3城市燃氣需用量及供需平衡---三課時 城市燃氣 課件

1、第二章 城市燃氣需用量及供需平衡 城市燃氣需用量年用氣量燃氣需用工況 燃氣輸配系統(tǒng)的小時計算流量 燃氣輸配系統(tǒng)的供需平衡 1第一節(jié) 城市燃氣需用量主要取決于用戶的類型、數(shù)量及用氣量指標 在進行城市燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計時，首先要確定城市燃氣需用量，即各類用戶的年用氣量，也是管網(wǎng)系統(tǒng)所承擔的輸氣負荷。年用氣量是確定氣源、管網(wǎng)和設(shè)備燃氣通過能力的依據(jù)。2一、用戶類型 居民生活用氣：根本對象，保證連續(xù)穩(wěn)定供氣公共建筑用氣：主要包括職工食堂、飯店、機關(guān)、學校、托兒所、醫(yī)院等；是與城市居民生活密切相關(guān)的一類用戶，也是城市燃氣供氣的重要對象；工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用氣：3采暖通風和空調(diào)用氣量氣源充足情況下，可酌情納入；

2、燃氣汽車用氣量僅指以天然氣和液化石油氣為氣源時才考慮納入；以上也稱為狹義的供氣對象。廣義上還包括：集中發(fā)電動力用氣量作為原料的化工用氣量4二、各類用戶的用氣量指標 又稱為用氣定額 一般均以耗熱量計算，再按燃氣的發(fā)熱量換算成燃氣量 這種方法是根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)及統(tǒng)計資料加上設(shè)計人員對燃氣用氣情況的開展趨勢的設(shè)想進行估算，因此比較粗略，一般只用于規(guī)劃。 51、居民生活用氣量指標 定義：每人每年消耗的燃氣熱量單位：MJ/(人.年影響因素： 住宅內(nèi)燃氣用具的配置情況， 公共生活效勞網(wǎng)的開展程度， 居民的生活水平和生活習慣， 地區(qū)的氣象條件， 燃氣價格， 住宅內(nèi)有無集中采暖設(shè)備和熱水供給設(shè)備等6城鎮(zhèn)地區(qū) 居民

3、生活用氣量指標有集中采暖設(shè)備無集中采暖設(shè)備東北地區(qū)23032721（5565）18842303（4555）華東、中南地區(qū)20932303（5055）北京27213140（6575）25122931（6070）成都25122931（6070）城鎮(zhèn)居民生活用氣量指標 MJ/人.年104kcal/人.年 1. 表中的用氣標準為每戶裝一個燃氣表，用途為炊事和燒熱水，不適用于瓶裝液化石油氣用戶。2.“采暖是指非燃氣采暖。3. 燃氣熱值按低熱值計算。 根據(jù)調(diào)研說明，居民用戶用氣量指標增長是非常緩慢的，平均每年的增長率小于1%；況且，隨著公共生活效勞網(wǎng)的開展以及燃具的改進，加上某些家電器具對燃氣具的替代，居

4、民生活用氣量也可能下降。因而在取用用氣量指標時，不必對今后開展考慮過多而過多加大用氣量指標。 7、公共建筑用氣量指標 影響因素： 用氣設(shè)備的性能、熱效率， 加工食品的方式， 地區(qū)的氣候條件等。 公共建筑用氣量指標應(yīng)根據(jù)當?shù)毓步ㄖ脷饬康慕y(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，可根據(jù)當?shù)氐膶嶋H燃料消耗量、生活習慣、燃氣價格、氣候條件等具體情況按下表確定。 8類 別單位用氣量指標職工食堂MJ/(人.年)（104kcal/人.年）18842303（4555）飲食業(yè)MJ/座.年（104kcal/座.年）79559211（190220）托兒所幼兒園全托MJ/(人.年)（104kcal/人.年）

5、18842512（4560）半托12561675（3040）醫(yī)院MJ/(床位.年) （104kcal/床位.年）29314187（70100）旅館招待所有餐廳MJ/(床位.年) （104kcal/床位.年）33505024（80120）無餐廳6701047（1625）高級賓館MJ/(床位.年) （104kcal/床位.年）837410467（200250）理發(fā)MJ/(人.次) （104kcal/人.次）3.354.19（0.080.1）1.職工食堂的用氣量指標包括做副食和熱水在內(nèi)。2.燃氣熱值按低熱值計算。 93、工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)的用氣量指標 可根據(jù)實際的燃料消耗量折算或按同行業(yè)的用氣量指標分析確

6、定。單位：MJ/噸。定義：工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)某種單位產(chǎn)品所需的熱量，與企業(yè)的產(chǎn)品名稱及加熱設(shè)備有關(guān)。10114、采暖和空調(diào)用氣量指標可按國家現(xiàn)行標準?城市熱力網(wǎng)設(shè)計標準?CJJ34或當?shù)亟ㄖ锖臒崃恐笜舜_定。單位： kJ/m2.h；、燃氣汽車用氣量指標與汽車種類、車型和單位時間運行里程有關(guān)。12當缺乏燃氣的用氣定額時，可按照熱值相等的原那么，將其他燃料的用量折算成燃氣的消耗量。這時應(yīng)考慮不同燃料的熱效率。13三、城市燃氣年用氣量計算 1居民生活年用氣量單位：Nm3/年式中： Qy1-居民生活年用氣量，Nm3/年； N -居民總?cè)丝跀?shù)，人； K -氣化率，； q -居民生活用氣量指標，KJ/(人.年)

7、； Hl-燃氣低熱值，kJ/Nm3。 分別計算各類用戶的年用氣量，各類用戶年用氣量之和為城市年用氣量。居民用氣人數(shù)取決于城市居民人口數(shù)及氣化率氣化率是指城市居民使用燃氣的人口數(shù)占總?cè)丝跀?shù)的百分數(shù)。142公共建筑年用氣量 公共建筑的種類很多，如醫(yī)院、旅館托兒所等，不同種類公建的用氣量指標不同。在計算其年用氣量時，首先要確定各類用戶的用氣量指標一般根據(jù)表格選取、還需要知道各類用戶的用氣人數(shù)。各類用戶用氣人數(shù)：取決于城市居民人口數(shù)和公共建筑設(shè)施標準。公共建筑設(shè)施標準：1000居民中入托兒所的人數(shù)，為1000居民設(shè)置的旅館床位數(shù)等等。15例如：城市人口：100萬，入托150人/1000，旅館：8床位/

8、1000人入托人口：100 10000 150/1000 入托人口的年用氣量： 入托人口 q/Hl旅館總床位數(shù)：100 10000 8/1000旅館的年用氣量：床位數(shù) q/Hl那么公共建筑年用氣量應(yīng)該等于各類公共建筑年用氣量之和。式中：Qy2-公共建筑年用氣量，Nm3/年；N -居民人口數(shù)，人；M -各類用氣人數(shù)占總?cè)丝诘谋壤龜?shù)； q -各類公共建筑用氣量指標，KJ/(人.年)；Hl-燃氣低熱值，kJ/Nm3。 16上海地區(qū)各種公共建筑的設(shè)施標準173工業(yè)企業(yè)年用氣量 工業(yè)企業(yè)年用氣量與生產(chǎn)規(guī)模、班制和工藝特點有關(guān)，在城市新建燃氣管網(wǎng)規(guī)劃階段很難對工業(yè)用戶的用氣量進行精確計算，一般只進行粗略估

9、算。 估算方法大致有以下兩種： 1)在有條件時可利用各種工業(yè)產(chǎn)品的用氣量指標及其年產(chǎn)量來計算； 2)在缺乏產(chǎn)品用氣量指標資料的情況下，通常是將工業(yè)企業(yè)其他燃料的年用量，折算成用氣量，在折算中應(yīng)考慮燃煤及其他燃料和燒燃氣的熱效率不同，其折算公式如下：18式中：Qy3-工業(yè)企業(yè)年用氣量，Nm3/年； Gy -其他燃料年用量，噸/年； -其他燃料的低熱值，kJ/kg； -燃氣的低熱值，kJ/Nm3； -其他燃料燃燒設(shè)備熱效率，； -燃氣燃燒設(shè)備熱效率，； 194建筑物采暖年用氣量 與建筑面積、耗熱指標和采暖期長短有關(guān)，由于各地冬季采暖計算溫度不同，因此各地區(qū)的q不相同，其值可由采暖通風設(shè)計手冊查得，

10、一般由實測決定。 式中：Qy4-采暖年用氣量，Nm3/年； q-建筑物耗熱指標，kJ/m2.h； F-使用建筑物采暖的建筑面積，m2； -燃氣的低熱值，kJ/Nm3； -采暖系統(tǒng)熱效率，； n-采暖負荷最大利用小時數(shù)，h。20依據(jù)：加氣站數(shù)量、等級燃氣日銷售量年用氣量例子：壓縮天然氣一級加氣站給公交車加氣平均每輛車50L/瓶計算，日加氣車次為200300輛日銷售量年用氣量216未預見量城市年用氣量中還應(yīng)計入未預見量，主要是指管網(wǎng)的燃氣漏損量和開展過程中未預見的供氣量。一般未預見量按總用氣量的5計算。 年用氣量：22第二節(jié) 城市燃氣的用氣工況城市各類燃氣用戶的用氣情況是不均勻的，是隨月、日、時而

11、變化的，這是城市燃氣輸配工程中必須考慮的一個特點 用氣不均勻性可以分為三種：即月不均勻性或季節(jié)不均勻性、日不均勻性和時不均勻性。用氣工況是一種時間過程，即用氣量隨時間的變化。23一、月用氣工況 居民月用氣不均勻性的主要影響因素是氣候條件。公共建筑用氣的月不均勻規(guī)律及影響因素，與各類用戶的性質(zhì)有關(guān)，但與居民生活用氣的不均勻情況根本相同。工業(yè)企業(yè)用氣的月用氣量較為穩(wěn)定，其不均勻規(guī)律主要取決于生產(chǎn)工藝的性質(zhì)。建筑物采暖的用氣工況與城市所在地區(qū)的氣候有關(guān)。1、不同用戶的月用氣工況特點：242、表示方法月不均勻系數(shù)反響一年中，月與月之間用氣量不平衡。 月頂峰系數(shù)月不均勻系數(shù)的最大值 計算月25月份哈爾濱

12、北京上海月份哈爾濱北京上海一1.101.051.12七0.930.880.91二1.031.031.32八0.940.910.91三1.020.931.12九0.971.010.91四0.970.991.03十1.021.010.92五0.951.030.97十一1.071.070.91六0.940.940.91十二1.051.150.98居民生活用氣不均勻性26根據(jù)各類用戶的年用氣量及需用工況，可編制年用氣圖表可制定供氣方案各月如何供氣確定給緩沖用戶的供氣能力和所需的儲氣設(shè)施季節(jié)性儲氣 安排管網(wǎng)及設(shè)備的維護、修理方案27二、日用氣工況居民生活習慣 工業(yè)企業(yè)工作和休息制度 室外氣溫變化1月周內(nèi)

13、日用氣波動居民生活和公共建筑日用氣工況主要取決于居民生活習慣 ，具有周周期性。工業(yè)企業(yè)和采暖用氣量日不均勻系數(shù)按均衡用氣考慮。28日不均勻系數(shù)一個月或一周中，日用氣量的變化情況 日頂峰系數(shù)日不均勻系數(shù)的最大值 計算日29三、小時用氣工況1、不同用戶的小時用氣工況特點：城市中各類用戶的小時用氣工況均不相同，居民生活和公共建筑用戶的用氣不均勻性最為顯著。每日有早、午、晚三個用氣頂峰。工業(yè)企業(yè)用戶小時用氣與生產(chǎn)班制有關(guān)，生產(chǎn)時段內(nèi)波動很小。對于采暖用戶，如為連續(xù)采暖，小時用氣波動較小。假設(shè)為間歇采暖，小時用氣波動較大。30小時不均勻系數(shù)一日中小時用氣量的變化情況小時頂峰系數(shù)小時不均勻系數(shù)的最大值 例

14、：居民和公建小時最大用氣量占日用氣量的11.27%，計算小時頂峰系數(shù)。31第三節(jié) 燃氣輸配系統(tǒng)的小時計算流量 不均勻系數(shù)法同時工作系數(shù)法確定燃氣管網(wǎng)小時計算流量的方法小范圍的居民生活用氣(一般在2000戶以內(nèi))，尤其是燃氣支管和庭院管道。整個城鎮(zhèn)全體居民生活用氣居民、公建、工業(yè)；城市燃氣分配管道。城市燃氣輸配系統(tǒng)的管徑、設(shè)備的通過能力和儲存設(shè)施容積不能直接用燃氣的年用氣量來確定，而應(yīng)按計算月的小時最大流量來計算。小時計算流量確實定，關(guān)系著燃氣輸配系統(tǒng)的經(jīng)濟性和可靠性。32一、城市燃氣分配管道的計算流量確定方法：不均勻系數(shù)法 供氣量最大利用小時數(shù)1、不均勻系數(shù)法由年用氣量和用氣不均勻系數(shù)求得。是

15、分配管道所供給的各類用戶燃氣小時用氣量變化疊加得到的小時用氣量之和中的最大值。對于只有居民和公共建筑用氣的燃氣輸配系統(tǒng)：33Q-燃氣管道計算流量，Nm3/h；Qy-年用氣量，Nm3/年；K1max-月頂峰系數(shù)K2max-日頂峰系數(shù) K3max-小時頂峰系數(shù)計算公式：34對頂峰系數(shù)的說明應(yīng)根據(jù)城市用氣量的實際統(tǒng)計資料確定。 新建城鎮(zhèn)：K1max；K2max；K3max=2.23.2 (當供氣戶數(shù)多時，取低限值；總戶數(shù)少于1500戶時，可取K3max=3.34.0) 35計算公式：所謂供氣量最大利用小時數(shù)就是假設(shè)把全年876024365所使用的燃氣總量，按一年中最大小時用量連續(xù)大量使用所能延續(xù)的小

16、時數(shù)。 2、供氣量最大利用小時數(shù)36供氣量最大小時數(shù)與不均勻系數(shù)間的關(guān)系為： n=8764/( K1max K2max K3max) 可見，不均勻系數(shù)越大，那么供氣量最大利用小時數(shù)越小。式中： Q燃氣管道計算流量，Nm3/h； Qy年用氣量，Nm3/a； n供氣量最大利用小時數(shù)，h/a。37居民及公共建筑供氣量最大利用小時數(shù)隨城市人口的多少而異，城市人口越多，用氣量比較均勻，那么最大利用小時數(shù)較大。目前我國尚無n值的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，下表僅供參考。38二、室內(nèi)、庭院及支管的計算流量 確定方法: 同時工作系數(shù)法，即按燃氣灶具的額定耗氣量和同時工作系數(shù)K0來確定。同時工作系數(shù)K0：反映燃氣用具集中使用的程

17、度，與用戶的生活規(guī)律、燃氣具的種類、數(shù)量等因素有關(guān)。 .QnQnQ39計算公式Q-室內(nèi)及庭院燃氣管道的計算流量，Nm3/h； Kt不同類型用戶的同時工作系數(shù)；當缺乏資料時， Kt=1 ；K0-相同燃具或相同組合燃具的同時工作系數(shù)，居民生活用燃具可查標準得到，公共建筑和工業(yè)用燃具可按加熱工藝要求確定；N-相同燃具或相同組合燃具數(shù)； Qn-相同燃具或相同組合燃具的額定流量，Nm3/h。 40居民用燃氣雙眼灶的同時工作系數(shù) 所有雙眼灶不可能在同一時間使用，所以實際上燃氣小時計算流量小于所有雙眼灶額定流量的總和。各種不同工況的燃氣用具的同時工作系數(shù)是不同的，燃氣用具越多，那么燃氣用具同時工作的可能性就

18、越小，系數(shù)也越小。該系數(shù)還隨燃具類型而異。具體其他類型燃具的同時工作系數(shù)可由相應(yīng)的手冊查得。 41不同燃氣具同時工作系數(shù)戶數(shù)烤箱、熱水器雙眼灶，熱水器10.70.820.510.5530.440.4740.380.4250.360.3960.330.3670.300.3380.280.3190.260.29100.250.2742戶數(shù)烤箱、熱水器雙眼灶，熱水器150.220.24200.200.22300.190.21400.190.20500.180.20600.180.19700.180.19800.170.18900.170.181000.170.18不同燃氣具同時工作系數(shù)43例1 小時

19、計算流量確定某居住區(qū)共有居民2500戶，每戶居民按口計算低熱值17074kJ/m3居民用氣量指標2800MJ/人年系數(shù)自己確定計算從中低壓調(diào)壓站至小區(qū)庭院管入口管線小時計算用氣量。44例2 小時計算流量確定某樓居民40戶，其中戶裝了燃氣熱水器，其中：雙眼灶熱負荷23450kJ/h熱水器熱負荷25590kJ/h煤氣低熱值17074kJ/m3計算該樓供氣管道的小時計算用量451000200500200100？例3 思考題在應(yīng)用同時工作系數(shù)確定燃氣支管的計算流量時，局部性燃氣管道的節(jié)點各管段計算流量之間不滿足流量的連續(xù)性。46第四節(jié) 燃氣輸配系統(tǒng)的供需平衡 供需平衡方法儲氣容積的計算47一、供需平衡

20、的方法 燃氣生產(chǎn)用戶 燃氣的生產(chǎn)，即氣源燃氣消費者或燃氣用戶中間環(huán)節(jié)，比方管網(wǎng)、儲罐以及其它設(shè)備481、改變?nèi)細馍a(chǎn)能力天然氣：距離產(chǎn)地不遠，調(diào)節(jié)氣井數(shù)直接調(diào)整，可平衡局部月不均勻用氣。人工燃氣：調(diào)節(jié)氣源的生產(chǎn)能力，對爐子運行參數(shù)進行調(diào)整；設(shè)置機動氣源：利用油制氣、發(fā)生爐煤氣、液化石油氣充當機動氣源?？捎脕碚{(diào)節(jié)月、日、甚至小時不均勻用氣。492、利用緩沖用戶發(fā)揮調(diào)度作用 大型的工業(yè)企業(yè)、鍋爐房可作為城市燃氣供給的緩沖用戶；夏季燒氣冬季燒煤，平衡季節(jié)不平衡，及局部日不平衡；調(diào)整企業(yè)作息時間平衡日不平衡及小時不平衡；503、利用儲氣設(shè)施1)地下儲氣：用來平衡季節(jié)不均勻用氣2)低溫液態(tài)儲存：適于調(diào)節(jié)

21、各種不均勻用氣。3)高壓管束儲氣及長輸干管末段儲氣：用于平衡耗氣小時不均勻性。4)用儲氣罐儲氣 ：儲氣罐只能用來平衡日及小時不均勻用氣。51指滿足周調(diào)峰和日調(diào)峰所需的儲氣容積。二、儲氣容積的計算 日調(diào)峰儲氣容積計算如果氣源產(chǎn)量能夠根據(jù)需用量改變一周內(nèi)各天的生產(chǎn)工況時，儲氣容積以計算月最大日燃氣供需平衡要求確定。根據(jù)計算月燃氣消耗的日或周不均衡工況計算儲氣容積日調(diào)峰儲氣容積周調(diào)峰儲氣容積52周調(diào)峰儲氣容積計算如果氣源產(chǎn)量不能夠根據(jù)需用量改變一周內(nèi)各天的生產(chǎn)工況時，應(yīng)按計算月平均周的燃氣供需平衡要求確定。根據(jù)工業(yè)與民用用氣量的比例確定所需儲氣容積。531. 儲氣容積的計算步驟 計算小時平均供氣量；

22、 計算燃氣供給量的累計值；計算小時用氣量； 計算用氣量的累計值； 燃氣供給量與用氣量的累計值之差，即為每小時末燃氣的儲存量根據(jù)計算出的最高與最低儲氣量絕對值之和得出所需儲氣容積。 ：計算月平均周用氣量，日不均勻系數(shù)及小時不均勻系數(shù)，以計算周調(diào)峰儲氣容積。計算月最大日用氣量及小時不均勻系數(shù)，以計算日調(diào)峰儲氣容積。54舉 例某城鎮(zhèn)計算月最大日用氣量為2800000m3/d，氣源在一天內(nèi)連續(xù)均勻供氣。每小時用氣量占日用氣量的百分數(shù)見下表，試確定所需的儲氣容積。 小時0-11-22-33-44-55-66-77-88-99-1010-1111-121.91.511.402.051.582.914.12

23、5.085.185.216.326.42小時12-1313-1414-1515-1616-1717-1818-1919-2020-2121-2222-2323-244.94.814.754.755.827.66.164.574.483.252.772.4655小時 燃氣供應(yīng)量的累計值 用氣量 燃氣的儲存量 小時 燃氣供應(yīng)量的累計值用氣量燃氣的儲存量該小時內(nèi) 累計值 該小時內(nèi)累計值0-14.171.91.92.2712-1354.174.948.585.591-28.341.513.414.9313-1458.344.8153.394.952-312.51.44.817.6714-1562.504.7558.144.363-416.672.056.869.8115-1666.674.7562.893.784-520.841.588.4412.416-1770.845.8268.712.135-625.002.9111.3513.6517-1875.007.676.31-1.316