2城市燃气输配系统

城市燃气输配系统中国石油管道学院贺红萍城市配气的任务是将燃气在配气站内经过除尘、调压、计量、添味后，通过各级配气管网和气体调压装置根据用户要求保质、保量地直接向用户供气。图3-1天然气输配系统一、干线输气管末段干线输气管末段可作为解决日用气不均匀性的措施。二、门站（或配气站、接受站）门站是城市配气的起点和总枢纽，负责接受输气干线（或气源厂）来气，进行除尘、计量、调压、添味、质量检测后，根据用户的要求输入城市配气管网。三、输配管网输配管网是将接受站的燃气输送至各储气点、调压室，分配给各类燃气用户，并要保证沿途输气安全可靠。四、储气站储气站的任务是储存燃气，并用来调节城市昼夜用气的不均衡性。其站内的主要设备是各种不同类型的储气罐。当储气站与配气站合建时，就称为储配站。储配站的作用是：(1)储存一定量的燃气供用气高峰时调峰用；(2)对使用的多种燃气进行混合，使其组分均衡；(3)将燃气加压以保证用户燃具前有足够的压力。为了降低管网投资，大中城市的燃气输配系统常设置两个以上的储配站，且一般对称布置；小城市仅在门站(或气源厂)附近设置一个储配站即可。五、调压站(所)及调压装置调压站设于配气管网系统中的不同压力级制的管道之间，或设于某些专门用户之前，其任务是将输气管网的压力调节至下一级管网或用户所需的压力，并使调节后的压力保持稳定。六、地下储气库地下储气库是用来调节城市季节用气不均匀性的。一般设在城市周边地区。第一节城市燃气输配系统的组成七、气化站气化站的任务是接受液化天然气，将其进行气化，供给用户使用或用作季节调峰。气化站可设在储配站内，称为气化间。八、CNG加气站CNG加气站主要是接受干线管道来气，经过滤、调压、计量后进入压缩机加压，干燥后，送入储气瓶储存。在需要对汽车加气时，由顺序程控盘控制储气瓶组和售气机实现对汽车加气。CNG加气站也可设在储配站内。一、城市燃气输配管网的分类城市燃气输配管网可按其输气压力、敷设方式、管网形状、用途等进行分类。(一)按输气压力分类燃气管道的气密性与其它管道相比，有特别严格的要求，漏气可能导致火灾、爆炸、中毒等事故。而且当管道内燃气的压力不同时，对管道材料、安装质量、检验标准及运行管理的要求也不同。我国城镇燃气管道按燃气设计压力P划分为七个等级，见表3—1。表3—1城镇燃气设计压力(表压)分级名称设计压力（表压），Mpa高压燃气管道A2.5＜P≤4.0B1.6＜P≤2.5次高压燃气管道A0.8＜P≤1.6B0.4＜P≤0.8中压燃气管道A0.2＜P≤0.4B0.01≤P≤0.2低压燃气管道AP＜0.01(二)按用途分类燃气管道按其用途可分为输气干管、输配干管、配气支管和用气管道四类。(1)输气干管是指将燃气自门站(或气源厂)送至城市各高中压调压站的管道。一般为高压和次高压管道。(2)输配干管即输送管和分配管的统称。因为城市中压燃气管道中，作为专门的输送管道为数极少，在大多数情况下，输送管兼作分配管，故统称输配干管。①中压输配干管是指将燃气自气源厂或储配站送至城市各用气区域的管道，包括出厂管、出站管、城市道路干管；②低压输配干管是指将燃气自调压站送至燃气供应地区，并沿途分配给各类用户的管道。第二节城市燃气输配管网(3)配气支管可分为中压配气支管和低压配气支管。①中压配气支管是指将燃气自中压输配干管引至调压站的管道：②低压配气支管是指将燃气从低压输配干管引至各类用户室内燃气计量表前的管道。(4)用气管道是指将燃气从燃气计量表引向室内各个燃具的管道。(三)按管网形状分类(1)枝状管网图3-2枝状管网示意图第二节城市燃气输配管网(2)环状管网图3—3环状管网示意图第二节城市燃气输配管网(3)环枝状管网图3—4环枝状管网示意图第二节城市燃气输配管网(四)按敷设方式分类(1)埋地管道分为直接埋设和间接埋设(加设套管、管沟)，大部分燃气管道采用埋地敷设。(2)架空管道在燃气管道需跨越障碍物时，常采用架空敷设。另外，在工矿企业厂区内，由于地下工业管道很复杂，同时为了管理方便，也常采用架空敷设。而在住宅区内，为施工与检修方便，有时也需将小口径管道贴墙架没。第二节城市燃气输配管网二、城市燃气输配系统城市燃气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划分为以下几种形式：(一)一级管网系统一级管网系统是指仅由一种压力级制组成的管网输配系统。一般有低压一级管网、中压A一级管网和中压B一级管网三种配置。1．低压一级管网系统2．中压一级管网系统我国城镇燃气设计规范规定，公共建筑和居民用户可采用中压B一级管网入户，工业用户及单独的锅炉房可采用中压A一级管网入户(二)二级管网系统1-气源厂；2-储配站；3-中压管网；4-低压管网；5-调压站图3-7（a）人工煤气中、低压二级管网系统1-长输管线；2-门站或配气站；3-中压B管网；4-中、低压调压站；5-低压管网图3-7（b）天然气中压B———低压二级管网系统(三)三级管网系统三级管网系统是指以低压、中压和高压三种压力级别组成的管网输配系统。常见的有：次高压A——中压A——低压三级管网、次高压A——中压B——低压三级管网、次高压B——中压A——低压二级管网、次高压B——中压B——低压三级管网四种配置。l一长输管线；2一门站或配气站；：3一高压管网：4一高、中压调压站：5一中压管网：6一中、低压调乐站：7一低压管网图3—9高、中、低压三级管网系统l一长输管线：2一门站或配气站；3一郊区高压管网；4一储气站：5一高压管网：6一高、中压调压站；7一中压管网：8一中、低压调压站；9～低压管网；10一煤制气厂图3—10高、中、低压三级管网系统(四)多级管网系统多级管网系统是指具有三种以上压力级别组成的管网输配系统。常见的有高压——次高压一一中压A——低压多级管网、高压——次高压——中压B——低压多级管网配置。多级管网系统的气源是天然气，城市供气系统一般采用地下储气库、高压储气罐站以及长输管线末段储气。1-长输管线；2-门站或配气站；3-调压计量站；4-储气站；5-调压站；6-高压A环网；7-高压B环网；8-中压A环网；9-中压B环网；10-地下储气库此外，在一个城市燃气管网系统中，同时存在两种以上的管网系统，称之为混和管网系统。l一气源厂：2一储配站；3一中压输气管网；4一区域调压站；5一低压管网；6一中压配气管网7一箱式调压器图3—13混合管网系统三、城市燃气管网系统的选择选择城市燃气管网系统时应综合考虑下列因素：(1)气源种类、供气量和供气压力；(2)城市的规模，人口密度，各种类型用户数量、分布和规划发展情况：(3)不同类型的用户对燃气压力的要求；(4)管材、管道附件、调压设备的的生产、供应情况：(5)大型燃气用户的数目和分布：(6)储气设备的类型；(7)城市的地理、地形条件，河流、湖泊、铁路等天然及人工障碍物的分布情况：(8)城市燃气发展规划的要求。选择城市管网系统时，应在全面综合考虑上述因素的基础上，提出几个管网系统方案。四、城市燃气输配管网的布置（略）（一）压力不大于1.6MPa的室外燃气管道的布置（二）压力大于1．6MPa(但不大于4．OMPa．)的室外燃气管道的布置（三）室内燃气管道的布置（四）燃气管道阀门、附件及材质为了保证管网安全运行，并考虑到检修、接线的需要，要在管道的适当地点设置必要的附属设备。这些设备有阀门、补偿器、排水器、放散管等外，为在地下管网中安装阀门和补偿器，还要修建阀门井。1、阀门阀门是用来启闭管道通路或调节管道内介质流量的设备。因此要求阀体的机械强度高，转动部件灵活，密封部件严密耐用，对输送介质的抗腐性强，同时零部件的通用性好。燃气阀门必须进行定期检查和维修，以便掌握其腐蚀、堵塞、润滑、气密性等情况以及部件的损坏程度，避免不应有的事故发生。然而，阀门的设置达到足以维持系统正常运行即可，尽量减少其设置数，也就是减少漏气点和额外的投资。第二节城市燃气输配管网输气低压干管上一般不设阀门。在低压管道上进行检修或处理故障时可用橡胶球堵塞管道，也可采用水封代替阀门起关断作用。高压、中压燃气干管上，应设置分段阀门，在其支管上的起点处，也应设置阀门。在调压室的进出管上、过河燃气管道的两端与铁路或公路干线相交的两侧均应设置阀门。阀门应设置在非常必要的地方，以便在检修、处理故障或进行改建时，可关断个别管段而避免出现大片用户停气的情况。当然，每增加一个阀门，既增加了投资，也增加了漏气的可能性。但是，设置了阀门，在发生故障的情况下，只是使少量用户而不是大量用户停气，则又提高了管网供气的可靠性。阀门的种类很多，天然气管道上常用的有闸阀、截止阀、球阀和蝶阀等。2．补偿器补偿器是作为调节管段胀缩量的设备，常用于架空管道和需要进行蒸汽吹扫的管道上。此外，补偿器常安装在阀门的下侧(按气流方向)，利用其伸缩性能，方便阀门的拆卸和检修。在埋地燃气管道上，多用钢制波形补偿器，其补偿量约为l0mm。为防止其中存水锈蚀，由套管的注入孔灌入石油沥青，安装时注入孔应在下方。补偿器的安装长度，应是螺杆不受力时的补偿器的实际长度，否则不但不能发挥其补偿作用，反使管道或管件受到不应有的应力。3．排水器为了排湿天然气管道中的轻质油和游离水，管道敷设时应有一定坡度，以便在低处设排水器，将汇集的水或油排出。排水器的间距，视油水量多少和地形条件而定。由于管道中燃气的压力不同，排水器有不能自喷和能自喷的两种。如管道内压力较低，水或油依靠手动卿筒等抽水设备来排出。安装在高、中压管道上的排水器，由于管道内压力较高，积水(油)在排水管旋塞打开以后就能自行喷出。4．放散管放散管是一种专门用来排放管道中的空气或燃气的装置。在管道投入运行时利用放散管排空管内的空气，防止在管道内形成爆炸性的混合气体。在管道或设备检修时，可利用放散管排空管道内的燃气。放散管一般也设在阀门井中，在管网中安装在阀门的前后，在单向供气的管道上则安装在阀门之前。5．阀井为了保证管网的安全与操作方便，地下燃气管道上的阀门一般都设置在阀门井中。阀门井应坚固耐久，有良好的防水性能，并保证检修时有必要的空间。考虑到人员的安全，井筒不宜过深。6．管材及其连接方式能用于输送天然气的管材种类很多，因此必须根据天然气的性质、系统压力及施工要求来选用，并满足机械强度、抗腐蚀、抗震及气密性等各项基本要求。(1)钢管常用的钢管有普通无缝钢管和焊接钢管，具有承载应力大、可塑性好、便于焊接的优点。与其它管材相比，其耐腐蚀性较差，必须采取可靠的防腐措施。。(2)铸铁管铸铁管抗腐蚀性能很强。用于燃气输配管道的铸铁管，一般采用铸模浇铸或离心浇铸方式制造出来的。灰铸铁管的抗拉强度、抗弯曲、抗冲击能力和焊接性能均不如钢管好。随着球墨铸铁铸造技术的发展，铸铁管的机械性能大大增强了，从而提高了其安全性，降低了维护费用。(3)PE管PE管即为高中密度聚乙烯塑料管，具有耐腐蚀、质轻、流体流动阻力小、使用寿命长、施工简便、可盘卷、抗拉强度较大等一系列优点。近年来，在天然气输配系统中得到广泛的使用。PE管与金属管不同，它受持续应力及环境温度变化的影响较敏感，故其设计应力应根据长期强度来确定。当使用温度高于设计温度时，其强度明显下降：相反的，当使用温度低于设计温度时，其强度明显增加。除长期强度外，还必须考虑其它特性，如耐腐蚀性和耐化学性、耐老化性、强度与温度的关系、韧性、透气性及柔性等。另外，PE管对紫外线敏感，长期曝露在空气中会缩短其使用寿命，因此只能作为埋地管使用，并为施工管理等带来了一定的挑战。第二节城市燃气输配管网目前用于燃气管道上的PE管在许多国家中最大工作压力为0．3MPa，在少数国家中达0．4～0．6MPa。最高工作温度38℃。由于其刚性不如金属管，所以埋设施工时必须夯实槽底，才能保证管道坡度的要求。虽然塑料管经剧烈碰撞易断裂，但易于及时发现修好：而钢管被碰撞