Ионин - Газоснабжение (1989)

Предисловие

Масштабы и темпы развития газовой промышленности и газоснабжающих систем  определяет добыча газа, по которой Советский Союз занимает первое место в мире. 

Значительный рост добычи газа существенно изменил топливный баланс страны. Если в 1950 г.  удельный вес газового топлива занимал в общем  топливном балансе СССР лишь 2,3%, то в 1983 г. он был равен 27%, а в 1990 г. по расчетам доля газа составит 33% всех видов  потребляемых топлив.

В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986—1990  годы и на период до 2000 года предусмотрено довести объем добычи газа в 1990 г. до 835... 850 млрд. м3, ускорить развитие отрасли. 

Планируется дальнейшее расширение газификации городов. В настоящее время в СССР  газифицировано ' более 70% городов. К 2000 году предполагается завершить газификацию всех городов страны.

Совершенствование, интенсификация и  автоматизация технологических процессов 

приводят к необходимости повысить качество  расходуемых теплоносителей. В наибольшей мере по сравнению с другими видами топлива этим требованиям удовлетворяет природный газ. Рациональное использование  газообразного топлива с наибольшей реализацией его  технологических достоинств позволяет получить

значительный экономический эффект, который связан с повышением КПД агрегатов и 

сокращением расхода топлива, более легким  регулированием температурных полей и состава  газовой среды в рабочем пространстве печей и установок, в результате чего удается значительно повысить интенсивность производства и  качество получаемой продукции. Применение газа для промышленных установок улучшает условия

труда н способствует росту его  производительности. Использование природного газа в  промышленности позволяет осуществить принципиально новые, прогрессивные и экономически эффективные технологические процессы.

Кроме того, применение газа в качестве топлива позволяет значительно улучшить условия быта населения, повысить санитарно-гигиенический уровень производства и оздоровить воздушный бассейн в городах и промышленных центрах.

Распределительные системы газоснабжения становятся едиными для областей и  республик, и для их проектирования, строительства и эксплуатации необходимы глубокие  знания специалиста. Рост потребления газа в городах, поселках и сельской местности, а также масштабность распределительных систем ставят перед инженером по газоснабжению новые и сложные задачи, связанные с развитием и реконструкцией систем, повышением их  надежности, необходимостью экономического  использования газа и защиты воздушного  бассейна от загрязнений. Решение этих задач  возможно лишь с применением вычислительной  техники.

Распределительные системы являются сложными многокольцевыми системами,  экономичное проектирование которых должно базироваться на современных методах оптимизации с учетом вероятностного характера  функционирования и обеспечения требуемой надежности подачи газа потребителям. Поэтому методики расчета системы, изложенные в учебнике, построены на базе современных представлений о

случайных процессах потребления газа и функционирования элементов системы и  использования математических методов оптимизации. 

Изложенные методики иллюстрируются конкретными примерами расчета. В основу проектирования и расчета систем снабжения сжиженными углеводородными газами положены термодинамические свойства двухфазных, многокомпонентных систем с учетом климатических условий расположения газоснабжаемых объектов.

Выбор газогорелочных устройств и  газооборудования агрегатов базируется на современных представлениях теории и практики сжигания газа, методах расчета и проектирования  газовых горелок, технологических особенностей агрегатов.

В учебнике приведены методы  гидравлического и технико-экономического расчета  газовых сетей, дан анализ гидравлических режимов, изложен метод определения расчетных расходов газа, отдельная глава посвящена методу  расчета надежности газоснабжающих систем,  изложен метод расчета эжекционных газовых  горелок.

Четвертое издание учебника дополнено и переработано. В нем учтены новые  нормативные документы (ГОСТы и СНиП), а также  отражены научные исследования и конструкторские разработки. Методы расчета, примеры, таблицы и графики приведены в международной системе единиц СИ. Все методики расчета представлены в виде алгоритмов, которые должны служить основой для составления программ расчета на ЭВМ. Это будет способствовать расширению применения вычислительной техники в  проектировании систем газоснабжения.

Раздел I .

Горючие газы. Добыча и транспортирование природного газа

Г л а в а 1 .

Горючие газы, используемые для газоснабжения городов и промышленных предприятий

1.1. Основные свойства и состав газообразного топлива

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 (II) 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 t=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. Большинство  искусственных газов, имеет резкий запах, что облегчает обнаружить утечки газа из трубопроводов и арматуры. 

Природный газ не имеет запаха. До  подачи в сеть его одорируют, т. е. придают ему резкий неприятный запах, который ощущается при концентрации в воздухе, равной 1%.

Запах токсичных газов должен ощущаться при концентрации,  допускаемой санитарными нормами. 

Сжиженный газ, используемый  коммунально-бытовыми потребителями (по ГОСТ 20448—80*), не должен содержать  сероводорода более 5 г на 100 м3 газа, а запах должен ощущаться при  содержании в воздухе 0,5%. Концентрация кислорода в газообразном топливе не должна превышать 1%. При  использовании для газоснабжения смеси сжиженного газа с воздухом  концентрация газа в смеси составляет не  менее удвоенного верхнего предела воспламеняемости. Физические  характеристики и теплота сгорания некоторых газов приведены в табл. 1.2 и 1.3. 

Используя данные этих таблиц, можно рассчитать теплоту сгорания,  плотность и другие характеристики  газообразного топлива.