Неравномерность сезонного и суточного потребления газа. Максимальные коэффициенты сезонной и суточной неравномерности. Роль хранилищ газа в обеспечении устойчивости газоснабжения.

Все городские потребители — бытовые, коммунальные общественные и промышленные — потребляют газ неравномерно. Потребление газа изменяется по месяцам года, дням недели и календарным дням, а также по часам суток.

В зависимости от периода, в течение которого потребление принимают постоянным, различают: 1) сезонную неравномерность, или неравномерность по месяцам года; 2) суточную неравномерность, или неравномерность по дням недели, месяца или года; 3) часовую неравномерность, или неравномерность по часам суток или часам года. Режим расхода газа городом зависит от режима отдельных категорий потребителей и их удельного веса в общем потреблении.

Неравномерность расходования газа отдельными категориями потребителей определяется рядом факторов: климатическими условиями, укладом жизни населения, режимом работы предприятий и учреждений, характеристикой газооборудования зданий и промышленных цехов. В большинстве случаев теоретический учет влияния отдельных факторов на неравномерность потребления оказывается невозможным. Наиболее достоверный путь — это накопление и систематизация опытных данных в течение длительного периода. Только при достаточном количестве экспериментального материала можно говорить о надежных сведениях по режимам потребления.

Неравномерность потребления оказывает большое влияние на экономические показатели систем газоснабжения. Наличие пиков и провалов в потреблении газа приводит к неполному использованию мощностей газовых промыслов и пропускной способности магистральных газопроводов, что повышает себестоимость газа, приводит к необходимости строительства подземных хранилищ и создания потребителей — регуляторов, что связано с дополнительными капитальными вложениями в газотранспортные системы и вторые топливные хозяйства потребителей.

Режим потребления по месяцам года. Суммарные годовые графики потребления газа городами и экономическими районами являются основой для планирования добычи газа, а также для выбора и обоснова-ния мероприятий, обеспечивающих регулирование неравномерности потребления газа. Решение проблемы неравномерности потребления позволяет обеспечить надежность газоснабжения и повысить экономическую эффективность газоснабжающих систем.

Знание годовых графиков газопотребления имеет большое значение и для эксплуатации городских систем газоснабжения, так как позволяет правильно планировать спрос на газ по месяцам года, определять необходимую мощность городских потребителей — регуляторов, планировать проведение реконструкций и ремонтных работ на газовых сетях и их сооружениях. Используя провалы потребления газа для отключения отдельных участков газопроводов и газорегуляторных пунктов на ремонт, можно провести его без нарушения подачи газа потребителям. На рис. 5.1 показан годовой график промышленного узла, включающего несколько городов. Из графика видно, что различные категории потребителей характеризуются и различной неравномерностью потребления таза. Из всех видов потребления наибольшей сезонной неравномерностью характеризуется отопительная нагрузка, которая изменяется соответственно температуре наружного воздуха. Зимой при низких наружных температурах расход газа максимальный, а в летние месяцы газ вообще не потребляют. Коммунально-бытовое потребление газа характеризуется также значительной сезонной неравномерностью, но меньшей, чем отопительно-вентиляционная нагрузка. Вместе с тем доля коммунально-бытовой нагрузки в общем годовом потреблении невелика, поэтому в конечном итоге она незначительно сказывается на общей неравномерности.

Рис. 5.1. Годовой график потребления газа

1 — потребление газа как сырья для переработки; 2 — коммунально - бытовое потребление; 3 — потребление промышленными печами; 4 — потребление в котельных для выработки технологического пара; 5 — закачка газа в подземное хранилище; 6 и 8 — постоянное и сезонное потребление газа электростанциями; 7 — потребление газа котельными для выработки тепла на отопление зданий; 9 — отбор газа из подземного хранилища; 10 — неравномерность, покрываемая подачей магистрального газопровода; 11 — линия подачи газа магистральным газопроводом; 12 — средняя линия подачи газа

Коэффициент сезонной (месячной) неравномерности потребления газа К_м определяют как отношение расхода газа за данный месяц к среднемесячному расходу за год. Однако такой метод недостаточно точен, так как число дней в месяце колеблется от 28 до 31. Для большей точности следует определять его как отношение среднесуточного расхода за данный месяц к среднесуточному расходу за год. В этом случае будет учтено различное число дней в месяцах.

Режим потребления газа по дням недели и суточная неравномерность. Колебания потребления газа по отдельным дням недели и месяца (суточные колебания) в основном зависят от следующих факторов: уклада жизни населения, режима работы предприятий, изменения температуры наружного воздуха. Суточные колебания, связанные с первым фактором, примерно одинаковы для любой недели, за исключением тех, в которые попадают праздники. Недельный режим работы предприятий также достаточно стабилен.

Третий фактор учесть значительно сложнее, так как трудно прогнозировать изменение температур по дням недели и месяца, вместе с тем максимальное значение коэффициента суточной неравномерности за месяц и отопительный период можно определить, используя климатологические наблюдения за продолжительный период времени. Такие данные приведены в СНиП.

Рнс. 5.5. Неравномерность потребления газа по годовому графику

Определим максимальное значение коэффициента суточной неравномерности отопительной нагрузки для Москвы для самого холодного месяца (января). По СНиП средняя температура января —9, 4°С, средняя температура наиболее холодных суток —32°С. Считая, что средняя температура внутри помещения равна 20°С, получим следующее значение

Режим потребления газа на бытовые и коммунальные нужды в основном определяется укладом жизни населения. Здесь можно говорить о закономерности потребления газа по обычным дням недели или в предпраздничные и праздничные дни. Из наблюдений за потреблением газа в квартирах следует, что в течение первых четырех дней недели газ потребляют почти равномерно. В пятницу расход газа возрастает и достигает максимального значения в субботу. В воскресенье потребление газа снижается. Максимальные коэффициенты суточной неравномерности по дням недели примерно равны: для квартир, где газ используется только для приготовления пищи, =1, 2; для квартир, где газ используется для приготовления пищи и горячей воды, = 1, 25

Наибольшим потреблением газа характеризуются предпраздничные дни. Как показали наблюдения, максимальный суточный расход газа в квартирах за год приходится на 31 декабря. Соответствующие максимальные коэффициенты суточной неравномерности за год примерно равны: для квартир, где газ используется только для приготовления пищи при наличии центрального горячего водоснабжения, =2, и где газ используется на приготовление пищи и горячей воды, =2, 65.

Для регулирования сезонной неравномерности газопотребления применяют следующие способы: 1) подземное хранение газа; 2) использование потребителей-регуляторов, которым сбрасывают излишки в летний период; 3) резервные мощности промыслов и газопроводов. В результате технико-экономического анализа определяют оптимальный состав средств регулирования неравномерности газопотребления.

Магистральные газопроводы обычно проектируют с коэффициентом загрузки годового графика [см. формулу (3.1)] К₃=0, 85. Это значит, что фактическое количество газа, подаваемого за год по газопроводу, составляет 85% максимально возможного количества или производительности магистрального газопровода.

При регулировании неравномерности годового графика сначала выявляют возможную степень его выравнивания путем использования подземных хранилищ. В периоды провалов потребления газ закачивают в хранилища, в результате увеличивается суммарное потребление, а в месяцы наибольшего потребления газ отбирают из хранилищ и срезают тем самым максимумы потребления.

9. Методика определения расчетных часовых расходов газа населенными пунктами, коммунально-бытовыми и промышленными предприятиями по годовым нормам в соответствии с требованиями СНиП 2.04.08-87*.

Городские системы газоснабжения не имеют аккумулирующих емкостей, расположенных у потребителей, а емкость самих газовых сетей очень мала. Для каждой ступени давления она составляет 3—4% максимально часовой их пропускной способности, следствием этого является жесткая связь, существующая между подачей газа в город и расходом его потребителями. Отсюда, чтобы система нормально функционировала, ежечасовая подача газа в городскую сеть должна строго соответствовать потреблению. Если потребление окажется меньше подачи, сети не примут лишний газ; если же оно будет больше подачи, тогда начнет падать, давление газа в сетях и будет нарушено нормальное газоснабжение.

Основным следствием жесткой связи в городской системе распределения газа является то, что пропускная способность газовых сетей и элементов системы необходимо рассчитывать на пиковые, максимально часовые расходы газа. Поскольку система газоснабжения имеет высокую стоимость и большую металлоемкость, максимально часовые (расчетные) расходы газа должны быть тщательно обоснованы.

Максимально часовые расходы газа для городских газопроводов всех давлений и назначений определяют по годовым расходам и коэффициентам неравномерности потребления:

(5.6)

где — максимальный часовой расчетный расход газа, м³/ч; Q_г — годовое потребление газа, м³/год; — максимальный коэффициент часовой неравномерности потребления за год; m — число часов использования максимума.

(5.7)

Из формулы (5.6) следует и определение числа часов использования максимума: если бы потребление газа в течение года было равномерным и равным максимальному часовому расходу, тогда весь годовой расход потребили бы в m часов, которое равно числу часов использования максимума. Величину, обратную m, называют коэффициентом часового максимума