城镇燃气毕业论文

中国石油大学 华东 现代远程教育 毕业设计 论文 题 目 郑州市某区燃气管网规划 学习中心 河南郑州新密奥鹏学习中心河南郑州新密奥鹏学习中心 17 A 17 A 年级专业 0903 专升本 城市燃气输配 学生姓名 郑光辉 学 号 200903511948 指导教师 尹佳文 职 称 助 教 导师单位 中国石油大学 华东 中国石油大学 华东 远程与继续教育学院 论文完成时间 2010 年 12 月 30 日 摘摘 要要 本设计为郑州市某区燃气管网设计 某区气源为西气东输一线来气 从薛 店西气东输压缩天然气母站购进部分压缩天然气 计算管网的流量 某区东北 方设立二级门站 通过中压管网遍布市区 形成环网向各用户调压箱供气 供 用户使用 本次设计范围是从门站围墙外阀门起至楼栋调压箱的全部中压管道 设计说明书较系统完整的叙述了燃气基本性质的计算 燃气需用量的计算 输配系统 街区城区中压燃气管网 方案的选择与水力计算 调压与计量设备 的设计与选型 管道附件与防腐的设计以及穿越障碍物的设计的内容 在选择设计方案时坚持经济 合理 可行的原则 结合新密市地形图以及 燃气用户的实际分布情况 充分考虑了节约能源和环保等方面的因素 进行水力 计算时 采用 Excel 表格的形式进行了水力计算 城镇燃气在发展生产 提高人民生活水平 节约能源 减少污染 改善环 境等方面起着重要作用 近年来 我国燃气事业获得了迅速的发展 西气东输 工程的实施 对城市燃气的设计 施工 运行管理等提出了新的要求 本设计 系统完整的完成了某城市的燃气输配的设计 提出了好的方案 紧密结合专业 和科学技术的发展 在遵循我国新的规范的基础上完成的 关键词 天然气 输配系统 水力计算 调压与计量 精品文档 2欢迎下载2欢迎下载 目目 录录 第 1 章 前 言 1 第 2 章 设计依据 2 2 1 设计依据及基础资料 2 2 1 1 设计依据 2 2 1 2 基础资料 2 2 1 3 自然条件与地质条件 2 2 2 管网规划设计范围 2 2 3 城镇规模及人口分布 2 第 3 章 燃气的性质计算 3 3 1 燃气的基本成分 3 3 2 燃气的性质计算 3 3 2 1 平均分子量 3 3 2 2 平均密度和相对密度 3 3 2 3 粘度 4 3 2 4 热值 5 3 2 5 爆炸极限 5 3 2 6 华白数 6 3 3 燃气质量要求 6 3 3 1 城镇燃气质量指标应符合下列要求 6 3 3 2 天然气的质量指标应符合下列规定 6 3 3 3 城镇燃气燃气中加臭剂要求 7 第 4 章 燃气需用量及供需平衡 8 4 1 设计原始资料 8 4 2 用户类型及供气原则 8 4 3 城市用气量 9 4 4 小时计算流量的计算 10 4 5 储气量的计算 10 4 6 供需平衡 12 精品文档 2欢迎下载 第 5 章 燃气输配系统的设计 13 5 1 燃气输配系统的组成 13 5 2 燃气管网的分类及选择 13 5 3 中压管道布置 15 第 6 章 城镇燃气管道的布线 18 6 1 布线依据 18 6 2 高 中压管网的平面布置 18 6 3 低压管网的平面布置 19 6 4 管道纵断面布置 21 6 5 燃气管道穿越障碍物的方法 22 6 5 1 燃气管道穿越公路 22 6 5 2 燃气管道穿越铁路 22 6 5 3 燃气管道穿 跨 越河流 23 第 7 章 燃气管道的水力计算 26 7 1 中压燃气管网压力降确定 26 7 2 中压环网水力计算 26 第 8 章 门站及储配站布置 32 第 9 章 管材及管道防腐 36 参 考 文 献 38 致 谢 39 精品文档 1欢迎下载 第第 1 1 章章 前前 言言 当前 正值我国的西气东输工程进入运营阶段 郑州地区的燃气供应工程 受到西气东输的影响 如今正致力于天然气的快速发展中 因此 本设计正是 在这个前提下进行设计和远景规划的 本设计采用了天然气作为气源 首先根据城市的面积和人口情况对城市的 燃气需用量进行确定 然后根据确定的用气量来设计计算管网的流量 在设计 城市燃气管网系统时 应全面考虑经济和技术因素 选用经济合理的最佳方案 因此本设计选用了中低压两级管网系统和中压一级管网系统进行综合分析和比 较 最终选用中压一级管网系统 在上述管网系统中 采用了区域调压站向区 域供气的方式 根据管网的布置和流量 经过水力计算的一系列步骤确定管径 再将管径作为已知条件 再选取调压设施以及用户燃具后满足供应的压力要求 而且仍然有较高的经济性 从设计计算方面来说 水力计算是一个重点 本设计中采用 word 的形式来 进行水力计算 大大减轻了重复迭代的计算工作量 并且在表格的编制过程中 采用原始公式 减少了查阅简便图表带来的误差 使得精确性更高 从设计理念方面来说 本设计遵从国家燃气发展和规划设计指导思想 主要 有 燃气管网规划 首先从节约能源消耗和方便群众生活 有利于生产发展的 原则出发 本着经济合理的精神 坚持科学严谨的态度 积极使用新技术 新 工艺 新材料和新设备 以达到技术先进 经济合理的目的 在城市总体规划的指导下 统筹规划 合理布局 避免对本市的景观造成 影响 注重近远期的结合 在设计中为将来的发展保留足够的空间 确定合理的供气比例 优先发展民用燃气 并兼顾一定的工业用户 以调 节供气不均匀性 注重环境保护和消防安全 使本工程真正造福于人民 精品文档 2欢迎下载 第第 2 2 章章 设计概况设计概况 2 12 1 设计依据及基础资料设计依据及基础资料 2 1 12 1 1 设计依据设计依据 1 郑州市某区地形图 2 燃气输配 3 燃气规划设计手册 4 建筑燃气设计手册 5 城市煤气设计手册 2 1 22 1 2 基础资料基础资料 郑州市某区所使用的燃气的基本资料 1 郑州市某区使用燃气种类及其成分 2 郑州市某区总体规划地形图 3 郑州市某区分年度规划城市人口统计表 4 郑州市某区人口居住情况表 5 郑州市某区人口密度及燃气气化率 6 郑州市某区天然气输配工程可行性报告 2 1 32 1 3自然条件与地质条件自然条件与地质条件 1 气温 历年极端最高气温 38 历年极端最低气温 10 2 年主导风向 西北风 3 最大冻土深度 0 5m 4 地下水位 2 0 米 5 土质 以沙质粘土为主 地耐力 2 2 5kg cm2 2 22 2 管网规划设计范围管网规划设计范围 设计范围 门站围墙外阀门至楼栋调压器的全部中压管道 2 32 3 城镇规模及人口分布城镇规模及人口分布 本城市共有铁路和河流 按图纸定该市面积为 5 8km2 人口密度 50000 人 km2 气化率 90 查的该城区人口数位 20 万 精品文档 3欢迎下载 第第 3 3 章章 燃气的性质计算燃气的性质计算 3 13 1燃气的基本成分燃气的基本成分 郑州市使用的燃气种类为 表 3 1 燃气组分百分数 组分名称 4 CH 104H C 83H C 104H C 2 N 百分比 9611 11 3 23 2 燃气的性质计算燃气的性质计算 3 2 13 2 1 平均分子量平均分子量 M x1M1 x2M2 xnMn 2 1 100 1 0970 441016 2 10430 1696 100 1 0134 281081 4211240 581 17 1244 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 3 2 23 2 2 平均密度和相对密度平均密度和相对密度 1 平均密度 100 2 2 11 y 22 y nn y 7030 2 10102 2 17174 0 96 100 1 2504 1 19136 1 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 精品文档 4欢迎下载 标准状态下各单一气体的密度 n 21 3 Nmkg S 0 593 2 3 293 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 2 33 2 3 粘度粘度 1 将容积成分换算成质量成分 质量成分 2 4 100 My M y g i i i i i 根据各组分的分子量和已知的各组分容积成分 通过计算得到 1240 5810970 441043 1696 iiM y 0810 4210134 281 1712 4434 按换算公式 各组分的质量成分为 9 89100 4434 1712 0430 1696 4 CH g 6 2100 4434 1712 0970 441 83 HC g 9 2100 38 1102 9988 311 104 HC g 5 2100 4434 1712 081 421 nmH C g 6 1100 4434 1712 0134 281 2 N g 2 混合气体的动力粘度 气态碳氢化合物的动力粘度随分子量的增加而减小 随温度的上升而上升 液态碳氢化合物的动力粘度则相反 分子量越大 动力粘度越大 温度越上升 动力粘度急剧减小 动力粘度 精品文档 5欢迎下载 2 5 i i i g g 671 16 6 1 395 10 9 89 649 7 5 2 835 6 4 3 502 7 6 2 023 14 12 10 100 6 Pa s 10 09 10 6 混合气体的运动粘度为 m2 s 10 12 13 767 0 10 09 10 6 6 3 2 43 2 4热值热值 MJ m3 66 931886 1131266 1011842 3996 01 0 HQ337 41 35 71MJ m3 667 871649 1231240 931902 3596 01 0 LQ 3 2 53 2 5 爆炸极限爆炸极限 可燃气体和空气的混合物遇到明火而引起爆炸的可燃气体浓度范围称为爆 炸极限 在这种混合物中 当可燃气体的含量减少到不能形成爆炸混合物时的 那一含量 称为爆炸下限 而当可燃气体的含量一直增加到不能形成爆炸混合 物时的含量 称为爆炸上限 2 6 n n n n L y L y L y L y L y L y L 2 2 1 1 2 2 1 1 100 将组分中的惰性气体按照 燃气输配 图1 12与可燃气体进行组合 即 2 7 97 1 96 24 NCH yy 2 8 01 0 96 1 可燃气体 惰性气体 得各混合组分在上述混合比时的爆炸极限相应为6 16 因此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 按上式 天然气的爆炸极限为 精品文档 6欢迎下载 6 5 0 2 1 5 1 1 1 2 1 6 97 100 nA n L 7 15 7 11 1 5 8 1 5 9 1 16 97 100 nA k 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 1 y 2 y n y 分在混合气体中的容积成分 由某一可燃气体成分与某一惰性气体成分组成的混合组 1 L 2 L n L 分在该混合比时的爆炸极限 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 3 2 63 2 6 华白数华白数 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 m363 48 595 0 51 37 s Q W H 3 33 3 燃气质量要求燃气质量要求 3 3 13 3 1 城镇燃气质量指标应符合下列要求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 3 3 23 3 2 天然气的质量指标应符合下列规定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 精品文档 7欢迎下载 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 3 3 33 3 3 城镇燃气燃气中加臭剂要求城镇燃气燃气中加臭剂要求 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 3 加臭剂和燃气混合在一起后应具有特殊的臭味 4 加臭剂不应对人体 管道或与其接触的材料有害 5 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 6 加臭剂溶解于水的程度不应大于 2 5 质量分数 7 加臭剂应有在空气中应能察觉的加臭剂含量指标 精品文档 8欢迎下载 第第 4 4 章章 燃气需用量及供需平衡燃气需用量及供需平衡 4 14 1设计原始资料设计原始资料 1 城市面积 由平面图计算出来 城市平面图的比例为 1 5000 人口密度 人口密度 选定为 500 人 公顷 城市气化率 气化率为 90 城市考虑未来五年规划 2 燃气用户 三大类用户 分别为居民用户 商业用户和工业企业用户 不考虑采暖通 风和空调用气量 燃气汽车用气量及其他气量 居民用户 人口气化率为 90 商业用户 与居民用户比例 1 0 5 工业企业 与居民用户比例 1 0 8 车用气 与居民用户比例 1 0 3 空调用气 与居民用户比例 1 0 01 未预见用气 与居民用户比例 1 0 05 根据本设计实际情况 综合考虑各种因素 决定采用纯天然气为气源 在设计燃气输配系统时 需要首先确定燃气管网的计算流量 而计算流量 的大小又取决于燃气需用量和需用的不均匀情况 城市燃气需用量取决于用户类型 数量和用气量指标 4 24 2 用户类型及供气原则用户类型及供气原则 城市燃气用户包括以下几种类型 1 居民生活用户 居民生活使用的各类用气设备应采用低压燃气 用气设 备前 灶前 的燃气压力应在 0 75 1 5Pa 的范围内 居民生活用气设备严禁安装在卧室内 居民住宅厨房内宜设置排气扇和可燃气体报警器 2 商业用户 商业用气设备宜采用低压燃气设备 商业用气设备应安装在通风良好的专用房间内 商业用气设备不得安装在 精品文档 9欢迎下载 易燃易爆物品的堆存处 亦不应设置在兼做卧室的警卫室 值班室 人防工程 等处 3 工业生产用户 工业企业生产用气设备的燃气用量 应按下列原则确定 a 定型燃气加热设备 应采用设备铭牌标定的用气量或根据标定热负荷及 当地燃气热值折算的用气量 b 非定型燃气加热设备应根据热平衡计算确定 或参照同类型用气设备的 用气量确定 c 使用其他燃料的加热设备需要改用燃气时 可根据原燃料实际消耗量计 算确定 4 其他用户 4 34 3 城市用气量城市用气量 在设计燃气系统时 首先要确定燃气管网的计算流量 而计算流量的大小 又取决于燃气需用量和需用的不均匀情况 而城镇燃气需用量取决于用户类型 数量和用气量指标 居民生活用户用气量取决于居民生活用户用气量指标 用气定额 气化 百分率及城市居民人口数 影响居民生活用户用气量指标的因素很多 如住宅燃气器具的类型和数量 住宅建筑等级和卫生设备的设置水平 采暖方式及热源种类 居民生活用热习 惯及生活水平 居民每户平均人口数 气候条件 公共生活服务设施的发展情 况 燃气价格等 各种影响因素对居民生活用户用气量指标的影响无法精确确 定 通常根据居民生活用户用气量实际统计资料 经过综合分析和计算得到用 气量指标 当缺乏用气量的实际统计资料时 可根据当地的实际燃料消耗量 生活习惯 燃气价格 气候条件等具体情况 按表确定 居民生活用气定额 见表 3 根据 城镇燃气设计规范 GB50028 2006 表 4 1 城镇居民生活用气量指标 年 人年 人 100 1 4kcal MJ 城镇地区有集中采暖的用户无集中采暖的用户 华北地区2303 2721 55 56 1884 2303 45 55 华东和中南地区 2093 2303 50 55 精品文档 10欢迎下载 北京2721 3140 65 75 2512 2931 60 70 成都 2512 2931 60 70 注 本表系指一户装有一个燃气表的居民用户 在住宅内做饭和热水的用气量 不 适用于瓶装液化石油气居民用户 采暖 系指非燃气采暖 燃气热值按低热值计算 1 居民生活用气量 居民生活用气量按下式计算 即 Q1 q n 2100 90 200000 37 51 8565715 m3 a 2 商业用户用气量 商业用户用气量按居民生活用气量的 0 8 倍 即 Q2 0 8Q1 0 8 8565715 6852572 m3 a 3 工业用户用气量 工业用户用气量按居民生活用气量的 0 5 倍 即 Q3 0 5 8565715 4282858 m3 a 故年总用气量为 Q Q1 Q2 Q3 4 44 4 小时计算流量的计算小时计算流量的计算 城市各类用户对燃气的使用情况是不均匀的 其不均匀性表现为日不均匀性 月不均匀性和小时不均匀性 影响城市燃气需用工况的主要是各类用户的需用 工况及这些用户在总用气量所占比列 在燃气的流量计算中应按燃气计算月的高峰日的小时最大用气量确定 确定 方法有两种 不均匀系数法和同时工作系数法 根据本设计选用不均匀系数法 计算小时计算流量 取KmKdKh 4 计算公式为 Q m3 h 89964 24365 19701145 24365 hdm y KKK Q 4 54 5 储气量的计算储气量的计算 取 Km 1 2 即取计算月日最大用气量为 1 2 倍的年平均日用气量 则计算月 日最大用气量为 Q 1 2 8996 24 259084 8 m3 d 按每日气源供气量为 100 气源均匀供气 则 每小时平均供气量为 100 24 4 17 精品文档 11欢迎下载 从零时起 计算燃气供应量累计值与用气量累计值 两者的差值即为该小 时的燃气储量 计算结果计入下表 在燃气储存量中找出正负的最大值 即为 13 7 4 03 17 73 所需的储存量为 Q 259084 8 17 73 45754 376 m3 表 4 2 每小时用气量占日用气量的百分数如下表 时间 时 居民生活和 公共建筑 时间 时 居民生活和 公共建筑 时间 时 居民生活和 公共建筑 1 2 1 30 9 10 6 55 17 18 9 59 2 3 1 65 10 11 11 27 18 19 6 10 3 4 0 99 11 12 10 42 19 20 3 42 4 5 1 63 12 13 4 09 20 21 3 13 5 6 4 35 13 14 2 77 21 22 1 48 6 7 4 87 14 15 2 27 22 23 1 27 7 8 5 20 15 16 4 05 23 24 0 98 8 9 5 17 16 17 7 10 24 1 1 35 表 4 2 储气量计算表 用气量用气量 小时 燃气 供应 量的 累计 该小 时内 累计 值 燃气 的储 存量 小时 燃气供 应量的 累计 该小 时内 累计值 燃气 的储 存量 1234512345 0 14 171 951 952 2210 1145 846 3037 248 60 1 28 341 503 454 8911 1250 006 4443 686 32 2 312 501 414 867 6412 1354 174 9048 585 59 3 416 672 006 869 8113 1458 344 8153 394 95 4 520 841 608 4612 3814 1562 504 76 58 15 4 35 5 625 002 9111 3713 6315 1666 674 7562 903 77 6 729 174 10 15 4 7 13 7016 1770 845 8068 702 14 7 833 345 0620 5312 8117 1875 007 6276 32 1 32 精品文档 12欢迎下载 8 937 505 2025 7312 0718 1979 176 1582 47 3 30 9 1041 675 2130 9410 7319 2083 344 5887 05 3 71 20 2187 504 4891 53 4 0322 2395 842 8097 55 1 71 21 2291 673 2294 75 3 0823 24100 002 45100 000 4 64 6 供需平衡供需平衡 城市各类用户对燃气的使用情况是随着月 日 时发生不均匀变化的 这 决定了城市燃气的供应也随着月 日 时发生不均匀变化 但气源的燃气生产 量不可能完全按用户用气量变化而变化 因而燃气输配应具有维持燃气供需平 衡的能力 目前 用以调节用气不均匀性的有效方法如下 1 改变气源的生产能力和设置机动气源 改变气源的生产能力和设置机动气源 应考虑气源的运转和启停的难易程 度以及气源生产负荷变化的可能性和变化的幅度 还应考虑供气的安全性 可 靠性和技术经济的合理性 2 利用缓冲用户进行调节 城市燃气供应的缓冲用户是一些大型的工业企业和锅炉房等可使用多种燃 料的设备 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它燃料 这样可以调节季节性不 均匀和一部分日用气不均匀 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性 但不能调节月用气的不均匀性 精品文档 13欢迎下载 第第 5 5 章章 燃气输配系统的设计燃气输配系统的设计 5 15 1 燃气输配系统的组成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 图5 1 系统框架图 5 25 2 燃气管网的分类及选择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 1 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 精品文档 14欢迎下载 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郑州市实际情况 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 根据郑州城市发展 规划及用户分布情况等 本次远景规划确定郑州市某区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 精品文档 15欢迎下载 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 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 根据本市规模 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 本设计采用中压一级供气 具有运行可 靠 管理方便 节省投资和运行费用低的优点 管网的压力机制为中压 B 级 本设计的供气范围是整个城市 由三个中压环组成 工业区中由中压管道 经专用调压器直接供气 部分环网设计不到的地区 采用枝状管网供气 门站 位于城市的东北角 5 35 3 中压管道布置中压管道布置 中压干管沿城区主干道布置 通过河流时 将燃气管道水下穿过河流 中 压管网主干线成环状布置 燃气输配系统规划总体布置图详见附图 因此根据以上选择依据采用两种方案 如下 一 低压 中压A两级管网系统 该系统以天然气为气源 采用长输管线的末端储气 如图所示 天然气长输管线从东西方向经燃气分配站送入该城镇 中压A管道连成环网 通过区域调压站向低压管网供气 通过专用调压站向工业企业供气 低压管网 精品文档 16欢迎下载 根据地理条件分成三个不连通的区域管网 该系统特点是输气干管直径较少 比中压 B 低压二级系统节省投资 但中压 A 管道对管材 安全距离 安装 方面要求较高输气压力小于0 005MPa的低压干管上一般不设阀门 在低压管道 上进行检修或排除故障时可用橡胶球堵塞管道 高压 中压燃气干管上 应设 置分段阀门 在其支管上的起点处 也应设置阀门 在调压站的进出管上 过 河燃气管道的两端与铁路和公路干线相交的两侧均应设置阀门 阀门应设置在 非常必要的地方 以便在检修 处理故障或进行改建扩建时 可关断个别管段 而避免出现大片用户停气的情况 当然 每增加一个阀门 既增加了投资 也 增加了漏气的可能性 居民用户和小型公共建筑用户由低压管网供气 根据居民区规划和人口密 度等特点 一般情况是低压管道沿大街小巷敷设 以组成较密集的低压环网 另一种情况则是低压管道敷设在街区内 而只将主干管连成环网 第一种情况适用于城镇的老区 因为那里建筑物鳞次栉比 又分成许多小 区 故低压管道敷设在每条街道上 胡同里 互相交叉而连成较密的环网 从 低压管道上连接用户引入管 第二种情况适用于城镇的新建区 那里居民住宅区楼房整齐地布置在街区 内 楼房之间保持必要的间距 在这样的条件下 低压管道可以敷设在街区内 这些楼房可由枝状管道供气 只将主要街道的低压干管成环 以提高供气的可 靠性和保持供气压力的稳定性 低压管网只将主干管连成环网是比较合理的 而次要一些的管道可以是枝 状管 为了使压力留有余量 以保证环网工作可靠 主环各管段宜取相近的管 径 不同压力等级的管网应通过几个调压站来连接 以保证在个别调压站关断 时仍能正常供气 这样的管网方案 既保证了必要的可靠性 同时也比较经济 近年来 城镇燃气输配系统中低压燃气管道不再连成统一的 许多环的大环网 而是分成一些互不相通的区域管网 因为从供气安全可靠的角度看 一个大型 或中型城镇的低压管网连成大片环网的必要性不大 再则要穿越较多的河流 湖泊 铁路和公路干线也并不合理 以上是用户直接与低压管网相连的情况 如居民用户和小型公共建筑用户 均设置单独调压器时 低压管网的系统也没有原则性的变化 只是低压管网中 燃气的压力值可提高到0 005MPa或直接由中压管道供气 精品文档 17欢迎下载 区域调压站的主要设备是调压器 调压器将压力较高的燃气降压 并保证 其出口具有给低压管网供气的区域调压站的数量 应由技术经济计算决定 调 压站宜布置在其供气区的中心 并应靠近管道的汇交点 调压站一般应设在地 上单独的建筑物内 特殊情况下 也可设在地下但应便于地上维修 二 中压单级管网系统 燃气自气源厂 或天然气长输管线 送入城镇燃气储配站 或天然气门站 经调压 或加压 送入中压输气干管 再由输气干管送入配气管网 最后经箱式 调压器或用户调压器送入用户燃具前 该系统减少了管材 故投资省 比中低压二级管网系统节省管网投资20 左右 由于采用了箱式调压器或用户调压器供气 可保证所有用户灶具在额定 压力下工作 从而提高了燃烧效率 但该系统运行维护费用较高 安装水平要 求高 供气安全性比低压单级管网差 对于街道狭窄 房屋密度大的老城区和 不能保证安全距离的地区不宜采用 对于新城区和安全距离可以保证的地区应 优先采用 精品文档 18欢迎下载 精品文档 19欢迎下载 第第 6 6 章章 城镇燃气管道的布线城镇燃气管道的布线 6 16 1 布线依据布线依据 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 6 26 2 高 中压管网的平面布置高 中压管网的平面布置 高 中压管网的主要功能是输气 并通过调压站向低压各环网配气 因此 高压管和中压管的平面布置有共同点 也有不同点 一般按以下原则布置 1 高中压管道可连接成环状管网 也可布置成枝状管网 但要保证供气安 全可靠 2 高压管道宜布置在城镇边缘或有足够安全距离的地带 尽量避免在车辆 来往频繁或闹市区的主要干线敷设 否则对施工和管理 维修造成困难 3 高 中压管道的布置 应考虑调压站的布点位置和对大型用户直接供气 的可能性 应使管道通过这些地区时尽量靠近各调压站和这类用户 以缩短连 接支管的长度 4 从气源厂连接高压或中压管道的连接管段应采用双线敷设 精品文档 20欢迎下载 5 由高 中压管道直接供气的大型用户 其用户支管末端必须考虑设置专 用调压站的位置 6 高 中压管道应尽量避免穿越铁路或河流等大型障碍物 以减少工程量 和投资 7 高 中压管道是城镇输配系统的输气和配气主要干线 必须综合考虑近 期建设与长期规划的关系 以延长已经敷设的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量 8 地下燃气管道不得从建 构 筑物下面穿过 不得在堆积易燃 易爆材 料和具有腐蚀性液体的场地下面穿越 不能与其它管线或电缆同沟敷设 当需 要同沟敷设时 必须采取防护措施 9 为了便于管理 维修或接新管时切断气源 高中压管道在下列地点需设 阀门 1 气源厂的出口 2 储配站 调压室的进出口 3 分支管的起点 4 重要的河流 铁路两侧 单支线在气流来向的一侧 5 管线分段阀门 一般每公里设一个阀门 6 36 3 低压管网的平面布置低压管网的平面布置 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 精品文档 21欢迎下载 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 如表6 1和表6 2所示 表6 1 地下燃气管道与建筑物 构筑物之间的最小水平净距 低压中压 项目 BAB 建筑物的基 础 0 71 01 5 给水管 0 50 50 5 排水管 1 01 21 2 电力电缆 0 50 50 5 直埋 0 50 50 5 通讯电缆 在导管内 1 01 01 0 Dg300mm0 50 50 5 直埋 1 01 01 0 热力管 在导管内 1 01 51 5 35KV5 05 05 0 通讯照明电 杆 1 01 02 0 铁路钢轨 5 05 05 0 有轨电车的 钢轨 2 02 02 0 街树 1 21 21 2 精品文档 22欢迎下载 6 46 4 管道纵断面布置管道纵断面布置 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 8m 埋设在非车行道下时 不得小于0 6m 埋设在庭院内时 不得小于0 3m 埋设在水田下时 不得小于0 8m 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 表6 2 地下燃气管道与建 构 筑物基础或相邻管道之间的垂直净距 m 序 号 项 目 地下燃气管道 当有套管时 以套管计 1 给水管 排水管或其它燃气管 道 0 15 2 热力管的管沟底 或顶 0 15 直埋 0 50 3 电 缆 在导管内 0 15 4 铁路轨底 1 20 5 有轨电车轨底 1 00 精品文档 23欢迎下载 图 6 2 燃气管道的单管过街沟 1 输气管道 2 原土夯实 3 填砂 4 砖墙沟壁 5 盖板 图6 1 敷设在套管内的燃气管道 1 燃气管道 2 套管 3 油麻填料 4 沥青密封层 5 检漏管 6 防护罩 如受地形限制 燃气管道按有关规范要求以及埋设深度的规定布线有困难 而又无法解决时 要与有关部门协商 采取行之有效的防护措施 在保证输送 的湿燃气中的冷凝物不致冻结 管道也不致遭受机械损伤的情况下 则可适当 降低标准 6 56 5 燃气管道穿越障碍物的方法燃气管道穿越障碍物的方法 通过公路 铁路 河流 湖泊 沼泽 等障碍物的燃气管道 应采用钢管 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 6 5 16 5 1 燃气管道穿越公路燃气管道穿越公路 燃气管道在穿越一 二 三级公路或城镇主干道时 宜敷设在套管或地沟 内见图 套管直径应比燃气管道直径大100mm以上 保护套管端部伸出长度距路 堤坡脚距离不应小于1 0m 套管或地沟两端应密封 在重要地段的套管或地沟 端部应装检漏管 检漏管上端伸入防护罩内 由管口取气样检查套管中的燃气 含量 以判明有无漏气及漏气的程度 穿越一般公路或城镇次要道路时 可以不用保护套管或地沟 而采用直接埋设 6 5 26 5 2 燃气管道穿越铁路燃气管道穿越铁路 燃气管道穿越铁路和电车轨道时 必须采用保护套管或混凝土套管 并要 精品文档 24欢迎下载 垂直穿越 保护套管端部距路堤坡脚距离不应小于1 0m 距铁路边轨不小于 2 5m 距电车道边轨不小于2 0m 穿越的管段不宜有对接焊缝 无法避免时 焊缝应采用双面焊或其它加强措施 须经物理方法检查 并采用特级加强防腐 对埋深的要求是 从轨底到燃气管道保护套管管顶应不小于1 2m 在穿越工厂 企业的铁路专用支线时 燃气管道的埋深有时可略小些 燃气管道穿越铁路如 图所示 图 6 3 燃气管道穿越铁路 1 输气管道 2 阀门井 3 套管 4 密封层 5 检漏管 6 铁道 6 5 36 5 3 燃气管道穿燃气管道穿 跨跨 越河流越河流 燃气管道通过河流时 可以采用穿越河流 利用已建道路桥梁或采用管桥 跨越等形式 1 燃气管道水下穿越河流 燃气管道水下穿越河流时应尽可能选择河流两岸地形平缓 河床稳定且河 底平坦的河段 并从直线河段 河滩宽度最小的地方穿越 燃气管道从水下穿 越时 一般宜用双管敷设 每条管道的通过能力是设计流量的75 但在环形 管网可由另侧保证供气 或以枝状管道供气的工业企业在过河管检修期间 可 用其他燃料代替的情况下 允许采用单管敷设 在不通航河流和不受冲刷的河 流下 双管允许敷设在同一沟槽内 两管的水平净距不应小于0 5m 当双管分 别敷设时 平行管道的间距 应根据水文地质条件和水下挖沟施工的条件确定 按规定不得小于30 40m 气管道在水下穿越河流的敷设方法有 1 沟埋敷设 采用该法敷设 管道不易损坏 一般采用这种方法敷设 管 精品文档 25欢迎下载 6 4 燃气管道穿越河流 1 燃气管道 2 过河管 3 稳管重块 4 阀门井 道在河床下的埋设深度 应根据水流冲刷的情况确定 一般不小于0 5m 对通 航河流还应考虑疏浚和抛锚的深度 在穿越不通航或无浮运的水域 当有关管 理机关允许时 可以减少管道的埋深 2 裸管敷设 将管线直接敷设在河床平面上 若河床不易挖沟或挖沟不经 济且河床稳定 水流平稳 管道敷设后不易被船锚破坏和不影响通航时 可采 用裸管敷设 3 顶管敷设 顶管施工是一种不开挖沟槽而敷设管道的工艺 它运用液压 传动产生强大的推力 使管道克服土壤摩擦阻力顶进 此法穿越河流不受水流 情况 气候条件限制 可随意决定管线埋深 保证管线埋设于冲刷层下 为防止水下穿越燃气管道产生浮管现象 必须采用稳管措施 稳管型式有 混凝土或铸铁平衡重块 管外壁用水泥灌注连续覆盖层 修筑抛石坝 管线下 游打挡桩 复壁环形空间灌注水泥浆等方法 按河流河床地质构成 管径 施 工力量等选择 并经计算确定 2 附桥架设 将管道架设在已有的桥梁上 如图所示 此法最简便 投资 省 精品文档 26欢迎下载 燃气管桥跨越 图6 5 附桥架设 3 管桥跨越 管桥法系将燃气管道搁置在河床内自建的支架上 可采用桁架式 拱式 悬索式以及栈桥式 见图燃气管桥跨越 图燃气管道的悬索式跨越 图 6 6 燃气管道的悬索式跨越 1 燃气管道 2 桥柱 3 钢索 4 牵索 5 平面 6 抗风索 7 抗风牵索 8 吊杆 9 抗风连杆 10 桥支座 11 地锚基础 12 工作梯 精品文档 27欢迎下载 第第 7 7 章章 燃气管道的水力计算燃气管道的水力计算 7 17 1 中压燃气管网压力降确定中压燃气管网压力降确定 经计算得到 天然气低热值H 37 51 MJ m3 密度0 767 kg m3 运动粘度 v 13 12 10 6 m2 s 计算温度 T 273K 7 27 2 中压环网水力计算中压环网水力计算 参考 燃气输配 P105例题计算方法 本设计分为三个区 分别为A区 B区 C区 A B区人口密度为50000人 km2 C区人口密度为40000人 km2 由第3章用 气量计算知最大小时用气量为0 04m3 人 h 工业用户为集中用户 用气量为 782 3m3 h 管材为钢管 起点压力为0 2MPa 终点压力为0 1MPa 允许压力降 0 1MPa 1 计算各环单位长度的途泻流量 通过CAD制图查询命令 查得各环供气面积和环周长 利用Excel表格计算 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 然后除以环周长 得到各环单位长度途泻流量 表7 1 各环管段单位长度途泻流量见下表 环号 面积 km2 居民数 人 平均的最 大小时用 气量 m3 人 h 本环供气 量 m3 h 环周长 m 单位长度 途泻流量 m3 m h A区各环 0 57285000 0411403182 60 36 0 27135000 0454022800 24 B区各环 0 2184000 043361843 40 18 C区各环 0 54270000 0410803062 40 35 精品文档 28欢迎下载 以A区 环为例 本环居民数 即A区人口密度与本环面积的乘积 0 57 50000 28500人 本环供气量 28500 0 04 1140 m3 h 单位长度途泻流量 1140 3182 6 0 36m3 m h 2 计算各管段的计算流量 以A区环网为例具体说明计算过程 1 在管网的计算简图上将各管段依次编号 在供气点最远处 假定零点 位置4点 同时决定气流方向 2 计算各管段的途泻流量 例如 管段3 Q1 0 31 399 8 124 m3 h 3 计算各管段的转输流量 计算由零点开始 与气流相反的方向推算到供 气点 4 计算各管段的计算流量 Q 0 55Q1 Q2 表7 2 各管段的计算流量如下表 流量 m3 h 环号管段号 管段长 度 km 单位 长度