第6章 城市燃气工程规划

第六章城市燃气工程系统规划UrbanGasSupplySystemPlanning燃气工程与能源系统的关系•世界能源结构与燃气的地位–世界能源结构–燃气的地位——能源结构的第一次大转变20世纪20年代起煤炭、石油、天然气——能源结构的第二次大转变本世纪前半期新能源——难以大规模利用,正是天然气为主的时期18世纪60年代起煤炭替代薪柴我国的能源结构•我国的能源供应结构–以煤为主、污染严重、利用率低–油气匮乏、分布不均、受国际形势影响大–水电发展受到多方限制–核电、太阳能和生物能应用处于起步阶段•我国能源消费结构–总体消费量增加迅速–电力增长（主要是居民用电）迅猛–油气消费大幅增加–煤炭消费保持增长我国燃气工程发展方向•我国城市燃气发展方向–优先使用天然气–合理利用液化石油气–发展完善煤制气–大力回收工矿余气•6.1概述•6.2城市燃气负荷预测与计算•6.3城市燃气气源规划•6.4城市燃气输配系统规划•6.5城市燃气管网布线6.1概述6.1.1城市燃气工程系统规划的内容深度6.1.2城市燃气工程系统规划的任务与程序6.1.3城市燃气工程系统规划所需资料6.1.4燃气工程系统规划基本知识6.1.1城市燃气工程系统规划的内容深度（一）城市燃气工程总体规划内容深度1.总体规划的主要内容：(1)预测城市燃气负荷；(2)选择城市气源种类；(3)确定城市气源厂和储配站的数量、位置与容量；(4)选择城市燃气输配管网的压力等级；(5)布局城市输气干管。2.总体规划图纸：（1）城市燃气供应系统现状图；（2）城市燃气供应系统规划图。（二）城市燃气工程分区规划内容深度1.分区规划的主要内容：(1)确定燃气输配设施的分布、容量和用地；(2)确定燃气输配管网的压力等级，布局输配干线管网；(3)估算分区燃气的用气量；(4)确定燃气输配设施的保护要求。2.分区规划图纸：（1）分区燃气系统现状图；（2）城市燃气系统规划图；（3）必要的附图。（三）城市燃气工程详细规划内容深度1.详细规划的主要内容：(1)计算燃气用量；(2)规划布局燃气输配设施，确定其位置、容量和用地；(3)规划布局燃气输配管网；(4)计算燃气管网管径；(5)进行造价估算。2.详细规划图纸：（1）燃气供应系统规划图；（2）必要的附图。6.1.2城市燃气工程系统规划的任务与程序（一）城市燃气工程规划的主要任务结合城市和区域燃料资源状况，选择城市燃气气源，合理确定规划期内各种燃气的用电量，进行城市燃气气源规划；确定各种供气设施的规模、容量；选择并确定城市燃气管网系统；科学布置气源厂、气化站等产、供气设施和输配气管网；制定燃气设施和管道的保护措施。（二）城市燃气工程系统规划的工作程序城市燃气网络与储配设施规划分区燃气管网与储配设施规划详细规划范围内燃气管线与供应设施规划城市燃气负荷预测确定城市燃气系统规划目标城市燃气气源规划*制定规划之后应注意及时反馈给城市规划部门，调整完善城市规划布局。6.1.3城市燃气工程系统规划所需资料(一)自然环境资料(二)城市规划资料(三)气源部分基础资料（四）输配系统基础资料6.1.4燃气工程系统规划基本知识1.概念：城市燃气（gas）系指城市居民、工业企业、事业单位等使用的各种气体燃料的总称。•涉及到的单位：–热量：J、kJ、MJ、cal、kcal–体积和重量：m3、Nm3、kg、t–热值：KJ/Nm3、KJ/kg–压力：Pa、kPa、MPa（一）燃气的概念与分类2.分类：（1）按气源分类：•天然气：指在地下多孔地质构造中自然形成的烃类气体和蒸汽的混合气体；主要组分为低分子烷烃。根据其来源分为四类：从气田采的气田气，随石油一起喷出的油田伴生气，含有石油轻质馏分的凝析气田气及从井下煤层抽出的矿井气。•人工煤气：指由固体燃料或液体燃料加工所产生的可燃气体；主要组分一般为甲烷，氢和一氧化碳。根据制气原料和加工方式不同，主要分为干馏煤气，气化煤气，油煤气和高炉煤气等。•液化石油气：是石油开采和炼制过程中作为副产品而获得的一部分碳氢化合物；主要组分为丙烷，丙烯，丁烷，丁烯等。•生物气（沼气）：是有机物质在适宜条件下受发酵微生物作用而生成的气体，主要可燃组分为甲烷。（2）按热值分类：（heatingcapacity）燃气的热值是指1Nm3燃气完全燃烧所放出的热量，单位kJ/Nm3或kJ/kg•高热值燃气（HCVgas）：天然气、部分油制气、液化石油气，30MJ/Nm3以上•中热值燃气（MCVgas）：干馏煤气，20MJ/Nm3左右•低热值燃气（LCVgas）：气化煤气，12~13MJ/Nm3（3）按燃烧特性分类：•W—华白数；•QH—燃气高热值；•d—燃气相对密度。1.城市燃气供气对象（1）居民生活用户：•城市燃气供气基本对象，优先安排并保证连续稳定供气；（2）公共建筑用户：•与城市居民生活密切相关的用户，城市燃气供气的重要对象；（3）工业企业用户：•城市中不宜建气源厂、站，生产工艺必须使用燃气，节能显著、经济效益较好。（二）城市燃气供气对象和供气原则民用优先2.城市燃气供气原则：（1）居民和公共建筑用户的用气原则：•优先满足城镇居民炊事和日常生活热水用气；•应尽量满足供气范围内的各类公共建筑的用气需要；•人工煤气一般不供锅炉用气，尤其不供季节性的供暖锅炉用气；•天然气若气量充足，并经技术经济比较认为合理时，可发展燃气供暖，但要有调节季节不均衡用气的手段。（2）工业企业用户的供气原则：•人工煤气：•优先满足工艺上必须使用煤气，用气量小，自建煤气发生站不经济的工业企业用户；•对工艺上必须使用煤气，但用气量较大的工业企业，是供应城市燃气，还是自建煤气发生站，需进行技术经济对比，并考虑“三废”处理和运输等具体条件；•对临近管网用气量不大的其他工业企业，如使用煤气可提高产品质量，改善劳动条件和生产条件的，可考虑供应燃气；•根据我国能源政策，以城市燃料代替烧油和用电，经过技术经济比较，节能效果确实比较显著，气源和输配系统又具备条件的，可以考虑供应这类工业用户；•宜供应远离城市燃气管网的工业用户与将煤气大量用于加热的工业用户；•油煤气不宜供应可以直接烧重油的工业企业。（2）工业企业用户的供气原则：•天然气：•用气量较大又位于重要地段，改用气体燃料后能显著减轻大气污染的工业企业；•能代替电力、冶金焦和其他优质燃料的工业企业；•作为缓冲用户的工业企业，如电厂等。（三）燃气质量标准1.城市燃气组分变化应符合下列要求：（1）燃气的华白指数波动范围一般不超过±5％；（2）煤气燃烧性能的所有参数指标，应与用气设备燃烧性能的要求相适应；2.人工煤气质量的指标应符合下列要求：（1）低热值大于14.65MJ／Nm3。(3500kcal／Nm3)（2）杂质允许含量的指标(mg／m3)：焦油与灰尘应小于10，硫化氢小于20，氨小于50，萘小于50(冬季)或小于100(夏季)；（3）含氧量小于1％(体积比)；（4）限制一氧化碳含量；从安全和卫生角度考虑，各国都规定了一氧化碳含量指标，瑞士1％～1．5％，日本小于8％，美国5％，我国小于10％；•3.城市燃气应具有可以察觉的臭味，无臭味或臭味不足的燃气应加臭。•燃气中臭剂的最小量应符合下列规定：•（1）有毒燃气泄漏到空气中，达到对人体允许的有害浓度之前应能察觉；•（2）无毒燃气泄漏到空气中，达到爆炸下限的20％浓度时，应能察觉；•（3）臭剂一般选择硫醇类和带环状的硫化物两种。（四）城市燃气气种选择•1）考虑环境的影响煤制气——油制气——天然气•2）考虑城市可利用资源现状•3）工业余气利用•（五）城市燃气的互换与混配•1.燃气的互换•●燃气的互换性由华白数和燃烧势指标决定•●同类燃气、热值相近的异类燃气可以互换•2.燃气的混配6.2城市燃气负荷预测与计算6.2.1城市燃气负荷的分类与用气指标6.2.2燃气的需用工况6.2.3燃气用量的预测与计算城市燃气负荷包括居民生活用气量、公共建筑用气量、房屋供暖用气量和工业企业用气量，以及未预见用气量。6.2.1城市燃气负荷的分类与用气指标（一）城市燃气负荷分类城市燃气负荷民用燃气负荷工业燃气负荷未预见用气量居民生活用气负荷公建用气负荷管网漏损量未预见新情况参考《城市燃气工程设计规范》（1）居民生活用气量计算参见居民生活耗气量指标；（2）公共建筑用气量计算参见公共建筑用户用气量指标；（3）工业用气计算一般按有利于城市燃气供应系统的发展运营要求，考虑工业用气在城市总用气量的适当比例。（二）用气指标（P189_P190）（一）月不均匀系数：表示一年中各月的用气不均匀情况。K1=该月平均日用气量/全年平均日用气量工业用户月不均匀系数可视为1，居民住宅炊事和热水用气量，公共建筑用气的月不均匀系数为1.1～1.35。Km月高峰系数1.1～1.3。（二）日不均匀系数：表示一月（或一周）中的日用气量的不均匀性。K2=该月中某日用气量/该月平均日用气量工业用户的日不均匀系数可视为1，居民和公共建筑炊事和热水的用气日不均匀系数为0.8～1.2。Kd日高峰系数1.05～1.2。（三）小时不均匀系数；表示一日中各小时用气量的不均匀性。K3=该日某小时用气量/该日平均小时用气量工企用户小时不均匀系数较低，小时高峰系数可根据工厂实际工况统计确定，居民和公建小时不均匀系数可按2.5～3.1。Kh小时高峰系数2.2～3.2。结论：K3K1K26.2.2燃气的需用工况燃气的需用工况系指用气的变化规律。6.2.3燃气用量的预测与计算（一）分项相加法：（详细规划时常用）适用于各类负荷可用计算方法得出较准确数据的情况。Q=Q1+Q2+Q3+…+Qn式中Q——燃气总用量；Q1至Qn——各类燃气负荷。（二）比例估算法：在各类燃气负荷中，居民生活与公建用气量可以较准确得出，在其他各类负荷值不确定时，可通过预测未来居民生活与公建用气在总用气量中的比例得出总得用气负荷。Q=Qs/p式中Q——燃气总用量；Qs——居民生活与公建用气量；p——居民生活用气量占总用气量比例（%）；（三）不均匀系数法1.燃气的计算月平均日用气量：（决定燃气供气规模）Q=QaKm/365+Qa(1/p-1)/365式中Q——计算月平均日用气量；Qa——居民生活年用气量（m3或kg)；p——居民生活用气量占总用气量比例（%）；Km——月高峰系数（1.1~1.3）（三）不均匀系数法：2.燃气的高峰小时最大用气量：（决定燃气输配管网管径）Q’=Q·KhKd/24式中Q’——燃气的高峰小时最大用气量；Q——计算月平均日用气量（m3)；Kd——日高峰系数（1.05~1.2）；Kh——小时高峰系数（2.2~3.2）用气量预测•确定气种–现状气种–资源状况–城市经济实力–城市自然条件–主要用户性质•选择用户–居民生活用气优先（气化率）–适当发展工业用气–根据气种选定用户用气量预测•预测的方法–多用比例估算法（总规）、分类加和法（详规），以居民用气为基准，选择适当用气比例–主要的预测参数：人口（户数）、气化率、用气指标、用气比例、燃气热值、月高峰系数–计算用气量时应注意高峰系数的使用–回归法、递增率法应慎用•预测的结果–年用气量和日用气量用以确定设施规模–小时用水量用于进行管网计算6.3城市燃气气源规划6.3.1城市燃气气源设施6.3.2城市燃气气源选择原则6.3.3城市燃气气源厂选址规划6.3.1城市燃气气源设施燃气气源（gassource）是指向城市燃气输配系统提供燃气的设施，主要指煤气制气厂、天然气门站、液化石油气供应基地及煤气发生站、液化石油气气化站等设施。（一）天然气气源设施（二）人工煤气气源设施（三）液化石油气气源设施•天然气气源设施–天然气门站——位于城市边缘或外围，接受长输管线的供气，净化、调压、计量后供应城市管网。–天然气储存基地——位于城市边缘或外围，储存、净化、调压运入或输入的天然气，供应城市管网。–天然气门站要求临近长输管线，有足够的防护空间。天然气储存基地要求临近长输管线或有便利的交通条件（铁路、码头），有足够的防护空间。6.3.1城市燃气气