第三章 城市天然气.doc

第三章 城市天然气§3.1 城市燃气管道压力级制分类城市燃气管道压力级制如表3-1城市燃气管道压力级制 表3-1名 称压力值P(MPa)高压燃气管道A0.8

如供气范围较大时，则输送单位体积燃气的投资和管材用量将急剧增加，是不经济的2. 两级系统它由低压和中压，或低压和次高压两级管网组成低压和中压两级管网系统可以全部采用铸铁管，能节约钢材，但承压能力低，不能较大幅度地升高管网运行压力以提高管网的输气能力，其发展的机动性较小低压和次高压（或高压）两级管网系统由于次高压（或高压）管网需采用钢管，当供气规模扩大时可以提高管网的运行压力，有较大的机动性，其主要缺点是钢材用量较大，在敷设次高压或高压管道时，与建筑物，构筑物或其它管道之间要保持较大的安全距离3. 三级系统它一般由低压、中压（或次高压）和高压三级管网组成这种系统适用于大型城市，通常是在城市中心区或市区内难以敷设高压燃气管道，而中压管道又不能有效地保证长距离输送大量燃气，或者由于敷设中压管道金属用量和投资过大，因而在城市郊区建造高压环网，形成三级管网系统4. 多级系统它由低压、中压、次高压和高压，甚至更高压力的管网组成在以天然气为主要气源的特大型城市，城市用气量很大，为了充分利用天然气的输送压力，提高城市燃气管道的输气能力和保证供气的可靠性，往往在城市边缘敷设高压或超高压管道的环网，形成四级或五级等多级系统。

3.2.2. 采用不同压力级制的原因1. 采用不同的压力级制是比较经济的因为大部分燃气管道由较高压力的管道输送，管道的管径可以选得小一些，管道单位长度的压力损失可以选得大一些，以节省管材如由城市的一地区输送大量燃气到另一地区，则应采用较高的压力比较经济合理有时对城市附近的大型工业企业用户，可敷设压力较高的专用输气管线当然管网内燃气的压力增高了，输送燃气时为了给燃气加压的能量消耗也随之增加了2. 类用户所需要的燃气压力不同如居民用户和小型公共建筑用户需要低压燃气，即使有单户调压器或楼栋调压装置时，一般也只与中压管道相连而大多数工业企业则需要中压或次高压，甚至高压燃气3. 其它原因城市未改建的老区，建筑比较密集，街道和人行道都比较狭窄，不宜敷设高压或次高压管道此外，由于人口密度较大，从安全运行和方便管理的观点看，同时大城市的燃气输配系统的建造、扩建和改建过程是要经过许多年的，所以在城市老区的燃气管道的压力，大都比近期建设的管道的压力为低3.2.3 选择燃气管网系统的依据1. 气源情况：燃气的性质，是人工燃气（煤制气或油制气）、天然气，还是利用几种气体燃料的混配燃气；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。

2. 城市规模远景规划情况、建筑特点、人口密度、居民用户的分布情况3. 原有的城市燃气供应设施情况4. 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5. 工业企业用户的数量和特点6. 储气设备的类型7. 城市地理条件、敷设燃气管道时遇到障碍物（如河流、湖泊、铁路等）的情况8. 城市燃气项目所需的材料及设备的生产和供应情况规划和设计城市燃气管网系统时，应全面考虑上述诸因素进行综合，从而提出数个方案进行技术经济计算，以便选出经济合理的方案方案的比较必须在技术指标和工作可靠性相同的基础上进行§3.3 城市燃气管网系统举例3.3.1 低压——次高压两级管网系统这一系统的气源为天然气，用长输管线的末端储气，如图3-1所示天然气由长输管线从东西两方向经燃气分配站送入该城市次高压管道连成环网，通过区域调压室向低压管网供气，通过专用调压室向工业企业供气低压管网根据地理条件分成三个互不连通的区域管网输气压力小于5KPa的低压干管上一般不设阀门在低压管道上进行检修或处理故障时可用充气的橡胶球胆堵塞管道，也可采用水封阀代替阀门起关断作用高压、次高压和中压燃气干管上，应设置分段阀门；在其分支管上的起点处，也应设置阀门。

在调压室的进出管上、过河燃气管道的两端、与铁路和公路干线相交的两则侧均设置阀门阀门应设置在非常必要的地方，以便在检修、处理故障或进行改扩建时方便使用，当然，每增加一个阀门，既增加了投资，也增加了漏气的可能性，因而降低了管网工作的可靠性但是，设置了阀门，在发生故障的情况下，只影响到少量用户，而不使大量用户停气，则又提高了管网工作的可靠性图3-1上与铁路相交的燃气管道敷设在套管内过河的地方一处用双管穿越河底，另一处则利用已建的桥梁采用沿桥敷设跨越河流居民用户和小型公共建筑用户都直接由低压管网供气根据居民区规划和人口密度等特点，一种情况是低压管道沿大街小巷敷设，以组成较密的低压环网；另一种情况是枝状的低压管道敷设在街区内，而上游的分配管道与主干管网连成环网第一种情况适用于城市的老区，因为那里建筑物鳞次栉比，又由街道和胡同分割成许多小区，所以低压管道要敷设在每条街道上和胡同里，互相交叉而连成较密的环网，再从低压管道上连接各用户引入管第二种情况适用于城市的新建区，那里居民住宅区的楼房整齐地布置在街区内，楼房之间保持必要的间距在这样的条件下，低压管道可以敷设在街区内，这些楼房可由枝状管道供气，而只将主要的街道低压干管连成环网，以提高供气的可靠性和保持供气压力的稳定性。

低压管网中只将主干管连成环网是比较合理的，而次要一些的管道可以是枝状管道为了使压力留有余量，以保证环网工作可靠，主环各管段宜取相近的管径不同压力等级的管网应通过几个调压室相连接，以保证在个别调压室因发生故障而关断时，仍能正常供气这样的管网方案，既安全可靠，又比较经济近年来，城市燃气输配系统的低压燃气管网不再连成统一的大环网了，而分成一些互不相通的区域管网因为从供气安全可靠的角度来看，一个大型或中型城市的低压管网连成大片的环网必要性不大，再则如要穿越较多的河流、湖泊、铁路和公路干线也并不合理另外如居民用户和小型公共建筑用户均设置单独调压器时，低压管网的系统也没有原则性的变化，只是低压管网中燃气的压力值可提高每个区域调压器供气范围的作用半径，应由技术经济计算确定调压室宜布置在其供气区中心，并应靠近管道的汇交点调压室一般应设在地上单独的建筑物内3.3.2 低压—中压两级管网系统这一系统的气源是人工燃气，用低压贮气罐储气，如图3-2所示从位于该城市郊区的燃气厂生产的低压燃气，经加压后送入中压管网，再经区域调压室调压后送入低压管网设置在用气区的低压贮气罐由中压管道供气，高峰用气时既要向低压管网供气，也可加压后送入中压管网。

这种两级系统的特点是中压管网经调压后与低压贮气罐相连，中压管道和低压干管都连成环网但由于低压罐站设在城市里，对市容和安全是不利的另外，区域调压室与低压贮气罐站的位置必须布置合适，以避免局部地区出现供气量和压力不足的情况目前我国大多数有燃气供应的城市采用这种形式的两级管网系统这是因为：近期内供气量还不太大，用中压管网输气可以满足要求；以人工燃气作为城市气源，输气距离较短，如采用更高的压力，加压所耗费的电能过多，是不经济的；中压管道可以采用铸铁管，管材比较容易解决，而铸铁管还有耐腐蚀的优点；一般城市中心区人口密度较大，街道狭窄，要敷设次高压以上压力的燃气管道，安全距离往往难以保证；这种两级管网系统可以采用低压贮气罐3.3.3 三级管网系统这一系统由低压、中压和高压管网组成，气源是来自长输管线的天然气（也可以是高压的人工燃气），用高压贮气罐储气，如图3-3所示该城市原为低压和中压两级管网，气源是煤制气，随着燃气气源的变化，天然气送入该市，逐步建立了压力为3Kpa、0.07～0.15Mpa和0.3～0.5MPa的三级管网为了充分利用该城市原有的供气系统，开初天然气与煤气厂的煤制气混配，然后再送入城市管网。

通常在一个城市中采用分区置换的办法，分期分批地改变气源，待全部用户使用天然气时煤气厂也就可停产3.3.4 多级管网系统：多级管网系统如图3-43.3.5 城市天然气供应流程城市天然气供应系统如图3-6图3-5 城市天然气供应系统流程图§3.4 用户用气规律和供需平衡3.4.1 用户的用气规律城市燃气年用气量不能作为计算管网系统和设备通过能力的唯一依据为了解决这一问题，就必须研究各类用户的用气规律城市各类用户的用气情况是不均匀的，但是，它们都存在着一定的规律1. 月不均匀性居民生活和公共建筑用气量月不均匀性最为显著，其主要因素是气候条件气温降低则用气量增加冬季，居民用户一般习惯吃热食，加上水温较低，所以制备食品和热水的燃气量相对增加反之，夏季用气量将会降低但是，我国北方一些城市，有的居民用户冬季用煤炉采暖，并兼作热水或炊事，这样，冬季用气量反而比夏季的用气量少公共建筑用气量的季节或月不均匀情况与居民生活用气情况基本相似工业企业一般是连续生产的，用气量比较均匀但是，随着冬季室外气温、水温的降低，用气量也有所增加建筑物采暖用气量取决于气候条件采暖月用气量占全年用气量的百分数可按下式计算：qm=100(t1-t2)n′/∑(t1-t2)n′式中：qm——采暖用气量占全年用气量的百分数%；t1——室内计算温度（℃）；t2——该月平均气温（℃）；n′—该月采暖天数。

根据各类用户年用气量和用气不均匀性，可编制出年用气量图表，它对制定供气和储气计划方案、安排管道和设备的季节维修计划有着实际意义K1=该月平均日用气量/全年平均日用气量十二个月中平均日用气量最大的月，也就是不均匀系数最大的月，称为计算月，并将月最大不均匀系数K1max称为月高峰系数月高峰一般出现在春节前后图3-6所示为居民生活和公共建筑月用气量变化曲线2. 日不均匀性居民生活和公共建筑在月内或周内用气量的变化主要取决于生活习惯平日与假日的用气规律不相同我国城市，一般从星期一至星期五的用气量变化不大，星期六和星期日用气量则增加，节日前和节假日的日不均匀性尤其突出工业企业用气量的日不均匀性平日波动不大，只是在轮休日和节假日波动较大采暖期间，采暖用气量的日不均匀性不明显日不均匀性用日不均系数表示：K2=该月中某日用气量/该月平均日用气量该月中日最。