燃气课程设计

燃气供应课程设计燃气供应课程设计 设计说明书设计说明书 题题 目 目 学学 院 院 专专 业 业 班班 级 级 学生姓名 学生姓名 指导教师 指导教师 2012 年年 10 月月 目录目录 目录 0 1设计题目 1 2原始资料 1 2 1小区布局和有关资料 1 2 2燃气需用量计算相关数据 1 3燃气性质计算 2 3 1气源基本参数 2 3 2燃气性质的计算 2 4燃气质量要求 5 4 1城镇燃气质量指标应符合下列要求 5 4 2天然气的质量指标应符合下列规定 5 4 3城镇燃气应具有可以察觉的臭味 燃气中加臭剂的最小量应符合下列规定 6 4 4城镇燃气加臭剂应符合下列要求 6 5输配管网系统设计 6 5 1燃气输配系统的组成 6 5 2燃气管网的分类及选择 7 6小时计算流量 9 6 1基础数据 9 6 2管道计算方法的确定 9 6 3小区室内管道水力计算 10 7管材及管道防腐 14 7 1管材 14 7 2管道防腐设计 14 8参 考 文 献 15 1 1 设计题目设计题目 登封市怡鑫园小区住宅楼燃气输配系统设计 2 原始资料原始资料 2 1 小区布局和有关资料 1 居住小区布局见平面图 该小区地势平坦 地形较规则 庭院燃气管道来向及位 置见平面图 2 该居住小区共 5 幢楼 99 户 3 每户平均人口 3 8 人 2 2 燃气需用量计算相关数据 1 各类用户燃气气化率 区域居民生活 80 建筑物采暖 10 2 用气定额 居民生活用气定额 2500MJ 人 年 3 每户用气设备 一台双眼灶 额定热负荷 3 4MJ h 热效率 60 一台燃气热水器 额定热负荷 20MJ h 热效率 85 2 3 燃气性质计算燃气性质计算 3 1 气源基本参数 选用的天然气 其容积成分为 甲烷 96 丙烷 1 正丁烷 1 CmHn 按丙 烯 1 氮气 1 表 3 1 天然气组成及其标态下的主要特性值 成分V 分子量 密度 kg m3 动力粘度 10 6 Pa s 低热值 Ht MJ m3 高热值 Ht MJ m3 甲烷9616 0430 717410 395 35902 39 842 丙烷144 0972 01027 502 93240 101 266 正丁烷158 1242 7030 6 835123649 133 886 丙烯142 0811 91367 649 87667 101 266 N2128 01341 250416 671 3 2 燃气性质的计算 1 分子量的计算 M My i i 100 1 M y M y M y n n 2 2 1 1 100 1 17 124 式中 M 混合液体平均分子量 x1 x2 xn 各单一液体分子成分 M1 M2 Mn 各单一液体分子量 2 相对密度的计算 ii y 100 1 3 nn yyy 2211 100 1 2504 1 19136 1 17030 2 10102 2 17174 0 96 100 1 0 767kg m3 式中 混合气体的平均分子密度 3 Nmkg 各单一气体容积成分 n yyy 21 标准状态下各单一气体的密度 n 21 3 Nmkg 按以下公式求混合气体相对比重即相对密度 S 0 59 293 1 1 293 0 767 式中 混合气体的平均分子密度 3 Nmkg S 混合气体相对密度 空气为 1 为标准状态下空气的密度293 1 3 Nmkg 3 粘度的计算 将容积成分换算为质量成分 100 My M y g i i i i i 查得各组分的分子量 根据已知的各组分容积成分 通过计算得到 0810 4210134 281 1240 5810970 441043 1696 My i i 1712 4434 按换算公式 各组分的质量成分为 9 89100 4434 1712 0430 1696 4 gCH 6 2100 4434 1712 0970 441 83 g HC 9 2100 38 1102 9988 311 104 g HC 4 5 2100 4434 1712 081 421 gCmHn 6 1100 4434 1712 0134 281 2 g N 查得各组分的动力粘度 按以下公式求混合气体动力粘度 i i i g g 2 5 7 649 671 16 6 1835 6 9 2502 7 6 2589 9 10 39 6 10100 Pa s 10 09 10 6 混合气体的运动粘度为 m2 s 10 24 13 767 0 10 09 10 6 6 4 热值的计算 热值计算中 低热值不计算生成的水蒸气放出的汽化潜热量 高热值 计算了生成的汽化潜热量 41 53MJ m3 66 931886 1331266 1011842 3996 01 0 H Q 37 51MJ m3 667 871649 1231240 931902 3596 01 0 LQ 5 爆炸极限的计算 然后将组分的惰性气体按照图 1 12 输配课本 与可燃气体进行组合 即 97 1 96 2 4 y y N CH 01 0 96 1 可燃气体 惰性气体 由输配课本图 1 12 查得各混合组分在上述混合比时的爆炸极限相应为 4 16 由表 1 4 查得未与惰性气体组合的甲烷的爆炸极限是 2 1 9 5 丁烷的爆炸极限是 1 5 8 5 丙烷的为 2 0 11 7 L y L y L y L y L y L y n n n n L 2 2 1 1 2 2 1 1 100 5 86 3 0 2 1 5 1 1 1 2 1 4 97 100 nA l L 67 15 7 11 1 5 8 1 5 9 1 16 97 100 nA h L 含有惰性气体的混合气体的爆炸下 上 限 体积 L 由某一可燃气体成分与某一惰性气体成分组成的混合组分在混合 1 y 2 y n y 气体中的容积成分 由某一可燃气体成分与某一惰性气体成分组成的混合组分在该混 1 L 2 L n L 合比时的爆炸极限 y1 y2 yn 未与惰性气体组合的可燃气体成分在混合气体中的容积成分 未与惰性气体组合的可燃气体成分的爆炸极限 体积 1 L 2 L n L 6 华白指数的计算 燃气性质中影响燃烧特性的参数主要有燃气的热值 H 相对密度 s 及火焰传播速度 即燃烧速度 为此导出与热值和相对密度有关的综合系数 即华白指数 W MJ m382 53 59 0 34 41 s Q W H 4 燃气质量要求 燃气质量要求 4 1 城镇燃气质量指标应符合下列要求 1 城镇燃气 应按基准气分类 的发热量和组分的波动应符合城镇燃气互换的要求 2 城镇燃气偏离基准气的波动范围宜按现行的国家标准 城市燃气分类 GB T13611 的规定采用 并应适当留有余地 6 4 2 天然气的质量指标应符合下列规定 1 天然气发热量 总硫和硫化氢含量 水露点指标应符合现行国家标准 天然气 GB17820 的一类气或二类气的规定 2 在天然气交接点的压力和温度条件下 天然气的烃露点应比最低环境温度低 5 天然气中不应有固态 液态或胶状物质 4 3 城镇燃气应具有可以察觉的臭味 燃气中加臭剂的最小量应 符合下列规定 1 无毒燃气泄漏到空气中 达到爆炸下限的 20 时 应能察觉 2 有毒燃气泄漏到空气中 达到对人体允许的有害浓度时 应能察觉 对于以一氧化碳为有毒成分的燃气 空气中一氧化碳含量达至 0 02 体积分数 时 应能察觉 4 4 城镇燃气加臭剂应符合下列要求 1 加臭剂和燃气混合在一起后应具有特殊的臭味 2 加臭剂不应对人体 管道或与其接触的材料有害 3 加臭剂的燃烧产物不应对人体呼吸有害 并不应腐蚀或伤害与此燃烧产物经常 接触的材料 4 加臭剂溶解于水的程度不应大于 2 5 质量分数 5 加臭剂应有在空气中应能察觉的加臭剂含量指标 7 5 输配管网系统设计输配管网系统设计 5 1 燃气输配系统的组成 本设计的输配系统主要有以下几部分组成 1 中压一级压力系统的燃气管网 2 专用调压器 楼栋调压箱 3 门站 系统框架图如下 庭院与室内管道 用户 低压燃气管网 楼栋调压箱 门站 中压燃气管网 专用调压站 工业用户 5 2 燃气管网的分类及选择 我国城镇燃气管道根据输气压力 Mpa 一般分为以下几种 表 5 2 城镇燃气设计压力 表压 分级 名称压力 Mpa A2 5 P 4 0 高压燃气管道 B1 6 P 2 5 A0 8 P 1 6 次高压燃气管道 B0 4 P 0 8 中压燃气管道 A0 2 P 0 4 8 B0 01 P 0 2 低压燃气管道 P 0 01 输配系统的压力级制与供气规模和供气压力密切相关 压力级制的选择不仅要考 虑气源情况 还要与现状输配系统的压力级制及城市的发展情况相适应 根据国内外多 数城市燃气管网运行情况并结合新乡市实际情况 经过经济技术性比较 高 中压两级 系统较高 中 低压三级系统可节省投资 而且高 中压两级系统能够保证用户燃具前 的压力稳定 提高热效率 根据登封市发展规划及用户分布情况等 本次远景规划确定 登封市的压力级制为中压一级系统 城网中压管道输配气方案 居民用户和小型工业用户一般直接由低压管道供气 低压管道输送人工燃气压力不 小于 2Mpa 输送天然气时压力不小于 3 5Mpa 中压 B 和中压 A 管道必须通过区域调压站或专用调压站才能给城镇分配管网中的 低压和中压管道供气或给工业企业大型公共建筑用户以及锅炉房供气 一般无论是旧的城镇还是新建的城镇 在选择燃气输配管网系统时 应考虑许多因 素 其中主要因素如下 1 气源情况 燃气的种类和性质 供气量和供气压力 气源的发展或更换气源的 规划 对天然气气源和加压气化气源 可以采用次高压 中压 A 或中压 B 一级管网系 统 以节省投资 对人工常压制气气源 尽可能采用中压一级或中 低压二级管网系统 2 城镇规模 远景规划情况 街区和道路的现状和规划 建筑特点 人口密度 各类用户的数量和分布情况 对于大城镇应采用较高的输气压力 当采用一 二级混合 管网系统时 输气压力一般不低于 0 1 兆帕 对于中 小城镇可以采用一 二级混合系 统 其输气压力可以低些 街道宽阔 新居住区较多的地区 可选用一级管网系统 3 原有的城镇燃气供应设施情况 4 对不同类型用户的供气方针 气化率及不同类型的用户对燃气压力的要求 5 大型燃气用户的数目和分布 6 储气设备的类型 7 城镇地理地形条件 敷设燃气管道时遇到天然和人工障碍物 如河流 湖泊 铁 路等 的情况 8 城镇地下管线和地下建筑物 构筑物的现状和改建 扩建规划 9 9 对城镇燃气发展的要求 城镇燃气干管的布置 宜按逐步形成管网供气设计 这是为保证可靠供气的要求 否则在管道维修和新用户接管安转时 影响用户用气的面就大了城镇燃气都是逐步发展 的 故在条文中只逐步形成 而不是要求每一期工程都必须完成环状管网 但要求每一 期工程设计都宜在一项最后 形成干线管网 的总体规划指导下进行 以便形成干线环 状管网 设计城镇燃气管网时 在全面考虑上述诸因素进行综合 从而提出数个方案技术经 济比较 选用经济合理的最佳方案 方案的比较必须在技术指标和工作可靠性相同的基 础上进行 城镇燃气干管的布置 应根据用户用气量及其分布 全面规划 宜按逐步形 成环状管网供气进行设计 根据本小区规模 远景规划情况 街区和道路的现状和规划 人口密度 各类用户 的数量和分布情况 设计采用长输管线储气 中压供气 低压用气 楼栋调压 专用调 压相结合的供气方式 本设计采用低压一级供气 具有运行可靠 管理方便 节省投资 和运行费用低的优点 管网的压力机制为低压 B 级 6 6 小时计算流量小时计算流量 6 1 基础数据 表 6 1 天然气成分 体积百分比 CH4C3H8C4H10N2CmHn 961111 天然气低热值 H 37 51MJ Nm 密度 0 767Kg Nm 运动粘度 13 24 10 6m2 s 计算温度 T 288K 10 6 2 管道计算方法的确定 城市燃气输配系统的管径及设备通过能力应按燃气计算月的小时最大流量进行计算 小时计算流量的确定 关系着燃气输配的经济性和可靠性 小时计算流量定得偏高 将 会增加输配系统的金属用量和基建资金 定得偏低 又会影响用户得正常用气 确定燃气小时计算流量得方法有两种 不均匀系数法和同时工作系数法 这两种方 法各有其特点和使用范围 由于居民住宅使用燃气的数量和使用时间变化较大 故室内 和庭院燃气管道的计算流量一般按燃气用具的额定耗气量和同时工作系数 K 来确定 表6 2 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 18 21 000 56500 380 178 30 850 44600 370 176 40 750 38700 360 174 50 680 35800 350 172 60 640 31900 3450 171 70 600 291000 340 17 80 580 272000 310 16 90 560 263000 300 15 100 540 254000 290 14 150 480 225000 280 138 200 450 217000 260 134 250 430 2010000 250 13 300 400 1920000 240 12 11 6 3 小区室内管道水力计算 室内燃气管道设计 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 3 4 20 kw 燃气热值为 37 51 MJ m3 燃气密度为 0 767 m3 运动粘度 10 31 10 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 2 25 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 反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 图 6 3 小区 2 号楼燃气管道系统图 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 12 Q Kt KQnN 式中 Q 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 K 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 5 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 6 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 2 l 从而可得管道的计算长度 L L1 L2 L1 l2 2 l 式中 L1 管段的实际长度 m 7 根据燃气种类 密度和运动粘度选择水力计算图 5 5 确定管段单位长度的压降 值 由于本设计的燃气密度 0 767kg m3 需进行密度修正 由此得到各管段单位长度压降值后 乘以管段计算长度 即得该管段的阻力损失 8 计算各管段的附加压头 每米管段的附加压头值等于 P 10 a g h g 重力加速度 g 燃气密度 kg m3 9 求各管段的实际压力损失 为 P H 10 求出燃气管道总压力降 对于天然气室内计算压力降一般不超过 200 500Pa 包括燃气表的压力降 P Pmax Pmin k1 k2 Pn 11 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 重复计算过程 直至满足要求 将上述计算完整填成室内燃气管道水力计算表 13 表 6 3 室内燃气管道水力计算表 管 段 号 额定 流量 Qn m3 h 同时 工作 系数 k 计算 流量 Q m 3 h 管段 长度 L1 m 管 径 d mm 局部 阻力 系数 L2 m 当量 长度 L2 m 计算 长度 L m 单位 长度 压力 损失 P L pa m 压力损 失 P pa 附加压 头 H pa 管段实 际压力 损失 P H pa 管段局部阻力 系数计算及其 他说明 1 2 2 2512 25315100 454 57 53 224024 90 直角弯头 2 3 6 旋塞 4 2 3 2 2512 253401 00 850 853 853 212 3227 06 14 74 三通直流 1 0 3 44 50 562 523401 00 930 933 931 696 6427 06 20 42 三通直流 1 0 4 5 6 750 442 973401 00 90 93 92 308 9727 06 17 09 三通直流 1 0 5 690 383 422 1401 00 850 853 952 9011 4618 9 7 44 三通直流 1 0 6 7 11 25 0 35 3 94 10507 01 05 7 35 17 352 238 17038 17 三通直流 1 0 90 直角弯头 2 旋塞 4 管段 1 2 3 4 5 6 7 总压力降 P 2 48 pa 9 8 2 251 2 25 315100 45 4 57 53 224 27 0651 06 90 直角弯头 2 3 6 旋塞 4 14 8 6 2 251 2 25 0 9401 00 85 0 851 751 52 63 8 1210 75 三通直流 1 0 管段 9 8 6 7 总压力降 P 99 98 pa 7 管材及管道防腐管材及管道防腐 7