城市燃气工程规划11.4

城市燃气工程规划杨光2011年4月参考书目《燃气供应》詹淑慧主编中国建筑工业出版社《城镇燃气设计规范》（GB50028-2006）建设部《城镇燃气技术规范》（GB50494-2009）住建部《城镇燃气输配工程施工及验收规范》（CJJ33-2005）建设部《城镇燃气设施运行、维护和抢修安全技术规程》（CJJ51-2006）建设部《城镇燃气室内工程施工与质量验收规范》（CJJ94-2009）住建部绪论能源与燃气第一章燃气气源概论第二章燃气供应与需求第三章燃气输配系统第四章燃气供应规划的编制第五章北京市“十一五”时期燃气发展规划绪论能源与燃气一、能源概述能源是人类社会和经济发展的基本条件之一能源是指能够转换为机械能、热能、电磁能、化学能等各种能量的资源。能源发展的三个阶段1.人类首先经历了以薪柴为主的时代。2.18世纪60年代从英国开始的产业革命，世界能源结构发生了第一次大的转变，即从薪柴转向以煤炭为主。3.从20世纪20年代开始，世界能源结构发生了第二次大的转变，即从煤炭转向以石油和天然气为主。能源的分类我国能源特点我国能源资源储量比较丰富，但资源质量及资源勘探程度不很高。主要表现为：煤炭资源储量比较丰富，石油、天然气等优质能源探明储量有限。加之我国人口众多，人均能源占有量相对比较低。在过去的几十年里，终端能源消费结构中，煤炭一直占据主导地位。以煤为主的传统工业投资大、环保问题突出。我国常规能源的合理利用方面的主要问题是缺乏严格的、科学的能源管理，能量利用率比较低，能源消费系数比较高。二、燃气概述燃气可以作为燃料的气体，它通常是以可燃气体为主要成分的、多组分的混合气体。使用燃气的优势可以改善能源结构、减轻大气污染、保护生态环境，减少固体燃料及废渣的堆放和运输量。使用燃气可改善居民生活条件，缩短家务劳动时间；在某些工业生产中使用燃气，可以明显提高产品的产量及质量，提高生产过程的自动化程度和劳动生产率，进而取得良好的经济效益。由于气体燃料洁净度高，燃烧稳定、完全，火焰容易控制，因此，在使用过程中有电、热和其它燃料无法替代的优势。总之，发展燃气，可以明显地取得节能效益、环保效益和服务效益。燃气行业的发展历程第一阶段：20世纪80年代以前，在国家钢铁工业大发展的带动下和国家节能资金的支持下，全国建成了一批利用焦炉余气以及各种煤制气的城市燃气利用工程，许多城市建设了管网等燃气设施。在这一阶段，以发展煤制气为主，取得了普及用户、增加燃气供应量的成绩。第二阶段：20世纪80年代至90年代前期，液化石油气和天然气得到了很快的发展，形成了煤制气、液化石油气和天然气等多种气源并存的格局。同时出现了国内现有资源难以满足城市发展和经济建设需求的情况。由于国家准许液化石油气进口并逐步取消了配额限制，广东等沿海较发达、但能源缺乏的地区首先使用了进口液化石油气。第三阶段：20世纪90年代后期，随着天然气的勘探、开发，以陕甘宁天然气进北京为代表的天然气供应拉开了序幕，我国城镇天然气的应用进入前所未有的发展阶段。特别是西气东输工程的实施，标志着我国城镇燃气的天然气时代已经来临。同时，液化石油气小区管道供应方式的广泛应用，也为液化石油气扩展了应用领域。我国城镇燃气事业需要解决的问题城镇燃气的气化率在发达地区比较高，不发达地区比较低；许多地方的燃气管道及设施才刚刚开始建设；天然气等优质燃料与清洁能源在整个能源消费结构中所占比例还很低；由于燃气气源供应的不足，也影响了燃气应用技术的发展。我国天然气利用的总体规划在2010年前实施：1.西气东输2.俄气南供3.液化天然气进口4.近海天然气利用5.煤层气开发利用第一章燃气气源概论燃气是易燃、易爆的混合气体，有些燃气还具有毒性。燃气中可燃成分有氢气、一氧化碳、甲烷及碳氢化合物（烃类）等；不可燃成分有二氧化碳、氮气等惰性气体；部分燃气还含有氧气、水及少量杂质。第一节燃气的种类一、天然气根据矿藏特点分为：1．气田气：CH480-90％2．石油伴生气：CH480％3．凝析气田气：CH475％二、人工燃气1．干馏煤气高温：900-1100℃中温：660-800℃高温：500-580℃2．气化煤气发生炉煤气、水煤气、压力气化煤气3．油制气热裂解、催化裂解三、液化石油气(LPG)：C3C4根据来源分为：天然石油气、炼厂石油气LPG的特点液化石油气在常温常压下呈气态，但升高压力或降低温度就可以转为液态；液化石油气从气态转为液态，体积约缩小250～300倍，液态的液化石油气便于运输、储存和分配；液化石油气的热值高，低热值约为48.1MJ/Kg（液态）或87.8－108.7MJ/m3(气态)；气态液化石油气比空气重，约为空气的1.5倍；易燃易爆；气化需要吸收大量的热量。四、其他燃气煤层气与矿井气CH430-55％N230-55％天然气水合物（可燃冰）生物气（人工沼气）第二节燃气的基本性1.燃气的组成（1）表示方法容积成分yi质量成分gi分子成分xi（2）平均分子量（3）平均密度和相对密度（4）临界参数与气体状态方程（5）粘度（6）饱和蒸汽压和相平衡常数（7）沸点和露点（8）体积膨胀（9）气化潜热和凝结热（10）热值：高热值低热值（11）着火温度（12）爆炸极限第三节城镇燃气的质量要求一、气源选择依据气源资源城镇条件我国燃气发展方针优先发展天然气、扩大液化石油气供应、慎重发展人工煤气二、城镇燃气的基本要求（一）基本要求（1）热值高燃气热值过低，输配系统的投资和金属耗量就会增加。燃气低发热值一般应大于14.7MJ/m3。人工燃气热值不应低于11.7MJ/m3。（2）毒性小（3）杂质少（二）燃气中杂质及有害物的影响1）焦油与灰尘2）硫化物3）萘4）氨5）一氧化碳6）氧化氮7）水（三）城镇燃气的质量要求（四）燃气的加臭（1）燃气中含臭剂量的标准1）对于有毒燃气，如果泄漏到空气中，要求在达到对人体有害的浓度之前，一般人应能察觉；2）对于无毒燃气，如果泄漏到空气中，在达到其爆炸下限的20%浓度时，一般人应能察觉；3）当短期利用加臭剂寻找地下管道的漏气点时，加臭剂的加入剂量可以增加至正常使用量的10倍；4）新管线投入使用的最初阶段，加臭剂的加入剂量应比正常使用量高2～3倍，直到管壁铁锈和沉积物等被加臭剂饱和。（2）加臭剂应具有以下特性1）在正常使用浓度范围内，加臭剂不应对人体、管道或与其接触的材料有害；2）应具有持久、难闻且与一般气体气味有明显区别的特殊臭味；3）有适当的挥发性；4）能完全燃烧，燃烧产物不应对人体呼吸系统有害，并不应腐蚀或伤害与燃烧产物经常接触的材料；5）不与燃气的组分发生化学反应；6）加臭剂溶解于水的程度不应大于2.5％（质量成分）；7）价格低廉。我国目前常用的加臭剂主要有四氢塞吩（THT）和乙硫醇(EM)等。（3）加臭一般采用滴入式和吸收式两种方式三、气源转换与混配第二章燃气供应与需求第一节燃气的用户类型1.城镇居民用户特点：单户用气量不大，用气随机性较强。2.商业用户特点：用气量不很大，用气比较有规律。3.工业用户特点：用气比较有规律，用气量较大，而且用气比较均衡。4.其它扩展用途（1）燃气采暖与空调（2）交通工具燃气化（3）农业生产用气（4）燃气发电（5）化工用气供气原则（1）居民及商业用户一般应优先满足城镇居民的炊事及生活热水用气，尽量满足与城镇居民配套建设的公共建筑用户（如托幼园所、学校、医院、食堂、旅馆等）的用气。其它公共建筑（如宾馆、饭店、科研院所、机关办公楼等）也应优先供应燃气。（2）工业用户：当采用人工燃气为城镇燃气气源时，一般按两种情况分别处理：1）靠近城镇燃气管网，用气量不很大，但使用燃气后产品的产量及质量都会有很大提高的工业企业，可考虑由城镇管网供应燃气；应合理发展高精尖工业和生产工艺必须使用燃气，且节能显著的中小型工业企业等。2）用气量很大的工业用户（如钢铁企业等）应考虑自行产气。当采用天然气为城镇燃气气源、且气源充足时，应大力发展工业用户。但不宜供应远离城镇燃气管网的工业企业用户的用气。（3）采暖与空调用气气源为人工燃气，一般不考虑发展采暖与空调用气；当气源为天然气且气源充足时，可发展燃气采暖与空调、制冷用户，但应采取有效的调节季节性不均匀用气的措施。（4）其他用气当气源为天然气或液化石油气，且气源充足时，应从燃气的合理利用、环境保护与经济发展等方面考虑发展天然气发电、燃气汽车等用气大户。用气指标用气量指标又称为耗气定额，常用热量指标来表示用气量指标。居民生活用气量指标影响因素：1.户内燃气设备的类型2.能源多样化3.户内人口数4.社区配套设施的完善程度5.其它因素商业用户用气量指标商业用户用气量指标与用气设备的性能、热效率、地区气候条件等因素有关。工业企业用气量指标建筑物采暖及空调用气量指标燃气汽车用气量指标第二节燃气需用工况年用气量计算1.居民生活的年用气量2.商业用户年用气量3.工业企业年用气量4.建筑物采暖年用气量5.未预见量laHNkqQ1.居民生活的年用气量居民生活的年用气量与许多因素有关：居民生活习惯、作息及节假日制度、气候条件、户内燃气设备的类型、住宅内有无集中采暖及热水供应、城镇居民气化率等。式中Qa—居民生活年用气量，m3/a；N—居民人数，人；k—城镇居民气化率，％；q—居民生活用气量指标，MJ/人·a；Hl—燃气低热值，MJ/m3。laHNkqQlaHNkqQ2.商业用户年用气量Qa—商业用户的年用气量，m3/a；N—居民人口数，人；M—各类用户用气人数占总人口的比例数，％；q—各类商业用户的用气量指标，MJ/人·a；Hl—燃气的低热值，MJ/m3。laHMNqQ3.工业企业年用气量(1)参照已使用燃气、生产规模相近的同类企业年耗气量估算；(2)按工业产品的耗气定额和企业的年产量确定；(3)折算法式中Qa—工业用户的年用气量，m3/a；Gy—其它燃料年用量，t/a；Hl′—其它燃料的低发热值，MJ/kg；η′—其它燃料燃烧设备的热效率，％η—燃气燃烧设备的热效率，％；Hl—燃气低热值，MJ/m3。liyaHHGQ''10004.建筑物采暖年用气量式中Qa—采暖的年用气量，m3/a；F—使用燃气采暖的建筑面积，m2；qH—建筑物的耗热指标，MJ/m2·h；n—采暖负荷最大利用小时数，h/a；η—燃气采暖系统的热效率，％；Hl—燃气低热值，MJ/m3。式中n—采暖负荷最大利用小时数（h）；n1—采暖期（h）（北京3024h）；t1—采暖室内计算温度(℃)（北京18℃）；t2—采暖期室外平均温度(℃)（北京-1.65℃）；t3—采暖室外计算温度(℃)（北京-9℃）。lHaHnFqQ31211tttt.nn5.未预见量式中Qa′—城镇燃气年用气量总和，m3/a；Qa—城镇各类用户的年用气量，m3/a。aaQQ05.1'用气不均匀情况描述1.月用气工况计算月；月高峰系数Km2.日用气工况该月的日高峰系数Kd3.小时用气工况该日的小时高峰系数Kh全年平均日用气量该月平均日用气量1K该月平均日用气量该月中某日用气量2K该日平均小时用气量该日某小时用气量3K小时计算流量的确定:1.不均匀系数法:适用于各种压力和用途的城镇燃气分配管道的小时流量的计算。式中Qh—燃气管道的小时计算流量(m3/h)；n—最大负荷利用小时数（h/a），相当于假设一年中的用气是均匀的，并等于小时最大用气量，则全年用气量在n小时内用完，即：Km—月高峰系数，即计算月的日平均用气量和全年的日平均用气之比；Kd—日高峰系数，即计算月的日最大用气量和该月的日平均用气量之比；Kh—小时高峰系数，即计算月中最大用气量日的小时最大用气量和该日的小时平均用气量之比；Qa—年用气量（m3/a）ahQnQ1hdmKKKn243653.1~1.1mK2.1~05.1dK2.3~2.2hK2.同时工作系数法(适用于居民小区、庭院及室内燃气管道的设计计算)Qh=kt(kNQn)式