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1、第5章 城市燃气工程规划,第5章 城市燃气工程规划,燃气是一种优质燃料，应力求经济合理地充分发挥其使用效能。燃气有很大优势，主要体现在以下几个方而：(1)燃气比煤更易点燃和熄灭，在使用上极为方便。(2)使用燃气灶具比使用煤的民用灶具热效率高得多。(3)在燃烧过程中，燃气的调节十分方便，而煤的燃烧 调节缓慢且不便。(4)使用燃气比使用煤的厨房环境有很大改善，有害气体的浓度大大降低。(5)使用燃气更有利于保护城市环境。,燃气是一种优质燃料，应力求经济合理地充分发,燃气行业的发展历程与现状,第一阶段：20世纪80年代以前，以发展煤制气为主。第二阶段：20世纪80年代至90年代前期，液化石油气(Liq
2、uefied Petroleum Gas简称LPG)和天然气得到了很快的发展，形成了煤制气、液化石油气和天然气等多种气源并存的格局。 第三阶段；20世纪如年代后期，我国城镇天然气的应用进入前所未有的发展阶段。,燃气行业的发展历程与现状 第一阶段：20世纪80年代以前，以,四、我国城镇燃气规划发展目标,(一)西气东输工程 (二)俄气南供工程 (三)进口液化天然气(Liquefied Natural Gas，简称LNG) (四)近海天然气利用 (五)煤层气的开发利用,四、我国城镇燃气规划发展目标 (一)西气东输工程,5.1 城市燃气工程系统的组成,城市燃气供应系统由气源、输配和应用3部分组成。5.
3、1.1 概述,5.1 城市燃气工程系统的组成城市燃气供应系统由气源、输配和,城市燃气工程规划课件,城市燃气工程规划课件,城市燃气工程规划课件,城市燃气工程规划课件,城市燃气工程规划课件,城市燃气工程规划课件,城市燃气工程规划课件,5.1 城市燃气工程系统的组成,5.1.2 城市燃气系统的组成,5.1 城市燃气工程系统的组成5.1.2 城市燃气系统的组成,1.气源:长距离管道输送天然气、液化天然气、压缩天然气、人工燃气、液化石油气、生物质燃气等。2.输配系统1）门站2）储气设施3）燃气管网4）调压设施5）输配调度和管理系统,1.气源:长距离管道输送天然气、液化天然气、压缩天然气、人工,1）门站,
4、1）门站,燃气分配站（成都门站）,燃气分配站（成都门站）,合肥燃气储配站（门站）,合肥燃气储配站（门站）,除尘（合肥门站）,除尘（合肥门站）,加臭（合肥门站）,加臭（合肥门站）,3）燃气管网,（1）按输气压力分类。我国现行的城镇燃气设计规范（GB50028206）规定，城镇燃气管网应按燃气设计压力P分为7级，具体见表5-1。,3）燃气管网（1）按输气压力分类。我国现行的城镇燃气设计规,（2）按敷设方式分类，可分为地下燃气管道和架空燃气管道。地下燃气管道一般在城镇中常采用。架空燃气管道在管道通过障碍时或在工厂区为了管理维修方便，可采用。,（2）按敷设方式分类，可分为地下燃气管道和架空燃气管道。,
5、（3）按用途分类。按用途分类可分为长距离输气管道、城市燃气管道和工业企业燃气管道。长距离输气管道主要用来长距离输送燃气，一般压力很高。其干管及支管的末端连接城镇门站或大型工业企业，作为该供应区的气源点。例如：陕北北京长输管道及西气东输管道。,（3）按用途分类。按用途分类可分为长距离输气管道、城市燃气管,城市燃气管道，又可分为：分配管道，是将燃气自接受站（门站）或储配站输送至城镇各用气区域，或将燃气自调压室输送至燃气供应处，并沿途分配给各类用户的管道，包括街区燃气管道和庭院的燃气管道；用户引入管，是将燃气从分配管道引到用户室内的管道；室内燃气管道，是建筑物内部的燃气管道，通过用户管道引入口将燃气
6、引向室内并分配到每个燃气用具的管道。,城市燃气管道，又可分为：分配管道，是将燃气自接受站（门站）,工业企业燃气管道包括：工厂引入管和厂区燃气管道，是将燃气从城镇燃气管道引入工厂，分送到各用气车间的管道；车间燃气管道，是从车间的管道引入口将燃气送到车间内各个用气设备的管道，包括干管和支管；炉前燃气管道，是从支管将燃气分送给炉上各个燃烧设备的管道。,工业企业燃气管道包括：工厂引入管和厂区燃气管道，是将燃气从,4）调压设施调压设施是在城市燃气管网系统中用来调节和稳定管网压力的调压站（或调压柜、调压箱），通常由调压器、阀门、过滤器、安全装置、旁通管及测量仪表所组成。有的调压站还装有计量设备，除了调压作
7、用，还起计量作用，通常将这类调压站叫做调压计量站。,4）调压设施调压设施是在城市燃气管网系统中用来调节和稳定管网,调压站,调压站,楼栋调压器,楼栋调压器,5）输配调度和管理系统城市燃气输配调度和管理系统，是对城镇燃气门站、储配站和调压站等输配站场或重要节点配备有效的过程检测和运行控制系统，并通过网络和调度中心进行在线数据交互和运行监控，如燃气SCADA系统、GIS系统和MIS系统等。其基本任务是，对故障事故或紧急情况做出快速反应，并采取有效的操控措施保证输配安全；使输配工况具有可控性，并按照合理的给定值运行；及时进行负荷预测，合理实施运行调度；建立管网运行数据库，实现输配信息化。输配调度和管理
8、系统是燃气管网安全高效运行的重要技术措施，也是燃气管网现代化的重要内容。,5）输配调度和管理系统城市燃气输配调度和管理系统，是对城镇燃,5.2 城市燃气用量的计算,终端用户对燃气一个时段内的需用量以及用气量随时间的变化统称为燃气负荷。城镇燃气用气负荷主要取决于用户类型、数量及用气量指标。目前城市燃气的用气领域主要有居民用户、商业用户（含公共建筑用户）、工业企业用户、采暖空调用户、燃气汽车用户等。计算城市燃气用量的目的，是确定城市燃气的总需要量，从而根据需要和可能性来确定城市燃气供应系统的规模。,5.2 城市燃气用量的计算终端用户对燃气一个时段内的需用量以,5.2 城市燃气用量的计算,5.2.1
9、 供气原则1.居民用户及商业用户的供气原则一般应优先满足城镇居民的炊事及生活热水用气，尽量满足与城镇居民配套建设的公共建筑用户（如托幼园所、学校、医院、食堂、旅馆等）的用气。其他商业用户（如宾馆、饭店、科研院所、机关办公楼等）也应优先供应燃气。,5.2 城市燃气用量的计算5.2.1 供气原则,2.工业用户供气原则1）采用人工燃气为城镇燃气气源1）采用人工燃气为城镇燃气气源对于工业用户，当采用人工燃气为城镇燃气气源时，一般按两种情况分别处理。（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；合理发展高精尖工业和生产工艺必须使用燃
10、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）可考虑自行产气。,2.工业用户供气原则,2）采用天然气为城镇燃气气源当采用天然气为城镇燃气气源且气源充足时，应大力发展工业用户。由于工业用户用气较稳定，且燃烧过程易于实现自动控制，是理想的燃气用户。当配用合适的多燃料燃烧器时，工业用户还可以作为燃气供应系统的调峰用户。因此，在可能的情况下，城镇燃气用户中应尽量包含一定量的工业用户，以提高燃气供应系统的设备利用率，降低燃气输配成本，缓解供、用气矛盾，取得较好的经济效益。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。,2）采
11、用天然气为城镇燃气气源,3.燃气采暖与空调供气原则,我国有几十万台中小型燃煤锅炉分布在各大城镇，担负采暖或供应蒸汽的任务。这些锅炉热效率一般小于5%，是规模较大的城镇污染源。在制定城镇燃气供应规划时，如果气源为人工燃气，一般不考虑发展采暖与空调用气；当气源为天然气且气源充足时，可发展燃气采暖与空调、制冷用户，但应采取有效的调节季节性不均匀用气的措施。天然气采暖主要有集中采暖和单户独立采暖两种形式。燃气空调和以燃气为能源的热、电、冷三联供的分布式能源系统已经引起广泛关注，它对缓解夏季用电高峰、减少环境污染、提高天然气管网利用率、保持用气的季节平衡、降低天然气输送成本都有很大帮助，是今后燃气空调发
12、展的方向。,3.燃气采暖与空调供气原则我国有几十万台中小型燃煤锅炉分布在,4.燃气汽车及其他用户供气原则,汽车尾气污染是城市大气污染的主要原因之一。为了降低大气污染、缓解石油紧张等原因，我国许多城市已经开始或即将发展燃气汽车用户，燃气汽车的气体燃料可采用压缩天然气、液化天然气和液化石油气等。从天然气的合理利用、环境保护和经济发展等方面来看，应努力发展天然气汽车、天然气发电等用气大户。,4.燃气汽车及其他用户供气原则汽车尾气污染是城市大气污染的主,5.2.2 用气量指标,用气量指标又称为用气定额（或耗气定额），是进行城市燃气规划、设计、估算燃气用气量的主要依据，其准确性和可靠性决定了用气量计算的
13、准确性和可靠性。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。1.居民生活用气量指标居民生活用气量指标是城市居民每人每年平均燃气用量。,5.2.2 用气量指标用气量指标又称为用气定额（或耗气定额）,2.商业用气量指标商业用气量指标指单位成品或单位设施或每人每年消耗的燃气量（折算为热量）。,2.商业用气量指标商业用气量指标指单位成品或单位设施或每人,3.工业企业用气量指标,3.工业企业用气量指标,4.采暖和空调用气量指标可按城市热力网设计规范CJ34或当地建筑物耗热量指标确定。5.汽车用气量指标与汽车种类、车型和单位时间运营里程有关，应当根据当地燃气汽车种类、车型和使用量的统计数据分
14、析确定。当缺乏用气量的实际统计资料时，可按已有燃气汽车城镇的用气指标分析确定。表5-5列出了天然气汽车用气量指标。,4.采暖和空调用气量指标可按城市热力网设计规范CJ34或,5.2.3 燃气需用工况,燃气的需用工况：系指用气的变化规律。 用气的不均匀性与确定气源生产规模、调峰手段和输配管网管径有很密切的关系，在燃气用量的预测与计算中，必须对燃气的需用工况作合理分析。 用气不均匀性可分为三种：月不均匀性(或季节不均匀性)、日不均匀性和小时不均匀性。作为重要的设计参数，用气不均匀性有关数据必须通过大量资料收集和分析得出。,5.2.3 燃气需用工况燃气的需用工况：系指用气的变化规律。,1.月不均匀系
15、数,一年中各月的用气不均匀性用月不均匀系数表示，由于各月天数不同，所以月不均匀系数义K1由下式计算:计算月指逐月平均的日用气量中出现最大值的月份；计算月的月不均匀系数及Km max称为月高峰系数。(1.31.5),1.月不均匀系数一年中各月的用气不均匀性用月不均匀系数表示,2.日不均匀系数,日不均匀系数：表示一月（或一周）中的日用气量不均匀性，日不均匀系数K2由下式计算:该月中最大日不均匀系数Kdmax称为该月的日高峰系数。(1.051.2),2.日不均匀系数日不均匀系数：表示一月（或一周）中的日用气,3.小时不均匀系数,小时不均匀系数：表示一日中的个小时气量不均匀性，小时不均匀系数K3由下式
16、计算:该日最大小时不均匀系数Khmax称为该日小时高峰系数。(2.23.2),3.小时不均匀系数小时不均匀系数：表示一日中的个小时气量不,5.2.4 城市燃气年用量的计算,城市年燃气用量的估算：根据表6-4、表6-5。燃气用量的日用气量与小时用气量是确定燃气气源、输配设施和管网管径的主要依据。日用气量与小时用气量的计算中，经常采用的是不均匀系数法。城市燃气总量计算方法：1、分项相加法：,5.2.4 城市燃气年用量的计算城市年燃气用量的估算：根据,5.2.4 城市燃气年用量的计算,1.居民生活用气量在计算居民生活年用气量时，需要确定用气人数。居民用气人数取决于城市居民人口数和气化率。气化率是指城
17、市居民使用燃气的人口数占城市总人口数的百分比。一般城市的气化率很难达到10%,5.2.4 城市燃气年用量的计算1.居民生活用气量,根据居民生活年气量指标、居民数、气化率即可按以下公式计算：,Qy=NkqjHl（m3/a） （5-1）式中 Qy居民生活年用气量，m3/a； N居民人数，人； k气化率，%； qj居民生活用气量定额，MJ/（人a）；Hl燃气低热值，MJ/m3。,根据居民生活年气量指标、居民数、气化率即可按以下公式计算：Q,2.商业用气量,商业年用气量计算公式：Qy=MNqgHl（m3/a） （5-2）式中 Qy商业用户年用气量，m3/a； N居民人数，人；M各类用气人数占总人口的比
18、例数；qg各类商业用气量定额，MJ/（人a）；Hl燃气低热值，MJ/m3。,2.商业用气量商业年用气量计算公式：,3.燃气采暖用气量,Qc=FqHnHl （m3/a） （5-3）式中 Qc年采暖用气量，m3/a；F使用燃气采暖的建筑面积，m2；qH建筑物的耗热指标，MJ/（m2h）；n采暖负荷最大利用小时，h/a；Hl燃气低热值 ，MJ/m3；燃气采暖系统热效率，%。,3.燃气采暖用气量Qc=FqHnHl （m3/a） （5-,其中采暖负荷最大利用小时数n可用下式计算：n=n1t1-t2t1-t3 （h） （5-4）式中 n采暖负荷最大利用小时，h；n1采暖期，h；t1采暖期室内设计温度，；t
19、2采暖期室外空气平均温度，；t3采暖期室外计算温度，。由于各个地区的冬季室外采暖计算温度不同，各种建筑物对室内温度又有不同的要求，所以各地的耗热指标qH是不一样的，一般可由实测确定。 值因采暖系统不同而异，一般可达70% 80%。,其中采暖负荷最大利用小时数n可用下式计算：n=n1t1-t2,4.工业用气量,工业用气量的确定与工业企业的生产规模、工作班制和工艺特点有关。其折算公式如下：Qy=1000GyHl/Hl （m3/a） （5-5）,4.工业用气量工业用气量的确定与工业企业的生产规模、工作班制,5.燃气汽车用气量天然气汽车主要包括公交车、出租车、环卫车等。燃气汽车用气量应根据当地燃气汽车
20、的种类、车型、发展规模及耗油量等统计分析确定，当缺乏资料时，可参照已有燃气汽车的城镇的用气量指标确定。6.未预见气量未预见气量主要是指管网的燃气漏损量和发展过程中未预见到的供气量。一般未预见气量按总用气量的5%计算。规划设计中，应将未来的燃气用户尽可能地考虑进去，未建成、暂不供气的用户不能一律划归未预见供气范围。因此，城市燃气年用气量为各类用户年用气量总和的1.05倍。,5.燃气汽车用气量天然气汽车主要包括公交车、出租车、环卫车等,5.2.5 计算用量的确定,燃气的年用量不能直接用来确定城市燃气管网、设备通过能力和储存设施容积。决定城市燃气管网、设备通过能力和储存设施容积时，需要根据燃气的需用
21、情况确定计算月高峰小时计算流量。其中，高峰小时计算流量的确定，关系着输配系统的经济性和可靠性。高峰小时计算流量定得过高，将会增加输配系统的金属消耗和基建投资；定得过低，又会影响用户的正常用气。确定燃气高峰小时计算流量的方法基本上有两种：不均匀系数法和同时工作系数法。,5.2.5 计算用量的确定燃气的年用量不能直接用来确定城市燃,对于既有居民和公共建筑用户，又有工业用户的城市，高峰小时计算流量一般采用不均匀系数法，也可采用最大负荷利用小时法确定。对于只有居民用户的居住区，尤其是庭院管网的计算，高峰小时计算流量一般采用同时工作系数法确定。,对于既有居民和公共建筑用户，又有工业用户的城市，高峰小时计
22、算,1.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使用不均匀系数法。这种方法适用于各种压力和用途的城市燃气分配管道的小时流量的计算。一般在作城市燃气供应系统的规划、设计时，燃气分配管道的小时计算流量可用下式计算：Qj=Qn/36524KmmaxKdmaxKhmax （m3/h） （5-6）式中 Qj燃气管道的计算流量，m3/h；Qn年用气量，m3/a；Kmmax月高峰系数；Kdmax日高峰系数；Khmax小时高峰系数。当供气户数多时，小时高峰系数应选取低限值。,1.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,城市燃气工程规划课件,2.同时工作系数法,这种方法适用
23、于居民小区、庭院及室内燃气管道的设计计算。在用户的用气设备确定以后，可以用这种方法确定管道的小时计算流量。管道的小时计算流量根据燃气设备的额定流量和同时工作的概率来确定，其计算公式为Qj=KtK0 QH N （m3/h） （5-7）式中 Kt不同类型用户的同时工作系数，当缺乏资料时，可取1；K0燃气灶具的同时工作系数；N同一类型燃具的数目；QH燃具的额定耗气量，m3/h。同时工作系数K0反映燃气灶具集中使用的程度，它与用户的生活规律、燃气灶具的种类、数量等因素密切相关。,2.同时工作系数法这种方法适用于居民小区、庭院及室内燃气管道,同时工作系数法是考虑一定数量的燃具同时工作的概率和用户燃具的设置情况，确定燃气小时计算流量的方法。显然，这一方法并没有考虑使用同一燃具的人数差异。各种不同工况的燃气灶具的同时工作系数是不同的，燃气灶具越多同时工作系数越小。,同时工作系数法是考虑一定数量的燃具同时工作的概率和用户燃具的,城市燃气工程规划课件,此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！,此课件下载可自行编辑修改，供参考！,
