05-1城市燃氣工程規(guī)劃.ppt

第5章城市燃氣工程規(guī)劃 燃氣是一種優(yōu)質(zhì)燃料 應力求經(jīng)濟合理地充分發(fā)揮其使用效能 燃氣有很大優(yōu)勢 主要體現(xiàn)在以下幾個方而 1 燃氣比煤更易點燃和熄滅 在使用上極為方便 2 使用燃氣灶具比使用煤的民用灶具熱效率高得多 3 在燃燒過程中 燃氣的調(diào)節(jié)十分方便 而煤的燃燒調(diào)節(jié)緩慢且不便 4 使用燃氣比使用煤的廚房環(huán)境有很大改善 有害氣體的濃度大大降低 5 使用燃氣更有利于保護城市環(huán)境 燃氣行業(yè)的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀 第一階段 20世紀80年代以前 以發(fā)展煤制氣為主 第二階段 20世紀80年代至90年代前期 液化石油氣 LiquefiedPetroleumGas簡稱LPG 和天然氣得到了很快的發(fā)展 形成了煤制氣 液化石油氣和天然氣等多種氣源并存的格局 第三階段 20世紀如年代后期 我國城鎮(zhèn)天然氣的應用進入前所未有的發(fā)展階段 四 我國城鎮(zhèn)燃氣規(guī)劃發(fā)展目標 一 西氣東輸工程 二 俄氣南供工程 三 進口液化天然氣 LiquefiedNaturalGas 簡稱LNG 四 近海天然氣利用 五 煤層氣的開發(fā)利用 5 1城市燃氣工程系統(tǒng)的組成 城市燃氣供應系統(tǒng)由氣源 輸配和應用3部分組成 5 1 1概述 5 1城市燃氣工程系統(tǒng)的組成 5 1 2城市燃氣系統(tǒng)的組成 1 氣源 長距離管道輸送天然氣 液化天然氣 壓縮天然氣 人工燃氣 液化石油氣 生物質(zhì)燃氣等 2 輸配系統(tǒng)1 門站2 儲氣設(shè)施3 燃氣管網(wǎng)4 調(diào)壓設(shè)施5 輸配調(diào)度和管理系統(tǒng) 1 門站 燃氣分配站 成都門站 合肥燃氣儲配站 門站 除塵 合肥門站 加臭 合肥門站 3 燃氣管網(wǎng) 1 按輸氣壓力分類 我國現(xiàn)行的 城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范 GB50028 206 規(guī)定 城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)應按燃氣設(shè)計壓力P分為7級 具體見表5 1 2 按敷設(shè)方式分類 可分為地下燃氣管道和架空燃氣管道 地下燃氣管道一般在城鎮(zhèn)中常采用 架空燃氣管道在管道通過障礙時或在工廠區(qū)為了管理維修方便 可采用 3 按用途分類 按用途分類可分為長距離輸氣管道 城市燃氣管道和工業(yè)企業(yè)燃氣管道 長距離輸氣管道主要用來長距離輸送燃氣 一般壓力很高 其干管及支管的末端連接城鎮(zhèn)門站或大型工業(yè)企業(yè) 作為該供應區(qū)的氣源點 例如 陜北 北京長輸管道及西氣東輸管道 城市燃氣管道 又可分為 分配管道 是將燃氣自接受站 門站 或儲配站輸送至城鎮(zhèn)各用氣區(qū)域 或?qū)⑷細庾哉{(diào)壓室輸送至燃氣供應處 并沿途分配給各類用戶的管道 包括街區(qū)燃氣管道和庭院的燃氣管道 用戶引入管 是將燃氣從分配管道引到用戶室內(nèi)的管道 室內(nèi)燃氣管道 是建筑物內(nèi)部的燃氣管道 通過用戶管道引入口將燃氣引向室內(nèi)并分配到每個燃氣用具的管道 工業(yè)企業(yè)燃氣管道包括 工廠引入管和廠區(qū)燃氣管道 是將燃氣從城鎮(zhèn)燃氣管道引入工廠 分送到各用氣車間的管道 車間燃氣管道 是從車間的管道引入口將燃氣送到車間內(nèi)各個用氣設(shè)備的管道 包括干管和支管 爐前燃氣管道 是從支管將燃氣分送給爐上各個燃燒設(shè)備的管道 4 調(diào)壓設(shè)施調(diào)壓設(shè)施是在城市燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)中用來調(diào)節(jié)和穩(wěn)定管網(wǎng)壓力的調(diào)壓站 或調(diào)壓柜 調(diào)壓箱 通常由調(diào)壓器 閥門 過濾器 安全裝置 旁通管及測量儀表所組成 有的調(diào)壓站還裝有計量設(shè)備 除了調(diào)壓作用 還起計量作用 通常將這類調(diào)壓站叫做調(diào)壓計量站 調(diào)壓站 樓棟調(diào)壓器 5 輸配調(diào)度和管理系統(tǒng)城市燃氣輸配調(diào)度和管理系統(tǒng) 是對城鎮(zhèn)燃氣門站 儲配站和調(diào)壓站等輸配站場或重要節(jié)點配備有效的過程檢測和運行控制系統(tǒng) 并通過網(wǎng)絡(luò)和調(diào)度中心進行在線數(shù)據(jù)交互和運行監(jiān)控 如燃氣SCADA系統(tǒng) GIS系統(tǒng)和MIS系統(tǒng)等 其基本任務是 對故障事故或緊急情況做出快速反應 并采取有效的操控措施保證輸配安全 使輸配工況具有可控性 并按照合理的給定值運行 及時進行負荷預測 合理實施運行調(diào)度 建立管網(wǎng)運行數(shù)據(jù)庫 實現(xiàn)輸配信息化 輸配調(diào)度和管理系統(tǒng)是燃氣管網(wǎng)安全高效運行的重要技術(shù)措施 也是燃氣管網(wǎng)現(xiàn)代化的重要內(nèi)容 5 2城市燃氣用量的計算 終端用戶對燃氣一個時段內(nèi)的需用量以及用氣量隨時間的變化統(tǒng)稱為燃氣負荷 城鎮(zhèn)燃氣用氣負荷主要取決于用戶類型 數(shù)量及用氣量指標 目前城市燃氣的用氣領(lǐng)域主要有居民用戶 商業(yè)用戶 含公共建筑用戶 工業(yè)企業(yè)用戶 采暖空調(diào)用戶 燃氣汽車用戶等 計算城市燃氣用量的目的 是確定城市燃氣的總需要量 從而根據(jù)需要和可能性來確定城市燃氣供應系統(tǒng)的規(guī)模 5 2城市燃氣用量的計算 5 2 1供氣原則1 居民用戶及商業(yè)用戶的供氣原則一般應優(yōu)先滿足城鎮(zhèn)居民的炊事及生活熱水用氣 盡量滿足與城鎮(zhèn)居民配套建設(shè)的公共建筑用戶 如托幼園所 學校 醫(yī)院 食堂 旅館等 的用氣 其他商業(yè)用戶 如賓館 飯店 科研院所 機關(guān)辦公樓等 也應優(yōu)先供應燃氣 2 工業(yè)用戶供氣原則1 采用人工燃氣為城鎮(zhèn)燃氣氣源1 采用人工燃氣為城鎮(zhèn)燃氣氣源對于工業(yè)用戶 當采用人工燃氣為城鎮(zhèn)燃氣氣源時 一般按兩種情況分別處理 1 靠近城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng) 用氣量不很大 但使用燃氣后產(chǎn)品的產(chǎn)量及質(zhì)量都會有很大提高的工業(yè)企業(yè) 可考慮由城鎮(zhèn)管網(wǎng)供應燃氣 合理發(fā)展高精尖工業(yè)和生產(chǎn)工藝必須使用燃氣 且節(jié)能顯著的中小型工業(yè)企業(yè)等 2 用氣量很大的工業(yè)用戶 如鋼鐵企業(yè)等 可考慮自行產(chǎn)氣 2 采用天然氣為城鎮(zhèn)燃氣氣源當采用天然氣為城鎮(zhèn)燃氣氣源且氣源充足時 應大力發(fā)展工業(yè)用戶 由于工業(yè)用戶用氣較穩(wěn)定 且燃燒過程易于實現(xiàn)自動控制 是理想的燃氣用戶 當配用合適的多燃料燃燒器時 工業(yè)用戶還可以作為燃氣供應系統(tǒng)的調(diào)峰用戶 因此 在可能的情況下 城鎮(zhèn)燃氣用戶中應盡量包含一定量的工業(yè)用戶 以提高燃氣供應系統(tǒng)的設(shè)備利用率 降低燃氣輸配成本 緩解供 用氣矛盾 取得較好的經(jīng)濟效益 工業(yè)與民用燃氣的用氣量 如果具有適當?shù)谋壤?將有利于平衡城鎮(zhèn)燃氣的供需矛盾 減少儲氣設(shè)施的設(shè)置 3 燃氣采暖與空調(diào)供氣原則 我國有幾十萬臺中小型燃煤鍋爐分布在各大城鎮(zhèn) 擔負采暖或供應蒸汽的任務 這些鍋爐熱效率一般小于5 是規(guī)模較大的城鎮(zhèn)污染源 在制定城鎮(zhèn)燃氣供應規(guī)劃時 如果氣源為人工燃氣 一般不考慮發(fā)展采暖與空調(diào)用氣 當氣源為天然氣且氣源充足時 可發(fā)展燃氣采暖與空調(diào) 制冷用戶 但應采取有效的調(diào)節(jié)季節(jié)性不均勻用氣的措施 天然氣采暖主要有集中采暖和單戶獨立采暖兩種形式 燃氣空調(diào)和以燃氣為能源的熱 電 冷三聯(lián)供的分布式能源系統(tǒng)已經(jīng)引起廣泛關(guān)注 它對緩解夏季用電高峰 減少環(huán)境污染 提高天然氣管網(wǎng)利用率 保持用氣的季節(jié)平衡 降低天然氣輸送成本都有很大幫助 是今后燃氣空調(diào)發(fā)展的方向 4 燃氣汽車及其他用戶供氣原則 汽車尾氣污染是城市大氣污染的主要原因之一 為了降低大氣污染 緩解石油緊張等原因 我國許多城市已經(jīng)開始或即將發(fā)展燃氣汽車用戶 燃氣汽車的氣體燃料可采用壓縮天然氣 液化天然氣和液化石油氣等 從天然氣的合理利用 環(huán)境保護和經(jīng)濟發(fā)展等方面來看 應努力發(fā)展天然氣汽車 天然氣發(fā)電等用氣大戶 5 2 2用氣量指標 用氣量指標又稱為用氣定額 或耗氣定額 是進行城市燃氣規(guī)劃 設(shè)計 估算燃氣用氣量的主要依據(jù) 其準確性和可靠性決定了用氣量計算的準確性和可靠性 因為各類燃氣的熱值不同 所以常用熱量指標來表示用氣量指標 1 居民生活用氣量指標居民生活用氣量指標是城市居民每人每年平均燃氣用量 2 商業(yè)用氣量指標商業(yè)用氣量指標指單位成品或單位設(shè)施或每人每年消耗的燃氣量 折算為熱量 3 工業(yè)企業(yè)用氣量指標 4 采暖和空調(diào)用氣量指標可按 城市熱力網(wǎng)設(shè)計規(guī)范 CJ34或當?shù)亟ㄖ锖臒崃恐笜舜_定 5 汽車用氣量指標與汽車種類 車型和單位時間運營里程有關(guān) 應當根據(jù)當?shù)厝細馄嚪N類 車型和使用量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析確定 當缺乏用氣量的實際統(tǒng)計資料時 可按已有燃氣汽車城鎮(zhèn)的用氣指標分析確定 表5 5列出了天然氣汽車用氣量指標 5 2 3燃氣需用工況 燃氣的需用工況 系指用氣的變化規(guī)律 用氣的不均勻性與確定氣源生產(chǎn)規(guī)模 調(diào)峰手段和輸配管網(wǎng)管徑有很密切的關(guān)系 在燃氣用量的預測與計算中 必須對燃氣的需用工況作合理分析 用氣不均勻性可分為三種 月不均勻性 或季節(jié)不均勻性 日不均勻性和小時不均勻性 作為重要的設(shè)計參數(shù) 用氣不均勻性有關(guān)數(shù)據(jù)必須通過大量資料收集和分析得出 1 月不均勻系數(shù) 一年中各月的用氣不均勻性用月不均勻系數(shù)表示 由于各月天數(shù)不同 所以月不均勻系數(shù)義K1由下式計算 計算月指逐月平均的日用氣量中出現(xiàn)最大值的月份 計算月的月不均勻系數(shù)及Kmmax稱為月高峰系數(shù) 1 3 1 5 2 日不均勻系數(shù) 日不均勻系數(shù) 表示一月 或一周 中的日用氣量不均勻性 日不均勻系數(shù)K2由下式計算 該月中最大日不均勻系數(shù)Kdmax稱為該月的日高峰系數(shù) 1 05 1 2 3 小時不均勻系數(shù) 小時不均勻系數(shù) 表示一日中的個小時氣量不均勻性 小時不均勻系數(shù)K3由下式計算 該日最大小時不均勻系數(shù)Khmax稱為該日小時高峰系數(shù) 2 2 3 2 5 2 4城市燃氣年用量的計算 城市年燃氣用量的估算 根據(jù)表6 4 表6 5 燃氣用量的日用氣量與小時用氣量是確定燃氣氣源 輸配設(shè)施和管網(wǎng)管徑的主要依據(jù) 日用氣量與小時用氣量的計算中 經(jīng)常采用的是不均勻系數(shù)法 城市燃氣總量計算方法 1 分項相加法 5 2 4城市燃氣年用量的計算 1 居民生活用氣量在計算居民生活年用氣量時 需要確定用氣人數(shù) 居民用氣人數(shù)取決于城市居民人口數(shù)和氣化率 氣化率是指城市居民使用燃氣的人口數(shù)占城市總?cè)丝跀?shù)的百分比 一般城市的氣化率很難達到10 根據(jù)居民生活年氣量指標 居民數(shù) 氣化率即可按以下公式計算 Qy NkqjHl m3 a 5 1 式中Qy 居民生活年用氣量 m3 a N 居民人數(shù) 人 k 氣化率 qj 居民生活用氣量定額 MJ 人 a Hl 燃氣低熱值 MJ m3 2 商業(yè)用氣量 商業(yè)年用氣量計算公式 Qy M N qgHl m3 a 5 2 式中Qy 商業(yè)用戶年用氣量 m3 a N 居民人數(shù) 人 M 各類用氣人數(shù)占總?cè)丝诘谋壤龜?shù) qg 各類商業(yè)用氣量定額 MJ 人 a Hl 燃氣低熱值 MJ m3 3 燃氣采暖用氣量 Qc FqHnHl m3 a 5 3 式中Qc 年采暖用氣量 m3 a F 使用燃氣采暖的建筑面積 m2 qH 建筑物的耗熱指標 MJ m2 h n 采暖負荷最大利用小時 h a Hl 燃氣低熱值 MJ m3 燃氣采暖系統(tǒng)熱效率 其中采暖負荷最大利用小時數(shù)n可用下式計算 n n1t1 t2t1 t3 h 5 4 式中n 采暖負荷最大利用小時 h n1 采暖期 h t1 采暖期室內(nèi)設(shè)計溫度 t2 采暖期室外空氣平均溫度 t3 采暖期室外計算溫度 由于各個地區(qū)的冬季室外采暖計算溫度不同 各種建筑物對室內(nèi)溫度又有不同的要求 所以各地的耗熱指標qH是不一樣的 一般可由實測確定 值因采暖系統(tǒng)不同而異 一般可達70 80 4 工業(yè)用氣量 工業(yè)用氣量的確定與工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模 工作班制和工藝特點有關(guān) 其折算公式如下 Qy 1000GyH l Hl m3 a 5 5 5 燃氣汽車用氣量天然氣汽車主要包括公交車 出租車 環(huán)衛(wèi)車等 燃氣汽車用氣量應根據(jù)當?shù)厝細馄嚨姆N類 車型 發(fā)展規(guī)模及耗油量等統(tǒng)計分析確定 當缺乏資料時 可參照已有燃氣汽車的城鎮(zhèn)的用氣量指標確定 6 未預見氣量未預見氣量主要是指管網(wǎng)的燃氣漏損量和發(fā)展過程中未預見到的供氣量 一般未預見氣量按總用氣量的5 計算 規(guī)劃設(shè)計中 應將未來的燃氣用戶盡可能地考慮進去 未建成 暫不供氣的用戶不能一律劃歸未預見供氣范圍 因此 城市燃氣年用氣量為各類用戶年用氣量總和的1 05倍 5 2 5計算用量的確定 燃氣的年用量不能直接用來確定城市燃氣管網(wǎng) 設(shè)備通過能力和儲存設(shè)施容積 決定城市燃氣管網(wǎng) 設(shè)備通過能力和儲存設(shè)施容積時 需要根據(jù)燃氣的需用情況確定計算月高峰小時計算流量 其中 高峰小時計算流量的確定 關(guān)系著輸配系統(tǒng)的經(jīng)濟性和可靠性 高峰小時計算流量定得過高 將會增加輸配系統(tǒng)的金屬消耗和基建投資 定得過低 又會影響用戶的正常用氣 確定燃氣高峰小時計算流量的方法基本上有兩種 不均勻系數(shù)法和同時工作系數(shù)法 對于既有居民和公共建筑用戶 又有工業(yè)用戶的城市 高峰小時計算流量一般采用不均勻系數(shù)法 也可采用最大負荷利用小時法確定 對于只有居民用戶的居住區(qū) 尤其是庭院管網(wǎng)的計算 高峰小時計算流量一般采用同時工作系數(shù)法確定 1 不均勻系數(shù)法 在規(guī)劃 設(shè)計階段估算燃氣管道直徑及設(shè)備容量時可使用不均勻系數(shù)法 這種方法適用于各種壓力和用途的城市燃氣分配管道的小時流量的計算 一般在作城市燃氣供應系統(tǒng)的規(guī)劃 設(shè)計時 燃氣分配管道的小時計算流量可用下式計算 Qj Qn 365 24KmmaxKdmaxKhmax m3 h 5 6 式中Qj 燃氣管道的計算流量 m3 h Qn 年用氣量 m3 a Kmmax 月高峰系數(shù) Kdmax 日高峰系數(shù) Khmax 小時高峰系數(shù) 當供氣戶數(shù)多時 小時高峰系數(shù)應選取低限值 2 同時工作系數(shù)法 這種方法適用于居民小區(qū) 庭院及室內(nèi)燃氣管道的設(shè)計計算 在用戶的用氣設(shè)備確定以后 可以用這種方法確定管道的小時計算流量 管道的小時計算流量根據(jù)燃