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燃气输配毕业设计经典

毕业设计说明书

题目XX市燃气管网工程利用

院　　系建筑环境与能源工程系

专业城市燃气工程技术专业

第一章设计题目及原始资料…………………………….…………2第二章概述…………………………………………………………3

第三章燃气性质计算………………………………………………5

第四章耗气量计算及供需平衡……………………………………….7

第五章输配管网设计……………………………………………….…8

第六章输配管网布置………………….....................…………………9

第七章输配管网水力计算……………………………………………13

第八章调压站设计…………………………………………........……22

第九章管道设计………………………………………................……24

第十章该市中压管道及庭院管网设计说明…………………………26

第十一章室内燃气管道安装施工说明………………………………31

小结………………………………………………………............……36

参考文献……………………………………………………..…………37

第一章设计题目及原始资料

第一节设计题目及内容

一、设计题目：

XX省XX市东方世纪城的燃气输配工程及其附属设施的初步设计。

二、设计内容：

1）市政及小区天然气管线的布置、水力计算、设备的选型及施工。

2）计量装置、家用燃具及热水器的选型和安装。

3）CAD绘制管道安装系统图、管线平面布置图等。

第二节原始资料

1）本城市有河流穿越。

人口密度500人/hm²，在图示上量取各单元的面积以1：

100比例进行计算。

气化率为0.8，经计算该城市用气人口为13.4万人。

2）自然条件与地质条件

气温：

-1.8~37.7℃

年主导风向：

西南风

土质：

地质构造比较复杂，主要由花岗岩、喷出岩、变质岩、砂页岩、红色岩和灰岩六大岩石构成台地、丘陵、山地、阶地和平原五大类地貌类型。

第二章概述

第一节城市燃气的优势

发展城市燃气事业，是合理有效利用能源、保护城市环境、防止大气污染、促进生产和改善人民生活条件的重要措施之一。

城市燃气输配系统的规划、设计、建造和管理，应保证居民和工业企业正常用气需要。

天然气气作为当前一种比较清洁的优质气体燃料，和传统的固体燃料及液体燃料相比，具有以下优越性：

1、燃气点火方便，燃烧稳定、可靠，使用方便；

2、燃烧比较完全，热效率高，节约能源，在民用方面尤为显著；

3、燃烧易调节，有利于实现生产自动化；

4、可满足特殊工艺的要求，既能对物体大面积加热，也能进行局部高温加热，可提高产品质量和产量，降低劳动强度；

5、燃气采用管道输送，方便快捷，大大减轻了城市交通运输负担；

6、燃气燃烧产物少，污染小，可改善城市空气质量，保护生活环境。

燃气具有上述的这些特点并且已经是能源的一个重要组成部分，是发展国民经济和改善人民生活的重要物质基础，城市燃气化也是城市现代化的重要标志之一，所以积极发展城市燃气事业对合理利用能源，促进经济发展，提高人民生活水平，保护环境都有十分重大的意义。

同时也是改善劳动条件，节约劳动力，减少城市运输量的有效措施。

第二节设计原则

1、节约投资、保护环境、减少污染。

2、坚持科学严谨的态度，积极使用新技术、新工艺、新材料和新设备，以达到技术先进、经济合理的目的；

3、贯彻国家能源发展和环境保护政策，合理利用天然气资源，提高天然气的利用率，促进城市燃气事业的发展。

4、供气管线设计，采用远、近期结合，以近期为主，并适当考虑今后发展的原则，且在保证安全以及平稳用气的前提下，输气管线应力求平、直、短。

5、在城市总体规划的指导下，统筹安排，合理布局，避免对本市的景观造成影响；

7、注重环境保护和消防安全，使本工程真正造福于人民；

8、注重近远期的结合，在设计中为将来的发展保留足够的空间；

9、确定合理的供气比例，优先发展民用燃气，并兼顾一定的工业用户，以调节供气不均匀性。

第三节供气原则

燃气是一种优质燃料，应力求经济合理的充分发挥其使用效能，首先应从提高热效率和节约能源方面考虑。

由于我国气源尚不十分丰富，所以把有限的气量合理分配对节能和改善环境更为有利，此外把燃气供给居民可方便群众生活，减轻负担，解除后顾之忧，满足广大居民的迫切需求。

一、民用用气供气原则：

1、优先满足城镇居民炊事和生活用气；

2、尽量满足幼托、医院、学校、旅馆、食堂和科研单位等公共福利建筑的用气。

3、城市燃气一般不供应锅炉用气。

二、工业用气供气原则；

1、优先满足工艺上必须使用燃气，但用气量不大的企业用户；

2、对邻近管网，用气量不大的其他工业企业，如使用燃气后可显著提高产品质量，改善劳动条件和生产条件的用户，可考虑供应燃气；

3、使用燃气后能显著减轻大气污染的工业企业；

4、作为缓冲用户的工业企业。

三、工业与民用供气的比例：

城市燃气在气量分配时应兼顾工业和民用，因为工业用户具有用气量比较均匀的特点，其在城市用气量中占有一定的比例，将有利于平衡民用耗气的不均匀性。

第三章燃气性质计算

第一节燃气性质计算

气源基本参数如下表所示。

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

16.043

0.7174

10.395

35906

丙烷

0.3

44.097

2.0102

7.502

93244

正丁烷

0.3

58.124

2.7030

6.835

123469

正戊烷

0.4

72.151

3.4537

6.355

156.733

28.0134

1.2504

16.671

—

1.　分子量的计算

由表1-4、表1-5查得各组分分子量，按以下公式求混合气体平均分子量。

=16.60

2．相对密度的计算

由表1-4、表1-5查得各组分密以下公度，按以下公式求混合气体平均密度。

=0.7435

按以下公式求混合气体相对比重即相对密度。

=0.575

3．粘度的计算

天然气的动力粘度公式：

式中

——各组分的质量成分

经计算可得气源的动力粘度

：

。

4．热值的计算

计算可得低热值：

5．爆炸极限的计算

式中L——混合气体的爆炸下（上）限（体积%）

计算可得混合气体的爆炸极限为

6．华白指数的计算

MJ/m3

第四章耗气量计算及供需平衡

第一节各类用户的用气定额及耗热量

一、居民生活用气量

该市有13.4万，人均用气量为2000MJ/（人·年），气化率为80%，市区的面积为268h㎡,居民生活用气量为：

Q1=NKq/H

=0.8×134000×2000/36.46=5880417m³/a

二、公共建筑用气量

公共建筑耗热指标及用气规划

名称

设施规划指标

耗热指标

用气量（m³/a）

学校

共1个，每千人50人

2000MJ/（人.年）

367627

医院

共1个，每千人50床位

3500MJ/（床位·年）

643347

酒店

共2个，每千人50床位

9000MJ/（床位·年）

3308643

Q2=4319617m³/a

三、工业企业用户用气量

该市区有一个陶瓷厂，日用气量20000m³/天，每天工作时间为12小时，则每小时流量为20000/12=1667m³/h。

Q3=365×20000/36.46=200220m³/a

年总用气量

Qy=Q1+Q2+Q3=10400254m³/a

用气不均匀系数应根据城市用气量的实际统计资料而确定，本设计由于缺乏用气量的实际统计资料，故结合当地情况进行如下选取：

K1max=1.2K2max=1.1K3max=2.5

计算燃气管道的流量，应按计算月的小时最大用气量

Q=QyKmKdKh/365×24

=10400254×1.2×1.1×2.5/365×24=3918m³/h

第二节用气量平衡

用气量平衡方法及措施：

1、利用缓冲用户进行调节：

在夏季用气处于低谷时，可将多余燃气供应给这些缓冲用户使用，而在冬季用气高峰时，这些缓冲用户可改用其他燃料---这样可调节季节性不均匀和一部分日用气不均匀。

还可调整某些工业企业用户的厂休日和作息时间，以及在节日用气高峰时，有计划的暂停供应大型工业企业等方法---来调节日不均匀性。

2、利用储气设施进行调节

输配系统的储气罐、高压燃气管束储气及长输干管末端储气---都可用于调节日和小时的用气不均匀。

地下储气库---可用于调节季节性不均匀和一部分日用气不均匀。

第五章输配管网的设计

第一节输配系统组成

现代化的城市燃气输配系统是复杂的综合设施，本设计的输配系统主要是由以下几个部分组成：

1.低压、中压两级压力的燃气管网；

2.区域储配站；

第二节管网系统工艺

一、压力级别的确定：

根据本市发展现状和规划气源性质、人口分布、道路建设等实际情况，本工程拟采用长输管线储气、中压供气、低压用气、区域调压相结合的供气方式。

本市的城市燃气管网系统为中、低压两级系统，具有运行可靠、管理方便、节省投资和运行费用低等优点。

管网的压力级制为中压A和低压两级压力。

城镇燃气设计压力（表压）分级

名称

压力（Mpa）

高压燃气管道

2.5＜P≤4.0

1.6＜P≤2.5

次高压燃气管道

0.8＜P≤1.6

0.4＜P≤0.8

中压燃气管道

0.2＜P≤0.4

0.01≤P≤0.2

低压燃气管道

P＜0.01

二、供气X围：

本设计的供气X围是整个XX市东方世纪城小区。

三、管网输配系统工艺流程：

位于城市东南部区域中心的储配站接收外来天然气，经减压后送入城市中压管网，再经区域调压站送入低压管网，供给各类用户，或经专业调压站供给工业用户。

在用气低峰时，中压管道也可存储部分气量，在用气高峰时，高压末端储气量及中压储气同时向用户供气，以满足城市各类用户的需求。

第六章输配管网的布置

一、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。

二、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。

三、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，如表5-1和表5-2所示。

表5-1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

1.00

表5-2地下燃气管道与建筑物、构筑物之间的最小水平净距

项目

地下燃气管道

低压

中压

次高压

建筑物的

基础

0.7

1.0

1.5

—

外墙面（出地面处）

—

4.5

6.5

给水管

0.5

1.0

1.5

污水、雨水排水管

1.0

1.2

1.5

2.0

电力电缆（含电车电缆）

直埋

0.5

1.0

1.5

在导管内

1.0

1.5

通信电缆

直埋

0.5

1.0

1.5

在导管内

1.0

1.5

其他燃气管道

DN≤300mm

0.4

DN＞300mm

0.5

热力管

直埋

1.0

1.5

2.0

在管沟内（至外壁）

1.0

1.5

2.0

4.0

电杆（塔）的基础

≤35KV

1.0

＞35KV

2.0

5.0

通讯照明电杆（至电杆中心）

1.0

铁路路堤坡脚

5.0

有轨电车钢轨

2.0

街树（至树中心）

0.75

1.20

四、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X规定保持一定的最小垂直净距

第七章输配管网的水力计算

第一节管网水利计算及压力降的确定

一、基础数据：

天然气成分（体积百分比）

CH4

C3H8

C4H10

CmHn

0.3

1.0

0.4

天然气低热值H=36.46MJ/Nm³

密度ρ=0.7435Kg/Nm³

运动粘度ν=10.24×10-6m2/s

计算温度T=293K

二、转输流量和途泄流量计算

城市天然气分配管网的各管段根据连接用户的情况,可以分为三种:

1.管段沿途不输出燃气，用户连接在管段的末端，这种管段的燃气流量是个常数,所以其计算流量就等于转输流量；

2.分配管网的管段与大量居民用户、小型公用建筑用户相连接，这种管段的主要特征是：

由管段始端进入的燃气在途中全部供给各个用户，这种管段只有途泄流量；

3.最常见的分配管段的供气情况是：

流经管段送至末端不变的流量为转输流量

，在管段沿程输出的流量为途泄流量

，该管段上既有转输流量，又有途泄流量。

为进行变负荷管段的水利计算，可以找出一个假想不变的流量Q，使它产生的管段压力降与实际压力降相等。

这个不变量Q称为变负荷管段的计算流量，可按下式求得：

式中：

，

；

，

；

，

；

途泄流量的计算：

途泄流量只包含大量的居民用户和小型公用建筑用户。

用气负荷较大的公共建筑或工业用户应作为集中负荷来进行计算。

计算途泄流量时，假定在供气区域内居民用户和小型公共建筑用户是均匀分布的，而其数值主要取决于居民的人口密度。

其计算步骤如下：

（一）将供气X围划分为若干小区

（二）分别计算各小区的燃气用气量

分别计算各小区居民用气量、小型公共建筑及小型工业用气量，其中居民用气量可用居民人口数乘以每人每小时的燃气计算流量

（

）求得。

（三）计算各管段单位长度途泄流量

在城市燃气管网流量计算中可以认为，途泄流量是沿管段均匀输出的，管段的单位长度的途泄流量为：

式中：

，

（四）求管段的途泄流量

管段的途泄流量等于单位长度的途泄流量乘以该管段的长度。

若管段是两个小区的公共管道，需同时向两侧供气时，其途泄流量为两侧的单位长度途泄流量之和乘以管长。

转输流量的计算：

从管道终点流出的流量称为转输流量。

确定转输流量时，首先要确定管网的零点，然后从零点开始，与气流相反的方向推算到供气点，若节点的集中负荷由两侧管段供气，则转输流量可以各分担一半为宜。

三、市区中压管网水利计算：

1.计算各环的单位长度途泄流量：

1按管网布置将供气区分成小区；

2计算各环内的最大小时用气量（以面积、人口密度和每人每小时的最大用气量相乘）；

3计算供气环周边的总长；

4计算各环单位长度的途泄流量。

上述计算结果列于下表中。

环号

面积

（hm²）

居民数

（人）

最大小时用气量

（Nm²/人·h）

本环供气量

（Nm²）

环周边长

（m）

单位长度途泄流量

（Nm²/m·h）

Ⅰ

28000

0.075

2100

3004

0.699

Ⅱ

16000

1200

2800

0.429

Ⅲ

38500

2888

3694

0.782

Ⅳ

21500

1613

2850

0.566

Ⅴ

29500

2212

3133

0.668

∑Q=10013

2.各管段计算流量：

1将各管段依次编号，在距供气点最远处，假定零点的位置（6和11），同时决定气流的方向；

2计算各管段的途泄流量；

3计算各管段的转输流量，计算由零点开始，与气流相反方向推算到供气点，当集中负荷由两侧管段供气时，转输流量以各分担一半左右为宜；

4计算各管段的计算流量Q=0.55Q1+Q2。

检验转输流量的总和1-11，1-10,1-2和0-1管段输出的燃气量为1238+4076+3326+3540=12180m³/h

由各环的供气量得12172m³/h。

考虑到进位，两值基本相符。

环号

管段号

管段长度（m）

单位长度途泄流量（Nm²/m·h）

途泄流量Q1（Nm²/h）

0.55Q1（Nm²/h）

转输流量Q2（Nm²/h）

计算流量Q（Nm²/h）

附注

Ⅰ

5-4

848

0.782

663

365

334

669

学校由4-6及7-6管道各供21m³/h

4-6

653

0.699

456

251

272

5-7

653

0.699

456

251

308

559

7-6

848

0.699

593

326

347

Ⅱ

12-5

256

1.128

289

159

859

1018

酒店1由12-5及10-12管道各供95m³/h

5-7

653

0.699

456

251

308

559

10-12

520

0.566

295

162

524

686

10-9

256

1.097

281

154

2299

2453

9-8

653

0.429

280

154

496

650

8-7

464

0.429

199

109

297

406

Ⅲ

2-3

859

0.782

672

369

931

1308

酒店2由5-4及3-4管道各供95m³/h

3-4

763

0.782

597

328

334

662

2-12

968

0.782

757

416

430

846

12-5

256

10128

289

159

859

1018

5-4

848

0.782

663

365

334

699

1-10

740

1.663

1230

677

3399

4076

医院由1-10管道供73m³/h

10-12

520

0.566

295

162

524

686

1-2

623

1.384

840

462

2864

3326

2-12

968

0.782

757

416

430

846

Ⅴ

1-10

740

1.663

1230

677

3399

4076

陶瓷厂由1-11及9-11各供834m³/h

10-9

256

1.097

281

154

2299

2453

9-11

1034

0.668

691

380

834

1214

1-11

1100

0.668

735

404

834

1238

3.确定管段压力降：

假定起点压力0.3MPa，终点压力0.17MPa。

计算结果见下表：

环号

管段号

长度L

管段流量Q

管径d

单位压力降ΔP/L

管段压

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