燃氣輸配課程設(shè)計

1、燃氣供應工程課程設(shè)計說明書題 目：南京市某某花園三期工程燃氣設(shè)計 院 （系）：城市建設(shè)與安全工程學院專 業(yè)：建筑環(huán)境與設(shè)備工程姓 名：林樂班級學號：環(huán)設(shè)0901 24指導教師：魏 玲城市建設(shè)與安全工程學院2012年5月31日目錄一、建筑概況及基礎(chǔ)資料21工程名稱22建筑概況23設(shè)計依據(jù)24設(shè)計參數(shù)25用戶灶具級熱水器設(shè)置2二、庭院管道設(shè)計及計算32.1管道布置32.2繪制管道水力計算圖32.3庭院管道流量計算32.3.1同時工作系數(shù)法計算步驟42.3.2水力計算舉例52.4管道附屬設(shè)備62.4.1管材選用62.4.2附屬設(shè)備72.5引入管的設(shè)計7三、室內(nèi)管道水力計算83.1 管道系統(tǒng)圖布置、繪

2、制及編號83.2 確定管道的計算流量103.3 計算步驟103.4 各幢室內(nèi)管網(wǎng)水力計算11四、室內(nèi)燃氣管道的防腐、附屬設(shè)備及其安裝設(shè)計11五、小結(jié)13六、附錄13附錄一 庭院燃氣管道水力計算表13附錄二 各棟樓引入管管徑計算表13附錄三 24幢室內(nèi)管網(wǎng)水力計算表13附錄四 25幢室內(nèi)管網(wǎng)水力計算表13附錄五 26幢室內(nèi)管網(wǎng)水力計算表13附錄六 27幢室內(nèi)管網(wǎng)水力計算表13附錄七 28幢室內(nèi)管網(wǎng)水力計算表13附錄八 29幢室內(nèi)管網(wǎng)水力計算表13附錄九 30幢室內(nèi)管網(wǎng)水力計算表13附錄六 31幢室內(nèi)管網(wǎng)水力計算表13一、建筑概況及基礎(chǔ)資料1 工程名稱南京市康盛花園三期工程燃氣設(shè)計2 建筑概況本工

3、程位于江蘇省南京市。23號樓為四期工程這里不考慮。小區(qū)三期工程共有8幢住宅樓?？傆脩魯?shù)為368戶。燃氣接入管為低壓管道。用戶分布如下表：用戶分布表1-1樓號用戶數(shù)樓號用戶數(shù)246328322542293026443063274231523 設(shè)計依據(jù)1建筑燃氣設(shè)計手冊 袁國汀 主編2城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范 GB 50028-93Error! No bookmark name given.3燃氣輸配 中國建筑工業(yè)出版社4 設(shè)計參數(shù)天然氣，其設(shè)計基本參數(shù)如下：燃氣密度：0.75kg/Nm3，燃氣運動粘度：1.38×10-5m2/s，燃氣低發(fā)熱值：36220kJ/Nm3，調(diào)壓站進口壓力：3150P

4、a。5 用戶灶具級熱水器設(shè)置假設(shè)100%居民同時安裝雙眼灶和快速熱水器。經(jīng)過市場調(diào)研：雙眼灶選用西門子ER38943MX雙眼灶，額定熱負荷：4Kw；額定流量Q=W/Ht,即Q=4×3600÷36220×2=0.8Nm³/h。熱水器選用萬和JSQ20-16JP ，額定熱負荷：20kw；即額定流量：20×3600÷36220=2 Nm³/h二、庭院管道設(shè)計及計算2.1管道布置2.1.1地下燃氣管道應埋設(shè)在冰凍線以下，本設(shè)計不存在冰凍線的問題，但同樣，有最小覆土深度（路面至管頂）應符合下列要求：埋設(shè)在車行道下時，不得小于0.8m；

5、埋設(shè)在非車行道（含人行道）下時，不得小于0.6m；埋設(shè)在庭院（指綠化地及貨載汽車不能進入之地）內(nèi)時，不得小于0.3m。在本設(shè)計中，考慮到現(xiàn)在小區(qū)內(nèi)車輛的普及率，埋地深度都在0.9m及以上。2.1.2地下燃氣管道穿越城鎮(zhèn)主要干道時，應敷設(shè)在套管內(nèi)，并應符合一定要求。2.1.3燃氣管道不得在地下穿過房屋及其它建筑物，不得平行敷設(shè)在電車軌道之下，也不得與其它地下設(shè)施上下并置。2.2繪制管道水力計算圖水力計算圖包括以下內(nèi)容：l 庭院管道布置；l 管段編號；l 計算流量；l 管段長度；l 管徑。2.3庭院管道流量計算城市燃氣輸配系統(tǒng)的管徑及設(shè)備通過能力應按燃氣計算月的小時最大流量進行計算。小時計算流量的

6、確定，關(guān)系著燃氣輸配的經(jīng)濟性和可靠性。小時計算流量定得偏高，將會增加輸配系統(tǒng)的金屬用量和基建資金，定得偏低，又會影響用戶得正常用氣。確定燃氣小時計算流量得方法有兩種，不均勻系數(shù)法和同時工作系數(shù)法。這兩種方法各有其特點和使用范圍。由于居民住宅使用燃氣的數(shù)量和使用時間變化較大，故室內(nèi)和庭院燃氣管道的計算流量一般按燃氣用具的額定耗氣量和同時工作系數(shù)K0來確定。根據(jù)城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范規(guī)定，庭院燃氣管道的計算流量一般按燃具的額定耗氣量和同時工作系數(shù)確定，計算流量公式如下： （2-1）式中Q計算流量；Kt不同類型用戶同時工作系數(shù)，取Kt=1；K0相同燃具或相同燃具組合工作系數(shù)，由建筑燃氣設(shè)計手冊表2-13得

7、到；N相同燃具或相同組合燃具數(shù)；Q0相同燃具或相同組合燃具的額定流量(Nm3/h)。根據(jù)下表2-2可查得居民生活用燃具的同時工作系數(shù)K0。表2-1同類型燃具數(shù)目N燃氣雙眼灶燃氣雙眼灶和快速熱水器同類型燃具數(shù)目N燃氣雙眼灶燃氣雙眼灶和快速熱水器11.001.00400.390.1821.000.56500.380.17830.850.44600.370.17640.750.38700.360.17450.680.35800.350.17260.640.31900.3450.17170.600.291000.340.1780.580.272000.310.1690.560.263000.300.1

8、5100.540.254000.290.14150.480.225000.280.138200.450.217000.260.134250.430.2010000.250.13300.400.1920000.240.12計算示例：管段21-20：100%雙眼灶+熱水器11戶，同時工作系數(shù)：0.244。=0.244×（2+0.8）×11=7.515m3/h其他管段計算方法相同，將上述結(jié)果列于庭院燃氣管道水利計算表（附表1）中。2.3.1同時工作系數(shù)法計算步驟1） 將各管段按順序編號，凡是管徑變化或流量變化處均應編號。2）求出各管段額定流量，根據(jù)管段供氣的用具數(shù)查得同時工作系數(shù)

9、值。按50%居民只安裝雙眼灶；50%居民同時安裝雙眼灶和快速熱水器計算各管段計算流量。3）由文獻查得低壓天然氣管道允許壓力降,本設(shè)計中：P=1380pa.選取主干管道，計算求得總長l，考慮局部阻力為沿程阻力的10%。計算P/l,又由于密度不同，需進行修正。4)根據(jù)流量和(p/l) =1在圖6-5中查得管徑。5）根據(jù)流量和查得的管徑，查得實際p/l。6）然后利用公式求摩擦阻力損失P1。7）因為局部阻力為沿程阻力的10%，所以總阻力P=P*1.1求得。2.3.2水力計算舉例。圖2-1庭院管道系統(tǒng)圖干管水力計算如系統(tǒng)圖所示，從最不利點開始節(jié)點編號1-48。在此水力計算不全部列出，以22-23管段為例

10、。管段23-22：（1）管長L=4.3m（2）確定流量：26號樓有44戶居民，100%居民同時安裝雙眼灶和快速熱水器計算，由式（2-1），Kt=1，雙眼灶和燃氣熱水器同時工作系數(shù)。Ko =0.244Qh= 0.244×（2+0.8）×11=7.515m3/h （3）確定管道單位長度摩擦損失。管道允許總壓力降為P=1380pa.選取主干管道，計算求得總長l=363m，考慮局部阻力為沿程阻力的10%。單位長度摩擦損失為：P/l=1380÷363÷1.1=3.456（4）密度修正。圖6-5中密度為1 kg/Nm3，本設(shè)計中所用燃氣密度為0.75 kg/Nm3，

11、所以，(p/l)（ =1）=p/（l*）=3.456÷0.75=4.608（5）確定管徑。根據(jù)流量Q=7.515 m3/h和p/l（=0.75）=4.608，查圖確定管徑d=32mm。（6）根據(jù)管徑d=32mm和Q=7.515m³/h，查得單位長度摩擦損失p/l=2.625.（7）對應實際密度下的單位長度摩擦阻力損失p/l =2.625×0.75=1.969Pa/m(8)求得摩擦阻力損失P1=1.969×4.4=8.663pa(9) 因為局部阻力為沿程阻力的10%，所以總阻力P=P×1.1 =9.529pa.其余管段水利計算數(shù)據(jù)見 附表1支管水

12、力計算以管段2425為例由于支管24-25與干管并聯(lián)，其允許壓力降p 1=p 1-23=1285.5Pa，單位長度摩擦阻力損失p/l =2.7Pa/m。仿照干管的水力計算，得管徑d=50mm，實際摩擦阻力損失p=33.75 Pa，小于允許壓降。2.4管道附屬設(shè)備2.4.1管材選用現(xiàn)有管材主要有鋼管、鑄鐵管和PE管。鋼管承載應力大、可塑性好、便于焊接，與其他管材相比，壁厚較薄、節(jié)省金屬用量，但耐腐蝕性較差，必須采取可靠的防腐措施；鑄鐵管抗腐蝕性能很強，但抗拉強度、抗彎曲、抗沖擊能力和焊接性能均不如鋼管好；PE管具有良好的柔韌性且具有良好的耐腐蝕性，埋地敷設(shè)不需要做防腐和陰極保護，彌補了鋼管的最大

13、缺點。除此之外，PE管具有良好的氣密性，嚴密性優(yōu)于鋼管；管內(nèi)壁平滑，提高介質(zhì)流速，提高輸氣能力，較之相同的金屬管能輸送更多的燃氣；成本低，材質(zhì)輕且衛(wèi)生無毒。綜合以上的比較，本設(shè)計的庭院管道采用PE管以提高輸送效率以及節(jié)省防腐投入。聚乙烯燃氣管道分為SDR11和SDR17.6兩個系列。SDR為公稱外徑與壁厚之比。SDR11系列宜用于輸送人工煤氣、天然氣、氣態(tài)液化石油氣；SDR17.6系列宜用于輸送天然氣。由于本工程原本輸送的是人工煤氣，現(xiàn)在用天然氣替代。因此選用SDR11系列的聚乙烯燃氣管材。又管道的管徑規(guī)格過多會給施工帶來不便，且增加管道附件（如變徑接頭等）。從經(jīng)濟方面考慮管道附件的價格遠比管

14、道價格高，所以盡量在選擇管徑的時候采用三種左右的規(guī)格。例如：計算出的管材De32、De40、De50均改用De63，De75和De90均改用De110。最終管道管徑有De63、De90和De110。2.4.2附屬設(shè)備 (1)護罩護罩用于保護引至地面的檢查管、凝水缸引來的凝水排放管。小型護罩（直徑100mm），適合用于檢查管及低壓凝水缸上。所以本設(shè)計采用小型護罩來保護凝水排放管。護罩可用鑄鐵或鋼板制造。(2)金屬示蹤線和警示帶聚乙烯燃氣管道敷設(shè)時，宜隨管走向埋設(shè)金屬示蹤線；距管頂不小于300mm處應埋設(shè)警示帶，警示帶上應標出醒目的提示字樣。 （3）閥門井選用單閥門井結(jié)構(gòu)。閥門宜采用閘閥，其型號為

15、Z44 W10或Z41W10。2.5引入管的設(shè)計引入管是指室外燃氣管道與室內(nèi)燃氣管道的連接管。無論是低壓還是中壓（即自設(shè)調(diào)壓箱的用戶）燃氣引入管，其布置原則基本相同，一般可分為地下引入法和地上引入法兩種，地上引入法又分為低立管入戶和高立管入戶。(1)結(jié)合主要的設(shè)計原則，說明本設(shè)計的方案：l 燃氣引入管應設(shè)在廚房或走廊等便于檢修的非居住房間內(nèi)。如確有困難，可以從樓梯間引入，此時閥門井宜設(shè)在室外。本設(shè)計將引入管設(shè)在廚房；l 輸送濕燃氣的引入管，埋設(shè)深度應在土壤冰凍線以下，并有不低于0.01的或燃氣分配管的坡度。本工程引入管均有0.01的燃氣分配管的坡度。l 燃氣引入管穿過建筑物基礎(chǔ)、墻或管溝時，均

16、應設(shè)在套管內(nèi)，并考慮沉降的影響，必要時采取補償措施。本設(shè)計考慮到軟土地基燃氣支管進戶時，由于建筑物的沉降往往會造成低（高）立管下端的彎管處破裂，進戶管上設(shè)置撓性補償器。設(shè)置方式見各樓棟的系統(tǒng)圖。安裝圖參考文獻3圖5255。輸送天然氣時，最小公稱直徑為15mm；輸送人工煤氣時，引入管最小公稱直徑為25mm。(2)本工程位于江南沒有冰凍期的地方，無法從地下引入時，常用地上引入法。本工程采用地上引入法，燃氣管道穿過室外地面，沿外墻敷設(shè)到一定高度，然后穿建筑物外墻進入廚房。(3)在新建小區(qū)的燃氣工程通?？紤]到建筑的整體美觀，采用低立管入戶；但在改造工程中，為了給住戶帶來盡肯能少的施工不便，通常采用高立

17、管入戶。在本工程中，采用低立管入戶。（4）本設(shè)計中引入管選用無縫鋼管，套管選用普通鋼管。外墻至室內(nèi)地面之間的管段采用加強防腐層絕緣。軟性地基，燃氣管在穿墻處預留管洞或鑿洞管洞與燃氣管頂?shù)拈g隙不小于建筑的最大沉降量兩側(cè)保留一定的間隙并用瀝青麻油堵嚴。引入管水力計算見附錄2三、室內(nèi)管道水力計算室內(nèi)管道設(shè)計及水力計算與庭院相似，100%室內(nèi)雙眼灶及快速熱水器。以31棟樓立管2為例進行以下計算。3.1管道系統(tǒng)圖布置、繪制及編號在進行計算前先布置管道水力計算圖，如圖3-1，并進行編號。居民用戶室內(nèi)燃氣管道的計算流量，應按同時工作系數(shù)法進行計算。自引入管到各燃具之間的壓降，其最大值為系統(tǒng)的壓力降。室內(nèi)燃氣

18、管道是指從引入管到管道末端燃具前的管道，其阻力損失應不大于表4-6的規(guī)定。低壓燃氣管道允許的阻力損失 表4-6燃氣種類從建筑物引入管至管道末端阻力損失（Pa）單層建筑多層建筑天然氣、油田伴生氣250350注：阻力損失包括燃氣計量裝置的損失。在水力計算前，必須根據(jù)燃氣用具的數(shù)量和布置的位置，畫出管道平面圖和系統(tǒng)圖，以后的步驟與室外枝狀管網(wǎng)基本相同。室內(nèi)管道部件較多，局部阻力要一一計算，由于高程變化大，管道的附加壓頭也要計算在內(nèi)。3.2 確定管道的計算流量計算流量公式如下： （3-1）式中Q計算流量；Kt不同類型用戶同時工作系數(shù)，取Kt=1；K0相同燃具或相同燃具組合工作系數(shù)；N相同燃具或相同組合

19、燃具數(shù)；Q0相同燃具或相同組合燃具的額定流量(Nm3/h)。3.3計算步驟1、預選管徑。由系統(tǒng)圖求得各管段長度，求得總長L，取室內(nèi)管段允許總壓力P=250pa，計算(p/l)（ =1），并根據(jù)計算流量在低壓鋼管燃氣管道水力計算圖圖表中選取管徑。2、管段計算長度。L=L1+L2。L1為管段長度，L2為當量長度，L2為局部阻力之和與l2的乘積。l2為根據(jù)流量和管徑在圖天然氣當量長度計算圖中查得。表3-1局部阻力系數(shù)表局部阻力名稱 局部阻力名稱 不同直徑（mm）的值152025324050管徑相差一級的減縮變徑管三流直通三流分通四通直流四通分流90°光滑彎頭0.351.01.52.03.0

20、0.390°直角彎頭旋塞截止閥2.24112.1272261.8261.6261.125 閘板閥 d=50100 d=175200 d300 0.5 0.25 0.153、求管段阻力損失。在天然氣低壓鋼管燃氣管道水力計算圖中根據(jù)流量及管徑查得實際(p/l)（ =1），并進行修正。4、計算管段附加壓頭。每米管段附加壓頭值為：g(1.293-)，乘以該管段終端及始端的標高差H，可得該管段附加壓頭。5、 計算各管段實際壓力損失。P-H * g(1.293-)6、 求室內(nèi)燃氣管道總壓力降。7、 以總壓力降與允許計算壓力降相比較，如不合適，則可改變個別管段的管徑。估計室內(nèi)管道的局部阻力為摩擦阻

21、力的50%，根據(jù)允許壓力降250Pa和最不利管線長44.1m，得單位長度平均摩擦損失為：Pa/m取0'-13為計算管段（最不利管線）。以0'-1管段為例：熱水器額定流量q=2.0m3/h，對一戶而言，同時工作系數(shù)k=1.00，計算流量為Q=2.0m3/h，為了利用圖4-2進行水力計算，要進行密度修正：Pa/m由Q=2.0m3/h，在Pa/m附近查得管徑d=15mm（天然氣支管管徑不得小于15mm），Pa/m；對應實際密度下的Pa/m。采用當量長度法計算局部阻力損失：。表3-2 =1時各種直徑管子的當量長度 管徑（mm）15202532385075100150200250當量長度

22、l2（m）0.40.60.81.01.52.54.05.08.012.016.0查表4-3知，d=15mm、=1時的當量長度l2=0.4m，則當量長度m，管段計算長度m，管段壓降Pa。高程差（沿流動方向）H=-0.7m，附加壓頭Pa該管段實際壓力損失Pa（與0-1管段并聯(lián)的0-1管段Pa，故只考慮0-1管段的壓力損失），最后計算表明，13-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-1-0管段的總壓力損失為124.264Pa。小于系統(tǒng)總壓力降趨近允許壓力降250Pa。否則，否則要適當調(diào)整個別管段的管徑。全部計算列表于表4-7（其它未計算管段均與所對應的計算管段相同）。很多城市將燃氣表出戶

23、安裝。由于天然氣管道不需要保溫，對多層建筑（高層建筑除外），引入管可直接進入戶外集中表箱，從各燃氣表引出管線，分別從外墻進入各戶廚房。這樣的管道布置及水力計算就更簡單了。3.4 24 25 26 27 28 29 30幢室內(nèi)管網(wǎng)水力計算其計算方法與31幢室內(nèi)管網(wǎng)水力計算相同，數(shù)據(jù)記錄于附錄4附錄5附錄6附錄7附錄8附錄9。四、室內(nèi)燃氣管道的防腐、附屬設(shè)備及其安裝設(shè)計 l 由于鋼塑彎頭連接室內(nèi)管道前有埋地的鍍鋅鋼管管段，所以需要采用一定的防腐措施。對于埋地管道，針對土壤腐蝕性的特點，可以通過多種途徑來防止腐蝕的發(fā)生和降低腐蝕的程度。在參觀的工地中，防腐的做法都是采用絕緣層防腐法。目前常用的埋地鋼

24、管外防腐材料有石油瀝青、煤焦油瓷漆、聚乙烯粘膠帶、熔結(jié)環(huán)氧、擠塑聚乙烯（二層、三層結(jié)構(gòu)）。石油瀝青：有穩(wěn)定的防腐性能，取材容易，價格較低，但其吸水率高易老化，耐熱穩(wěn)定性差，在熬制時對環(huán)境有污染；聚乙烯粘膠帶：施工方便，可機械也可手工纏繞，吸水率較小，易補口補傷，對環(huán)境無污染，適合于小管徑管道的防腐，但在螺旋焊縫管上纏繞效果較差。熔結(jié)環(huán)氧粉末與管道表面黏結(jié)力非常強，耐化學腐蝕性能好，硬度高，使用溫度范圍寬，絕緣 較高，但其韌性較差，在搬運與施工中易發(fā)生機械損傷，且補口較麻煩。擠塑聚乙烯（兩層和三層結(jié)構(gòu)），具有優(yōu)良的機械性能和極低的水汽滲透性，耐化學介質(zhì)侵蝕能力強，絕緣電阻大，特別是擠塑聚乙烯三層結(jié)構(gòu)防腐，彌補了兩層PE黏結(jié)性能不足及環(huán)氧粉末涂層耐機械撞擊能力不足等缺點，把兩者的優(yōu)勢結(jié)合在一起，通過互補防腐性能更加優(yōu)越，能適合于各種土壤條件下使用。通過對各類防腐層的比較，可以擠塑聚乙烯防腐層具有明顯的優(yōu)越性，并且直接由工廠流水線生產(chǎn)避免了人為施工質(zhì)量的因素，而三層結(jié)構(gòu)更是結(jié)合了環(huán)氧粉末與聚乙烯兩種