3-燃气用气量及调峰

城市燃气用气量及调峰

第一节城市燃气负荷

随着燃气事业的发展，特别是天然气的大量开采与远距离的输送，燃气已成为能源供应的重要支柱。在国际上，天然气主要用于发电、以化工业为主的工业、一般工商业和居民生活用气。我国城镇燃气主要用于居民生活与工业生产中的热加工，近年随着天然气工业的兴起，燃气正在迅速扩展应用领域。这些燃气系统终端用户对燃气的需用气量形成了燃气系统最基本的负荷，即燃气用气负荷，简称燃气负荷。城市燃气用气量及调峰燃气负荷主要取决于用户的类型、数量及其用气量指标。目前，在燃气工程中燃气负荷按累计时间可分为：年用气量、月用气量、日用气量、小时用气量和瞬时用气量（一般以5min计）。

城市燃气用气量及调峰

年用气量是确定气源、管网和设备能力的依据，是燃气经营企业的关键，特别是关于燃气负荷的预测尤为重要。燃气企业需要利用燃气负荷的数据制定经营策略和开拓市场，计划生产，落实气源，安排燃气输入计划，调度燃气储库，计划燃气各系统中各种设备装置的检修等等。城市燃气用气量及调峰一、燃气用户类型及用气特点 按照燃气用户的用气特点，城市燃气供气一般包括以下几类用户：（一）

城镇居民用户（二）商业用户（三）工业企业用户（四）采暖通风和空调用气（五）

燃气汽车用气（六）

其它用气（七）

电站用气城市燃气用气量及调峰二、城镇供气的一般原则城镇供气原则是一项与很多重大设计原则有关的复杂问题，它不仅涉及到国家的能源政策，而且和当地的具体情况、条件密切相关。居民生活用气是城市燃气供气的基本对象，对于大量的、分散的小用户来说，使用燃气可有效地防止因燃煤造成的低空污染。因此在确定气量分配时，一般优先发展民用用气，同时也要发展一部分工业用气，两者要兼顾，即工业和民用的供气量应有一定的比例，这个比例是受城市发展包括燃料资源分配、环境保护和市场经济等多种因素影响形成的，没有统一的规定。城市燃气用气量及调峰城市燃气负荷的不均匀性很显著，其中以民用燃气的负荷变化尤为明显，而工业用户三班制较多，属连续用气，负荷变化不大。因此对工业和民用用气确定一个适当的比例采取有计划按比例发展，利用工业用气的均衡性，以及有计划的采取轮流安排厂休、班制，以平衡一部分民用负荷的不均匀性，同时适当发展一部分缓冲用户，用来平衡季节的不均衡性。这样做有利于提高气源厂的效益，减少储气容积，减轻高峰负荷，增加售气收费，有利于节假日负荷的高度平衡等。城市燃气用气量及调峰在此前提下，根据具体情况，可尽量满足商业用气。采暖通风和空调用气，在气源充足的条件下，可酌情纳入。燃气汽车用气仅指以天然气和液化石油气为气源时才考虑纳入。发电用气一般以天然气为燃料并由长输干线系统直供。城市燃气用气量及调峰第二节城市燃气用气量指标根据城市燃气用户类型，城市燃气的用气量应包括居民生活用气量、商业用气量、工业企业生产用气量、采暖通风和空调用气量等。用户的用气量指标又称为用气定额，是进行城镇燃气规划、设计，估算燃气用气量的主要依据。因为各类燃气的热值不同，所以常用热量指标来表示用气量指标，然后再按燃气的发热量换算成燃气量。这种方法是根据经验数据及统计资料加上设计人员对燃气用气情况的发展趋势的设想进行估算，因此比较粗略，一般只用于规划。对于小块居民点或单根管道的设计，则应根据实际情况确定用气量。城市燃气用气量及调峰一、居民生活用气量指标

居民生活用气量指标与生活水平和习惯、生活条件、每户平均人口数、公共生活服务网的发展状况、有无非燃气集中供暖、燃气用具配置、地区气象条件、燃气价格等许多因素有关，是一个比较复杂得问题，很难精确估计。当今现代家电设备替代了一部分燃气用具，使得居民生活用气定额有所下降。一般应对各种因素进行大量的调查，根据实际统计资料进行分析研究、参考情况近似的城市使用燃气的数据，并考虑一定的发展因素来确定用气量。 我国一些城市居民生活年用气量指标列在4-1城市燃气用气量及调峰城市名称无集中采暖设备有集中采暖设备（非燃气采暖）全年平均气温℃北京、天津2510~27202720~306011．8上海1970~2010—15．2南京2050~2180——大连1550~16801970~209010．3沈阳1590~17202010~21807．3哈尔滨1670~18002430~25103．7成都2180~2800—重庆2300~2720—表4-1一些城市居民生活现状用气量指标MJ/（人·a）城市燃气用气量及调峰二、商业用户用气量指标是指单位成品或单位设施或每人每年消耗的燃气量。影响商业用户用气量指标的因素主要有：城镇燃气供应状况，燃气管网布置与商业用户的分布情况，居民使用公共服务设施的普及程度，用气设备的类型、性能和热效率，单位的经营状况、地区气象条件等。商业用户的用气量指标，应根据当地商业用气量的统计数据分析确定。我国一些商业用户的用气量指标列于表4-2城市燃气用气量及调峰类别单位用气量指标职工食堂MJ/人·a1884~2303MJ/kg粮食16.8~21.0餐饮业MJ/座·a7960~9210托儿所全托MJ/人·a1680~2090幼儿园日托MJ/人·年630~1050医院MJ/床·年2720~3560MJ/人·次1.6~5.0旅馆有餐厅MJ/床位·年3350~5024招待所MJ/床位·年670~840高级宾馆MJ/床位·年8374~10467大中专院校MJ/人.d5.7~8.4中小学MJ/人.d3.0~5.0理发店MJ/人.次3.4~4.2表4-2我国几种商业用户用气量指标城市燃气用气量及调峰三、工业企业生产用气量指标

工业企业生产用气量指标与生产用燃气设备、生产规模、班制和工艺特点有关，在城市新建燃气管网的规划阶段，很难对工业企业用户的用气量进行精确地计算，一般可根据实际燃料消耗量进行折算，或按同行业的用气量指标分析确定。

我国一些工业企业生产用气量指标列于表4-3城市燃气用气量及调峰产品名称加热设备单位耗气定额，MJ炼铁（生铁）高炉t2900~4600炼钢平炉t6300~7500熔铝熔铝锅t3100~3600洗衣粉干燥器t12600~15100粘土耐火熔烧窑t4800~5900石灰熔烧窑t5300玻璃制品熔化、退火等t12600~16700白炽灯熔化、退火等t15100~20900中型方坯连续加热炉t2300~2900薄板钢坯连续加热炉t1900中厚钢坯连续加热炉t300~3200无缝钢管连续加热炉t4000~4200钢零部件室内退火炉t3610表4-3工业企业生产的用气量指标城市燃气用气量及调峰四、采暖通风和空调用气量指标采暖通风和空调的用气量指标，可按国家现行标准《城市热力网设计规范》CJJ34或当地建筑物耗热量指标确定。由于各地冬季采暖计算温度不同，所以各地的用气指标也不相同。建筑物采暖耗热指标和建筑物空调的冷、热指标分别列于表4-4和表4-5。城市燃气用气量及调峰建筑物类型未采取节能措施采取节能措施住宅58~6440居民区、综合60~6745~55学校、办公60~8050~70医院、托幼65~8055~70旅馆60~7050~60商店65~8055~70食堂、餐厅115~140100~130影剧院、展览馆95~11580~105大礼堂、体育馆115~165100~150表4-5建筑物采暖耗热指标（W/m2）推荐值城市燃气用气量及调峰建筑物类型办公医院旅馆、宾馆商店、展览馆影剧院体育馆热指标80~10090~12090~120100~120115~140130~190冷指标80~10070~10080~110125~180150~200140~200表4-4建筑物空调热指标、冷指标（W/m2）推荐值城市燃气用气量及调峰五、燃气汽车用气量指标

燃气汽车用气量指标，应根据当地燃气汽车种类、车型、运营里程和使用量的统计数据分析确定，参见表4-6。当缺乏用气量的实际统计资料时，可按已有燃气汽车城镇的用气量指标分析确定。城市燃气用气量及调峰车辆种类耗气量指标m2/km日行驶里程km/d公交汽车0.17150~200出租车0.1150~300表4-6天然气汽车耗气量指标城市燃气用气量及调峰六、其它用气量指标漏损量部分是有规律可循的，可以从调查统计资料中得出参考性的指标数据；未预见部分很难掌握其规律。这部分用气量一般按总年用气量的3~5%考虑。城市燃气用气量及调峰第三节 城市燃气的用气工况用气工况是一种时间过程，即用气量随时间的变化。城市各类用户的用气情况是不均匀的，是随月、日、时而变化的。故城镇燃气的用气不均匀性可分为三种：即月不均匀性（或季节不均匀性）、日不均匀性和时不均匀性。用气不均匀性对燃气供应系统的经济性有很大影响。用气量较小时，气源的生产能力和长输管线的输气能力不能充分发挥和利用，从而提高了燃气的成本。城市燃气用气量及调峰一、月用气不均匀性一年中各月的用气不均匀情况用月不均匀系数Km表示。它应该是各月的用气量与全年平均月用气量的比值，但因为每个月的天数是在28~31天不均匀性之间变化的，因此，Km应按下式确定：Km=一年十二个月中平均日用气量最大的月（即月不均匀系数值最大的月）称为计算月。最大的月不均匀系数称为月高峰系数，用Kmmax表示。城市燃气用气量及调峰Kmmax=影响各类用户用气月不均匀性的主要因素是气候条件，冬季气温低，各类用户的用气量都会增加，夏季则用气量降低。但空调用气规律则与此相反。表4-7给出了我国某两个城市居民生活月用气量占年用气量的百分数。城市燃气用气量及调峰居民生活及商业用户加工食物、生活热水的用热会随着气温降低而增加。工业企业用气的月不均匀性的主要取决于生产工艺性质，连续生产的大型工业企业以及工业炉用气比较均匀，但即使在生产工艺及产量不变的情况下，也会由于冬季炉温及材料温度的降低，而使得生产用热有所增加。夏季则由于室外气温及水温较高，这类用户的用气量也会适当降低。采暖与空调用气属于季节性负荷，其用气工况与城市所在地区的气候有关，季节性负荷对城镇燃气的月不均匀性影响最大，北京地区曾出现过采暖期用气负荷高出夏季用气负荷5~6倍的情况。城市燃气用气量及调峰1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月A市8.97.97.98.18.77.97.57.78.38.68.759.75B市9.510.19.68.58.257.57.757.757.57.87.458.3

表4-7某两个城市居民生活月用气量占全年用气量的百分数（%）城市燃气用气量及调峰

表4-8给出了居民和商业用气月不均匀系数的一种情况，月高峰系数Kmmax一般在1.15~1.25之间.表4-8居民与商业月用气不均匀系数1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月Km1.161.201.020.980.950.910.890.900.920.951.031.09城市燃气用气量及调峰二、日用气不均匀性一个月（或一周）中日用气量的变化情况，用日不均匀系数Kd表示：Kd=计算月中最大的日不均匀系数称为日高峰系数，用Kdmax表示。日高峰系数所在日称为计算日。Kdmax=影响日用气工况的主要因素有：居民的生活习惯、室外气温变化、工业企业的工作和休息制度等。城市燃气用气量及调峰居民生活的炊事和热水日用气量具有很大的随机性，有气工况主要取决于居民生活习惯，平日和节假日用气规律有所不同。商业服务在一周内也有活动强度不同的起伏。连续性生产的工业企业的日不均匀系数波动较小，非连续性生产在节假日与休息日用气会有所波动。采暖用气的日不均匀系数相对稳定，波动不大。城市燃气用气量及调峰表4-9给出了某城市居民生活日用气量占一周用气量的百分数，日高峰系数一般在1.05~1.20之间。有资料表明：一年中的日用气量通常会出现较大的起伏。例如，在我国全年日用气工况会在春节前夕出现一段高峰，而在夏季最热时段会有一段低谷。以年为周期的日用气工况，实际上主要反映了月用气量的变化，是月用气工况的一种细化。城市燃气用气量及调峰表4-9某城市居民生活日用气量占一周用气量的百分数（%）星期一二三四五六七用气百分数12.813.313.413.313.416.317.5城市燃气用气量及调峰三、小时用气不均匀性一日中小时用气量的变化情况，用小时不均匀系数Kh表示：Kh=计算日最大的小时不均匀系数称为小时高峰系数，用Khmax表示。小时高峰系数所在小时称为高峰小时。Khmax=

城市燃气用气量及调峰居民生活和公共建筑用户的小时用气不均匀性最为显著。每日在早、中、晚会出现2~3个小时用气高峰，一般早高峰最低。用气量的变化与居民作息习惯、用气户数、居民职业类型、商业服务网的状况等有关。表4-10给出了居民生活用气小时不均匀系数的一种情况。工业企业用户的小时用气不均匀与生产班制密切相关。对于一班制企业用气Kh=3.00；二班制企业用气Kh=1.5；三班制企业用气Kh=1.00。城市燃气用气量及调峰表4-10居民生活用气小时不均匀系数（Lh为小时用气量占日用气量的百分数%）小时0~11~22~33~44~55~66~77~8Lh1.901.511.402.051.582.914.125.08Kh0.460.360.340.490.380.700.991.28小时8~99~1010~1111~1212~1313~1414~1515~16Lh5.185.526.326.424.904.814.754.75Kh1.241.321.521.541.181.151.141.14小时16~1717~1818~1919~2020~2121~2222~2323~24Lh5.827.606.164.574.483.252.772.46Lh1.401.821.481.101.070.780.660.59城市燃气用气量及调峰对于采暖用户若为间歇采暖，小时用气波动较大，参见表4-11。表4-11采暖用气小时不均匀系数（每天平均采暖时间按18个小时计）小时0~11~22~33~44~55~66~77~8Kh1.3330.9330.9330.9330.9331.3331.3331.333小时8~99~1010~1111~1212~1313~1414~1515~16Kh1.3330.400.400.400.9330.9330.400.40小时16~1717~1818~1919~2020~2121~2222~2323~24Kh0.401.3331.3331.3331.3331.3331.3331.333城市燃气用气量及调峰燃气汽车用气量在一天内各个小时也是不均匀的。汽车加气一般在晚间或清晨形成高峰。但由于加气站具有储气能力，汽车加气量并不直接对城镇燃气管网系统产生影响。加气站储气的加气工况才对城镇燃气管网系统有影响。表4-12给出了汽车加气站用气小时不均匀系数的一个示例。城市燃气用气量及调峰小时0~11~22~33~44~55~66~77~8Kh0001.4791.4791.4791.4790.747小时8~99~1010~1111~1212~1313~1414~1515~16Kh0.7470.7470.7470.7471.4791.4791.4791.076小时16~1717~1818~1919~2020~2121~2222~2323~24Kh1.0761.0761.4791.4791.4790.7470.7470.747表4-12汽车加气站用气小时不均匀系数城市燃气用气量及调峰第四节 城市燃气负荷计算一、年用气量的确定在进行城镇燃气输配系统的规划设计时，首先要确定年用气量。各类用户的年用气量是进行燃气输配系统设计和运行管理，以及确定气源、管网和设备通过能力的重要依据。年用气量应根据燃气用户类型、数量及各类用户用气指标来确定。由于各类用户的用气指标单位不同，因此城镇燃气的年用气量一般按用户类型分别计算后汇总得出。城市燃气用气量及调峰(一)、居民生活用气量在计算居民生活用气量时，需要确定用气人数。居民用气人数取决于城市居民人口数及气化率（城市居民使用燃气的人口数占城市总人数的百分数），一般城市使用燃气的人口数很难达到100%，最多也只能达到总人口的90%~95%。根据用气指标、居民人口数、气化百分率，可按下式计算出居民生活年用气量：Qa= 式中Qa——居民生活年用气量，m3/a；N——居民人数，人；K——气化率，%q——居民生活用气定额，kJ/（人.a）H1——燃气低热值，kJ/Nm3。城市燃气用气量及调峰(二)、商业用气量按商业设施标准计算Qa= 式中Qa——商业用户年用气m3/a；N——居民人口数；M——各类用气人数占总人口的比例数；q——各类公共建筑的用气耗热指标，kJ/人·aH1——燃气低热值，kJ/Nm3。城市燃气用气量及调峰2．按用气设备额定热负荷计算Qa=1/H1∑qi.Ni.Ki.Si

式中Qa——商业用户年用气量，m3/a；Ni——某一类燃气用具台数，台Ki——某一类燃气用具同时工作系数；qi——某一类燃气用具热负荷，kJ/（台·h）；H1——燃气低热值，kJ/Nm3；Si——某一类燃气用具年工作时数。城市燃气用气量及调峰3．按用户性质、用途的用气量指标计算Qa= 式中Qa——商业用户年用气量m3/a；Ni——用气服务对象的数量；qi——某一类用途的用气耗热指标，kJ/a；H1——燃气低热值，kJ/Nm3；4．按其他燃料的年用气量折算（略）

城市燃气用气量及调峰(三)、工业企业用气量按单件产品耗用燃气热量指标计算：Qa=式中Qa——各类产品用气总量，m3/a； ni——某项产品平均年产量，件/a qi——某项产品单件用气耗热指标，kJ/件； Hi——燃气低热值，kJ/Nm3。城市燃气用气量及调峰2. 按原用燃料耗量折算： Qa=式中Qa——各类产品用气总量，m3/a；QR——原用燃料热值，kJ/kg或kJ/度；ηR——原用燃料热效率，%；ηq——用燃气后热效率，%；qi——某项产品单件原用燃料量，kg/件或度/件；H1——燃气低热值，kJ/Nm3。ni——某项产品平均年产量，件/a。城市燃气用气量及调峰3. 按工业生产用加热设备的炉温和炉底热强度或按炉膛容积热耗和单位产量热耗计算。4. 按生产工艺要求和使用燃气设备类型实测耗气量得出各种产品的用气单耗进行计算。城市燃气用气量及调峰(四)、采暖通风和空调用气量 建筑物采暖用气量与建筑面积、耗热指标和采暖期长短有关，一般可按下式计算： Qa=式中Qa——年采暖用气量，m3/a； F——使用燃气采暖的建筑面积，m2；

q——建筑物耗热指标，kJ/(m2.h)； H1——燃气低热值，kJ/Nm3；η——燃气燃烧设备热效率，%。 n——年采暖负荷最大利用小时数，h；（计算见公式）城市燃气用气量及调峰

n1——年采暖小时数（采暖期限），h； t1——采暖室内计算温度，℃； t2——采暖期室外平均气温，℃； t3——采暖室外计算温度，℃；城市燃气用气量及调峰（1）冬季室内计算温度应根据建筑物的用途，按下列规定采用：民用建筑的主要房间，宜采用16~24℃；工业建筑的工作地点，宜采用：轻作业18~21℃；中作业16~18℃；重作业14~16℃；过重作12~14℃；辅助建筑物及辅助用室，不应低于下列数值：浴室25℃；更衣室25℃；办公室、休息室18℃；食堂18℃；盥洗室、厕所12℃。城市燃气用气量及调峰（2）冬季采暖室外计算温度应采用历年平均每年不保证5天的日平均温度；冬季通风室外计算温度，应采用累年最冷月平均温度；夏季通风室外计算温度，应采用历年最热月14时的月平均温度的平均值；冬季空调室外计算温度，应采用历年平均不保证1天的日平均温度；夏季空调室外计算温度，应采用历年平均不保证5天的日平均温度。城市燃气用气量及调峰（3）室外气象数的统计年份宜取近30年。不足30年的，按实有年份采用，但不得少于10年；少于10年时，应对气象资料进行修正。城市燃气用气量及调峰(五)、其他用户年用气量 其他用户年用气量可根据其用气设备及耗气量等进行推算。(六)、未预见量 城镇燃气年用气量计算中应考虑未预见量。未预见量主要指管网的燃气漏损量和发展过程中出现的没有预见的供气量。规划设计中应将未来的燃气用户尽可能地考虑进去，而对于未建成、暂不供气的用户不能一律划归至未预见供气范围，应视具体情况而定。未预见量一般按年总用气量的3%~5%计算。 因此，城市燃气年用气量为各类用户年用气量的总和的1.03~1.05倍。城市燃气用气量及调峰二、小时计算流量的确定城市燃气输配系统的管道及设备的通过能力不能直接用燃气的年用气量来确定，而应该按小时计算流量进行计算。小时计算流量的确定，关系着燃气输配系统的经济学和可靠性。小时计算流量定得偏高，将会增加输配系统的金属用量和基建投资；定得偏低，又会影响用户的正常用气。城市燃气用气量及调峰城镇燃气管道的小时计算流量，应按计算月的小时最大用气量计算。对于各类用户，高峰小时用气量可能出现在不同时刻。所以在确定小时计算流量时不应该将各类用户的高峰小时用气量简单地进行相加，而应根据所有用户燃气用气量的变化叠加后确定。确定燃气小时计算流量的方法有两种：不均匀系数法和同时工作系数法。城市燃气用气量及调峰（一）不均匀系数法对于只有居民和商业用气的燃气输配管道，小时计算流量可以按下式计算：Qh=Qa.Kmmax.Kdmax.Khmax/8400=Qd/nQh——燃气小时计算流量，m3/h；Qa——年燃气用量，m3/a；Kmmax——月高峰系数；Kdmax——日高峰系数；Khmax——小时高峰系数；n——年燃气最大负荷利用小时数，h/a。这相当于假设一年中的用气量是均匀的，并等于小时最大用气量，则全年用气量在n小时内用完。城市燃气用气量及调峰居民生活和商业用户用气的高峰系数，应根据该城镇各类用户燃气用量（或燃料用量）的变化情况，编制成月、日、小时用气负荷资料，经分析研究确定。当缺乏实际统计资料，或对未用气的城镇进行规划设计时，可结合当地的具体情况，参照相似城镇的系数值进行选取，也可按下列推荐值选取。当供气用户数多时，小时高峰系数应选取低限值。城市燃气用气量及调峰Kmmax=1.1~1.3，Kdmax=1.05~1.2，Khmax=2.2~3.2Kmmax·Kdmax·Khmax=2.514~4.99工业企业和燃气汽车用户燃气小时计算流量，宜按每个独立用户生产的特点和燃气用量（或燃料用量）的变化情况，编制成月、日、小时用气负荷资料确定。采暖通风和空调所需燃气小时计算流量，可按国家现行标准《城市热力网设计规范》CJJ34有关热负荷规定，并考虑燃气采暖通风和空调的热效率折算确定。城市燃气用气量及调峰（二）同时工作系数法对于供应户数<2000户的独立居民小区和庭院燃气支管、屋内管，小时计算流量要求计算的数据精确一些，应该按所有燃气用具的额定耗气量和同时工作系数来确定，即：Qh=Kt∑KNQn式中Qh——燃气管道计算流量，m3/h；Kt——不同类型用户的同时工作系数；当缺乏资料时，可取1；K——燃具同时工作系数；居民生活用燃具可按表4-15确定，公共建筑和商业用燃具可按加热工艺要求确定；N——同一类型燃具的数目；Qn——燃具的额定流量，m3/h。城市燃气用气量及调峰同时工作系数K反映了燃气用具同时使用的程度，它与用户的生活规律、燃气用具的数量和类型、用具的热负荷、燃气的发热量、燃烧器的燃烧效率以及地区的气候条件等因素有关。同时工作系数一般是通过对一群同类型用户用气实际数据测定，经过适当的数理统计得出的。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11.001.00400.390.1821.000.56500.380.17830.850.44600.370.17640.750.38700.360.17450.680.35800.350.17260.640.31900.3450.17170.60.291000.340.1780.580.272000.310.1690.560.263000.300.15100.540.254000.290.14150.480.225000.280.138200.450.217000.260.134250.