燃气课程设计说明书教材

1、J I A N G S U U N I V E R S I T Y燃气供应课程设计学院名称 ：能源与动力工程学院专业班级 ：建环 1102学生姓名 ：徐雨晨学 号 ：3110204045指导教师 ：宋新南上交时间 ：2014/ 1/ 5目录1. 设计条件 错误！未定义书签。1.1 设计资料 错误！未定义书签。1.2 气源成份 错误！未定义书签。1. 错误！未定义书签。 燃气用具 32. 设计依据 32.1 燃气室内管道布置依据 32.2 燃气表的选择和安装 32.3 燃气灶的安装 52.4 燃气热水器的安装 52.5 燃气烟气的排放 52.6 管道的固定 62.7 管道部件的选择 62.8 城

2、镇燃气质量指标 62.9 天然气的质量指标 62.10 城镇燃气加臭要求 72.11 城镇燃气加臭剂 73. 设计计算 73.1 燃气的物性参数 73.2 管网水量计算 94. 论述内容 124.1合理性论述 134.2 经济性论述 134.3 可靠性论述 134.4 安全性论述 135. 附表一 室内燃气管道水力计算表 146. 参考文献 151. 设计条件1.1 设计资料苏州市阳光紫薇园某住宅单元楼，六层楼，共两个单元，计 24 户，每户平 均人口 3 人，共 72 人。1.2 气源成份苏州市城市供气为塔里木盆地西气东输的天然气， 取天然气容积成分为， 甲 烷 96.2% ，丙烷 1.3%

3、 ，正丁烷 1%，氮气 1.5%。表 1 天然气组成及其标态下的主要特性值名称分子式分子量密度相对密度临界温度临界压力高热值低热值(K)(MPa)动力粘度甲烷CH4160.71740.5548190.74.64139.84235.90210.6丙烷C3H8442.01021.554369.94.256101.26693.247.65正丁烷C4H10582.7032.09425.23.8133.886123.6496.97氮气N2281.25040.967126.23.394171.3 燃气用具灶具：ROBAM 老板 JZ（Y/T/R）-9B27 嵌入式电控联动燃气灶， 额定热负 荷 3.8Kw

4、；热水器： A.O.Smith 10 升强排式燃气热水器 天然气 JSQ-L/LX , 额 定热负荷 20Kw 。2. 设计依据2.1 燃气室内管道布置依据 建筑燃气供应系统的构成，随城镇燃气系统的供应不同而变化，一般由用 户引入管、水平干管、立管、用户支管、燃气计量表、用具连接管和燃气用具组 成。（1）引管。用户引入管与城镇或庭院低压分配管道连接。在分支管处设阀门。在非采暖地区或用径小于 75mm的管道输送干燃气时，可由地上直接引入室内。（2）水平干管。引入管上可连一根燃气立管，也可连若干立管，后者应设 水平干管。水平干管可沿楼梯间或辅助房间的墙壁敷设， 坡向引入管， 坡向不小 于 0.00

5、3.（3）燃气立管。立管一般敷设在厨房或靠近厨房的阳台、走廊内。当由下 引入室内时， 立管在第一层内设阀门。 阀门一般设在室内， 对重要用户应在室外 另设阀门。立管在下端应装丝堵，其管径一般小于25mm。立管通过各层楼板处应设套管。套管高出地面至少 50mm，套管与燃气管道之间的间隙应用沥青和油 麻填塞。（4）用户支管。由立管引出的用户支管，在厨房内其高度为0.5m。并由燃气计量表分别坡向立管和燃具。支管穿过墙壁时也应安装在套管内。（5）室内燃气管道应为明管敷设。（6）室内燃气管道应采用低压流体输送钢管，并尽量采用镀锌钢管。（7）燃气水平干管和高层建筑立管应考虑工作环境温度下的极限变形当自 然

6、补偿不能满足要求时应设置补偿器补偿器宜采用形或波纹管形不得采用填料 型。（8）沿墙柱楼板和加热设备构件上明设的燃气管道应采用管支架管卡或吊卡固定。管支架管卡吊卡等固定件的安装不应妨碍管道的自由膨胀和收缩；（9）室内燃气管道穿过承重墙地板或楼板时必须加钢套管，套管内管道不 得有接头。套管与承重墙地板或楼板之间的间隙应填实，套管与燃气管道之间 的间隙应采用柔性防腐防水材料密封；（10）室内燃气管道的下列部位应设置阀门： 燃气引入管；调压器前和燃气表前；燃气用具前；测压计前；放散管起点。（11）室内燃气管道阀门宜采用球阀或旋塞阀。2.2 燃气表的选择和安装（1）对于只安装有双眼灶的燃气用户， 使用天

7、然气的宜选用额定流量 2 m3/h 的燃气表； 对于同时装有双眼灶和快速热水器的用户， 使用天然气宜选用额定流 量 2 -4m3/h 的燃气表；对于公共建筑用户选用燃气表的额定流量应大于最小时 用量。由于本设计燃气双眼灶和快速热水器燃气用户，为此选用额定流量 2-4m3/h 的燃气表，小区居民用户一般采用模式计量表。（2）住宅内燃气表可安装在厨房内当有条件时也可设置在户门外；（3）燃气表的安装位置应满足下列要求：1. 住宅内高位安装燃气表时，表底距地面不宜小于 1.4m；2. 当燃气表装在燃气灶具上方时，燃气表与燃气灶的水平净距不得小于 30cm；3. 低位安装时表底距地面不得小于 15cm；

8、4. 燃气表左右垂直偏差应不大于 20mm；5. 表背与墙应保持 25 50mm的净距2.3 燃气灶的安装（1）本设计燃气灶安装高度取 0.8 米；（2）安装燃气灶的房间净高不宜低于 2.2m；（3）燃气灶与墙面的净距不得小于 10cm，当墙面为可燃或难燃材料时应加防火隔热板。燃气灶的灶面边缘和烤箱的侧壁距木质家具的净距不得小于20cm，当达不到时应加防火隔热板；（4）放置燃气灶的灶台应采用不燃烧材料当采用难燃材料时应加防火隔热 板。2.4 燃气热水器的安装（1）热水器的安装高度以热水器的观火孔与人眼高度相齐为宜，本设计取1.5m；（2）装有半密闭式热水器的房间房间门或墙的下部应设有效截面积不

9、小于 0.02m2的格栅，或在门与地面之间留有不小于 20mm的间隙；（3）燃气热水器严禁安装在密闭的房间，因为热水器使用时要消耗大量的 氧气，所以该房间在热水器工作时应有不小于 200cm2的进气通道；（4）不要安装在强风能吹到的地方，否则会使燃烧器的火焰熄灭或产生不 完全燃烧；（5）要远离炉具，易燃及危险物品，热水器与燃气表，燃气灶的水平净距 离不得小于 300mm；（6）热水器必须安装在操作检修方便，不易被碰撞的地方，热水器前的空间宽度应大于 80cm；（7）房间净高宜大于 2.4m；（8）可燃或难燃烧的墙壁和地板上安装热水器时应采取有效的防火隔热 措施；（9）热水器的给排气筒宜采用金属

10、管道连接。2.5 燃烧烟气的排放（1）燃气燃烧所产生的烟气必须排出室外。设有直排式燃具的室内容积热 负荷指标超过 207W/m3时必须设置有效的排气装置将烟气排至室外。本系统中， 燃气灶和燃气热水器共用烟道，将燃烧烟气穿墙排出室外。（2）燃气用气设备的排烟设施应符合下列要求：1. 当多台设备合用一个总烟道时应保证排烟时互不影响；2. 在容易积聚烟气的地方应设置泄爆装置；3. 应设有防止倒风的装置；4. 从设备顶部排烟或设置排烟罩排烟时其上部应有不小于 0.3m的垂直烟 道方可接水平烟道。5. 水平烟道的设置应符合下列要求：6. 居民用气设备的水平烟道长度不宜超过 5m，弯头不宜超过 4个，（强

11、制 排烟式除外）；7. 水平烟道应有大于或等于 0.01坡向用气设备的坡度；8. 多台设备合用一个水平烟道时应顺烟气流动方向设置导向装置；9. 用气设备的烟道距难燃或不燃顶棚或墙的净距不应小于 5cm，距燃烧材 料的顶棚或墙的净距不应小于 25cm。2.6 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 DN50时应采用管 托架，固定件间距不大于 3m。2.7 管道部件的选择（1）阀门：户内管道上采用 DN15的手动旋塞阀，要求不

12、外漏、不内漏，结 构合理、操作安全、并有一定防火性能；户外埋地管网采用 DN32的闸阀井，要求 阀门耐腐蚀、抗高压、结构坚固；（2）管材：建筑物内燃气管道采用镀锌钢管，连接方式采用焊接连接，确 保连接可靠、 不泄漏；室外埋地管道采用镀锌钢管， 连接方式为焊接连接并采取 相应的防腐蚀措施；（3）波纹管：波纹管材料采用奥氏体不锈钢，确保良好的塑形、高的弹性 极限、抗拉强度和疲劳强度。2.8 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

13、应适当留有余地。2.9 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。2.10 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。2.11 城镇燃气加臭剂应符合下列

14、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。3. 设计计算3.1 燃气的物性参数对于选择的气源， 明确其组分， 对其密度、热值、爆炸极限等参数进行计算， 具体如下：1）平均分子量混合气体的平均分子量按下式计算：0.01 （y1 1 y2 2yn n ）式中 M混合气体平均分子量；y1、 y2 yn 各单一气体容积成分（ %）；1 、

15、2 n 各单一气体分子量。2）平均密度混合气体的平均密度按下式计算：0.01 （y1 1 y2 2yn n）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（ Kg/Nm）。3）相对密度S1.293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）动力粘度yiM igigiyi M igii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( Pa s )5) 运动粘度式中 混合气体在 0时的运动粘度( Pa s)。6) 平均临界压力Pm.c 0.01 (y1Pc1 y2Pc2ynPcn )式中

16、 Pm.c混合气体的临界压力；Pc1 、 Pc2 Pcn 各组分的临界压力。7) 平均临界温度m.c 0.01 (y1 c1 y2 c2yn cn )式中m.c混合气体的临界温度；c1、 c2 cn 各组分的临界温度。8) 高发热值HsyiHsi式中 Hs 混合气体的高发热值；Hsi 混合气体中单一组分的高发热值。9) 低发热值Htyi Hti式中 Ht 混合气体的低发热值；Hti 混合气体中单一组分的低发热值。10) 爆炸极限含有惰性气体的混合气体的爆炸极限：100Ly1y2yny1y2ynL1L2LnL1L2Ln式中 L含有惰性气体的燃气爆炸极限(体积 %)；10y1、y2 yn 由某一可

17、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中的容积成分（ %）；L1、L2 Ln 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时的爆炸极限（体积 %）；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（ %）；L1、L2 Ln 未与惰性气体组合的可燃气体成分的爆炸极限 （体 积%）。经计算得到该建筑使用的天然气参数：平均分子量16.96，平均密度0.76kg/m3，相对密度 0.59，动力粘度 10.38Pa.s，运动粘度 13.62*10-6m2/s，平 均临界压力 4.61MPa，平均临界温度 194.41K，高发热值 70.98MJ/

18、m3，低发热值 36.99MJ/m3。3.2 管网水力计算1）.燃气需用量该建筑总户数 24户，每户燃气灶和热水器的总功率： 23.8kw居民生活用气量为： Qa =0.8 （气化率） 24（户数） 3（每户平均人数）2300（生活用气量标准） /36.99 （燃气热值） =3581.51m3/a （Qa=Nkq/H l ）2）.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额定热负荷为 3.8Kw=13.68 MJ/h，快速热水器额定热负荷为20 Kw=72 MJ/h ，燃气热值为36.99MJ/ m3,燃气密度为 =0.76 /m3，运动粘度 =13.6210-6 /s

19、燃具额定用气量及额定压力对于天 然 气， 燃具的 额定压力 ：Pn=2000Pa；燃具前 最大压 力： Pmax=k1Pn=1.5Pn=3000Pa；燃具前最小压力： Pmin=k2Pn=0.75Pn=1500Pa；管网计算压 力降：0.75Pn=1500Pa；低压管网允许总压力降： Pd=0.75Pn+150=1500+150=1650Pa11允许总压力降在低压干管、 庭院、室内管之间的分配， 应根据技术经济比较 以及长期的运行经验确定。一般来讲，街区低压干管的压力降取0.5Pn 左右，庭院管道取 0.15Pn 左右，剩下的就是室内管道的允许压力降。对于天然气，允许总压降： Pd=1650P

20、a；街区压力降： 1050Pa；庭院压力降： 250Pa；室内压力降： 350Pa因此，室内燃气管道允许阻力损失不超过 350Pa。(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 灶具： Qn1=额定功率 /低发热值=13.68/36.99=0.37(m3/h) 热水器： Qn2=额定功率/低发热值 =72/36.99=1.95 (m3/h) 灶具和热水器总的额定流量： Qn= Qn1+ Qn2=0.37+1.95=2.32 (m3/h)(2) 、燃气管道布置见室内燃气管道平面图，管道系统图(3) 、将各管段按顺序编号，凡是管径变化或流量变化均应编号(4) 、由于居民住

21、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 2 居民生活用燃具的同时工作系数 k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1211.001.00400.390.1821.000.56500.380.17830.850.44600.370.17640.750.38700.360.17450.680.35800.350.17260.640.31900.3450.17170.600.291000.340.1780.580.272000.310.1690.560.2

22、63000.300.15100.540.254000.290.14150.480.225000.280.138200.450.217000.260.134250.430.2010000.250.13300.400.1920000.240.12用同时工作系数法，求得各管段的计算流量计算流量计算公式如下：Qh=kNQ n式 中 :Q h-燃气管道的计算流量（ m3/h）；k-相同燃具或相同组合燃具的同时工作系数；N-相同燃具或相同组合燃具的数量；Qn-相同燃具或相同组合燃具的额定流量（ m3/h）。（5）、由系统图求得各管段的长度， 并预定各管段的管径 （经济流速法， 3m/s）（6）、统计各管段

23、管件，算出局部阻力系数 ，求出其当量长度，得到管段 的计算长度，根据管段及预定管径，由图 6-1得 =1时的 l 2值，求出其当量长度 L2 =l2 ，从而可得管道的计算长度 L=L1+L2=L1+2l式中 L1管段的实际长度（ m）。（7）、由于所用天然气密度 =0.76kg/m3 ，使用水力计算表时，需进行密度 修正，即（ P/L）=0.76=（ P/L） =10.76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13损失。 P=（ P/L）=0.76L（8）、计算各管段的附加压头，每米管段的附加压头值等于g（1.293-g）=9.81（1.293-0.76）=5.

24、23Pa/m乘以该管段终端及始端的标高差 H，可得该管段的附加压头值。计算时需 注意其正负号。（ 9）、求各管段的实际压力损失，为 PH?g?（a -g） （10）、求室内燃气管道总压力降，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）。管道 1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11 总压降 P=27.92Pa （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 . 因为管道 1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11 总压 力降小于允许的计算压力降 150Pa，所以管径合理，可以施工。全部计算

25、结果见附表 14. 论述内容4.1 合理性论述（ 1）避让充分：1）管网布置时，结合房间形式，对重要房间、墙体避让；2）燃气管道敷设时，充分考虑与电气设备相邻管道的净距；3） 燃气灶、燃气热水器、流量计的安装，考虑到与相邻设备、墙面的 距离。（2）施工便利：1） 管网布置时，采用地下引入，并设计最方便的管网形式，确保了施 工的便利；2） 合理确定燃气相关设备安装位置，考虑到操作与施工便利性；3）管道连接方式、管道穿楼板、穿墙面方式合理，方便施工。（3）选型先进：1） 管道材料、阀门、接头等在确保适用的同时，还兼顾经济性和先进14性；2） 燃气灶、燃气热水器、流量计采用较为先进的设备，确保在使用年 限内不被淘汰；4.2 经济