重庆大学燃气输配授课教案

1、第一教学单元一、本教学单元的教学任务燃气的分类及用途。二、本单元的重点燃气的分类：天然气：1.纯天然气；2.石油伴生气；3.凝析气田气；4.煤矿矿井气人工燃气：1.固体燃料干留煤气；2.固体燃料气化煤气；3.油制气：重油蓄热热裂解气；重油蓄热催化裂解气；4.高炉煤气液化石油气沼气作为城市燃气的人工燃气的基本要求：H*14700kJ/Nm3，华白指数波动范围不超过5%。各类燃气的来源处理方法：结合图表讲解更于理解。四、教学方法与教学手段通过讲解基本概念，结合图表讲解，最好使用视屏教室五、对学生的课内外要求课内要求：掌握基本概念。课外要求：复习课堂内容，熟悉基本概念。第二教学单元一、本单元的教学任

2、务燃气的基本性质（燃气的平均分子量、平均密度、相对密度、临界温度、临界压力、粘度、蒸气压、沸点、露点、气化潜热、容积膨胀系数、爆炸极限）。二、本单元的重点1.燃气的平均分子量，平均密度，相对密度。（1）平均分子量：混合气体：混合液体：（2）平均密度和相对密度2.临界参数（临界温度、临界压力）、临界状态图临界温度：温度超过某一数值，无论加多大压力都不能使气体液化，这个温度就叫该气体的临界温度。临界压力：在临界温度下，使气体液化所必须的压力叫做临界压力。燃气的动力粘度、运动粘度气体：液体：气液体：饱和蒸气压及相平衡常数（一）饱和蒸气压与温度的关系液态烃的饱和蒸气压，简称蒸气压，指在一定温度下密闭容

3、器中的液体及其蒸气处于动态平衡时蒸气所表示的绝对压力。蒸气压与密闭容器的大小及液量无关，仅取决于温度和其液相组成。（二）混合液体的蒸气压：（三）相平衡常数相平衡常数含义：它表示在一定温度下，一定组成的气液平衡系统中，某一组分在该温度下的饱和蒸气压与混合液体蒸气压P的比值是一个常数匕并且，在一定温度和压力下，气液两相达到平衡状态时，气相中某一组分的分子成分与其液相中的分子成分xi的比值，同样是一个常数。利用相平衡常数计算LPG的气相组成或液相组成(图表法、公式法)当已知液相分子组成，需确定气相组成时当已知气相分子组成，需确定液相组成时，先确定系统的压力即则各组分在液相中的分子成分为沸点：指101

4、325Pa压力下液体沸腾的温度露点：饱和蒸气经冷却或加压，立即处于过饱和状态，当遇到接触面或凝结核便液化成露，这时的温度称为露点。碳氢化合物混合气体的露点计算方法，液化石油气掺混空气前后露点的比较LPG的气化潜热气化潜热：单位质量(1kg)的液体变成与其处于平衡状态的蒸气所吸收的热量LPG的气化潜热：r=g1r1+g2r2+.+gnrn气化潜热与温度的关系：r1=r2LPG(液态)的确容积膨胀对于单一液体V2=V11+P(t2-t1)对于混合液体爆炸极限、爆炸下限、爆炸上限爆炸极限：可燃气体与air的混合物遇明火而引起爆炸时的可燃气体浓度范围。爆炸下限：在这种混合物中当可燃气体的含量减少到不能

5、形成爆炸混合物时的那一含量，称为可燃气体的爆炸下限。爆炸上限：而当可燃气体含量一直增加到不能形成爆炸混合物时的含量，称时可燃气体的爆炸上限只含有可燃气体的混合气体的爆炸极限：含有惰性气体的混合气体的爆炸极限含有氧气的混合气体爆炸极限三、难点1利用相平衡常数匕计算气相组成或液相组成处理方法：例题讲解爆炸极限的计算处理方法：例题讲解四、教学方法与教学手段本节主要是通过讲解基本概念、计算公式，并通过例题计算并结合图表讲解，最好使用视屏教室。五、对学生的课内、外要求课内要求：掌握基本概念，听懂计算方法。课外要求：复习课堂内容，熟悉基本概念，能够独立进行例题的计算。第三教学单元一、本单元的教学任务燃气的

6、基本性质(水化物)，液化石油气的状态图，城市燃气的质量要求。二、重点、八水化物水化物的概念：若炭氧化合物中的水分超过一定含量，在一定T、P下，水能与液相和气相的C1,C2,C3和c4生成结晶化合物CmHmxH2O,即水化作物。生成条件：主要条件是压力和温度；次要条件：含有杂质，高速、紊流、脉动、急剧转变等因素。防止措施：1)降压、升温，加入可能使水化物分解的反应剂(防冻剂)2)脱水，使气体中水分含量降低到不致形成水化物的程度。LPG的状态图的使用方法：即饱和蒸气压P，比容V，温度T，焓值i及熵值S5个参数，只需知道任意两上，则可在状态图上，相应查出该状态下的其他各参数值。人工燃气及天然气中的主

7、要杂技及允许含量指标焦油与灰尘10mg/Nm3萘：低压：冬季：50mg/Nm3；夏季：100mg/Nm3中压及以上：冬季v500/Pmg/Nm3；夏季1000/Pmg/Nm3硫化物：H2S20mg/Nm3NH3:50mg/Nm3CO:10%(体积比)氧化氮对LPG的质量要求硫分：气态：5g/100m3，液态：0.015%0.02%(重量比)水分：要求LPG中不含水分二烯烃：S2%(分子成分)乙烷和乙烯：“(质量比)残液在20oC条件下2%(体积比)城市燃气的加臭：城市燃气具有一定毒性且易爆炸，当发生漏气时能及时被人们发觉进而消除漏气是很必要，要求对没有臭味的燃气加臭。难点LPG的状态图的使用方

8、法处理方法：例题讲解四、教学方法与教学手段本节主要是通过讲解基本概念、并结合工程范例讲解达到教学目的。五、对学生的课内外要求课内要求：掌握基本概念，听懂计算方法。课外要求：复习课堂内容，熟悉基本概念，牢记一些常用专业数据。第四教学单元一、教学任务城市燃气需用量(供气对象与供气原则，城市燃气需用量计算)，城市燃气需用工况(月、日、时用气工况)。二、重点、八城市燃气供气对象及供气原则供气对象：1)居民生活用气；2)公共建筑用气；3)工业企业生产用气；4)供暖空调汽车供气原则：城市燃气应优先供给居民生活用户。民用用气供气原则：优先满足城镇居民炊事和生活用热水的用气；工业用气供气原则：应优先供应在工艺

9、上使用燃气后，可使产品产量及质量有很大提高的企业各类用户的用气量指标居民生活用气量指标公共建筑用气量指标城市燃气年用气量计算居民生活年用气量公共建筑年用气量工业企业年用气量建筑物供暖年用气量未预见量(按5%计)月用气工况、日有气工况、小时用气工况月不均匀系数0=该月平均日用气量/全年平均日用气量12个月中平均日用气量最大的月，也即是月不均匀系数值最大的月，称为计算月。并将月最大不均匀系数k1max称为月高峰系数。日不均匀系数K2二该月中某日用气量/该月平均日用气量该月中日最大不均匀系数k2max称为该月的日高峰系数。小时不均匀系数K3二该日某小时用气量/该日平均小时用气量该日小时不均匀系数的最

10、大值k3max称为该日的小时高峰系数。1.各类用户的用气量指标三、难点城市燃气年用气量计算处理方法：通过讲解概念，例题计算来。四、教学方法与教学手段主要通过讲解基本概念，图表的分析和讲解达到通俗易懂的目的。五、对学生的课内外要求课内要求：掌握基本概念，听懂计算方法。课外要求：复习课堂内容，熟悉基本概念和计算方法，掌握用户及用气量计算。第五教学单元一、教学任务城市燃气的小时计算流量(不均匀系数法和同时工作系数法)，燃气输配系统供需平衡方法，储气容积的计算。二、重点、八、燃气小时计算流量的确定不均匀系数法：借据量最大利用小时数来计算：同时工作系数法燃气供需平衡方法改变气源的生产能力和设置机动气源利

11、用缓冲用户和发挥调度的作用利用储气设施：1)地下储气；2)液态储存；3)管道储气；4)利用储气罐储气。储气容积的计算储气罐的主要功能储气容积的计算三、难点：储气容积的计算处理方法：通过讲解概念，例题计算来理解。四、教学方法与教学手段主要通过讲解基本概念，图表的分析和讲解，最好使用视屏教室。五、对学生的课内、外要求课内要求：掌握基本概念，听懂计算方法。课外要求：复习课堂内容，熟悉基本概念。第六教学单元一、教学任务长输气系统的构成(矿场集输管网、净化处理厂、输气管线起点站、输气干线、输气支线、中间压气站、管理维修站、通讯与遥控设施、阴极保护站、燃气分配站)，燃气加臭剂的要求、组分、工艺流程；输气干

12、管管材及壁厚的确定方法，输气管线线路选择原则。二、重点、八、长输管网系统的构成矿场集输系统净化处理厂(H2S、C02、H2O、凝析油的处理)输气管线起点站(工艺流程)输气干线设施(中间压气站、清管球收发装置，阴极保护站、阀室)燃气分配站(城市门站)燃气的加臭对加臭的原因对加臭的要求常用加臭剂：THT、C2H5SH、TBM加臭的工艺流程输气干管的管材及壁厚确定管材：钢管。壁厚长输管线线路选择原则难点长输管网系统的构成处理方法：通过工艺流程图讲解(课通过画简图方式)四、教学方法和教学手段要通过讲解基本概念，图表的分析和实例分析达到通俗易懂的目的。五、对学生的课内、外要求课内要求：掌握基本概念，听懂

13、系统组成，工艺流程。课外要求：复习课堂内容，熟悉基本概念、系统组成、工艺流程。第七教学单元教学任务城市燃气管道的分类，城市燃气输配系统的构成，城市燃气管网系统，城市燃气管道的布线原则、布线依据、燃气管道穿越障碍物的常用措施。二、重点、八、燃气管道的分类根据用途分根据敷设方式分根据输气压力分(低压、中压B、中压A、次高压B、次高压A、高压B、高压A)城市燃气输配系统的构成低压、中压以及高压等不同压力等级的燃气管网。城市燃气分配站或压气站，各种类型的调压站或调压装置储配站监控与调度中心维护管理中心城市燃气管网系统的分类一级系统两级系统三级系统多级系统城市燃气输配系统中管网采用不同的压力级制的原因经

14、济性考虑用户的需求消防安全上的要求燃气管网系统选择考虑的因素气源情况城市规模，远景规划情况，街区和道路的现状和规划，建筑特点，人口密度，居民用户的分布情况。原有的城市燃气供应设施情况对不同类型用户供气方针、气化率及不同类型的用户对燃气压力的要求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。城市燃气管网系统举例低压一一中压A两级管网系统低压一一中压B两级管网系统三级管网系统多级管网系统城市燃气管道的布线原则(1)布线依据高、中压管网的平面布置低压管网的平面布置管道的纵断面布置燃气管道穿越障碍物的

15、常用措施穿越铁路、电车轨道和城市主要交通干线时，采用套管或地沟内敷设方式穿越河流时：1)沿河底敷设；2)杵架式、拱式、悬索式或栈桥式敷设。沿已建好的道路桥梁敷设。三、难点：城市燃气管网系统的组成、分类处理方法：举例实例分析城市燃气管网系统的组成、分类四、教学方法和教学手段主要通过讲解基本概念，工艺流程分析和实例分析，最好使用视屏教室。五、对学生的课内、外要求课内要求：掌握基本概念，听懂系统组成，工艺流程。课外要求：复习课堂内容，熟悉基本概念、系统组成、工艺流程。第八教学单元一、教学任务工业企业燃气系统的选择与布线、车间燃气管网系统的布线、建筑燃气供应系统的构成、高层建筑燃气供应系统、超高层建筑

16、燃气供应系统的特殊处理方法及措施。二、重点、八、工业企业燃气系统的选择与布线(1)系统的选择考虑的因素(2)厂区燃气管道的布线原则车间燃气管网系统(1)车间燃气管网系统的布线原则(2)车间燃气管网系统的种类：(1)枝状；(2)环状建筑燃气供应系统的构成(用户引入管、立管、水平干管、用户支管、燃气计量表、用具连接管和燃气用具)高层建筑燃气供应系统的特殊问题(1)补偿高层建筑的沉降。在引入管处安装伸缩补偿接头(波纹管接头，套筒接头和软管接头等形式)(2)克服高程差引起的附加压头的影响分开设置高层供气系统和低层供气系统，以分别满足不同高度的燃具工作压力的需要；设用户调压器，各用户由各自的调器将燃气降

17、压，达到燃具所需的稳定压力值；采用低-低压调压器，分段消除楼层的附加压头。补偿温差产生的变形，为了补偿由于温差产生的胀缩变形，需将管道两端固定，并在中间安装中收变形的挠性管式波纹管补偿装置。超高层建筑燃气供应系统的特殊处理为防止建筑沉降或地震以及大风产生的较大层间错位破坏室内管道，除了立管上安装补偿器以外，还应对水平管进行有效的固定，必要时在水平管的两固定点之间也应设置补偿器。建筑中安装的燃气用具和调压装置，应采用粘接的方法或用夹具予以固定，防止地震时产生移动，导致连接管道脱落。为确保供气系统的安全可靠，超高层建筑的管道安装，在采用焊接方式连接的地方应进行100%的超声波探伤和100%的X射线

18、检查，检查结果应达到II级片的要求。在用户引入管上设置切断阀，在建筑物的外墙上还应设置燃气紧急切断阀，保证在发生事故等特殊情况时随时关断。燃气用具处应设立燃气泄露报警器和燃气自动切断装置，而且燃气泄露报警器应与自动燃气切断装置联动。建筑总体安全报警与自动控制系统的设置，对于超高层建筑的燃气安全供应是必需的。三、难点：高层建筑的室内燃气管道系统应考虑的特殊问题。处理方法：采用例图和实例分析四、教学方法与教学手段主要通过讲解基本概念，实例分析讲解特殊问题的处理，最好使用视屏教室。五、对学生的课内、外要求课内要求：掌握基本概念，听懂系统组成，工艺流程。课外要求：复习课堂内容，熟悉基本概念、系统组成。

19、第九教学单元一、教学任务燃气管道管材类型及连接方式，燃气管道的附属设备(阀门、补偿器、排水器、放散管等)；钢制燃气管道腐蚀的原因，钢制燃气管道的防腐方法。二、重点、八、管材及连接方式(1)钢管：普通无缝钢管、焊接钢管，大口径焊接钢管。可用螺纹、焊接和法兰进行连接。(2)铸铁管：灰铸铁管、球墨铸铁管。采用机械接口的形式进行连接塑料管：中密度聚乙烯、尼龙-11,采用热熔连接、电熔连接、塑料管与金属管通常使用钢塑接头连接。其他管材：钢、铝管、铝质软连接管、铝塑、钢塑复合管(用螺纹连接)阀门功能：用于启闭管道通路或调节管道介质流量的设备。种类：闸阀、旋塞、截止阀、球阀和蝶阀等。补偿器功能：用于消除因管

20、段胀缩对管道所产生的应力的设备，常用在架空管道和需要进行蒸气吹扫的管道上。种类：波形补偿器，橡胶卡普隆补偿器排水器功能：为排除燃气管道中的冷凝水，和石油伴生气管道中的轻质油，管道敷设时应有一定坡度，以便在低处设排水器，将汇集的水或油排出。种类：自喷式和不能自喷式。放散管功能：是一种专门用来排放管道内部的空气或燃气的装置。阀门井功能：为保证管网的安全与操作方法，并保证检修时有必要的空间，设置地下燃气管道上的阀门井。钢制燃气管道腐蚀的原因化学腐蚀：单纯由化学作用引起(金属直接与周围介质O2、cs2、SO2接触发生化学作用，在金属表面上产生相应的化合物)，管道的内、外壁均会发生。电化学腐蚀：当金属与

21、电解质溶液接触时，由电化学作用引起的腐蚀(金属与电解质溶液形成了原电池而引起的)，对于内壁：当燃气含有水时，水在管道的内壁形成一层亲水膜，而燃气中所含的h2s、co2、o2等溶于水中便会成为电解质。对于外壁：土壤本身就是电解质，而由于钢管表面粗糙度不同等原因，使一部分金属容易电离，发生氧化还原反应，在阳极区带正电的金属离子与土壤中带负电的阴离子发生电化学作用，使阳极区的金属离子不断电离而受到腐蚀，使钢管表面出现凹穴，以至穿孔，而阴极则保持完好。杂散电流对钢管的腐蚀由于外界各种电气设备的漏电与接地，在土壤中形成杂散电流。危害最大的是直流电，主要是电气化铁路，有轨电车的钢轨，直流电焊机，整流器外壳

22、接地和阴极保护站的接地阳极等由于杂散电流产生阳极、阴极区，在电流离开钢管流入土壤处，管壁产生腐蚀。细菌作用引起的腐蚀钢制燃气管道的防腐方法对于架空管道，采用外壁涂上油漆覆盖层对于埋地管道，针对土壤腐蚀性的特点，从下述三个途径来防止腐蚀的发生和降低腐蚀的程度：采用耐腐蚀的管材，如铸铁管、塑料管等。增加金属管道和土壤之间的过渡电阻，减小腐蚀电流，如采用防腐绝缘层使电阻增大，在局部地区采用地沟敷设或非金属套管敷设等方法。采用电保护法，一般也与绝缘层防腐法相结合，以减小电流的消耗：(a)绝缘层防腐法：沥青绝缘层，聚乙烯包扎带，塑料薄膜涂层，酚醛泡沫树脂塑料绝缘层。（b）电保护法（分阴极保护和阳极保护）

23、外加电源阴极保护法牺牲阳极保护法排流保护法三、难点钢制燃气管道腐蚀及防腐方法处理方法：结合化学基础知识，采用例图和实例分析。四、教学方法和教学手段通过阐述机理及概念，图示、图解法来分析五、对学生的课内、外要求课内要求：掌握基本概念，听懂系统组成，工艺流程。课外要求：复习课堂内容，熟悉基本概念、系统组成。第十教学单元一、教学任务燃气管道内燃气流动的基本方程式（分不稳定流动方程式和稳定流动方程式），燃气管道的摩擦阻力系数；城市低压燃气管道摩擦阻力损失计算公式，高、中压燃气管道摩擦阻力损失计算公式，燃气管道摩擦阻力损失计算图表，燃气管道局部阻力损失和附加压头。二、重点、八、1.燃气管道内燃气流动（不稳定）方程式：（一）运动方程：（二）连续性方程：（三）气体状态方程：燃气管道内燃气稳定流方程式得到：高、中压燃气管道的基本计算公式低压燃气管道的基本计算公式燃气管道的摩擦阻力系数(1)概念：它是反映管内燃气流动摩擦阻力的确个无因次系数，其值与燃气在管道内的流动状况，燃气性质，管材(内壁粗糙度)及连接方法，安装质量有关。(2)目前国内外应用的经验及半经验公式教多我国规范采用的低压燃气管道摩擦阻力损失计算公式层流状态(Re3500)钢管铸铁管我国规范采用的高、中压燃气管道摩擦阻力损失计算公式(1)钢管、塑料管(2