燃气输配课程设计任务书_secret.doc

燃气输配课程设计任务书第一部分 室内燃气管道设计燃气输配课程设计任务书第一部分 室内燃气管道设计1、设计依据（1）城镇燃气设计规范GB 50028-2006；城市燃气分类GB-T 13611-92；燃气工程技术手册；城市热力网设计规范。（2）燃气成分（见下表）天然气（体积百分数）CH4C2H4C3H8C4H10C5H10N290.63.62.80.821.620.56（3）每一居民用户内装设一台然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18KW。（4）建筑室内平面图2、设计计算内容及步骤2.1天然气选择的基本要求 （1）根据我国城市燃气设计规范规定，作为城市燃气的人工燃气，其低发热值应大于14700KJ /NM3。由于用气设备是按确定的燃气组分设计的，所以城市的燃气组分必须维持稳定。为保证原有的用气设备是按确定的用气设备热负荷的稳定，所以供应的燃气华白指数波动范围应不超过5%。当所输配的燃气被另一种燃烧特性差别比较大的燃气所取代时除了华白指数外，还必须考虑不产生离焰、黄焰、回火、不完全燃烧等特性。天然气的质量指标应符合下列要求：1）天然气的发热量、总硫和硫化氢含量、水露指标应符合现行国家标准天然气GB17820的一类气或二类气规定；2）在天然气交接点的压力和温度条件下：天然气的烃露应比最低环境低；天然气不应有固态、液态或胶状物质。2.2天然气基本参数计算公式（1）平均分子量式中M：混合气体的平均分子量；y1、y2、yn：各单一气体的体积百分数；M1、M2、Mn：各单一气体的分子量。 （2）平均密度式中：混合气体平均密度（Kg/Nm3）；1、2、n：标准状态下各单一气体的密度。（3）相对密度式中S ：混合气体的相对密度； 1.293：标准状态下空气的密度（Kg/Nm3）。（4）动力黏度 式中：混合气体在0时的动力粘度（Pas）；i：相应各组分在0时的动力粘度（Pas）；（5）运动粘度式中：混合气体在0时的运动粘度（Pas）；（6）平均临界压力、平均临界温度式中Pm.c、Tm.c：混合气体的临界压力与临界温度；：各组分的临界压力；：各组分的临温度。（7）爆炸极限式中L：含有惰性气体的燃气爆炸极限；：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气体的容积成分（%）；：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合比的爆炸极限（体积%）；：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%）。（8）发热值 高发热值： 低发热值：式中Hs、Ht：混合气体的高、低发热值；、：为混合气体中单一组分的高、低发热值。（9） 各参数计算细表混合气体中各单一组分的气体性质如下表：标准状况下混合气体的基本性质气体性质气体成分CH4C2H4C3H8C4H10C5H12N2yi（%）90.63.62.80.821.620.56Mi16.04328.05444.09758.12472.15128.0134i（kg/Nm3）0.71741.26052.01022.7033.45371.2504Pci(MPa)4.64075.33984.39753.61733.34373.3944Tci（K）191.05282.95368.85425.95470.35310.91i(Pa/s)10.3939.3167.5026.8356.35516.671Hsi（MJ/Nm3）39.84263.438101.266133.866169.377-Hli（MJ/Nm3）35.90259.47793.24123.649156.733- 按上述公式计算得到混合气体的各项参数如下表：混合气体参数计算结果M18.58195604（kg/Nm3）0.83268391602Pm，c(MPa)4.62267544Tm，c（K）206.458856(Pa/s)9.6050871478E-06V (m2/s)1.1535093885E-05Hs（MJ/Nm3）45.0576766Hl（MJ/Nm3）40.8321004L （%）4.49-14.44（10） 结果分析 该天然气最低热值为40832KJ /NM314700KJ /NM3，满足城市燃气供应的基本要求；本次供应气体为干气体。（11）燃具额定用气量 燃气双眼灶额定用气量：Q=(6.393.6)/Hl=0.56338027617 Nm3/h 热水器额定用气量： Q=(183.6)/Hl=1.58698669343985 Nm3/h3、 室内燃气管道水利计算3.1室内燃气管道的布线：各楼层燃气管道的平，立面布置； （具体图示详见附图）3.2室内燃气管道的水力计算步骤a 将各管道按顺序编号，凡是管径变化或流量变化处均应编号；b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；c 由系统图求得各管段的长度，并根据计算流量预选各管段管径；d 算出各管段的局部阻力系数，求出其当量长度，可得管段的计算长度；e 使用水力计算表查出单位压力降并进行修正；f计算各管段的附加压头；g 求各管段的实际压力损失；h 求室内燃气管道的总压力降，对于天燃气压力降不超过200Pa(不包括表压)；i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。 （具体计算详见附表）3.3低压燃气管道计算说明根据城镇燃气设计规范（GB 50028-2006）规定，低压燃气管道单位长度的摩（1）擦阻力宜按照下式计算。 式中 Rm：燃气管道单位长度摩擦阻力，Pa/m； ：燃气管道的摩擦阻力系数； Q：燃气管道的计算流量，Nm3/h； d：管道内径； ：燃气密度，kg/Nm3； T：设计中所采用的燃气温度，K（本燃气管道设计温度采用288K）； T0：273.16，K（2） 根据燃气在管道中的不同运动状态，摩擦阻力系数按下列各式计算： 层流状态：时，； 临界状态：时，； 湍流状态：时，与管材有关： 钢管：；（本次所选管道为钢管，K0.2） 铸铁管：；式中 Re：雷诺数； v：标准状况下的燃气运动粘度，m2/s； K：管壁内表面的当量绝对粗糙度，对钢管取0.2mm。（3）附加压头计算公式：式中 g：重力加速度； H：管道计算末端和始端的高程差；k：空气密度1.293kg/m3；m：燃气密度。3.4、管道计算要求 天然气的管道内初选气体经济流速为6m/s，最小管径为DN20。根据城镇燃气设计规范（GB 50028-2006）的要求，低压燃气管道允许阻力（Pa），在多层建筑中天然气、油田伴生气从建筑物引入管道管道末端的阻力为350Pa。3.5、方案进行比较 本次室内燃气管道安装采用两种方案直接立管引入用户和二楼引入盘管再引入用户，并进行经济技术比较，以取最优方案。 本设计方案的比较主要从燃气输配系统的投资 费用和运行费用安全性能三方面考虑择选燃气管道系统，燃气管道的投资取决于管子本身的造价和建设费用。管道的总投资在很大程度上取决于管径。管道造价与管径之间的关系可近似用如下简化公式计算。式中 K：燃气输配系统的投资(元)； d：燃气管道直径（cm）； l：燃气管道长度（m）； b：造价系数（元/cmm）；（根据城市热力网设计规范查到相应管道的造价系数为27.2元/cmm）。 年运行费用主要包括折旧费用、维修和维护管理费用、加压燃气用的电能或燃料费用。 燃气输配的系统折旧（包括大修费）、小修费及维护管理费用，通常以占投资费用的百分数来表示。这部分费用可按下式计算。式中 S：燃气输配系统的折旧、小修及维护管理费用（元/年）； f：折旧费（包括大修费）占投资费用的百分数； f：小修及维护管理占投资费用的百分数； K：燃气输配系统的投资(元)。 （式中取f+ f在8%10%，其中包括基本折旧4.8%；大修费1.4%；） 加压用的电能或燃料费用应根据年用气量及需用的情况、压缩机的类型及其功率、电价或燃料价格等计算求得。由于本设计范围较小，因此不考虑。 本方案比较采用静态比较法。t表示为附加投资的偿还限年，当t T标准偿还限年（对于燃气输配系统T 7）投资较大的方案合理。年计算费用ZS+K/T。费用的溢出率表示两个方案的年计算费用的差比值即，其中为用户在当年对于较贵管道系统使用的经济能力系数。如果超出规定的范围，则表示用户不愿为较贵的管网系统多纳税。 两个方案的具体比较见下表： 经济比较分析计算方案比较投资比较安全供气比较输配投资运行费用年计算费用t费用溢出率使用盘管，可以保证当某一闭关自守管道气流出现故障点，可以通过其它立管供气通过盘管输入补充，另外加强小区物业管理，合理用气，故障及时维修，可以避免故障点带来供气的断层及堵塞。I 14745.1211796.1013902.54t=2.4年3500）上两式中 ：压力降（Pa）； L：管道计算长度（m）； ：燃气的管段计算流量（）； ：管道内径（cm）； ：燃气的热力学温度（K）； ：标准状态下的温度（273K）。（5）校正流量式中 ：邻环校正流量的第一个近似值；：与该邻环共用管段的值。（6）精度要求低压管网中：式中 ：工程计算的精度要求，一般10%。（7）管径的选取 燃气的流速分经济流速和允许流速，不同的气质不同，不同的管材和压力也不同。一般钢管中压为15 m/s 20m/s，低压5m/s。结合天然气的经济流速与允许流速按埋地钢管骨架聚乙烯复合管燃气管道工程技术规程，取管道中的天然气低压流速为5m/s6 m/s做为选取管径的参考依据之一。2.3计算要求燃气管网进行水力计算，满足三个方程组：节点流量连续方程组Aq+Q=0；管段压力降方程组ATP=p；管段流量方程组q=Cp（在高压管网中p、P均表示2次方量）。其中城镇燃气低压管道从调压站到最远燃具的管道允许的压力损失为：式中、分别表示从调压站到最远燃具的管道允许的阻力损失及低压燃具的额定压力。天然气Pn2000Pa，代入式中，可得Pd=1650Pa；并取PL1650-3501300Pa（350包括室内及庭院的压力损失）为管网的计算压力。则对于高压站A而言，平均比摩阻为；同理，。并根据平均比摩阻及流量查图初步确定管径。该方案可与上述假设流速法方案做比较。 用止式并考虑10%的沿程损失，求得： 用此方法做得到如下结果：零点从供气点到零点的压力与计算压力比较压力降利用率1736.313000.5721205.613000.933761.114700KJ /NM3，满足城市燃气供应的基本要求；本次供应气体为干气体。（11）燃具额定用气量 燃气双眼灶额定用气量：Q=(6.393.6)/Hl=0.56338027617 Nm3/h 热水器额定用气量： Q=(183.6)/Hl=1.58698669343985 Nm3/h4、 室内燃气管道水利计算3.1室内燃气管道的布线：各楼层燃气管道的平，立面布置； （具体图示详见附图）3.2室内燃气管道的水力计算步骤a 将各管道按顺序编号，凡是管径变化或流量变化处均应编号；b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；c 由系统图求得各管段的长度，并根据计算流量预选各管段管径；d 算出各管段的局部阻力系数，求出其当量长度，可得管段的计算长度；e 使用水力计算表查出单位压力降并进行修正；f计算各管段的附加压头；g 求各管段的实际压力损失；h 求室内燃气管道的总压力降，对于天燃气压力降不超过200Pa(不包括表压)；i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。 （具体计算详见附表）3.3低压燃气管道计算说明根据城镇燃气设计规范（GB 50028-2006）规定，低压燃气管道单位长度的摩（1）擦阻力宜按照下式计算。 式中 Rm：燃气管道单位长度摩擦阻力，Pa/m； ：燃气管道的摩擦阻力系数； Q：燃气管道的计算流量，Nm3/h； d：管道内径； ：燃气密度，kg/Nm3； T：设计中所采用的燃气温度，K（本燃气管道设计温度采用288K）； T0：273.16，K（3） 根据燃气在管道中的不同运动状态，摩擦阻力系数按下列各式计算： 层流状态：时，； 临界状态：时，； 湍流状态：时，与管材有关： 钢管：；（本次所选管道为钢管，K0.2） 铸铁管：；式中 Re：雷诺数； v：标准状况下的燃气运动粘度，m2/s； K：管壁内表面的当量绝对粗糙度，对钢管取0.2mm。（3）附加压头计算公式：式中 g：重力加速度； H：管道计算末端和始端的高程差；k：空气密度1.293kg/m3；m：燃气密度。3.4、管道计算要求 天然气的管道内初选气体经济流速为6m/s，最小管径为DN20。根据城镇燃气设计规范（GB 50028-2006）的要求，低压燃气管道允许阻力（Pa），在多层建筑中天然气、油田伴生气从建筑物引入管道管道末端的阻力为350Pa。3.5、方案进行比较 本次室内燃气管道安装采用两种方案直接立管引入用户和二楼引入盘管再引入用户，并进行经济技术比较，以取最优方案。 本设计方案的比较主要从燃气输配系统的投资 费用和运行费用安全性能三方面考虑择选燃气管道系统，燃气管道的投资取决于管子本身的造价和建设费用。管道的总投资在很大程度上取决于管径。管道造价与管径之间的关系可近似用如下简化公式计算。式中 K：燃气输配系统的投资(元)； d：燃气管道直径（cm）； l：燃气管道长度（m）； b：造价系数（元/cmm）；（根据城市热力网设计规范查到相应管道的造价系数为27.2元/cmm）。 年运行费用主要包括折旧费用、维修和维护管理费用、加压燃气用的电能或燃料费用。 燃气输配的系统折旧（包括大修费）、小修费及维护管理费用，通常以占投资费用的百分数来表示。这部分费用可按下式计算。式中 S：燃气输配系统的折旧、小修及维护管理费用（元/年）； f：折旧费（包括大修费）占投资费用的百分数； f：小修及维护管理占投资费用的百分数； K：燃气输配系统的投资(元)。 （式中取f+ f在8%10%，其中包括基本折旧4.8%；大修费1.4%；） 加压用的电能或燃料费用应根据年用气量及需用的情况、压缩机的类型及其功率、电价或燃料价格等计算求得。由于本设计范围较小，因此不考虑。 本方案比较采用静态比较法。t表示为附加投资的偿还限年，当t T标准偿还限年（对于燃气输配系统T 7）投资较大的方案合理。年计算费用ZS+K/T。费用的溢出率表示两个方案的年计算费用的差比值即，其中为用户在当年对于较贵管道系统使用的经济能力系数。如果超出规定的范围，则表示用户不愿为较贵的管网系统多纳税。 两个方案的具体比较见下表： 经济比较分析计算方案比较投资比较安全供气比较输配投资运行费用年计算费用t费用溢出率使用盘管，可以保证当某一闭关自守管道气流出现故障点，可以通过其它立管供气通过盘管输入补充，另外加强小区物业管理，合理用气，故障及时维修，可以避免故障点带来供气的断层及堵塞。I 14745.1211796.1013902.54t=2.4年7年，方案II合理0.094%，并不溢出预先要求5%，方案II合理II16271.8615458.2617782.81 经上表分析可优先选用方案II，即二层引入盘管再引入用户的方案。为本设计的最佳方案。4. 室内燃气管道设计统一说明4.1、总则4.1.1.本说明系一般说明，凡有特殊要求以施工图为准。4.2.2.图中标注尺寸，管长、标高以米为单位，其余以毫米为单位。4.3. 3.图中标高以室内地坪为0.00。4.2、一般规定4.1.1.燃气管道与采暖、给水、排水、管道交叉敷设时，一般燃气管道应在上面跨越。4.2.2.凡是敷设有燃气管道的房间均不得住人，亦不得作为易燃、易爆品、危险品仓库。4.3.3.燃气锅炉应设单独烟道。4.3、管材及连接方式 室内外燃气管道分别采用镀锌钢管和普通碳素钢钢管；室内管采用丝接和焊接，室外管采用焊接。4.4、管道的安装4.4.1.引入管采用镀锌钢管，埋地部分必须作防水。4.4.2.引入管与建筑物垂直引入，当引入管采用地下引入方式，其和庭院管道相连时，一般从庭院管道上部连接，并且宜采用两个三通、两个丝堵的连接方式，不得用弯头。4.4.3.引入管必须在冰冻线以下，并且应保持不小于5 的坡向庭院管道的坡度。4.4.4.室内水平燃气管道应有不小于3的坡度。（1）水平盘管坡向立管；（2）用户支管的表前管坡向立管，表后管坡向下垂管。4.4.5.立管的垂直度要求每层垂直偏差不大于10mm。4.4.6.安装在总立管上的阀门一般距离地面0.81.0m， 阀门上端设一活接头，系统中的所有阀门均采用燃气管道专用旋塞或球阀，阀门朝向应以便于开关操作为原则。4.5、套管的安装 管道穿越建筑物基础、地沟、承重墙或楼板时，要设置钢套管，套管内的燃气管道不得有接口，套管还应符合下列要求： （1）穿建筑物基础或地沟时，套管两端应伸出200mm。 （2）穿承重墙时，套管两端应与墙面平齐。 （3）穿楼板时，套管下端应与天棚平齐，上端应伸出地面50100mm。 （4）套管与燃气管道之间的空隙填塞沥青油麻或用热沥青封口，套管与墙、楼板间的空隙填塞水泥沙浆，并抹平。 （5）套管规格见下表： 燃气管道直径（DN) 25 40 50 80 钢套管直径（穿地基、地沟、实体墙用）40 80 80 100 钢套管（穿楼板用） 40 50 80 1004.6、活接头的安装 （1）在立管上隔层设置活接头，设置高度距本层地面1.50m。 （2）水平直管段长度在3m左右时，应设置活接头，以便安装和检修。4.7、燃气表的安装 （1）燃气表安装高度，一般情况下，表底距地面1.71.9m。 （2）燃气表左右垂直偏差应不大于20mm。 （3）表背与墙应保持2550mm的净距。 （4）燃气表不宜安装在炉灶上面，其水平距离应大于0.5m。如果有特殊情况必须安装时，则表底与灶台垂直距离应不小于1.2m。4.8、管道的固定 （1）立管和下垂管均采用立管卡，立管上的立管卡每层设一个，高度距地面 1.51.7m，下垂管上的管卡应设在平口两叉上方100mm处。（2）水平管当管径不大于DN25时可采用钩钉，当管径大于DN40时应采用管托架，固定件间距不大于3m。4.9、其他未尽事宜 请参照城镇燃气设计规范(GB50028-2006)及城镇燃气输配工程施工及验收规范(CJJ33-89)执行。第二部分 燃气输配管网设计2. 设计依据（1）城镇燃气设计规范GB 50028-2006；城市燃气分类GB-T 13611-92；燃气工程技术手册；城市热力网设计规范。（2）城市规划图（1：10000）。（3）燃气成分（同第一部分）。（4）城市：福建泉州。（5）人口密度：550/公倾。（6）气化率：0.85。（7）工厂天然气大于50Nm3按中压供气，低压不予考虑。（8）选择管材为铸铁管。2. 设计内容 本方案设计包括饮食业、托儿所、医院三个公共建筑，玻璃仪器厂、搪瓷厂两个工厂共五个集中用户；环网共七个，支路四条；两个调压器共同支配该管网的流量。 本方案按天然气中压环网设计，具体计算结果详见附表。3. 管网水利计算2.1计算步骤 a.绘制管网平面图，对节点、管段、环网编号，并标明管道长度、集中负荷、气源或调压站的位置等。 b.计算管网各管段的途泄流量。 c.按气流最短路径从供气点流向零点的原则，拟定环网各管段的燃气流向。气流的方向总是流离供气点，而不是逆向流动。 d.从零点开始，逐一推断各管段的转输流量。 e.求管网各管段的计算流量。f.根据管网允许的压力降和供气点到零点的管道计算长度（局部阻力损失通常取沿程损失的5%到10%），求单位长度允许的压力降，并预选管径。g.管网平差计算，求每环的校正流量，合所有封闭的环网压力降的代数和等于零或接近零，达到工程容许的误差范围。2.2计算公式（1）在使用以下燃气管道水力计算公式时有如下假设条件：燃气管道中的气体运动是稳定流；燃气在管道中的流动时的状态变化为等温过程；燃气状态参数变化符合理想气体定律。（2）流量计算a.居民生活年用气量式中 ：居民生活年用气量（NM3/年）； N：居民人数（人）；k：气化率（%）q:居民生活用气定额（KJ/人年），本设计查城镇生活用气量指标取代东、中南地区无集中供暖用户的用气量指标（2200MJ/人年）。：燃气低热值（KJ/Nm3）。b.公共建筑年用气量式中 ：公共建筑年用气量（NM3/年）； N：居民人口数（人）； M：各类用气人数占总人口的比例数；Q：各类公共建筑用气定额（KJ/人年），查各类公共建筑的规划及耗热指标，饮食业（设施规划指标：8座位/千人；耗热指标：190万千卡/床位年）、托儿所（设施规划指标：13人/千人；耗