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重庆科技学院专科生毕业设计1绪论11绪论城镇燃气输配工程燃气管网多埋于地下，经过人口密集区，施工与检验、检修难度较大，且因地理条件的限制及外界原因，管网系统及燃气用户易发生火灾、爆炸或中毒事故。各类事故的发生往往会造成相当数量的人员伤亡和巨大的财产损失，造成较大的社会影响及危害。燃气包括供人们生产和生活作燃料使用的天然气、人工煤气和液化石油气等气体能源,它是现代城市必不可少的基础设施之一,与社会生产和人民生活息息相关。燃气事业的发展对优化城乡能源结构,改善城乡环境,提高人民生活质量发挥了重要作用。城镇燃气管网是城镇的命脉，燃气管网的安全运行，关系到人民生命财产的安全，应该加强管理和提高技术水平的基础上，进一步探索研究燃气管网安全事故的原因和预防措施，将燃气输配事故降低到最低限度。我国燃气输配形式趋于好转，不过燃气安全问题依然严峻。只有不断地从燃气事故得出经验教育和引进国外先进管理模式确保燃气安全发展。1.1城镇燃气输配系统城镇燃气输配系统一般由门站、燃气管网、储气设施、调压设施、管理设施、监控系统等组成[1]。城镇燃气输配系统设计，应符合城镇燃气总体规划，在可行性研究的基础上，做到远、近斯结合，以近期为主，经技术经济比较后确定合理的方案。城镇燃气输配系统压力级制的选择，门站、储配站、调压站、燃气干管的布置，应根据燃气供应来源、用户的用气量及其分布、地形地貌、管材设备供应条件、施工和运行等因素，经过多方案比较，择优选取技术经济合理、安全可靠的文案。城镇燃气干管的布置，应根据用户用量及其分布，全面规划，宜按逐步形成环状管网供气进行设计。采用天然气做气源时，平衡城镇燃气爱逐月、逐日的用气不均匀性，应由气源方（即供气方）统筹调度解决。需气方对城镇燃气用户应做好用气量的预测，在各类用户全年的综合用气负荷资料的基础上，制定逐月、逐日用气量计划。1.1.1门站设在长距离输气管线与城镇燃气输配系统交接处的燃气调压计量设施，简称城镇门站。来自长距离输气管线的燃气，先经过滤器清除其中机械杂质，然后通过调压器（见燃气调压器）、流量计（见燃气计量）进入城镇燃气输配系统。如燃气需要加臭（使燃气具有明显气味，以便漏气时易于察觉），则调压、计量后重庆科技学院专科生毕业设计1绪论2要经过加臭装置。当燃气进站或出站压力超过规定压力时，安全装置自动启动。站内发生故障时，可通过越站旁通管供气。长距离输气管线如采用清管器清管，则可将清管器接收装置设在燃气门站内，以利集中管理。1.1.2燃气管网系统城市输配系统的主要部分是燃气管网，燃气管网根据压力级制来分，我国的城市燃气管道压力级制为：低压：P＜0.01MPa；中压：0.01≤P≤0.4MPa；次高压：0.4＜P≤1.6MPa；高压：1.6＜P≤4.0MPa。根据采用的管网压力极制不同，城市燃气管网系统可分为：一级系统：仅用低压管网来分配和供给燃气，一般适用于小城镇的供气系统，如供气范围增大时，则输送单位体积燃气的管材用量将急剧增加；两级系统：由低压和中压或低压和次高压两级管网组成；三级或多级系统：包括低压、中压（或次高压）和高压的三级或多级管网。七十年代以来，由于计算机技术的发展，特别是微型计算机问世，出现了新一代的自动控制系统，一般称之为集散控制系统。这种系统是指具有集中操作管理，分散控制的功能，采用分级结构的以微处理机、CTR图象显示技术、数据通信（如电网、燃气输配、绐水、城市供热等网络）中的应用，形成了通常称之为监控及数据采集系统（SCADA）。七十年代末开始引进的微型机技术和设备，八十年代中开始引进SCADA技术，在城市燃气行业也有一些单位日进或开发SCADA技术，并建立了一定水平的SCADA系统。1.1.3储气设施①长输管道末段储气一条输气管道的末段是指从该管道的最后一个压气站到干线终点的管段。如果一条干线输气管道在中间没有压气站，则将整条管道看成末段。输气管道未段中所储存的气量称末段的气体充装量。它随管道中气体温度与压力的变化而变化，输气管道末段在一定程度上类似于储气罐。管道末段储气能力是指其最大与最小气体充装置之差。若管道的温度条件不变，末段的平均压力最高值对应气体最大充装量；平均压力最低值，对应最小气体充装量。输气管道末段的储气能力与管道的横截面积成正比，因此，增大管径是提高末段储气能力的有效方法。末段储气能力随末段长度而变化，在一定范围内，储气能力随末段长度增加而增大，但当超过某个长度界限时，储气能力将随末段长度增大而减小。②天然气储罐储气罐通常为建在地面上的钢罐。根据储气压力的大小，储气罐分为低压罐和高压罐。低压储气罐又叫气柜，其储气压力恒定并接近大气压，罐内的储气压力一般为l-4千帕，最高不超过6千帕。气柜的储气空间是可变的，因而可通过重庆科技学院专科生毕业设计1绪论3储气空间的容积变化改变储气量。高压储气罐的储气压力一般在0.8—2兆帕之间，其储气空间是固定的，可通过罐内压力的变化改变储气量。大型高压储气罐一般为球罐。除了气柜和高压储罐外，还有一种特殊的储存天然气的高压容器地下储气管束，其储气压力可以达到干线输气压力或更高的水平。一般来说，高压储气罐比气柜经济，地下储气管束比高压储气罐经济，而干线管道末段储气又比地下储气管束经济，因此，近二十年来国外很少建造天然气地面储罐（包括气柜）和地下储气管束。③地下储气库与地上储气设施相比，地下储气库具有容量大、适应性强、经济性好、安全度高、占地面积少、环境影响小等一系列优点。④溶解储存天然气可以溶解在丙烷、丁烷或其混合物（即通常所说的液化石油气LPG）中，且其溶解度随压力升高和温度降低而增大，因此可以将天然气以溶解气的形式储存在LPG中。这种储存方式所消耗的能量比液化储存低得多，且在同样的压力和容积下比常温高压罐的储气能力高4－6倍。此外，这种储气方式的设备和流程简单，易于操作管理，且安全性与经济性好，因而在供气调峰中曾获得广泛应用，但储量受限制。⑤固态储存固态储存是指将天然气在一定的温度、压力与水分条件下转化为固态水合物，然后再储存在钢制储罐中。压力越高，温度越低，天然气越容易形成水合物。此外，当天然气中含有少量碳以上的烃组分时，形成水合物的压力将比纯甲烷显著下降。例如，当温度为2℃时，纯甲烷形成水合物的压力为3.04兆帕，而掺有1％异丁烷后，甲烷形成水合物的压力降为1.32兆帕。在常压下，形成天然气水合物的温度约为-15℃，远高于天然气的液化温度，故将天然气转化为水合物所需的能量远远低于液化所需的能量。另一方面，天然气形成水合物后，体积约为原来的1／160。由此可见，在一定条件下，形成固态水合物是值得考虑的一种天然气储运方式。目前，这项技术在挪威等国已开始进入实用阶段。天然气固态储存的优点很明显，所用的设备也不复杂，但由于再气化速度、水源、脱水等方面的原因，这种方法还没有获得广泛应用。1.1.4调压设施燃气调压(计量)柜(站)作为燃气输配管网的调压装置,可为居民小区、公共用户、直燃设备、燃气锅炉、工业炉窑等供气,主要配置:燃气过滤器、燃气调压器安全切断阀、安全放散阀、铸钢球阀（或蝶阀）、计量仪表、主管道及控制管路组成。扩展功能:可配选流量计和压差计,可选配数据采集系统,可根据用户需求对重庆科技学院专科生毕业设计1绪论4调压设备采取保温增温措施。产品特性:集调压（计量）、过滤、安全切断、安全放散于一体,设备经严格的全性能测试，使燃气调压输配运行稳定、安全可靠,设备结构设计合理、造型美观、占地省、符合环保要求，适合室内、外安装,扩展性好可根据用户需求增设燃气报警，数据采集和保温增温系统,设备安装、调式简便使用、维护方便,结构合理、功能完善、可靠性高，系统协调性好,箱体材质有：钢板喷塑箱体、不锈钢箱体、彩钢板保温箱体，可满足客户不同环境需求,适用介质天然气、人工煤气、液化石油气等其他气体。1.1.5管理设施及监控系统建立健全的安全生产制度，遵循燃气管理办法，采取先进的安全技术。城市管道燃气经营企业拥有输配系统的干管、支管、调压站（器）、缸阀井、入户引入管（含阀门）、燃气表的产权，并履行安全维护责任。居民用户拥有户内除引入管阀门、燃气表外各类设施的使用权和占有权，同时负责对户内燃气设施的安全监护，燃气经营企业有权对户内燃气设施进行检查。燃气经营企业须在燃气设施所在地、建筑物或重要设施上设置明显安全警示标志，并配专职人员巡检。无线GPRS城市燃气远程监控系统应用方案，燃气GPRS远程监测主系统由燃气配送管网监控子系统、燃气计量数据采集子系统和燃气数据控制中心组成。燃气配送管网监控子系统能够实现对管网压力、流量以及环境参数、动力环境进行远程无线实时监测、控制、报警、故障诊断和排除的功能。燃气计量数据采集子系统可监测燃气用户的燃气使用量，支持GPRS在线监测功能，并可将监测的燃气使用数据按图表、报表等方式统计、查询。整套监控系统贴合燃气站实际情况，无论其实用性、可靠性、技术先进性、经济性等方面都有许多技术创新。1.2燃气的概述燃气是各种气体燃料的总称,能燃烧释放出热量，供居民和工业企业使用，常用燃气有天然气，液化石油气和人工燃气.燃气通常是各单一气体的混合物，分为可燃成份和不可燃成份，可燃成分主要有碳氢化合物氢气、一氧化碳等；不可燃成份有二氧化碳、氮气氧、气等。它是现代城市必不可少的基础设施之一,与社会生产和人民生活息息相关[2]。1.2.1我国燃气事业发展历史及其安全现状我国是一个大国，人口众多，各地区经济发展和资源条件极不平衡。东、西、南、北、沿海与内地均有很大的差距，因而造成了我国城市燃气事业起步早，发展晚的状况。我国于公元三世纪在四州就有用竹子做管道输送天然气用于制盐业的记载，作为城市燃气，则从1865年由英商在上海建水平炉生产煤气用于照明设重庆科技学院专科生毕业设计1绪论5立了最早的煤气公司开始，但发展极为缓慢。到1949年，全国只有上海、大连、沈阳、鞍山、抚顺、长春、锦州、哈尔滨、丹东九个城市有煤制气。新中国成立以后，燃气事业有了较大的发展。五十年代燃气发展主要是改造和兴建小焦炉和利用冶金工业的焦炉余气。六十年代初，四川、东北、华北等地区先后供应部分天然气，随着石油工业的发展，大中城市以LPG和开发重油制气技术为气源。七十年代，由于LPG和天然气受资源和政策限制仅略有发展，较多的还是建设以煤和石油产品为原料的煤气厂。八十年代，国内LPG的供应量逐步增加，作为优质民用燃料进入千家万户。九十年代，由于大量进口国外的LPG和天然气的开采利用使中国城市燃气事业得到了很大发展，并己成为城市建设的重要基础设施和现代化城市的重要标志。根据建设部统计公报，到1997年底，全国共有城市668个。非农业人口1.95亿人中，已有1.47亿人用上了各种燃气，普及率达到了75.71％。在燃气构成中，人工煤气呈下降趋势，天然气和LPG呈增加趋势。这里需要说明的是目前多种气源供应，是中国城市燃气发展的特点。相当长一段时间，中国的城市燃气的发展遵循着“多种气源，多种用途，因地制宜，合理利用资源”的方针。到目前气源资源依然是煤、石油（轻油或重油）、天然气和LPG，由于能源价格逐步向国际价靠拢，因而产生了各种能源资源（包括电力在内）的替代关系，中国在由计划经济向市场经济的转变中，使燃气的决策和发展变得更加复杂和困难。煤炭是中国制气的主要原料，煤炭价格上涨使煤制气企业连年处于亏损状态，产生了与国际上煤制气衰落的相同情况。近几年来，中国液化石油气用户发展很快，这是因为LPG工程具有投资省、建设快、少污染等优点，加之国内LPG生产量不断增长，沿海地区又可以国际价进口LPG，对城市燃气事业起到了良好的推动作用，也使LPG成为发展城市燃气的一种可替代能源。并由此形成了一个经济比较的对比指标。即凡燃气价格低于LPG项目工程应是可取的。凡高于LPG工程项目的是不可取的。这也是市场经济条件下发展中国燃气事业的一个重大进步，为向国际接轨迈近了一步。当然LPG工程的缺点也应考虑。国际上价格最低的是天然气，但进口LNC受经济规模限制，达到一定的规模后才有经济价值，因登陆后要配之以管道运输