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第六章城市燃气工程系统规划 UrbanGasSupplySystemPlanning 1 5 1概述5 2城市燃气负荷预测与计算5 3城市燃气气源规划5 4城市燃气输配系统规划 2 5 1概述 5 1 1城市燃气工程系统规划的内容深度5 1 2城市燃气工程系统规划的任务与程序5 1 3城市燃气工程系统规划所需资料5 1 4燃气工程系统规划基本知识 3 5 1 1城市燃气工程系统规划的内容深度 一 城市燃气工程总体规划内容深度1 总体规划的主要内容 1 预测城市燃气负荷 2 选择城市气源种类 3 确定城市气源厂和储配站的数量 位置与容量 4 选择城市燃气输配管网的压力等级 5 布局城市输气干管 2 总体规划图纸 1 城市燃气供应系统现状图 2 城市燃气供应系统规划图 4 二 城市燃气工程分区规划内容深度1 分区规划的主要内容 1 确定燃气输配设施的分布 容量和用地 2 确定燃气输配管网的压力等级 布局输配干线管网 3 估算分区燃气的用气量 4 确定燃气输配设施的保护要求 2 分区规划图纸 1 分区燃气系统现状图 2 城市燃气系统规划图 3 必要的附图 5 三 城市燃气工程详细规划内容深度1 详细规划的主要内容 1 计算燃气用量 2 规划布局燃气输配设施 确定其位置 容量和用地 3 规划布局燃气输配管网 4 计算燃气管网管径 5 进行造价估算 2 详细规划图纸 1 燃气供应系统规划图 2 必要的附图 6 5 1 2城市燃气工程系统规划的任务与程序 一 城市燃气工程规划的主要任务结合城市和区域燃料资源状况 选择城市燃气气源 合理确定规划期内各种燃气的用电量 进行城市燃气气源规划 确定各种供气设施的规模 容量 选择并确定城市燃气管网系统 科学布置气源厂 气化站等产 供气设施和输配气管网 制定燃气设施和管道的保护措施 7 二 城市燃气工程系统规划的工作程序 城市燃气网络与储配设施规划 分区燃气管网与储配设施规划 详细规划范围内燃气管线与供应设施规划 制定规划之后应注意及时反馈给城市规划部门 调整完善城市规划布局 8 5 1 3城市燃气工程系统规划所需资料 一 自然环境资料 二 城市规划资料 三 气源部分基础资料 四 输配系统基础资料 9 背景了解 我国的能源供应结构以煤为主 污染严重 利用率低油气匮乏 分布不均 受国际形势影响大水电发展受到多方限制核电 太阳能和生物能应用处于起步阶段我国能源消费结构总体消费量增加迅速电力增长 主要是居民用电 迅猛油气消费大幅增加煤炭消费保持增长 10 我国燃气工程发展方向 燃气的气种选择煤制气 油制气 天然气优先使用天然气合理利用液化石油气发展完善煤制气大力回收工矿余气 11 5 1 4燃气工程系统规划基本知识 1 概念 城市燃气 gas 系指城市居民 工业企业 事业单位等使用的各种气体燃料的总称 涉及到的单位 热量 J kJ MJ cal kcal体积和重量 m3 Nm3 kg t热值 KJ Nm3 KJ kg压力 Pa kPa MPa 一 燃气的概念与分类 12 13 2 分类 1 按气源分类 天然气 指在地下多孔地质构造中自然形成的烃类气体和蒸汽的混合气体 人工煤气 指由固体燃料或液体燃料加工所产生的可燃气体 液化石油气 是石油开采和炼制过程中作为副产品而获得的一部分碳氢化合物 生物气 沼气 是有机物质在适宜条件下受发酵微生物作用而生成的气体 14 2 按热值 1Nm3燃气燃烧所放出的热量 分类 高热值燃气 天然气 部分油制气 液化石油气 30MJ Nm3以上中热值燃气 干馏煤气 20MJ Nm3左右低热值燃气 气化煤气 12 13MJ Nm3 3 按燃烧特性分类 华白数 W 热值与相对密度的比值 根据华白数 可分为一 二 三类燃气 表6 1 燃烧势 Cp 燃气燃烧速度指数 是反映燃烧稳定状态的参数 根据燃烧势可分为人工气 天然气和液化气 表6 2 15 二 燃气质量标准 1 城市燃气组分变化应符合下列要求 1 燃气的华白指数波动范围一般不超过 7 2 煤气燃烧性能的所有参数指标 应与用气设备燃烧性能的要求相适应 2 人工煤气质量的指标应符合下列要求 1 低热值大于14 65MJ Nm3 3500kcal Nm3 2 杂质允许含量的指标 mg m3 焦油与灰尘应小于10 硫化氢小于20 氨小于50 萘小于50 冬季 或小于100 夏季 3 含氧量小于1 体积比 4 限制一氧化碳含量 从安全和卫生角度考虑 各国都规定了一氧化碳含量指标 瑞士1 1 5 日本小于8 美国5 我国小于10 3 城市燃气应具有可以察觉的臭味 无臭味或臭味不足的燃气应加臭 燃气中臭剂的最小量应符合下列规定 1 有毒燃气泄漏到空气中 达到对人体允许的有害浓度之前应能察觉 2 无毒燃气泄漏到空气中 达到爆炸下限的20 浓度时 应能察觉 3 臭剂一般选择硫醇类和带环状的硫化物两种 16 三 燃气的互换与混配 1 燃气的互换 两种燃气互换以后 燃具仍能正常工作 则两种燃气具有 互换性 反之则不具有 燃气互换的只能在热值相近的燃气之间进行 同类燃气具有互换性 燃气的互换性由华白数和燃烧势指标决定 2 燃气的混配 采用多种气源的城市 可对燃气进行混配 以便于原气种适应 如果不混配 则采用两套或两套以上输配系统 17 1 城市燃气供气对象 1 居民生活用户 城市燃气供气基本对象 优先安排并保证连续稳定供气 2 公共建筑用户 与城市居民生活密切相关的用户 城市燃气供气的重要对象 3 工业企业用户 城市中不宜建气源厂站 生产工艺必须使用燃气 节能显著 经济效益较好 四 城市燃气供气对象和供气原则 18 2 城市燃气供气原则 1 居民和公共建筑用户的用气原则 优先满足城镇居民炊事和日常生活热水用气 应尽量满足供气范围内的各类公共建筑的用气需要 人工煤气一般不供锅炉用气 尤其不供季节性的供暖锅炉用气 天然气若气量充足 并经技术经济比较认为合理时 可发展燃气供暖 但要有调节季节不均衡用气的手段 19 2 工业企业用户的供气原则 优先满足工艺上必须使用煤气 用气量小 自建煤气发生站不经济的工业企业用户 对临近管网用气量不大的其他工业企业 如使用煤气可提高产品质量 改善劳动条件和生产条件的 可考虑供应燃气 可供应使用然气候能显著减轻大气污染的工业企业 可供应作为缓冲用户的工业企业 20 5 2城市燃气负荷预测与计算 5 2 1城市燃气负荷的分类与用气指标5 2 2燃气的需用工况5 2 3燃气用量的预测与计算 21 城市燃气负荷包括居民生活用气量 公共建筑用气量 房屋供暖用气量和工业企业用气量 以及未预见用气量 5 2 1城市燃气负荷的分类与用气指标 一 城市燃气负荷分类 22 参考 城市燃气工程设计规范 1 居民生活用气量计算参见居民生活耗气量指标 2 公共建筑用气量计算参见公共建筑用户用气量指标 3 工业用气计算一般按有利于城市燃气供应系统的发展运营要求 考虑工业用气在城市总用气量的适当比例 二 用气指标 P189 P190 23 一 月不均匀系数 表示一年中各月的用气不均匀情况 K1 该月平均日用气量 全年平均日用气量工业用户月不均匀系数可视为1 居民住宅炊事和热水用气量 公共建筑用气的月不均匀系数为1 1 1 35 Km月高峰系数1 1 1 3 二 日不均匀系数 表示一月 或一周 中的日用气量的不均匀性 K2 该月中某日用气量 该月平均日用气量工业用户的日不均匀系数可视为1 居民和公共建筑炊事和热水的用气日不均匀系数为0 8 1 2 Kd日高峰系数1 05 1 2 三 小时不均匀系数 表示一日中各小时用气量的不均匀性 K3 该日某小时用气量 该日平均小时用气量工企用户小时不均匀系数较低 小时高峰系数可根据工厂实际工况统计确定 居民和公建小时不均匀系数可按2 5 3 1 Kh小时高峰系数2 2 3 2 结论 K3 K1 K2 5 2 2燃气的需用工况 燃气的需用工况系指用气的变化规律 24 用气量预测 预测的方法多用比例估算法 总规 分类加和法 详规 以居民用气为基准 选择适当用气比例计算用气量时应注意高峰系数的使用工业企业用气量用比例估算法居民生活与公建用气量用不均匀系数法预测的结果年用气量和日用气量用以确定设施规模小时用水量用于进行管网计算 25 5 2 3燃气用量的预测与计算 一 分项相加法 详细规划时常用 适用于各类负荷可用计算方法得出较准确数据的情况 Q Q1 Q2 Q3 Qn式中Q 燃气总用量 Q1至Qn 各类燃气负荷 26 二 比例估算法 在各类燃气负荷中 居民生活与公建用气量可以较准确得出 在其他各类负荷值不确定时 可通过预测未来居民生活与公建用气在总用气量中的比例得出总得用气负荷 Q Qs p式中Q 燃气总用量 Qs 居民生活与公建用气量 p 居民生活用气量占总用气量比例 27 三 不均匀系数法1 燃气的计算月平均日用气量 决定燃气供气规模 Q QaKm 365 Qa 1 p 1 365式中Q 计算月平均日用气量 Qa 居民生活年用气量 m3或kg p 居民生活用气量占总用气量比例 Km 月高峰系数 1 1 1 3 28 三 不均匀系数法 2 燃气的高峰小时最大用气量 决定燃气输配管网管径 Q QKd 24 Kh式中Q 燃气的高峰小时最大用气量 Q 计算月平均日用气量 m3 Kd 日高峰系数 1 05 1 2 Kh 小时高峰系数 2 2 3 2 29 5 3城市燃气气源规划 5 3 1城市燃气气源设施5 3 2城市燃气气源规划5 3 3城市燃气气源厂选址规划 30 5 3 1城市燃气气源设施 燃气气源 gassource 是指向城市燃气输配系统提供燃气的设施 主要指煤气制气厂 天然气门站 液化石油气供应基地及煤气发生站 液化石油气气化站等设施 一 人工煤气气源设施 二 液化石油气气源设施 三 天然气气源设施 31 一 人工煤气气源设施 1 虽已有部分城市开始使用天然气 但煤气制气厂仍是城市的主要气源之一 2 煤气厂 gasworks 按工艺设备不同分为 炼焦制气厂 直立炉煤气厂 水煤气型两段炉煤气厂和油制气厂等几种 3 炼焦制气厂 直立炉煤气厂一般作为城市的主气源 或称基本气源 4 水煤气型两段炉煤气厂和油制气厂可作为城市机动气源 或称调峰气源 在中小城市中也可作为主气源 32 二 液化石油气气源设施 图1 液化石油气系统示意图 液态液化气贮罐 气化器 混合器 计量加臭 贮罐 市区管网 压缩机 调压器 液化石油气气源设施包括 液化石油气储存站 储配站 罐瓶站 气化站和混气站等 统称液化石油气供应基地 33 天然气门站 位于城市边缘或外围 接受长输管线的供气 净化 调压 计量 加臭后供应城市管网 天然气储存基地 位于城市边缘或外围 储存 净化 调压运入或输入的天然气 供应城市管网 天然气门站要求临近长输管线 有足够的防护空间 天然气储存基地要求临近长输管线或有便利的交通条件 铁路 码头 有足够的防护空间 三 天然气气源设施 34 三 天然气气源设施 天然气长输气管道的终点配气站 是城市气源站 图2 天然气系统示意图 天然气气源设施包括 天然气门站 天然气储存基地 罐瓶站 长输管线等 35 PS 西气东输 36 作业 介绍西气东输工程的线路 选其中一条路线结合本章知识点具体深入分析其工程量 管线敷设 燃气量预测等内容 另外 通过了解西气东输工程 分析此工程的对社会的意义 37 5 3 2城市燃气气源规划 1 遵照国家政策方针 因地制宜 选择技术可靠 经济合理的气源 2 合理利用现状气源设施 制定合理的改造或替代方案 3 根据城市规模和负荷分布 确定气源数量和主次分布 4 考虑气源厂之间及气源厂与其他工业企业的协作关系 一 气源选择原则 1 煤气制气厂 宜按一般月平均日的城市燃气负荷确定 2 液化石油气气源 可按月平均日用气量的2 3倍 二 气源规模的确定 38 5 3 3城市燃气气源厂选址规划 一 煤气制气厂选址原则 1 必须和城市总体规划 近远期规划相协调 2 要有良好的工程地质条件和较低的地下水位 3 应有良好的交通运输条件 4 必需的水源和电源 属一级负荷 应设两个独立电源 双回线路 5 靠近在运输 公共设施 动力 三废处理等方面有协作可能的地区 6 厂址不应设在易受洪水和内涝威胁的地带 7 具有避开高压输电线路的安全空隙间隔地带 8 有些地段不宜选为厂址 9 要预留发展用地 39 二 液化石油气供应基地选址原则 1 属于甲类火灾危险性企业 应位于城市边缘 与服务站之间的均距离不宜超过10Km 2 位于全年最小风频的上风向 3 与相邻建筑物保证安全防火距离 4 站址应选择水文 地质条件良好地区 5 具有良好的市政设施条件 运输方便 6 应远离名胜古迹 游览地区和油库 桥梁 铁路枢纽站 飞机场 导航站等重要设施 7 在罐区一侧应尽量留有扩建的余地 40 三 液化石油气气化站与混气站的布置原则 1 液化石油气气化站与混气站的站址应靠近负荷区 2 站址应与站外建筑物保持规范所规定的防火间距 3 站址应处在地势平坦 开阔 不易积存液化石油气的地段 41 5 4城市燃气输配系统规划 5 4 1城市燃气输配设施5 4 2城市燃气管网形制选择5 4 3城市燃气输配管网的布置 42 城市燃气输配系统是指从城市气源厂开始到用户间的所有输送和分配储存设施与管网的总称 输配设施主要有储配站 调压站和液化石油气瓶装供应站等进行城市燃气输配管网规划 就是确定输配设施的规模 位置和用地 选择输配管网的制式 布局输配管网 并估算输配管网的管径 43 1 功能 1 储存必要的燃气量 以调峰 2 可使多种燃气进行混合 达到适合的热值等燃气质量指标 3 将燃气加压 以保证输配管网内适当的压力 2 规模 根据不同工业与民用用气量的比例确定储气系数 储气量占计算月平均日供气量的比例 3 布局 对置储配站 设在城市与气源厂相对的一侧 一 燃气储配站 5 4 2城市燃气输配设施 44 二 燃气调压站 按现行 城市燃气设计规范 GB50028 93 规定 城市燃气输配管道压力P可分为5级 1 高压燃气管道A 0 8 P 1 6 MPa 2 高压燃气管道B 0 4 P O 8 MPa 3 中压燃气管道A 0 2 P 0 4 MPa 4 中压燃气管道B 0 005 P 0 2 MPa 5 低压燃气管道 P 0 005 MPa 天然气长输管线的压力分3级 单位 MPa 1 一级 P 1 6 2 二级 1 6 P 4 0 3 三级 P 4 0 1 分类 详见教科书P202 2 功能 稳压 调压 主要是按运行要求将上一级输气压力降至下一级压力 3 规模 自身占地十几平米 但应满足一定的安全防护距离 4 布局 供气半径500米为宜 靠近负荷中心 避开人流量大的地区 减少对景观影响 45 三 液化石油气瓶装供应站1 功能 供应瓶装气 储存一定量空 实瓶 提供换瓶服务 主要为居民用户和小型公建服务 2 规模 用地面积一般为500 600m2 管理所 中心站 约为600 700m2 3 布局 服务5000 7000户 服务半径不宜超过500 1000m 位于供应区域中心 便于运瓶汽车出入 注意与站外构 建筑物的防火间距 P203表6 15 46 5 4 2城市燃气管网形制的选择 一 城市燃气输配管网的形制分类1 按布局方式分 1 环状管网系统 2 枝状管网系统 2 按管网不同压力级制的数量分 1 一级管网系统 2 二级管网系统 3 三级管网系统 4 混合管网系统 47 二 城市燃气输配管网的形制简介1 一级管网系统 只有一个压力机制的城市燃气管网系统 1 低压一级管网系统 优点 a 因输送时不需要增压 故节省加压用电能 降低了运行成本 b 系统简单 供气比较安全可靠 维护管理费用低 缺点 a 由于供气压力低 致使管道宜径较大 一次投资费用较高 b 管网起 终点压差较大 造成多数用户灶前压力偏高 燃烧效率降低 并增加烟气中CO含量 厨房卫生条件较差 48 2 中压一级管网系统 天然气长输管线 天然气门站配气站 优点 a 减少管道长度 b 节省投资 c 提高灶具燃烧效率 缺点 a 安装水平要求较高 b 供气安全较低压供气差 一旦发生庭院管道断裂漏气 其危及范围较大 49 2 二级管网系统 具有两个压力 中 低压 机制的城市地下管网系统 1 中压B 低压二级管网系统 人工煤气 优点 a 供气安全 b 安全距离容易保证 c 可以全部采用铸铁管材 缺点 a 投资较大 b 增加管道长度 c 占用城市用地 50 2 中压A 低压二级管网系统 天然气或加压气化煤气 优点 a 其输气干管直径较小 比中压B 低压二级系统节省投资 b 由于此系统输气干管压力较高 故在用气低峰时 可以储存一定量的天然气用于调峰 缺点 a 中压A管道与建筑物的安全距离为1 5m b 中压A煤气管道需用钢管 故使用年限短 折旧费用高 51 3 三级管网系统 具有三个压力等级的城市地下管网系统 优点 a 供气比较安全可靠 b 高压或中压A外环管网可以储存一定数量的天然气 或加压气化煤气 缺点 a 系统复杂 维护管理不便 b 投资大 c 经二级调压 将煤气部分压力消耗在调压器阻力上 增大管径 52 4 混合管网系统 一 二 三级管网系统同时存在上述两种系统以上的 优点 a 投资较省 b 管道总长度较短 c 灵活布置管网 可以保证安全供气 缺点 介于一 二级系统之间 53 三 城市燃气管网形制的选择 主要考虑两方面的因素 一是管网形制本身的优 缺点 包括供气的可靠性 安全性 适用性和经济性 二是考虑城市的综合条件 包括气源的类型 城市的规模 市政和住宅的条件 城市的自然条件和城市的发展规模 54 5 4 3管网布置原则 1 结合城市总体规划和有关专业规划进行 2 贯彻远 近结合 以近期为主的方针 规划布线时 应提出分期建设的安排 3 靠近主要用户区 4 减少穿 跨越河流 水域 铁路等 减少投资 5 为确保供气可靠 一般各级管网应沿路布置 6 燃气管网应避免与高压电缆平行敷设 7 满足与其他管线和建 构筑物的安全防护距离 55 各级管网布线原则 一 高压 中压A管网 1 宜布置在城市的边缘或规划道路上 避开居民点 2 对直接供气大用户应缩短用户支管长度 3 连接气源厂与城市环网的的枝状干管应双线 4 长输高压管线一般不得连接用气量很小的用户 二 中压管网 1 敷设在市内非繁华的干道上 2 靠近调压站 3 连接气源厂与城市环网的的枝状干管应双线 4 中压环线的边长一般为2