李雪洁燃气输配设计说明书

1、学 号 1203010327天津城建大学 燃气输配课程设计说明书 CNG庭院室内燃气供应设计 2015 年 7 月 13 日 至 2015 年 7 月 26 日 学生姓名 李雪洁 班级12卓越暖 成绩 指导教师能源与安全工程学院 2015年 7月 17日天津城建大学课程设计任务书20142015 学年第 二学期 能源与安全工程学院 建筑环境与设备工程 专业 12卓越 班级课程设计名称： 燃气输配课程设计 设计题目： 庭院及室内燃气供应设计 完成期限：自 2015 年 7 月 13 日至 2015 年 7月 26 日共 2 周设计依据、要求及主要内容：一、 小区庭院燃气管网设计（一）概况：该居民

2、区是某城市中的一个新建小区，居民区内道路纵横交叉，路面平坦并都已修成沥青或水泥路面。给水管和排水管的干管及其它管道均铺设在车行道下,并已投入使用。气源由小区内自建CNG减压站提供，燃气成份（见表1-1）；表1-1 燃气各组分的体积百分数CH4C2H4C3H8C4H10（正）CO2N2第一组87.306.902.750.871.620.56第二组84.305.902.951.871.523.46第三组90.304.901.750.571.221.26第四组82.308.902.951.171.822.86第五组80.3010.902.750.991.823.24第六组77.404.902.753

3、.901.0510.00 （二）原始资料：1 居民区总平面图(另附)：比例1：1000-50002 居民区内人口：按照每个小区的修建性详规统计计算，每栋楼的层数按图纸中所标定的计算，每栋楼按照四个单元、一梯两户，每户人口2.6人计算。3 居民生活用气指标按照当地的实际情况选取。4 低压燃气管网的计算压力降取按照允许压力降通过水力计算确定，低压燃气管道的局部阻力损失一般不做单独计算，而按增加管段长度的10作为计算长度进行压力降计算；5 低压燃气管道的管材采用焊接钢管，管道上的三通、弯头、变径管等均需加工制作；6 该城市的冬季最大冻土深度为地表下0.8米，地下水位为4.0米，土质一般其腐蚀为标准级

4、；7 该区所有道路的承载能力按通行一般载重汽车考虑。（二） 设计计算步骤及内容1 燃气基本参数计算；2 燃气用量计算；3 燃气管线布置；4 燃气管道水力计算；5 调压、计量工艺设备选型计算6 燃气输配管网图绘制；7 编写说明书。 （三）设计成果1 根据小区平面图，完成小区低压燃气管网的布线、水力计算及必要的规划设计说明；2 图纸：小区燃气管道平面布置图1:1 0005000；水力计算图（高峰小时）；调压柜工艺平面、剖面图。二、 室内燃气管道设计（一） 设计任务根据给定的高层民用建筑室内平面布置图，进行民用建筑室内燃气管道设计，并作方案比较。(二) 原始资料1 建筑室内首层、标准层及地下、顶层平

5、面图；2 楼房层数按照所给定的建筑确定，层高2.9m，楼板厚度0.2m;3 每一居民用户内装设一台燃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11.63 kW。3. 从用户引入管至灶具的最大压力降根据计算确定，引入方式可以根据建筑形式自行设计，庭院管道离墙1.5m，埋深0.8m；（二） 设计任务：根据建筑图，完成室内燃气管道的布线、水力计算及必要的设计说明。（三） 设计成果1 室内燃气管道平面布置图：首层及标准层平面布置图；2. 室内燃气管道系统图：比例1：50 3. 燃气管道穿楼板和穿墙的局部大样图：比例1：5 指导教师（签字）： 教研室主任（签字）： 批

6、准日期： 年 月 日目录第一章 工程概况6第二章 燃气参数62.1燃气选择基本要求62.2燃气基本参数计算6第三章 用气量计算73.1居民用气量83.2商业用气量9第四章 小区管网布置104.1布线依据104.2中低压管网布置114.3庭院管材选取12第五章 输配管网水力计算135.1管道流量及压力降计算135.2小区室内管道水力计算13第六章 设备选型15参考文献16一、工程概况1.某市住宅，层高2.9米，共16层，每栋楼按照四个单元，一梯两户，每户人口2.9个人，居民总人口为。2.燃气各气体成分百分比体积为下表中第三组数据： :90.3 :4.90 :1.75% :0.57% ：1.22%

7、 :1.26% CH4C2H4C3H8C4H10（正）CO2N2第一组87.306.902.750.871.620.56第二组84.305.902.951.871.523.46第三组90.304.901.750.571.221.26第四组82.308.902.951.171.822.86第五组80.3010.902.750.991.823.24第六组77.404.902.753.901.0510.003.每一层居民用户内装设一台燃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11.36kW。4.本项目为某城市新建小区燃气管网设计，该小区总户数为1920，设计流量为

8、，供气方案为中压供气，低压用气结合区域调压供给用户。庭院管网用低压管道，采用PE管；用户引入管采用地下引入，埋深1米。二、燃气参数2.1燃气选择的基本要求 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

9、热量、总硫和硫化氢含量、水露点温度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：天然气的烃露点应比最低环境低；天然气不应有固态、液态或胶状物质。2.2燃气基本参数计算2.2.1燃气密度和相对密度 式中y1、y2、y3、y4、y5、y6各单一气体的容积成分（）、各单一气体的密度相对密度：2.2.2粘度将容积成分换算为质量成分混合气体的运动粘度为2.2.3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； 、：各组分的临界温度。2.2.4混合气体爆炸极限爆炸下限爆炸上限2.2.5发热值低发

10、热值高发热值 式中、：混合气体的低、高发热值；、：为混合气体中单一组分的高、低发热值2.2.6燃具额定用气量 燃气双眼灶额定用气量：Q=(6.39×3.6)/=0.61 热水器额定用气量： Q=(11.36×3.6)/=0.982.2.7华白数 3、 用气量计算3.1居民生活用气小区总户数为2000户，每户平均人口为2.6人，共有人口5200人。每一居民用户内装设一台燃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11.63KW。计算燃气管道的流量，应该计算月的高峰时小时最大用气量（同时工作系数法） 式中：居民生活年用气量（NM3/年）； N：

11、居民人数（人）；k：气化率（%）q:居民生活用气定额（KJ/人·年）：2200MJ/人·年：燃气低热值（KJ/Nm3）式中Kt-不同类型用户的同时工作系数，当缺乏资料时，可取Kt=1；参照表-1 K-相同燃具或相同组合燃具的同时工作系数；参照表-1 Qn-相同燃具或相同组合燃具的额定流量（m3/h）； N-相同燃具或相同组合燃具的数量。表3-1：居民生活用燃具的同时工作系数同类型燃具数目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11.001.00400.390.1821.000.56500.380.17830.850.44600.37

12、0.17640.750.38700.360.17450.680.35800.350.17260.640.31900.3450.17170.600.291000.340.1780.580.272000.310.1690.560.263000.300.15100.540.254000.290.14150.480.225000.280.138200.450.217000.260.134250.430.2010000.250.13300.400.1920000.240.123.2商业用气商业用户主要是指学校、医院、饭店以及城市公共建筑等。（1）商业A区用气量商业面积： 燃气热量： 用气量：（2）商业B

13、区用气量商业面积： 燃气热量： 用气量：（3）商业C区用气量商业面积： 燃气热量： 用气量：（4）商业D区用气量商业面积： 燃气热量： 用气量：(5)商业E区用气量商业面积： 燃气热量： 用气量：四、小区管网布置4.1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

14、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。4.2中低压管网布置4.2.1中压管网布置中压管线的功能是输送燃气并向低压管网供气，一般按以下原则布置：1、中压管道应布置在城市用气区便于与低压管网相连的规划道路上，应尽量避免沿车辆来往

15、频繁或闹市区的主要交通干线上，否则对管道施工和维修造成困难。2、中压管网应布置成环网，以提高其输配气的安全可靠性。3、中压管道的布置，应考虑对大型用户直接供气的可能性，并应使管道通过这些地区时尽量靠近这类用户，以利于缩短连接支管的长度。4、中压管线的布置应考虑调压室的布点位置，尽量管道靠近各调压室，以缩短连线支管的长度。5、中压管道应尽量避免穿越铁路和河流以减少工程量及投资。6、中压管道必须考虑近期建设与长期建设的关系，以延长已敷设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。7、成环管网边长一般为2-3公里。4.2.2低压管网布置低压管网的功能是直接向各类用户配气，是城市

16、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

17、限于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，表4-1 地下燃气管道与建筑物或相邻管道之间的最小水平净距项目地下煤气管道给水管或其他管道0.15热力管管沟0.15电缆直埋0.50在导管内0.15铁路轨底1.20有轨电车轨1.00表4-2 地下燃气管道与建筑物、构筑物之间的最小水平净距项目低压中压BA建筑物的基础0.71.0

18、1.5给水管0.50.50.5排水管1.01.21.2电力电缆0.50.50.5通讯电缆直埋0.50.50.5在导管内1.01.01.0其它燃气管道Dg<300mm0.40.40.4Dg>300mm0.50.50.5热力管直埋1.01.01.0在导管内1.01.51.5电杆的基础<35KV1.01.01.0>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1.21.21.24.3庭院管材选取庭院管选用PE管，燃气压力管道应用聚乙烯管具有如下特征：（1） 耐腐蚀，使用寿命长、熔接街头不泄露。（2） 聚乙

19、烯的应力松弛特性可有效降低由于管基不均匀沉降造成的应力。（3） 具有良好的快速裂纹传递抵抗能力。（4） 由于PE管的刚性不如金属管，所以在埋设施工时必须夯实沟槽底，基础要垫沙，才能保证管道坡度的要求和防止被坚硬物体损坏。（5） 聚乙烯管道的连接通常采用热熔连接，电熔连接。 5、 输配管网水力计算5.1管道流量及压力降计算天然气成分（体积百分比）90.304.901.750.571.221.26天然气低热值H=37.67MJ/Nm³；密度 = 0.80Kg/Nm³由于该小区采用的是楼栋调压，户内挂表方式，故其安装工艺流程如下：中压管道调压箱低压管道用户燃气表燃具对于各楼栋调压

20、箱后的低压庭院管段采用查表和利用公式计算校核相结合的方法确定各管段管径，具体计算步骤如下：1) 对管网的节点和管道编号；2) 确定气流方向，根据各管段下游的用户数，用同时工作系数法求出各条管段的计算流量；3）根据确定的允许压力降，计算管线单位长度的允许压力降。4）根据管段的计算流量及单位长度允许压力降查图预选管径。5）根据所选定的标准管径和计算流量，求出雷诺数判断流态，然后选择合适的低压天然气管道压力降计算公式求出各管段实际压降，最后计算出总的压力降。6）检查校核计算的结果。若计算出的总的压力降超出允许的精度范围，则应适当变动管径，直至总压力降小于并趋近于规范所允许的压力降为止。小区低压管网水

21、利计算及小区室外中压管网水利计算计算结果参见附表。5.2小区室内管道水力计算：燃气管道见平面图与系统图，每家用户装燃气双眼灶和快速热水器，额定热负荷为（6.39+11.63）kw，燃气热值为37.67MJ/ m3,燃气密度为=0.80/m3。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。Q=额定功率·3600秒/低发热值 (m3/h)2、根据楼房平面图和立面图定出燃气管线的布置草图3、做出草图（室内燃气管道系统图），反管径变化或流量变化处均应编号，并标上各计算管段的实际长度L14、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

22、。计算流量计算公式如下： Q= KtKQnN式中:Q-燃气管道的计算流量（m3/h）；Kt-不同类型用户的同时工作系数，当缺乏资料时，可取Kt=1; K-相同燃具或相同组合燃具的同时工作系数； Qn-相同燃具或相同组合燃具的额定流量（m3/h）； N-相同燃具或相同组合燃具的数量。5、由系统图求得各管段的长度，并根据计算流量预定各管段的管径。6、查表得各管段的局部阻力系数，查图得=1时的值，求出其当量长度L2 =，从而可得管道的计算长度L=L1+L2=L1+l2式中L1管段的实际长度（m）。7、根据燃气种类、密度和运动粘度选择水力计算确定管段单位长度的压降值。由于本设计的燃气密度=0.80kg

23、/m3 ，需进行密度修正。由此得到各管段单位长度压降值后，乘以管段计算长度，即得该管段的阻力损失。8、计算各管段的附加压头，每米管段的附加压头值等于H=10×(a -g)hg -重力加速度；g -燃气密度（kg/m3）；9、求各管段的实际压力损失，为PH10、求出燃气管道总压力降，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）。P=Pmax Pmin =(k1 k2) Pn11、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. 将上述计算完整填成室内燃气管道水力计算表.第六章、设备选型1、调压器选型在实际运行中，调压器发口不宜处在完全开启的状态，以阀口的位移不超过最大行程的百分之九十为宜，这时调压器的计算流量与最大流量之间有如下关系：调压器的最大流量（）：调压器的计算流量（）调压器的计算流量，应按照该调压器所承担的官网计算流量的1.2倍来确定。本设计的CNG减压撬选用2级调压器，一级调压器从20MPa调到1.6MPa；二级调压器从1.6MPa调到0.4MPa（1）一级调压器 意大利塔塔里尼 进口压力：20MPa；出口压力：1.6MPa；工作温度：-15-60（2） 二级调压器 REVAL 182型进口