城市配气课程设计

1、科技学院城市配气课程设计报告学 院:石油与天然气工程学院专业班级: 油气储运学生：学 号:设计地点（单位）科技学院教学楼D401设计题目:户燃气管道布设完成日期：2014 年12 月25 日指 导 教 师 评 语 ：成绩（五级记分制）：指导教师（签字）:_ _ 一第一章燃气性质计算气源基本参数选用的天然气，其容积成分为，甲烷 80.30%，乙烷10.90%,丙烷2.75%, 正丁烷0.99%,二氧化碳1。82%，氮气3.24%。表1天然气组成及其标态下的主要特性值成分V (%)分子量密度粘度低热值甲烷80.3016.0430.717410.39535902丙烷2.7544.0972.01027

2、.50293240正丁烷0.9958.1242.70306.835123649乙烯10.9028.05401.26059.316594773.2428.01341.250416.671-CO21.8244.00981.977114.023-燃气性质的计算1. 分子量的计算由输配课本表1-2、表1-3查得各组分分子量，按以下公式求混合气体平均分 子量。1M =100yiMi1=五 yM y?M2ynM n= 19.432 相对密度的计算由输配课本表1-2、表1-3查得各组分密度，按以下公式求混合气体平均密度1100 % 1100 y1 1 y2 2=0.01(80.30*0.7174+10.90

3、*1.2605+2.75*2.0102+0.99*2.7030+1.82*1.9771+3.24*1.2504=0.872 kg/ m3按以下公式求混合气体相对比重即相对密度。S 0.872/1.293 =0.671.2933 粘度的计算将容积成分换算为质量成分gi100yiM由输配课本表1-2、表1-3查得各组分的分子量，根据已知的各组分容积成分,通过计算得到YiMi =80.3*16.043+10.9*28.054+2.75*44.097+0.99*58.124+1.82*44.0098+3.24*28.0134=1943.71按换算公式，各组分的质量成分为gCH4=(80.30*16.0

4、43/1943.71)*100=66.28gC2H4=(10.90*28.054/1943.71)*100=15.73gC3H8=(2.75*44.097/1943.71)*100=6.24gC4H10=(0.99*58.124/1943.71)*100=2.96gc02=(1.82*44.0098/1943.71)*100=4.12gN2=(3.24*28.0134/1943.71)*100=4.67由输配课本表1-2、表1-3查得各组分的动力粘度，按以下公式求混合气体动力 粘度。gi=100*10八-6/(66.28/10.395)+(15.73/9.316)+(6.24/7.502)+(

5、2.96/6.835)+(4.12/14.023)+(4.67/16.671)=10.10*10A-6Pa s混合气体的运动粘度为v=u/p=10.10*10 A-6/0.767=13.17*10A-6m2/s4. 热值的计算(热值计算中，低热值不计算生成的水蒸气放出的汽化潜热量，高热 值计算了生成的汽化潜热量)QH=0.01*(80.30*39.842+10.90*63.438+2.75*101.266+0.99*133.886)=43.02 MJ/m3Q=0.01*(80.3*35.902+10.9*59.477+2.75*93.24+0.99*123.649)=39.10MJ/m3 5爆

6、炸极限的计算然后将组分的惰性气体按照图1-12 (输配课本)与可燃气体进行组合，即yCH4N296% 1%惰性气体可燃气体1960.01由输配课本图1-12查得各混合组分在上述混合比时的爆炸极限相应为4%16%。乂yL1L2LnL1 L2LnnA1003.86%Ll 9711 1L10042.11.52.0nALh1009711 i15.67%169.58.511.76华白指数的计算华白数是一个互换性指数。规定在两种燃气互换时华白数的变化不大于 芳10%经计算得W=57.41MJ/m37.燃具额定用气量每一居民用户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

7、热负荷为11.63 kW。燃气双眼灶额定用气量：Q=(6.39*3.6 ) /HI=0.59Nm3/h 热水器额定用气量：Q= (11.63*3.6)/Hl=1.07 Nm3/h2室燃气管道的布线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。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、所输送燃气的含湿量，必要的管道

8、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。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 量避免沿车辆来往频繁或闹市区的主要交通干线上，

9、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。低压管网布置低压管网的功能是直接向各类用户配气，是城市供气系统中最基本的

10、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

11、，而又限于条 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， 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3-1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0.71.01.5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1.01.01.0其它燃气管道Dg300m m0

12、.50.50.5热力管直埋1.01.01.0在导管1.01.51.5电杆的基础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1.21.21.2表3-2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0.15铁路轨底1.20有轨电车轨1.00管道的纵断面布置在决定管道的纵断面布置时，要考虑以下几点：1、地下燃气管道埋设深度，宜在土壤冰冻线以下。管顶覆土厚度还应满足下列 要求：埋设在车行道下时，不得小于0.8米；埋设在非车行道下时，不得小于0.6米

13、；随着干天然气的广泛使用以及管道材质的改进，埋设在人行道、次要街道、 草地和公园的燃气管道可采用浅层敷设。2、输送湿燃气的管道，不论是干管还是支管，其坡度一般不小于0.003。布线时, 最好能使管道的坡度和地形相适应。在管道的最低点应设排水器。3、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。4、在一般情况下，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。5、燃气管道与其他各种构筑物以及管道相交时，应按规规定保持一定的最小垂 直净

14、距。室燃气管道敷设规定在城市燃气设计规 GB 50028-2006 中，对室燃气管道的附设作了详细的 规定，主要规定如下：（1）燃气引入管附设位置应符合下列规定： 燃气引入管不得附设在卧室、 卫生间、 易燃或易爆品的仓库、 有腐蚀性介 质的房间、发电间、配电间、变电室、不使用燃气的空调机房、通风机房、计算 机房、电缆沟、暖气构、烟道和进风道、垃圾道等地方。 住宅燃气引入管宜设在厨房、 外走廊、与厨房相连的阳台等便于检修的非 居住房间。当确有困难时，可从楼梯间引入（高层建筑除外） ，但应采用金属管 道且引入管阀门宜设在室外。 燃气引入管宜沿外墙地面上穿墙引入。 但室外露明管段的上端弯曲处应加 不

15、小于 DN15 清扫用三通和丝堵， 并作防腐处理。 寒冷地区输送湿燃气时还应做 保温。 引入管也可埋地穿过建筑物外墙或基础引入室， 当引入管穿过墙或基础进 入建筑物后应在短距离出室地面，不得在室地面下水平附设。（2）建筑物设计沉降量大于 50mm 时，可对燃气引入管采取如下保护措施： 加大引入管穿墙处的预留洞尺寸； 引入管穿墙前水平或垂直弯曲 2 次以上； 引入管穿墙前设置金属柔性管或波纹补偿器。（3）燃气引入管的最小公称直径应满足以下要求： 输送人工燃气和矿井气不应小于 25mm； 输送天然气不应小于 20mm； 输送气态液化石油气不应小于 15mm。（4）燃气引入管阀门应设在室，对重要用户

16、还应在室外另设阀门。（5）输送湿燃气的引入管，埋设深度应在土壤冰冻线以下，并宜有不小于 0.01 坡向室外管道的坡度。6）燃气水平干管和立管不得穿过易燃易爆品仓库、配电间、变电室、电 缆沟、烟道、进风道和电梯井等。（7）室水平干管宜明设，当建筑设计有特殊美观要求时可附设在能安全操 作，通风良好和检修方便的吊顶，并应符合规中相关的要求。（8）燃气立管不得附设在卧室或卫生间。立管穿过通风不良的吊顶时应设 在套管。（9）室立管应明设，也可设在便于安装和检修的管道竖井时，此时应符合 规中相应的规定。（10）高层建筑的燃气立管应有承受自重和热伸缩推力的固定支架和活动支 架。（11）燃气支管宜明设。 燃气

17、支管不宜穿过起居室 （厅）。附设在起居室 （厅） 走到的燃气管道不宜有接头。当穿过卫生间、 阁楼或壁柜时， 燃气管道应采用焊接连接 （金属软管不得有 接头），并设在钢套管。（12）输送干燃气的室燃气管道可不设坡度。 输送湿燃气 （包括气相液化石 油气）的管道，其附设坡度不宜小于 0.003。燃气表前后的湿燃气水平支管分别 坡向立管和燃具。（13）室燃气管道不应敷设在潮湿或有腐蚀性介质的房间。当必须敷设时， 必须采取防腐蚀措施。输送湿燃气的燃气管道附设在室温低于 0 C或输送气相液 化石油气管道处的环境温度低于其露点温度时，其管道应采取保温措施。（14）室明设燃气管道与墙面的净距， 当管径小于

18、DN25 时，不宜小于 30mm； 管径在DN25 DN40时，不宜小于50 mm；管径等于DN50时，不宜小于60mm； 管径大于 DN50 时，不宜小于 90mm。15）室管道和电器设备、相邻管道之间的净距应符合表1-2的规定：3室燃气管道的水力计算一、基础数据：天然气成分（体积百分比）CH4C2H4C3H8C4H10N2CO280.3010.902.750.993.241.82天然气低热值H=39.10MJ/Nm密度p = 0.872Kg/Nm3运动粘度 v =10.10 x 10-6m2/s计算温度T = 288K管道计算方法的确定由于该小区采用的是楼栋调压，户挂表方式，故其安装工艺流

19、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;设备类型户数12345678910一个烤箱灶和一个热水器0.70.510.440.380.360.330.30.280.260.25一个双眼灶和一个热水器0.80.550.470.420.390.360.330.310.290.27设备类型户数12345678910一个烤箱灶和一个热水器0.70.510.440.380.360.

20、330.30.280.260.25一个双眼灶和一个热水器0.80.550.470.420.390.360.330.310.290.273）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围，则应 适当变动管径，直至总压力降小于并趋近于规所允许的压力降为止。小区低压管网水利计算:计算结果列于下表中。表-1室外低压支路I管段号户 数额定流量Q

21、n(m3/h)同时 工作 系数k计算流 量Q(m3/h)管径d(mm)实际 单位 压降(P=1)实际单 位 压降(P=0.767)管段长 度L1(m)局部 阻力 系数 E|2(m)、【/日 当量 长度L2(m)计算 长度L(m)管段压力损失 P0-158.100.3502.84400.500.3815.51.31.001.3016.86.441-21016.200.2504.05401.200.923.61.01.101.104.74.332-31524.300.2205.35400.950.736.31.01.001.207.55.463-42032.400.2106.80401.601.2

22、33.61.00.901.004.65.654-52540.500.2008.10402.001.5315.61.00.901.1716.825.735-63048.600.1909.23402.101.614.31.01.001.005.38.546-73048.600.1909.23402.101.61271.31.001.0028.045.107-86097.200.17617.11404.003.0758.91.01.102.7361.6189.087-980129.600.17222.29404.003.0753.41.01.601.8055.2169.357-10100162.00

23、0.17027.54506.004.522.31.02.001.603.917.63管道 1-2-3-4-5-6-7-8-9-10，总压力降 p=477.31pa室外低压支路n管段号户 数额定流量Qn(m3/h)同时 工作 系数k计算流量Q(m3/h)管径d(mm)实际 单位 压降(P=1)实际单 位 压降(P=0.767)管段长 度L1(m)局部 阻力 系数 El2(m)、【/日 当量 长度L2(m)计算 长度L(m)管段压 力损失 p0-12032.400.2106.80401.401.0756.81.61.101.7658.662.881-24064.800.18011.66403.20

24、2.4579.81.61.602.5682.4202.141-36097.200.17617.11404.003.0751.01.401.406.419.64管道1-2-3，总压力降 p=284.66 pa室外低压支路川管段号户 数额定流量Qn(m3/h)同时 工作 系数k计算流量Q(m3/h)管径d(mm)实际 单位 压降(P=1)实际单 位 压降(P=0.767)管段长 度L1(m)局部 阻力 系数 El2(m)、【/日 当量 长度L2(m)计算长度L(m)管段压力损失 p0-12032.400.2106.80401.401.0756.81.61.101.7658.662.881-2406

25、4.800.18011.66403.202.45511.61.602.5653.6131.461-36097.200.17617.11404.003.0761.01.401.407.422.70管道1-2-3，总压力降 p=217.04 pa室外低压支路w管段号户 数额定流量Qn(m3/h)同时 工作 系数k计算流量Q(m3/h)管径d(mm)实际 单位 压降(P=1)实际单 位 压降(P=0.767)管段长 度L1(m)局部 阻力 系数E|2(m)、【/日 当量 长度L2(m)计算长度L(m)管段压力损失 P0-13048.600.1909.23402.201.6953.21.61.101.

26、7655.092.741-23048.600.1909.23402.201.6955.41.61.101.7657.296.451-36097.200.17617.11404.003.0761.01.201.207.222.09管道1-2-3，总压力降 p=211.28pa室外低压支路V管段号户 数额定流量Qn(m3/h)同时 工作 系数k计算流量Q(m3/h)管径d(mm)实际 单位 压降(P=1)实际单 位 压降(P=0.767)管段长 度L1(m)局部 阻力 系数 El2(m)、【/日 当量 长度L2(m)计算 长度L(m)管段压 力损失 p0-158.100.3502.84500.05

27、0.049.41.11.101.2110.60.411-21016.200.2504.05500.120.093.21.01.601.604.80.442-31524.300.2205.35500.210.168.81.01.401.4010.21.643-42032.400.2106.80500.300.233.21.01.701.704.91.134-52540.500.2008.10500.600.468.81.01.901.9010.74.925-63048.600.1909.23500.630.483.21.01.951.955.22.496-73556.700.19010.7750

28、0.800.618.81.01.821.8210.66.527-84064.800.18011.66501.100.8416.13.21.655.2821.418.048-94572.900.17913.05501.501.1513.41.01.701.7015.117.379-105081.000.17814.42501.701.3031.01.751.754.86.1910-115589.100.17715.77502.001.5315.31.01.801.8017.126.2311-126097.200.17617.11502.301.7631.01.851.854.98.5612-13

29、65105.300.17518.43502.601.99131.01.941.9414.929.7913-1470105.000.17418.27502.501.885.31.01.902.98.215.4514-154060.000.18010.80500.850.6464.11.11.822.9267.0242.9414-16110165.000.16927.89506.004.525.21.02.0038.237.08管道 1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14-15-16，总压力降 p=219.2pa小区室管道水力计算:室燃气管道设计：燃气管道见平面图与系统图

30、，每家用户装燃气双 眼灶和快速热水器，额定热负荷为（5.8+10.3） kw，燃气热值为39.10MJ/m3 燃气密度为 p =0.872 kg/m3,运动粘度 v =10.10 X 10-6 m2/s1、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计算流量计算公式如下：Q= K t 艺 KQN式中:Q

31、-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；Q n- 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Z,查图得Z =1时的12值，求出其当量长度L2 =Zl2，从而可得管道的计算长度 L=Li+L2=Li+Z1 2式中Li管段的实际长度（m）o7、 根据燃气种类、密度和运动粘度选择水力计算图5-5 确定管段单位长度的压降值。由于本设计的燃气密度p =0.767kg/m3，需

32、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=10x （ p a - p g）hg - 重力加速度；p g - 燃气密度（ kg/m3）；9、求各管段的实际压力损失，为 P-A H10、 求出燃气管道总压力降，对于天然气室计算压力降一般不超过200-500Pa（包 括燃气表的压力降） 。 P=PmaxPmin =(k 1 - k 2) P n11、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燃气管道水力计算 表.室燃气管道水力计算表管段号额定 流里Qn(m3/h)同 时 工 作 系数k计算流量Q(m3/h)管段 长度L1(m)管径d(mm)局 部 阻 力 系