燃气管道供应

绪论能源与燃气能源的存在形式：一次能源(即天然能源)、二次能源(即人工能源)、燃料能源、非燃料能源、常规能源、新能源天然气的利用：西气东输工程、俄气南供工程、进口液化天然气、近海天然气利用、煤层气的开发利用西气东输工程：第一条线：西起新疆塔里木轮南，东至上海市西郊白鹤镇，途经新疆、甘肃、宁夏、陕西、山西、河南、安徽、江苏和上海市等9个省（区）市第二条线：该管线西起新疆的霍尔果斯，途经新疆、甘肃、宁夏、陕西、河南、安徽、湖北、湖南、江西、广西、广东、浙江和上海13个省、自治区、直辖市第一章燃气供应的基本知识燃气：混合气体可燃气体：CxHy、H2、CO可燃气体：CO2、N2一、燃气的种类：按其来源与生产方式不同可分为四类：天然气、人工燃气、液化石油气、生物气（沼气）天然气的分类按其矿藏特点或气体组成不同可分为四类：气田气（或纯天然气）、凝析气田气、石油伴生气、煤矿矿井气天然气的开采与加工：天然气的勘探方法：地质法、地球物理法、钻探法天然气的开采方法：钻井法天然气的集输：人工燃气分类：干馏煤气、气化煤气、油制气、高炉煤气气化煤气根据气化原料、气化剂、气化炉的结构和操作条件不同又分为发生炉煤气、水煤气和压力气化煤气等。油制气目前，我国主要采用重油为原料，制气方法有：热裂解法（主要组分为CH4、C2H4和C3H6）、催化裂解法（主要组分为CH4和CO）和部分氧化法。人工燃气净化的目的：降低温度、脱除水分、脱除其中的有害杂质、回收有价值的副产品井场装置井场装置集气站天然气处理厂输气干线矿场压气站干线首站液化石油气分类：天然石油气、炼厂石油气液化石油气特点：在常温常压下呈气态、热值高、比空气重、易燃易爆二、燃气的性质1．物理化学性质：沸点和露点工作温度不能低于露点温度，产生凝析液积聚管道低洼处使流通面积减小，甚至堵塞管道体积膨胀容积膨胀系数很大，大约比水大16倍。在液化石油气储罐及钢瓶的灌装时，必须考虑温度升高时液体体积的增大，留有一定的膨胀空间2．热力与燃烧特性：热值：高热值低热值工程计算依据爆炸极限：下限可燃气体的含量少到不能形成爆炸性混合物上限可燃气体的含量增加到一定程度由于缺氧不能形成爆炸性混和物热值是指单位数量的燃气完全燃烧时所放出的全部热量。燃气的热值分为高热值和低热值。高热值是指单位数量的燃气完全燃烧后，其燃烧产物与周围环境恢复到燃烧前的原始温度，烟气中的水蒸气凝结成同温度的水后所放出的全部热量。低热值是指在上述条件下，烟气中的水蒸气仍以蒸气状态存在时，所获得的全部热量。3．燃烧所需控制量理论空气量实际空气量三、城镇燃气气源的要求1．气源选择依据：选择气源时需考虑的主要因素：气源资源、城镇条件；方针：多种气源、多种途径、因地制宜、合理利用→优先发展天然气、扩大液化石油气供应、慎重发展人工煤气2．城镇燃气的基本要求：热值高、毒性小、杂质少3．杂质及有害物的影响：焦油与灰尘、硫化物、萘、氨、一氧化碳、氧化氮、水1）焦油与灰尘阀门关闭不严、阻塞管道和用气设备2）硫化物硫化氢和二氧化硫酸雨3）萘在温度较低时，气态萘会以结晶状态析出，附着于管壁，使管道流通截面变小，甚至堵死。4）氨氨对燃气管道、设备及燃具都有腐蚀作用，燃烧时会生成(NO、NO2)等有害气体。微量的氨有利于保护金属管道及设备。5)一氧化碳无色、无味、剧毒气体。一般要求城镇燃气中一氧化碳含量小于10％。6)氧化氮空气中氧化氮的浓度达到0．01％时，可刺激人的呼吸器官，长时间呼吸则会危及生命。7)水降低管道的输送能力；加剧硫化氢和二氧化碳等酸性气体对金属管道及设备的腐蚀；如果输送含水的燃气，输配系统还需要增加排水设施和管道的维护工作。4．燃气的加臭22205.1)4(5.05.0211OSHHCmnCOHVmn0VV过剩空气系数具有独特的、可以使人察觉的气味。使用中当燃气发生泄露时，应能通过气味使人发现；在重要场合，还应设置检漏仪器。(1)燃气中含臭剂量的标准：1）对于有毒燃气，要求在达到对人体有害的浓度之前，一般人应能察觉；2)对于无毒燃气在达到其爆炸下限的20％浓度时，一般人应能察觉；3)当临时寻找地下管道的漏气点时，可以增加至正常使用量的10倍；(2)加臭剂特性：1)不应对人体、管道或与其接触的材料有害；2)应具有持久、难闻特殊臭味；3)有适当的挥发性；4)能完全燃烧，燃烧产物不应对人体有害，并不腐蚀或损伤材料；5)不与燃气的组分发生化学反应；6)溶解于水的程度不应大于2.57)价格低廉。主要加臭剂：四氢塞吩(THT)乙硫醇(EM)加臭方式：滴入式吸收式三、气源的转换与混配两种情况：气源转换、混配供应不管哪种混配，为使管网及燃具正常工作，都要求新的燃气(置换气)与原有燃气(基准气)符合互换性条件。四、燃气的用户类型（一）城镇居民用户用气特点是：单户用气量不大，用气随机性较强。（二）商业用户用气特点是：用气量不很大，用气比较有规律。（三）工业用户用气特点是：用气比较有规律，用气量较大，而且用气比较均衡。（四）其他扩展用途：（1）燃气采暖与空调：1)集中采暖2)单户独立采暖3）燃气空调和以燃气为能源的热、电、冷三联供一般采暖用气量比较大，在采暖期内用气相对稳定。（2）交通工具燃气化（3）农业生产用气（4）燃气发电（5）化工用气五、燃气的供气原则：应该从提高热效率和节约能源、保护环境等方面综合考虑。（一、二）城镇居民用户、商业用户：优先满足城镇居民的炊事生活热水用气，尽量满足与城镇居民配套建设的公共建筑用户，其他公共建筑也应优先供应燃气。（三）工业用户（1）当采用人工燃气为城镇燃气气源1)靠近城镇燃气管网，用气量不很大，但使用燃气后产品的产量及质量都会有很大提高的工业企业，可考虑由城镇管网供应燃气；应合理发展高精尖工业和生产工艺必须使用燃气，且节能显著的中小型工业企业等；2)用气量很大的工业用户(如钢铁企业等)应考虑自行产气。（2）当采用天然气为城镇燃气气源气源充足时，应大力发展工业用户。但不宜供应远离城镇燃气管网的工业企业用户的用气。工业与民用燃气的用气量，如果具有适当的比例，将有利于平衡城镇燃气的供需矛盾，减少储气设施的设置。（一）用气指标定义：用气量指标又称为耗气定额，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。城镇居民用户：指城镇居民每人每年平均燃气用量影响因素：户内燃气设备的类型、户内人口数、能源多样化、社区配套设施的完善程度商业用户：影响因素：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、设施标准；用气设施的性能、效率、运行管理水平和使用均衡程度；地区的气候条件等工业用户：影响因素：可由产品的耗气定额或其他燃料的实际消耗量进行折算，也可按同行业的用气量指标分析确定。（二）年用气量计算居民生活：影响因素：居民生活习惯、作息及节假日制度、气候条件、户内燃气设备的类型、住宅内有无集中采暖及热水供应、城镇居民气化率等。商业用户：影响因素：城镇人口数、公共建筑的设施标准、用气量指标工业用户：影响因素：生产规模、用气工艺特点、年工作时数其他扩展用途：影响因素：使用燃气采暖的建筑物面积、年采暖期长短、采暖耗热指标（三）用气不均匀情况描述城镇燃气供应的特点是供气基本均匀，用户的用气是不均匀。影响因素：各类用户的用气工况及其在总用气量中所占的比例、当地的气候条件、居民生活作息制度、工业企业和机关的工作制度、建筑物和工厂车间用气设备的特点用户不均匀情况可用季节或月不均匀性、日不均匀性、小时不均匀性描述。月不均匀性：主要影响因素是气候条件，一般冬季各类用户的用气量都会增加季节性负荷对城镇燃气的季节或月不均匀性影响最大K1=该月平均日用气量/全年平均日用气量日不均匀性：laHNkqQ01.0主要影响因素是居民生活习惯、工业企业的工作、和休息制度、室外气温变化等。K2=该月某日用气量/该月平均日用气量小时不均匀性：主要影响因素是居民生活习惯、供气规模和所用燃具等因素有关，一般会有早、中、晚三个高峰K3=该日某小时用气量/该日平均小时用气量（四）小时计算流量的确定燃气供应系统管道及设备的通过能力不能直接用燃气的年用气量确定，而应按小时计算流量来选择。小时计算流量的确定，关系着燃气供应系统的经济性、可靠性：定得过高，会增加输配系统的基建投资和金属耗量；定得偏低，又会影响对用户的正常供气。（一）不均匀系数法在规划设计阶段估算燃气管道直径及设备容量时可用不均匀系数法。适用于各种压力和用途的城镇燃气分配管道的小时流量的计算。按计算月的高峰小时最大用气量确定（二）同时工作系数法适用于居民小区、庭院及室内燃气管道的设计计算。根据燃气设备的额定流量和同时工作的概率来确定。第二章城镇燃气供应2.1城镇燃气输配管网分类与选择城镇燃气输配系统一般由门站、储配站、调压站、输配管网、控制设施、运行管理操作共同组成。一、管网的分类按输气压力分类：高压燃气管道A2.5＜P≤4.0MPaB1.6＜P≤2.5MPa次高压燃气管道A0.8＜P≤1.6MPaB0.4＜P≤0.8MPa中压燃气管道A0.2＜P≤0.4MPaB0.01＜P≤0.2MPa低压燃气管道P≤0.01Mpa按敷设方式分类：(1)埋地管道：当穿越铁路、公路时，需加设套管或管沟，分直接埋和间接埋(2)架空管道：工厂厂区，管道跨越障碍物，建筑物内部的燃气管道按用途分类：(1)长距离输气管线其干管及支管末端连接城镇或大型工业企业，气源点。（末端设燃气分配站—门站）(2)城镇燃气管道1)分配管道将燃气分配给各种用户2)用户引入管从分配管引到用户室内管道引入口处的总阀门3)室内燃气管道引入管到室内，分配到每个燃气用具(3)工业企业燃气管道1)工厂引入管和厂区燃气管道、2)车间燃气管道、3)炉前燃气管道按管网形状分类：(1)环状管网封闭环状，同一环中输气压力相同(2)枝状管网干管为主管放射状，不单独使用(3)环枝状管网混合使用，工程设计中常用按管网压力级制分类：(1)单级系统低压单级、中压单级(2)二级管网系统中—低(3)三级管网系统次高—中—低(4)多级管网系统高—次高—中—低二、城镇燃气管网系统及示例(一)低压供应方式和低压一级制管网系统供气方式：低压储气罐供应、低压压缩机供应(二)中压供应方式和中低两级制管网系统中压供应和中低两级制管网系统的供气方式：低压气源厂和储气罐供应的燃气经压缩机加压至中压，由中压管网输气，再通过区域调压器调制低压，由低压管道供给燃气用户。低压→中压→低压中压单级管网系统：气源厂（天然气长输管线）→储配站→中压管网中压B、低压：该系统特点是采用低压配气，庭院管道在低压下运行比较安全，但投资要比中压单级系统大。中压A、低压：(三)高压供气——三级管网系统(四)多级管网系统高压输气，低压配气2.2长输管线的工艺计算一、长输管线通过能力的计算1、魏莫斯公式2、潘汉德尔公式二、长输管线管径及输气压力的确定三、影响长输管线通过能力的因素四、长输管线的强度计算2.2城镇燃气管网的布线一、布线原则二、燃气管网的平面布置(一)高压、中压管网的平面布置高压管网的主要功能是输气。中压管网的功能则是输气并兼有向低压管网配气的作用。原则：(1)高压管道宜布置在城镇边缘或城镇内有足够埋管安全距离的地带(2)中压管道应布置在城镇用气区便于与低压环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主要交通干线敷设(3)高压、中压管网都应布置成环网，以提高其输气和配气的可靠性；(4)次高压、中压管道的布置，应尽量靠近直接供气的可能性的大型用户；支管末端必须考虑设置专用调压站(5)考虑调压站的布点位置，尽量使管道靠近各调压站(6)从气源厂连接次高压或中压管网的管道应尽量采用双线敷设；（7）长输次高压管线不得与单个居民用户连接(8)应尽量避免穿越铁路或河流等大型障碍物，以减少工程量和投资；(9)是城镇输配系统的输气和配气主要干线，必须综合考虑近期建设与长期规划的关系，以延长已经敷设的管道的有效使用年限，尽量减少建成后