第三讲城市燃气管网系统

1第三讲城市燃气管网系统气源厂用户门站用户液化石油气储配站用户2城市燃气管网的分类及其选择城市燃气管道的布线工业企业燃气管网系统建筑燃气供应系统管材及其连接方式燃气管道的附属设备第三讲城市燃气管网系统3第一节城市燃气管网的分类及其选择燃气管道的分类城市燃气管网及其选择4一、燃气管道的分类按用途分类按敷设方式分类按输气压力分类按管网形状分类5(一)按用途分类长距离输气管线——其干管及支管的末端连接城市或大型工业企业，作为该供应区的气源点。城市燃气管道分配管道——在供应地区将燃气分配给工业企业用户、公共建筑用户和居民用户，主要指街区干管。庭院管道用户引入管——将燃气从庭院管道引到用户室内管道引入口处的总阀门。室内燃气管道——通过用户管道引入口的总阀门将燃气引向室内，并分配到每个燃气用具。6工业企业燃气管道工厂引入管和厂区燃气管道——将燃气从城市燃气管道引入工厂，分送到各用气车间。车间燃气管道——从车间的管道引入口将燃气送到车间内各个用气设备（如窑炉）。包括干管和支管。炉前燃气管道——从支管将燃气分送给炉上各个燃烧设备。7(二)按敷设方式分类地下燃气管道直接埋设间接埋设架空燃气管道在工厂区，方便管理，施工与检修方便。8(三)按输气压力分类以往我国城市燃气管道根据输气压力（MPa）一般分为：高压A0.8P≤1.6MPa高压B0.4P≤0.8MPa中压A0.2P≤0.4MPa中压B0.005P≤0.2MPa低压P≤0.005MPa分类原因——1、对燃气管道气密性有特别严格的要求，漏气可能导致火灾、爆炸、中毒或其他事故。燃气管道中的压力越高，管道接头脱开或管道本身出现裂缝的可能性和危险性也越大。2、当管道内燃气的压力不同时，对管道材料、安装质量、检验标准和运行管理的要求也不同。9国家建设部颁发的《城镇燃气设计规范》2002年修改版：1）高压A2.5P≤4.0MPa2）高压B1.6P≤2.5MPa3）次高压A0.8P≤1.6MPa4）次高压B0.4P≤0.8MPa5）中压A0.2P≤0.4MPa6）中压B0.01≤P≤0.2MPa7）低压P0.01MPa城市的郊区环线在城市未改建的老区，只能敷设中压和低压管道。10(四)按管网形状分类环状管网管道连成封闭的环状，是城市输配管网的基本形式，在同一环中，输气压力处于同一等级。枝状管网以干管为主管，呈放射状由主管引出分配管而不呈环状。在城市管网中一般不单独使用环枝状管网环状与枝状混合使用的一种管网形式，是工程设计中常用的管网形式。11二、城市燃气管网及其选择城市燃气输配系统的构成城市燃气管网系统的分类采用不同压力级制的原因燃气管网系统的选择12（一）城市燃气输配系统的构成不同压力等级的燃气管网配气站或压气站、各种类型的调压站或调压装置储配站监控与调度中心维护管理中心13（二）城市燃气管网系统分类依据管网压力级制不同组合形式分类单级系统两级系统三级系统多级系统141、单级系统定义：只有一个压力级制，即仅用一级压力的管网输送、分配和供应燃气的系统过去多指低压单级系统15单级系统示例16优点:(1)供应系统简单，维护管理方便。(2)不需要压送设备，输配费用小。缺点：(1)由于供气压力低，致使管道直径较大，一次投资费用较高。(2)用户压力波动大。适用范围：用气量较小，供气范围为2～3公里的城镇和地区。当供应范围较大时，必须采用很大口径的管网，这就使输送单位体积燃气的投资和金属耗量急剧增加，是不经济的。172、两级系统定义：具有两个压力级制的管网系统两级管网系统一般是指中压和低压两种压力的管网系统。分类：中压B、低压系统中压A、低压系统18中压B、低压系统示例气源：人工燃气低压储气罐储气特点：供气范围比单级系统大，压力较低。一般适用于人口密集、街道狭窄的老城区。19中压A、低压系统气源：天然气长输管线末段储气20以下情况必须设置阀门气源厂出厂管道的起点处中压管道各支管处储配站进出口管道处调压室进出口管道处中压管道过河管的两侧中压管道穿过铁路两侧中压管道每隔2km设分段阀门低压管道不设阀门适用范围：对于街道宽阔、建筑物密度较小的大中城市均可采用。213、三级系统天然气加压气化煤气高压储气罐储气由高、中、低压三级管网级制构成。22优点:供气比较安全可靠次高压管道可以储存一定量的天然气缺点:（1）系统复杂，维护管理不便。(２)投资大。在各种输配管网系统中,以三级系统造价最高。三级系统管道总长度大于一、二级系统。适用范围：通常只有在大城市、并要求供气有充分保证时才考虑选用。234、多级系统气源：天然气储气:地下储气库、高压储气罐站以及长输管线储气这种管网系统一般用在居民人口众多的特大型城市，如北京、上海。2425上述各种管网系统，均设有低压管网。采用区域调压站向低压环网供气。目前，低压管网主要针对于以固体燃料干馏煤气为气源的城市。此时，多采用中压B-低压两级管网。当原有人工燃气输配系统改输天然气时，原有人工燃气大多采用中低压系统且为中压B级，一般加以改造后可予以利用，天然气经区域中低压调压站调压后进入低压分配干管、低压庭院管与室内管。特点：低压管网覆盖面大，有的街道可能同时出现中压管道和低压管道，区域调压站供应户数比较多，用户燃具前压力波动范围大。26对于新建城市天然气输配系统，多采用高-中压两级系统及中压单级输配管网。前者适用于较大城市，其中高压管道可兼作储气装置，而具有输、储双重功能。后者适用于中小城市。此两系统中的中压管道供气至小区调压装置（箱）或楼栋调压箱，天然气实现由中压至低压的调压后进入低压庭院管和室内管。各小区或楼栋设调压柜或设楼栋调压箱。也可中压管道直接进入用户调压器调压，用户燃具前的压力更为稳定。27123451-长输管线；2-城市燃气分配站；3-中压B输气环状干管；4-中压B分配管；5-用户调压器中压B一级管网系统28长输管线门站储配站城市中压管道调压装置用户管道计量表用气设备管道用具中压一级系统供气的工艺流程29压力较高，在输送同等气量的条件下，与低压管网相比。不仅减小了管径，节省管道投资，而且增大了供气范围。管网的布置完全避免了一条街道同时附设两条不同压力的管道，而且还取消了中低压调压器，从而节省了管网投资。燃具前的压力波动范围小、热效率高、燃烧效果好，管网运行水力工况较好。由于来气压力较高，因此输配系统不需要加压，供气过程基本不需要电能，停电时仍可正常供气，故该系统供气的可靠性和稳定性优于其它管网系统。中压管网的材质可采用钢管、塑料管，其耐压强度高，可采取提高输气压力的方法来增加输气能力，满足用气量。中压一级输配管网系统的优点：30高-中压两级系统一般较高-中-低压三级系统可节省投资30%；而且能保证用户燃具前压力稳定，提高热效率；调压器体积减小，节约城市用地。适用于新建天然气管网的大、中、小城市。3132（三）、采用不同压力级制原因管网采用不同的压力级制比较经济各类用户所需要的燃气压力不同消防安全要求33（四）燃气管网系统的选择1、应考虑因素a、气源情况种类及性质供气量和供应压力气源的发展或更换气源的规划b、城市城市规模、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、用户的分布情况34c、原有的城市燃气供应设施情况d、对不同类型用户的供气方针、气化率及不同类型用户对燃气压力的要求e、用气的工业企业的数量和特点f、储气设备的类型35h、城市地理、地形条件，天然和人工障碍物的情况i、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。j、大型燃气用户的数目和分布。选择城市管网系统时，应全面考虑上述诸因素，进行综合分析，从而提出多套方案，作技术经济比较，选用经济合理方案。36针对常输管线来的天然气：a、具有压力高的特点，应充分利用该压力。国内长输管道设计压力名称西气东输一线川气东送陕京二线西气东输二线压力（MPa）10101012b、对于大中型城市，由于用气量多面广，为安全供气，在城市周边设置高压或次高压环线或半环线，经多个调压站向城市供气，该高压或次高压管道往往兼作储气，即具有输、储双重功能。37c、当天然气压力大于2.0MPa时，因储罐运行压力一般为1.6MPa，采用管道储气较储罐储气经济。长输管道末段储气高压管道管束储气由于四级地区地下燃气管道压力不宜大于1.6MPa，高压管道一般设置在中心城区边缘。对于要求供气压力较高的用户（如发电厂）可由高压或次高压管道直接供气。38d、对于中小城市，中压单级管网系统为首选。e、当部分城区因道路、建筑等状况，特别是未经改造的旧城区，从安全考虑可局部采用中低压输配系统。f、原有人工燃气中低压输配系统改输天然气时需经改造，但压力级制不变，大多为中压B与低压。因此同一城区有可能存在两种压力级制。39城镇燃气输配系统方案设计示例：示例1大型城市远期规划人口980万人；气化人口784万人；由四条长输管线从四个气源供应天然气，来气压力6.0MPa以上；有需高压的大型工业用户及电厂；部分城区存在人工燃气中低压系统；年用气量：远期平衡日与时不均匀性所需储气量为272x104m340输配系统方案：共设四个门站；城市输配系统为高中压与高中低压系统，后者主要为原人工燃气已形成的中低压系统转供天然气；储气设施采用高压管道；高压管道由内外两半环线构成，近期建设内环，远期建设外环。高压内环线长123.52km．设计压力2.5MPa，高压内环的储气能力为89×104m3。大型工业用户由高压内环直接供气。高压外环全长195km，考虑储气功能须对运行压力进行技术经济分析。4142中压管网具有两种压力级制，即中压A(0.4MPa）与中压B（0.15MPa)，后者为原有人工燃气中压管网。新建中压A管网管径不大于DN400时采用ERW直缝焊接钢管、管径大于DN400时采用螺旋缝埋弧焊接钢管.4344示例2中型城市气化人口34万人，居民气化率为80%；由天然气长输管线向门站供气；月调峰所需储气量为563.4×104m3，占年用气量的4.5%，其由上游供方解决。日与小时所需储气量为120670m3，占计算月平均日用气量的30%。45输配系统方案：采用单级中压系统；在门站内设球罐储气。（注：表中数据按设计压力1.7MPa，允许最高工作压力1.62MPa考虑。）46中压管网运行压力采用0.3MPa，为留有输配潜力，设计压力为0.4MPa，中压管网末端压力不低于0.05MPa。4748示例3小型城市近期由压缩天然气槽罐车供气，建供气站一座；远期由长输管道供天然气，建门站一座；输配管网为单级中压；远期由长输管道末端储气，近期由罐车平衡供气平衡不均匀性；由于远期长输管道与门站位置不确定性，以及城市干管须保证水力工况稳定，中压干管采用等管径，并形成两个环；按远期气量设计，设计压力0.4MPa，采用PE管。4950第二节城市燃气管道的布线布线依据高、中压管网的平面布置原则低压管网的平面布置原则管道的纵断面布置原则燃气管道穿越铁路、河流等障碍物的方法管网系统在原则上选定之后，决定各管段的具体位置路由管道平面纵、横断面管位穿越障碍物51一、布线依据采用地下敷设，宜沿城市道路、人行便道或在绿化地带内。管道中的燃气压力；街道及其他地下管道密集程度与布置情况；街道交通量和路面结构情况，及运输干线分布情况；所输送燃气含湿量，必要的管道坡度，街道地形变化情况。52与该管道连接的用户数量及用气量情况，该管道是主要管道还是次要管道；线路上所遇到的障碍物情况；土壤性质、腐蚀性能、冰冻线深度；该管道在施工、运行和万一发生故障时，对城市交通及人民生活的影响。在布线时，要决定燃气管道沿城市街道的平面布置与纵断面布置。由于输配系统各级管网的输气压力不同，其设施和防火安全的要求也不同，而且各自的功能也有所区别，故应按各自的特点进行布