城市小区燃气工程设计 (设计)大学论文

摘要

城镇燃气化是城市现代化的重要标志之一。城镇燃气在发展生产、提高人民生活水平、节约能源、减轻污染、改善环境等方面起着重要作用。

本设计主要是针对开发区进行燃气管网的规划，该设计采用天然气为气源，燃气管道主要采用钢管。首先根据城市的面积及人口情况对开发区的燃气需用量进行确定，然后根据用气量及规划要求进行管网设计。在设计燃气管网时，应全面考虑经济、技术等方面因素，选择经济合理的最佳方案。因此本设计选用了中压一级管网系统。

根据管网的布置和流量，经过水力计算的一系列步骤确定管径；再将管径作为已知条件，再选取调压设施以及用户燃具后满足供应的压力要求，设计具有一定的技术性和经济性。

关键词：天然气管网用气量管径

Abstract

Universality of Gas in city is an important sign of the modernization of city. In the development and production of city, improving living standards, energy conservation, reducing pollution and improving the environment, gas plays as an important role.

The theme of this paper is to design the gas network in the development zone, taking the natural gas as the gas source, the steel pipe as the main gas pipeline. Firstly, according to the city area and the demographic situation of the development zone to determine the amount of gas needed; and secondly to design the network according to the gas consumption and the requirements of the plan. In the design of gas pipeline network, the economic, technological and other factors should be considered Comprehensively; finally, choose the best economical solution. therefore this design has selected center presses level of pipe networks systems.

In the above pipe network system, used the region to adjust the pressure to stand to the region air feed way. According to pipe network arrangement and current capacity, process water power computation a series of steps definite caliber; Again the caliber took the datum, after selects the accent to press the facility as well as the user again burns has satisfies the supply the pressure request. The design has the very good technical nature and the efficiency.

Keywords: The Natural gas The pipe network Gas consumption Diameter

目录

第一章绪论 (1)

1.1 概述 (1)

1.2 自然地理环境概况 (1)

1.2.1 地理位置 (1)

1.2.2 气候条件 (2)

1.3 设计原始资料 (2)

1.3.1 城市面积 (2)

1.3.2 燃气用户 (2)

1.4 设计范围 (2)

第二章燃气的性质计算 (3)

2.1 气源 (3)

2.2 气体性质 (3)

2.2.1 平均分子量 (3)

2.2.2 平均密度和相对密度 (4)

2.2.3 粘度 (4)

2.2.4 爆炸极限 (5)

2.2.5 混合物的热值 (6)

2.2.6 华白数 (7)

2.3 燃气质量要求及燃气的加臭 (7)

2.3.1 城镇燃气质量要求 (7)

2.3.2 城镇燃气的加臭 (8)

第三章燃气需用量及供需平衡 (9)

3.1 用户类型及供气原则 (9)

3.2 城市用气量 (10)

3.2.1 居民生活用户用气量 (10)

3.2.2 商业用户用气量 (11)

3.2.3 工业企业用户用气 (12)

3.2.4 其他用气量 (13)

3.3 各类用户用气量计算汇总 (13)

3.4 计算流量 (13)

3.5 燃气输配系统的供需平衡 (14)

3.6 储气罐 (15)

3.6.1 所需储气量 (15)

3.6.2 高压球型储气罐容积的确定 (17)

第四章输配系统方案的选择 (18)

4.1 城镇燃气输配系统的组成 (18)

4.2 燃气管网系统的选择 (18)

第五章输配管网的布置 (20)

5.1 城镇燃气管道的布线原则 (20)

5.1.1 管线布置依据 (20)

5.1.2 高、中压管网的平面布置 (20)

5.1.3 低压管网的平面布置 (21)

5.1.4 管道的纵断面布置 (22)

5.2 燃气管道穿越障碍物的设计 (24)

5.2.1 跨越工程的设计考虑 (24)

5.2.2 燃气管道穿越公路 (24)

5.2.3 穿越道铁路设计 (24)

5.2.4 燃气管道穿（跨）越河流 (25)

5.3 燃气管道的防腐方法 (26)

5.3.1 绝缘层防护法 (26)

5.3.2 燃气管道的阴极保护方法 (26)

第六章输配管网的水力计算 (28)

6.1 开发区输配系统选择及管网布置 (28)

6.1.1 开发区燃气管网系统的选择 (28)

6.1.2 开发区管网输配流程 (28)

6.1.3 管网系统压力参数 (29)

6.2 中压环网水力计算 (29)

6.2.1 计算各环单位长度途泄流量 (29)

6.2.2 各管段的计算流量 (30)

6.2.3 确定各管段的管径 (30)

6.2.4 校正计算 (31)

6.2.5 零点移动 (33)

6.3 中压枝网水力计算 (33)

第七章小区及室内管网设计 (35)

7.1 工程概况 (35)

7.2 小区燃气管道布置及水力计算 (35)

7.2.1 确定管材 (35)

7.2.2 花园小区管道布置 (35)

7.2.3 小区水力计算 (35)

7.4 室内燃气管道的布置及水力计算 (36)

7.4.1 室内设计资料 (36)

7.4.2 室内管道的设计 (36)

7.4.3 画出水力计算图（系统图或立面图） (37)

7.4.4 室内燃气管道水力计算 (37)

7.2.5 管段流量的计算 (38)

第八章调压站设计 (40)

8.1 调压站的分类 (40)

8.1.1 按使用性质分类 (40)

8.1.2 按建筑形式分类 (40)

8.1.3 按调解压力范围分类 (41)

8.2 调压站的选址 (41)

8.3 调压站的组成 (41)

8.4 调压站的布置 (43)

8.4.1 区域调压站 (43)

8.4.2 专用调压站 (44)

8.4.3 楼栋调压箱 (44)

第九章工程概预算 (45)

9.1 安装工程预算的组成 (45)

9.1.1 安装工程预算的构成 (45)

9.1.2 直接费 (45)

9.1.3 间接费 (46)

9.1.4 利润及税金 (46)

9.2 室内民用燃气工程工程量计算 (47)

9.2.1 民用燃气管道、管道附件及常用燃气用具安装 (47)

9.2.2 工程量计算规则及定额套用 (48)

9.2.3 管道工程量计算 (49)

致谢 (51)

参考文献 (52)

第一章绪论

1.1 概述

城市燃气是现代化城市人民生活和工业生产的重要能源。发展城市燃气可以节约能源，减轻城市污染，提高人民生活水平，促进工业生产，提高产品质量，对加速建设现代化城市，改善城市的生态环境和投资环境具有重要意义，其社会综合效益显著。城市燃气的发展水平也是城市现代化水平的重要标志之一，是建设现代化城市的必要条件。

随着社会的发展进步，人类对生存环境的要求越来越受到重视，传统的以燃煤为主的燃料消费结构对环境造成的巨大影响，也越来越被人类所共识，治理环境刻不容缓。增加优质能源在城市能源消费结构中所占的比重，特别是加大城市燃气的利用，可以大大减少主要大气污染物二氧化硫、烟尘的排放量，是减少大气污染物对人体损害，提高人民生活质量的最为直接、有效的方式。城市燃气燃烧后的废气中二氧化硫、氮氧化物的含量远低于其它燃料。

发展城市燃气，具有较好的社会效益、经济效益。利用城市气作为工业用燃料，可以提高工业产品质量和设备利用效益，节约能源；可以完善城市市政公共设施，改善城市的投资环境，社会效益和经济效益显著。

随着我国城镇居民生活水平的提高，人民对生活的舒适性有了更高的要求，经济性不再是消费者追求的唯一目标。大力发展利用城市燃气，可以减轻城市居民生活的劳动量及劳动强度、改善家居环境，降低或消除液化石油气在运输、储存、销售、使用等环节上的安全隐患。使用天然气在经济上比使用液化石油气及电能具有一定的优势。

“我国天然气大发展时代已经到来”。随着社会的发展和生产、生活文明程度的提高，要求天然气工业有较快的发展，以改善能源结构，保护大气环境。实现城市民用燃料气体化是城市现代化的重要标志之一，城市燃气使用采用管道供应是现代化城市的发展趋势，也是城市燃气使用事业的发展方向。

1.2 自然地理环境概况

1.2.1 地理位置

新乡市地处河南省北部，南临黄河，与省会郑州、古都开封隔河相望；北依

太行，与鹤壁、安阳毗邻；西连煤城焦作，与晋东南接壤；东接油城濮阳，与鲁西相连，是豫北的经济和交通中心，是中原城市群重要城市之一。

1.2.2 气候条件

新乡地处北纬35°18′，东经113°54′属暖温带大陆性季风气候，四季分明，冬寒夏热，秋凉春早，年平均气温14℃；7月最热，平均27.3°C ；1月最冷，平均0.2°C ；最高气温42.7℃，最低气温-21.3℃。年均湿度68%，最大冻土深度280mm。

1.3 设计原始资料

1.3.1 城市面积

由平面图计算得出，城市面积为24.5平方公里，人口密度为8000人/平方公里。城市气化率：气化率为90％。

1.3.2 燃气用户

三大类用户，分别为居民用户，商业用户和工业企业用户，不考虑采暖通风和空调用气量，燃气汽车用气量。

1.4 设计范围

设计范围：门站围墙外阀门起至楼栋调压器的全部中压管道及所有庭院低压管道。

第二章燃气的性质计算

燃气是由多种可燃气体和不可燃气体组成的混合气体。其中可燃气体有碳氢化合物、氢和一氧化碳等，不可燃气体有二氧化碳、氮和氧等。

随着燃气工业的发展，城镇燃气的种类越来越多。而确定城镇输配系统的压力级制、管径、燃气管网构筑物及防护和管理措施，都与燃气的种类有关；同时燃烧设备是按某一特定的燃气组分设计、制造的，虽然燃具能够适应燃气组分在一定范围的变化，但总有一个限度，若燃气的组分差异很大时，将引起燃烧特性的变化。所以从燃气输配、燃烧应用和燃气互换性方面考虑，为了使燃气输配企业和燃烧设备制造厂都遵守一个共同的准则，必须将燃气进行分类。

按燃气气源的种类通常可把燃气分为天然气、人工燃气、液化石油气和生物气等。

2.1 气源

本设计气源选择天然气，其组分如下：

成分

错误！未

找到引用源。

错误！未

找到引用源。

错误！未

找到引用源。

错误！未

找到引用源。

错误！未

找到引用源。

百分比90.5% 2.8% 2.4% 1.5 % 2.8% 2.2 气体性质

2.2.1 平均分子量

混合气体的平均分子量按下式计算

错误！未找到引用源。（2.1）

错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。

式中错误！未找到引用源。——混合气体平均分子量；

错误！未找到引用源。——各单一气体容积成分（%）；

错误！未找到引用源。——各单一气体分子量。

2.2.2 平均密度和相对密度

混合气体的平均密度按下式计算

错误！未找到引用源。 (2.2)

错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。

混合气体的相对密度

错误！未找到引用源。

(2.3)

式中错误！未找到引用源。——混合气体平均密度（错误！未找到引用源。）;

错误！未找到引用源。——标准状态下各单一气体密度（错误！未找到引用源。）；

错误！未找到引用源。——混合气体相对密度（空气为1）；

错误！未找到引用源。——标准状态下空气的密度。

2.2.3 粘度

混合气体的粘度与气体中各组分的质量分数有关，而各组分的质量成分可由式求得。

错误！未找到引用源。（2.4）

式中错误！未找到引用源。——各单一气体容积成分（%）；

错误！未找到引用源。——相应各组分在0℃时的动力粘度（Pa?s）。

则可求得设计中所用燃气中各组分的质量成分。

各成分的质量分数计算如下：

错误！未找到引用源。

错误！未找到引用源。

错误！未找到引用源。

错误！未找到引用源。

错误！未找到引用源。

动力粘度按照式（2.5）计算

错误！未找到引用源。（2.5）错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。

错误！未找到引用源。

式中错误！未找到引用源。——混合气体动力粘度（错误！未找到引用源。）；

错误！未找到引用源。——各组分的质量成分（%）；

错误！未找到引用源。——相应各组分的动力粘度（错误！未找到引用源。）。

运动粘度按照式（2.6）

错误！未找到引用源。（2.6）

式中错误！未找到引用源。——混合气体的运动粘度（错误！未找到引用源。）；

错误！未找到引用源。——混合气体动力粘度（错误！未找到引用源。）；

错误！未找到引用源。——混合气体平均密度（错误！未找到引用源。）

2.2.4 爆炸极限

可燃气体与空气的混合物遇明火而引起爆炸时的可燃气体浓度范围称为爆炸极限。其有爆炸上限和爆炸下限之分。

其计算公式如下：

错误！未找到引用源。 （2.7）式中 错误！

未找到引用源。——含有惰性气体的混合气体的爆炸下(上)限(体积％)；

错误！未找到引用源。——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(％)；

错误！未找到引用源。——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(％)；

错误！未找到引用源。——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(％)；

错误！未找到引用源。——未与惰性气体组合的可燃气体成分的爆炸极限(体积％)。

将组分中的惰性气体按要求与可燃气体进行组合，即：

错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。

%9.3%4.2%5.110

24=+=+H C CO y y 6.15.14.2==可燃气体惰性气体 由图查得混合组分在上述混合比时的爆炸极限相应为5%—16%和4%—16% 按下式计算该天然气的爆炸极限为：

错误！未找到引用源。

错误！未找到引用源。

式中 错误！未找到引用源。——爆炸下限（%）；

错误！未找到引用源。——爆炸上限（%）。

2.2.5 混合物的热值

可燃气体与空气完全燃烧时放出的放出的热量称为可燃气体的热值，根据燃烧产物中水分的形式可分低发热值和高发热值。

其计算公式如下：

错误！未找到引用源。（2.8）

则设计中所用燃气的高发热值为

错误！未找到引用源。

错误！未找到引用源。

设计中所用燃气的低发热值为

错误！未找到引用源。

错误！未找到引用源。

式中错误！未找到引用源。——燃气高低热值(错误！未找到引用源。);

错误！未找到引用源。——各单一气体低热值(错误！未找到引用源。)；

错误！未找到引用源。——各单一气体容积成分（%）。

2.2.6 华白数

燃气性质中影响燃烧特性的参数主要有燃气的热值H、相对密度s及火焰传播速度(即燃烧速度)。为此导出与热值和相对密度有关的综合系数，即华白指数错误！未找到引用源。。

华白指数

错误！未找到引用源。 (2.9)

式中错误！未找到引用源。——华白指数（错误！未找到引用源。）；

错误！未找到引用源。——燃气低热值(错误！未找到引用源。) ；

错误！未找到引用源。——混合气体相对密度（空气为1）。

2.3 燃气质量要求及燃气的加臭

2.3.1 城镇燃气质量要求

城镇燃气质量指标应符合下列要求：

1.城镇燃气（应按基准气分类）的发热量和组分的波动应符合城镇燃气互换的要求；

2.城镇燃气偏离基准气的波动范围宜按现行的国家标准《城市燃气分类》GB/T13611的规定采用，并应适当留有余地。

3.采用天然气做气源时，天然气的质量指标：

（1）天然气的发热量、总硫量和硫化氢含量、水露点指标应符合现行国家标准《天然气》GB17820的一类气或二类气的规定；

（2）在天然气交接点的压力和温度条件下，天然气的烃露点应比最低环境温度低5℃；天然气中不应有固态、液态或胶状物质。主要规定叙述如下：

1)天然气的高热值大于31.4错误！未找到引用源。；

2）总硫量小于270错误！未找到引用源。；

3）硫化氢含量小于20错误！未找到引用源。；

4）二氧化碳含量小于3%（体积）；

5）无游离水。

2.3.2 城镇燃气的加臭

城镇燃气是具有一定毒性的爆炸性气体，又是在压力下输送和使用。由于管道及设备材质和施工方面存在问题和使用不当，容易造成漏气，有引起爆炸、着火和人身中毒的危险。因此，当发生漏气时应能及时被人们发觉进而消除燃气的泄露。所以需要对没有臭味的燃气进行加臭。

作为城镇燃气的气源，如干馏煤气、水煤气、油制气、天然气和液化石油气多数含有硫化物，因此其本身都具有臭味。仅部分地区使用的天然气有时不含硫化物，要求经过加臭后才进行输配使用。

城镇燃气中加臭剂的最小量：一是无毒燃气（一般指不含一氧化碳、氰化氢等有毒成分的气体）泄露到空气中，达到爆炸下限的20%时，应能察觉；二是有毒燃气（一般指含一氧化碳、氰化氢等有毒成分的气体）泄露到空气中，达到对人体允许的有害浓度时，应能察觉。对于以一氧化碳为有毒成分的燃气，空气中一氧化碳含量达到0.02%（体积分数）时，应能察觉。

加臭剂和燃气混合在一起后应具有特殊的臭味，不应对人体、管道或与其接触材料有害，其燃烧产物不应对人体呼吸有害，并不应腐蚀或伤害与此燃烧产物经常接触的材料。常用的加臭剂有四氢噻吩（THT）、三丁基硫醇、乙硫醇、乙硫醚、甲硫醚等。

第三章燃气需用量及供需平衡

在设计燃气输配系统时，需要首先确定燃气管网的计算流量，而计算流量的大小又取决于燃气需用量和需用的不均匀情况。城市燃气需用量取决于用户类型、数量和用气量指标。

3.1 用户类型及供气原则

城市燃气用户包括以下几种类型：

1、居民生活用户；

2、商业用户；

3、工业生产用户；

4、其他用户。

居民生活用户用气主要是用于日常的炊事和生活热水。商业用户是与城镇居民生活密切相关的一类用户，包括职工食堂、饮食业、旅馆、理发店、浴室、洗衣房、医院、幼儿园、托儿所、机关、学校和科研机关等。燃气主要是用于炊事和热水供应。工业企业用户主要是用于生产工艺。其他用气主要包括两部分，一部分是官网的漏损；另一部分是因发展过程中出现没有预见的新情况而超出了原计算流量。

供气原则不仅涉及到国家的能源政策，而且和当地的具体情况、条件密切相关。在确定用气量分配时，一般优先发展民用用气，即居民生活用气和商业用气，它们是城镇燃气供应的基本对象，其中，又应优先供给居民生活用户。居民生活用户和商业用户数量多，而且分散，把燃气优先供给这些用户可以提高热效率，节约能源，改善大气和环境污染，节约劳动力，减少城市交通运输。

在发展民用用户的同时，也要发展一部分工业用气，二者兼顾，这有利于提高气源生产企业的经济效益，减少储气容积，增加售气收费，有利于用气负荷的平衡等。对于工业用户，应优先供给工艺上必须使用燃气，用气量又不大，自建煤气发生站又不经济的企业。