газ сгорает кинетическим пламенем). Внешний конус представляет собой конус диффузионного горения. Атмосфер ные горелки работают с коэффициентом первичного воздуха ' = 0,45–0,7. Коэффициент избытка воздуха зависит от оформления топочной части и колеблется в пределах = =1,3–1,8. Правильно спроектированные и хорошо отрегулированные атмосферные горелки могут обеспечить практически полное сгорание газа. При малых значениях коэффициента первичного воздуха концы пламени окрашиваются в желтый цвет. Это свидетельствует о возможности появления химического недожога. Окраска пламени происходит из-за появления раскаленных частичек углерода вследствие термического разложения углеводородов в пламени. При диаметре отверстия 6 мм желтые края пламени появляются при следующих значениях ': для коксового газа '= 0,2; природного газа ' = 0,4; бутана ' = 0,58. С уменьшением диаметра отверстий значение ' уменьшается. Чем выше коэффициент первичного воздуха, тем большая доля газа выгорает во внутреннем конусе и тем менее вероятна возможность появления в отходящих газах продуктов неполного сгорания. Основными положительными качествами атмосферных горелок являются: простота конструкции; возможность работы на низком давлении газа; отсутствие необходимости в подаче воздуха под давлением; возможность полного сжигания газов различных характеристик; устойчивая работа горелки в достаточно широком диапазоне нагрузок; бесшумность работы; надежность и простота эксплуатации. Атмосферные горелки нашли широкое применение в бытовых газовых приборах (плитах, водонагревателях), приборах предприятий общественного питания, в лабораторной практике, их часто применяют в чугунных отопительных котлах и сушилках. Атмосферные горелки не обеспечивают высокую интенсивность сжигания газа, поэтому в котлах значительной производительности их не применяют. Производительность одной горелки обычно не превышает 116 кВт. Так как атмосферную горелку необходимо располагать непосредственно в топке и для горения газа требуются высокие значения коэффициента избытка воздуха, то горелки могут быть использованы только для низкотемпературных установок. (Ионин стр. 327) 35. Горелки полного предварительного смешения газа с воздухом У большинства горелок полного предварительного смешения приготовление однородной газовоздушной смеси осуществляется с помощью эжекционных смесителей (эжекторов). Обычно в качестве рабочей среды используют горючий газ, который истекает из сопла с большой скоростью и обладает большим запасом кинетической энергии. За счет энергии газа в эжектор засасывается воздух и осуществляется процесс смесеобразования. Эжекторы - один из наиболее совершенных смесительных устройств, обеспечивающих полное выравнивание полей концентраций горючего и окислителя. Поток газовоздушной смеси, выходящей из эжекционного смесителя, обладает некоторым избыточным давлением, необходимым для преодоления гидравлического сопротивления горелки и огнеупорного насадка. Эжекторы просты по конструкции и надежны в эксплуатации. Способность саморегулирования, т.е. сохранение коэффициента эжекции постоянным при изменении нагрузки горелки в определенных пределах, является одним из достоинств горелок с эжекционными смесителями. К недостаткам эжекционных смесителей следует отнести: громоздкость конструкции при больших производительностях, шум, особенно при работе на повышенных давлениях и большой производительности. Горелки с огнеупорными насадками. Газовоздушная смесь у этих горелок приготавливается с небольшим коэффициентом избытка воздуха (а = 1,05-1,1) и с выровненными полями горючего и окислителя поступает в раскаленный насадок, выполненный из огнеупорного материала. В насадке смесь подогревается, поджигается и сгорает. Как правило, пламя не выходит из границ насадка, а на фоне огнеупоров его не видно; горение протекает без видимого пламени. Материал насадка должен быть огнеупорным и термостойким, способным выдерживать высокие температуры и термические напряжения, возникающие при неравномерном прогреве. Подогрев смеси в каналах осуществляется в основном раскаленными продуктами горения. Зоны рециркуляции горячих продуктов создаются в местах резких расширений каналов (см. рис. 16) и вблизи тел плохо обтекаемой формы (см. рис. 17). Такие зоны являются мощными и устойчивыми источниками нагрева и зажигания смеси. Стенки огнеупорного насадка создают замкнутый изолированный объем, в котором протекает процесс горения. Под изоляцией в данном случае понимается тепловая изоляция, значительно сокращающая теплоотвод из реакционной зоны теплопроводностью через стенки насадка и излучением. Туннель также создает аэродинамическую изоляцию, которая дает возможность факелу эжектировать к корню продукты горения. Сжигание приготовленной газовоздушной смеси в огнеупорных насадках имеет ряд достоинств: полное выгорание газа (отсутствие химической неполноты сгорания; сжигание газа при малых избытках воздуха; создание высоких температур; сжигание газа с большими фокусировками и тепловыми напряжениями объема горения. Огнеупорные каналы насадка стабилизируют горение, предотвращают отрыв пламени и обеспечивают возможность работы горелки с большими форсировками (до 100 МВт/м ). Горелки полного предварительного смешения с огнеупорными насадками по конструктивному оформлению огневой части можно разделить на три группы. Горелки, у которых пламя стабилизируется на огнеупорных поверхностях топки. Газовоздушная смесь выходит из головки и поступает непосредственно в топку котла или печь, где протекает процесс подогрева и горения газа. У этих горелок раскаленные стенки обмуровки, своды или специальная наброска из кускового высокоогнеупорного материала являются стабилизаторами горения и поджигают поступающий поток газа. Горелки с насадками, в которых расположены каналы (туннели) неправильной геометрической формы. Сюда относятся горелки с пористыми диафрагмами, зернистым слоем из огнеупора и т.д. Газ сгорает в сильно разветвленных каналах малого сечения с неправильной геометрической формой. Вследствие развития высоких температур материал стенок должен обладать значительной огнеупорностью. Насадки этого типа характеризуются значительным гидравлическим сопротивлением. Горелки имеют малую производительность и ограниченную область применения. Горелки с насадками, имеющими большое число каналов правильной геометрической формы. Горелки этой группы получили наибольшее распространение. 36. Горелки с незавершенным предварительным смешением газа с воздухом У горелок с незавершенным предварительным смешением газа с воздухом процесс смесеобразования начинается в самой горелке и завершается в топочной камере. Скорость горения определяется кинетическими и диффузионными факторами. Горелки состоят из систем раздельной подачи газа и всего воздуха, необходимого для горения, и устройства, где начинается процесс смесеобразования. В топку поступает турбулентный поток газовоздушной смеси с неравномерными полями концентраций горючего и окислителя в поперечном сечении. Смесь воспламеняется, попадая в зону высоких температур. Участки потока, в которых концентрация газа и воздуха находятся в стехиометрическом соотношении, сгорают кинетическим способом, а зона, в которых процесс смесеобразования не завершен, выгорают диффузионно. Процессом смешения в топке управляет смесительное устройство горелки, так как структура потока и движение его отдель ных частиц определяют условия его выхода из смесителя. Смешение газа и воздуха у этих горелок происходит в результате турбулентной диффузии, поэтому такие горелки называют горелками турбулентного смешения или просто смесительными. Для повышения интенсивности процесса сжигания газа необходи- мо максимально интенсифицировать смешение газа с воздухом, так как смесеобразование является тормозящим звеном всего процесса. Интенсифицировать процесс смесеобразования можно: закручиванием потока воздуха направляющими лопаткам, тангенциальным подводом или улитками; – подачей газа в виде мелких струй под углом к потоку воздуха;расчленением потоков газа и воздуха на мелкие потоки, в кото- рых происходят смесеобразование. Основными положительными качествами горелок турбулентного смешения являются: – возможность сжигания большого количества газа при сравнительно небольших габаритах горелки; – широкий диапазон регулирования производительности горелки; – возможность подогрева газа и воздуха до температур, превышающих температуру воспламенения; – сравнительно легкая возможность выполнения с комбинированным сжиганием топлива: «газ – мазут», «газ – угольная пыль». Основными недостатками горелок являются: – принудительная подача воздуха; – сжигание газа с меньшими объемными тепловыми напряжения- ми, чем при кинетическом горении; – сжигание газа с химической неполнотой, большей, чем при кинетическом горении. Горелки турбулентного смешения нашли широкое применение в практике. Производительность горелки составляет от 60 кВт до 60 МВт. Их используют для обогрева промышленных печей и котлов. На рис. 31 представлена горелка турбулентного смешения с производительностью 7–250 м3/ч при давлении газа и воздуха 0,4–2 кПа. Горелки выпускаются девяти типоразмеров с двумя типами наконечников газового сопла. Наконечник А обеспечивает короткофакельное сжигание, Б создает удлиненный факел. Газ входит в горелку через патрубок и истекает с определенной скоростью из сопла. Воздух в горелку подают под давлением. Перед входом в носик горелки он закручивается. Смешение газа с воздухом начинается внутри горелки при выходе газа из сопла и интенсифицируется закрученным потоком воздуха. При многоструйной подаче газа (наконечник А) процесс образования смеси протекает быстрее и газ сгорает в коротком факеле. Горелку устанавливают совместно с керамическим туннелем, служащим стабилизатором горения. 38. Требования к прокладке газопроводов Газопроводы на территории населенных пунктов прокладываются под землей. Внутри жилых кварталов и дворов, а также на других отдельных участках трассы предусматривается наземная и надземная прокладка. Прокладка наружных газопроводов на территории промышленных предприятий проходит надземно. Для прокладывания газопроводов выбор трасы осуществляется с учетом коррозионной активности грунтов и наличия блуждающих токов, плотности застройки, экономической эффективности и т. д. В жилых домах ввод газопровода производиться в нежилые помещения, с наличием доступа для осмотра и ремонта газовых систем. В общественных и жилых зданиях ввод газопровода выполняется в тех помещения, где установлены газовые приборы. Не допускается прохождение ввода газопровода через фундаменты и под фундаменты зданий. Соединение стальных труб производится непосредственно на сварке. Резьбовые и фланцевые соединения выполняются на месте установки горелок, запорной арматуры, контрольно-измерительных приборов, автоматики и др. Минимальные расстояния по горизонтали и вертикали между газопроводами и зданиями, промпроводками и сооружениями устанавливаются проектными организациями в соответствии с действующими нормативными документами. В стесненных условиях разрешается уменьшение этих расстояний при положительном решении проектной организацией с соответственным указанием дополнительных мероприятий по качеству применяемых труб, контролю сварных соединений и др. Глубина прохождения газопроводов должна быть не менее 0,8 м до верха газопровода или футляра, в местах отсутствия проезда транспорта допускается уменьшение до 0,6 м. Надземные газопроводы размещаются на негорючих опорах или по стенам зданий. Категорически не допускается транзитная прокладка газопроводов всех давлений: по стенам зданий детских учреждений, больниц, школ и зрелищных предприятий; а по стенам жилых домов еще и размещение газопроводов среднего и высокого давления. Так же запрещается размещение разъемных соединений на газопроводах под оконными проемами, балконами жилых домов и общественных зданий непроизводственного характера. Высота прокладки газопровода в людных местах принимается не менее 2,2 м, в местах наличия автотранспорта не менее 5 м. На территории отсутствия проезда автотранспорта и прохода людей, разрешается прокладка газопроводов на низких опорах высотой не менее 0,35 м от земли до низа трубы. В местах входа и выхода из земли газопроводы помещаются в футляр. Все возможные расстояния между опорами надземных газопроводов, допущение совместной прокладки газопроводов с электрокабелями и проводами, возможность прокладки газопроводов по железнодорожным и автомобильным мостам принимаются проектной организацией строго в соответствии с действующими нормативными документами. Надземные газопроводы, пересекаясь с воздушными линиями электропередачи должны проходить ниже этих линий. Для электрохимической защиты газопроводов от коррозии используется установка изолирующих фланцевых соединений (ИФС): на входе и выходе газопровода из земли и ГРП; на вводе газопровода в здание; для секционирования газопроводов; для электрической изоляции отдельных участков газопровода. Размещение ИФС предусматривается на высоте не более 2,2 м. Допускается при переходе подземного газопровода в надземный вместо ИФС применять электрическую изоляцию газопровода от опор изолирующими прокладками. Прокладка в особых природных условиях. При строительстве подземных газопроводов в районах с пучинистыми и просадочными грунтами, в сейсмических районах и на подрабатываемых территориях не допускается применять трубы из кипящей стали. В этих районах запорная арматура должна быть стальной, Допускается применение запорной арматуры из ковкого чугуна для газопроводов с условным диаметром до 80 мм включительно. 39. Гидравличесикй расчет газопровода среднего давления Газопровод среднего давления 0.1-0.3 МПа Гидравлический расчет включает в себя определение приведеной длины , удельного расхода(расход газа на метр), расхода путевого, транзитного, расчетного, диаметр трубопровода и толщины стенки, перепада высот, и перепады давления, в результате чего на газовых кольцах считается невязка 40. гидравлический расчет кольцевых газоповодов Расчет такой же как и в 39 вопросе только акцент на невязку, так как на ней все завязано 41. подбор основного оборудования ГРП и ГРС Основные принципы выбора регуляторов Выбор регуляторов давления газа необходимо производить с учетом следующих факторов: — тип объекта регулирования; — максимальный и минимальный требуемый расход газа; — максимальное и минимальное входное давление; — максимальное и минимальное выходное давление — точность регулирования (максимально допустимое отклонение регулируемого давления и время переходного процесса регулирования); — необходимость полной герметичности при закрытии регулятора; — акустические требования к работе регуляторов с высокими входными давлениями и большими расходами газа. Основным требованием при подборе регулятора давления является обеспечение устойчивости его работы на всех возможных режимах, чего проще всего добиться правильным выбором регулятора для того или иного объекта. Для тупикового газопровода (с отбором газа в конце газопровода) следует применять статические регуляторы прямого действия. В случае больших расходов газа — непрямого действия. Для кольцевых и разветвленных газовых сетей, учитывая их способность к самовыравниванию, можно использовать любые типы регуляторов, но так как эти сети имеют обычно большие расчетные расходы, то лучше применять астатические регуляторы непрямого действия (с пилотом). Эти регуляторы позволяют более точно поддерживать давление после себя. Неравномерность регулирования у статических регуляторов давления прямого действия — ±(0–20) %, статических непрямого действия (с пилотом) и астатических — ±(5–10) %. При подключении к сетям высокого давления, давление в которых имеет значительные колебания, а также учитывая практически существующие конструкции регуляторов, может оказаться, что одноступенчатое снижение давления не применимо. В этом случае следует либо выбирать двухступенчатый регулятор давления, либо применить двухступенчатое редуцирование, при котором первым регулятором давление снижается до промежуточного значения, а вторым — до необходимого с высокой точностью. При выборе регулятора давления необходимо учитывать явления, связанные с шумом работающего регулятора. Возникновение шумов вызвано газодинамическими колебательными процессами у регулирующих органов и стенок регуляторов. При совпадении частоты колебаний амплитуда колебаний клапана может резко возрасти, что приведет к износу и разрушению клапана, сильной вибрации регулятора. Наиболее эффективный метод снижения амплитуд колебаний — установка гасителя шума (перфорированного патрубка) сразу после редуцирования газа. Пропускную способность регуляторов давления обычно определяют по аналогии с истечением газа через суживающееся сопло или сопло постоянного сечения, считая процесс адиабатическим. При постоянном входном давлении Р1 скорость истечения и объемный расход растут с уменьшением противодавления (выходного давления) Р 2 только до достижения отношения Р2/Р1 определенного для данного газа значения, которое называют критическим (Р2 и Р1 — абсолютные давления). Для природного газа с показателем адиабаты К = 1,31 критическое отношение можно принимать равным 0,5. То есть в регуляторе давления, который поддерживает низкое давление 2000 Па (200 мм вод. ст.), при входном избыточном давлении в 0,1 МПа и более наступает критический режим истечения газа. При этом скорость газа, проходящего через седло, постоянна и равна скорости звука в данном газе, достигнутой при критическом отношении давлений. Объемный расход газа при рабочих условиях остается неизменным и при дальнейшем понижении давления Р 2 и повышении Р1. Однако при этом изменяется массовый расход газа, а также объемный расход, приведенный к нормальным физическим условиям. При докритическом режиме истечения пропускная способность определяется квадратичной зависимостью разности входного и выходного давлений (перепада давления) ΔР = Р 1 — Р2. При критическом и сверхкритическом режимах пропускная способность зависит только от входного давления и прямо пропорциональна ему. 42. основные свойства СУГ используемых для цеелй газоснабжения Основные свойства сжиженных углеводородных газов Под сжиженными углеводородными газами, используемыми для газоснабжения городов и промышленности, понимают такие индивидуальные углеводороды или их смеси, которые при температуре окружающего воздуха и атмосферном давлении находятся в газообразном состоянии, а при относительно небольшом повышении давления (без снижения температуры) переходят в жидкости. Состав сжиженных газов зависит от исходного сырья и способа получения. Основными источниками получения сжиженных газов являются попутные нефтяные газы и газы конденсатных месторождений, которые на газобензиновых заводах разделяют на этан, пропан, бутан и газовый бензин. Технические пропан и бутан, а также их смеси представляют собой сжиженные газы, используемые для газоснабжения потребителей. Технические газы отличаются от чистых содержанием небольших количеств углеводородов легче пропана и тяжелее бутана, а также наличием примесей. На нефтеперерабатывающих з а водах получают предельные и непредельные углеводороды. Выделяемые из них смеси пропан-пропилена и бутан-бутилена можно использовать для газоснабжения. Вместе с тем следует отметить, что реакционно-способные, непредельные углеводороды являются ценным сырьем для производства синтетических продуктов, поэтому их прежде всего следует использовать в различных химических синтезах. Основные компоненты сжиженных углеводородных газов (пропан и бутан) относятся к насыщенным углеводородам открытого строения — ал-канам. Их общая химическая формула С„Н 2п+2• Алканы представляют собой бесцветные вещества с характерным запахом нефти, практически нерастворимые в воде. Они мало активны и трудно вступают в соединения с другими веществами. Метан СН4 и этан СгНб являются газами. Метан можно сконденсировать при температуре ниже —82,6 °С, а этан—ниже -}-32,3 °С. Пропан, нормальный бутан и изобутан при нормальных условиях находятся в газообразном состоянии, но при незначительном повышении давления до 0,47 МПа (пропан), 0,115 МПа (бутан) и 0,16 МПа (изобутан) и при /= 0 ° С они конденсируются в жидкость. Это свойство выгодно выделяет пропанобутановые смеси и делает их особенно ценными источниками газоснабжения, ибо транспортировать и хранить их можно в виде жидкостей, а сжигать — в виде газа. Таким образом, при транспортировании и хранении используют преимущества жидкой фазы, а при сжигании — газообразной. Пентан С5Н 12 — летучая жидкость — входит в состав газового бензина. Высшие углеводороды — твердые тела. Алканы являются достаточно сильными наркотиками, но их действие ослабляется малой растворимостью в крови. Поэтому при обычных условиях они являются физиологически индифферентными. Они могут вызывать удушье только при очень высоких концентрациях из-за уменьшения содержания кислорода. Ненасыщенные углеводороды открытого строения — алкены (общая химическая формула С„Нг«) —имеют одну двойную связь между соседними атомами углерода. Они имеют способность к реакциям присоединения, ибо двойная связь легко разрывается и за счет освободившейся валентности углерода происходит присоединение нового атома или атомной группы.
