城市配氣課程設計

1、科技學院城市配氣課程設計報告學 院:石油與天然氣工程學院專業(yè)班級: 油氣儲運學生：學 號:設計地點（單位）科技學院教學樓D401設計題目:戶燃氣管道布設完成日期：2014 年12 月25 日指 導 教 師 評 語 ：成績（五級記分制）：指導教師（簽字）:_ _ 一第一章燃氣性質計算氣源基本參數(shù)選用的天然氣，其容積成分為，甲烷 80.30%，乙烷10.90%,丙烷2.75%, 正丁烷0.99%,二氧化碳1。82%，氮氣3.24%。表1天然氣組成及其標態(tài)下的主要特性值成分V (%)分子量密度粘度低熱值甲烷80.3016.0430.717410.39535902丙烷2.7544.0972.01027

2、.50293240正丁烷0.9958.1242.70306.835123649乙烯10.9028.05401.26059.316594773.2428.01341.250416.671-CO21.8244.00981.977114.023-燃氣性質的計算1. 分子量的計算由輸配課本表1-2、表1-3查得各組分分子量，按以下公式求混合氣體平均分 子量。1M =100yiMi1=五 yM y?M2ynM n= 19.432 相對密度的計算由輸配課本表1-2、表1-3查得各組分密度，按以下公式求混合氣體平均密度1100 % 1100 y1 1 y2 2=0.01(80.30*0.7174+10.90

3、*1.2605+2.75*2.0102+0.99*2.7030+1.82*1.9771+3.24*1.2504=0.872 kg/ m3按以下公式求混合氣體相對比重即相對密度。S 0.872/1.293 =0.671.2933 粘度的計算將容積成分換算為質量成分gi100yiM由輸配課本表1-2、表1-3查得各組分的分子量，根據已知的各組分容積成分,通過計算得到YiMi =80.3*16.043+10.9*28.054+2.75*44.097+0.99*58.124+1.82*44.0098+3.24*28.0134=1943.71按換算公式，各組分的質量成分為gCH4=(80.30*16.0

4、43/1943.71)*100=66.28gC2H4=(10.90*28.054/1943.71)*100=15.73gC3H8=(2.75*44.097/1943.71)*100=6.24gC4H10=(0.99*58.124/1943.71)*100=2.96gc02=(1.82*44.0098/1943.71)*100=4.12gN2=(3.24*28.0134/1943.71)*100=4.67由輸配課本表1-2、表1-3查得各組分的動力粘度，按以下公式求混合氣體動力 粘度。gi=100*10八-6/(66.28/10.395)+(15.73/9.316)+(6.24/7.502)+(

5、2.96/6.835)+(4.12/14.023)+(4.67/16.671)=10.10*10A-6Pa s混合氣體的運動粘度為v=u/p=10.10*10 A-6/0.767=13.17*10A-6m2/s4. 熱值的計算(熱值計算中，低熱值不計算生成的水蒸氣放出的汽化潛熱量，高熱 值計算了生成的汽化潛熱量)QH=0.01*(80.30*39.842+10.90*63.438+2.75*101.266+0.99*133.886)=43.02 MJ/m3Q=0.01*(80.3*35.902+10.9*59.477+2.75*93.24+0.99*123.649)=39.10MJ/m3 5爆

6、炸極限的計算然后將組分的惰性氣體按照圖1-12 (輸配課本)與可燃氣體進行組合，即yCH4N296% 1%惰性氣體可燃氣體1960.01由輸配課本圖1-12查得各混合組分在上述混合比時的爆炸極限相應為4%16%。乂yL1L2LnL1 L2LnnA1003.86%Ll 9711 1L10042.11.52.0nALh1009711 i15.67%169.58.511.76華白指數(shù)的計算華白數(shù)是一個互換性指數(shù)。規(guī)定在兩種燃氣互換時華白數(shù)的變化不大于 芳10%經計算得W=57.41MJ/m37.燃具額定用氣量每一居民用戶裝設一臺燃氣雙眼灶和一臺燃氣熱水器，雙眼灶額定熱負荷為 6.39kW,熱水器額定

7、熱負荷為11.63 kW。燃氣雙眼灶額定用氣量：Q=(6.39*3.6 ) /HI=0.59Nm3/h 熱水器額定用氣量：Q= (11.63*3.6)/Hl=1.07 Nm3/h2室燃氣管道的布線布線依據城市里的燃氣管道均采用地下敷設。所謂城市燃氣管道的布線，是指城市管 網系統(tǒng)在原則上選定以后，決定各管段的具體位置。地下燃氣管道宜沿城市道路、 人行便道敷設，或敷設在綠化地帶。在決定城市中不同壓力燃氣管道的布線問題 時，必須考慮到以下基本情況：1、管道中燃氣的壓力；2、街道及其他地下管道的密集程度與布置情況；3、街道交通量和路面結構情況，以及運輸干線的分布情況；4、所輸送燃氣的含濕量，必要的管道

8、坡度，街道地形變化情況；5、與該管道相連接的用戶數(shù)量及用氣情況，該管道是主要管道還是次要管 道;6、線路上所遇到的障礙物情況；7、土壤性質、腐蝕性能和冰凍線深度；8、該管道在施工、運行和萬一發(fā)生故障時，對交通和人民生活的影響。在布線時，要決定燃氣管道沿城市街道的平面與縱斷面位置。 由于輸配系統(tǒng) 各級管網的輸氣壓力不同， 其設施和防火安全的要求也不同， 而且各自的功能也 有所區(qū)別，故應按各自的特點進行布置。中壓管網布置中壓管線的功能是輸送燃氣并向低壓管網供氣，一般按以下原則布置：1、中壓管道應布置在城市用氣區(qū)便于與低壓管網相連的規(guī)劃道路上， 應盡 量避免沿車輛來往頻繁或鬧市區(qū)的主要交通干線上，

9、否則對管道施工和維修造成 困難。2、中壓管網應布置成環(huán)網，以提高其輸配氣的安全可靠性。3、中壓管道的布置， 應考慮對大型用戶直接供氣的可能性， 并應使管道通 過這些地區(qū)時盡量靠近這類用戶，以利于縮短連接支管的長度。4、中壓管線的布置應考慮調壓室的布點位置， 盡量管道靠近各調壓室， 以 縮短連線支管的長度。5、中壓管道應盡量避免穿越鐵路和河流以減少工程量及投資。6、中壓管道必須考慮近期建設與長期建設的關系， 以延長已敷設管道的有 效使用年限，盡量減少建成后改線、增大管徑或增設雙線的工程。7、成環(huán)管網邊長一般為 2-3 公里。低壓管網布置低壓管網的功能是直接向各類用戶配氣，是城市供氣系統(tǒng)中最基本的

10、管網。根據此特點，低壓管網的布置一般應考慮下列幾點：1、低壓管道的輸氣壓力低， 沿程壓力降的允許值也較低， 故低壓管網的成 環(huán)邊長宜控制在 300-600米之間。2、低壓管道直接與用戶相連。 而用戶商量隨城市發(fā)展而逐步增加， 故低壓 管道除以環(huán)狀管網為主布置外，也允許存在枝狀管道。3、為保證和提高低壓管網的供氣穩(wěn)定性， 給低壓管網供氣的相鄰調壓室之 間的連通管道的管徑，應大于相鄰管網的低壓管道管徑。4、有條件時低壓管道宜盡可能布置在街坊兼做庭院管道，以節(jié)省投資。5、低壓管道可以沿街道的一側敷設， 也可雙側敷設。 在有軌電車通行的街 道上，當街道寬度大于 20米，橫穿街道的支管過多，或輸配氣量大

11、，而又限于條 件不允許敷設大口徑管道時，低壓管道可采用雙線敷設。6、低壓管道應按規(guī)劃道路布線，并應與道路軸線或建筑物的前沿相平行， 盡可能避免在高級路面的街道下敷設。7、為了保證在施工和檢修時互不影響， 也為了避免由于漏出的燃氣影響相 鄰管道的正常運行， 甚至逸入建筑物， 地下燃氣管道與建筑物， 構筑物以及其他 各種管道之間保持必要的凈距，表3-1地下燃氣管道與建筑物、構筑物之間的最小水平凈距項目低壓中壓BA建筑物的基礎0.71.01.5給水管0.50.50.5排水管1.01.21.2電力電纜0.50.50.5通訊電纜直埋0.50.50.5在導管1.01.01.0其它燃氣管道Dg300m m0

12、.50.50.5熱力管直埋1.01.01.0在導管1.01.51.5電桿的基礎35KV5.05.05.0通訊照明電桿1.01.02.0鐵路鋼軌5.05.05.0有軌電車的鋼軌2.02.02.0街樹1.21.21.2表3-2地下燃氣管道與建筑物或相鄰管道之間的最小水平凈距項目地下煤氣管道給水管或其他管道0.15熱力管管溝0.15電纜直埋0.50在導管0.15鐵路軌底1.20有軌電車軌1.00管道的縱斷面布置在決定管道的縱斷面布置時，要考慮以下幾點：1、地下燃氣管道埋設深度，宜在土壤冰凍線以下。管頂覆土厚度還應滿足下列 要求：埋設在車行道下時，不得小于0.8米；埋設在非車行道下時，不得小于0.6米

13、；隨著干天然氣的廣泛使用以及管道材質的改進，埋設在人行道、次要街道、 草地和公園的燃氣管道可采用淺層敷設。2、輸送濕燃氣的管道，不論是干管還是支管，其坡度一般不小于0.003。布線時, 最好能使管道的坡度和地形相適應。在管道的最低點應設排水器。3、燃氣管道不得在地下穿過房屋或其他建筑物，不得平行敷設在有軌電車軌道 之下，也不得與其他地下設施上下并置。4、在一般情況下，燃氣管道不得穿過其他管道本身，如因特殊情況要穿過其他 大斷面管道（污水干管、雨水干管、熱力管溝等）時，需征得有關方面同意，同 時燃氣管道必須安裝在鋼套管。5、燃氣管道與其他各種構筑物以及管道相交時，應按規(guī)規(guī)定保持一定的最小垂 直凈

14、距。室燃氣管道敷設規(guī)定在城市燃氣設計規(guī) GB 50028-2006 中，對室燃氣管道的附設作了詳細的 規(guī)定，主要規(guī)定如下：（1）燃氣引入管附設位置應符合下列規(guī)定： 燃氣引入管不得附設在臥室、 衛(wèi)生間、 易燃或易爆品的倉庫、 有腐蝕性介 質的房間、發(fā)電間、配電間、變電室、不使用燃氣的空調機房、通風機房、計算 機房、電纜溝、暖氣構、煙道和進風道、垃圾道等地方。 住宅燃氣引入管宜設在廚房、 外走廊、與廚房相連的陽臺等便于檢修的非 居住房間。當確有困難時，可從樓梯間引入（高層建筑除外） ，但應采用金屬管 道且引入管閥門宜設在室外。 燃氣引入管宜沿外墻地面上穿墻引入。 但室外露明管段的上端彎曲處應加 不

15、小于 DN15 清掃用三通和絲堵， 并作防腐處理。 寒冷地區(qū)輸送濕燃氣時還應做 保溫。 引入管也可埋地穿過建筑物外墻或基礎引入室， 當引入管穿過墻或基礎進 入建筑物后應在短距離出室地面，不得在室地面下水平附設。（2）建筑物設計沉降量大于 50mm 時，可對燃氣引入管采取如下保護措施： 加大引入管穿墻處的預留洞尺寸； 引入管穿墻前水平或垂直彎曲 2 次以上； 引入管穿墻前設置金屬柔性管或波紋補償器。（3）燃氣引入管的最小公稱直徑應滿足以下要求： 輸送人工燃氣和礦井氣不應小于 25mm； 輸送天然氣不應小于 20mm； 輸送氣態(tài)液化石油氣不應小于 15mm。（4）燃氣引入管閥門應設在室，對重要用戶

16、還應在室外另設閥門。（5）輸送濕燃氣的引入管，埋設深度應在土壤冰凍線以下，并宜有不小于 0.01 坡向室外管道的坡度。6）燃氣水平干管和立管不得穿過易燃易爆品倉庫、配電間、變電室、電 纜溝、煙道、進風道和電梯井等。（7）室水平干管宜明設，當建筑設計有特殊美觀要求時可附設在能安全操 作，通風良好和檢修方便的吊頂，并應符合規(guī)中相關的要求。（8）燃氣立管不得附設在臥室或衛(wèi)生間。立管穿過通風不良的吊頂時應設 在套管。（9）室立管應明設，也可設在便于安裝和檢修的管道豎井時，此時應符合 規(guī)中相應的規(guī)定。（10）高層建筑的燃氣立管應有承受自重和熱伸縮推力的固定支架和活動支 架。（11）燃氣支管宜明設。 燃氣

17、支管不宜穿過起居室 （廳）。附設在起居室 （廳） 走到的燃氣管道不宜有接頭。當穿過衛(wèi)生間、 閣樓或壁柜時， 燃氣管道應采用焊接連接 （金屬軟管不得有 接頭），并設在鋼套管。（12）輸送干燃氣的室燃氣管道可不設坡度。 輸送濕燃氣 （包括氣相液化石 油氣）的管道，其附設坡度不宜小于 0.003。燃氣表前后的濕燃氣水平支管分別 坡向立管和燃具。（13）室燃氣管道不應敷設在潮濕或有腐蝕性介質的房間。當必須敷設時， 必須采取防腐蝕措施。輸送濕燃氣的燃氣管道附設在室溫低于 0 C或輸送氣相液 化石油氣管道處的環(huán)境溫度低于其露點溫度時，其管道應采取保溫措施。（14）室明設燃氣管道與墻面的凈距， 當管徑小于

18、DN25 時，不宜小于 30mm； 管徑在DN25 DN40時，不宜小于50 mm；管徑等于DN50時，不宜小于60mm； 管徑大于 DN50 時，不宜小于 90mm。15）室管道和電器設備、相鄰管道之間的凈距應符合表1-2的規(guī)定：3室燃氣管道的水力計算一、基礎數(shù)據：天然氣成分（體積百分比）CH4C2H4C3H8C4H10N2CO280.3010.902.750.993.241.82天然氣低熱值H=39.10MJ/Nm密度p = 0.872Kg/Nm3運動粘度 v =10.10 x 10-6m2/s計算溫度T = 288K管道計算方法的確定由于該小區(qū)采用的是樓棟調壓，戶掛表方式，故其安裝工藝流

19、程如下：中壓管道-調壓箱-低壓管道-用戶-燃氣表-燃具對于各樓棟調壓箱后的低壓庭院管段采用查表和利用公式計算校核相結合 的方法確定各管段管徑，具體計算步驟如下：1）對管網的節(jié)點和管道編號；2）確定氣流方向，根據各管段下游的用戶數(shù)，用同時工作系數(shù)法求出各條管段的計算流量;設備類型戶數(shù)12345678910一個烤箱灶和一個熱水器0.70.510.440.380.360.330.30.280.260.25一個雙眼灶和一個熱水器0.80.550.470.420.390.360.330.310.290.27設備類型戶數(shù)12345678910一個烤箱灶和一個熱水器0.70.510.440.380.360.

20、330.30.280.260.25一個雙眼灶和一個熱水器0.80.550.470.420.390.360.330.310.290.273）根據確定的允許壓力降，計算管線單位長度的允許壓力降4）根據管段的計算流量及單位長度允許壓力降查圖預選管徑。5）根據所選定的標準管徑和計算流量，求出雷諾數(shù)判斷流態(tài)，然后選擇合 適的低壓天然氣管道壓力降計算公式求出各管段實際壓降，最后計算出總的壓力 降。6）檢查校核計算的結果。若計算出的總的壓力降超出允許的精度圍，則應 適當變動管徑，直至總壓力降小于并趨近于規(guī)所允許的壓力降為止。小區(qū)低壓管網水利計算:計算結果列于下表中。表-1室外低壓支路I管段號戶 數(shù)額定流量Q

21、n(m3/h)同時 工作 系數(shù)k計算流 量Q(m3/h)管徑d(mm)實際 單位 壓降(P=1)實際單 位 壓降(P=0.767)管段長 度L1(m)局部 阻力 系數(shù) E|2(m)、【/日 當量 長度L2(m)計算 長度L(m)管段壓力損失 P0-158.100.3502.84400.500.3815.51.31.001.3016.86.441-21016.200.2504.05401.200.923.61.01.101.104.74.332-31524.300.2205.35400.950.736.31.01.001.207.55.463-42032.400.2106.80401.601.2

22、33.61.00.901.004.65.654-52540.500.2008.10402.001.5315.61.00.901.1716.825.735-63048.600.1909.23402.101.614.31.01.001.005.38.546-73048.600.1909.23402.101.61271.31.001.0028.045.107-86097.200.17617.11404.003.0758.91.01.102.7361.6189.087-980129.600.17222.29404.003.0753.41.01.601.8055.2169.357-10100162.00

23、0.17027.54506.004.522.31.02.001.603.917.63管道 1-2-3-4-5-6-7-8-9-10，總壓力降 p=477.31pa室外低壓支路n管段號戶 數(shù)額定流量Qn(m3/h)同時 工作 系數(shù)k計算流量Q(m3/h)管徑d(mm)實際 單位 壓降(P=1)實際單 位 壓降(P=0.767)管段長 度L1(m)局部 阻力 系數(shù) El2(m)、【/日 當量 長度L2(m)計算 長度L(m)管段壓 力損失 p0-12032.400.2106.80401.401.0756.81.61.101.7658.662.881-24064.800.18011.66403.20

24、2.4579.81.61.602.5682.4202.141-36097.200.17617.11404.003.0751.01.401.406.419.64管道1-2-3，總壓力降 p=284.66 pa室外低壓支路川管段號戶 數(shù)額定流量Qn(m3/h)同時 工作 系數(shù)k計算流量Q(m3/h)管徑d(mm)實際 單位 壓降(P=1)實際單 位 壓降(P=0.767)管段長 度L1(m)局部 阻力 系數(shù) El2(m)、【/日 當量 長度L2(m)計算長度L(m)管段壓力損失 p0-12032.400.2106.80401.401.0756.81.61.101.7658.662.881-2406

25、4.800.18011.66403.202.45511.61.602.5653.6131.461-36097.200.17617.11404.003.0761.01.401.407.422.70管道1-2-3，總壓力降 p=217.04 pa室外低壓支路w管段號戶 數(shù)額定流量Qn(m3/h)同時 工作 系數(shù)k計算流量Q(m3/h)管徑d(mm)實際 單位 壓降(P=1)實際單 位 壓降(P=0.767)管段長 度L1(m)局部 阻力 系數(shù)E|2(m)、【/日 當量 長度L2(m)計算長度L(m)管段壓力損失 P0-13048.600.1909.23402.201.6953.21.61.101.

26、7655.092.741-23048.600.1909.23402.201.6955.41.61.101.7657.296.451-36097.200.17617.11404.003.0761.01.201.207.222.09管道1-2-3，總壓力降 p=211.28pa室外低壓支路V管段號戶 數(shù)額定流量Qn(m3/h)同時 工作 系數(shù)k計算流量Q(m3/h)管徑d(mm)實際 單位 壓降(P=1)實際單 位 壓降(P=0.767)管段長 度L1(m)局部 阻力 系數(shù) El2(m)、【/日 當量 長度L2(m)計算 長度L(m)管段壓 力損失 p0-158.100.3502.84500.05

27、0.049.41.11.101.2110.60.411-21016.200.2504.05500.120.093.21.01.601.604.80.442-31524.300.2205.35500.210.168.81.01.401.4010.21.643-42032.400.2106.80500.300.233.21.01.701.704.91.134-52540.500.2008.10500.600.468.81.01.901.9010.74.925-63048.600.1909.23500.630.483.21.01.951.955.22.496-73556.700.19010.7750

28、0.800.618.81.01.821.8210.66.527-84064.800.18011.66501.100.8416.13.21.655.2821.418.048-94572.900.17913.05501.501.1513.41.01.701.7015.117.379-105081.000.17814.42501.701.3031.01.751.754.86.1910-115589.100.17715.77502.001.5315.31.01.801.8017.126.2311-126097.200.17617.11502.301.7631.01.851.854.98.5612-13

29、65105.300.17518.43502.601.99131.01.941.9414.929.7913-1470105.000.17418.27502.501.885.31.01.902.98.215.4514-154060.000.18010.80500.850.6464.11.11.822.9267.0242.9414-16110165.000.16927.89506.004.525.21.02.0038.237.08管道 1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14-15-16，總壓力降 p=219.2pa小區(qū)室管道水力計算:室燃氣管道設計：燃氣管道見平面圖與系統(tǒng)圖

30、，每家用戶裝燃氣雙 眼灶和快速熱水器，額定熱負荷為（5.8+10.3） kw，燃氣熱值為39.10MJ/m3 燃氣密度為 p =0.872 kg/m3,運動粘度 v =10.10 X 10-6 m2/s1、根據上述資料，計算出灶具和熱水器在該種燃氣下的小時額定用氣量。Q=額定功率3600秒/低發(fā)熱值（m3/h）2、根據樓房平面圖和立面圖定出燃氣管線的布置草圖3、做出草圖（室燃氣管道系統(tǒng)圖），反管徑變化或流量變化處均應編號，并標上 各計算管段的實際長度L14、求出各管段的額定流量，根據各管段供氣的用具數(shù)得同時工作系數(shù)值，可求得各管段的計算流量計算流量計算公式如下：Q= K t 藝 KQN式中:Q

31、-燃氣管道的計算流量（m3/h ）;Kt- 不同類型用戶的同時工作系數(shù)，當缺乏資料時，可取Kt=1;K-相同燃具或相同組合燃具的同時工作系數(shù)；Q n- 相同燃具或相同組合燃具的額定流量（m3/h）；N- 相同燃具或相同組合燃具的數(shù)量。5、由系統(tǒng)圖求得各管段的長度，并根據計算流量預定各管段的管徑。6查表得各管段的局部阻力系數(shù)Z,查圖得Z =1時的12值，求出其當量長度L2 =Zl2，從而可得管道的計算長度 L=Li+L2=Li+Z1 2式中Li管段的實際長度（m）o7、 根據燃氣種類、密度和運動粘度選擇水力計算圖5-5 確定管段單位長度的壓降值。由于本設計的燃氣密度p =0.767kg/m3，需

32、進行密度修正。由此得到各管段單位長度壓降值后， 乘以管段計算長度， 即得該管段的阻力損失。8、計算各管段的附加壓頭，每米管段的附加壓頭值等于 H=10x （ p a - p g）hg - 重力加速度；p g - 燃氣密度（ kg/m3）；9、求各管段的實際壓力損失，為 P-A H10、 求出燃氣管道總壓力降，對于天然氣室計算壓力降一般不超過200-500Pa（包 括燃氣表的壓力降） 。 P=PmaxPmin =(k 1 - k 2) P n11、以總壓力降與允許的計算壓力降相比較，如不合適，則可改變個別管段的管 徑，。重復計算過程，直至滿足要求 . 將上述計算完整填成室燃氣管道水力計算 表.室燃氣管道水力計算表管段號額定 流里Qn(m3/h)同 時 工 作 系數(shù)k計算流量Q(m3/h)管段 長度L1(m)管徑d(mm)局 部 阻 力 系