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第1章 人工燃气 1、固体燃料干馏煤气2、固体燃料气化煤气3、油制气4、高炉煤气粘度：液态碳氢化合物的动力粘度随分子量的增加而增大，随温度的上升而急剧减小。气态碳氢化合物的动力粘度则正相反，分子量越大，动力粘度越小，温度越上升，动力粘度越增大，这对于一般的气体都适用。饱和蒸气压及相平衡常数：液态烃的饱和蒸气压，简称蒸气压，就是在一定温度下密闭容器中的液体及其蒸气处于动态平衡时蒸气所表示的绝对压力。蒸气压与密闭容器的大小及液量无关，仅取决于温度。温度升高时，蒸气压增大。相平衡常数表示在一定温度下，一定组成的气液平衡系统中，某一组分在该温度下的饱和蒸气压与混合液体蒸气压的比值是一个常数。并且，在一定温度和压力下，气液两相达到平衡状态时，气相中某一组分的分子成分与其液相中的分子成分的比值，同样是一个常数。液化石油气的气相和液相组成之间的换算1、当已知液相分子组成，需确定气相组成时，先计算系统的压力，然后确定各组分的分子成分，即2. 当已知气相分子组成，需确定液相组成时，也是先确定系统的压力，即上式XY对换液化石油气的气化潜热：气化潜热就是单位质量(1kg)的液体变成与其处于平衡状态的蒸气所吸收的热量。容积膨胀：液态碳氢化合物的容积膨胀系数很大，约比水大16倍。在罐装容器时必须考虑由温度变化引起的容积增大，留出必需的气相空间容积。人工燃气及天然气中的主要杂质及允许含量指标（1）焦油与灰尘：小于10mg/Nm3（2） 萘：低压管道 夏天小于100mg/Nm3；冬天50mg/Nm3中压以上管道 夏天小于1000mg/Nm3；冬天小于500mg/Nm3（3）硫化物：小于20mg/Nm3（4）氨：小于50mg/Nm3（5）一氧化碳：小于10%（6）氧化氮：常清扫（7）水:进入长输管线前必须脱水燃气的加臭注意事项：1)燃气中含臭剂量的标准 有毒燃气、无毒燃气、寻找漏点、新投入使用的管段(2)加臭剂应具有的特性 无毒害、持久并特殊的臭味、挥发性、能完全燃烧、不与燃气发生化学反应、不易溶于水、价格低我国目前常用的加臭剂主要有四氢塞吩(THT)和乙硫醇(EM)等。(3)加臭一般采用滴入式和吸收式两种方式第二章 城市燃气需用量及供需平衡1 用户类型及供气原则注意事项狭义的供气对象 居民生活用气：基本对象，保证连续稳定供气公共建筑用气：主要包括职工食堂、饭店、机关、学校、托儿所、医院等；是与城市居民生活密切相关的一类用户，也是城市燃气供气的重要对象；工业企业生产用气：采暖通风和空调用气量（气源充足情况下，可酌情纳入）；燃气汽车用气量（仅指以天然气和液化石油气为气源时才考虑纳入）；广义上还包括：集中发电动力用气量;作为原料的化工用气量民用用气供气原则(1)优先满足城镇居民炊事和生活用热水的用气。(2)尽量满足托幼、医院、学校、旅馆、食堂和科研等公共建筑的用气。(3)人工煤气一般不供应采暖锅炉用气。如天然气气量充足，可发展燃气供暖和空调。工业用气供气原则(1) 应优先工艺在工艺上使用燃气后，可使产品产量及质量有很大提高的工业企业。(2)使用燃气后能显著减轻大气污染的工业企业。(3)作为缓冲用户的工业企业。3、工业与民用供气的比例用气指标城市燃气在气量分配时应兼顾工业与民用。在正常情况下，工业与民用的供气量应有一定的比例。这个比例的确定既要从城市燃气供应和需求的具体情况出发，也要考虑发展一定数量的工业用户。，为了平衡城市燃气供应的季节不均匀性及节日高峰负荷，可发展一定数量的工业用户作为缓冲用户。2 了解影响各类用户用气量指标的因素居民生活用气指标 住宅内燃气用具的配臵情况，公共生活服务网的发展程度， 居民的生活水平和生活习惯，地区的气象条件， 燃气价格， 住宅内有无集中采暖设备和热水供应设备等公共建筑用气指标用气设备的性能、热效率，加工食品的方式，地区的气候条件等 商业用户用气量指标 用气设备的性能，热效率，加工食品的方式和地区的气候条件3 月、日、时不均匀性的定义P37城市各类燃气用户的用气情况是不均匀的，是随月、日、时而变化的，用气不均匀性可以分为三种：即月不均匀性（或季节不均匀性）、日不均匀性和时不均匀性4 不均匀系数法及同时工作系数法的计算方法（见课本P41）见课本P415 调节供需平衡的方法1、改变燃气生产能力2、利用缓冲用户发挥调度作用3、利用储气设施6 储气容积的计算P44已知：计算月平均周用气量，日不均匀系数及小时不均匀系数，以计算周调峰储气容积。计算月最大日用气量及小时不均匀系数，以计算日调峰储气容积。步骤 ：计算小时平均供气量；计算燃气供应量的累计值； 计算小时用气量；计算用气量的累计值； 燃气供应量与用气量的累计值之差，即为每小时末燃气的储存量。根据计算出的最高与最低储气量绝对值之和得出所需储气容积.第4章 城镇燃气输配系统1 燃气管道的分类：按用途分类1）长距离输气管线2）城市燃气管道3）工业企业燃气管道 按敷设方式分类：1）架空2）埋地按压力分类 1）高压A 2.5P4.0Mpa 2）高压B 1.6P2.5MPa 3）次高压A 0.8P1.6MPa 4）次高压B 0.4P0.8MPa5）中压A 0.2P0.4MPa 6）中压B 0.01P0.2MPa 7）低压P0.01MPa 按管网形状分类：1）环状管网 2）枝状管网 3）环枝状管网2 了解各种管网的选线、平立面布置及一些注意的原则管网的选线：采用地下敷设，宜沿城市道路、人行便道或在绿化地带内。管道中的燃气压力；街道及其他地下管道密集程度与布臵情况；街道交通量和路面结构情况，及运输干线分布情况；所输送燃气含湿量，必要的管道坡度，街道地形变化情况。与该管道连接的用户数量及用气量情况，该管道是主要管道还是次要管道；线路上所遇到的障碍物情况；在布线时，要决定燃气管道沿城市街道的平面布臵与纵断面布臵。高压 次高压平面布置的原则服从城市总体规划，遵守有关法规与规范，考虑远、近期结合，分期建设。结合门站与调压站选址管道沿城区边沿敷设，避开重要设施与施工困难地段。不宜进入城市四级地区，不宜从县城、卫星城、镇或居民区中间通过。尽可能少占农田，减少建筑物等拆迁。除管道专用公路的隧道、桥梁外，不应通过铁路或公路的隧道和桥梁。对于大型城市可考虑高压管道成环，以提高供气安全性，并考虑其储气功能。为方便运输与施工，管道宜在公路附近敷设。应作多方案比较，选用符合上述各项要求，且长度较短、原有设施可利用、投资较省的方案。中压：服从城市总体规划，遵守有关法规与规范，考虑远、近期结合，分期建设。干管布臵应靠近用气负荷较大区域、以减少支管长度并成环，保证安全供气，但应避开繁华街区，且环数不宜基多。各中压调压站出口中压干管宜互通。在城区边缘布臵支状干管，形成环支结合的供气干管体系。对中小城镇的干管主环可设计为等管径环，以进一步提高供气安全性与适应性。管道布臵应按先人行道、后非机动车道，尽量不在机动车道埋设的原则。管道应与道路同步建设，避免重复开挖。条件具备时可建设共同沟敷设。在安全供气的前提下减少穿越工程与建筑拆迁量。避免与高压电缆平行敷设，以减少地下钢管电化学腐蚀。可作多方案比较，选用供气安全、正常水力工况与事故水力工况良好、投资较省，以及原有设施可利用的方案。低压：1低压管道供气能力低，沿程压力降的允许值也较低，故低压管网的成环边长一般宜控制在300600m之间；2低压管道直接与用户相连，而用户数量随着城市建设发展而逐渐增加，故低压管道除以环状管网为主体布臵外，也允许存在枝状管网；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，低压管道以尽可能布臵在街坊内兼作庭院管道，以节省投资；5低压管网可以沿街道的一侧敷设，在有轨电车通行的街道上，当街道宽度大于20m，横穿街道的枝管过多，或输、配气量大，而又限于条件不允许敷设大口径管道时，可采用双侧敷设；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。3 燃气管道穿越公路、铁路、河流等障碍物的方法：穿越铁路、电车轨道、公路、峡谷、沼泽以及河流的燃气管道，应用钢管。可以采用地上跨越(即架空敷设)，也可采用地下穿越，需视当地条件及经济合理性而定。在城市，只有在得到有关单位同意的情况下，才能采用地上跨越。而在矿区和工厂区，一般应采用地上跨越。4 工业企业4 燃气管网系统的构成：工业企业燃气输配系统，通常由工厂引入管、厂区燃气管道、车间燃气管道、炉前管道、工厂总调 压站或车间调压装置、用气计量装置、安全控制装置等构成。5 建筑燃气供应系统的构成：用户引入管、立管、水平干管、用户支管、燃气计量表、用具连接管、燃气用具。6 高层建筑的室内燃气管道系统还应考虑三个特殊的问题及相应措施：1沉降问题：引入管处安装伸缩补偿接头以消除建筑物沉降的影响。2高层建筑高程引起的附加压头：选择适当的燃气立管管径或在燃气立管上增加截流阀；在燃气立管上设臵低低调压器，消除楼层的附加压头。（在立管上每各78层设一个调压器，较少采用）用户表前设臵低-低压调压器。3补偿温差产生的变形：管道两端固定，中间安装吸收变形的挠性管或波纹管补偿装臵。管道补偿量=0.012L(t安装-t运行)7 燃气管材种类及连接方法:钢管（钢管一般可以用螺纹、焊接和法兰等方式进行连接） 聚乙烯管（塑料管可以采用螺纹、承插粘接、承插焊接和电热熔等方式实现连接） 铸铁管（铸铁管的连接一般为承插、螺栓压盖和法兰三种方式） 其他管材8 燃气管道的附属设备中需注意的问题：如位置等：阀门 补偿器 排水器 放散管 阀门井 注意问题课本P73-77请自己阅读9 钢制燃气管道腐蚀种类、电化学腐蚀机理：化学腐蚀，电化学腐蚀，杂散电流对钢管的腐蚀 电化学腐蚀机理：由于土壤各处物理化学性质不同，管道本身各部分的金相组织结构不同，是一部分金属容易电离，点正电的金属离子离开金属转移到土壤中，在这部分管段上，电位越来越负，而另一部分金属不容易电离，电位越来越正，这两部分金属发生氧化还原反应，形成原电池回路。10 钢制燃气管道（架空和埋地）的防腐方法：对于架空管道，一般是涂油漆覆盖层对于埋地管道：1采用耐腐蚀的管材2增加金属管道和土之间的过渡电阻，减少腐蚀电流3采用电保护法绝缘层保护法 电保护法（外加电流阴极保护法、牺牲阳极阴极保护法、排流保护法）第6章 燃气管网的水力计算1 燃气管道的水力计算公式（其中注意局部阻力损失、附加压头）例题p992 室内燃气管道水力计算的方法和步骤p115 3 低压环状管网水力计算p11低压燃气管道水力计算公式n高中压燃气管道水力计算公式附加压头;由于空气与燃气密度不同，当管道始、末端存在标高差时，在燃气管道中将产生附加压头。a空气密度，1.293kg/Nm3，g燃气密度，kg/Nm3rH 管段终端与始端的标高差值，mag管道内流动气体上升时将产生一种升力，下降时将增加阻力ag管道内流动气体下降时将产生一种升力，上升时将增加阻力局部阻力损失公式法： P-局部压力降，Pa； -计算管段中局部阻力系数的总和； -燃气在管道中的流速，m/s； -燃气密度，kg/Nm3； T -燃气绝对温度，K，T0=273K当量长度法局部压力降等于其当量长度为L2的直线管段的沿程压力降计算长度L= L1 + L2室内燃气管道水力计算的方法和步骤(1)管段按顺序编号，凡管径变化或流量变化处均应编号，并标上各计算管段的实际长度L1。n (2)求各管段的额定流量，并按同时工作系数法，即式（2-9）计算各管段的计算流量。n (3)根据计算流量预选各管段的管径（用户支管最小管径为DN15）。n (4)查表得各管段局部阻力系数 ，求出当量长度L2=（ ）l2，从而可得该管段的计算长度L=L1+L2。(5)根据燃气种类、密度和运动粘度选择水力计算图确定管段单位长度的压降值（修正）。n (6)计算各管段的附加压力。n (7)求各管段的实际压力损失（ P H）。n (8)求室内燃气管道的总压力降。n (9)将室内燃气管道的总压力降与允许压力降进行比较，如不合适，则可调整个别管段的管径。低压环状管网水力计算具体步骤1.计算各环的单位长度途泄流量（1）按管网布置将供气区分成小区；（2）计算各环内的最大小时用气量（以面积、人口密度和每人每小时的最大用气量相乘）；（3）计算供气环周边的总长；（4）计算各环单位长度的途泄流量。2.各管段的计算流量（1）在管网的计算简图上将各管段依次编号，在距供气点（调压室）最远处，假定零点的位置，同时决定气流的方向；（2）计算各管段的途泄流量；（3）计算各管段的转输流量，计算由零点开始，与气流相反方向推算到供气点。当集中负荷由两侧管段供气时，转输流量以各分担一半左右为宜。（4） 计算各管段的计算流量Q=0.55Q1+Q2。3.确定各管段的管径（5） （1）预定沿程阻力的单位长度计算压力降，（6） 取局部阻力损失为沿程阻力损失的10%。（7） （2）确定管径，由图5-3，根据初步流量分配（8） 及沿程阻力的单位长度计算压力降选择各管段（9） 管径。（3）计算各环的闭合差，即4.校正计算（1）计算各环的Q（2）计算各环的Q（3）计算各环的校正流量Q（4）确定各管段的校正流量Qn（5）确定校正后各管段的流量Q，它等于各管段初步预定流量与各管段的校正流量之和，即Q=Q+Qn（6）与初步计算相同的方法进行管网的校正水力计算。5.零点移动经校正计算，管网中的流量进行了从新分配，因此集中负荷的预分配量有所调整，并且原定的零点位置有了移动第七章 燃气管网的水力工况1 用户处的压力及其波动范围主要取决于以下三个因素用户处的压力 ：指燃具前的压力，是指在工作状态下，燃气到 达燃具前所具有的剩余压力。用户直接与低压管网相连；燃具前的工作压力随着管网内压力、流量而波动影响因素计算压力降的大小n压降利用系数，压降利用系数不同，燃具前的压力不同n管网负荷（流量）的变化情况n调压器出口压力调节方法2 低压管网计算压降p120当K1=1.5，K2=0.753 最小压力系数k2Pc，则方案不可行。 动态投资回收期：净现金流量累计现值等于零时的年份。 净现值：将项目全部存在期内每年发生的现金流入和现金流出的差额（现金流量），按固定的预先确定的利率贴现而得到的价值。净现值=0，收益恰好达到预先确定的利率；净现值0，收益恰好超过预先确定的利率；净现值0，方案不可取。 不确定分析：针对项目技术经济分析中存在的不确定因素，分析其在一定幅度内发生变动时对项目经济效益的影响程度。 敏感性分析：又叫灵敏度分析，主要研究不确定因素的变化大小对项目经济效益的影响程度。 盈亏平衡分析：根据建设项目正常生产年份的产量（销售量）、固定成本，变动成本及税金等，研究建设项目产量、成本、售价、利润之间变化与平衡关系的方法。 概率分析：又叫风险分析，根据随机事件出现的概率研究不确定因素对项目评价指标影响程度的一种定量分析方法。3调压站最佳作用半径的确定（计算与调压站作用半径有关的费用）及其影响因素 调压站的作用半径：从调压站到零点的平均直线距离。零点:不同流向燃气的汇合点。 n调压站个数 F供气区面积 R调压站的作用半径 调压站最佳作用半径对于由低压管网和中压管网构成的两级管网：年总计算费用=调压站年计算费用+低压管网年计算费用+中压管网年计算费用第9章 燃气的压力调节与计量1调压器的组成敏感元件（薄膜、导压管等）；给定压力部件： 重块、弹簧或直接作用在薄膜上的气体压力 与被控压力作用方向相反可调节流阀 ：提升阀、滑动阀、活塞阀、蝶阀、旋塞阀等2调压器的工作原理薄膜是一个受力元件，既受到重块的作用力，又受到下面气体的作用力，当受力不平衡时，薄膜可带动阀杆上下移动，从而改变阀门的开度3过渡过程质量指标 衰减比 余差 最大偏差 过渡时间4影响过渡过程动特性的因素a 调节对象的自行调节特性 b 调节对象的容积系数 c由于各种惯性产生的滞后d 干扰的特殊性5 单座阀及双座阀的优缺点及应用范围6影响调压器通过能力的因素 7薄膜的特点及应用平面膜制造方便，但灵敏度差，行程小，多用于小型调压器。碟形膜和波纹形膜加工制造复杂，但灵敏度高。通常，当行程丌大于20mm，直径丌大于250mm，膜厚丌大于1mm时，选用碟形膜;当膜片行程大于20mm,直径大于250mm，膜厚大于1mm时，选用波纹形膜较为合适。8 调压器产品型号组成R T _燃气调压器 Z/J工作原理 3进口压力级制 1出口压力级制6公称管代号L/F连接方式9直接作用式调压器和间接作用式调压器的形式及各种形式的作用原理A 根据作用在薄膜上的给定压力部件，直接作用式调压器可分为三种形式：重块式、弹簧式、压力作用式。常用的直接作用式调压器有：液化石油气调压器、用户调压器、各种低压调压器用户调压器：体积小，重量轻，且减少了弹簧力变化所给予出口压力的影响，且阀门的气流不直接冲击到薄膜可以做燃烧设备前的调压器，或者楼栋调压器B 常用间接作用式调压器：T型调压器 、轴流式调压器 、曲流式调压器、自力式调压器型调压器 ：体积小，流量大，安装、调试和检修方便。它的适用范围广，根据进口压力的丌同，可作为高中压、中中压、中低压调压器。另外，它还适用于杂质含量较高的燃气，如煤制气，但在小流量时，有喘、跳现象。轴流式调压器 ：燃气通过阀门时阻力损失小，在进出口压力较低的情况下通过较大的流量。所以该调压器可用于大流量、压力变化范围大的场合。曲流式调压器：曲流式调压器具有运转无声、关闭严密、调节范围广、结构紧凑等优点。可供城市燃气输配系统、配气站(门站)、区域调压及用户调压使用。自力式调压器：该调压器结构简单，操作维护方便，无须外来能源，只须用天然气自身压力进行调节。广泛用于天然气供应系统的门站、分配站、区域调压室及用户调压室。10调压站的组成 阀门 调压器 过滤器 安全分散阀 切断阀 旁通管及监控仪表组成，有的还有计量和加臭设备11 常用燃气流量计种类及原理1) 差压式流量计: ,通过间接测量流过标准孔板的天然气压力、差压和温度等参数,按经验公式计算出天然气体积流量。2) 容积式流量计:气体腰轮流量计也称罗茨流量计,它是一种典型的容积式流量计,多用于连续测量流经管道的气体的总量(累积流量) 。测量腰轮转速,即可得出单位时间内的流量,即平均瞬时流量。容积式流量计的显示值一般为工况下体积流量,换算到标准状态采用人工计算,温度、压力值采用长期平均值或估计值。3) 速度式流量计:是以直接测量封闭管道中满管流流动速度为原理的流量计。包括涡轮流量计、涡街流量计、旋进旋涡流量计、超声波流量计等。由于测量到的流速是工况下的,最后显示的也是工况下的体积流量。第11章 燃气的储存1 各类储罐的分类及构造和特点、适用范围2储配站的功能及主要设备：接受气源厂或长输管线来气；储存燃气，以调节燃气生产与使用的不平衡；控制输配系统供气压力；进行气量分配；测定燃气流量；检测燃气气质；对燃气加臭。设备：1.清管球接收装置；2.净化装置，如过滤器、除尘器等；3.计量装置，一般用孔板流量计；4.调压装置，一般用自力式调压器、带安全放散或安全切断的自控式调压器；5.测量仪表，温度计、压力计；6.安全自控装置，如超高/低压自动切断装置及安全放散装置，远程遥测/遥控装置。3液化石油气的两种降温储存方法：直接冷却法 、间接冷却法4 三种常用天然气液化的方法：1阶式循环(或称串级循环)制冷 2混合式(或称多组分)制冷3膨胀法制冷 5低温储罐的结构：a）落地式；（b）高架式1加热管；2防波堤；3柱6天然气的地下储存的方法：1利用枯竭油气田储气 （最简易和安全可靠的地下储气方式）2利用盐矿层建造储气库 3含水多孔地层中的地下储库第12章 液化石油气储配站系统1液化石油气供应系统的主要设施液化石油气供应系统的主要设施有：储存站、灌瓶站、储配站、气化站、混气站和瓶装供应站。储存站接收气源厂或外采的液化石油气加以储存；并将储存的液化石油气输送到城镇灌瓶站、气化站和混气站。灌瓶站进行灌瓶作业，同时接受空瓶并倒空残液；将充装后的实瓶送往供应站或直接供给用户。储配站同时兼有储存和灌瓶两种功能。气化站将液化石油气气化后经调压，用管道供给居民用户、商业用户及工业用户。混气站将液化石油气与空气以一定比例混合成混合燃气，经调压后用管道输送给用户。瓶装供应站接受由灌瓶站或储配站运来的实瓶，向用户供应实瓶并回收空瓶，将空瓶送给灌瓶站和储配站。2液化石油气的运输方式有哪些？优缺点？（1）管道运输：管道输送在投资、运行费用、管理的安全、可靠性等方面往往优于其他方案。它的不足之处是无法分期建设，一次投资较大，金属消耗量也较大。它适用于运输量很大的情况，也适用于虽运输量不大而运距较近的情况。（2）铁路运输：铁路运输主要是采用专门的铁路槽车运输，铁路槽车与汽车槽车比较，运输能力较大，运费较低，它与管道运输相比较为灵活。但运行及调度管理复杂，并受铁路接轨和铁路专用线建设等条件的限制。这种运输方式适用于运距较远，运输量较大的情况。（3）公路运输：公路运输包括汽车槽车运输、活动储罐的汽车运输和钢瓶的汽车运输。与火车槽车运输相比，汽车槽车运输能力较小，运费较高，但灵活性较大。它适用于运输量较小，运距较近的情况。同时汽车槽车也可作为以管道或铁路运输方式为主的液化石油气储配站的辅助运输工具。（4）水路运输：它是一种运量大、成本低的液化石油气运输方式。水上运输分为海运与河运。海运被广泛用于国际液化石油气贸易中。用于海运的液化石油气槽船容量可达数万吨，槽船上的液化石油气可以是常温储存的，也可以是低温储存的。用于河运的液化石油气槽船一般容量较小，为数百吨到数千吨级。3 输送液化石油气的管道应采用哪种管材？对其压力有何要求？输送液化石油气的管道应采用无缝钢管，材质应为10、20或16Mn。在运输过程中，要求管道中任何一点的压力都必须高于管道中液化石油气所处温度下的饱和蒸气压，否则液化石油气在管道中气化形成“气塞”，将大大地降低管道的通过能力。4 液化石油气储罐的灌装率或者充满度储罐的允许充装率是指储罐内允许充装的液态液化石油气的体积占储罐几何容积的百分率。在任一温度下，储罐允许的最大灌装容积是指当液化石油气温度达到最高温度时