第3章 燃气供应与需求

早期的城市燃气主要是用于照明，以后逐渐发展为用于炊事及生活用热水的加热，然后扩展到工业领域：用做工业燃料（热加工）和化工原料在国际上，天然气主要用于发电、以化工为主的工业、一般工商业和居民生活用气。我国城镇燃气主要用于居民生活与工业生产中的热加工，近年燃气应用领域扩展迅速第一节燃气的用户类型一、用户类型及用气特点1、城镇居民用户主要用于炊事和生活用热水的加热。我国目前居民使用的燃具多为民用双眼灶（或烤箱灶）及快速热水器用气特点是：单户用气量不大，用气随机性较强2、商业用户包括居民区配套的公共建筑设施（如宾馆、旅馆、饭店、学校、医院等）、机关、科研机构等的生产及生活用气用气特点是：用气量不很大，用气比较有规律第一节燃气的用户类型一、用户类型及用气特点3、工业用户目前我国城镇的工业用户主要是将燃气用于生产工艺的热加工。用气特点：用气比较有规律，用气量大且均衡。在供气不能完全满足需要时，还可以根据供气情况要求工业用户在规定的时间内停气或用气。４、燃气采暖与空调其用气是季节性负荷。我国北方地区采暖季节中，燃气采暖用气量很大，用气量相对稳定。燃气采暖形式：集中采暖、单户独立采暖

第一节燃气的用户类型一、用户类型及用气特点５、汽车（交通工具燃气化）公交、出租车用气稳定，燃料有价格优势６、燃气发电（热电、三联供等）用气稳定，用量大７、其他用途

第一节燃气的用户类型二、供气原则

国家发改委发布了2012年第15号令《天然气利用政策》，将天然气用户分为优先类、允许类、限制类和禁止类四类，引导天然气用户的发展根据政策规定，居民用气、公共服务设施用气、车船用气、分布式能源用气、城镇应急调峰储气、煤层气、天然气热电联产项目用气等，都被列入优先类用气名单第一节燃气的用户类型三、用气指标（耗气定额）居民生活商业工业（按产品计、按其他燃料折算）采暖及空调汽车（交通工具）第一节燃气的用户类型第二节燃气需用工况一、年用气量计算（Qa）在进行城镇燃气供应系统的规划设计时，首先要确定城镇的年用气量（Qa）。Qa是进行燃气系统设计和运行管理以及确定气源、布置管网和选择设备的重要依据年用气量在一段时间内基本稳定式中—城镇燃气年用气量总和，m3/a

—城镇各类用户的年用气量，m3/a1、居民生活的年用气量

(3-1)式中

Qa­—居民生活年用气量，m3/aN—居民人数，人K—城镇居民气化率，％

—居民生活用气量指标，MJ/人·a

—燃气低热值，MJ/m3第二节燃气需用工况2、商业用户年用气量

式中

M—各类用户用气人数占总人数的比例，%

估算：Qa商业=（30-50%）Qa居民生活(3-2)第二节燃气需用工况3、工业企业用气量

工业企业与其生产规模，用气工艺特点，和工作时数等因素有关。在规划设计阶段，一般可按下述方法计算参照已使用燃气且规模相近的同类企业年耗量估算按工业产品的耗气定额和企业的年产量确定在缺少产品的耗气定额的情况下，可按企业消耗其他燃料的热量及设备热效率，在考虑自然增长后，折算出燃气耗量第二节燃气需用工况3、工业企业用气量(3-3)式中

Qa

—工业用户的年用气量，m3/a

—其它燃料年用量，t/a—其它燃料的低发热值，MJ/kg—其它燃料燃烧设备的热效率，％—燃气燃烧设备的热效率，％—燃气低热值，MJ/m3第二节燃气需用工况4、建筑物采暖年用气量(3-4)式中

—采暖的年用气量，m3/a；

—使用燃气采暖的建筑面积，m2；—建筑物的耗热指标，MJ/m2·h；

n

—采暖负荷最大利用小时数，h/a；—燃气采暖系统的热效率，％；—燃气低热值，MJ/m3。第二节燃气需用工况

其中，采暖负荷最大利用小时数可按下列式计算：

n—采暖负荷最大利用小时数，h

n1—采暖期，h

t1—室内计算温度，℃

t2—采暖期室外平均温度，℃

t3—采暖室外计算温度由于各地的气候条件不同，应按当地的采暖指标进行计算4、建筑物采暖年用气量

n＝n1第二节燃气需用工况5、未预见用气量城镇燃气年用气量计算中还应考虑未预见量，主要是指燃气管网漏损量和发展过程中的未预见量一般未预见量按年总用气量的5%计算。城镇燃气年用气量应为各类用户年用气量总和的1.05倍即：Qa’=1.05∑Qa

Qa’—城镇年用气总量，m3/年

Qa—各类用户的年用气量，m3/年第二节燃气需用工况二．用气的不均匀性系统特点：供气：基本均匀

用气：不均匀用气不均匀性对燃气供应系统的经济性有很大影响用气不均匀情况可用季节或月不均匀性、日不均匀性、小时不均匀性描述

第二节燃气需用工况三．小时计算流量的确定小时计算流量是燃气供应管道及设备选型计算的依据小时计算流量的确定，关系着燃气供应系统得经济性和可靠性计算流量定得过高，将会增加输配系统的基建投资和金属耗量计算流量定得偏低，又会影响对用户的正常供气第二节燃气需用工况三．小时计算流量的确定根据《城镇燃气设计规范》GB50028规定城镇燃气管道的小时计算流量可用两种方法确定1.不均匀系数法2.同时工作系数法第二节燃气需用工况1、不均匀系数法对城镇燃气干管，居民及商业用户燃气小时计算流量宜用此法确定其计算公式：式中:Qh—小时计算流量，m3/h

n—最大负荷利用小时数，h/a，

Qa—年用气量，m3/a相当于假设一年中的用气是均匀的，且每小时的用气量等于小时最大用气量，则全年用气量在n小时内用完第二节燃气需用工况式中：Km—月高峰系数Kd—日高峰系数Kh—小时高峰系数n与高峰系数成反比高峰系数与用气人数成反比n与用气人口成正比1、不均匀系数法最大负荷利用小时数n的计算公式为：第二节燃气需用工况2、同时工作系数法对独立小区、庭院和室内燃气管道，居民生活用气燃气管道计算流量宜按此法确定：式中：

Qh—小时计算流量，m3/hK—燃气具同时工作系数(同时在额定负荷下工作的概率）

N—同一类型燃具的数目

Qn—燃具的额定流量，m3/h第二节燃气需用工况第三节

燃气的调峰燃气的供需平衡：是燃气气源的供应和使用的平衡调峰的原因和目的一方面燃气用户的用气不均匀性另一方面是燃气生产部门供气的相对均匀性为了解决均匀供气和不均匀用气的矛盾；同时使供气设施的利用率达到最高值，以获得最佳的经济效益；须采取合适的方法满足输配系统的供需平衡一、常用调峰手段

改变气源的生产能力

设置机动气源

利用缓冲用户和发挥调度的作用

利用储气设施第三节

燃气的调峰一、常用调峰手段1.改变气源的生产能力必须考虑气源启、停的难易程度气源生产负荷变化的可能性和变化幅度供气的经济性、安全可靠性作用：可平衡月(季)不均匀性第三节

燃气的调峰一、常用调峰手段2.设置机动气源作用：可平衡月(季)或高峰用气的不均匀性。种类：CNG、LNG、LPG混空气选择方法：技术经济比较2008冬南京的天然气日缺口在50万m3左右—采购液化天然气、压缩天然气等作机动气源北京市751油制气厂，利用重油催化裂化生产出成份和热值与焦炉煤气成份、热值相近的煤气，做北京市城市煤气调峰气源第三节

燃气的调峰一、常用调峰手段3.利用缓冲用户和发挥调度的作用缓冲用户部分大型工业企业、锅炉房等用户—低峰时用气；高峰时使用其他燃料条件：用户需要建设双燃料系统(给予优惠的燃气价格）调度的作用调整大型工业企业用户的休息日和作息时间计划调配：随时掌握工业企业、居民生活及商业用户实际用气量和用气工况，并考虑计划用气量，制定调度计划；根据供气情况，调配供气量第三节

燃气的调峰一、常用调峰手段4.利用储气设施——最可靠地下储气：储气量大，造价和运行费用低，可平衡季节不均匀供气；但不应该用来平衡日不均匀用气和小时不均匀用气液态储存：负荷调节范围广，可调节各种不均匀用气管道储气：包括高压燃气管束储气及长输干管末端储气，是平衡日及小时不均匀用气的有效方法储气罐储气：平衡日、小时不均匀用气，是最实用也是最常用的方法第三节

燃气的调峰4.利用储气设施1）地下储气大城市用户：受多种因素影响，用气量变化很大—为保证上游气田及长输管道的均衡生产、输送，降低运行成本；确保城市高峰季节用气—必须建地下储气库地下储气库：地下储气库是将长输管道输送来的商品天然气重新注入地下空间而形成的一种人工气田或气藏，一般建设在靠近下游天然气用户城市的附近

储气库类型：枯竭油气田储气库(占76．7％)、含水层储气库(14．8％)、盐穴储气库(7．9％)和废弃矿坑储气库(0．6％)

第三节

燃气的调峰4.利用储气设施2）液态储存

a.液态天然气LNG：甲烷在常压下、-162℃时即液化储存设施特点：低温常压储存，比较安全，必须绝热良好设施：冻土地穴储存、预应力钢筋混凝土储罐、地上金属储罐LNG供应城镇系统：汽车运输至城镇LNG储配站，站中设气化设备作为城市供应气源的一种方式

第三节

燃气的调峰4.利用储气设施2）液态储存a.液态天然气LNG特点：用常压、低温储存容器——较安全、建设投资经济可与车、船运输结合——机动性强采用低温液态储存——储存效率高，储量大，调峰能力强

作用：适于各种规模的城市，调节各种不均匀用气国际燃气联盟统计液化天然气调峰厂：2000年时，欧洲有9座、南亚1座、澳大利亚2座、北美60座、南美1座储存方式地上金属储罐：使用最多，技术最成熟矿穴储气库：衬里需保温材料，费用高冻穴储气库：造价低，但性能还不稳定第三节

燃气的调峰4.利用储气设施2）液态储存b.液化石油气储存我国东北地区用液化石油气气化后混入空气(代天然气），送入城市管网——调峰液态储存作用：调节季节、日不均匀用气第三节

燃气的调峰4.利用储气设施3)管道储气长输干管末端储气输气管线末端：指长距离输气管线最后一级压气站的出口至管线末端城市门站为止的管段

特点：末端的流量、平均压力、储气量等都处在周期性变化的不稳定状态；城市可以不建或少建调峰设施；是平衡城镇日、小时不均匀用气的有效办法高压燃气管束储气将一组或几组钢管埋在地下，对管内天然气加至高压来储气——高压管束储气，管径小、承压更高，能达20MPa特点：较小的管径和管长就可获得较大的储气容量，所需建设场地小；但储气压力高，对设备要求严格，需专门的加压设备，成本高，不适于大规模储气

第三节

燃气的调峰4.利用储气设施3)管道储气城市高压管网储气：扩大城市高压输气管管径；或在城市外围建专用高压管道——输气、储气同时完成，储气能力取决于设计压力，一般在2.5~4.0MPa，不低于0.6MPa。特点：合理利用城市高压输气管道，节约投资，运行维护管理方便；但设计压力较高，需与城区建筑保持安全距离。我国大型城市天然气供应系统普遍采用管道储气适于：平衡日、小时不均匀用气。第三节

燃气的调峰4.利用储气设施4)储气罐储气特点：占用土地，规模受限；与其他储气方式相比，金属耗量和投资都较大适于：平衡日、小时不均匀用气储气罐的主要功能储气：储存多余气量补气：随用气量的变化，补充供气设施不能及时供应的部分燃气量保证：在停电、修理管道和设备时，保证一定程度的供气量混气：可以混合不同组分的燃气，使其性质均匀(比如焦炉煤气和发生炉煤气)第三节

燃气的调峰三、调峰储气容积的计算调节季节用气不均衡的储气容积调节小时不均匀性的储气容积平衡时不均匀性的储气容积计算方法

第三节

燃气的调峰三、调峰储气容积的计算1.调节季节用气不均衡的储气容积计算方法由民用与工业用户用气量分配比例和月用气不均匀系数确定分别计算出各年度季节调峰量，并绘制年用气量平衡图，得出调节季节用气不均衡的储气容积总量不变时，工业用户全年用气量变化较小，因此工业用户用气比例越大，季节调峰量越小

第三节

燃气的调峰三、调峰储气容积的计算

2.调节小时不均匀性的储气容积计算方法

用高峰日（周）每小时供气量和用气量的累积曲线—确定燃气罐必须的储气容积

第三节

燃气的调峰3.平衡时不均匀性的储气容积计算方法

制气设备按计算月最大日（周）平均小时供气量均匀供气，小时供气量：100/24=4.17%

计算日（周）的燃气供应量的累计值

计算日（周）的燃气消耗量的累计值

计算供应量累计值与消耗量累计值之差，即为每小时末燃气储存量

根据计算出的最高储存量和最低储存量绝对值之和即为理论储气容积第三节

燃气的调峰小时0～11～22～33～44～55～66～77～8％