城市燃气课件第四章城市燃气管网系统

1 第四章城市燃气管网系统 气源厂 用户 门站 用户 液化石油气储配站 用户 2 城市燃气管网的分类及其选择城市燃气管道的布线建筑燃气供应系统 第四章城市燃气管网系统 3 第一节城市燃气管网的分类及其选择 燃气管道的分类城市燃气管网及其选择 4 一 燃气管道的分类 按用途分类按敷设方式分类按输气压力分类按管网形状分类 5 一 按用途分类 长距离输气管线 其干管及支管的末端连接城市或大型工业企业 作为该供应区的气源点 城市燃气管道分配管道 在供应地区将燃气分配给工业企业用户 公共建筑用户和居民用户 主要指街区干管 庭院管道用户引入管 将燃气从庭院管道引到用户室内管道引入口处的总阀门 室内燃气管道 通过用户管道引入口的总阀门将燃气引向室内 并分配到每个燃气用具 6 工业企业燃气管道工厂引入管和厂区燃气管道 将燃气从城市燃气管道引入工厂 分送到各用气车间 车间燃气管道 从车间的管道引入口将燃气送到车间内各个用气设备 如窑炉 包括干管和支管 炉前燃气管道 从支管将燃气分送给炉上各个燃烧设备 7 二 按敷设方式分类 地下燃气管道直接埋设间接埋设架空燃气管道在工厂区 方便管理 施工与检修方便 8 三 按输气压力分类 以往我国城市燃气管道根据输气压力 MPa 一般分为 高压A0 8 P 1 6MPa高压B0 4 P 0 8MPa中压A0 2 P 0 4MPa中压B0 005 P 0 2MPa低压P 0 005MPa 分类原因 1 对燃气管道气密性有特别严格的要求 漏气可能导致火灾 爆炸 中毒或其他事故 燃气管道中的压力越高 管道接头脱开或管道本身出现裂缝的可能性和危险性也越大 2 当管道内燃气的压力不同时 对管道材料 安装质量 检验标准和运行管理的要求也不同 9 国家建设部颁发的 城镇燃气设计规范 2002年修改版 1 高压A2 5 P 4 0MPa2 高压B1 6 P 2 5MPa3 次高压A0 8 P 1 6MPa4 次高压B0 4 P 0 8MPa5 中压A0 2 P 0 4MPa6 中压B0 01 P 0 2MPa7 低压P 0 01MPa 城市的郊区环线 在城市未改建的老区 只能敷设中压和低压管道 10 四 按管网形状分类 环状管网管道连成封闭的环状 是城市输配管网的基本形式 在同一环中 输气压力处于同一等级 枝状管网以干管为主管 呈放射状由主管引出分配管而不呈环状 在城市管网中一般不单独使用环枝状管网环状与枝状混合使用的一种管网形式 是工程设计中常用的管网形式 11 二 城市燃气管网及其选择 城市燃气输配系统的构成城市燃气管网系统的分类采用不同压力级制的原因燃气管网系统的选择 12 一 城市燃气输配系统的构成 不同压力等级的燃气管网配气站或压气站 各种类型的调压站或调压装置储配站监控与调度中心维护管理中心 13 二 城市燃气管网系统的分类 分类依据 管网压力级制不同组合形式 分类 单级系统 两级系统 三级系统 多级系统 14 1 单级系统 定义 只有一个压力级制 即仅用一级压力的管网输送 分配和供应燃气的系统过去多指低压单级系统 15 单级系统示例 16 优点 1 供应系统简单 维护管理方便 2 不需要压送设备 输配费用小 缺点 1 由于供气压力低 致使管道直径较大 一次投资费用较高 2 用户压力波动大 适用范围 用气量较小 供气范围为2 3公里的城镇和地区 当供应范围较大时 必须采用很大口径的管网 这就使输送单位体积燃气的投资和金属耗量急剧增加 是不经济的 17 2 两级系统 定义 具有两个压力级制的管网系统两级管网系统一般是指中压和低压两种压力的管网系统 分类 中压B 低压系统中压A 低压系统 18 中压B 低压系统示例 气源 人工燃气低压储气罐储气 特点 供气范围比单级系统大 压力较低 一般适用于人口密集 街道狭窄的老城区 19 中压A 低压系统 气源 天然气长输管线末段储气 适用范围 对于街道宽阔 建筑物密度较小的大中城市均可采用 20 3 三级系统 天然气加压气化煤气高压储气罐储气 由高 中 低压三级管网级制构成 21 优点 供气比较安全可靠次高压管道可以储存一定量的天然气缺点 1 系统复杂 维护管理不便 投资大 在各种输配管网系统中 以三级系统造价最高 三级系统管道总长度大于一 二级系统 适用范围 通常只有在大城市 并要求供气有充分保证时才考虑选用 22 4 多级系统 气源 天然气储气 地下储气库 高压储气罐站以及长输管线储气这种管网系统一般用在居民人口众多的特大型城市 如北京 上海 23 24 上述各种管网系统 均设有低压管网 采用区域调压站向低压环网供气 目前 低压管网主要针对于以固体燃料干馏煤气为气源的城市 此时 多采用中压B 低压两级管网 当原有人工燃气输配系统改输天然气时 原有人工燃气大多采用中低压系统且为中压B级 一般加以改造后可予以利用 天然气经区域中低压调压站调压后进入低压分配干管 低压庭院管与室内管 特点 低压管网覆盖面大 有的街道可能同时出现中压管道和低压管道 区域调压站供应户数比较多 用户燃具前压力波动范围大 25 对于新建城市天然气输配系统 多采用高 中压两级系统及中压单级输配管网 前者适用于较大城市 其中高压管道可兼作储气装置 而具有输 储双重功能 后者适用于中小城市 此两系统中的中压管道供气至小区调压装置 箱 或楼栋调压箱 天然气实现由中压至低压的调压后进入低压庭院管和室内管 各小区或楼栋设调压柜或设楼栋调压箱 也可中压管道直接进入用户调压器调压 用户燃具前的压力更为稳定 某些国家允许 26 1 2 3 4 5 1 长输管线 2 城市燃气分配站 3 中压B输气环状干管 4 中压B分配管 5 用户调压器 中压B一级管网系统 27 长输管线 门站储配站 城市中压管道 调压装置 用户管道 计量表 用气设备管道 用具 中压一级系统供气的工艺流程 28 29 三 采用不同压力级制原因 管网采用不同的压力级制比较经济各类用户所需要的燃气压力不同消防安全要求 30 四 燃气管网系统的选择 1 应考虑因素a 气源情况种类及性质供气量和供应压力气源的发展或更换气源的规划b 城市城市规模 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 用户的分布情况 31 c 原有的城市燃气供应设施情况d 对不同类型用户的供气方针 气化率及不同类型用户对燃气压力的要求e 用气的工业企业的数量和特点f 储气设备的类型 32 h 城市地理 地形条件 天然和人工障碍物的情况i 城市地下管线和地下建筑物 构筑物的现状和改建 扩建规划 j 大型燃气用户的数目和分布 选择城市管网系统时 应全面考虑上述诸因素 进行综合分析 从而提出多套方案 作技术经济比较 选用经济合理方案 33 针对长输管线来的天然气 a 具有压力高的特点 应充分利用该压力 b 对于大中型城市 由于用气量多面广 为安全供气 在城市周边设置高压或次高压环线或半环线 经多个调压站向城市供气 该高压或次高压管道往往兼作储气 即具有输 储双重功能 34 c 当天然气压力大于2 0MPa时 因储罐运行压力一般为1 6MPa 采用管道储气较储罐储气经济 长输管道末段储气高压管道管束储气 由于四级地区地下燃气管道压力不宜大于1 6MPa 高压管道一般设置在中心城区边缘 对于要求供气压力较高的用户 如发电厂 可由高压或次高压管道直接供气 35 d 对于中小城市 中压单级管网系统为首选 e 当部分城区因道路 建筑等状况 特别是未经改造的旧城区 从安全考虑可局部采用中低压输配系统 f 原有人工燃气中低压输配系统改输天然气时需经改造 但压力级制不变 大多为中压B与低压 因此同一城区有可能存在两种压力级制 36 城镇燃气输配系统方案设计示例 示例1大型城市远期规划人口980万人 气化人口784万人 由四条长输管线从四个气源供应天然气 来气压力6 0MPa以上 有需高压的大型工业用户及电厂 部分城区存在人工燃气中低压系统 年用气量 远期平衡日与时不均匀性所需储气量为272x104m3 37 输配系统方案 共设四个门站 城市输配系统为高中压与高中低压系统 后者主要为原人工燃气已形成的中低压系统转供天然气 储气设施采用高压管道 高压管道由内外两半环线构成 近期建设内环 远期建设外环 高压内环线长123 52km 设计压力2 5MPa 高压内环的储气能力为89 104m3 大型工业用户由高压内环直接供气 高压外环全长195km 考虑储气功能须对运行压力进行技术经济分析 38 中压管网具有两种压力级制 即中压A 0 4MPa 与中压B 0 15MPa 后者为原有人工燃气中压管网 新建中压A管网管径不大于DN400时采用ERW直缝焊接钢管 管径大于DN400时采用螺旋缝埋弧焊接钢管 39 40 示例2中型城市气化人口34万人 居民气化率为80 由天然气长输管线向门站供气 月调峰所需储气量为563 4 104m3 占年用气量的4 5 其由上游供方解决 日与小时所需储气量为120670m3 占计算月平均日用气量的30 41 输配系统方案 采用单级中压系统 在门站内设球罐储气 中压管网运行压力采用0 3MPa 为留有输配潜力 设计压力为0 4MPa 中压管网末端压力不低于0 05MPa 42 43 第二节城市燃气管道的布线 布线依据高 中压管网的平面布置原则低压管网的平面布置原则管道的纵断面布置原则燃气管道穿越铁路 河流等障碍物的方法 管网系统在原则上选定之后 决定各管段的具体位置路由管道平面纵 横断面管位穿越障碍物 44 一 布线依据 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置情况 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 45 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 土壤性质 腐蚀性能 冰冻线深度 该管道在施工 运行和万一发生故障时 对城市交通及人民生活的影响 在布线时 要决定燃气管道沿城市街道的平面布置与纵断面布置 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 46 二 高 次高压管网的平面布置原则 1 高压 次高压输气管网的功能 输气 储气双重功能 并通过调压站向中压管网各环网配气 2 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 47 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 48 三 中压管网的平面布置原则 1 中压输气管网的功能 在高 次高 中压或单级中压输配系统中都是输气主体 向数量众多的小区调压箱与楼栋调压箱 以及专用调压箱供气 从而形成环支结合的输气干管以及从干管接出的众多供气支管至调压设备 中低压输配系统的中压管道 向区域调压站与专用调压箱供气 中压管道的密度远比上述两系统低 2 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 49 干管布置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 在城区边缘布置支状干管 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 管道布置应按先人行道 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 50 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 51 三 低压管网的平面布置原则 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300 600m之间 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置外 也允许存在枝状管网 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 52 有条件时 低压管道以尽可能布置在街坊内兼作庭院管道 以节省投资 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 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 53 对于高 次高 压 中压和中压一级输配系统 一般起始于小区调压箱或楼栋调压箱出口至用户引入管或户外燃气表止 属街坊管范围 呈支状分布 布置时可适当考虑用气量增长的可能性 并尽量减少长度 地下燃气管道与建筑物 构筑物以及其它各种管道之间应保持必要的水平净距 54 四 管道的纵断面布置原则 1 管道的埋深 主要考虑地面动负荷 特别是车辆重负荷的影响以及冰冻层对管内输送气体中可凝性气体的影响 1 埋设在车行道下时 不得小于0 8m 2 埋设在非车行道下时 不得小于0 6m 3 埋设在庭院内时 不得小于0 3m 4 埋设在水田下时 不得小于0 8m 输送湿燃气的管道 应埋设在土壤冰冻线以下 55 2 管道的坡度及凝水缸的设置 输送湿燃气的管道 不论是干管还是支管 不可避免有冷凝水 轻质油或渗入的地下水 为了排除出现的液体 需在管道低处设置凝水缸 各凝水缸之间距 一般不大于500m 管道应有不小于 003的坡度 且坡向凝水缸 3 地下燃气管道与其它管道或构筑物之间的最小垂直间距应符合规范要求 56 4 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 5 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 57 五 燃气管道穿越铁路 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 58 1 穿越铁路 59 60 2 穿越电车轨道和城市主要交通干线 允许敷设在钢制的 铸铁的 钢筋混凝土的或石棉水泥的套管中 对于穿过城市非主要干道 并位于地下水位以上的燃气管道 可敷设在过街沟内 如图所示 61 3 穿越河流 62 4 跨越 63 64 第三节建筑燃气供应系统 建筑燃气供应系统的构成高层建筑燃气供应系统 用户引入管和室内燃气管道两部分统称为建筑燃气供应系统 系统范围一般从引入管距建筑物外墙皮2米处开始至灶具或燃烧器 65 一 建筑燃气供应系统构成 用气建筑直接连接在城市的低压管道上中压进户表前调压系统 最近某些城市 66 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 67 1 用户引入管 庭院管道与室内管网的连接管道 可采用地下引入式或地上引入式 一般引入厨房 不便时还可以引入楼梯间或阳台 1 地上引入 燃气管道在墙外伸出地面 然后穿过外墙进入室内 适用于有密闭地下室的建筑物 可分为地上低立管引入法和地上高立管引入法 在北方冰冻地区 对墙外管段需采取保温措施 68 69 燃气管道在地下穿过墙基础后沿墙垂直升起 从室内地面伸出 2 地下引入 70 引入管无论穿越外墙还是墙基础 都要附设在套管内加以保护 从系统设计上 通常是以一个楼梯单元为单位 又可分为单户引入和单元引入 对于一梯几户 2 4 的楼型 若每一户都设引入管 称作单户引入 如果一个单元只设一条引入管 称为单元引入 当采用单元引入时 不同立管之间用水平盘管相连 一般设在2楼 71 燃气立管就是接于引入管上 穿过楼板贯通各厨房的垂直管 一般敷设于厨房或走廊内 立管的第一层处设阀门 上下设清扫口 上清扫口设在带丝堵的三通处 下清扫口应设10 20cm的存污管 立管与各层楼板接触的地方设套管 套管与燃气管道之间用沥青和油麻填塞 立管在一幢建筑中 一般不改变管