燃气输配技术城市燃气需用量及供需平衡

第二章城市燃气需用量及供需平衡§2-1城市燃气需用量§2-2燃气的需用工况§2-3燃气的小时计算流量§2-4燃气输配系统的供需平衡§2-1城市燃气需用量用户类型供气原则用气量居民生活用户主要是用于日常的炊事和生活热水商业用户如饮食业、浴室、洗衣房、医院、幼儿园、托儿所、机关、学校和科研机关等工业企业生产用户主要是用于生产工艺采暖通风和空调用户燃气汽车用户其他用户包括管网的漏损量和未预见量用户类型供气原则优先发展民用用气，即居民生活用气和商业用气，它们是城市燃气供应的基本对象，其中，又应优先供给居民生活用户。在发展民用用户的同时，也要发展一部分工业用气，二者应兼顾。采暖通风和空调用气量，在气源充足的条件下，可酌情纳入。燃气汽车用气量仅指以使用天然气和液化石油气为气源时才考虑纳入。用气量居民生活用户用气量商业用户用气量工业企业用户用气量采暖通风空调用户和燃气汽车用户用气量其他用气量居民生活用户用气量居民生活用户用气量取决于居民生活用户用气量指标（用气定额）、气化百分率及城市居民人口数。nqQＱ——居民生活用户用气耗热量，MJ/年；q——居民生活用户用气量指标，MJ/人·年；η——气化百分率，%；n——城市居民总人口数，人。式中:影响居民生活用户用气量指标的因素很多，如住宅燃气器具的类型和数量，住宅建筑等级和卫生设备的设置水平，采暖方式及热源种类，居民生活用热习惯及生活水平，居民每户平均人口数，气候条件，公共生活服务设施的发展情况，燃气价格等。气化百分率是指城镇居民使用燃气的人口数占城镇居民总人口数的百分数。商业用户用气量商业用户用气量取决于商业用户用气量指标（用气定额）、城市居民人口数及商业设施标准。niiinBqQ1Ｑ——商业用户用气耗热量，MJ/年qi——某一类用途的用气量指标，MJ/人（或床位、座等）·年Bi——某一类商业设施标准，人（或床位、座等）/千n——城市居民总人口数，千人式中:影响商业用户用气量的因素很多，主要有城市燃气的供应状况，燃气管网布置情况，商业的分布情况，居民使用公共服务设施的程度，用气设备的性能、热效率、运行管理水平和使用均衡程度以及地区的气候条件等。商业设施标准，例如：居民每一千人中入托儿所、幼儿园的人数，居民每一千人应设置的医院、旅馆床位数等。工业企业用户用气量1.工业产品有用气量指标niiimqQ1式中Ｑ——工业企业用户用气耗热量，MJ/年；qi——某一项工业产品用气量指标，MJ/件；mi——某一项工业产品的年产量，件/年。2.工业产品缺乏用气量指标当工业产品缺乏用气量指标时，可按原用燃料的用量折算：niiiiiHmqQ11——工业企业用户用气耗热量，MJ/年——某一项工业产品原用燃料量，kg（或度）/件——某一项工业产品的年产量，件/年——某一项工业产品原用燃料的低发热值，MJ/kg（或度）——某一项工业产品原用燃料燃烧设备热效率，%——燃气燃烧设备热效率，%。式中:QiqiHimi采暖通风空调用户和燃气汽车用户用气量计算设计用气量时一般不包括这两项。如需要计算时，采暖通风空调用户用气量指标可按现行的标准《城市热力网设计规范》CJJ34或当地建筑物耗热量指标确定。其他用气量包括管网的漏损量和未预见量，一般其他用气量按总用气量的3~5%计算。§2-2燃气的需用工况月不均匀性日不均匀性时不均匀性月不均匀性影响居民生活月用气不均匀性的主要因素是气候条件。商业用户用气的月不均匀性与各类用户的性质有关，一般与居民生活月用气的不均匀性情况基本相似。工业企业用气在生产区域内一般按均匀考虑。工业企业用气的月不均性主要取决于生产工艺的性质以及气候条件。每月的用气不均匀情况用月不均匀系数Km表示。全年平均日用气量该月平均日用气量1K一年十二个月中，平均日用气量最大的月，即月不均匀系数最大的月称为计算月，并将该月的月不均匀系数Km称为月高峰系数。日不均匀性影响日用气不均匀情况的因素主要是居民生活习惯、工业企业的工作和休息制度及气象条件等。前两个影响因素比较有规律。一个月（或一周）的日用气不均匀情况用日不均匀系数Kd表示。可按下式计算：计算月中平均日用气量计算月中某日用气量2K计算月中，日最大不均匀系数Kd称为日高峰系数。时不均匀性各类用户小时用气不均匀情况各不相同，居民生活用户和商业用户用气的时不均匀性最显著，这主要与居民的生活习惯、气化住宅的数量、居民的职业以及工作休息制度等因素有关。一天中每个小时的用气不均匀性可用小时不均匀系数Kh表示：小时用气量计算月中最大日的平均时用气量计算月中最大日的某小3K计算月中，最大日的小时最大不均匀系数Kh称为小时高峰系数。城市燃气输配系统的管径及设备通过能力不能直接用燃气的年用气量来确定，而应按燃气计算月的小时最大流量进行计算。如何确定？太大则增加投资太小则影响正常用气不均匀系数法同时工作系数法§2-3燃气的小时计算流量一、不均匀系数法由年用气量和用气不均匀系数求得，计算公式如下：max3max2max124365KKKQQy如何确定计算所需的这些参数呢？式中：Q燃气管道计算流量yQ年用气量，Nm3/amax1K月高峰系数max2K日高峰系数max3K小时高峰系数用气高峰指标可参考相关手册，也可按下列范围选用：max1max2max31.11.31.051.22.23.2KKK不均匀系数法适用于规划、设计阶段确定居民生活和商业燃气小时计算流量。各类用户的用气量和用气不均匀性取决于很多因素，参数的选取原则如气候条件、居民生活水平及生活习惯，机关作息制度和工业企业的工作班次，建筑物内装置用气设备的情况等，因此在进行参数选取时要结合当地的具体情况综合考虑。一般供应用户多时，小时高峰系数取偏小的数值。对于个别的独立居民点，当总用户数少于1500户时，作为特殊情况，可取3.3～4.0室内和庭院燃气管道的计算流量一般按燃气用具的额定耗气量和同时工作系数K0来确定。其计算公式如下：式中：Q=kt（∑kNQn）Qn——同一类型燃具的额定流量，m3/hQ——燃气管道的计算流量，m3/hkt——不同类型用户的同时工作系数，当缺乏资料时，可取kt=1；k——燃具的同时工作系数，居民生活用燃具可按表2-6确定，商业和工业用具可按加热工艺要求确定N——同一类型燃具的数目二、同时工作系数法同时工作系数K0反映燃气用具集中使用的程度，它与用户生活规律、燃气用具的种类、数量的因素密切相关。燃具的用气定额指标及同时工作系数可参考相关手册。同时工作系数法适用于独立居民小区、庭院燃气支管和室内燃气管道计算流量的确定。§2-4燃气输配系统的供需平衡调节供需平衡的方法储气容积的确定tQo供气量用气量为了解决均匀供气和不均匀耗气之间的矛盾，必须采取合适的方法使燃气输配系统供需平衡。一、调节供需平衡的方法改变气源的生产能力和设置机动气源•须考虑气源运转、停止的难易程度、气源生产负荷变化的可能性和变化幅度。同时应考虑供气的安全可靠和技术经济合理性。可以调节季节性或日用气不均匀性，甚至可以平衡小时用气不均匀性。利用缓冲用户进行调节•主要利用一些大型的工业企业和锅炉房等作为缓冲用户，用此方法平衡季节不均匀用气及部分日不均匀用气。利用储气设施进行调节地下储气（储气量大，造价和运行费用低，可平衡季节不均匀用气和部分日不均匀用气）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，是平衡小时不均匀用气的有效方法）储气罐储气（可用来平衡日不均匀用气和小时不均匀用气，是最实用也是最常用的方法）二、储气容积的确定储气罐的主要功能储气罐所需储气量的计算方法举例说明储气罐的主要功能•随燃气用量的变化，补充制气设备所不能及时供应的部分燃气量。•停电、管道设备发生故障或维修时，保证一定程度的供气。•掺混不同组分的燃气，使燃气性质均匀。储气罐所需储气量的计算方法•确定该周内燃气供应总量当气源产量能够根据需用量改变一周内各天的生产工况时，储气容积以计算月最大日燃气供需平衡要求确定，否则应按计算月平均周的燃气供需平衡要求确定。•计算一周内逐日、逐小时的燃气供应量累计值•计算一周内逐日、逐小时的燃气需要量累计值•求出每日、每小时的燃气供应和需要的累计量差值，即燃气的储存量。•找出储存量正、负最大的两个值，并将这两个值得绝对值相加，即得出调节供需波动所需的储气量Q。•在Q的基础上，考虑燃气生产及使用上预报的误差，生产中可能出现故障等影响，以及储气罐工作条件及规格等因素调整，最终确定选用的储气罐容积。某市欲建一个储气罐，已知计算月最大日用气量为46万m3/d,气源在一日内连续均匀供气。每小时用气量占总用气量的百分数如下表所示，试确定所需的储气量。时间0-11-22-33-44-55-66-77-88-910-1111-12每小时用气量占总用气量的百分数1.951.501.412.001.602.914.105.065.206.306.44时间12-1313-1414-1515-1616-1717-1818-1919-2020-2121-2222-2323-24每小时用气量占总用气量的百分数4.904.814.764.755.807.626.154.584.483.222.802.45举例说明解：题中储气罐是用于调节日用气不均匀性的。按每日气源供气量为100%，气源均匀供气，则每小时平均供气量为4.17%。从零时记起，计算燃气供应量累计值与用气量累积值，两者的差值即为储存量，计算结果如下表所示。在燃气储存量中找出正、负的最大值，即13.7%和-4.03%，取绝对值相加得13.7%+4.03%=17.73%。所需的储气量为Q3=460000×17.73%=8155589（m3）小时燃气供应量累计值用气量燃气的储存量该小时内累计值0-14.171.951.952.221-28.341.503.454.892-312.501.414.867.463-416.672.006.869.814-520.841.608.4612.385-625.002.9111.3713.636-729.174.1015.4713.707-833.345.0620.5312.818-937.505.2025.7312.079-1041.675.2130.9410.7310-1145.846.3037.248.6011-1250.006.4443.686.32小时燃气供应量累计值用气量燃气的储存量该小时内累计值12-1354.174.9048.585.5913-1458.344.8153.394.9514-1562.504.7658.154.3515-1666.674.7562.903.7716-1770.845.8068.702.1417-1845.007.6276.32-1.3218-1979.176.1582.47-3.3019-2083.344.5887.05-3.7120-2187.504.4891.53-4.0321-2291.673.2294.75-3.0822-2395.842.8097.55-1.7123-24100.002.45100.000小时用气量占日用气量的百分数-4.0213.70用气量变化曲线平均小时供气量燃气罐工作曲线ba燃气的理论储存量占日用气量的百分数一日中的各小时24121648-4022201816141210864286420-2图2-1用气量变化曲线和贮气罐工作曲线0