遵义市城镇燃气管网设计

遵义市城镇燃气管网设计摘要：各类企业都需要用到燃气，小至居民做菜做饭，大到工业冶铁炼钢，可以说燃气在现代社会占据了一个很重要的地位。燃气使用的气源从一开始的煤炭，演变成液化石油气，再到天然气的普及，经过了一段漫长的时光，所以说燃气的发展是人类发展史上一段光辉的历史。本设计为遵义市城镇管网设计，设计内容包括城镇燃气负荷计算；环状管网的水力计算；调压站、燃气门站的设计；储气罐的选型；以及公路的跨越工程设计。关键词：城镇燃气管网；用气量；环状管网；水力计算；天然气DesignofUrbanGasPipeNetworkinZunyiCityAbstract:Allkindsofenterprisesneedgas,assmallasresidentscooking,aslargeasindustrialsmeltingironsteelmaking,Itcanbesaidthatgasoccupiesaveryimportantpositioninmodernsociety.Thegassourceusedbygasfromthebeginningofcoal,evolvedintoliquefiedpetroleumgas,andthentothepopularityofnaturalgas,afteralongtime,sothedevelopmentofgasisaglorioushistoryinthehistoryofhumandevelopment.ThisdesignisthedesignoftownpipenetworkinZunyi.Thedesigncontentsincludethecalculationoftowngasload;thehydrauliccalculationofringpipenetwork;thedesignofpressureregulatingstation,gasgatestation;theselectionofgasstoragetanks;andthedesignofhighwaycrossingengineering.Keywords:Urbangaspipenetwork;gasconsumption;ringpipenetwork;hydrauliccalculation;naturalgas目录TOC\o"1-3"\h\u1绪论 61.1遵义市地理位置 61.2天然气发展现状 61.3城市天然气规划指导思想 62原始资料 72.1气源资料 72.2组分基本性质 73燃气物理化学性质计算 83.1密度和相对密度 83.1.1平均分子量 83.1.2平均密度 83.1.3相对密度 83.2动力黏度 83.3运动黏度 93.4燃气的低发热值 93.5华白指数 93.6爆炸极限 93.7燃气物化性质汇总 104用气量计算 114.1区域人口计算 114.2小区人口计算 错误!未定义书签。4.3城镇燃气用气量的负荷定义及分类 164.4居民生活年用气量 164.5商业年用气量 174.6工业年用气量 184.8城镇燃气年用量 184.9城镇燃气负荷工况 194.9.1月用气工况 194.9.2日用气工况 194.9.3小时用气工况 204.10计算流量 205燃气输配系统供需平衡 215.1燃气输配系统供需平衡方法 215.2遵义市燃气系统供需平衡方案 215.2.1季节调峰和月调峰 215.2.2日调峰 215.2.3小时调峰 215.3储气容积的确定 215.4储气罐的选型 236燃气输配系统的选择 256.1燃气输配系统的构成 256.2压力级制的确定 256.3输气方案选择 257管道规划 267.1布线依据 267.2中压管网的布置 267.3管道跨越工程 278燃气管网水力计算 288.1环状管网水力计算方法 288.2环状管网计算公式 299天然气门站设计 319.1门站的功能 319.2门站的设置与总平面设计 319.2.1门站的设置 319.2.2门站的选址 319.3门站设备选型 319.3.1阀门 319.3.2除尘器 319.3.3计量装置 319.3.4计量装置 329.3.5切断阀 329.3.6调压器 329.3.7预热装置 3210天然气调压站设计 3310.1调压设施的类型 3310.2调压设施的设置 3310.3调压器选型 3511管道防腐 3611.1防腐材料的选择原则 3611.2防腐材料质量指标 36设计总结 38参考文献 39致谢 40声明 41附录 421绪论1.1遵义市地理位置遵义市处于贵州省的北部，中国的西南部，经纬度为北纬（N）27°73′，东经（E）106°92′，它的北边是重庆市，西边是四川省，起到了重要的交通枢纽作用。下辖地区有三个区、九个县、两个县级市和新蒲新区。占地面积面积约为36762km2，大概有800万常住人口。1.2天然气发展现状据了解，遵义到仁怀的长距离天然气管道在2013年下半年已经开始铺设，这条线路全长约137.2km。这条管线建成后的第一年输送了天然气大约一亿m3，按照数据来讲，到2023年的输送量将达到4.5亿m3，这会彻底改变遵义市对燃气的需求，从人工煤气和液化石油气向天然气的转变有助于提高空气质量，促进节能减排。1.3城市天然气规划指导思想本市只要进一步提升天然气生产供给储存销售和供应保障的综合能力，这样一来就能为贵州省经济社会保持健康发展奠定坚实的能源基础，使得全省的发展蓬勃向上。 2原始资料2.1气源资料表2-1燃气化学成分表地点：遵义气源参数：纯天然气CH4C3H8C4H10C5H12CO2O2N298%0.3%0.3%0.4%0%0%1%2.2组分基本性质单一气体的物理特性作为计算各种混合燃气特性的基础数据。遵义市所用的纯天然气各组分在标准状态下的主要物理热力特性值列于下表中。表2-2各组分气体基本性质汇总表分子式CH4C3H8C4H10C5H12CO2O2N2体积分数（%）980.30.30.4--1分子量M16.04344.09758.12472.151044.009831.998828.014摩尔容积VM22.362121.936221.503620.891022.260122.392322.403密度ρ0.71742.01022.7033.45371.97711.42911.2504相对密度S（空气=1.29）0.55481.5542.092.667——————气体常数R52.8819.2314.5911.7519.2726.530.27临界温度TC190.7369.9425.2469.5304.2154.8126.2临界压力PC4.584.23.63.337.295.013.35高热值Hh39752101039133580168989——————低热值HL3583293030123364156374——————爆炸上限Lh（体积%）159.58.417.8——————爆炸下限LL（体积%）52.371.861.4——————动力黏度10.67.656.976.4814.319.817运动黏度14.53.812.531.857.0913.613.3无因次系数C164278377321266131112沸点t（℃）-161.49-42.05-0.5-47.72-78.2-182.98-195.78定压比热CP1.5452.964.132.6751.621.3151.302绝热指数K1.3091.1611.1441.171.3041.41.4023燃气物理化学性质计算3.1密度和相对密度3.1.1平均分子量混合气体平均分子量的计算公式如下：M=r1M1+r2M2…+rnMn（3-4）式中：M——混合气体平均分子量。计算得到M=1/100*（16.043*98+44.097*0.3+58.124*0.3+72.151*0.4+28.0134*1)=16.63.1.2平均密度混合气体的平均密度可以根据单一气体密度和它包含的容积成分用下面的公式计算：ρ=r1ρ1+r2ρ2+…+rnρn（3-5）式中ρ1，ρ2···ρn——混合气体各组分的密度，kg/m3；ρ——混合气体的平均密度，kg/m3。计算得到=（0.7174*98+2.0102*0.3+2.7030*0.3+3.4537*0.4+1.2504*1)/100=0.74kg/m3（标准状态）3.1.3相对密度混合气体相对密度计算公式如下：s=ρ式中：ρ——混合气体的平均密度，kg/m3；1.293——标准状态下空气的密度，kg/m3。计算得到=0.74/1.293=0.573.2动力黏度混合气体动力粘度计算公式如下：=100*10^-6/(94.71/10.60+0.8/7.65+1.05/6.97+1.74/6.48+1.7/17)=10.46*10^-6Pa·s式中：gCH4=16.043*98/16.6=94.71gC3H8=44.097*0.3/16.6=0.8gC4H10=58.124*0.3/16.6=1.05gCmHn=72.151*0.4/16.6=1.74gN2=28.0134*1/16.6=1.7：混合气体的动力粘度，：混合气体各组分的质量成分，%；：混合气体各组分的动力粘度，。3.3运动黏度=10.46*10^-6/0.74=14.14*10^-6式中：流体的运动粘度，m2/s；：相应流体的动力粘度，；：流体的密度，kg/m3。3.4燃气的低发热值将CmHn看做，计算出来低热值为36381KJ/m3，高热值为40337KJ/m3。3.5华白指数QH=(98*39752+0.3*101039+0.3*133580+0.4*168989)/100=40337KJ/m3W=QH/=40337/=53428KJ/m33.6爆炸极限将惰性气体都看为N2，燃气的爆炸极限可用下式计算：式中：L——含惰性气体的燃气的爆炸极限（上限或者下限），%；Lk——燃气中可燃气组分的爆炸极限（上限或者下限），%；rk——燃气中可燃气组分含量；ro——燃气中氧气组分含量；rN——燃气中惰性气体组分含量；m——燃气中可燃气组分数。L下=100/（98/5+0.3/2.37+0.3/1.86+0.4/1.4)=4.96%L上=100/（98/15+0.3/9.5+0.3/8.41+0.4/7.8)=15.03%含惰性气体后的爆炸极限L’下=4.96*(1+0.01/0.99)*100100+4.96*0.01/0.99=5.01%L’上=15.03*(1+0.01/0.99)*100100+15.03*0.01/0.99=15.16%3.7燃气物化性质汇总表3-4燃气物化性质汇总表名称符号单位数值平均分子量M16.6平均密度ρkg/m30.74相对密度skg/m30.57运动黏度υm2/s14.14*10^-6动力黏度μm2/s10.46*10^-6高热值HHMJ/m340.337低热值HLMJ/m336.381爆炸下限L%5.01爆炸上限L%15.16地点：遵义气源：纯天然气4用气量计算4.1区域人口计算将城镇划分成4个区域，区域1由环状管网Ⅰ和4号节点供气；区域2由环状管网ⅠI和6号节点供气；区域3由环状管网ⅠII和11号节点供气；区域4由环状管网Ⅲ和10号节点供气。接下来确定每一个区域的人口密度，然后根据区域面积乘以人口密度求出各个供气区域的人口。计算得到人口一共64883人，大约等于6.48万人。具体数据见下表：表4-1区域面积、人口密度、人数汇总表区域编号区域面积（m2）区域人口密度（人/hm2）区域人数（人）区域1364301.960021858区域2366556.7260021993区域3209978.4660012599区域4140542.926008433汇总1081380600648834.2小区人口计算对区域I进行小区等级负荷计算。4号节点连接的调压站附近人口密度为600（人/hm2）。4号节点供气区域人口计算：表4-24号节点供气区域人口数汇总表环I区域面积（m2）区域人口密度（人/hm2）区域人数N(人）小区154175.476003251小区221707.686001302小区322826.416001370小区444183.426002651小区510740.75600644小区619236.696001154小区724563.796001474小区81992.38600120小区95936.45600356小区1020605.896001236小区1131877.746001913小区1215675.44600941小区1331055.126001863小区1442315.686002539小区1517408.996001045对区域II进行小区等级负荷计算。6号节点连接的调压站附近人口密度为600（人/hm2）。6号节点供气区域人口计算：表4-36号节点供气区域人口数汇总表环II区域面积（m2）区域人口密度（人/hm2）区域人数(人）小区1647803.666002868小区1721431.486001286小区1834897.596002094小区196586.57600395小区2021887.586001313小区2111851.71600711小区2214152.42600849小区2319061.256001144小区244604.67600276小区2516803.716001008小区2618058.086001083小区2715074.01600904小区2819256.716001155小区291149.4260069小区303045.53600183小区315883.06600353小区328471.07600508小区3320129.776001208小区346766.39600406小区358404.65600504小区3623321.426001399小区3734937.666002096小区382978.31600179对区域III进行小区等级负荷计算。11号节点连接的调压站附近人口密度为600（人/hm2）。11号节点供气区域人口计算：表4-411号节点供气区域人口数汇总表环III区域面积（m2）区域人口密度（人/hm2）区域人数(人）小区3925529.296001532小区406278.58600377小区4119396.476001164小区429997.85600600小区4313582.26600815小区4419459.066001168小区4514645.56600879小区4617216.576001033小区4715332.58600920小区4813739.68600824小区4910111.05600607小区5016865.116001012小区5118074.696001084小区529749.71600585对区域IV进行小区等级负荷计算。10号节点连接的调压站附近人口密度为600（人/hm2）。10号节点供气区域人口计算：表4-510号节点供气区域人口数汇总表环III区域面积（m2）区域人口密度（人/hm2）区域人数(人）小区5342748.696002565小区5433925.256002036小区553186.72600191小区5660682.2660036414.3城镇燃气用气量的负荷定义及分类在人们所做的所有工程中，都是基于燃气负荷数据来算的，天然气工程设计也不除外。进行城市天然气管网管道设计规划时，首先要拟定天然气的用气负荷，用来确立气源位置，设备和管网通过能力。燃气用气可以按照用户类型分成：居民生活用气。商业用气。c)工业企业用气。d)采暖空调用气，通风用气。e)燃气汽车用气。f)其他用气。本设计只考虑居民生活用气、商业用气和工业用气，且将工业用气当做集中负荷处理。4.4居民生活年用气量由于要确定使用天然气的人数，进而来计算供气区域人口生活用气量。就要根据城镇居民的人口数与气化率来决定了居民使用天然气的人口数。根据居民生活的用气量指标、气化率、居民数按下面的公式可以计算居民生活年用气量。q式中：qa1——居民生活年用气量，m3/a；N——居民数，人；K——气化率，%；QP——居民生活用气量指标，MJ/(人·a)；HL——燃气低热值，MJ/m3。以区域I为例，居民生活年用气量按照下面的公式计算：设计要求气化率为95%，居民生活用气量指标为3000MJ/(人·a)其他区域居民生活用气量指标见附表（因为人数保留位数不同，数值有差异）。4.5商业年用气量商业年用气量可按下式计算:qa2式中qa2——商业年用气量，m3/a；N——居民数，人；M——各类用气人数占总人口的比例数，%；QC——各类商业用气量指标，MJ/(人·a)；HL——燃气低热值，MJ/m3。设计任务书要求如下：表4-6公共建筑规划上指标及其耗气指标项目规划指标单位耗热指标单位饮食业20座位/千人900万千焦/座位·年幼儿园全托30人/千人200万千焦/人·年幼儿园半托45人/千人100万千焦/人·年医院8床位/千人350万千焦/床位·年旅馆8床位/千人80万千焦/床位·年理发馆6000次/千人·年0.4万千焦/人次以区域2为例，计算商业年用气量如下：a)饮食业b)幼儿园全托c)幼儿园半托d)医院e)旅馆f)理发馆根据规划，区域2为公共建筑商业用地，所以商业年用气量为餐饮业、幼儿园全托、幼儿园半托、医院、旅馆和理发馆商业年用气量的总和，即：qa2=6119.73+2039.91+1529.93+951.96+217.59+815.96=11675.08m3/a其他供气区域的商业年用气量数据见附表（计算误差来源于人口数取舍）。4.6工业年用气量共有三个工厂:食品厂（环I），建材厂（环II），化工厂（环III）。食品厂200Nm3/时(二班制)。化工厂500Nm2/时(三班制)。建材厂400Nm3/时(二班制)。4.7未预见量根据《燃气工程设计手册》的要求，城镇燃气年用气量还要算上未预见量，主要包括管网的燃气漏损量和发展过程中未预见到的供气量，一般未预见量按总用气量的5%来计算。未预见量=（4-3）以区域1为例，计算未预见量：未预见量=各个未预见量分项结果见附表。4.8城镇燃气年用量城镇燃气年用量Qa计算式如下：（4-4）以区域1为例，计算城镇燃气年用量：各区域城镇燃气年用量的结果见附表。4.9城镇燃气负荷工况城镇各类燃气用户的需用工况就是各用户的用气量，不是均匀度。这点是城镇燃气输配工程中必须要考虑到的。用气的不均匀性可以分为三项：月不均匀性（或者季节不均匀性），日不均匀性和时不均匀性。4.9.1月用气工况在一年中的各月的用气不均匀性用月不均匀系数表示。因为每月天数在28~31d内变化，所以月不均匀系数Km用下面的公式计算:K月不均匀系数最大的月，也就是十二个月中平均日用气量最大的月，被叫做计算月，并将最大的月不均匀系数Km,max称为月高峰系数。本设计燃气管网的月不均匀系数见下表：表4-7月不均匀系数表月份123456789101112系数1.191.211.11.00.90.850.80.750.851.01.151.2所以Km,max=1.214.9.2日用气工况用日不均匀系数表示个月(或者一周)中的日用气量的不均匀性。日不均匀系数Kd值按下式计算：K该月中最大日不均匀系数Kd,max称为该月的日高峰系数，该日称为计算日。本设计的日不均匀系数见下表：表4-8日不均匀系数表星期一二三四五六日系数0.940.860.850.921.031.161.24因此Kd,max=1.244.9.3小时用气工况一天中小时用气量的不均匀性由小时不均匀系数来表示。小时不均匀系数Kh值按下式计算:K这一天的日最大小时不均系数Kh,max被称为该日的小时高峰系数。本设计的小时不均匀系数见下表：表4-9小时不均匀系数表小时0—11—22—33—44—55—66—77—8系数0.660.660.660.660.641.051.171.14小时8—99—1010-1111-1212-1313-1414-1515-16系数1.081.171.181.181.171.091.171.20小时16-1717-1818-1919-2020-2121-2222-2323-24系数1.311.361.361.280.720.700.710.66因此Kh,max=1.364.10计算流量本设计用年用气量和用气不均匀系数法来算居民生活和商业用户燃气小时计算流量，下面是计算公式：q式中：q——燃气管道计算流量，m3/h；qa——年用气量，m3/a；Km,max——月高峰系数；Kd,max——计算月日高峰系数；Kh,max——计算月计算日小时高峰系数。举例14号支管，计算计算流量：其它地区的计算流量见附表。5燃气输配系统供需平衡5.1燃气输配系统供需平衡方法城市燃气需用工况是随月、日、时不断变化的，所以是不均匀的。但是燃气气源的供应量不可能完全跟随需用工况的变化而变化。为此采取以下方法使燃气输配系统供需平衡。a)改变气源的生产能力和设置机动气源采用平衡气的季节的不均匀性来改变空气源的生产能力和设置机动空气源的供求平衡。b)利用缓冲用户和发挥调度作用城市燃气供应缓冲用户可以是一些大型的锅炉房和工业企业。c)利用储气设施（i）地下储气（ii）液态储存（iii）管道储气5.2遵义市燃气系统供需平衡方案5.2.1季节调峰和月调峰查手册了解到，当采用天然气作为气源时，平衡城镇燃气季节和月用气不均匀性，应由供气方（即气源方）统筹进行解决。5.2.2日调峰查手册了解到原则上城镇燃气的日不均匀用气也是由供气方统筹解决。5.2.3小时调峰查手册了解到采用天然气作为气源的时候，需要调度气量应当由供气方来解决平衡小时的用气不均匀性问题，如果供气不足时可由城镇燃气输配系统来解决。5.3储气容积的确定本设计按计算月燃气消耗的日不均衡工况来计算储气容积，基本步骤如下:a)根据计算月最大日平均小时供气量均匀供气，则小时产气量为1/24=4.17%。b)计算日或者周的燃气供应量与消耗量的累计值。c)计算燃气供应量的累计值与燃气消耗量的累计值之差，得到每小时末燃气的储存量。表5-1每小时用气量占日用气量的百分比小时0~11~22~33~44~55~66~77~8%2.75%2.75%2.75%2.75%2.67%4.38%4.88%4.75%小时8~99~1010~1111~1212~1313~1414~1515~16%4.50%4.88%4.92%4.92%4.88%4.55%4.88%5.00%小时16~1717~1818~1919~2020~2121~2222~2323~24%5.46%5.67%5.67%5.34%3.00%2.92%2.96%2.75%表5-2储气容量计算表小时供应量累计值（%）用气量（%）储存量（%）小时供应量累计值（%）用气量（%）储存量（%）小时内累计值小时内累计值0-14.172.752.751.4212-1354.174.8851.782.391-28.332.755.502.8313-1458.334.5556.332.002-312.502.758.254.2514-1562.504.8861.211.293-416.672.7511.005.6715-1666.675.0066.210.464-520.832.6713.677.1616-1770.835.4671.67-0.845-625.004.3818.056.9517-1875.005.6777.35-2.356-729.174.8822.936.2418-1979.175.6783.03-3.867-833.334.7527.685.6519-2083.335.3488.37-5.048-937.504.5032.185.3220-2187.503.0091.37-3.879-1041.674.8837.064.6121-2291.672.9294.29-2.6210-1145.834.9241.983.8522-2395.832.9697.25-1.4211-1250.004.9246.903.1023-24100.002.75100.000.00图5-1用气量变化曲线和储罐工作曲线计算月最大日用量计算如下：q所需储气容积：5.4储气罐的选型考虑到气温及其他外界条件的变化、储罐存在部分的垫底气体和罐顶气体不能使用，还有供气量的波动与用气负荷的误差，储气罐的实际容积应该有一定的富余量。这些气体大约占储气罐几何容积的15%~20%，所以低压湿式储气罐的几何容积按照下面的公式来计算：V式中：Vc——储气罐几何容积，m3；V——所需储气容积，m3；φ——气罐的活动率，取0.75-0.85.计算得：所以选用储气罐的经济技术参数如下表：表5-3低压湿式储气罐经济技术指标结构参数个数12公称容积（m3）6000600有效容积（m3）6100630形式直立式钢水池混凝土基础直立式混凝土水池桩基单位耗钢量（kg/m3）32.3957.51压力（Pa）15801960全高（m）24.014.5水池直径（m）26.8817.48水池高（m）11.87.4节数11塔节（m）D=26.1,H=11.45D=10.68,H=7.14选用一个6000m3的和两个600m3的储气罐。6燃气输配系统的选择6.1燃气输配系统的构成城镇燃气输配系统构成如下：门站或者气源厂压缩机站、储气设施、计展装置、输配管道、调压装置等。6.2压力级制的确定根据气源；城市现状与发展规划；储气措施；大型用户与特殊用户状况来确定输气系统压力级制。因为储罐最高运行压力一般为1.6MPa，所以当天然气压力大于2.0MP时，采用管道储气比储罐储气经济。，对城区天然气输配系统来说，单级中压系统不仅避免了中、低压管并行敷设还比较经济。6.3输气方案选择根据多方面考虑，本设计天然气输配系统采用中压环状管网并结合管道储气或者储气罐储气。

7管道规划7.1布线依据天然气管道都采用埋地敷设。表7-1地下燃气管道与建筑物、构筑物或相邻管道之间的水平净距（m）项目地下燃气管道低压中压B中压A次高压B次高压A建筑物的基础外墙面0.7—1.0—1.5——4.5—6.5给水管0.50.50.51.01.5污水、雨水排水管1.01.21.21.52.0电力电缆直埋在导管内0.51.00.51.00.51.01.01.01.51.5通讯电缆直埋在导管内0.51.00.51.00.51.01.01.01.51.5燃气管道DN≤300mmDN＞300mm0.40.50.40.50.40.50.40.50.40.5热力管直埋热水蒸汽1.01.01.02.01.02.01.02.01.53.0在管沟内1.01.01.51.52.0电杆基础≤35kV＞35kV1.02.01.02.01.02.01.05.01.05.0通讯照明电杆1.01.01.01.01.5铁路路堤坡脚5.05.05.05.05.0有轨电车钢轨2.02.02.02.02.0街树0.750.750.751.21.27.2中压管网的布置中压管网一般按下列原则布置：管网与管网之间，管网与建筑物之间，保持安全距离；中压管道支管管应布置在负荷中心来减少枝管长度；c)为了提高其输气和配气的安全可靠性，尽量布置成环网；d)避免在闹市区敷设；e)避免沿高压电缆敷设；f)不易穿过大型建筑，否则会造成很大的经济损失g)管道布置要得到规划部门的认可。中压管道平面布置见图纸。7.3管道跨越工程公路及城市主干道跨越是城镇天然气管道的重要组成部分。首先要考虑具体的穿越方案之前还需估算施工方案的可行性、管道安全性和经济性等因素。对于高速公路穿越采用钢筋混凝土套管保护。过公路跨越过程具体设计见图纸。由于图纸中没有铁路和河流，故本设计无需跨越铁路和河流。8燃气管网水力计算8.1环状管网水力计算方法进行管段编号，暂时确定供气零点为Ⅰ环的3号点；Ⅱ环5号点；Ⅲ环8号点。拟定燃气方向，并在水力计算图上标注。然后计算途泄流量和转输流量，从零点开始，沿着与气流相反方向推算到供气点。我将三个工业区集中负荷放在三个节点上，由两侧管段供气，转输流量各分担一半，这个在后面附表里面会有说明。在计算环网时将支管也作为集中负荷处理。校核验算转输流量之和，调压站由1-2、1-5和1-8管段输出的燃气量为：（64+421）+（49+886）+（42+709）=2136m3/h由各环的供气量及集中负荷得：340.44+200+400+500+220+290+128+56=2134m3/h由于误差的存在，两者的近似值大致相等，可认为相符。根据公式（P12-P22）/L来预选管径，局部阻力损失取沿程摩擦阻力损失的10%。供气点至零点的平均距离为管段1-2、2-3、1-8、8-7、1-8、8-9、9-10、10-11、11-12距离之和的1/3。即L=1553m，设计压力0.3MPa（表压）；P12-P22=（300+101.3）2-（300+101.3-20）2=15652（kPa2）（8-1）所以（P12-P22）/L（1+0.1）=9.162（kPa2·m-1）P表示绝对压力根据初步初步流量分配及单位长度平均压力降选择各管段管径。表8-1K9等级球墨铸铁管选型公称直径DN（mm)外径(mm)壁厚K8K9K10K1280986.06.01001186.11501706.32002226.42502746.87.59.0K9为国家标准管道，所以选择K9等级管道。计算得到DN80的管道对应的内径为86mm；DN100的管道对应的内径为105.8mm；DN150的管道对应的内径为157.4mm；DN200的管道对应的内径为209.2mm；DN250的管道对应的内径为236.4mm。预选管径之后计算每个管段的流速，保证管道流速不超过20m/s这个限额。如果流速超过20m/s，则调整管道，重新选择管径。预选管径及流量分配情况，管段雷诺数见附表。流速计算式如下：（8-2）式中：Q——管段流量，Nm³/h；d——管道内径，mm；ω——气体流速，m/s。燃气在高、中压管道中的运动状态绝大多数处于紊流的粗糙区，雷诺数对的影响为高阶无穷小，可以忽略不计，所以铸铁管摩阻系数λ计算式如下：（8-3）式中：λ——摩擦阻力系数；Q0——管段流量，Nm³/h；d——管道内径，mm；（8-4）公式来源于《燃气输配》第五版式中：P——绝对压力，kPa；Q0——管段流量，Nm³/h；d——管道内径，mm；ρ0——密度，kg/Nm3；T——燃气绝对温度，K；T0——标准状态绝对温度，273.15K。L——燃气管道的计算长度（km）8.2环状管网计算公式计算环状管网水力计算时，对压力降闭合差有要求，对于工程计算而言，一般闭合差小于10%。对于中压环状管网而言：Σδδ管段校正流量计算式如下：ΔΔΔ式中：ΔQnn'——邻环校正流量的第一个近似值，（Nmδp2Qns——与该邻环共用管段的δ从水力计算附表的初步计算可见，三个环的闭合差的精度均大于10%，所以进行第一次校正，第一次校正仍有两个环的闭合差超过10%，，所以进行第二次校正，第二次校正最大闭合差正好为10%，所以进行第三次校正，第三次校正最大闭合差为三号环1.39%，符合闭合差小于10%的要求，满足工程精度的要求，接下来进行节点压力的推算，水力计算结果见附表。本设计在校正流量计算之后，将燃气管网中实际的流量进行重新分配，使得集中负荷的预分配量有所调整，于是零点的位置也会跟着移动。点3的食品厂集中负荷由4-3管段供气124.71m3/h,由2-3管段供气75.29m3/h。点7的建材厂集中负荷由6-7管段供气165.4m3/h,由8-7管段供气234.6m3/h。点12的化工厂集中负荷由11-12管段供气219.83m3/h,由13-12管段供气280.17m3/h。最小压力出现在11-17管道的末端，为391.47kPa，所以管道最大压力降为9.86kPa，小于允许压力降20kPa。最后绘制图纸。9天然气门站设计9.1门站的功能根据燃气设计规范，一般情况下要把门站设置在城市燃气输送管道的最初位置，燃气会被输送过来被门站接收。门站有很多基础的功能，比如：计量、加臭、过滤、稳定压力、调整压力等。除此以外，为了门站的安全性、可靠性和方便管理管理，还需要对门站在功能上作以下考虑:a)当门站发生故障的时候，过站的旁通阀门要能被及时开启，来保证城镇管网的正常输气。b)所有阀门开启关闭、流量、温度压力等信息全部通过通信设备传送到输配调度中心。c)在进气管上设置安全放散阀，来避免瞬时超压对下游管网设备产生不利影响。9.2门站的设置与总平面设计9.2.1门站的设置城市门站用来接收从长输管道送来的燃气。占地面积较大的城市，可以敷设两条分开输送的管道，有利于对周围区域稳定供气。9.2.2门站的选址门站的选址的要求如下:a)与供气区域保持一定的安全距离b)不能布置在不良地质地区或紧靠河流，或经常下大雨的地区;c)不能布置在油库、铁路枢纽站、飞机场等重要目标附近;d)选址要有能发展的余地;e)经济上允许时，尽可能利用长输管道来储气;f)门站应该布置在四周空旷的市郊区，按照规范留有一定的安全距离。9.3门站设备选型9.3.1阀门球阀一般用于天然气门站内重要部分，其他地方选用比较廉价的平板闸阀。本设计选用球阀。9.3.2除尘器本次设计选用旋风除尘器，它具有效率高，处理能力大，不消耗材料的特点，适合输气管道的各种场合。9.3.3计量装置本设计选用皮碗清管器。它的优点为寿命较长，夹板直径小，也不易直接或间接破坏管道。9.3.4计量装置本设计选用压差流量计。差压式流量计测量范围大，它主要是用孔板通过测量孔板前后的压差变化来测量燃气流量。9.3.5切断阀切断阀从字面意思上来看就是能将与气源连接的的管道断开，这样一旦其它设备出现问题，就能保证安全。9.3.6调压器按最大流量Qmax选用调压器：q式中：qj——管网计算流量，m3/h.选用一个RTJ-80/4000FKHRT衡量式调压器。出口压力0.3MPa9.3.7预热装置选用预热器的要求如下：为了使预热器尺寸小、用材省、重量轻以及价格低廉，要使得预热器单位体积的传热面积要大。还应包括性能好、维修护理简单。

10天然气调压站设计10.1调压设施的类型按照调压站作用的功能区分，有区域调压站和专用调压站，还有调压柜和调压箱之分。当区域调压站设置于中——低压两级管网的系统时，调压站的出站管道与低压管网相连接；当箱式的调压装置建设在中压一级管网系统的时候，调压箱的出口管道与小区的庭院管道(或者楼前管道)相连接。调压柜既可作为管网级间调压，也可用于中压一级管网系统调压直供居民住宅小区或其他用户。10.2调压设施的设置中低压调压站配置原则如下：a)在负荷中心地带布置调压站，在集中用户或大用户附近选定调压站位置。b)尽量别布置在城市繁华的位置，一般可以选择在居民区的街坊里、广场或者绿化地带或大型天然气用户处选址。c)调压站的作用半径一般在0.5km，天然气流量2000~3000m3/h范围内。d)考虑相邻调压站之间互济关系，提高事故工况天然气输送安全可靠性。其他建筑物、构筑物和调压站（含调压柜）的水平间距应该符合以下规定：表10-1调压站（含调压柜）与其他的建筑物、构筑物水平间距（m）设置形式调压装置入口燃气压力级制建筑物外墙面重要公共建筑、一类高层民用建筑铁路（中心线）城镇道路公共电力变配电柜地上单独建筑物高压（A）18.030.025.05.06.0高压（B）13.025.020.04.06.0次高压（A）9.018.015.03.04.0次高压（B）6.012.010.03.04.0中压（A）6.012.010.02.04.0中压（B）6.012.010.02.04.0调压柜次高压（A）7.014.012.02.04.0次高压（B）4.08.08.02.04.0中压（A）4.08.08.01.04.0中压（B）4.08.08.01.04.0地下单独建筑中压（A）3.06.06.0——3.0中压（B）3.06.06.0——3.0地下调压箱中压（A）3.06.06.0——3.0中压（B）3.06.06.0——3.0

10.3调压器选型按照第九章门站调压器选型的计算方法，再根据水利计算结果，归纳整理出每个区域流量、管径和压力值，汇总下表：表10-2调压器选型基本数据调压区域流量（m3/h）管径（mm）进口压力（kPa）进口压力（MPa）区域122080396.040.396区域229080395.880.396区域312880391.470.391区域45680397.860.398因此调压器进口压力选取0.4MPa，出口压力为10kPa。选取RTJ-FP轴流式调压器系列。表10-3RTJ-FP轴流式调压器产品参数连接方式法兰连接；公称尺寸DN80\DN100\DN150取压方式外置式允许最大进口压力10MPa出口压力设定范围0.001~4MPa稳定精度等级关闭压力压力等级PN4.0MPa温度适应范围-40℃~60℃11管道防腐工程中通常采用添加外涂层的方法减少或者阻断腐蚀电流来削减电化学腐蚀对于埋地管道外壁腐蚀，从而缓解腐蚀。现在，常用的外防腐层主要有以下六种：石油沥青、煤焦油瓷漆(树脂)、环氧煤沥青、熔结环氧粉末、挤压聚乙烯(二层/三层PE)以及聚乙烯胶粘带。11.1防腐材料的选择原则原则分为以下几点：a)化学性质不活泼，不易与其他化学物质发生反应。b)机械强度高，粘结力大，抗冲击，抗土壤应力，不易损伤。c)不易被阴极剥离。d)不易被微生物侵蚀。e)不易老化，寿命长久。f)施工及维修方法简单。g)不会污染环境，经济实惠。11.2防腐材料质量指标本设计使用环氧煤沥青作为防腐涂料。该涂料的技术指标、防腐层技术指标与漆膜技术指标如下表：表11-1涂料技术指标序号项目指标试验方法底漆面漆1黏度（涂-4粘度计25℃±1℃）（s）常温型60~10080~150GB/T1723低温型40~8050~1202细度（μm）≤80≤80GB/T17243固体含量（%）常温型≥70≥80GB/T1725低温型≥75表11-2防腐层技术指标序号项目指标试验方法1剪切粘贴强度（MPa）≥4SYJ412阴极剥离（级）1~3SYJ373工频电气强度（MV/m）≥204体积电阻率（Ω·m）≥1×10105吸水率（25℃，24h）（%）≤0.46耐油性（煤油，室温，7d）通过7耐沸水性（24h）通过

表11-3漆膜技术指标序号项目指标试验方法底漆面漆1干燥时间（25℃±1℃）（h）表干常温型≤1≤4GB/T1728低温型≤0.5≤3实干常温型≤6≤16低温型≤3≤82颜色及外观红棕色、无光黑色、无光目测3附着力（级）11GB/T17204柔韧性（mm）≤2≤2GB/T17315耐冲性（cm）≥50≥50GB/T17326硬度≥0.4≥0.4GB/T17307化学试剂性10%H2SO4（室温，3d）漆膜完整、不脱落GB/T176310%NaOH（室温，3d）漆膜无变化10%NaCl（室温，3d）漆膜无变化

设计总结本毕业设计完成了对遵义市城镇燃气管网的综合设计，通过构建环状输气管网来保证城区的燃气供应。环状管网的闭合差均符合工程设计要求（精度10%）。经过输气方案的选型，最终确定建设单级中压天然气管道。经过水力计算，输气管道经济可靠，符合规范对流速的要求，使管道达到安全运行的目的。设计方案的各个图纸均按照设计规范的要求绘制，具体图纸设计见图纸集。参考文献[1]严铭卿.燃气工程设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.[2]段常贵.燃气输配[M].北京：中国建筑工业出版社，2016.[3]GB50028-2006，城镇燃气设计规范[S].[4]GB50494-2009，城镇燃气技术规范[S].[5]GB50016-2014，建筑设计防火规范[S].[6]CJJ63-2018，聚乙烯燃气管道工程技术标准[S].[7]CJJ63-2005，城镇燃气输配工程施工及验收规范[S].[8]CJJ94-2009，城镇燃气室内工程施工及验收规范[S].[9]CJJ/T146-2011，城镇燃气报警控制系统技术规程[S].[10]CJJ/T130-2009，燃气工程制图标准[S].[11]GB50028-2006，.城镇住宅燃气设计规范中国建筑工业出版社.2006.[12]项友谦.《燃气热力工程常用数据手册》.北京.中国建筑工业出版社.2000年第一版.[13]沈松泉.《压力管道安全技术》.南京.东南大学出版社.2000.[14]李公藩.《燃气工程便携手册》.北京.机械工业出版社.2003年第一版.[15]叶欣.《燃气热力工程施工便携手册》.北京.中国电力出版社.2006年第一版.[16]GB50016.2006，《建筑防火设计规范》[S].[17]《燃气工程设计施工图集》.北京市煤气热力工程设计院有限公司.2005.[18]詹淑慧.《燃气供应》[M].北京：中国建筑工业出版社.2004.[19]CJJ/T148-2010，《城镇燃气加臭技术规程》.致谢在这次毕业设计中要感谢我的指导老师-王茂老师，让我从一开始的无从下手变得有了方向，正所谓十年树木，百年树人。在此我也要感谢身边一起做燃气的同学，正是有了他们在一起讨论解决问题，才能让我一步步顺利向下。声明本人郑重声明：本设计是本人在盐城工学院学习期间，在指导教师指导下独立完成的。其内容真实可靠，如存在抄袭、剽窃现象，本人愿承担全部责任。同时，本人完全了解并愿意遵守盐城工学院有关保存、使用毕业设计的规定，其中包括：1.学院有权保管并向有关部门递交毕业设计的原件与复印件。2.学院可以采用影印、缩印或其他复制方式保存毕业设计。3.学院可以以学术交流为目的，赠送和交换毕业设计。4.学院可以允许毕业设计被查阅或借阅。5.学院可以按著作权法的规定公布毕业设计的全部内容或部分内容（保密毕业设计在解密后遵守此规定）。除非另有科研合同或其他法律文书制约，本设计的科研成果属于盐城工学院。特此声明！声明人签名：二〇年月日附录环I人口、用气量、流量汇总表环I区域面积（m2）区域人口密度（人/hm2）区域人数N(人）kQpHLqa1qa2未预见量5%Qa计算流量q(m3/h)小区154175.4760032510.95300036.381254638.55780.0012731.93267370.4962.28小区221707.6860013020.95300036.3810.0011679.22583.9612263.182.86小区322826.4160013700.95300036.3810.0012281.12614.0612895.183.00小区444183.4260026510.95300036.381207673.370.0010383.67218057.0450.79小区510740.756006440.95300036.3810.005778.77288.946067.701.41小区619236.6960011540.95300036.3810.0010349.77517.4910867.262.53小区724563.7960014740.95300036.3810.0013215.87660.7913876.673.23小区81992.386001200.95300036.3819364.700.00468.239832.932.29小区95936.456003560.95300036.38127902.830.001395.1429297.976.82小区1020605.8960012360.95300036.38196852.950.004842.65101695.6023.69小区1131877.7460019130.95300036.3810.0017150.94857.5518008.494.19小区1215675.446009410.95300036.3810.008433.74421.698855.432.06小区1331055.1260018630.95300036.3810.0016708.36835.4217543.774.09小区1442315.6860025390.95300036.381198894.510.009944.73208839.2448.65小区1517408.9960010450.95300036.3810.009366.43468.329834.752.29总计364301.9600218580.95300036.381795326.92104964.2345014.56945305.71220.20环II人口、用气量、流量汇总表环II区域面积（m2）区域人口密度（人/hm2）区域人数(人）kQpHLqa1qa2未预见量5%Qa计算流量q(m3/h)小区1647803.6660028680.95300036.381224689.420.0011234.47235923.8954.96小区1721431.4860012860.95300036.381100733.430.005036.67105770.1124.64小区1834897.5960020940.95300036.381164027.590.008201.38172228.9740.12小区196586.576003950.95300036.38130958.560.001547.9332506.497.57小区2021887.5860013130.95300036.3810.0011776.01588.8012364.812.88小区2111851.716007110.95300036.3810.006376.49318.826695.311.56小区2214152.426008490.95300036.3810.007614.32380.727995.041.86小区2319061.2560011440.95300036.3810.0010255.38512.7710768.152.51小区244604.676002760.95300036.3810.002477.42123.872601.290.61小区2516803.7160010080.95300036.3810.009040.78452.049492.812.21小区2618058.0860010830.95300036.38184877.590.004243.8889121.4720.76小区2715074.016009040.95300036.38170851.700.003542.5974394.2917.33小区2819256.7160011550.95300036.3810.0010360.55518.0310878.572.53小区291149.42600690.95300036.3810.00618.4130.92649.330.15小区303045.536001830.95300036.3810.001638.5681.931720.490.40小区315883.066003530.95300036.3810.003165.22158.263323.480.77小区328471.076005080.95300036.3810.004557.63227.884785.511.11小区3320129.7760012080.95300036.38194615.060.004730.7599345.8223.14小区346766.396004060.95300036.38131803.760.001590.1933393.957.78小区358404.656005040.95300036.38139504.000.001975.2041479.209.66小区3623321.4260013990.95300036.381109616.640.005480.83115097.4726.81小区3734937.6660020960.95300036.381164215.930.008210.80172426.7340.16小区382978.316001790.95300036.3810.001602.4080.121682.520.39总计366556.72600219930.95300036.3811115893.7069483.1659268.841244645.71289.93环III人口、用气量、流量汇总表环III区域面积（m2）区域人口密度（人/hm2）区域人数(人）kQpHLqa1qa2未预见量5%Qa计算流量q(m3/h)小区3925529.2960015320.95300036.3810.0013735.33686.7714422.103.36小区406278.586003770.95300036.3810.003378.02168.903546.920.83小区4119396.4760011640.95300036.3810.0010435.74521.7910957.532.55小区429997.856006000.95300036.3810.005379.07268.955648.021.32小区4313582.266008150.95300036.3810.007307.56365.387672.941.79小区4419459.0660011680.95300036.3810.0010469.41523.4710992.882.56小区4514645.566008790.95300036.38168837.880.003441.8972279.7716.84小区4617216.5760010330.95300036.38180922.280.004046.1184968.3919.79小区4715332.586009200.95300036.38172067.050.003603.3575670.4017.63小区4813739.686008240.95300036.38164580.010.003229.0067809.0115.80小区4910111.056006070.95300036.38147524.520.002376.2349900.7511.62小区5016865.1160010120.95300036.3810.009073.81453.699527.502.22小区5118074.6960010840.95300036.38184955.660.004247.7889203.4520.78小区529749.716005850.95300036.38145826.130.002291.3148117.4411.21小区5342748.6960025650.95300036.3810.0022999.761149.9924149.755.63小区5433925.2560020360.95300036.381159457.350.007972.87167430.2139.00小区553186.726001910.95300036.38114978.400.00748.9215727.323.66小区5660682.2660036410.95300036.3810.0032648.431632.4234280.857.99总计350521.38600210310.95300036.381639149.27115427.1437728.82792305.22184.56工业集中负荷7884000总人口64883总Q10866256.64各环单位长度途泄流量环号面积（hm2)居民数（人）本环供气量（Nm3/h)环周边长（m)沿环周边的单位长度途泄流量Nm3/(m·h)I3621600107.911610429000.037II3722200142.08284427600.052III352100090.4458018236500.025总Q=340.4402562各管段的计算流量环号管段号管段长度（m)单位长度途泄流量q(Nm3/(m·h))流量（Nm3/h)附注途泄流量Q10.55Q1转输流量Q2计算流量QI1-210300.037+0.025=0.0626435386421食品厂集中负荷预定由2-3及3-4管段各供100m3/h，14号支管集中负荷全部由5-4管段供给220m3/h2-34200.0371691001091-55500.037+0.052=0.08949278869135-42400.037953443494-36600.0372413100113II1-55500.0894927886913建材厂集中负荷预定由6-7及7-8管段各供200m3/h，15号支管集中负荷全部由5-6管段供给290m3/h5-64500.05223135105236-73800.05220112002111-85500.052+0.025=0.07742237097328-78300.0524324200224III1-85500.0774223709732化工厂集中负荷预定由11-12及13-12管段各供250m3/h，16号支管集中负荷全部由9-10管段供给56m3/h，17号支管集中负荷全部由10-11管段供给128m3/h8-92500.025634604639-103100.0258445245610-116500.02516938038911-12700.025212502511-210300.06264353864212-132500.0256326426713-125500.025148250258支管平差计算表管段号邻环号长度L（m)计算长度L（m)管段流量Q（Nm3/h)内径d（mm)流速v摩阻系数λ单位压力降△p∧2/L(KPa∧2/m)管段压力降△p∧2（KPa∧2)4-14-4204232208610.525763820.0287874112.791181.5662186-15-2402432908613.874870490.0287874114.851179.41062510-16-21521856862.6792853350.0287874110.1839.4541539511-17-240243128866.1240807660.0287874110.95229.7677012中压环网水力计算表环号管段初步计算管段号邻环号计算长度L（m)管段流量Q（Nm3/h)内径d（mm)流速v摩阻系数λ单位压力降△p∧2/L(KPa∧2/m)管段压力降△p∧2（KPa∧2)I1-2III1034421105.813.308790940.0271422753.423538.6261432-3-423109865.2150375270.0287874110.69290.04521141-5II556-913157.4-13.040347480.0242465991.97-1097.9998545-4-243-34986-16.697688960.0287874117.03-1708.1259634-3-663-11386-5.4064150510.0287874110.74-488.5932114533.952325615%II1-5I556913157.413.040347480.0242465991.971097.9998545-6-454523105.816.53324860.0271422755.282397.4768936-7-3832118610.095164390.0287874112.57984.0896671-8III556-732157.4-10.455130730.0242465991.27-705.8020088-7-833-22486-10.717141340.0287874112.90-2412.235661361.52874636%III