第2章 城市燃气需用量及供需平衡

第2章城市燃气的需用量及供需平衡2.1城市燃气需用量2.2燃气需用工况2.3燃气输配系统的小时计算流量2.4燃气输配系统的供需平衡2.1城市燃气需用量一、供气对象1、居民生活用气（gasfordomesticuse）基本对象，必须连续稳定2、公共建筑用气（commercialutilization）重要对象气源⇒管网⇒设备⇒年用气量用气不均匀情况3、工业企业生产用气（industrialutilization）计算流量年用气量主要取决于用户的类型、数量、用气量指标4、建筑物采暖用气（heatingutilization）供气原则•民用用气供气原则1、燃气是公用事业2、燃气是自然垄断行业•城市燃气应优先供给居民生活用户优先满足城镇居民炊事和生活用热水的用气尽量满足公共建筑用气如天然气充足，可发展燃气采暖和空调•工业用气供气原则优先：工艺上使用燃气后，产品产量和质量有很大提高显著减轻大气污染缓冲用户•工业与民用供气的比例燃气供应和需求的具体情况适当发展工业用气（平衡用气不均匀性）二、城市燃气需用量的计算燃气用具的配置情况公共生活服务网发展程度居民生活水平及生活习惯每户平均人口数（每户人口数越多，每人每年用气量越少）地区气象条件燃气价格住宅内有无集中供暖设备（煤炉不仅供暖还可以做饭）热水供应设备1、各类用户的用气量指标（用气定额）定义：指城镇居民每人每年平均燃气用量（1）居民生活用气量指标q1影响因素城镇居民生活用气量指标[MJ/(人·年)]城镇地区有集中采暖无集中采暖东北地区2303~27211884~2303华东、中南地区—2093~2303北京2721~31402512~2931成都—2512~2931上海—2303~2512（2）公共建筑用气量指标q2用气设备的性能、热效率加工食品的方式地区气候条件等影响因素（3）工业企业用气量指标q3实际燃气消耗量指标按同行业用气量指标确定（4）建筑物采暖用气量指标q4——采暖通风设计手册2、城市燃气年用气量的计算（各类用户年用气量之和）+供暖用气量+其他扩展用途居民生活用气量lyHNkqQ=3l3y燃气低热值，kJ/mHa)(人居民用气指标，kJ/q)气化率(k居民人数N/a居民生活年用气量，mQ−•−−−−npenetratiocustomer∑=liiyHqNMQ+公共建筑用气量)/(akJQy•−−−人，某类公共建筑用气指标q数的百分数某类用气人数占总人口M/a公共建筑年用气量，mii3+工业企业生产用气量+未预见旅馆2床/1000人医院5床/1000人托儿所10人/100人理发店24次/人·年公共建筑设施标准工业企业生产用气量（industrialutilization）ηηllyyHHGQ''1000=.燃气燃烧设备的热效率η效率;其他燃料燃烧设备的热ηkJ/kg;其他燃料的低发热值，Ha;其他燃料年用量，t/G/a;工业企业年用气量，mQt;第i类产品的年产量，-Ma);用气定额，kJ/(t生产第i类产品所需的-q产品的总数；该城市中工业企业生产-n''ly3yii−−−−−•ln1iiiyHMqQ∑==()31211ttttnn3−−=）2、年供暖用气量（供暖用气量（gasforspaceheating）1、供暖最大负荷利用小时数n全年供暖用的燃气量，如果按一年中最冷时的供暖用量来供暖，可以持续的小时数。()211ttn1−）年供暖总热量（hn1供暖期，−Cto1供暖室内计算温度，−Cto2，供暖期内室外平均温度−31tt2−）最冷时的小时供热量（Cto3供暖室外计算温度，−3600100××=ηlfyHnFqQ)./(2amkWqf建筑物供暖指标，−2mF暖气供暖面积，−%供暖系统效率，−η其他扩展用途（2）交通工具燃气化（3）化工用气（1）燃气发电目录2.1城市燃气需用量2.2燃气需用工况2.3燃气输配系统的小时计算流量2.4燃气输配系统的供需平衡2.2燃气需用工况思考：能否用年用气量确定管网及设备的通过能力、储气容积？用气工况的影响因素：各类用户用气工况该用户在总用气量中所占的比例一、月用气工况（月不均匀性）居民、公用建筑用户—气候条件工业企业—生产工艺的性质、比较稳定建筑物供暖—气候条件1.影响因素：2、年用气图表用气量0.20.40.60.811.21.4123456789101112月份制定供气计划确定给缓冲用户供气的能力确定所需的储气容积（季节调峰）安排管网及设备的维修功能：3月不均匀系数全年平均月用气量各月用气量全年平均日用气量该月平均日用气量月不均匀系数：=1K字面来讲=)monthdesign(计算月4月高峰系数K1max二、日用气工况三、小时用气工况该日平均小时用气量该日某小时用气量小时不均匀系数：=3K该日的小时高峰系数−max3K该月平均日用气量该月某日用气量日不均匀系数：=2K该月的日高峰系数−max2K居民生活习惯工业企业工作和休息制度室外气温变化影响因素：昌平某年的用气工况昌平2004年9月的用气工况昌平2004年某周用气负荷变化昌平2002年的十一期间用气工况郑州燃气典型周小时用气量的变化规律02448729612014416819201020304050用气量(km3/h)小时(h)郑州燃气典型日小时不均匀系数09:0011:0013:0015:0017:0019:0021:0023:0001:0003:0005:0007:000.00.51.01.52.02.5小时不均匀系数小时(h)作业（总）（居民、工业）（居民、工业）求maxmax8~7333,,KKK时间（时）居民和公共建筑工业企业时间（时）居民和公共建筑工业企业时间（时）居民和公共建筑工业企业6~74.874.8814~152.275.5322~231.272.397~85.204.8115~164.055.2423~240.982.758~95.175.4616~177.105.4524~11.351.979~106.554.8217~189.595.551~21.302.6810~1111.273.8718~196.104.872~31.652.2311~1210.424.8519~203.424.483~40.992.9612~134.095.0320~212.134.344~51.633.2213~142.775.2721~221.484.845~64.352.51燃气输配P38表2-3小时用气量占日用气量的百分数%目录2.1城市燃气需用量2.2燃气需用工况2.3燃气输配系统的小时计算流量2.4燃气输配系统的供需平衡2.3燃气输配系统的小时计算流量hourlygasflowrate不均匀系数法（asymmetrycoefficient）同时工作系数法（coincidencecoefficient）小时计算流量Qh的意义：计算月的小时最大用气量确定管网及设备的通过能力、储气设施容积Qh↑，金属用量↑，基建投资↑Qh↓，影响用户正常供气经济性VS可靠性一、城市燃气分配管道的计算流量maxmax2max1324365KKKQQy×=1、不均匀系数法时均用气量计算月最大用气量日的小时最大用气量计算月最大用气量日的计算月日均用气量计算月日最大用气量年日均用气量计算月日均用气量×××=24365yQK1max，K2max，K3max的确定：原则实际统计资料居民生活和公共建筑用气缺乏统计资料时，K1max=1.1~1.3，K2max=1.05~1.2，K3max=2.2~3.2，供气户数1500户K3max=3.3~4.02、最大负荷利用小时数hoursofusageduringthepeakload全年所用燃气量，如果按小时最大用量连续使用，可以持续的小时数。max3maxmax218760KKKn=⇒nQQy=max3maxmax2124365KKKQQy×=居民及公共建筑用户：大型工业用户：一班制n=2000~3000二班制n=3500~4500三班制n=6000~6500用气人口数（万人）0.10.20.30.51234510305075≥100n(h/年)18002000205021002200230024002500260028003000330035003700二、室内和庭院燃气管道的计算流量(同时工作系数法)iniitNQKKQ∑=0相同燃具或燃具组合数N/h额定流量，m相同燃具或燃具组合的Q同时工作系数相同燃具或燃具组合的K1作系数,不同类型用户的同时工K/h计算流量，mQi3ni0it3−−−−−缺乏资料可取单眼灶2nQ3nQ双眼灶iniitNQKKQ∑=0单眼灶烤箱1nQ单眼灶2nQ单眼灶2nQ单眼灶烤箱1nQ单眼灶烤箱1nQ单眼灶烤箱1nQ3nQ双眼灶3nQ双眼灶4=1N3=2N3=3N•K0—反应燃气用具同时使用的程度•影响因素：用户的生活规律燃气用具的种类、数量相同燃具数N12345678910152025同时工作系数K01.001.000.850.750.680.640.600.580.550.540.480.450.43相同燃具数N3040506070801002003004005006001000同时工作系数K00.400.390.380.370.360.350.340.310.300.290.280.260.25双眼灶同时工作系数•用户数越多，同时工作系数越小目录2.1城市燃气需用量2.2燃气需用工况2.3燃气输配系统的小时计算流量2.4燃气输配系统的供需平衡一、供需平衡方法（１）地下储气(季节不均匀、部分日不均匀性)（２）液态储存（各种不均匀性）（３）管道末端储气（时不均匀性）（４）储气罐储气（日、时不均匀性）解决用气不均匀和供气均匀的矛盾2.4燃气输配系统的供需平衡１、改变气源的生产能力和设置机动气源２、利用缓冲用户4、利用储气设备3、发挥调度作用油制气，发生炉煤气，液化气混空气世界各国的地下储气库undergroundgasstorages•目前全世界已建设地下储气库共634座•美国地下储气库的工作气量相当于年耗气量的20%左右•独联体地下储气库有效工作气为年消费量的10%•加拿大的工作气量占年消费量11%•西欧地下气库储量相当于45天的耗气量•法国储存相当于110天的耗气量。地下储气库的类型1、含水层型4、盐穴型5、废旧矿井型2、枯竭气藏型77.6%3、枯竭油藏型1、短期调峰储气库2、季节性调峰储气库3、储气型储气库多孔储层空心体一.利用枯竭油气田储气通过油气田原有生产井和建库时增加的气井向枯竭油气层注入或采出天然气，是世界上使用最广泛、运行最久的一种储气库。优点:已开发过的油气田，地下构造、储层情况清楚，不用进行地质勘探，建库周期短；部分气井和地面设施可以重复使用，需要补充注入的垫层气量不多，投资和运行费用低。缺点:密封性要求高，注入气体最好是经过处理的干气，对枯竭油田用作储气库还应装有除油设备。陕京输气系统地下储气库•大张坨地下储气库（一库）•板876储气库（二库）•板中北储气库（三库）•板中南储气库（四库）•板808（五库）•板828（六库）设计工作气容量30.3亿方，日注气能力1305万方，日采气能力3400万方注气压缩机组17台，八套露点处理仪二.含水多孔地层中的地下储库将地下含水层中岩层孔隙中的水排走，并在非渗透性的含水盖层下直接形成储气场所。优点:构造完整，钻井完井一次到位缺点:气水界面较难控制，投资和操作费用较高，建库周期较长，风险较大。•可用于建造地下储气库的含水构造分布很广，即使在输气干线或天然气消费中心附近没有合适的枯竭油气层，也总可以找到含水层构造。三.利用盐矿层建造储气库•在天然盐层中，以常规钻井方法钻穿岩层，注入淡水进行冲蚀使之形成一定体积和形状的溶腔，然后泵出盐水注入天然气。•缺点:投资和操作费用高，总的相对容量较小，钻井完井难度较大，溶蚀冲蚀较难控制；•优点:操作机动性强，生产效率高，能快速完成抽气注气循环，一年中注采循环可达4～6次。盐穴型储气库分布：共46座¾西欧地区有18座(德国13