Для состава газа, определяемого из среднего компонентного состава природного газа в зависимости от месторождения, необходимо рассчитать характеристики газообразного топлива. Характеристики природного газа приводятся в таблице 1.
Таблица 1 – Состав газа по объему для различных месторождений
|
Компонент газа |
СН 4 |
С 2 Н 6 |
С 3 Н 8 |
С 4 Н 10 |
С 5 Н 12 |
N 2 |
СО 2 |
Н 2 S |
|
Месторождение |
Североставропольское, Ставропольский край |
|||||||
|
Месторождение |
Медвежье, Тюменская область |
|||||||
|
Месторождение |
Ванейвиское, Архангельская область |
|||||||
|
Месторождение |
Заполярное, Тюменская область |
|||||||
|
Месторождение |
Лаявож, Архангельская область |
|||||||
|
Месторождение |
Василковское, Архангельская область |
|||||||
Теплотворная способность газа – количество теплоты, которое может быть получено при полном сгорании 1 м3 газа при нормальных условиях.
Различают высшую и низшую теплотворность топлива.
Высшая теплотворная способность газа – количество теплоты, полученное при полном сгорании 1м3 газа, включающее в себя теплоту, выделяющуюся при конденсации водяных паров продуктов сгорания.
Низшая теплотворность газа - количество теплоты, полученное в процессе горения, без учета теплоты конденсации водяных паров – продуктов сгорания.
Практически при сжигании газа водяные пары не конденсируются, а удаляются с другими продуктами сгорания, поэтому расчет ведем по низшей теплотворной способности газа.
Теплота сгорания (высшая или низшая) сухого газообразного топлива (газа) определяется по формуле
,
(1)
где Q c – теплота сгорания сухого газа, кДж/м 3 ;
Q 1 , Q 2 , Q k – теплота сгорания компонентов, составляющих газообразное топливо, кДж/м 3 ;
x 1 , x 2 , x 3 – объемные доли компонентов, составляющих газообразное топливо, %.
Таблица 2 – Теплота сгорания чистых горючих газов
|
Теплота сгорания |
||
|
|
||
|
Изобутан | ||
|
Оксид углерода | ||
|
Сероводород | ||
при
0 °С, и 101,3 кПаПлотность сухого газа определяют как сумму произведений плотностей компонентов, составляющих газообразное топливо, на их объемные доли:
,
(2)
где p - плотность сухого газа, кг/м 3 ;
p 1 , p 2 , … , p k – плотности компонентов, кг/м 3 .
Таблица 3 – Физические характеристики газов
|
Состав газа |
Плотность. кг/м 3 при t = 0 0 C P = 101.3 кПа |
Относительная плотность по воздуху |
|
Метан CH 4 | ||
|
Этан С 2 H 6 | ||
|
Пропан C 3 H 8 | ||
|
Бутан C 4 H 10 | ||
|
Изобутан C 5 H 12 | ||
|
Двуокись углерода CO 2 | ||
|
Сероводород H 2 S |
Относительная плотность сухого газа по воздуху равна:
,
(3)
где p в = 1,293 - плотность воздуха при нормальных условиях, кг/м 3 .
Характеристики газа сводят в таблицу 4.
Таблица 4 – Характеристики газообразного топлива при нормальных физических условиях (Т=273,15 К, Р=101,325 кПа)
Определение
Природный газ
– это полезное ископаемое в газообразном состоянии. Оно используется в очень широких пределах в качестве топлива. Но сам природный газ как таковой не используется как топливо, из него выделяют его составляющие для отдельного использования.
Состав природного газа
До 98% природного газа составляет метан, также в его состав входят гомологи метана - этан, пропан и бутан. Иногда могут присутствовать углекислый газ, сероводород и гелий. Таков состав природного газа.
Физические свойства
Природный газ бесцветен и не имеет запаха (в том случае, если не имеет в своём составе сероводорода), он легче воздуха. Горюч и взрывоопасен.
Ниже приведены более подробные свойства компонентов природного газа.
Свойства отдельных составляющих природного газа (рассмотрим подробный состав природного газа)
Метан (CH4) – это бесцветный газ без запаха, легче воздуха. Горюч, но всё же его можно хранить с достаточной лёгкостью.
Этан (C2H6) – бесцветный газ без запаха и цвета, чуть тяжелее воздуха. Также горюч, но не используется как топливо.
Пропан (C3H8) – бесцветный газ без запаха, ядовит. У него имеется полезное свойство: пропан сжижается при небольшом давлении, что позволяет легко отделять его от примесей и транспортировать.
Бутан (C4H10) – по свойствам близок к пропану, но имеет более высокую плотность. Вдвое тяжелее воздуха.
Углекислый газ (CO2) – бесцветный газ без запаха, но с кислым вкусом. В отличие от других компонентов природного газа (за исключением гелия), углекислый газ не горит. Углекислый газ – один из самых малотоксичных газов.
Гелий (He) – бесцветный, очень лёгкий (второй из самых лёгкий газов, после водорода) без цвета и запаха. Крайне инертен, при нормальных условиях не реагирует ни с одним из веществ. Не горит. Не токсичен, но при повышенном давлении может вызывать наркоз, как и другие инертные газы.
Сероводород
(H2S) – бесцветный тяжелый газ с запахом тухлых яиц. Очень ядовит, даже при очень маленькой концентрации вызывает паралич обонятельного нерва.
Свойства некоторых других газов, не входящих в состав природного газа, но имеющих применение, близкое к применению природного газа
Этилен (C2H4) – Бесцветный газ с приятным запахом. По свойствам близок к этану, но отличается от него меньшей плотностью и горючестью.
Ацетилен (C2H2) – чрезвычайно горючий и взрывоопасный бесцветный газ. При сильном сжатии способен взрываться. Он не используется в быту из-за очень большого риска пожара или взрыва. Основное применение – в сварочных работах.
Применение
Метан используется как горючее в газовых плитах.
Пропан и бутан – в качестве топлива в некоторых автомобилях. Также сжиженным пропаном заполняют зажигалки.
Этан в качестве горючего используют редко, основное его применение – получение этилена.
Этилен является одним из самых производимых органических веществ в мире. Он является сырьём для получения полиэтилена.
Ацетилен используется для создания очень высокой температуры в металлургии (сверка и резка металлов). Ацетилен очень горюч, поэтому в качестве топлива в автомобилях не используется, да и без этого условия его хранения должны строго соблюдаться.
Сероводород , несмотря на его токсичность, в малых количествах применяется в т.н. сероводородных ваннах. В них используются некоторые антисептические свойства сероводорода.
Основным полезным свойством гелия является его очень маленькая плотность (в 7 раз легче воздуха). Гелием заполняют аэростаты и дирижабли. Водород ещё более лёгок, чем гелий, но в то же время горюч. Большую популярность среди детей имеют воздушные шарики, надуваемые гелием.
Токсичность
Углекислый газ. Даже большие количества углекислого газа никак не влияют на здоровье человека. Однако он препятствует поглощению кислорода при содержании в атмосфере от 3% до 10% по объёму. При такой концентрации начинается удушье и даже смерть.
Гелий. Гелий абсолютно нетоксичен при нормальных условиях из-за его инертности. Но при повышенном давлении возникает начальная стадия наркоза, похожая на воздействие веселящего газа*.
Сероводород . Токсичные свойства этого газа велики. При длительном воздействии на обоняние возникает головокружение, рвота. Также парализуется обонятельный нерв, поэтому возникает иллюзия отсутствия сероводорода, а на самом деле организм его уже просто не ощущает. Отравление сероводородом наступает при концентрации 0,2–0,3 мг/м3, концентрация выше 1 мг/м3 - смертельна.
Процесс горения
Все углеводороды при полном окислении (избыток кислорода) выделяют углекислый газ и воду. Например:
CH4 + 3O2 = CO2 + 2H2O
При неполном (недостаток кислорода) - угарный газ и воду:
2CH4 + 6O2 = 2CO + 4H2O
При ещё меньшем количестве кислорода выделяется мелкодисперсный углерод (сажа):
CH4 + O2 = C + 2H2O.
Метан горит голубым пламенем, этан - почти бесцветным, как спирт, пропан и бутан - жёлтым, этилен - светящимся, угарный газ - светло-голубым. Ацетилен - желтоватым, сильно коптит. Если у Вас дома стоит газовая плита и вместо обычного голубого пламени вы видите жёлтое - знайте, это метан разбавляют пропаном.
Примечания
Гелий
, в отличие от любого другого газа, не существует в твёрдом состоянии.
Веселящий газ
– это тривиальное название закиси азота N2O.
Замечания и дополнения к статье - в комментарии.
Введение 2
Состав и физические свойства природного газа 3
Химический состав 3
Физические свойства 3
Введение
Приро́дный газ - смесь газов, образовавшаяся в недрах земли при анаэробном разложении органических веществ. Природный газ относится к полезным ископаемым, одно из важнейших горючих ископаемых, занимающее ключевые позиции в топливно-энергетических балансах многих государств. Природный газ является важным сырьем для химической промышленности. В пластовых условиях (условиях залегания в земных недрах) находится в газообразном состоянии - в виде отдельных скоплений (газовые залежи) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений, либо в растворённом состоянии в нефти или воде.
Энергетическая и химическая ценность природного газа определяется содержанием в нём углеводородов. Очень часто в месторождениях он сопутствует нефти. Разница в составе природного и попутного нефтяного газа имеется. В последнем, как правило, больше сравнительно тяжёлых углеводородов, которые обязательно отделяются, прежде чем использовать газ.
Состав и физические свойства природного газа
Химический состав
Природные углеводородные газы представляют собой смесь предельных углеводородов вида СnН2n+2. Основную часть природного газа составляет метан CH4 - до 98 %.
В состав природного газа могут также входить более тяжёлые углеводороды - гомологи метана: - этан (C2H6), - пропан (C3H8), - бутан (C4H10), а также другие неуглеводородные вещества: - водород (H2), - сероводород (H2S), - диоксид углерода (СО2), - азот (N2), - гелий (Не)
Чистый природный газ не имеет цвета и запаха. Чтобы можно было определить утечку по запаху, в газ добавляют небольшое количество веществ, имеющих сильный неприятный запах, так называемых одорантов. Чаще всего в качестве одоранта применяется этилмеркаптан.
Физические свойства
Ориентировочные физические характеристики (зависят от состава; при нормальных условиях, если не указано иное):
Плотность:
от 0,68 до 0,85 кг/м³ (сухой газообразный);
400 кг/м³ (жидкий).
Температура кипения при атмосферном давлении: –162°C
Температура самовозгорания: 650 °C;
Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом от 5 % до 15 % объёмных;
Удельная теплота сгорания: 28-46 МДж/м³ (6,7-11,0 ккал/м³) (то есть 8-12 квт·ч/м³);
Октановое число при использовании в двигателях внутреннего сгорания: 120-130.
Легче воздуха в 1,8 раз, поэтому при утечке не собирается в низинах, а поднимается вверх.
Природные газы подразделяют на следующие группы:
1. Газ, добываемый из чисто газовых месторождений и представляющий собой сухой газ, свободный от тяжелых углеводородов.
2. Газы, добываемые вместе с нефтью (растворенные или попутные газы). Это физические смеси сухого газа, пропанобутановой фракции (жирного газа) и газового бензина.
3. Газы, добываемые из газоконденсатных месторождений - смесь сухого газа и жидкого углеводородного конденсата. Углеводородный конденсат состоит из большого числа тяжелых углеводородов (С5 + высш., С6 + высш. и т.д.), из которых можно выделить бензиновые, лигроиновые, керосиновые, а иногда и более тяжелые масляные фракции.
4. Газы газогидратных залежей.
Компонентный состав и свойства отдельных компонентов природного газа приведены в таблице 1.
Таблица 1. Основные свойства компонентов природных газов в стандартных условиях
|
Свойство |
Обозначение | |||||
|
Молекулярная масса | ||||||
|
Объем 1кг газа, м3 | ||||||
|
Плотность по воздуху | ||||||
|
Масса 1м3 газа, кг | ||||||
|
Критическое давление, МПа | ||||||
|
Критическая температура, К |
Во многих случаях состав природных углеводородных газов определяется не полностью, а лишь до бутана (С4Н10) или гексана (С6Н14) включительно, а все остальные компоненты объединяются в остаток (или псевдокомпонент).
Газ, в составе которого тяжелые углеводороды составляют не более 75 г/м3, называют сухим. При содержании тяжелых углеводородов более 150 г/м3 газ называют жирным.
Газовые смеси характеризуются массовыми или молярными концентрациями компонентов. Для характеристики газовой смеси необходимо знать ее среднюю молекулярную массу, среднюю плотность в килограммах на кубический метр или относительную плотность по воздуху.
Молекулярная масса М природного газа:
где М – молекулярная масса i-го компонента; xi – объемное содержание i-го компонента, доли ед.
Для реальных газов обычно М=16 – 20.
Плотность газа ρг рассчитывается по формуле:
где Vм – объем 1 моля газа при стандартных условиях.
Обычно ρг находится в пределах 0,73 – 1,0 кг/м3.
Плотность газа в значительной степени зависит от давления и температуры, и поэтому для практического применения этот показатель неудобен. Чаще пользуются относительной плотностью газа по воздуху ρг.в., равной отношению плотности газа ρг к плотности воздуха ρв, взятой при тех же давлении и температуре:
ρг.в. = ρг / ρв,
Если ρг и ρв определяются при стандартных условиях, то ρв = 1,293 кг/м3 и ρг.в. = ρг / 1,293.
Плотность нефтяных газов колеблется от 0,554 (для метана) до 2,006 (для бутана) и выше.
Вязкость газа характеризует силы взаимодействия между молекулами газа, которые преодолеваются при его движении. Она увеличивается при повышении температуры, давления и содержания углеводородных компонентов. Однако при давлениях выше 3МПа увеличение температуры вызывает понижение вязкости газа.
Вязкость нефтяного газа незначительна и при 0оС составляет 0,000131 пз; вязкость воздуха при 0оС равна 0,000172 пз.
Уравнения состояния газов используются для определения многих физических свойств природных газов. Уравнением состояния называется аналитическая зависимость между параметрами газа, описывающая поведение газа. Такими параметрами являются давление, объем и температура.
Состояние идеальных газов в условиях высоких давления и температуры определяется уравнением Клапейрона - Менделеева:
где р - давление; Vи - объем идеального газа, N- число киломолей газа; R- универсальная газовая постоянная; Т - температура.
Идеальным называется газ, силами взаимодействия между молекулами которого пренебрегают. Реальные углеводородные газы не подчиняются законам идеальных газов. Поэтому уравнение Клапейрона-Менделеева для реальных газов записывается в виде:
где Z - коэффициент сверхсжимаемости реальных газов, зависящий от давления, температуры и состава газа и характеризующий степень отклонения реального газа от закона для идеальных газов.
Коэффициент сверхсжимаемости Z реальных газов - это отношение объемов равного числа молей реального V и идеального Vи газов при одинаковых термобарических условиях (т. е. при одинаковых давлении и температуре):
Значения коэффициентов сверхсжимаемости наиболее надежно могут быть определены на основе лабораторных исследований пластовых проб газов. При отсутствии таких исследований (как это чаще всего бывает на практике) прибегают к расчетному методу оценки Z по графику Г. Брауна (рис.1). Для пользования графиком, необходимо знать, так называемые, приведенные псевдокритическое давление и псевдокритическую температуру.
Критической называется такая температура, выше которой газ не может быть превращен в жидкость ни при каком давлении. Критическим давлением называется давление, соответствующее критической точке перехода газа в жидкое состояние.
С приближением значений давления и температуры к критическим свойства газовой и жидкой фаз становятся одинаковыми, поверхность раздела между ними исчезает и плотности их уравниваются.
С появлением в системе двух и более компонентов в закономерностях фазовых изменений возникают особенности, отличающие их поведение от поведения однокомпонентного газа. Не останавливаясь на подробностях, следует отметить, что критическая температура смеси находится между критическими температурами компонентов, а критическое давление смеси всегда выше, чем критическое давление любого компонента.
Для определения коэффициента сверхсжимаемости Z реальных газов, представляющих собой многокомпонентную смесь, находят средние из значений критических давлений и температур каждого компонента. Эти средние называются псевдокритическим давлением pп.кр. и псевдокритической температурой Тп.кр. Они определяются из соотношений:
природный газ метан состав
где ркр. и Ткр. – критические давления и температура i-го компонента; xi – доля i-го компонента в объеме смеси (в долях единицы).
Приведенные псевдокритические давление и температура, необходимые для пользования графиком Брауна, представляют собой псевдокритические значения, приведенные к конкретным давлению и температуре (к пластовым, стандартным или каким-либо другим условиям):
Рпр. = р/рп.кр.,
Тпр. = Т/Тп.кр.,
где р и Т – конкретные давления и температура, для которых определяется Z.
Коэффициент сверхсжимаемости Z обязательно используется при подсчете запасов газа для правильного определения изменения объема газа при переходе от пластовых условий к поверхностным, при прогнозировании изменения давления в газовой залежи и при решении других задач.
Применение Метан используется как горючее в газовых плитах.Пропан и бутан – в качестве топлива в некоторых автомобилях. Также сжиженным пропаном заполняют зажигалки.Этан в качестве горючего используют редко, основное его применение – получение этилена.Этилен является одним из самых производимых органических веществ в мире. Он является сырьём для получения полиэтилена.Ацетилен используется для создания очень высокой температуры в металлургии (сверка и резка металлов). Ацетилен очень горюч, поэтому в качестве топлива в автомобилях не используется, да и без этого условия его хранения должны строго соблюдаться.Сероводород, несмотря на его токсичность, в малых количествах применяется в т.н. сероводородных ваннах. В них используются некоторые антисептические свойства сероводорода.Основным полезным свойством гелия является его очень маленькая плотность (в 7 раз легче воздуха). Гелием заполняют аэростаты и дирижабли. Водород ещё более лёгок, чем гелий, но в то же время горюч. Большую популярность среди детей имеют воздушные шарики, надуваемые гелием.ТоксичностьУглекислый газ. Даже большие количества углекислого газа никак не влияют на здоровье человека. Однако он препятствует поглощению кислорода при содержании в атмосфере от 3% до 10% по объёму. При такой концентрации начинается удушье и даже смерть.Гелий. Гелий абсолютно нетоксичен при нормальных условиях из-за его инертности. Но при повышенном давлении возникает начальная стадия наркоза, похожая на воздействие веселящего газа.Сероводород. Токсичные свойства этого газа велики. При длительном воздействии на обоняние возникает головокружение, рвота. Также парализуется обонятельный нерв, поэтому возникает иллюзия отсутствия сероводорода, а на самом деле организм его уже просто не ощущает. Отравление сероводородом наступает при концентрации 0,2–0,3 мг/м3, концентрация выше 1 мг/м3 - смертельна.Процесс горенияВсе углеводороды при полном окислении (избыток кислорода) выделяют углекислый газ и воду. Например:CH4 + 3O2 = CO2 + 2H2OПри неполном (недостаток кислорода) - угарный газ и воду:2CH4 + 6O2 = 2CO + 4H2OПри ещё меньшем количестве кислорода выделяется мелкодисперсный углерод (сажа):CH4 + O2 = C + 2H2O.Метан горит голубым пламенем, этан - почти бесцветным, как спирт, пропан и бутан - жёлтым, этилен - светящимся, угарный газ - светло-голубым. Ацетилен - желтоватым, сильно коптит. Если у Вас дома стоит газовая плита и вместо обычного голубого пламени вы видите жёлтое - знайте, это метан разбавляют пропаном.
Заключение
Природный газ широко применяется в качестве горючего в жилых, частных и многоквартирных домах для отопления, подогрева воды и приготовления пищи; как топливо для машин (газобаллонное оборудование автомобиля, газовый двигатель), котельных, ТЭЦ и др. Сейчас он используется в химической промышленности как исходное сырьё для получения различных органических веществ, например, пластмасс.
В экологическом отношении природный газ является самым чистым видом органического топлива. При его сгорании образуется значительно меньшее количество вредных веществ по сравнению с другими видами топлива. Однако сжигание человечеством огромного количества различных видов топлива, в том числе природного газа, за последние полвека привело к увеличению содержания углекислого газа в атмосфере, который является парниковым газом.
Список использованной литературы
1. Коршак А.А., Шаммазов А.М., Основы нефтегазового дела. Изд. «УГНТУ. Уфа. 2005г.
2. Гиматудинов Ш.К., Ширковский А.И. Физика нефтяного и газового пласта. Изд. «Недра». М. 1982г.
Размещено на Allbest.ru
ВВЕДЕНИЕ
1.1 Общие положения
1.1.1 Курсовой проект (газоснабжение села Кинзебулатово) разработан на основании генплана населенного пункта.
1.1.2 При разработке проекта учитываются требования основных нормативных документов:
– актуализированной редакции СНиП 42-01 2002 «Газораспределительные сети».
– СП 42-101 2003 «Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб».
– ГОСТ Р 54-960-2012 «Пункты газорегуляторные блочные. Пункты редуцирования газа шкафные».
1.2 Общие сведения о населенном пункте
1.2.1 На территории населенного пункта промышленных и коммунально-бытовых предприятий нет.
1.2.2 Населенный пункт застроен одно этажными домами. В населенном пункте не имеется централизованного отопления и централизованного горячего водоснабжения.
1.2.3 Газораспределительные системы по территории населенного пункта производиться подземной из стальных труб. Современные распределительные системы газоснабжения представляют собой сложный комплекс сооружений, состоящий из следующих основных элементов газовых кольцевых, тупиковых и смешанных сетей низкого, среднего, высокого давления, проложенных на территории города или другого населенного пункта внутри кварталов и внутри зданий, на магистралях - на магистралях газорегуляторных станций (ГРС).
ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА СТРОИТЕЛЬСТВА
2.1 Общие сведения о населенном пункте
Кинзебулатово, Кинзебулат (башк. Кинйәбулат ) - деревня в Ишимбайском районе республики Башкортостан, Россия.
Административный центр сельского поселения «Байгузинский сельсовет».
Население составляет около 1 тыс. человек. Кинзебулатово находится в 15 км от ближайшего города - Ишимбая - и в 165 км от столицы Башкортостана - Уфы.
Состоит из двух частей - башкирской деревни и бывшего посёлка нефтяников.
Протекает река Тайрук.
Также есть Кинзебулатовское месторождение нефти.
Агробизнес - Ассоциация крестьянско-фермерских хозяйств «Ударник»
РАССЧЁТ ХАРАКТЕРИСТИК СОСТАВА ПРИРОДНОГО ГАЗА
3.1 Особенности газового топлива
3.1.1 Природный газ имеет ряд преимуществ по сравнению с другими видами топлива:
– низкая себестоимость;
– высокую теплоту сгорания;
– транспортировка по магистральным газопроводам газа на большие расстояния;
– полное сгорание облегчает условие труда персонала, обслуживание газового оборудования и сетей,
– отсутствие в составе газа оксида углерода, что позволяет при утечке избежать отравления;
– газоснабжение городов и населенных пунктов значительно улучшает состояние их воздушного бассейна;
– возможность автоматизации процессов горения достижения высокого КПД;
– меньшее выделение при сжигании вредных веществ, чем при сжигании твердого или жидкого топлива.
3.1.2. Природное газовое топливо состоит из горючих и не горючих компонентов. Чем больше горючая часть топлива, тем больше удельная теплота его сгорания. Горючая часть или органическая масса включает в себя органические соединения, в состав которого входит углерод, водород, кислород, азот, сера. Негорючая часть со стоит из залы и влаги. Основными составляющими природного га за является метан СН 4 от 86 до 95%, тяжелые углеводороды С m Н n (4-9%), балластными примесями является азот и углекислый газ. Содержание метана в природных газах достигает 98%. Газ не имеет ни цвета, ни запаха, поэтому его одоризируют. Природные горючие газы по ГОСТ 5542-87 и ГОСТ 22667-87 состоит в основном из углеводородов метанового ряда.
3.2 Горючие газы, используемые бля газоснабжения. Физические свойства газа.
3.2.1 Для газоснабжения используются природные искусственные газы по ГОСТ 5542-87 содержание вредных примесей в 1 г /100м 3 газа не должно превышать:
– сероводорода – 2г;
– аммиака – 2г;
– цианистых соединений– 5;
– смолы и пыли– 0.1г;
– нафталина – 10г. летом и 5г. зимой.
– газы чисто газовых месторождений. Состоят в основном из метана, являются сухими или тощими (не более 50 г / м 3 пропана и выше);
– попутные газы нефтяных месторождений, содержат большое количество углеводородов, обычно 150 г/м 3 , являются жирными газами, это смесь сухого газа, пропан – бутановой фракции и газового бензина.
– газы конденсатных месторождений, это смесь сухого газа и конденсата. Пары конденсата представляют собой смесь паров тяжёлых углеводородов (бензин, лигроин, керосин).
3.2.3. Теплотворная способность газа, чисто газовых месторождений, от 31000 до 38000 кДж/м 3 , а попутных газов нефтяных месторождений от 38000 до 63000 кДж/м 3 .
3.3 Расчет состава природного газа месторождения Пролетарское
Таблица 1-Состав газа месторождения Пролетарское
3.3.1 Низшая теплота сгорания и плотность компонентов природного газа.
3.3.2 Расчет теплоты сгорания природного газа:
0,01(35,84* СН 4 + 63,37 * С 2 Н 6 + 93,37 * С 3 Н 8 + 123,77 * С 4 Н 10 + 146,37 *С 5 Н 12), (1)
0,01 * (35,84 * 86,7+ 63,37 * 5,3+ 93,37 * 2,4 + 123,77 * 2,0+ 146,37 * 1,5) = 41,34 МДж/м 3 .
3.3.3 Определение плотности газового топлива:
Газа = 0,01(0,72 * СН 4 + 1,35 * С 2 Н 6 + 2,02 * С 3 Н 8 + 2,7 * С 4 Н 10 + 3,2 * С 5 Н 12 +1,997*С0 2 +1,25*N 2); (2)
Газа = 0,01 * (0,72 * 86,7 + 1,35 * 5,3 + 2,02 * 2,4 + 2,7 * 2,0 + 3,2 * 1,5 + 1,997 * 0,6 +1,25 * 1,5)= 1,08 кг/Н 3
3.3.4 Определение относительной плотности газового топлива:
где возд составляет 1,21–1,35 кг/м 3 ;
ρ отн 
, (3)
3.3.5 Определения количества воздуха необходимого для сжигания 1 м 3 газа теоретически:
[(0.5СО + 0,5Н 2 + 1,5H 2 S + ∑ (m +) С m H n) – 0 2 ]; (4)
V = ((1 + )86,7 + (2 + )5,3 +(3 + )2,4 +(4 + )2,0 +(5 + )1,5 = 10,9 м 3 /м 3 ;
V = = 1,05 * 10,9 = 11,45 м 3 /м 3 .
3.3.6 Определенные расчетом характеристики газового топлива сведем в таблицу 2.
Таблица 2 - Характеристики газового топлива
| Q МДж/м 3 | Р газа кг/Н 3 | Р отн. кг/м 3 | V м 3 /м 3 | V м 3 /м 3 |
| 41,34 | 1,08 | 0,89 | 10,9 | 11,45 |
ТРАССИРОВКА ГАЗОПРОВОДА
4.1 Классификация газопроводов
4.1.1 Газопроводы, прокладываемые в городах и населенных пунктах, классифицируют по следующим показателям:
–по виду транспортируемого газа природного, попутного, нефтяного, сжиженного углеводородного, искусственного, смешанного;
–по давлению газа низкого, среднего и высокого (I категории и II категории); –по месторождению относительно земли: подземные (подводные), надземные (надводные);
–по расположению в системе планировки городов и населенных пунктов наружные и внутренние;
–по принципу построения (распределительные газопроводы): закольцованные, тупиковые, смешанные;
–по материалу труб металлические, неметаллические.
4.2 Выбор трассы газопровода
4.2.1 Система газораспределения может быть надежной и экономичной при правильном выборе трасс для прокладки газопроводов. На выбор трассы влияют следующие условия: расстояние до потребителей газа, направление и ширина проездов, вид дорожного покрытия, наличие вдоль трассы различных сооружений и препятствий, рельеф местности, планировка
кварталов. Трассы газопроводов выбирают с учетом транспортированиям газа кратчайшим путем.
4.2.2 От уличных газопроводов в каждое строение прокладывают вводы. В городских районах с новой планировкой газопроводы располагают внутри кварталов. При трассировке газопроводов необходимо соблюдать расстояние газопроводов от других сооружений. Допускается прокладка двух или более газопроводов в одной траншее на одном или разных уровнях (ступенями). При этом расстояние между газопроводами в свету следует предусматривать достаточным для монтажа и ремонта трубопроводов.
4.3 Основные положения при прокладке газопроводов
4.3.1 Прокладку газопроводов следует осуществлять на глубине не менее 0,8 м до верха газопровода или футляра. В тех местах, где не предусматривается движение транспорта и сельскохозяйственных машин, глубина прокладки стальных газопроводов допускается не менее 0,6 м. На оползневых и подверженных эрозии участках прокладку газопроводов следует предусматривать на глубину не менее 0,5 м ниже зеркала скольжения и ниже границы прогнозируемого участка разрушения. В обоснованных случаях допускается наземная прокладка газопроводов по стенам зданий внутри жилых дворов и кварталов, а также на отбельных участках трассы, в том числе на участках переходов через искусственные и естественные преграды при пересечении подземных коммуникаций.
4.3.2 Надземные и наземные газопроводы с обвалованием могут прокладываться в скальных, многолетнемерзлых грунтах, на заболоченных участках и при других сложных грунтовых условиях. Материал и габариты обвалования следует принимать исходя из теплотехнического расчета, а также обеспечения устойчивости газопровода и обвалования.
4.3.3 Прокладка газопроводов в тоннелях, коллекторах и каналах не допускается. Исключения составляют прокладка стальных газопроводов давлением до 0,6 МПа на территории промышленных предприятий, а также каналах многолетнемерзлых грунтах под автомобильными и железными дорогами.
4.3.4 Соединения труб следует предусматривать неразъемными. Разъемными могут быть соединения стальных труб с полиэтиленовыми и в местах установки арматуры, оборудования и контрольно-измерительных приборов (КИП). Разъемные соединения полиэтиленовых труб со стальными в грунте могут предусматриваться только при условии устройства футляра с контрольной трубкой.
4.3.5 Газопроводы в местах входа и выхода из земли, а также вводы газопроводов в здания следует заключать в футляр. В пространстве между стеной и футляром следует заделывать на всю толщину пересекаемой конструкции Концы футляра следует уплотнять эластичным материалом. Вводы газопроводов в здания следует предусматривать непосредственно помещение, где установлено газоиспользующее оборудование, или смежное ним помещения, соединенные от крытым проемом. Не допускается вводы газопроводов в помещения подвальных и цокольных этажей зданий, кроме вводов газопроводов природного газа в одноквартирные и блокированные дома.
4.3.6 Отключающее устройство на газопроводах следует предусматривать:
– перед отдельно стоящими блокированными зданиями;
– для отключения стояков жилых зданий выше пяти этажей;
– перед наружным газоиспользующим оборудованием;
– перед газорегуляторными пунктами, за исключением ГРП предприятии, на ответвлении газопровода к которым имеется отключающее устройство на расстоянии менее 100м о т ГРП;
– на выходе из газорегуляторных пунктов, закольцованными газопроводами;
– на ответвлениях о т газопроводов к поселениям, отдельным микрорайонам, кварталам, группам жилых домов, а при числе квартир более 400 и к отдельным дому, а также на ответвлениях производственным потребителям и котельным;
– при пересечении водных преград двумя нитками и более, а также одной ниткой при ширине водной преграды при меженном горизонте 75м и более;
– при пересечении железных дорог общей сети и автомобильных дорог 1–2 категории, если отключающее устройство, обеспечивающее прекращение подачи газа на участке перехода, расположенных на расстоянии от дорог более 1000 м.
4.3.7 Отключающие устройства на надземных газопроводах,
проложенных по стенам зданий и на опорах, следует размещать на расстоянии (в радиусе) от дверных и открывающихся оконных проемов не менее:
– для газопроводов низ кого давления – 0.5 м;
– для газопроводов среднего давления – 1 м;
– для газопроводов высокого давления второй категории – 3 м;
– для газопроводов высокого давления первой категории – 5 м.
На участках транзитной прокладки газопроводов по стенам зданий установка отключающих устройств не допускается.
4.3.8 Расстояние по вертикали (в свету) между газопроводом (футляром) и подземными инженерными коммуникациями и сооружениями в местах их пересечения следует принимать с учетом требовании соответствующих нормативных документов, но не менее 0.2 м.
4.3.9 В местах пересечения газопроводов с подземными коммуникациями, коллекторами и каналами различного назначения, а также в местах прохода газопроводов через стенки газовых колодцев газопровод следует прокладывать в футляре. Концы футляра должны выводиться на расстояние не менее 2 м. в обе стороны от наружных стенок пересекаемых сооружений и коммуникации, при пересечении стенок газовых колодцев - на расстоянии не менее 2 см. концы футляра должны быть заделаны гидроизоляционным материалом. На одном конце футляра в верхние точки уклона (за исключением мест пересечения стенок колодцев) следует предусматривать контрольную трубку, выходящую под защитное устройство. В межтрубном пространстве футляра и газопровода разрешается прокладка эксплуатационного кабеля (связи, телемеханики и электрозащиты) напряжением до 60В, предназначено бля обслуживания газораспределительных систем.
4.3.10 Полиэтиленовые трубы, применяемые бля строительства газопроводов, должны иметь коэффициент запаса прочности на ГОСТ Р 50838 не менее 2.5.
4.3.11 Не допускается прокладка газопроводов из полиэтиленовых труб:
– на территории поселений при давлении свыше 0.3 МПа;
– вне территории поселений при давлении свыше 0.6 МПа;
– для транспортирования газов, содержащих ароматические и хлорированные углеводороды, а также жидкой фазы СУГ;
– при температуре стенки газопровода в условиях эксплуатации ниже –15°С.
При применении труб с коэффициентом запаса прочности не менее 2.8 разрешается прокладка полиэтиленовых газопроводов давлением свыше 0.3 до 0.6 МПа на территориях поселения с преимущественно одно – двухэтажной и коттеджной жилой застройкой. На территории малых сельских поселений разрешается прокладка полиэтиленовых газопроводов давлением до 0.6 МПа с коэффициентом запаса прочности не менее 2.5. При этом глубина прокладки должна быть не менее 0.8 м до верха трубы.
4.3.12 Расчет газопроводов на прочность должен включать определение толщины стенок труб и соединительных деталей и напряжений в них. При этом для подземных и наземных стальных газопроводов следует применять трубы и соединительные детали с толщиной стенки не менее 3 мм, для надземных и внутренних газопроводов - не менее 2 мм.
4.3.13 Характеристики предельных состояний, коэффициенты надежности по ответственности, нормативные и расчетные значения нагрузок и воздействий и их сочетания, а также нормативные и расчетные значения характеристик материалов следует принимать в расчетах с учетом требований ГОСТ 27751.
4.3.14 При строительстве в районах со сложными геологическими условиями и сейсмическими воздействиями должны учитываться специальные требования и предусматриваться мероприятия, обеспечивающие прочность, устойчивость и герметичность газопроводов. Стальные газопроводы должны быть защищены от коррозии.
4.3.15 Подземные и наземные с обвалованием стальные газопроводы, резервуары СУГ, стальные вставки полиэтиленовые газопроводов и стальные футляры на газопроводах (далее - газопроводы) следует защищать о т почвенной коррозии и коррозии блуждающими токами в соответствии с требованиями ГОСТ 9.602.
4.3.16 Стальные футляры газопроводов под автомобильными дорогами, железнодорожными и трамвайными путями при бестраншейной прокладке (прокол, продавливание и другие технологии, разрешенные применению) должны быть, как правило, защищены средствами электротехнической защиты (3X3), при прокладке открытым способом – изоляционными покрытиями и 3X3.
4.4 Выбор материала для газопровода
4.4.1 Для подземных газопроводов следует применять полиэтиленовые и стальные трубы. Для наземных и надземных газопроводов следует применять стальные трубы. Для внутренних газопроводов низ кого давления разрешается применять стальные и медные трубы.
4.4.2 Стальные бесшовные, сварные (прямошовные и спирально шовные) трубы и соединительные детали для газораспределительных систем должны быть изготовлены из стали, содержащей не более 0,25 % углерода, 0,056 % серы и 0,04 % фосфора.
4.4.3 Выбор материала труб, трубопроводной запорной арматуры, соединительных деталей, сварочных материалов, крепежных элементов и других следует производить с учетом давления газа, диаметра и толщины стенки газопровода, расчетной температуры наружного воздуха в районе строительства и температуры стенки трубы при эксплуатации, грунтовых и природных условий, наличия вибрационных нагрузок.
4.5 Преодоление естественных препятствий газопроводом
4.5.1 Преодоление газопроводами естественных препятствий. Естественными препятствиями являются водные преграды, овраги, ущелья, балки. Газопроводы на подводных переходах следует прокладывать с заглублением в дно пересекаемых водных преград. При необходимости, по результатам расчетов на всплытие необходимо произвести балластировку трубопровода. Отметка верха газопровода (балласта, футеровки) должна быть не менее чем на 0,5 м, а на переходах через судоходные и сплавные реки – на 1,0 м ниже прогнозируемого профиля дна на срок 25 лет. При производстве работ методом наклонно–направленного бурения – не менее чем на 20м ниже прогнозируемого профиля дна.
4.5.2 На подводных переходах следует применять:
– стальные трубы с толщиной стенки на 2 мм больше расчетной, но не менее 5 мм;
– полиэтиленовые трубы, имеющие стандартное размерное отношение наружного диаметра трубы к толщине стенки (SDR) не более 11 (по ГОСТ Р 50838) с коэффициентом запаса прочности не менее 2,5.
4.5.3 Высоту прокладки надводного перехода газопровода от расчетного уровня подъема воды или ледохода (горизонт высоких вод – ГВВ или ледохода - ГВЛ) до низа трубы или пролетного строения следует принимать:
– при пересечении оврагов и балок - не ниже 0,5 м и над ГВВ 5 % – ной обеспеченности;
– при пересечении несудоходных и несплавных рек - не менее 0,2м над ГВВ и ГВЛ 2 % – ной обеспеченности, а при наличии на реках корчехода – с его учетом, но не менее 1 м над ГВВ 1 % – ной обеспеченности;
– при пересечении судоходных и сплавных рек – не менее значений, установленных нормами проектирования бля мостовых переходов на судоходных реках.
4.5.4 Запорную арматуру следует размещать на расстоянии не менее 10м от границ перехода. За границу перехода принимают места пересечения газопроводом горизонта высоких вод с 10 % – ной обеспеченностью.
4.6 Пересечение искусственных препятствий газопроводом
4.6.1 Пересечение газопроводами искусственных препятствий. Искусственными препятствиями являются автомобильные дороги, железные и трамвайные дороги, а также различные насыпи.
4.6.2 Расстояние по горизонтали от мест пересечения подземными газопроводами трамвайных и железнодорожных путей и автомобильных дорог должны быть, не менее:
– до мостов и тоннелей на железных дорогах общего пользования, трамвайных путях, автомобильных дорогах 1 – 3 категорий, а также до пешеходных мостов, тоннелей через них – 30м, а для железных дорог не общего пользования, автомобильных дорог 4 – 5 категорий и труб – 15м;
– до зоны стрелочного перевоза (начала остряков, хвоста крестовин, мест присоединения к рельсам отсасывающих кабелей и других пересечений пути) – 4м для трамвайных путей и 20м для железных дорог;
– до опор контактной сети – 3м.
4.6.3 Разрешается сокращение указанных расстояний по согласованию с организациями, в ведении которых находятся пересекаемые сооружения.
4.6.4 Подземные газопроводы всех давлений в местах пересечений с железнодорожными и трамвайными путями, автомобильными дорогами 1 – 4 категорий, а также магистральными улицами общегородского значения следует прокладывать в футлярах. В других случаях вопрос о необходимости устройства футляров решается проектной организацией.
4.7 Футляры
4.7.1 Футляры должны удовлетворять условиям прочности и долговечности. На одном конце футляра следует предусматривать контрольную трубку, выходящую под защитное устройство.
4.7.2 При прокладке межпоселковых газопроводов в стесненных условиях и газопроводов на территории поселений разрешается сокращение этого расстояния до 10 м при условии установки на одном конце футляра вытяжной свечи с устройством для отбора проб, выведенное на расстояние не менее 50м от края земляного полотна (оси крайнего рельса на нулевых отметках). В других случаях концы футляров должны располагаться на расстоянии:
– не менее 2м о т крайнего рельса трамвайного пути и железных дорог, калии 750 мм, а также от края проезжей части улиц;
– не менее 3м о т края водоотводного сооружения дорог (кювета, канавы, резерва) и от крайнего рельса железных дорог не общего пользования, но не менее 2м о т подошвы насыпей.
4.7.3 Глубина укладки газопровода от подошвы рельса или верха покрытия дороги, а при наличии насыпи - от ее подошвы до верха футляра должна отвечать требованиям безопасности, быть не менее:
– при производстве работ открытым способом - 1.0 м;
– при производстве работ методом продавливания или наклонно– направленного бурения и щитовой прокладки – 1.5 м;
– при производстве работ методом прокола – 2.5 м.
4.8. Пересечение труб с дорогами
4.8.1Толщина стенок труб стального газопровода при пересечении им железных дорог общего пользования должна быть на 2 – 3 мм больше расчетной, но не менее 5 мм на расстояниях по 50 м в каждую сторону от края земляного полотна (оси крайнего рельса на нулевых отметках).
4.8.2Для полиэтиленовых газопроводов на этих участках и на пересечениях автомобильных дорог 1 – 3 категории должны применяться полиэтиленовые трубы не более SDR 11 с коэффициентом запаса прочности не менее 2.8.
4.9 Противокоррозионная защита трубопроводов
4.9.1 Трубопроводы, применяемые в системах газоснабжения как правило, из углеродистых и низколегированных сталей. Срок службы и надежность работы трубопроводов во многом определяется степенью защиты от разрушения при контакте с окружающей средой.
4.9.2 Коррозия - это разрушение металлов, вызванное химическими или электрохимическими процессами при взаимодействии с окружающей средой. Среда, в которой металл подвергается коррозии, называется коррозионной или агрессивной.
4.9.3 Наиболее актуальной для подземных трубопроводов является электрохимическая коррозия, которая подчиняется законам электрохимической кинетики, это окисление металла в электропроводных средах, сопровождающихся образованием и протеканием электрического тока. При этом взаимодействие с окружающей средой характеризуется катодным и анодным процессами, протекающими на различных участках поверхности металла.
4.9.4 Все подземные стальные трубопроводы, укладываемые непосредственно в грунт, защищены в соответствии с ГОСТ 9.602–2005.
4.9.5 В грунтах средней коррозионной активности при отсутствии блуждающих токов стальные трубопроводы защищены изоляционными покрытиями «весьма усиленного типа», в грунтах высокой коррозионной агрессивности опасного влияния блуждающих токов – защитными покрытиями «весьма усиленного типа» с обязательным применением 3X3.
4.9.6 Все предусмотренные виды защиты от коррозии вводятся в действие раздачи подземных трубопроводов в эксплуатацию. Для подземных стальных трубопроводов в зонах опасного влияния блуждающих токов 3X3 вводится в действие не позднее 1 месяца, а в остальных случаях позднее 6 месяцев после укладки трубопровода в грунт.
4.9.7 Коррозионная агрессивность грунта по отношению к стали характеризуется тремя способами:
– удельным электрическим сопротивлением грунта, определяемым в полевых условиях;
– удельным электрическим сопротивление грунта, определяемым в лабораторных условиях,
– средней плотностью катодного тока (j k), необходимого для смещения потенциала стали в грунте на 100 мВ отрицательнее стационарного (потенциала коррозии).
4.9.8 Если один из показателей свидетельствует о высокой агрессивности грунта, то грунт считается агрессивным, и определение остальных показателей не требуется.
4.9.9 Опасным влиянием блуждающего постоянного тока на подземные стальные трубопроводы является наличие изменяющегося по знаку и по величине смещения потенциала трубопровода по отношению к его стационарному потенциалу (знакопеременная зона) или наличие только положительного смещения потенциала, как правило, изменяющегося по величине (анодная зона). Для проектируемых трубопроводов опасным с читается наличие блуждающих токов в земле.
4.9.10 Опасное воздействие переменного тока на стальные трубопроводы характеризуется смещением среднего потенциала трубопровода в отрицательную сторону не менее, чем на 10 мВ, по отношению к стационарному потенциалу, либо наличие переменного тока плотностью более 1 МА/см 2 . (10 А/м 2 .) на вспомогательном электроде.
4.9.11 Применение 3X3 обязательно:
– при прокладке трубопроводов в грунтах с высокой коррозионной агрессивностью (защита от почвенной коррозии),
– при наличие опасного влияния постоянных блуждающих и переменных токов.
4.9.12 При защите от почвенной коррозии катодная поляризация подземных стальных трубопроводов осуществляться таким образом, чтобы среднее значение поляризационных потенциалов металла находились в пределах от –0.85В. до 1.15В по насыщенному медно-сульфатному электроду в сравнения (м.с.э.).
4.9.13 Изоляционная работа в трассовых условиях выполняются ручным способом при изоляции сборных стыков и мелких фасонных частей, исправлений повреждений покрытия (не более 10% от площади трубы), возникших при транспортировании труб, а также при ремонте трубопроводов.
4.9.14 При устранении повреждений заводской изоляции на месте, укладки газопровода должно быть обеспечено соблюдение технологии и технических возможностей нанесения покрытия и контроля его качества. Все работы по ремонту изоляционного покрытия отражаются в паспорте газопровода.
4.9.15 В качестве основных материалов для формирования защитных покрытий рекомендуется полиэтилен, полиэтиленовые ленты, битумные и битумно-полимерные мастики, наплавляемые битумно-полимерные материалы, рулонные мастично – ленточные материалы, композиции на основе хлорсульфированного полиэтилена, полиэфирных смол и полиуретанов.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДОВ ГАЗА
5.1 Расход газа
5.1.1 Расходы газа по участкам сети условно можно разделить на:
путевые, транзитные и рассредоточенные.
5.1.2 Путевым расходом называют расход, который равномерно распределен по длине участка или всего газопровода равен или очень близок по величине. Он может отбираться через одинаковые по размеру и для удобства расчета он равномерно распределен. Обычно этот расход потребляется однотипными газовыми приборами, например, емкостными или проточными водонагревателями, газовыми плитами и т.п. Сосредоточенными называются расходы, которые проходят по трубопроводу, не изменяясь, по всей длину и отбираются в определенных точках. Потребителями этих расходов являются: промышленные предприятия, котельные с постоянным в течении длительного времени расходом. Транзитными называют расходы, которые проходят по определенному участку сети, не изменяясь, и обеспечивают расход газа, к следующему участку являясь для него путевым или сосредоточенным.
5.1.2 Расходы газа в населенном пункте являются путевыми или транзитными. Сосредоточенных расходов газовых нет, так как нет промышленных предприятий. Путевые расходы складываются из расходов газовых приборов, установленных у потребителей, и зависит о т сезона года. В квартире установлены четырёх горелочные плиты марки «Glem UN6613RX» с расходом газа 1,2 м 3 /ч., проточный водонагреватель типа «Vaillant» для горячего расхода с расходом 2 м 3 /ч, емкостными водонагреватели «Viessmann Vitocell-V 100 CVA-300» с расходом 2,2 м 3 /ч.
5.2Потреблени газа
5.2.1 Потребление газа изменяется по часам, суток, дням недели, месяцам года. В зависимости о т периода в течение, которого, потребление газа принимают постоянным различают: сезонную неравномерность или неравномерность по месяцам года, суточную неравномерность или неравномерность по дням недели, часовую неравномерность или неравномерность по часам суток.
5.2.2 Неравномерность потребления газа связана с сезонными климатическими изменениями, режиму работы предприятий течении сезона, недели и суток, характеристикой газового оборудования различных потребителей изучений неравномерности строятся ступенчатые расходов газа по времени. Для регулирования сезонной неравномерности газопотребления применяются следующие способы:
– подземное хранение газа;
– использование потребителей регуляторов, которые сбрасывают излишки в летний период;
– резервные промыслы и газопроводы.
5.2.3 Для регулирования неравномерности газового потребления газа в зимние месяцы, используют отбор газа из подземных хранилищ, а в малый период года закачку в подземные хранилища. Для покрытия суточных пиковых нагрузок использования подземных хранилищ не экономично. В этом случае вводят ограничения подачи газа промышленным предприятиям и используют станции пикового покрытия, в котором происходит сжижение газа.