第四章1城市燃氣管網系統(tǒng)

1、1 氣源廠用戶門站用戶液化石油氣儲配站用戶2n城市燃氣管網的分類及其選擇n城市燃氣管道的布線n工業(yè)企業(yè)燃氣管網系統(tǒng)n建筑燃氣供應系統(tǒng)n管材及其連接方式n燃氣管道的附屬設備 3n燃氣管道的分類n城市燃氣管網及其選擇4l按用途分類l按敷設方式分類l按輸氣壓力分類l按管網形狀分類 5 n長距離輸氣管線長距離輸氣管線 其干管及支管的末端連接城市或大型工業(yè)企業(yè)，作為該供應區(qū)的氣源點。n城市燃氣管道城市燃氣管道n分配管道分配管道在供應地區(qū)將燃氣分配給工業(yè)企業(yè)用戶、公共建筑用戶和居民用戶，主要指街區(qū)干管。n庭院管道庭院管道n用戶引入管用戶引入管將燃氣從庭院管道引到用戶室內管道引入口處的總閥門。n室內燃氣管道

2、室內燃氣管道通過用戶管道引入口的總閥門將燃氣引向室內，并分配到每個燃氣用具。6工業(yè)企業(yè)燃氣管道工業(yè)企業(yè)燃氣管道n 工廠引入管和廠區(qū)燃氣管道工廠引入管和廠區(qū)燃氣管道將燃氣從城市燃氣管道引入工廠，分送到各用氣車間。n 車間燃氣管道車間燃氣管道從車間的管道引入口將燃氣送到車間內各個用氣設備（如窯爐）。包括干管和支管。n 爐前燃氣管道爐前燃氣管道從支管將燃氣分送給爐上各個燃燒設備。7 n地下燃氣管道地下燃氣管道 直接埋設 間接埋設n架空燃氣管道架空燃氣管道 在工廠區(qū)，方便管理，施工與檢修方便。8 n以往我國城市燃氣管道根據輸氣壓力（以往我國城市燃氣管道根據輸氣壓力（mpa）一般分）一般分為：為：n高壓

3、a 0.8p1.6mpan高壓b 0.4p0.8mpan中壓a 0.2p0.4mpan中壓b 0.005p0.2mpan低壓 p0.005mpa分類原因1、對燃氣管道氣密性有特別嚴格的要求，漏氣可能導致火災、爆炸、中毒或其他事故。燃氣管道中的壓力越高，管道接頭脫開或管道本身出現(xiàn)裂縫的可能性和危險性也越大。2、當管道內燃氣的壓力不同時，對管道材料、安裝質量、檢驗標準和運行管理的要求也不同。 9國家建設部頒發(fā)的國家建設部頒發(fā)的城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范2002年修改版：年修改版：n1）高壓a 2.5p4.0mpan2）高壓b 1.6p2.5mpan3）次高壓a 0.8p1.6mpan4）次高

4、壓b 0.4p0.8mpan5）中壓a 0.2p0.4mpan6）中壓b 0.01p0.2mpan7）低壓 p0.01mpa 城市的郊區(qū)環(huán)線在城市未改建的老區(qū)，只能敷設中壓和低壓管道。10 l環(huán)狀管網環(huán)狀管網 管道連成封閉的環(huán)狀，是城市輸配管網的基本形式，在同一環(huán)中，輸氣壓力處于同一等級。l枝狀管網枝狀管網 以干管為主管，呈放射狀由主管引出分配管而不呈環(huán)狀。在城市管網中一般不單獨使用l環(huán)枝狀管網環(huán)枝狀管網 環(huán)狀與枝狀混合使用的一種管網形式，是工程設計中常用的管網形式。11n城市燃氣輸配系統(tǒng)的構成n城市燃氣管網系統(tǒng)的分類n采用不同壓力級制的原因n燃氣管網系統(tǒng)的選擇12n不同壓力等級的燃氣管網n配

5、氣站或壓氣站、各種類型的調壓站或調壓裝置n儲配站n監(jiān)控與調度中心n維護管理中心13 分類依據管網壓力級制不同組合形式 分分 類類單級系統(tǒng)兩級系統(tǒng) 三級系統(tǒng) 多級系統(tǒng)141 1、單級系統(tǒng)、單級系統(tǒng)n定義：只有一個壓力級制，即僅用一級壓力的管網輸送、分配和供應燃氣的系統(tǒng) n過去多指低壓單級系統(tǒng)15單級系統(tǒng)示例單級系統(tǒng)示例16優(yōu)點優(yōu)點: : (1)供應系統(tǒng)簡單，維護管理方便。(2)不需要壓送設備，輸配費用小。缺點：缺點：(1)由于供氣壓力低，致使管道直徑較大，一次投資費用較高。(2) 用戶壓力波動大。適用范圍：適用范圍：用氣量較小，供氣范圍為23公里的城鎮(zhèn)和地區(qū)。當供應范圍較大時，必須采用很大口徑的

6、管網，這就使輸送單位體積燃氣的投資和金屬耗量急劇增加，是不經濟的。 17n定義：定義：具有兩個壓力級制的管網系統(tǒng) n兩級管網系統(tǒng)一般是指中壓和低壓兩種壓力的管網系統(tǒng)。n分類：分類：n中壓b、低壓系統(tǒng)n中壓a、低壓系統(tǒng)18 中壓中壓b b、低壓系統(tǒng)示例、低壓系統(tǒng)示例氣源：人工燃氣低壓儲氣罐儲氣特點：供氣范圍比單級系統(tǒng)大，壓力較低。一般適用于人口密集、街道狹窄的老城區(qū)。19中壓中壓a a、低壓系統(tǒng)、低壓系統(tǒng)氣源：天然氣長輸管線末段儲氣20以下情況必須設置閥門以下情況必須設置閥門n氣源廠出廠管道的起點處n中壓管道各支管處n儲配站進出口管道處n調壓室進出口管道處n中壓管道過河管的兩側n中壓管道穿過鐵路

7、兩側n中壓管道每隔2km設分段閥門n低壓管道不設閥門適用范圍：來氣壓力較高的大中城市均可采用。21 天然氣加壓氣化煤氣高壓儲氣罐儲氣由高、中、低壓三級管網級制構成。22n優(yōu)點優(yōu)點: : 供氣比較安全可靠 次高壓管道可以儲存一定量的天然氣n缺點缺點: : （1 1）系統(tǒng)復雜，維護管理不便。）系統(tǒng)復雜，維護管理不便。 ( () )投資大。投資大。在各種輸配管網系統(tǒng)中,以三級系統(tǒng)造價最高。三級系統(tǒng)管道總長度大于一、二級系統(tǒng)。n適用范圍：適用范圍： 通常只有在大城市、并要求供氣有充分保證時才考慮選用。234 4、多級系統(tǒng)、多級系統(tǒng)n氣源：天然氣n儲氣: 地下儲氣庫、高壓儲氣罐站以及長輸管線儲氣n這種管

8、網系統(tǒng)一般用在居民人口眾多的特大型城市，如北京、上海。2425n上述各種管網系統(tǒng)，城市燃氣分配管道采用低壓管網，采用區(qū)域調壓站向低壓環(huán)網供氣。n目前，對于以固體燃料干餾煤氣為氣源的城市，多采用中壓b-低壓兩級管網。對于以天然氣為氣源的老城市，可采用中壓a-低壓兩級管網系統(tǒng)。n當原有人工燃氣輸配系統(tǒng)改輸天然氣時，原有人工燃氣大多采用中低壓系統(tǒng)且為中壓 b 級，一般加以改造后可予以利用，天然氣經區(qū)域中低壓調壓站調壓后進入低壓分配干管、低壓庭院管與室內管。城市燃氣分配管道采用低壓管網的特點：低壓管網覆蓋面大，有的街道可能同時出現(xiàn)中壓管道和低壓管道，區(qū)域調壓站供應戶數(shù)比較多，用戶燃具前壓力波動范圍大。

9、26n對于新建城市天然氣輸配系統(tǒng)，多采用高-中壓兩級系統(tǒng)及中壓單級輸配管網(分配管道采用中壓管網)。前者適用于較大城市，其中高壓管道可兼作儲氣裝置，而具有輸、儲雙重功能。后者適用于中小城市。n此兩系統(tǒng)中的中壓管道供氣至小區(qū)調壓裝置（箱）或樓棟調壓箱，天然氣實現(xiàn)由中壓至低壓的調壓后進入低壓庭院管和室內管。各小區(qū)或樓棟設調壓柜或設樓棟調壓箱。n也可中壓管道直接進入用戶調壓器調壓，用戶燃具前的壓力更為穩(wěn)定。27123451-長輸管線；2-城市燃氣分配站；3-中壓b輸氣環(huán)狀干管；4-中壓b分配管；5-用戶調壓器中壓b一級管網系統(tǒng)28長輸管線門站儲配站城市中壓管道調壓裝置用戶管道計量表用氣設備管道用具中

10、壓一級系統(tǒng)供氣的工藝流程29u壓力較高，在輸送同等氣量的條件下，與低壓管網相比。不僅減小了管徑，節(jié)省管道投資，而且增大了供氣范圍。u管網的布置完全避免了一條街道同時附設兩條不同壓力的管道，而且還取消了中低壓調壓器，從而節(jié)省了管網投資。u燃具前的壓力波動范圍小、熱效率高、燃燒效果好，管網運行水力工況較好。u由于來氣壓力較高，因此輸配系統(tǒng)不需要加壓，供氣過程基本不需要電能，停電時仍可正常供氣，故該系統(tǒng)供氣的可靠性和穩(wěn)定性優(yōu)于其它管網系統(tǒng)。u中壓管網的材質可采用鋼管、塑料管，其耐壓強度高，可采取提高輸氣壓力的方法來增加輸氣能力，滿足用氣量。30高-中壓兩級系統(tǒng)一般較高-中-低壓三級系統(tǒng)可節(jié)省投資30

11、%；而且能保證用戶燃具前壓力穩(wěn)定，提高熱效率；調壓器體積減小，節(jié)約城市用地。適用于新建天然氣管網的大、中、小城市。3132 n管網采用不同的壓力級制比較經濟n各類用戶所需要的燃氣壓力不同n消防安全要求331 1、應考慮因素、應考慮因素a a、氣源情況、氣源情況n種類及性質n供氣量和供應壓力n氣源的發(fā)展或更換氣源的規(guī)劃b b、城市、城市 城市規(guī)模、遠景規(guī)劃情況、街區(qū)和道路的現(xiàn)狀和規(guī)劃、建筑特點、人口密度、用戶的分布情況 34c、原有的城市燃氣供應設施情況d、對不同類型用戶的供氣方針、氣化率及不同類型用戶對燃氣壓力的要求e、用氣的工業(yè)企業(yè)的數(shù)量和特點f、儲氣設備的類型35h、城市地理、地形條件，天

12、然和人工障礙物的情況 i、城市地下管線和地下建筑物、構筑物的現(xiàn)狀和改建、擴建規(guī)劃。j、大型燃氣用戶的數(shù)目和分布。選擇城市管網系統(tǒng)時，應全面考慮上述諸因素，進行綜合分析，從而提出多套方案，作技術經濟比較，選用經濟合理方案。 36針對長輸管線來的天然氣：a、具有壓力高的特點，應充分利用該壓力。國內長輸管道設計壓力 名稱 西氣東輸一線 川氣東送 陜京二線 西氣東輸二線 壓力（mpa） 10 10 10 12 b、對于大中型城市，由于用氣量多面廣，為安全供氣，在城市周邊設置高壓或次高壓環(huán)線或半環(huán)線，經多個調壓站向城市供氣，該高壓或次高壓管道往往兼作儲氣，即具有輸、儲雙重功能。 37c、當天然氣壓力大于

13、2.0mpa時，因儲罐運行壓力一般為1.6mpa，采用管道儲氣較儲罐儲氣經濟。 n由于四級地區(qū)地下燃氣管道壓力不宜大于1.6mpa，高壓管道一般設置在中心城區(qū)邊緣。n對于要求供氣壓力較高的用戶（如發(fā)電廠）可由高壓或次高壓管道直接供氣。38d、對于中小城市，中壓單級管網系統(tǒng)為首選。e、當部分城區(qū)因道路、建筑等狀況，特別是未經改造的舊城區(qū)，從安全考慮可局部采用中低壓輸配系統(tǒng)。f、原有人工燃氣中低壓輸配系統(tǒng)改輸天然氣時需經改造，但壓力級制不變，大多為中壓b與低壓。因此同一城區(qū)有可能存在兩種壓力級制。39中壓系統(tǒng)設計壓力的確定 ： 可提高儲氣裝置利用率、節(jié)省其投資；中壓管道可資利用的壓降減少而增加投資

14、。 通過計算可獲得總投資最少或較小的中壓管道設計壓力與儲氣裝置運行壓力的配置，然后從技術與經濟綜合考慮獲得優(yōu)選方案。 4041城鎮(zhèn)燃氣輸配系統(tǒng)方案設計示例： 遠期規(guī)劃人口 980 萬人；氣化人口 784 萬人； 由四條長輸管線從四個氣源供應天然氣，來氣壓力6.0mpa以上； 有需高壓的大型工業(yè)用戶及電廠； 部分城區(qū)存在人工燃氣中低壓系統(tǒng)； 年用氣量：遠期平衡日與時不均勻性所需儲氣量為 272x104m3 42輸配系統(tǒng)方案：u共設四個門站；u城市輸配系統(tǒng)為高中壓與高中低壓系統(tǒng)，后者主要為原人工燃氣已形成的中低壓系統(tǒng)轉供天然氣；u儲氣設施采用高壓管道；高壓管道由內外兩半環(huán)線構成，近期建設內環(huán)，遠期

15、建設外環(huán)。高壓內環(huán)線長 123 . 52km 設計壓力 2 . 5mpa ，高壓內環(huán)的儲氣能力為 89104m3。大型工業(yè)用戶由高壓內環(huán)直接供氣。高壓外環(huán)全長 195km ，考慮儲氣功能須對運行壓力進行技術經濟分析。4344u中壓管網具有兩種壓力級制，即中壓 a ( 0.4mpa ）與中壓 b （0.942g/cm3）；中密度（=0.9300.942g/cm3）；低密度（=0.9100.930g/cm3） 高密度聚乙烯管（hdpe管）由于在性能和價格上具有優(yōu)勢，因此被廣泛用于城鎮(zhèn)燃氣管道上。124優(yōu)點 耐腐蝕性能好、質輕、便于施工（接口少，不用全部開槽，替換鑄鐵管或鋼管時廢管不必挖出，將pc管

16、封在其中即可）氣密性好、可盤卷等。 缺 點 機械強度低（0.4mpa）、強度受溫度影響大（低溫質脆，高溫質軟）、受芳香烴影響（吸收以苯為主的芳香烴化合物，產生溶脹現(xiàn)象，強度降低）、易氧化老化（氧氣紫外線） 125連接方式連接方式粘結連接：采用專用樹脂膠粘劑熱熔連接：專門的加熱模具電熔連接：電熔機 需專門的管件不需要管件126塑料管塑料管電熱熔電熱熔對接管件對接管件塑料管塑料管熱熔對接熱熔對接管件管件127四、管材的選用1、高壓與次高壓管道選用高壓與次高壓管道直徑大于150mm時，一般采用焊接鋼管；直徑較小時采用無縫鋼管，應通過技術經濟比較決定鋼種及制管類別。注：設計壓力1.6mpa，公稱管徑2

17、00mm1281、中壓與低壓管道選用鋼管、球墨鑄鐵、pe管129130可見，400mm 以下的聚乙烯管較鋼管占有優(yōu)勢。131第六節(jié)第六節(jié) 燃氣管道的附屬設備燃氣管道的附屬設備一、閥門一、閥門 啟閉管道或調節(jié)內介質流量的設備，燃氣管網系統(tǒng)要求閥門啟閉迅速、密封性能好、機械強度高、轉動靈活、維修保養(yǎng)方便、經濟合理等。 燃氣管道上常用的有閘閥、旋塞閥、截止閥、球閥和蝶閥等。1321 1、閘閥、閘閥定義：定義：閘板啟閉方向和閘板平面方向平行的閥門特點：特點：流體沿直線通過閥門，所以阻力小，啟閉力較??；燃氣可反方向流動。但結構復雜，體積大，當存在雜質和異物時，關閉受到阻礙，造成應該停氣的管段不能完全關閉

18、。1331342、旋塞閥定義：定義：靠旋轉具有孔道的閥芯啟閉閥門。特點：特點：結構簡單，外形尺寸小，啟閉迅速和密封性能好，但密封面易磨損，啟閉用力較（啟用時有時得用鉗子）大，適用于小管徑管道上，常見于室內燃氣管道上。135136定義：定義：閥瓣啟閉時移動方向與閥瓣平面垂直。特點：特點：結構簡單，密封性好，制造維修方便，但阻力較大，且不能適應氣流方向改變。主要用于管道的節(jié)流，安裝時需注意方向。3、截止閥137138定義：定義：利用偏心或同心軸閥瓣的旋轉進行啟閉。特點：特點：體小輕巧，拆裝容易，操作靈活輕便，結構簡單，造價低廉，但關閉嚴密性較差。在半啟閉狀態(tài)下閥瓣受力較好，適用于流量調節(jié)。4、碟閥139140定義：定義：閥桿上連接一個具有孔道的球體芯，靠旋轉球體芯啟閉閥門。特點：特點：結構簡單，體積小，阻力小，球體芯上孔道直徑與其連接的管道內徑相等。長輸管線上清管經過處的閥門必須用球閥。缺點是球體制造及維修難度大。5、球閥141142 1、氣源廠出廠管道的起點處 2、中壓管道各支管處3