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1、精选优质文档-倾情为你奉上摘 要城市燃气是城市建设的重要基础设施之一，也是城市能源供应当中一个重要组成部分，它为城市工业、商业和居民生活提供优质气体燃料。城市燃气输配系统的绝大部分系统的绝大部分工程量，属与城市地下基础工程。本设计的主要内容为老城区天然气供应的规划。该设计使用的天然气管道主要是无缝钢管。XX区总供气面积为237公顷，人口达9.48万，属于小型城市，居住也比较集中。进行规划时除建设接收长输管线天然气的门站外，还设置区域调压站。因此，除管网的水利计算外，还有门站，区域调压站的设备选型计算。本设计囊括了从长输管线到门站，经过区域调压站最后进入区域管网的过程。幸福小区有79栋楼，共94
2、8户，包括了平面管网的布置，用户引入管的设计，单管阀门井的设计，凝水缸的设计。关键词：天然气 门站 管道 工艺流程 节点压力 流量 AbstractCity gas is an important city-building infrastructure as urban energy supply.It is also an important component of the urban industrial, commercial and residential gas by the ways of providing quality gas . City gas transmissio
3、n and distribution system is a basic project of the urban underground works in the vast majority of engineering systems.The main elements of the design is the planning of natural gas supply in Laocheng district . Seamless steel pipe is used as gas pipeline in this design. Laocheng district which cov
4、ers a supply area of 237 hectares , population 94,800, is a small city and the living is also relatively concentrated. Not only is a gas storage and distribution station in need ,but also a regional regulator station need to be set up when planning to receive long-distance pipeline. Therefore, in ad
5、dition to the water pipe network computing, there are equipment selections of Storage and Distribution Station, regional regulator stations .The design mainly includes long-distance pipelines from the reservoir distribution stations, regulator stations, after the regional final to enter the process
6、of regional pipeline network. There were79 residential buildings, a total of 948, in Xingfu area.The layout of flat pipe network , the design of user conductor and the design of condensate water tanks are included .Key words: Natural Gas ；Storage and Distribution Station ； pipeline；Technological pro
7、cess ；joint pressure；flux目 录3专心-专注-专业1 原始资料本设计所给的图纸包括城市规划资料（附城市规划图）、小区平面图（未标明层数的建筑以6层计）。1.1 用气量指标城市人口密度：400人/公顷，气化率94%，无集中供暖。城市用气量指标选择（1）城市居民生活用气量指标可以按如下选择：无集中供暖的用户：1884-2303MJ/（人.年）（2） 公共建筑用气量指标按下表选择表1.1 公共建筑用气量指标类别单位用气量指标职工食堂（人数为总人口的5%）MJ/（人.年）1884-2303饮食业（28座/千人）MJ/（座.年）7955-9211托儿所幼儿园（入托人数占总人口的1
8、5%，70%入托）全托（30%）MJ/（人.年）1884-2512半托（70%）MJ/（人.年）1256-1675医院（10床/千人）MJ/（床位.年）2931-4187旅馆（10床/千人）MJ/（床位.年）3350-5024高级宾馆（2床/千人）MJ/（床位.年）8374-10467理发（男女比例2：1，男，12次/人.年，概率0.7；女，6次/人.年，概率0.5）MJ/（人.年）3.35-4.19（3）工业企业用气量指标如下表表1.2 工厂耗热指标及班制 序号厂名耗热指标（106千卡月）班制玻璃仪器厂14412糕点厂8223糖果厂8014铅笔厂9635毛纺厂10036印染厂60031班制工
9、作时间为8-16时，2班制工作时间为8-24时，3班制工作时间为0-24时小区用气量指标居民用户：50用户安装双眼灶（负荷5.6kw），50用户安装双眼灶和快速热水器(负荷10.8kw)1.2 基本参数（1）天然气成分 CH4 89 %，C2H6 5%，C3H8 3 %，CO22%，N2 1 %， D 0.025 Kg/NM3（2）门站天然气压力：1.6MPa 最大冻土深度：43cm（3）不均匀系数表1.3 月用气量占年用气量的百分数（） 月份123456789101112系数10.410.7998.66.56.16.26.37.68.611 表1.4 日不均匀系数 星期一二三四五六日系数0.
10、850.910.930.961.171.061.12 表1.5 小时用气量占日用气量的百分数（%） 小时0112233445566778系数0.50.80.61.21.36.046小时89910101111121213131414151516系数4.35.38.98.02.32.23.68.5小时16171718181919202021212222232324系数11.210.24.74.32.31.61.212 天然气性质的计算根据给定的燃气成分，进行混合气体性质的计算：需要确定气体性质有平均分子量、平均密度及相对密度、粘度、爆炸极限、含湿量以及干、湿燃气的高、低热值。设计中所用的天然气含湿
11、量为：dg=0.025 干燃气表2.1 天然气成分 组分CH4C2H6C3H8CO2N2 容积成分89 % 5% 3 %2%1%2.1 天然气平均分子量工程上将标准状态下，天然气的质量定义为天然气的平均分子量，简称分子量。其计算公式如下： 式（2-1）式中：混和气体平均分子量 各单一气体容积成分（%） 混和气体中个单一气体的分子量 2.2 天然气的平均密度单位体积天然气的质量，成为天然气的密度，用符号表示： 式（2-2）式中：混合气体的平均密度（） 混和气体平均分子量混和气体平均摩尔容积（Nm3/kmol）平均摩尔容积计算公式： 式（2-3）式中：各单一气体容积成分（%）各单一气体的摩尔容积（
12、Nm3/kmol）天然气平均密度：2.3 相对密度在标准状态下，天然气密度与干燥空气密度的比值成为相对密度，常用符号表示： 式（2-4）式中: 混合气体相对密度（空气为1）混合气体的平均密度（kg/Nm3） 标准状态下空气的密度（）天然气相对密度为：2.4 粘度气体或液体内部一些质点对另一些质点位移产生阻力的性质，叫做粘度，包含动力粘度和运动粘度。粘度是气体或液体内部摩擦产生的阻力，当气体内部有相对运动时，就会因为摩擦产生内部阻力。摩擦愈大，阻力愈大，气体流动就愈困难。（1）动力粘度近似计算公式如下： 式（2-5）式中: 混合气体在0C的动力粘度（Pa.S）各组分的质量成分相应各组分在0C的动
13、力粘度（Pa.S）将天然气个组分的容积成分换算成质量成分：计算公式： 式（2-6）表2.2 各组分的动力粘度表（10-6Pa.S） CH4C2H6C3H8CO2N210.3938.6007.50214.02316.671带入得天然气的动力粘度：（2）运动粘度混合气体的运动粘度可近似按下式计算： 式（2-7）式中: 混合气体的运动粘度（m2/s）相应的动力粘度（PaS）混合气体的密度（kg/Nm3） 带入得天然气运动粘度： 2.5 爆炸极限可燃气体在空气中的浓度低于某一极限值时，氧化反应产生的热量不足以弥补散失的热量，使燃烧不能进行；当其浓度超过某一极值时，由于缺氧也无法燃烧。前一浓度极限称爆炸
14、下限，后一浓度极限称爆炸上限。两边界值之间的这种浓度区间称为爆炸区间。当燃气混合气体中含有惰性气体时，可将某一惰性气体成分与某一可燃气体组合起来视为混合气体中的一种组分，其容积成分为二者之和，按下面公式算得，爆炸极限可由燃气输配图1-12、1-13查的。 式（2-8）式中 含有惰性气体的燃气爆炸极限（体积%）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混合气体中的容积成分（%）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%）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（%）未与惰性气体组合的可燃气体成分的爆炸极限（体积%）将成分中的CH4与N2
15、组合，C3H8与CO2组合，剩余C2H6由图1-12查得CH4与N2在上述混合比时的爆炸极限为5%-15%，由图1-13查得C3H8与CO2在上述混合比时的爆炸极限为3%-11%。由燃气输配表1-2查得未与惰性气体混合的乙烷的爆炸极限为2.9%-13%。爆炸下限:爆炸上限：2.6 干湿燃气的高低热值单位体积或单位质量的天然气燃烧时，所发出的热量称为天然气的燃烧热值，简称天然气热值，单位MJ/Nm3。高热值是指1Nm3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。低热值是指1Nm3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，但烟气中的水蒸气仍为蒸气状态时所放出的热
16、量。高低热值数值差为水蒸气的气化潜热。1)干燃气高低热值混合可燃气体的热值可由热量计测得或由单一气体的热值根据混合法则按下式计算： 式（2-9）式中： 混合可燃气体的高热值或低热值（） 各单一气体容积成分（%） 燃气中可燃组分的高热值或低热值（） 表2.3 可燃组分的高低热值表 组分高热值（MJ/Nm3）低热值（MJ/Nm3）CH439.84235.902C2H670.35164.397C3H8101.26693.240干燃气的高热值：干燃气的低热值：2）湿燃气高低热值干湿燃气低热值的换算公式： 式（2-10）式中 : -湿燃气的低热值（湿燃气） -干燃气的低热值（干燃气） -燃气的含湿量（干
17、燃气） =0.025干燃气干湿燃气高热值的换算公式： 式（2-11）湿天然气的高热值：湿天然气的低热值：3 用气量的计算3.1 各类用户用气量计算3.1.1居民用户的用气量根据各小区的面积和人口密度可算得城镇总人口，有总人口和气化率可算得用气人口数，有该值和居民生活用气量指标最后得出居民用气量。老城区面积为237公顷，人口密度为400人/公顷，无集中供暖用户的用气量指标为1884-2303MJ/（人年），计算取2100MJ/（人年），燃气低热值为36.86MJ/Nm3。老城区总口 237400=94800 人用气人口9480094%=89112 人小区负荷891122100= MJ/年小区用气
18、量36.86=.07 Nm3/年计算可得城镇总人口为94800人，用气人口为89112人，居民年用气量为.07Nm3/年。3.1.2公共建筑用气量公共建筑用户：根据由建筑面积确定的人口和公共建筑用气量指标，计算负荷。综合考虑影响公共建筑用气量指标的重要因素，用气设备的性能，热效率、加工食品的方式和地区的气候条件等。再结合燃气输配表22得公共建筑的用气量指标确定如下： 表3.1 公共建筑用气量指标表 类别单位用气量指标职工食堂（人数为总人口的5%）MJ/（人.年）1884-2303饮食业（28座/千人）MJ/（座.年）7955-9211托儿所幼儿园（入托人数占总人口的15%，70%入托）全托（3
19、0%）MJ/（人.年）1884-2512半托（70%）MJ/（人.年）1256-1675医院（10床/千人）MJ/（床位.年）2931-4187旅馆（10床/千人）MJ/（床位.年）3350-5024高级宾馆（2床/千人）MJ/（床位.年）8374-10467理发（男女比例2：1，男，12次/人.年，概率0.7；女，6次/人.年，概率0.5）MJ/（人.年）3.35-4.19 表3.2 各公共建筑用气量 部门类别消费人次用气量指标用气负荷（MJ/年）用气量（Nm3/年）职工食堂5040 2100.80 .36 饮食业2823 8500.48 .81 托儿所全托3175 2200.33 .84
20、托儿所半托7409 1400.18 .15 医院1008 3500.60 95720.12 旅馆1008 4000.40 .42 高级宾馆202 9200.06 50321.43 理发男 3.8.11 58197.83 理发女 3.8.45 10392.47 以职工食堂为例，人口占总人口的5%，用气量指标取为2100MJ/（人.年）该部门的消费人次 948005%=5040 该部门用气负荷47402100=MJ/年该部门用气量 36.86=.83Nm3/年由上表可得公共建筑总用气量为.43Nm3/年3.1.3工业用户用气量 表3.3 工厂用气量 厂名班制耗热指标年用气负荷（MJ/年）年用气量（
21、Nm3/年）小时用气量（Nm3/h）（106千卡/月）机械厂3560.4188.31木材加工厂3144.1622.71糖果厂180.2012.62玻璃制品厂32560.46403.69冶炼厂33440.68542.46以机械厂为例，耗热指标为千卡/月,相当于MJ/月。用气负荷12=MJ/年年用气量36.86=.41Nm3/年小时用气量.14123024=88.31Nm3/h 由上表可得各工厂总的年用气量为.92 Nm3/年3.2 绘制储气变化曲线3.2.1储气罐功能储气罐的主要功能有以下三点：1）随燃气用量的变化，补充制气设备所不能及时供应的部分燃气量。2）当停电、维修管道、制气或输配设备发生
22、短暂故障时，保证一定程度的供气。3）可用以混合不同组分的燃气，使燃气的性质（成分、发热值）均匀。3.2.2确定储气体积确定储气罐容积时，主要根据上述第一项功能。为平衡一天中的不均匀用气设置储气设备，则制气设备可以按计算月最大平均小时供气量均匀的供气。夜间用气量低时，多余燃气储存在储气设备内，以补充日间用气量高于生产量时的不足部分。利用日不均匀系数确定储气体积表3.4 工厂小时用气量计算表 小时0112233445566778三班制1057.171057.171057.171057.171057.171057.171057.171057.17总量1057.171057.171057.171057
23、.171057.171057.171057.171057.17小时89910101111121213131414151516一班制12.6212.6212.6212.6212.6212.6212.6212.62三班制1057.171057.171057.171057.171057.171057.171057.171057.17总量1069.791069.791069.791069.791069.791069.791069.791069.79小时16171718181919202021212222232324三班制1057.171057.171057.171057.171057.171057.1
24、71057.171057.17总量1057.171057.171057.171057.171057.171057.171057.171057.17以0-1时为例，这一时段只有三班制工厂在运转，三班制工厂有机械厂、木材加工厂、玻璃制品厂和冶炼厂。三班制工厂的小时用气总量 88.31+22.71+403.69+542.46=1057.17Nm3/h表3.5 城区总小时用气量计算表 小时0112233445566778百分数0.50.80.61.21.3646居民商业91.90147.01110.25220.51238.881102.52735.011102.52工业1057.171057.1710
25、57.17 1057.171057.171057.171057.171057.17小时流量1149.071204.181167.421277.681296.052159.691792.182159.69小时89910101111121213131414151516百分数4.35.38.982.32.23.68.5居民商业790.14973.891635.401470.02422.63404.26661.511561.90工业1069.791069.791069.791069.791069.791069.791069.791069.79小时流量1859.932043.682705.192539.
26、811492.421474.051731.32631.69小时16171718181919202021212222232324百分数11.210.24.74.32.31.61.21居民商业2058.031874.28863.64790.14422.63294.00220.50183.75工业1057.171057.171057.171057.171057.171057.171057.171057.17小时流量3115.202931.451920.811847.311479.801351.171277.671240.92以小时0-1为例居民和商业的平均日用气量： (.07+.43)365=183
27、75.09 Nm3/d0-1时段的居民和商业用气量18375.090.5=91.9Nm3/h0-1时段的所有用户用气量91.9+1057.17=1149.07Nm3/h由上表可看出最大小时用气量即高峰小时用气量出现在16-17时，其值为3115.20m3/h。列储气容积计算表：其中表中的第2项为从计算开始时算起的燃气供应量累计值；燃气小时供应量包含供给居民、商业和工业三部分的总和。第4项为从计算开始算起的用气量累计值；第2项与第4项数值之差，即为该小时末燃气的储存量（储气设备中应有的储气量）。在第5项中找出最大和最小的数值，这两个数值的绝对值相加即所需储气容积。表3.6 储气容积计算表 小时（
28、时）燃气供应量的累计值用气量燃气的储存量该小时内累计值011820.761149.071149.07671.69123641.521204.182353.251288.27235462.281167.423520.671941.61347283.041277.684798.352484.69459103.801296.056094.403009.405610924.562159.698254.092670.476712745.321792.1810046.272699.057814566.082159.6912205.962360.128916386.841859.9314065.892320
29、.9591018207.602043.6816109.572098.03101120028.362705.1918814.761213.60111221849.122539.8121354.57494.55121323669.881989.223343.77326.11131425490.641474.0524817.82672.82141527311.401731.326549.12762.28151629132.161731.328280.42851.74161730952.923250.731531.12-578.20171832773.682931.4534462.57-1688.89
30、181934594.441920.8136383.38-1788.94192036415.201847.3138230.69-1815.49202138235.961479.839710.49-1474.53212240056.721351.1741061.66-1004.94222341877.481394.142455.76-578.28232443698.241240.9243696.681.56燃气小时供应量 ： （.07+.12+.91）36524=1820.76Nm3/h确定储气罐的实际容积时，应考虑到供气量的波动，用气负荷的误差、气温等外界条件的突然改变以及储气设备的安全操作要求
31、（如低压湿式罐不易升降至极限位置等）。故储罐的实际实际容积应有一定的富余。取储气罐留有20%的富余量。所需的储气容积为：( 3009.4+2285.22)1.2=6353Nm33.2.3绘制用气量和储气量变化曲线图3。1 用气量和储气量变化曲线4 燃气管网规划4.1 燃气管网系统选择和管线的布置原则4.1.1 燃气管网系统的选择4.1.1.1 城市燃气管网系统城市输配系统的主要部分是燃气管网，根据所采用的管网压力级制不同可分为以下几个等级: 一级管网系统。仅用低压管网来分配和供给燃气，一般只适合用于小城镇的供气。 两级管网系统。由低压和中压B或低压和中压A两级管道组成。 三级系统。包括低压、中
32、压和高压的三级管网。 多级系统。由低压、中压B、中压A和次高压B,甚至次高压A的管网组成。本设计选用低压和中压A两级管网系统来完成该城市的规划。4.1.1.2 采用不同压力级制的原因城市燃气输配系统中管网采用不同压力级制，其原因如下：1）管网采用不同的压力级制是比较经济的。因为大部分燃气系统有较高压力的管道输送，管道的管径可以选得小一些，以节省管材。如由城市的某一地区输送大量燃气到另一地区，则采用比较高的输气压力比较经济合理，有时对城市里的大型工业企业用户，可敷设压力较高的专用输气管线。2）各类用户需要的燃气压力不同。如居民用户和小型公共建筑用户需要低压燃气，而大型工业企业则需要中压或高压燃气
33、。3）消防安全要求。在城市未改建的老区，建筑物比较密集，街道和人行道都比较狭窄，不宜敷设高压或中压A管道，此外，由于人口密度较大，从安全运行和方便管理的观点看，也不宜敷设高压或中压A管道，而只能敷设中压B和低压管道。4.1.1.3 燃气管网系统的选择在选择燃气输配管网系统时，应考虑的主要因素有：1）气源情况。燃气的种类和性质、供气量和供气压力、气源的发展或更换气源的规划。2）城市规模、远景规划情况、街区和道路的现状和规划、建筑特点、人口密度、居民用户的分布情况。3）原有的城市燃气供应情况。4）对不同类型用户的供气方针、气化率及不同类型的用户对燃气压力的要求。5）用气的工业企业的数量和特点。6
34、)储气设备的类型。7 )城市地理地形条件，敷设燃气管道时遇到天然后人工障碍物（如河流、湖泊、铁路等）的情况。8 )城市地下管线和地下建筑物、构筑物的现状和改建、扩建规划。4.1.2 城市燃气管道的布线原则地下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后，决定各管段的位置。4.1.2.1 布线依据地下城市燃气管道宜沿城市道路、人行便道敷设，或敷设在绿化带内。在决定城市不同压力燃气管道的布线问题时，必须考虑下列基本情况：1 )管道燃气的压力。2 )街道交通量和路面结构情况。以及运输干线的分布情况。3 )街道及其他地下管道的密集程度与布线情况。4 )所输送燃气的含湿
35、量，必要的管道坡度，街道地形变化情况。5 )与该管道相连接到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）土壤的性质、腐蚀性能会冰冻线深度。8）该管道自施工、运行会万一发生故障时，对交通红人民生活的影响。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所输气压力不同，其设施和防火安全的要求也不同，而且各自动功能也有所区别，故应按各自动特点进行布置。4.1.2.2 高、中压管网的布置高、中压管网的主要功能是输气，并通过调压站向低压管网各环网配气。因此，高压管和中压管道平面布置有共同点，也有不同点。一般按下列原则布置：1） 高压管道布
36、置在城市边缘或市内有足够埋管安全距离的地带，并应成环，以提高高压供气的可靠性。2）中压管道应布置在城市用气区便于与低压管网连接的规划道路上，但应尽量避免沿车辆来往频繁或闹市区的交通线敷设，否则对管道施工会管理维修造成困难。3）中压管道应布设成环网，以提高其输气和配气的安全可靠性。4）高、中压管道的布置，应考虑调压站的布点位置和对大型用户直接供气的可能性，应使管道通过这些地区时尽量靠近各调压站和这类用户，以缩短连接枝管道长度。5 )从气源厂连接高压或中压管道的连接管段应采用双线敷设。6 )由高、中压管道直接供气的大型用户，其用户枝管末端必须考虑使用专用调压站位置。7 )高、中压管道应尽量避免穿越
37、铁路等大型障碍物，以减少工程量的投资。8 )高、中压管道是城市输配系统的输气和配气主要干线，必须考虑近期建设和远期规划的关系，以延长已敷设的管道的有效使用年限，尽量减少建成后改线、增大管径或增加双线的工程量。9 )当高、中压管网初期建设的实际条件只允许布置半环形，甚至为枝管时，应根据发展规划使之与规划环网有机的联系，防止以后出现不合理的管线布局。4.1.3 燃气管线布置平面图图4.1 城镇管道布置平面图4.2 调压站4.2.1调压站涉及类型(一)区域调压站区域调压站通常布置成一字形，有时也可布置成型及L形。因为城市管网多为环状布置，由某一个调压站所供应的用户数不是固定不变的，因此在区域调压站内
38、不必设置流量计。调压站净高通常为3.23.5m，主要通道的宽度及每两台调压器之间的净距不小于1m。调压站的屋顶应有泄压设施，房门应向外开。调压站应有自然通风和自然采光，通风次数每小时不宜少于两次。室内温度一般不低于0，当燃气为气态液化石油气时，不得低于其露点温度。室内电器设备应采取防爆措施。（2) 专用调压站工业企业和公共事业用户的燃烧器通常用气量较大，可以使用较高压力的燃气，因此，这些用户与中压或高压燃气管道连接较为合理。这样不仅可以减轻低压燃气管网的负荷，还可以充分利用燃气本身的压力来引射空气。因此，专用调压站的进出口都可以采用比较高的压力。通常用与燃烧设备毗邻的单独房间作为专用调压站。当
39、进口压力为中压或低压，且只安装一台接管直径小于50mm的调压器时，调压器亦可设在使用燃气的车间角落处。如果设在车间内，应该用栅栏把它隔离起来。并要经常检察调压设备、安全设备是否工作正常。也要经常检查管道的气密性。专用调压站要安装流量计。选用能够关闭严密的单座阀调压器，安全装置应选用安全切断阀。不仅压力过高时要切断燃气通路，压力过低时也要切断燃气通路。这是应为压力过低时可能引起燃烧器熄灭，而使燃气充满燃烧室，形成爆炸气体，当火焰靠近或再次点火时发生事故。4.2.2调压站最佳作用半径 式（4-1）式中：R0调压站的最佳作用半径 fg调压站折旧费占投资的百分数 fln低压管网折旧费占投资费用的百分数
40、 B一个调压站的造价（元） P中压管网的压力降 b管道造价系数(元/(cm*m) 1低压管网密度系数 N人口密度（人/公顷） e每人每小时计算流量（Nm3/（人*h） 计算中fg取0.25，fln取0.18，B取20000元，P取4000Pa，b取50元/(cm*m)，N为400人/公顷。前面标号查询的各区面积总和为m2，之后要设计的低压管网的周长即各区周长总和为13542m。据此可算得1，计算如下： 之前算得居民用户年用气量为.07Nm3/年，公共建筑用户总用气量为.43Nm3/年，城市气化人口为89112人，由此可得每人每小时计算流量e，计算如下： 4.2.3调压站数目的确定 式（4-2）由上式得出： 式（4-3）式中：