燃气输配课程设计说明书.doc

目 录第一章 设计概述11.1设计任务11.2工程概况11.3燃气用户11.4庭院设计资料11.5室内设计资料21.6设计依据2第二章 燃气基本参数32.1气源参数特性32.2计算气源参数3第三章 耗气量计算及供需平衡63.1 居民用气量计算63.2用气量平衡方法及措施：7第四章 输配管网系统设计及水力计算84.1 室内管网水力计算及压力降的确定84.2 庭院管网水力计算及压力降的确定104.3民用住宅室内燃气管道引入法选择104.4 布线依据114.5中压管网布置114.6低压管网布置124.7管道的纵断面布置12第五章管材及管道防腐145.1管道管材的确定145.2 管材的防腐14参考资料15第一章 设计概述1.1设计任务 根据小区平面图，完成小区低压燃气管网的布线、水力计算及必要的规划设计说明；根据给定的高层民用建筑室内平面布置图，进行民用建筑室内燃气管道设计，并作方案比较；根据建筑图，完成室内燃气管道的布线、水力计算及必要的设计说明。1.2工程概况 本设计为小区庭院燃气管网设计，该居民区是某城市中的一个新建小区，居民区内道路纵横交叉，路面平坦并都已修成沥青或水泥路面。给水管和排水管的干管及其它管道均铺设在车行道下,并已投入使用。气源由城镇中压燃气管网提供。根据给定的民用建筑室内平面布置图，采用低压燃气管道进户，进行民用建筑室内燃气管道设计。气源由市政燃气管道供应，供气设计压力为0.4MPa。1.3燃气用户 现在燃气用户主要分为五类，分别为居民用户，商业用户，工业用户，采暖制冷用户，燃气汽车用户。本小区多是居民居住建筑。暂不考虑公共建筑与工业企业建筑的燃气供应，但是会给公用建筑留出接口。1.4庭院设计资料1、居民区总平面图：比例1：1000-5000。2、高层建筑首层、标准层及立面图，比例1：50-100。3、居民区内人口：按照每个小区的修建性详规统计计算，每栋楼的层数按图纸中所标定的计算，每栋楼按照四个单元、一梯两户，每户人口2.6人计算。4、居民生活用气指标按照当地的实际情况选取。5、低压燃气管网的计算压力降按照允许压力降通过水力计算确定，低压燃气管道的局部阻力损失一般不做单独计算，而按增加管段长度的10作为计算长度进行压力降计算。6、低压燃气管道的管材采用焊接钢管，管道上的三通、弯头、变径管等均需加工制作。7、该城市的冬季最大冻土深度为地表下0.8米，地下水位为4.0米，土质一般其腐蚀为标准级。8、该区所有道路的承载能力按通行一般载重汽车考虑。1.5室内设计资料 1、建筑室内首层、标准层及地下、顶层平面图。 2、楼房层数按照所给定的建筑确定，层高2.9m，楼板厚度0.2m。 3、每一居民用户内装设一台燃气双眼灶和一台燃气热水器，双眼灶额定热负荷为 6.39kW，热水器额定热负荷为11.63 kW。 4、从用户引入管至灶具的最大压力降根据计算确定，引入方式可以根据建筑形式自行设计，庭院管道离墙1.5m，埋深0.8m。1.6设计依据 1、城市燃气设计规范GB 50028-2006 2、城镇燃气室内工程施工及验收规范（CJJ 94-2003 J 264-2003）3、05R502 燃气工程设计施工图集15第二章 燃气基本参数2.1气源参数特性表2-1 燃气各组分的体积百分数（%）CH4C2H4C3H8C4H10（正）CO2N280.3010.902.750.991.823.24 表2-2 天然气组成及其标态下的主要特性值成分V（）分子量密度粘度低热值(KJ/Nm3)甲烷80.316.0430.717410.39535902乙烯10.930.0701.35538.60064397丙烷2.7544.0972.01027.50293240丁烷0.9958.1242.70306.835123649二氧化碳1.8244.0091.977111.670氮气3.2428.01341.250416.6712.2计算气源参数1、分子量的计算 由燃气输配教材表1-4、表1-5查得各组分分子量，按以下公式求混合气体平均分子量： = =19.44 kg/kmol2、相对密度的计算由输配课本表1-4、表1-5查得各组分密度以下公度，按以下公式求混合气体平均密度：=0.872kg/ m3按以下公式求混合气体相对比重即相对密度：3、粘度的计算将容积成分换算为质量成分：由燃气输配教材表1-4、表1-5查得各组分的分子量，根据已知的各组分容积成分，按换算公式，各组分的质量成分为：由输配课本表1-4、表1-5查得各组分的动力粘度，按以下公式求混合气体动力粘度： Pas混合气体的运动粘度为：4、热值的计算(低热值） 第三章 耗气量计算及供需平衡3.1 居民用气量计算 由设计任务可知每家每户的负荷为18kw，后面表3 居民生活相同燃具的同时工作系数表，结合同时工作系数法可知： 计算流量计算公式如下： 式中: Qh-燃气管道的计算流量（m3/h）；Kt-不同类型用户的同时工作系数，当缺乏资料时，可取Kt=1; K0-相同燃具或相同组合燃具的同时工作系数； Qn-相同燃具或相同组合燃具的额定流量（m3/h）； N-相同燃具或相同组合燃具的数量。 详细的计算过程参考附录计算表1。表3-1 居民生活用燃具的同时工作系数同类型燃具数目N燃气双眼灶燃气双眼灶和快速热水器同类型燃具数目N燃气双眼灶燃气双眼灶和快速热水器11.001.00400.390.1821.000.56500.380.17830.850.44600.370.17640.750.38700.360.17450.680.35800.350.17260.640.31900.3450.17170.600.291000.340.1780.580.272000.310.1690.560.263000.300.15100.540.254000.290.14150.480.225000.280.138200.450.217000.260.134250.430.2010000.250.13300.400.1920000.240.123.2用气量平衡方法及措施：1)、改变气源的生产能力和和设置机动气源2)、利用缓冲用户进行调节：在夏季用气处于低谷时，可将多余燃气供应给这些缓冲用户使用，而在冬季用气高峰时，这些缓冲用户可改用其他燃料-这样可调节季节性不均匀和一部分日用气不均匀。还可调整某些工业企业用户的厂休日和作息时间，以及在节日用气高峰时，有计划的暂停供应大型工业企业等方法-来调节日不均匀性。3)、利用储气设施进行调节输配系统的储气罐、高压燃气管束储气及长输干管末端储气-都可用于调节日和小时的用气不均匀。地下储气库-可用于调节季节性不均匀和一部分日用气不均匀。第四章 输配管网系统设计及水力计算现代化的城市燃气输配系统是复杂的综合设施，本设计的输配系统主要是由以下几个部分组成：1.低压、中压两级压力的燃气管网；2.区域调压站。表4-1 城镇燃气设计压力（表压）分级名 称压力（Mpa）高压燃气管道A2.5P4.0B1.6P2.5次高压燃气管道A0.8P1.6B0.4P0.8中压燃气管道A0.2P0.4B0.01P0.2低压燃气管道P0.014.1 室内管网水力计算及压力降的确定室内燃气系统的设计计算即根据给定的建筑平立面图、燃气成分以及用户额定流量来选择管径，并通过水力计算判定所选管径是否合适。若室内燃气管道的总压力降不超过允许的计算压力降，说明所选管径合适，能保证燃具的正常工作；反之，若超过计算压力降，说明所选管径不合适，必须重新选择管径，重新进行水力计算，直至符合要求为止。另外，应该尽量使室内燃气管道的总压力降小于且接近于允许的计算压力降，这样既能保证灶具的正常工作，又能使允许压力降得到充分利用。 燃气管道见平面图与系统图，每家用户装燃气双眼灶和快速热水器，额定热负荷为（6.39+11.63=18.02）kw，燃气热值为39.10MJ/ m3,燃气密度为=0.872/m3，运动粘度=10.1010-6/s。1、根据上述资料，计算出灶具和热水器在该种燃气下的小时额定用气量。Q=额定功率3600秒/低发热值 (m3/h)。2、根据楼房平面图和立面图定出燃气管线的布置草图。3、做出草图（室内燃气管道系统图见附图），每层节点处标号，并标上各计算管段的实际长度L1。4、求出各管段的额定流量，根据各管段供气的用具数得同时工作系数值，可求得各管段的计算流量。计算流量计算公式如下： Q= KtKQnN5、 由系统图求得各管段的长度，并根据计算流量预定各管段的管径。表4-2 局部阻力系数值局部阻力名称局部阻力名称不同直径（mm）的值152025324050管径相差一级的骤缩变径管0.35旋塞422222三通直流1.0三通分流1.5截止塞1176665四通直流2.0四通分流3.0闸板阀d=50100d=175200d30090度光滑弯头0.30.50.250.156、 查表得各管段的局部阻力系数，查图得=1时的值，求出其当量长度。 L2 =，从而可得管道的计算长度L=L1+L2=L1+l2。式中L1管段的实际长度（m）。7、使用水力计算图表（注意密度修正），查得各管段的单位长度压降值，然后乘以管段计算长度，即得到该管段的阻力损失。8、计算各管段的附加压头。 求各管段的实际压力损失，计算公式为： 9、 求室内燃气管道的总压力降。10、 以总压力降与允许的计算压力降相比较，如不合适，则可改变个别管段的管径，重复以上计算过程。室内管道水力计算表见附表2。4.2 庭院管网水力计算及压力降的确定1、 计算方法及步骤 管道计算步骤如下：1) 对管网的节点和管道编号；2) 选出最不利环路；3) 确定气流方向，根据各管段下游的用户数，用同时工作系数法求出各条管段的计算流量；同时工作系数法公式如下：Q= KtKoQnN4）根据确定的允许压力降，确定调压柜出口压力。5）根据管段的计算流量及最不利环路允许压力降查图预选管径，使得最不利环路末端用户压力在2100Pa左右，且使得最不利环路上用户引入管节点压力在2000-3000Pa范围内。6）调整支管管径，使得支管管路上用户引入管节点压力在2000-3000Pa范围内，管径尽量选取相同管径，便于施工。7) 校核计算结果。若计算出的总的户前压力超出范围，则应适当变动管径，或在施工时采用阀门调节压力。4.3民用住宅室内燃气管道引入法选择对于室内引入管的引入，除要遵循规范中的相关规定以外，根据建筑物的结构特点及当地的气候特点，可采用地上引入式如图4-6。 燃气管道在墙外伸出地面，从距室内地面0.5m的高度穿过外墙进入室内。适用于墙内侧有暖气沟或密闭地下室的建筑物，以及旧楼改造等。该引入方式构造复杂，运行管理困难，对建筑物外观有破坏作用，北方冰冻地区对墙外管段需采取保温措施。但凿墙洞容易，施工时对室内地面无破坏。图4-6为常见的地上引入形式，引入管可采用无缝钢管煨弯，也可采用镀锌钢管管件连接。在北方冰冻地区，对引入管的室外部分可以砌砖台保温，也可采用由生产厂家供应的定形产品（如保护罩）。图4-14.4 布线依据城市里的燃气管道均采用地下敷设。所谓城市燃气管道的布线，是指城市管网系统在原则上选定以后，决定各管段的具体位置。地下燃气管道宜沿城市道路、人行便道敷设，或敷设在绿化地带内。在决定城市中不同压力燃气管道的布线问题时，必须考虑到以下基本情况：1、管道中燃气的压力；2、街道及其他地下管道的密集程度与布置情况；3、街道交通量和路面结构情况，以及运输干线的分布情况；4、所输送燃气的含湿量，必要的管道坡度，街道地形变化情况；5、与该管道相连接的用户数量及用气情况，该管道是主要管道还是次要管道；6、线路上所遇到的障碍物情况；7、土壤性质、腐蚀性能和冰冻线深度；8、该管道在施工、运行和万一发生故障时，对交通和人民生活的影响。在布线时，要决定燃气管道沿城市街道的平面与纵断面位置。由于输配系统各级管网的输气压力不同，其设施和防火安全的要求也不同，而且各自的功能也有所区别，故应按各自的特点进行布置。4.5中压管网布置 中压管线的功能是输送燃气并向低压管网供气，一般按以下原则布置：1、中压管道应布置在城市用气区便于与低压管网相连的规划道路上，应尽量避免沿车辆来往频繁或闹市区的主要交通干线上，否则对管道施工和维修造成困难。2、中压管网应布置成环网，以提高其输配气的安全可靠性。3、中压管道的布置，应考虑对大型用户直接供气的可能性，并应使管道通过这些地区时尽量靠近这类用户，以利于缩短连接支管的长度。4、中压管线的布置应考虑调压室的布点位置，尽量管道靠近各调压室，以缩短连线支管的长度。5、中压管道应尽量避免穿越铁路和河流以减少工程量及投资。6、中压管道必须考虑近期建设与长期建设的关系，以延长已敷设管道的有效使用年限，尽量减少建成后改线、增大管径或增设双线的工程。7、成环管网边长一般为2-3公里。4.6低压管网布置低压管网的功能是直接向各类用户配气，是城市供气系统中最基本的管网。根据此特点，低压管网的布置一般应考虑下列几点：1、低压管道的输气压力低，沿程压力降的允许值也较低，故低压管网的成环边长宜控制在300-600米之间。2、低压管道直接与用户相连。而用户商量随城市发展而逐步增加，故低压管道除以环状管网为主布置外，也允许存在枝状管道。3、为保证和提高低压管网的供气稳定性，给低压管网供气的相邻调压室之间的连通管道的管径，应大于相邻管网的低压管道管径。4、有条件时低压管道宜尽可能布置在街坊内兼做庭院管道，以节省投资。5、低压管道可以沿街道的一侧敷设，也可双侧敷设。在有轨电车通行的街道上，当街道宽度大于20米，横穿街道的支管过多，或输配气量大，而又限于条件不允许敷设大口径管道时，低压管道可采用双线敷设。6、低压管道应按规划道路布线，并应与道路轴线或建筑物的前沿相平行，尽可能避免在高级路面的街道下敷设。7、为了保证在施工和检修时互不影响，也为了避免由于漏出的燃气影响相邻管道的正常运行，甚至逸入建筑物内，地下燃气管道与建筑物，构筑物以及其他各种管道之间保持必要的净距。4.7管道的纵断面布置在决定管道的纵断面布置时，要考虑以下几点：1、地下燃气管道埋设深度，宜在土壤冰冻线以下。管顶覆土厚度还应满足下列要求：埋设在车行道下时，不得小于0.8米；埋设在非车行道下时，不得小于0.6米；随着干天然气的广泛使用以及管道材质的改进，埋设在人行道、次要街道、草地和公园的燃气管道可采用浅层敷设。2、输送湿燃气的管道，不论是干管还是支管，其坡度一般不小于0.003。布线时，最好能使管道的坡度和地形相适应。在管道的最低点应设排水器。3、燃气管道不得在地下穿过房屋或其他建筑物，不得平行敷设在有轨电车轨道之下，也不得与其他地下设施上下并置。4、在一般情况下，燃气管道不得穿过其他管道本身，如因特殊情况要穿过其他大断面管道（污水干管、雨水干管、热力管沟等）时，需征得有关方面同意，同时燃气管道必须安装在钢套管内。5、燃气管道与其他各种构筑物以及管道相交时，应按规范规定保持一定的最小垂直净距。第五章管材及管道防腐5.1管道管材的确定用于输送燃气的管道材料有钢、铸铁管、塑料管和复合管等，一般应根据燃气的性质、系统压力、施工要求以及材料供应情况等来选用，并满足机械强度、抗腐蚀、抗震及气密性等各项基本要求。其中钢管具有强度高、韧性好、抗冲击性和严密性好，焊接加工方便等优点，但耐腐蚀性能较差，使用寿命约为30年；铸铁管塑性好，钻孔、切割方便，耐腐蚀，使用寿命可达60年左右；塑料管是近年来发展快、用途广