Nbsp; Рисунок 41 – Бесканальная прокладка в пенобетоне
Рисунок 40 – Бесканальная прокладка в засыпных порошках
Рисунок 37 – Прокладка тепловых сетей на опорах
Рисунок 36 – Непроходные каналы для тепловых сетей
Рисунок 35 – Прокладка тепловых сетей в проходных каналах
Такие каналы оборудуются вентиляцией с целью поддержания температуры воздуха не выше 30°С, электрическим освещением с напряжением до 30 В и устройствами для быстрого отвода воды из каналов.
В случаях, когда количество прокладываемых трубопроводов невелико, но доступ к инженерным сетям необходим, устраиваются полупроходные каналы. Высота таких каналов должна быть не менее 1400 мм.
Прокладка теплопроводов в настоящее время преимущественно осуществляется в непроходных каналах, непосредственно в грунте (бесканальная прокладка) и на опорах по выровненной поверхности земли.
При прокладке трубопроводов в непроходных каналах наибольшее распространение получили каналы лоткового (КЛ) и сборного (КС) типов. Применяются также кирпичные каналы.
Наземная прокладка может осуществляться на низких (Н=0,5…2,0м) и высоких опорах (Н=2…3м). Этот вид прокладки применяется на производственных предприятиях, в районах вечной мерзлоты, а также и в других случаях при достаточном обосновании.
1 – опоры,
2 – трубопроводы сети.
При бесканальной прокладке трубопроводы со специальной тепловой изоляцией укладывается непосредственно в грунт на специальную подготовку.
1 – подающий трубопровод,
2 – обратный трубопровод,
3 – песчаная подготовка,
4 – тепловая изоляция.
Рисунок 38 – Бесканальная прокладка
Если на трассе тепловых сетей имеются грунтовые воды с высоким уровнем воды, то предусматривается водопонижение (дренаж). С этой целью параллельно теплопроводом прокладываются дренажные трубопроводы, которые и удаляют грунтовые воды. Уклон труб попутного дренажа должен быть не менее 0,003.
1 – подающий трубопровод,
2 – обратный трубопровод,
3 – песчаная подготовка,
4 – дренажный трубопровод.
Рисунок 39 – Бесканальная прокладка с водопонижением
В последние годы нашла применение бесканальная прокладка теплопроводов в засыпных порошках.
1 – плотный слой,
2 – пористый слой,
3 – порошкообразный слой.
Основным компонентом для изготовления самоспекающегося порошка служит природный битум-асфальтит или искусственный битум.
Процесс производства работ по прокладке таких трубопроводов состоит из двух основных операций: засыпки труб в траншее порошкообразным асфальтоизолом, нагрева труб до температуры его плавления (140…150°С) и поддержания этой температуры в течение 30…40 ч. В период разогрева трубопровода непосредственно на поверхности трубы образуется плотный слой из расплавленного асфальтоизола, имеющий адгезию к наружной поверхности стального трубопровода и защищающий ее от увлажнения и коррозии. За этим плотным слоем образуется второй опекшийся слой, который имеет пористую структуру и является основным теплоизоляционным слоем. Наружный, третий, порошкообразный неспекшийся слой асфальтоизола служит дополнительной тепло- и гидроизоляций.
Бесканальная прокладка теплопроводов может быть выполнена также из литых конструкций из пенобетона или перлитобетона. Смонтированные в траншее стальные трубопроводы заливают жидкой композицией изолирующиего материала, приготовленной непосредственно на трассе или доставленной в контейнере с производственной базы. После схватывания композиции траншея засыпается грунтом.
Глубину заложения тепловых сетей при прокладке в каналах принимают не менее 0,5 м до верха перекрытий каналов, при бесканальной – не менее 0,7 м до верха изоляционной оболочки трубопровода.
В проходных, полупроходных и непроходных каналах трубопроводы покрываются изоляцией. Изоляция осуществляется сравнительно просто – нанесением теплоизоляционного слоя непосредственно на трубопровод или поверх его покровного гидрофобного рулонного материла.
В качестве теплоизоляторов используют маты минераловатные, изделия из стекольного и штапельного волокна, пенопласт, перлитоцемент и т.п. Теплопроводы, уложенные в непроходных каналах и тоннелях, защищаются рулонным стеклопластиком, армопластмассовыми материалами, стеклотекстолитом, фольгорубероидом, алюминиевой фольгой, асбестоцементной штукатуркой и т.п.
При наземной прокладке для изоляции теплоизоляционных конструкций применяются алюминиевые или из его сплавов листы, тонколистовая сталь, сталь листовая углеродистая общего назначения, стеклопластик рулонный и др.
Для восприятия тепловых удлинений трубопроводов тепловых сетей используются компенсаторы: линзовые, сальниковые, сильфонные, гибкие компенсаторы из труб (П-образные компенсаторы и углы поворотов) (рис.42).
Для разбивки трубопроводов на отдельные участки, на которых устанавливаются компенсаторы, на них устанавливаются неподвижные опоры, которые защемляют трубопроводы. Они бывают: упорные, лобовые, щитовые и хомутовые (рис.43). Упорные неподвижные опоры устанавливаются при всех видах прокладки, щитовые – при бесканальной прокладке и прокладке в непроходных каналах, при размещении опор вне камер и хомутовые – при надземной прокладке и прокладке в тоннелях (на участках с гибкими компенсаторами и с самокомпенсацией). При бесканальной прокладке несущие конструкции неподвижных опор опираются на грунт. Неподвижные опоры могут быть концевыми и промежуточными.
1 – тепловая изоляция,
2 – опорный полуцилиндр,
3 – стальная подкладка,
4 – бетонный камень,
5 – основание,
6 – труба. Рисунок 44 – Скользящие опоры
Для обеспечения свободного перемещения трубопроводов при тепловых удлинениях используются подвижные опоры, которые могут быть скользящими, катковыми, шариковыми, пружинными (подвески) и жесткими подвесками.
Скользящие опоры проектируются независимо от направления горизонтальных перемещений трубопроводов при всех способах прокладки и для всех диаметров труб.
Катковые опоры – используются для труб диаметром 200 мм и более при горизонтальных перемещениях труб и в тех случаях, когда они проложены в тоннелях, на кронштейнах, на отдельно стоящих опорах и эстакадах. Шариковые опоры применяются в тех же случаях, что и катковые, но при наличии горизонтальных перемещений труб под углом к оси трубы.
Пружинные опоры, или подвески, предусматриваются для труб диаметром 150 мм и более в местах вертикальных перемещений труб, а жесткие подвески используются при наземной прокладке трубопроводов с гибкими компенсаторами и на участках самокомпенсации.
Для обеспечения нормальной работы тепловых сетей на них предусматривается установка задвижек и затворов, выпусков воды (спускных устройств), выпусков воздуха, дренажей (для выпуска конденсата из паропроводов) и грязевиков перед насосами и регуляторами.
Запорная арматура и другое оборудование устанавливается в камерах, высотой не менее 2 м. Камеры тепловых сетей могут быть сборными железобетонными, монолитными и кирпичными.
При площади камеры до 6 м в ней предусматривается устройство двух люков, при большей площади – 4 люка.
Лекция 7. (модуль 2)
Тема 10. Общие сведение о газоснабжении городов
1. Горючие газы.
2. Системы газоснабжения.
3. Трассировка сетей и размещение сооружений.
Современные города требуют больших затрат топлива на бытовые и промышленные нужды.
По сравнению с твердым, газообразное топливо имеет ряд преимуществ:
- оно, как правило, более экономично;
- улучшает санитарно-гигиеническое состояние городов (отсутствие выброса в атмосферу угольной пыли, золы и вредных сернистых газов);
- облегчает труд человека в быту и на производстве;
- освобождает внутригородской транспорт от перевозок топлива и территорию города от складов топлива и отвалов золы и шлака.
Газообразное топливо можно транспортировать по трубам на большие расстояния и централизованно распределять по территории города. Применение газа облегчает автоматизацию тепловых производственных процессов и сокращает численность обслуживающего персонала, позволяет осуществить экономически эффективные технологические процессы.
Газообразное топливо представляет собой смесь нескольких газов, причем основную часть их составляют горючие газы – углеводы (метан, этан, пропан и др.), водород и окись углерода (в искусственных газах), в состав негорючих примесей (балласта) входят азот, углекислота и др. Горючие газы добывают из природных источников (природные газы) и из жидкого и твердого топлива путем его термической переработки (искусственные газы). Состояние горючего газа определяется его объемом, давлением и температурой. Любое состояние может быть приведено к определенным (нормальным) условиям, обычно к температуре 0°С и давлению 0,1Мпа; объем газа в этом случае выражают в м3. Газы характеризуются также теплотой сгорания. Исходя из технико-экономической целесообразности для газоснабжения городов применяют только те газы, теплота сгорания которых больше 13…15 МДж/м3.
Наибольшую ценность для газоснабжения городов представляют природные газы, состоящие главным образом из углеводов метанового ряда. Особенностью природных газов является из высокая теплотворная способность, низкое содержание балласта и для большинства месторождений – отсутствие сероводорода и других вредных примесей. Эти газы имеют теплоту сгорания 32…36 МДж/м3, плотность 0,73…0,76 кг/м3 и содержат (по объему) метана 75…98%, этана, пропана, бутана и пентана 0,5…11%, углекислого газа 0,1…0,7% и азота 0,5…15%.
Природные газы чисто газовых месторождений имеют более или менее постоянный состав. Попутные газы нефтяных месторождений имеют теплоту сгорания 38…63 МДж/м3, плотность 0,8…1,5 кг/м3 и содержат (по объему) метана 44…93%, этана, пропана, бутана и пентана 1…59%, углекислого газа 0,2…11 % и азота 0,1…20%. Состав газов газонефтяных месторождений непостоянен и зависит от природы нефти, величины газового фактора, условий разделения нефтегазовых смесей и пр.
Искусственные горючие газы делятся на две группы. К первой группе относятся газы высокотемпературной (1000°С) и среднетемпературной (500…600°С) перегонки, которые получаются при нагревании твердого или жидкого топлива без доступа воздуха. Представителями этой группы являются коксохимические, коксогазовые, газосланцевые и др. газы. Их теплота сгорания составляет 16…18 МДж/м3, плотность 0,45…0,5 кг/м3. Ко второй группе относятся газы безостаточной газофикации, получаемые при нагревании топлива с частичным сжиганием его в токе воздуха, кислорода или их смеси с водяным паром. К ним относятся генераторные и доменные газы. Их низшая теплота сгорания составляет 5,5 МДж/м3, плотность может быть более 1 кг/м3.
В горючих, особенно в искусственных газах содержатся вредные и балластные примеси. Вредными и ядовитыми примесями являются сероводород, аммиак, цианистые соединения и окись углерода. Наиболее опасный и вредный компонент горючих газов – сероводород – высокотоксичный яд, сильно корродирующий металлы. Содержание в газе кислорода и водяных паров также вызывает явление коррозии металлов. Смола и водяные пары при их конденсации, а также пыль, окалина и нафталин способны уменьшать сечение трубопроводов и вызывать их закупорку.
Наличие в горючих газах балластных примесей снижает теплотворную способность и увеличивает плотность. И то и другое приводит к увеличению диаметров газопроводов, т.е. вызывает повышенный расход металла и капитальных вложений на сооружение магистралей.
Содержание вредных примесей на 100 м3 газа не должно превышать в сумме 12,7 г.
Содержание кислорода в горючих газах должно быть не больше 1% (по объему), за исключением сжиженных газов с воздухом. Некоторые виды горючих газов (например, пропан, бутан и их смеси) используются в жидком виде. Сжиженные газы, используемые для бытовых целей, не должны содержать сероводорода больше 5 г на 100 м3.
Для контроля возможной утечки газу искусственно придают запах, т.е. его одорируют. Характерный запах должен ощущаться при содержании в воздухе даже 1% природного и 0,5% сжиженного газа.
Газовое хозяйство населенных мест состоит из следующих основных сооружений:
- газораспределительных станций ГРС (природный газ) или газовых заводов (искусственный газ);
В зависимости от максимального рабочего давления газа газопроводы делятся на:
- газопроводы низкого давления – с давлением газа не более 5 кПа;
- газопроводы среднего давления – с давлением газа от 5кПа до 0,3МПа;
- газопроводы высокого давления: I категории с давлением газа более 0,6 до 1,2 МПа, II категории с давлением газа от 0,3 до 0,6 МПа.
Газопроводы низкого давления предназначены для подачи газа к газовым приборам жилых и общественных зданий и газовых приборов низкого давления промышленных и коммунально-бытовых предприятий.
Газопроводы среднего и высокого (II категории) давления используются для питании распределительных газопроводов низкого и среднего давления (через газорегуляторные пункты), а также промышленных и коммунально-бытовых предприятий (через местные газорегуляторные установки).
Газопроводы высокого давления (с давлением газа более 0,6МПа) предназначены для подачи газа к городским газорегуляторным пунктам, местным газорегуляторным пунктам крупных предприятий, а также к предприятиям, технологические процессы которых требуют применения газа высокого давления.
По начертанию в плане системы распределения газа делятся на: тупиковые, кольцевые и смешанные.
По числу ступеней давления в газовых сетям системы газоснабжения подразделяются на одно-, двух-, трех- и многоступенчатые (рис.45 и 46).
Необходимость совместного применения нескольких ступеней давления газа в городах возникают из-за большой протяженности городских газопроводов, несущих большие газовые нагрузки, наличия потребителей, которые требуют различных давлений, из-за условий эксплуатации и др.
Одноступенчатая схема
1 – групповая установка газа сжиженного (ГС),
2 – газорегуляторный пункт (ГРП),
3 – трубопроводы низкого давления (СНД),
4 – ответвления к потребителям.
Двухступенчатая схема
1 – газораспределительная станция,
2 – газорегуляторный пункт (ГРП),
3 – сеть среднего давления (ССД),
4 – сеть низкого давления (СНД),
5 - ответвления к потребителям.
Трехступенчатая схема
1 – газорегуляторная станция,
2 – сеть высокого давления (СВД),
3 – газорегуляторные пункты (ГРП),
4 – сеть среднего давления (ССД),
5 – сеть низкого давления (СНД),
6 – промышленные предприятия,
7 – ответвления.
Рисунок 47 – Схемы газоснабжения в городах
Многоступенчатая схема
1 – газораспределительная станция,
ПП – промышленное предприятие.
Рисунок 48 – Многоступенчатая схема газоснабжения
Газопроводы жилого дома присоединяют к внутриквартальным газопроводам низкого давления на расстоянии 6 м от здания. В каждой лестничной клетке прокладывают цокольный ввод и на каждом вводе снаружи здания устанавливают пробочный кран. Стояки прокладывают по кухням. На каждом ответвлении к стояку на первом этаже устанавливают отключающие краны. Перед каждым газовым прибором также ставят краны.
Газопроводы высокого давления трассируют по окраине населенного пункта или по районам с малой плотностью населения, а газопроводы среднего или низкого давления – по всем улицам, причем газопроводы больших диаметров по возможности следует прокладывать по улицам с неинтенсивным движением.
В населенных местах газ расходуется жителями, коммунально-бытовыми предприятиями и учреждениями, автотранспортом, промышленностью и теплоэлектростанциями. Кроме того, он используется для отопления зданий.
Средние нормы расхода газа на различные нужды определяются по СНиП 2.04.08-87. Для жилых зданий с газовыми плитами и центральным горячим водоснабжением на 1 чел. в год требуется 2800 МДж (660 тыс. ккал).
Как населением, так и промышленностью газ потребляется неравномерно. Особенно неравномерно расходуется газ на нужды отопления, а в летнее время его расход на эти нужды прекращается вообще. Неравномерность потребления газа в отопительный период находится в прямой зависимости от температуры наружного воздуха.
В течение суток меняется расход газа и на бытовые нужды. Промышленные предприятия с непрерывным технологическим процессом потребляют газ более равномерно.
Систему газоснабжения рассчитывают на максимальный часовый расход, определяемый по совмещенному суточному графику потребления газа всеми потребителями.
Различают три процесса изменения состояния газа:
- адиабатический (когда газ, нагреваясь при сжатии, не обменивается теплом с окружающей средой),
- изотермический (сжатие при постоянной температуре, когда температура отводится),
- политропический (когда теплота отбирается не полностью).
Так как обычно газопроводы прокладывают в грунте, где изменение температуры в период движения газа по трубе ничтожно мало, то для подземных трубопроводов наиболее вероятен изотермический процесс изменения состояния газа. Исходя из этого, его используют при гидравлическом расчете газопроводов.
Расчетные потери давления в газопроводах высокого и среднего давления следует принимать в пределах давления, принятого для данного газопровода, а в распределительных газопроводах низкого давления – не более 1800Па, в т.ч. в уличных и внутриквартальных сетях не более 1200 Па, а в дворовых и внутренних – 600Па. Гидравлический расчет кольцевой газовой сети аналогичен расчету водопроводной сети.
Потери давления газа на местные сопротивления обычно принимают в пределах 5…10% от потерь по длине сети.
Диаметры и протяженность газовых сетей в значительной степени зависят от количества и расположения ГРС. При выборе количества и мест размещения ГРС и ГРП необходимо учитывать поддержание заданного режима работы газовых сетей, возможности дублирования одного сооружения другим при аварии, соблюдения оптимального расстояния до наиболее удаленных точек, питаемых данным сооружением. Для приближенных расчетов рекомендуется принимать расстояние между ГРС по внешнему кольцу сети в пределах 10…15 км, если на каждый километр длины кольца в среднем приходится 50…100 тыс.м3 расхода газа в 1 сут., радиус действия ГРП 500…1000 м и пропускную способность одного ГРП 500…5000 м3/ч.
Наземная прокладка может осуществляться на низких (Н=0,5…2,0м) и высоких опорах (Н=2…3м). Этот вид прокладки применяется на производственных предприятиях, в районах вечной мерзлоты, а также и в других случаях при достаточном обосновании.
1 – подающий трубопровод,
В последние годы нашла применение бесканальная прокладка теплопроводов в засыпных порошках.
Двухступенчатая схема
Многоступенчатая схема