城市配气课程设计[材料应用]

1、重庆科技学院城市配气课程设计报告 学 院:_石油与天然气工程学院_专业班级: 油气储运 学生姓名: 学 号: 设计地点（单位）_重庆科技学院教学楼D401_ 设计题目:_户内燃气管道布设_ 完成日期： 2014 年 12 月 25 日 指导教师评语: _ _成绩（五级记分制）:_ _ 指导教师（签字）:_ _ 第一章 燃气性质计算气源基本参数选用的天然气，其容积成分为，甲烷80.30% ，乙烷10.90%，丙烷2.75%，正丁烷0.99%，二氧化碳1。82%，氮气3.24%。表1 天然气组成及其标态下的主要特性值成分V（）分子量密度粘度低热值甲烷80.3016.0430.717410.3953

2、5902丙烷2.7544.0972.01027.50293240正丁烷0.9958.1242.70306.835123649乙烯10.9028.05401.26059.31659477N23.2428.01341.250416.671-CO21.8244.00981.977114.023- 燃气性质的计算1.分子量的计算由输配课本表1-2、表1-3查得各组分分子量，按以下公式求混合气体平均分子量。M = =19.432相对密度的计算由输配课本表1-2、表1-3查得各组分密度，按以下公式求混合气体平均密度。 =0.01（80.30*0.7174+10.90*1.2605+2.75*2.0102+

3、0.99*2.7030+1.82*1.9771+3.24*1.2504=0.872kg/ m3按以下公式求混合气体相对比重即相对密度。S0.872/1.293=0.673粘度的计算将容积成分换算为质量成分由输配课本表1-2、表1-3查得各组分的分子量，根据已知的各组分容积成分，通过计算得到=80.3*16.043+10.9*28.054+2.75*44.097+0.99*58.124+1.82*44.0098+3.24*28.0134=1943.71按换算公式，各组分的质量成分为gCH4=(80.30*16.043/1943.71)*100=66.28gC2H4=(10.90*28.054/1

4、943.71)*100=15.73gC3H8=(2.75*44.097/1943.71)*100=6.24 gC4H10=(0.99*58.124/1943.71)*100=2.96 gc02=(1.82*44.0098/1943.71)*100=4.12gN2=(3.24*28.0134/1943.71)*100=4.67由输配课本表1-2、表1-3查得各组分的动力粘度，按以下公式求混合气体动力粘度。 =100*10-6/(66.28/10.395)+(15.73/9.316)+(6.24/7.502)+(2.96/6.835)+(4.12/14.023)+(4.67/16.671)=10.

5、10*10-6Pas混合气体的运动粘度为v=u/p=10.10*10 -6/0.767=13.17*10-6m2/s4热值的计算(热值计算中,低热值不计算生成的水蒸气放出的汽化潜热量,高热值计算了生成的汽化潜热量)QH=0.01*(80.30*39.842+10.90*63.438+2.75*101.266+0.99*133.886)=43.02MJ/m3QL=0.01*(80.3*35.902+10.9*59.477+2.75*93.24+0.99*123.649)=39.10MJ/m35爆炸极限的计算然后将组分的惰性气体按照图1-12（输配课本）与可燃气体进行组合，即，由输配课本图1-12

6、查得各混合组分在上述混合比时的爆炸极限相应为4%16%。6华白指数的计算华白数是一个互换性指数。规定在两种燃气互换时华白数的变化不大于510经计算得W=57.41MJ/m37.燃具额定用气量每一居民用户内装设一台燃气双眼灶和一台燃气热水器，双眼灶额定热负荷为6.39kW，热水器额定热负荷为11.63 kW。 燃气双眼灶额定用气量：Q=（6.39*3.6）/Hl=0.59Nm3/h 热水器额定用气量：Q=（11.63*3.6)/Hl=1.07Nm3/h 2 室内燃气管道的布线布线依据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以后，决定各管段的具体位置。地

7、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，必须考虑到以下基本情况：1、管道中燃气的压力；2、街道及其他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与纵断面位置。由于输配系统各级管网的输气压力不同，其设施和

8、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。 中压管网布置中压管线的功能是输送燃气并向低压管网供气，一般按以下原则布置：1、中压管道应布置在城市用气区便于与低压管网相连的规划道路上，应尽量避免沿车辆来往频繁或闹市区的主要交通干线上，否则对管道施工和维修造成困难。2、中压管网应布置成环网，以提高其输配气的安全可靠性。3、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。4、中压管线的布置应考虑调压室的布点位置，尽量管道靠近各调压室，以缩短连线支管的长度。5、中压管道应尽量避免穿越铁路和河流以减少工程

9、量及投资。6、中压管道必须考虑近期建设与长期建设的关系，以延长已敷设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。7、成环管网边长一般为2-3公里。 低压管网布置低压管网的功能是直接向各类用户配气，是城市供气系统中最基本的管网。根据此特点，低压管网的布置一般应考虑下列几点：1、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宜控制在300-600米之间。2、低压管道直接与用户相连。而用户商量随城市发展而逐步增加，故低压管道除以环状管网为主布置外，也允许存在枝状管道。3、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

10、于相邻管网的低压管道管径。4、有条件时低压管道宜尽可能布置在街坊内兼做庭院管道，以节省投资。5、低压管道可以沿街道的一侧敷设，也可双侧敷设。在有轨电车通行的街道上，当街道宽度大于20米，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，低压管道可采用双线敷设。6、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。7、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，构筑物以及其他各种管道之间保持必要的净距，表3-1 地下燃气管道与建筑物、构筑物之间的最小水平净

11、距项目低压中压BA建筑物的基础0.71.01.5给水管0.50.50.5排水管1.01.21.2电力电缆0.50.50.5通讯电缆直埋0.50.50.5在导管内1.01.01.0其它燃气管道Dg300mm0.50.50.5热力管直埋1.01.01.0在导管内1.01.51.5电杆的基础35KV5.05.05.0通讯照明电杆1.01.02.0铁路钢轨5.05.05.0有轨电车的钢轨2.02.02.0街树1.21.21.2表3-2 地下燃气管道与建筑物或相邻管道之间的最小水平净距项目地下煤气管道给水管或其他管道0.15热力管管沟0.15电缆直埋0.50在导管内0.15铁路轨底1.20有轨电车轨1.

12、00 管道的纵断面布置在决定管道的纵断面布置时，要考虑以下几点：1、地下燃气管道埋设深度，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0.8米；埋设在非车行道下时，不得小于0.6米；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、次要街道、草地和公园的燃气管道可采用浅层敷设。2、输送湿燃气的管道，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。3、燃气管道不得在地下穿过房屋或其他建筑物，不得平行敷设在有轨电车轨道之下，也不得与其他地下设施上下并置。4、在一般情况下，燃气管道不得穿过其他管道

13、本身，如因特殊情况要穿过其他大断面管道（污水干管、雨水干管、热力管沟等）时，需征得有关方面同意，同时燃气管道必须安装在钢套管内。5、燃气管道与其他各种构筑物以及管道相交时，应按规范规定保持一定的最小垂直净距。 室内燃气管道敷设规定在城市燃气设计规范GB 50028-2006中，对室内燃气管道的附设作了详细的规定，主要规定如下：（1）燃气引入管附设位置应符合下列规定：燃气引入管不得附设在卧室、卫生间、易燃或易爆品的仓库、有腐蚀性介质的房间、发电间、配电间、变电室、不使用燃气的空调机房、通风机房、计算机房、电缆沟、暖气构、烟道和进风道、垃圾道等地方。住宅燃气引入管宜设在厨房、外走廊、与厨房相连的阳

14、台内等便于检修的非居住房间内。当确有困难时，可从楼梯间引入（高层建筑除外），但应采用金属管道且引入管阀门宜设在室外。燃气引入管宜沿外墙地面上穿墙引入。但室外露明管段的上端弯曲处应加不小于DN15清扫用三通和丝堵，并作防腐处理。寒冷地区输送湿燃气时还应做保温。引入管也可埋地穿过建筑物外墙或基础引入室内，当引入管穿过墙或基础进入建筑物后应在短距离内出室内地面，不得在室内地面下水平附设。（2）建筑物设计沉降量大于50mm时，可对燃气引入管采取如下保护措施：加大引入管穿墙处的预留洞尺寸；引入管穿墙前水平或垂直弯曲2次以上；引入管穿墙前设置金属柔性管或波纹补偿器。（3）燃气引入管的最小公称直径应满足以下

15、要求：输送人工燃气和矿井气不应小于25mm；输送天然气不应小于20mm；输送气态液化石油气不应小于15mm。（4）燃气引入管阀门应设在室内，对重要用户还应在室外另设阀门。（5）输送湿燃气的引入管，埋设深度应在土壤冰冻线以下，并宜有不小于0.01坡向室外管道的坡度。（6）燃气水平干管和立管不得穿过易燃易爆品仓库、配电间、变电室、电缆沟、烟道、进风道和电梯井等。（7）室内水平干管宜明设，当建筑设计有特殊美观要求时可附设在能安全操作，通风良好和检修方便的吊顶内，并应符合规范中相关的要求。（8）燃气立管不得附设在卧室或卫生间内。立管穿过通风不良的吊顶时应设在套管内。（9）室内立管应明设，也可设在便于安

16、装和检修的管道竖井内时，此时应符合规范中相应的规定。（10）高层建筑的燃气立管应有承受自重和热伸缩推力的固定支架和活动支架。（11）燃气支管宜明设。燃气支管不宜穿过起居室（厅）。附设在起居室（厅）走到内的燃气管道不宜有接头。当穿过卫生间、阁楼或壁柜时，燃气管道应采用焊接连接（金属软管不得有接头），并设在钢套管内。（12）输送干燃气的室内燃气管道可不设坡度。输送湿燃气（包括气相液化石油气）的管道，其附设坡度不宜小于0.003。燃气表前后的湿燃气水平支管分别坡向立管和燃具。（13）室内燃气管道不应敷设在潮湿或有腐蚀性介质的房间内。当必须敷设时，必须采取防腐蚀措施。输送湿燃气的燃气管道附设在室温低于

17、0或输送气相液化石油气管道处的环境温度低于其露点温度时，其管道应采取保温措施。（14）室内明设燃气管道与墙面的净距，当管径小于DN25时，不宜小于30mm；管径在DN25 DN40时，不宜小于50 mm；管径等于DN50时，不宜小于60mm；管径大于DN50时，不宜小于90mm。（15）室内管道和电器设备、相邻管道之间的净距应符合表1-2的规定： 3 室内燃气管道的水力计算一、 基础数据：天然气成分（体积百分比）CH4C2H4C3H8C4H10N2CO280.3010.902.750.993.241.82天然气低热值H=39.10MJ/Nm密度 = 0.872Kg/Nm运动粘度 =10.101

18、0-6m2/s计算温度T = 288K管道计算方法的确定由于该小区采用的是楼栋调压，户内挂表方式，故其安装工艺流程如下：中压管道调压箱低压管道用户燃气表燃具 对于各楼栋调压箱后的低压庭院管段采用查表和利用公式计算校核相结合的方法确定各管段管径，具体计算步骤如下：1) 对管网的节点和管道编号；2) 确定气流方向，根据各管段下游的用户数，用同时工作系数法求出各条管段的计算流量；表1-6 居民生活用双眼灶或烤箱灶和热水器同时工作系数设备类型户数12345678910一个烤箱灶和一个热水器0.70.510.440.380.360.330.30.280.260.25一个双眼灶和一个热水器0.80.550

19、.470.420.390.360.330.310.290.27设备类型户数12345678910一个烤箱灶和一个热水器0.70.510.440.380.360.330.30.280.260.25一个双眼灶和一个热水器0.80.550.470.420.390.360.330.310.290.273）根据确定的允许压力降，计算管线单位长度的允许压力降。4）根据管段的计算流量及单位长度允许压力降查图预选管径。5）根据所选定的标准管径和计算流量，求出雷诺数判断流态，然后选择合适的低压天然气管道压力降计算公式求出各管段实际压降，最后计算出总的压力降。6）检查校核计算的结果。若计算出的总的压力降超出允许的

20、精度范围，则应适当变动管径，直至总压力降小于并趋近于规范所允许的压力降为止。 小区低压管网水利计算：计算结果列于下表中。表-1 室外低压支路管段号户数额定流量 Qn (m3/h)同时工作系数 k计算流量 Q (m3/h)管径 d (mm)实际单位 压降 (=1)实际单位 压降 (=0.767)管段长度 L1(m)局部阻力系数 l2(m)当量长度 L2(m) 计算长度 L(m)管段压力损失p0-158.10 0.350 2.84 40 0.50 0.38 15.51.3 1.00 1.30 16.8 6.44 1-21016.20 0.250 4.05 401.20 0.92 3.61.0 1.

21、10 1.10 4.7 4.33 2-31524.30 0.220 5.35 400.95 0.73 6.31.0 1.00 1.20 7.5 5.46 3-42032.40 0.210 6.80 401.60 1.23 3.61.0 0.90 1.00 4.6 5.65 4-52540.50 0.200 8.10 402.00 1.53 15.61.0 0.90 1.17 16.8 25.73 5-63048.60 0.190 9.23 40 2.10 1.61 4.31.0 1.00 1.00 5.3 8.54 6-73048.60 0.190 9.23 40 2.10 1.61 271.

22、3 1.00 1.00 28.0 45.10 7-86097.20 0.176 17.11 404.00 3.07 58.91.0 1.10 2.73 61.6 189.08 7-980129.60 0.172 22.29 40 4.00 3.07 53.41.0 1.60 1.80 55.2 169.35 7-10100162.00 0.170 27.54 50 6.00 4.52 2.31.0 2.00 1.60 3.9 17.63 管道1-2-3-4-5-6-7-8-9-10，总压力降p=477.31pa室外低压支路管段号户数额定流量 Qn (m3/h)同时工作系数 k计算流量 Q (m

23、3/h)管径 d (mm)实际单位 压降 (=1)实际单位 压降 (=0.767)管段长度 L1(m)局部阻力系数 l2(m)当量长度 L2(m) 计算长度 L(m)管段压力损失p0-12032.40 0.210 6.80 40 1.40 1.07 56.81.6 1.10 1.76 58.6 62.88 1-24064.80 0.180 11.66 40 3.20 2.45 79.81.6 1.60 2.56 82.4 202.14 1-36097.20 0.176 17.11 40 4.00 3.07 51.0 1.40 1.40 6.4 19.64 管道1-2-3，总压力降p=284.6

24、6 pa室外低压支路管段号户数额定流量 Qn (m3/h)同时工作系数 k计算流量 Q (m3/h)管径 d (mm)实际单位 压降 (=1)实际单位 压降 (=0.767)管段长度 L1(m)局部阻力系数 l2(m)当量长度 L2(m) 计算长度 L(m)管段压力损失p0-12032.40 0.210 6.80 40 1.40 1.07 56.81.6 1.10 1.76 58.6 62.88 1-24064.80 0.180 11.66 40 3.20 2.45 511.6 1.60 2.56 53.6 131.46 1-36097.20 0.176 17.11 40 4.00 3.07

25、61.0 1.40 1.40 7.4 22.70 管道1-2-3，总压力降p=217.04 pa室外低压支路管段号户数额定流量 Qn (m3/h)同时工作系数 k计算流量 Q (m3/h)管径 d (mm)实际单位 压降 (=1)实际单位 压降 (=0.767)管段长度 L1(m)局部阻力系数 l2(m)当量长度 L2(m) 计算长度 L(m)管段压力损失p0-13048.60 0.190 9.23 40 2.20 1.69 53.21.6 1.10 1.76 55.0 92.74 1-23048.60 0.190 9.23 40 2.20 1.69 55.41.6 1.10 1.76 57.

26、2 96.45 1-36097.20 0.176 17.11 40 4.00 3.07 61.0 1.20 1.20 7.2 22.09 管道1-2-3，总压力降p=211.28pa室外低压支路管段号户数额定流量 Qn (m3/h)同时工作系数 k计算流量 Q (m3/h)管径 d (mm)实际单位 压降 (=1)实际单位 压降 (=0.767)管段长度 L1(m)局部阻力系数 l2(m)当量长度 L2(m) 计算长度 L(m)管段压力损失p0-158.10 0.350 2.84 50 0.05 0.04 9.41.1 1.10 1.21 10.6 0.41 1-21016.20 0.250

27、4.05 50 0.12 0.09 3.21.0 1.60 1.60 4.8 0.44 2-31524.30 0.220 5.35 50 0.21 0.16 8.81.0 1.40 1.40 10.2 1.64 3-42032.40 0.210 6.80 50 0.30 0.23 3.21.0 1.70 1.70 4.9 1.13 4-52540.50 0.200 8.10 50 0.60 0.46 8.81.0 1.90 1.90 10.7 4.92 5-63048.60 0.190 9.23 50 0.63 0.48 3.21.0 1.95 1.95 5.2 2.49 6-73556.70

28、 0.190 10.77 50 0.80 0.61 8.81.0 1.82 1.82 10.6 6.52 7-84064.80 0.180 11.66 50 1.10 0.84 16.13.2 1.65 5.28 21.4 18.04 8-94572.90 0.179 13.05 50 1.50 1.15 13.41.0 1.70 1.70 15.1 17.37 9-105081.00 0.178 14.42 50 1.70 1.30 31.0 1.75 1.75 4.8 6.19 10-115589.10 0.177 15.77 50 2.00 1.53 15.31.0 1.80 1.80

29、17.1 26.23 11-126097.20 0.176 17.11 50 2.30 1.76 31.0 1.85 1.85 4.9 8.56 12-1365105.30 0.175 18.43 50 2.60 1.99 131.0 1.94 1.94 14.9 29.79 13-1470105.00 0.174 18.27 502.50 1.88 5.31.0 1.90 2.98.215.45 14-154060.00 0.180 10.80 50 0.85 0.64 64.11.1 1.82 2.9267.0242.94 14-16110165.00 0.169 27.89 506.00

30、 4.525.21.0 2.00 38.2 37.08 管道1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14-15-16，总压力降p=219.2pa小区室内管道水力计算： 室内燃气管道设计：燃气管道见平面图与系统图，每家用户装燃气双眼灶和快速热水器，额定热负荷为（5.8+10.3）kw，燃气热值为39.10MJ/ m3,燃气密度为=0.872/m3，运动粘度=10.1010-6/s1、根据上述资料，计算出灶具和热水器在该种燃气下的小时额定用气量。Q=额定功率3600秒/低发热值 (m3/h)2、根据楼房平面图和立面图定出燃气管线的布置草图3、做出草图（室内燃气管道系统图），反管

31、径变化或流量变化处均应编号，并标上各计算管段的实际长度L14、求出各管段的额定流量，根据各管段供气的用具数得同时工作系数值，可求得各管段的计算流量。计算流量计算公式如下： Q= KtKQnN式中:Q-燃气管道的计算流量（m3/h）；Kt-不同类型用户的同时工作系数，当缺乏资料时，可取Kt=1; K-相同燃具或相同组合燃具的同时工作系数； Qn-相同燃具或相同组合燃具的额定流量（m3/h）； N-相同燃具或相同组合燃具的数量。5、由系统图求得各管段的长度，并根据计算流量预定各管段的管径。6、查表得各管段的局部阻力系数，查图得=1时的值，求出其当量长度L2 =，从而可得管道的计算长度L=L1+L2

32、=L1+l2式中L1管段的实际长度（m）。7、根据燃气种类、密度和运动粘度选择水力计算图5-5确定管段单位长度的压降值。由于本设计的燃气密度=0.767kg/m3 ，需进行密度修正。由此得到各管段单位长度压降值后，乘以管段计算长度，即得该管段的阻力损失。8、计算各管段的附加压头，每米管段的附加压头值等于H=10(a -g)hg -重力加速度；g -燃气密度（kg/m3）；9、求各管段的实际压力损失，为PH10、求出燃气管道总压力降，对于天然气室内计算压力降一般不超过200-500Pa（包括燃气表的压力降）。P=Pmax Pmin =(k1 k2) Pn11、以总压力降与允许的计算压力降相比较，如不合适，则可改变个别管段的管径，。重复计算过程，直至满足要求. 将上述计算完整填成室内燃气管道水力计算表.室内燃气管道水力计算表管段号额定流量Qn（(m3/h)同时工作系数k计算流量Q（m3/h）管段长度L1（m）管径d（mm）局部阻力系数L2（m）当量长度L2（m）计算长度L（m）单位长度压力损失P/L（pa/m）压