城市燃气管网系统.ppt

第四章 城市燃气管网系统 第一节 城市燃气管网的分类及其 选择 燃气管道的分类 燃气管道根据用途、敷设方式和输气压 力分类。 根据用途分类 长距离输气管道 其干管及支管的末端连接城市或大型工业企业 ，作为该供应区的气源点。 城市燃气管道 1)分配管道 在供气地区将燃气分配给工业企业用户、公共建筑用 户和居民用户。分配管道包括街区的和庭院的分配管道； 2)用户引入管 将燃气从分配管道引到用户室内管道引入口处的总 阀门。 3)室内燃气管道 通过用户管道引入口的总阀门将燃气引向室内， 并分配到每个燃气用具。 工业企业燃气管道 1)工厂引入管和厂区燃气管道 将燃气从城市燃气管道引入工厂， 分送到各用气车间。 2)车间燃气管道 从车间的管道引入口将燃气送到车间内各个用气 设备(如窑炉)。车间燃气管道包括干管和支管。 3)炉前燃气管道 从支管将燃气分送给炉上各个燃烧设备。 根据敷设方式分类 地下燃气管道 一般在城市中常采用地下 敷设。 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，采用架空敷 设。 根据输气压力分类 我国城市燃气管道根据输气压力一般分为 低压 压力小于10kPa(即1000mmH2O)。 中压B 压力为10kPa至0.2MPa。 中压A 压力为0.2 MPa至0.4 MPa。 次高压B 压力为0.4 MPa至0.8MPa。 次高压A 压力大于0.8 MPa至1.6MPa。 高压B 压力大于1.6 MPa至2.5MPa。 高压A 压力大于2.5 MPa至4.0MPa。 城市燃气管网系统及其选择 城市燃气输配系统的构成 1) 低压、中压以及高压等不同压力的燃气 管网 2) 城市燃气分配站或压气站、各类调压计 量站或调压装置。 3) 储气站。 4) 监控与调度中心。 5) 维护管理中心 城市燃气管网系统 一级系统 仅用低压管网来分配和供给燃气， 一般只适用于小城镇的供气系统。如供气范围 较大时，则输送单位体积燃气的管材用量将格 急据增加。 两级系统 由低压、中压B或低压和中压A两级 管网组成。 三级系统 包括低压、中压B(中压A)和高压的 三级管网。 多级系统 由低压、中压B、中压A和高压，甚 至更高压力的管网组成。 采用不同压力级制的原因 管网采用不同的压力级制是比较经济的 。 各类用户所需要的燃气压力不同。 在城市末改建的老区，建筑物比较密集 ，街道和人行道部比较狭窄，不宜敷设 高压管道。 燃气管网系统的选择 气源情况：燃气的性质，是人工燃气(煤制气或 油制气)、天然气、还是利用几种可燃气体的混 配燃气，供气量和供气压力；燃气的净化程度 和含湿量；气源的发展或更换气源的规划。 城市规模、远景规划情况、街区和道路的现状 和规划、用户的分布情况。 原有的城市燃气供应设施情况。 对不同类型用户的供气方针、气化率及不同类 型的用户对燃气压力的要求。 不同的城市天然气输配系统主要的区别是它的 配气系统的等级不同，常见的有中压A、中压 B和低压三种配气系统。而输气系统一般由城 市高压、次高压燃气管道构成大城市输配管网 系统的外环环网，它们是大城市供气的主动脉 。高压燃气必须通过调压室才能送入下一级高 、中压输气管网，送入高压储气罐站以及工艺 需要高压燃气的大型工厂企业。因此，多级压 力的输气系统的结构，具体要视城市规模、储 气要求及管网现状来决定。高、中压输气管道 必须通过区域调压室、楼栋调压器或用户专用 调压器才能给城市配气系统的中压或低压管道 供气，或给工厂企业、大型公共建筑用户以及 锅炉房供气。 一般城市天然气输配系统可采用的压力级制有 两种：一是高中低三级供气系统，二是高 中压两级系数。高中低压三级供气系统 在我国有长期的运行经验，安全可靠，但此系 统和后一种系统相比，有钢材耗量大，需要建 设大量中低压调压站，投资高的缺点。研究结 果表明，高中压两级系统较高中低压三 级系统可节省投资30%，而且高中压两级系 统能够保证用户燃具前的压力稳定，提高热效 率。国内很多城市已经使用该系统供气。从国 外许多国家运行情况来看，在天然气输配中， 也多采用高中压两级系统。因此，对于新建城 市的天然气输配系统的压力级制宜采用高中 压两级系统，即高压管网输气，中压管网配气 。 供气压力的确定 除了少数大城市的郊区环线管线以外， 城市天然气高压管网的压力选择范围为 0.4MPa1.6MPa。高压管线压力的确定 与管线的输气能力、储气要求、门站的 进站压力、管线走向有密切关系。高压 管线的压力应在1.6MPa以内，才能满足 安全距离的要求。 在中压配气的输配系统中，高中压调压站以后 只有一级中压管网。确定中压管网的供气压力 ，实际上就是确定中压管网起点（即高中压调 压站出口）压力，以及中压管网末端最低允许 压力。高中压调压站的出口压力，在必须满足 各类用户正常用气的前提下，不仅受到高压管 网工作压力的制约，而且其压力的高低也同时 影响到高压管网的输送能力以及高压管道有效 储气容积。在高压管网的工作压力为定值的前 提下，如果将中压管网的压力提高，则高压管 网的计算压力降减小，其管道输送能力降低， 高压管网的有效储气容积也降低；若降低中压 管网的起点压力，中压管道压降减小，管径就 会增大，工程投资加大。 确定中压管网压力的基本原则 在充分满足各类用户用气压力和中压管网投资 增加不多的前提下，尽量降低中压管网的起点 压力。 对于中压管网而言，可按其管道所处位置分为 两个部分，一部分是分布在城市主要道路上的 中压干管；另一部分是分布在小区内部道路上 的中压小区管网。这样，我们同样也可以把确 定中压管网供气压力的工作分为两个部分。 首先确定中压小区管网起点和终点的压 力，然后再根据不同供气压力下的中压 干管的水力计算，确定出较为经济、合 理的中压干管起点压力，即中压管网的 工作压力。对于新建中压小区管网而言 ，在充分满足各类用户用气压力的前提 下，随着起点压力的升高，管网管径变 小，投资下降。国内许多城市进行技术 和经济比较，最后确定了中压小区管网 末端允许压力为0.05MPa，起点压力（即 中压干管的最低末端压力）为0.15MPa。 高压管网的供气压力为1.6MPa，中压干管供气 压力为0.3MPa，中压支管末端压力不小于 0.05MPa。 对于高中低压三级供气系统来讲，实际上 就是在高中压两级系统上利用区域调压器增 加一个低压管网系统。具有管理方便、可靠性 、安全性相对高的特点。而调压器出口最大允 许压力为3150Pa。 用气的工业企业的数量和特点 储气设备的类型。 城市地理地形条件，敷设燃气管道时遇到天然 和人工障碍物(如河流、湖泊、铁路等)的情况 。 城市地下管线和地下建筑物、构筑物的现状和 改建、扩建规划。 发展城市燃气事业所需的材料及设备的生产和 供应情况。 第二节 城市燃气管道的布线 城市里的燃气管道均采用地下敷设。 所谓城市燃气管道的布线，是指城市管 网系统在原则上选定之后，决定各管段 地具体位置。 布线依据 地下燃气管道宜沿城市道路、人行便道敷设 、或敷设在绿化地带内，在决定城市中不同 压力燃气管道的布线问题时，必须考虑到下 列基本情况： 1) 管道中燃气的压力。 2) 街道其它地下管道的密集程度与布置情况。 3) 街道交通量和路面结构情况，以及运输干线 的分布情况。 4) 所输送燃气的含湿量，必要的管道坡度，街 道地形变化情况。 5) 与该管道相连接的用户数量及用气置情况， 该管道是主要管道还是次要管道。 6) 线路上所遇到的障碍物情况。 7) 土壤性质、腐蚀性能和冰冻线深度。 8) 该管道在施工、运行和万一发生故障时，对 城市交通和人民生活的影响。 在布线时，要决定燃气管道沿城市街道的平 面位置与纵断面位置。 由于输配系统各级管网的燃气压力不同，其 设施和防火安全的要求也不同，而且各自的 功能也有所区别，故应按各自的特点进行布 置。 高、中压管网的平面布置 高压管道宜布置在城市边缘或市内有足够埋管安全距 离的地带，并应连接成环网，以提高高压供气的可靠 性。 中压管道应布置在城市用气区便于与低压环网连接的 规划道路上，但应尽量避免沿车辆来往频繁或闹市区 的主要交通干线敷设，否则对管道施工和管理维修造 成困难。 中压管网应布置成环网，以提高其输气和配气的安全 可靠性。 高、中压管道的布置，应考虑对大型用户直接供气的 可能性，并应使管道通过这些地区时尽量靠近这类用 户，以利于缩短连接支管的长度。 高、中压管道的布置应考虑调压室的布点位置，尽量 使管道靠近各调压室，连接支管的长度。 从气源厂连接高压或中压管网的管道应采用双线敷设 。 长输高压管线不得与单个居民用户连接。 由高、中压管道直接供气的大型用户，其用户支管末 端必须考虑设置专用调压室的位置。 高、中压管道应尽量避免穿越铁路成河流等大型障碍 物，以减少工程量和投资。 高、中压管道是城市输配系统的输气和配气主要干线 ，必须综合考虑近期建设与长期规划的关系，以延长 已经敷设的管道的有效使用年限，尽量减少建成后改 线、增大管径或增设双线的工程量。 当高、中压管网初期建设的实际条件只允许布置成半 环形、甚至为枝状管时，应根据发展规划使之与规划 环网有机联系，防止以后出现不合理的管网布局。 低压管网的平面布置 低压管道的输气压力低沿程压力降的允许值也 较低，故低压管网的成环边长一般宜控制在 300600m之间。 低压管道直接与用户相连，而用户数量随着城 市建设发展而逐步增加，故低压管道除以环状 管网为主体布置外，也允许存在枝状管道。 为保证和提高低压管网的供气稳定性，给低压 管网供气的相邻调压室之间的连通管道的管径 ，应大于相邻管网的低压管道管径。 有条件时低压管道宜尽可能布置在街坊内兼作 庭院管道，以节省投资。 低压管道可以沿街道的一侧敷设，也可以双侧 敷设。在有轨电车通行的街道上，当街道宽度 大于20m、横穿街道的支管过多、或输配气量 大，而又限于条件不允许敷设大口径管道时， 低压管道可采用双侧敷设。 低压管道应按规划道路布线，并应与道路轴线 或建筑物的前沿相平行，尽可能避免在高级路 面的街道下敷设。 为了保证在施工和检修时互不影响，也为了避 免由于漏出的燃气影响相邻管道的正常 运行，甚至逸入建筑物内，地下燃气管道与建 筑物、构筑物以及其它各种管道之间应保持必 要的水平净距。 从安全考虑的地下燃气管道与建筑物、构筑物 或相邻管道之间的水平净距，有的国家规定的 净距较小，而有些国家则没有规定。随着科学 技术的发展，管道材质、施工质量及运行管理 水平的提高，安全距离可以缩小，以至只考虑 施工方便即可。 管道的纵断面布置 地下燃气管道埋没深度，宜在土壤冰冻线以下 ，管顶覆土厚度还应满足下列要求： 埋设在车行道下时，不得小于0.8m。 埋设在非车行道下时，不得小于0.6m。 有些国家随着干天然气的广泛使用以及管道材 质的改进，埋设在人行道、草地和公园的燃气 管道采用浅层敷设，分配管道的最小埋深为 0.5m。 输送湿煤气的管道，不论是干管还是支管，其 坡度一般不小于0.003。布线时，最好能使管道 的坡度和地形相适应。在管道的最低点应设排 水器。两相邻排水器之间的间距一般不大于 500m。在道路中间、交叉路口以及操作困难的 地方，排水器应设置在附近合适的地点。 燃气管道不得在地下穿过房屋或其它建筑物， 不得平行敷设在有轨电车轨道之下，也不得与 其它地下设施上下并置。 在一般情况下，燃气管道不得穿过其它管道本 身，如因特殊情况需要穿过其它大断面管道(污 水干管、雨水干管、热力管沟等)时，需征得有 关方面同法同时燃气管道必须安装在钢套管内 。 燃气管道与其它各种构筑物以及管道相交时， 应保持的最小垂直净距。在距相交构筑物或管 道外壁2m以内的燃气管道上不应有接头、管件 和附件。 通常采用的防护措施是将管道敷设在套管内。 套管是比燃气管道稍大的钢管，直径一般大 100mm，其伸出长度，从套管端至与之交叉的 构筑物或管道的外壁不小于1米。也可采用非 金属管道作套管。套管两端有密封填科，在重 要套管的端部可装设检漏管。检漏管上部伸入 防护罩内，由管口取气样检查套管中的燃气含 量，以判明有无漏气及漏气的程度。 燃气管道穿越铁路、河流等障 碍物的方法 穿越铁路、电车轨道、公路、峡谷、沼泽以及 河流的燃气管道，应用钢管。可以采用地上跨 越(即架空敷设)，也可采用地下穿越，需视当 地条件及经济合理性而定。在城市，只有在得 到有关单位同意的情况下，才能采用地上跨越 。而在矿区和工厂区，一般应采用地上跨越。 燃气管道在铁路、电车轨道和城市主要交通干 线下穿过时，应敷设在套管或地沟内。穿过铁 路干线时，应敷设在钢套管内。 第三节 工业企业燃气管网系统 工业企业燃气输配系统的构成 连接于城市管网的工业企业燃气输配系统通常由工厂引 入管和厂区燃气管道、车间燃气管道、工厂总调压宝 或车间调压装置，用气计量装置和炉前管道等构成。 炉前燃气管道与燃烧设备和自控设备关系极为密切， 因之常把它们看成一个整体。 燃气由城市分配管网通过引入管进人工厂，引入管上设 总阀门。按规定，总阀门应设在厂界外易于接近和便 于察看的地方，尽可能靠近城市燃气分配管道，与建 筑红线或建筑物外墙的距离不应小于2m。 每个工厂企业通常只有一个引入口，厂区采用枝状管道 ， 供气系统 工业企业用户一般由城市中压或高压管网供气 ，用气量小的用户(50150Nm3h)且用气压 力为低压的用户，也可以由低压管网供气，应 根据具体情况选择最佳的供气方案。大型企业 可敷设专用管道与城市燃气分配站或长的管线 连接。常用的系统的分类：一级系统和两级系 统两类。 一级系统是指整个工厂内的管网为单一压力级 制； 两级系统是指整个工厂内的管网具有两种压力 级制。 系统的选择应考虑下列主要因素 (1)连接引入管处的城市分配管网燃气压力 ； (2)各用气车间燃烧器前所需燃气压力； (3)用气车间在厂区分布的位置； (4)车间的用气量及用气工况； (5)与其他管道的关系及管理检修条件。 厂区燃气管道的布线原则 燃气从引入管通过厂区管道送到用气车间。厂 区管道可以采用地下敷设，也可以采用架空敷 设。敷设方式取决于车间的分布位置、地下管 道和构筑物的密集程度、拟敷设架空管道的构 筑物的特点等因素。与埋地敷设相比，厂区燃 气管道的架空敷设优点较多：例如没有埋地敷 设管道的腐蚀问题；漏气造成的危险性小；漏 气容易察觉和便于消除；运行管理和检查维修 比较简便等。架空管道可采用支架敷设，也可 沿栈桥、永久性建筑物的墙或屋顶敷设。在不 影响交通的情况下，还可采取沿地面的低支架 敷设。通常厂区燃气管道采用架空敷设。 由于大气温度的变化，通常在管道上每隔一定 距离，设一固定支架以固定管道。在相邻两固 定点之间，设置一个补偿器。 厂区燃气管道的末端应设放散管。 厂区架空燃气管道系统应尽可能地简单而明显 ，以便于施工安装、操作管理和日常维修。厂 区管道一般采用钢管。 一般为中支架、与高 支架。 低支架敷设时，管底至地面的垂直净距一股不 小于0.4m。 燃气管道与给水、热力、压缩空气、氧气等管 道共架敷设时，燃气管道与其它管道的水平净 距应不小于0.3m。当管径大于300mm时，水平 净距应不小于管道直径。燃气管道与输送酸、 碱等腐蚀性物质的管道共架敷设时，燃气管道 应放在这些管道的上层。 架空燃气管道与其它构筑物平行时，从方便施 工及安全运行考虑，与公路边线及铁路轨道的 最小净距分别为1.5m及3.0m，对于架空输电线 ，根据不同电压应保持2.04.0m的水平净距。 给水、排水、供热及地下电缆等管道或管沟至 架空燃气管道支架基础边缘的净距不小于1.0m 。 与露天变电站围栅的净距不小于10m。 架空敷设的燃气管道与架空高压输电线 交叉时，一般燃气管道应在下层，两者 之间必须有保护隔网，燃气管道应接地 。其净距随电压不同而异，应不小于3.0 一4.0m。与一般通信电缆、照明电线和 其它管道交叉时，垂直净距应不小于 0.15m。 车间燃气管网系统 车间燃气管道的布线原则 进入车间的燃气引入管上，应设车间的 总阀门。阀门一般设在室内，对重要车 间还应在室外另设阀门。阀门应安装在 便于检查和维修的地点，在必要时能迅 速关断车间燃气管道。车间总阀门的安 装高度不宜超过1.7m，总阀门应使用闸 阀。大口径的闸阀应采用明杆式。 车间内的燃气管道一般采用枝状。环网只用于 特别重要的车间。车间燃气管道应架设在不低 于2m的高度，并应不妨碍起重设备运行。燃气 管道不应敷设在可能被火馅和热烟气熏烤或易 受酸、碱等化学药品浸蚀的地方。车间燃气管 道一般敷设在房架上或沿厂房的柱子和墙敷设 。在无法架设的情况下，也可以敷设在有良好 通风的专用管沟内。车间输送湿燃气管道应坡 向厂区燃气管道，坡度不小于0.003。高、中压 的车间燃气管道一般采用焊接，也可采用法兰 连接。螺纹连接通常只能用于直径较小的低压 管道。敷设燃气管道的车间高度，一般不应小 于2.5m。 (二)车间燃气管网系统 车间燃气管道有枝状系统和环状系统两种。 第四节 建筑燃气供应系统 一、建筑燃气供应系统的构成 室内燃气管道系统由用户引入管、干管 、立管、用户支管、燃气计量表、用具 连接管和燃气用具所组成。 高层建筑燃气供应系统 对于高层建筑的室内煤气管道系统还应 考虑三个特殊的问题。 1补偿高层建筑的沉降 高层建筑物自重 大，沉降量显著，易在引入管处造成破 坏。可在引入管处安装伸缩补偿接头以 消除建筑物沉降的影响。伸缩补偿接头 有波纹管接头、套筒接头和铅管接头等 形式。 2克服高程差引起的附加压头的影响 燃气与空 气密度不同时，随着建筑物高度的增大，附加 压头也增大，而民用和公共建筑燃具的工作压 力，是有一定