城市工程系统规划第三讲

LOGO城市工程系统规划城市建设学院主讲陈仕光LOGO本文的研究意义及主要内容1.城市燃气工程系统规划LOGO燃气负荷预测与计算2城市气源规划34城市燃气网络规划课程提纲燃气基础知识1结束LOGO第一节城市燃气规划的基本知识单位热量：J、kJ、MJ、cal、kcal体积和重量：m3、万m3、kg、t热值：MJ/Nm3、MJ/kg压力：Pa、kPa、MPa燃气的类型天然气人工煤气液化石油气生物气链接LOGO来源天然气：主要成分为低分子烷烃人工煤气：主要成分为甲烷、氢和CO石油气：主要成分为丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等沼气：主要成分为甲烷热值高热值气：30MJ/Nm3中热值气：热值为20MJ/Nm3左右低热值气：如煤气，热值为12～13MJ/Nm3之间LOGO燃烧特性(华白数燃烧速度指数)国际煤联燃气分类表LOGOdQHW华白数：QH：燃气的热值d：燃气相对密度LOGOLOGO人工煤气质量的指标要求★低热值大于14.65MJ/Nm3★杂质允许含量的指标★含氧量小于1％★限制一氧化碳的含量LOGO城市燃气的互换与混配（1）互换的条件由华白数和燃烧势指标决定。一般情况下，燃气的互换只能在热值相近的不同燃气之间进行，同类燃气一般可以互换。（2）混配的条件根据燃气供应量、热值和其它指标。混配后，产生的燃气指标与原气种相近。LOGO比煤更容易点燃和熄灭，使用方便效率高燃气的调节方便厨房环境改善保护环境燃气的优势视频1LOGO燃气的供应原则优先城镇居民炊事和生活热水的用气尽量满足幼托、医院、学校、旅馆、食堂等公共建筑用气人工用气一般不供应锅炉用气LOGO工业用气的原则★优先满足工艺上必须使用燃气的企业★对临近管网，用气量不大的其它工业企业，使用燃气后可提高产品质量，改善劳动条件的，减轻污染的企业，考虑供应燃气★可以作为缓冲用户的企业★应考虑公交行业的用气返回LOGO第二节燃气负荷预测与计算一、燃气的负荷分类二、选择气种和用户三、预测的方法与结果四、燃气的需用工况—用气的变化规律五、燃气的负荷与计算公式返回LOGO用气量预测-燃气的负荷分类民用燃气负荷工业燃气负荷居民生活用气负荷公建用气负荷公共交通燃气负荷未预见用气量前进返回LOGO用气量预测-选择气种和用户★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根据气种选定用户前进返回LOGO★预测的方法多用分项加和法（详规及民用燃气）、比例估算法（总规及总用气量），以居民用气为基准，选择适当用气比例主要的预测参数：户数（人口）、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（万m3/d、万m3/a、t/d、t/a）小时用气量用于进行管网计算用气量预测-预测的方法与结果返回LOGOLOGOLOGO燃气的需用工况—用气的变化规律（1）月不均匀系数影响因素：气候条件。全年平均日用气量该月平均日用气量Km前进返回LOGO（2）日不均匀系数影响因素：受节假日等影响。该月平均日用气量该月中某日用气量dK前进返回LOGO（3）小时不均匀系数影响因素：受人们生活习惯影响。该日平均时用气量该日中某时用气量hK返回LOGO燃气负荷预测方法与计算公式a.分相相加法Q－燃气总用量Q1、Q2、···、Qn－各类燃气用量Qn2QQQ1。。。前进返回LOGO预测方法与计算公式b.比例估算法pQsQ总Q总-总用气量Qs-居民生活与公建用气量p-居民生活与公建用气量占总用气量的比例前进LOGO预测方法与计算公式b.比例估算法HnqSQq-人均用气定额(MJ/人年)n-人数H-燃气的热值前进LOGOb.比例估算法365)11(Q365KQQsmsp平均日Km-居民生活用气的月高峰系数前进LOGOb.比例估算法hKK24QQd平均日最大时Kd-日高峰系数Kh-小时高峰系数返回LOGO例题南方某城市规划期末人口数约20万，居民用气率100％，其中50％的居民使用燃气热水器，生活居民用气占总用气量的60％，燃气的热值为20MJ/Nm3。已知当地月高峰系数Km＝1.1，查表知城市使用燃气热水器的居民用气定额为5320MJ/人·年，其它居民的用气定额为2700MJ/人·年。估算城市燃气负荷前进LOGO年万/m401020/100000270020/1000005320/22/11qQ3sHnqHnq1=5320MJ/人年；q2=2700MJ/人年；n1=10万人；n2=10万人；H=20MJ/Nm3；p=0.6；Km=1.1；Kd=1.1；Kh=2.5年万年万总/3m67006.0/3m4010QspQ前进LOGOd/3m4.19365)11(Q365KQQsms万平均日pm3/h2.232.51.119.4/24hKK24QQd万平均日最大时返回LOGO第三节城市燃气气源规划气源——向城市燃气输配系统提供燃气的设施气源规划——选择适当的城市气源,确定其规模,并在城市中合理布置气源返回一、气源选择原则二、气源设施规划三、气源选址原则LOGO一、气源选择原则★因地制宜，通过技术经济比较选择★合理利用现有，制定改造、替代方案★合理确定气源设施的数量和主次分布★考虑气源厂之间及与工业企业的关系返回LOGO二、气源设施规划（1）人工煤气气源设施☆炼焦制气厂、直立炉煤气厂——产量大、热值适中、调节能力差，是城市常用的主气源设施☆水煤气厂、油制气厂——产量可调、热值偏高或偏低，一般可作为调峰气源煤气厂一般布局在城市边缘，要求足够的防护空间、良好的交通条件和邻近协作企业返回前进链接LOGO液化石油气气源设施★总供应设施——液化石油气供应基地（液化石油气储配站）★分供应设施——液化石油气气化站、混气站，用于液化石油气的管道供应★分供应设施——液化石油气瓶装供应站，用于液化石油气的瓶装供应液化石油气供应基地布局在城市边缘或外围，要求足够的防护空间、地势平坦开阔、最小风频的上风向，气化站和混气站位于负荷中心，要求足够的防护空间和平坦开阔的地势。二、气源设施规划（1）返回前进链接LOGO返回前进LOGO返回前进LOGO365VKmQanV-总储存容量n-储存天数ρ-最高工作温度下液化石油气密度（kg/m3）φ-最高温度下储罐允许充装率，一般取90%Km-月高峰系数返回前进LOGO二、气源设施规划（2）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。返回链接LOGO三、气源选址原则★煤气制气厂的选址原则（P199）★液化石油气供应基地的选址原则（P199-200）★液化石油气气化站与混气站的布置原则（P200）返回LOGO第四节城市燃气输配设施规划一、燃气输配设施二、城市燃气输配管网形制选择三、城市燃气输配管网布置四、城市燃气输配管网水力计算返回LOGO一、燃气输配设施煤气储配站作用：调峰、混气、加压规模：按工业与民用气比例确定储气系数布局：合建或对置燃气调压站作用：调压、稳压分类规模：十几平米布局：按服务半径（500米左右）前进链接LOGO一、燃气输配设施液化石油气瓶装供应站作用：供应瓶装气规模：数百平米布局：负荷中心，服务5000——7000户，服务半径小于1公里;便于运输；安全距离要求.返回链接LOGOLOGO输气管道压力(MPa)高压管道2.5PA1.6＜p≤2.5B次高压管道0.8P≤1.6A0.4＜p≤0.8B中压管道0.2＜p≤0.4A0.01＜P≤0.2B低压管道p≤0.01返回LOGO调压站功能：将接收气压降低一级再输出稳压，控制气流量分类：性质：区域，用户，专用；压力：高中压，高低压，中低压主要指标：调压能力，占地面积布置时的考虑因素：占地面积：10多平方米供气半径：0.5km位置：靠近负荷中心，远离人口密集区，不破坏景观，有防护距离返回LOGOLOGOLOGO二、城市燃气输配管网形制选择管网系统形制（按照布局方式）枝状管网环状管网管网系统形制（按照压力级数的数量）一级（低压一级与中压一级）二级（中压B低压二级与中压A低压二级）三级混合管网形制的选择形制本身的优缺点（可靠性、安全性、适用性、经济性）城市综合条件（P208）返回LOGO低压一级管网优点运行成本低简单、安全维护管理费用低缺点管道建设费用高起终点压差大厨房卫生条件差前进返回LOGO中压一级管网优点减少管道长度、节省投资良好的厨房卫生条件缺点安装水平高返回LOGO二级管网系统前进返回LOGO二级管网系统中压B、低压二级优点★供气安全；安全距离容易保障；可采用铸铁缺点★投资大；管道长度大；调压站选址问题中压A、低压二级优点★输气干管直径小；输气干管可用于调峰缺点★A管道与建筑物安全距离大；管材为钢管返回LOGO三级管网系统优点★安全★高中压可调峰缺点★维护管理不便★管网投资大返回LOGO混合管网系统★特点介于一级和二级管网系统之间返回LOGO三、城市燃气输配管网布置布局中主要注意的问题服务半径问题（中压管道及其调压站）安全距离问题（高中压管道）管网布局高压——城市边缘，注意安全防护、双线输气中压——边长2-3公里、注意安全防护（重载车道问题）、干线双线低压——边长300米左右返回视频2LOGOLOGOLOGO四、城市燃气输配管网水力计算管网管径计算涉及的主要参数管材流量压力降燃气密度运动粘度管材铸铁钢塑料返回前进LOGO水力计算的步骤布置管网计算管网各管段的途泄流量计算节点流量环状管网各管估的气流方向各管段的计算流量初步计算平差计算返回LOGO天燃气简介天燃气(liquefiednaturalgas)——一种主要由甲烷组成的气态化石燃料。主要存在于油田和天然气田，也有少量出于煤层。特点：与煤炭、石油等能源相比，天然气在燃烧过程中产生的能影响人类呼吸系统健康的物质极少，产生的二氧化碳仅为煤的40%左右，产生的二氧化硫也很少。天然气燃烧后无废渣、废水产生，具有使用安全、热值高、洁净等优势。但是，对于温室效应，天然气跟煤炭、石油一样会产生二氧化碳。因此，不能把天然气当做新能源。返回LOGO天燃气用途天然气发电天燃气发电具有缓解能源紧缺、降低燃煤发电比例，减少环境污染的有效途径，且从经济效益看，天然气发电的单位装机容量所需投资少，建设工期短，上网电价较低，具有较强的竞争力。天然气化工工业天然气是制造氮肥的最佳原料，具有投资少、成本低、污染少等特点。天然气占氮肥生产原料的比重，世界平均为80%左右。返回LOGO天燃气用途城市燃气事业特别是居民生活用燃料。随着人民生活水平的提高及环保意识的增强，大部分城市对天然气的需求明显增加。天然气作为民用燃料的经济效益也大于工业燃料。压缩天然气汽车以天然气代替汽车用油，具有价格低、污染少、安全等优点。返回LOGO三大化石能源储量及开采年限世界石油储量约14000亿桶，可开采约50年；世界煤炭储量约35000亿吨，可开采约200年；世界天然气储量约180万亿立方米，可开采约70年。我国石油储藏量约300亿桶，居世界第十位；我国煤储藏量约6000亿吨，居世界第三位；我国天然气储量约40万亿立方米，居世界第十位。返回LOGO返回LOGO返回LOGO返回LOGO返回LOGO返回LOGO返回LOGO返回LOGO返回LOGO返回LOGO返回前进焦炉煤气厂LOGO前进炼焦制气厂LOGO返回直立煤炉厂LOGO返回前进液化气储配站LOGO返回液化气储气站LOGO返回前进LNG接收站LOGO返回天燃气储气站LOGO返回前进室内燃气调压站LOGO前进调压设备LOGO前进室内调压站LOGO前