某城区枝状中压管网设计【毕业论文】.doc

1、毕业论文 文客久久 本科 毕业论文 (设计 ) 题 目： 某城区枝状中压管网设计 学 院： 学生姓名： 专 业： 油气储运工程 班 级： 指导教师： 起 止 日期： 文客久久 目 录 摘 要 .I Abstract. II 前言 .错误 !未定义书签。 1 城市基本特点及其基础资料 . 2 1.1 城市的基本特点 . 2 1.2 城市用气参数 . 2 2 燃气物理、化学性质的确定 . 6 2.1 混合气体的平均分子量（ M） . 6 2.2 混合气体的平均密度和相对密度 . 6 2.3 混合气体的临界参数（标准状态下） . 7 2.4 混合气体的运动粘度 . 7 2.5 混合气体的平均爆炸极限

2、 . 9 2.6 混合气体的低热值 . 10 2.7 计算汇总： . 10 3 各类用户的用气量计算 . 11 3.1 用气量计算的原则 . 11 3.2 各类用户的年用气量 . 11 3.3 各类用户的月用气 量计算 . 14 3.4 各类用户的日用气量计算 . 15 3.5 各类用户的小时用气量计算 . 17 4 燃气输配系统的供需平衡 . 20 4.1 用户燃气需求情况概述 . 20 4.2 储气和调峰方案 的确定 . 20 4.3 供需平衡方法 . 20 4.4 本次设计调峰方式的选择和储气方案的确定 . 21 5 枝 状管网水力计算 . 23 5.1 枝状管网基本资料 . 23 5.

3、2 枝状管网水力计算 . 24 6 燃气供应方案 . 28 6.1 燃气输配系统的构成 . 28 6.2 系统构成原则 . 28 6.3 中压管道布置原则 . 29 6.4 管道防腐 . 29 7 调压站的设计 . 31 7.1 调压站的分类 . 32 7.2 调压站及调压装置的布置 . 31 7.3 调压站的组成及其装置 . 31 7.4 调压器的选择 . 32 小结 . 33 参考文献 . 34 I 某城市枝状中压管网设计 【 摘要 】 本 设计选取的城市位于华东地区。该城区管道燃气普及率还比较低，瓶装液化石油气为居民用户的主要燃料。虽然城区瓶装液化石油气的已基本普及，但居民的耗热定额目前

4、仍然较低；管道燃气的发展初期比较困难。因为有一部分房屋结构不符合安装管道燃气的条件或居民点远离燃气管网，所以一般一个已有城市使用管道燃气的人数，很难达到百分之百。我选取的气化率为 50%。 这次 设计中， 我选用的燃气组分 CH4 96.50 % C2H6 1.80% C3 H8 0.70% C4 H10 0.32% CO2 0.22 % N2 0.46%。 混合气体的分子量 M=16.4344，密度 =0.7495kg/Nm3， 动力粘度 13.662m2/s，爆炸极限为 4.92% 15.05%。 在城市用气量方面，年用气总量 为 2824.5 104Nm3/a。月最大用气量为 270.2

5、7 104 Nm3/m。日最大总用气量为 10.3509 104 Nm3/d。小时最大用气量为 9184.18Nm3/t。储气罐容积为 8925.28 Nm3。 该城市管线沿着城市主街道布置，天然气经过进气站通过管线到达小区的调压站，再经过调压站调压进入居民或工厂。 设计中管段流量范围为 2500Nm3/h 40000Nm3/h，管径范围为219 7 mm 530 9mm， 节点压力范围为为 103.4kPa. 453.5kPa。 调压器的选择： 本次设计用调压站考虑流量进出口压力 0.4MPa-50kPa 及今后发展建设 ，选用 RTZ-NL 系列切断式调压器流量表并联，其直径为 150mm

6、，膜片直径为 630mm，通过的最大流量为 11212m3/h。 【 关键词 】 城市燃气，中压管网 ，枝状，水力计算； II The Design of Dendritic Medium voltage Distribution Pipeline Network for Some District Abstract ： This design were city is located east region. The city pipeline gas penetration rate is still relatively low, bottled liquefied petroleum

7、gas for residential users main fuel.Although bottled liquefied petroleum gas has been basically popularized, but residents of heat consumption quota are low at present.Pipeline gas development initial stage is more difficult.As a part of the housing structure does not meet the installation of gas pi

8、peline conditions or residents point away from the gas pipeline, so it is generally an existing city using gas number, it is difficult to achieve one hundred percent.I choose the gasification rate of 50%. This design, I selected gas component CH4 96.50 % C2H6 1.80% C3 H8 0.70% C4 H10 0.32% CO2 0.22

9、% N2 0.46%. The molecular weight of the gas mixture M=16.4344, Density =0.7495kg/Nm3,Dynamic viscosity 13.662m2/s,Explosion limit is 4.92% 15.05%. In the aspect of city gas,Years of gas gross of 2824.5 104Nm3/a.The maximum monthly gas consumption of 270.27 104 Nm3/m.The maximum day gas consumption o

10、f 10.3509 104 Nm3/d. The maximum hourly gas consumption of 9184.18Nm3/t.Storage tank volume of 8925.28 Nm3. The city pipeline along the city s main street layout, natural gas through inlet station via pipeline to district regulator station, after pressure regulating station surge into the residents

11、or factory.Design of pipeline flow in the range of 2500Nm3/h 40000Nm3/h,Diameter range of 219 7 mm 530 9mm The node pressure in the range of 103.4kPa 453.5kPa. Regulator selection: This design with those considering flow inlet and outlet pressure of 0.4MPa -50kPa and future development.Select the se

12、ries RTZ-NL cut type voltage regulator flow meter shunt,Its diameter is 150mm,Diaphragm diameter 630mm,The maximum flow rate of 11212m3/h. Keywords： city gas; Medium voltage distribution network ;Dendritic ;Hydraulic calculation 1 前言 城市燃气是城市建设的重要基础设施之一，也是城市能源供应的一个重要组成部分，它为城市工业、商业和居民生活提供优质气体燃料。城市燃气供应

13、系统由气源、输配管网和应用设施三部分组成。气源是指人工制气厂或天然气从干线进入城市管网的配气站 (又称门站 )。城市燃气主要有三类： 天然气 、 人工气 、 液化石油气 。输配管网是气源到用户之间的一系列燃气输送、分配和储存设施，包括管 网、储气库 (站 )、储配站和调压室等。应用设施由入户管、燃气表和燃具等组成。 城市燃气管网的建设是一个重要的、复杂的系统工程。无论是旧有的城市或新建的城市，在进行城市燃气管网规划时，需全面进行技术经济比较，达到城市燃气管网布局合理、规范、安全、维护方便的目的。 从城市管网规划设计的角度出发 ,为了既满足安全稳定供气 ,又平衡各地区用户的正常运行工况 ,并满足

14、各类事故工况 ,一般压力级制较高 (次高压 B 以上 )的城市主干网宜采用环状管网。目前 ,城市燃气管网建设较发达的欧洲城市 ,其高压管网几乎均为大型环状管网 ,并且城 市间的输气管网也尽可能成环 ,以便满足不同城市间调度的需要。但对于压力级制较低 (中低压 )的区域管网 ,由于采用环状管网和枝状管网各有利弊 ,所以没有固定的模式。通常是根据不同的用户类型、周边的气源条件和相关技术经济条件 ,进行分析后确定管网的布置形式 ,主要以合理满足各区域用户的需求为原则。从不同的角度 ,对不同结构的管网规划进行分析比较 ,并提出对于一些特殊用户的管网布置原则。 1 经济比较 尽管环状管网平均管径较枝状管

15、网小 ,但由于要满足环路的管网结构 ,环状管网的管道总长度较枝状管网增加了 85%,阀室的数量 也随管道长度的增加而增加 ,造成工程总造价增加了约32.9%。因此 ,在满足同等用户用气需求的前提下 ,尽管枝状管网需要通过增大管径来获得与环状管网同等的运行工况 ,也比环状管网更经济。 2 技术比较 由于环状管网中的每个节点至少可以由 2 个方向提供流量 ,因此 ,在环状管网中的任意一点发生断裂时 ,由于管网中各节点的瞬间压力不同 ,会重新分配各个管段中的气体流量和气体流动方向 ,以便保证各节点的流量供应。因此 ,环状管网从安全供气的角度看可靠性较高。而枝状管网中的某点若发生断裂 ,将会影响局部地

16、区燃气的正常供应。特别是如 果枝状管网中发生事故的管道是燃气供应干管 ,则将会影响到更大范围的用户。另外 ,环状管网中的各节点的压力较枝状管网更趋于均衡。对于管网来说 ,较均衡的节点压力意味着更稳定的运行工况、更安全的供气和对下一级管网设备更好的保护。因此 ,从管网运行工况的角度来说 ,环状管网方案优于枝状管网方案。 小城镇用户一般分布在城市的边缘 ,用户分布较为分散。在燃气工程规划前 ,一般情况下小城镇已有较大规模的潜在居民用户 (从几千户至几万户不等 ),很多居民、商业、工业用户的位置基本确定 ,乡镇路网建设基本成形。由于燃气负荷分布比较分散， 规划中宜选择枝状管网。其优点是大量减少管道工

17、程量 ,降低造价 ,便于维护。为了提高管网供气的均衡性 ,可通过增加对置气源的方法 ,平衡燃气管网中的节点压力。 2 1 城市基本特点及基本资料 1.1 城市基本资料 该市位于华东地区。市域面积 6842 平方公里，建成面积 220 平方公里，全市总人口 560多万，其中市区人口 150 多万，预计 10 年的发展人口 178 万。 现该城区管道燃气普及率还比较低，瓶装液化石油气为居民用户的主要燃料。虽然城区瓶装液化石油气的已基本普及，但居民的耗热定额目前仍然较低；管道燃气的发展初期比较困难。因为 有一部分房屋结构不符合安装管道燃气的条件或居民点远离燃气管网，所以一般一个已有城市使用管道燃气的

18、人数，很难达到百分之百。 1.2 城市燃气组分和其他相关资料 1.2.1 目前工业和民用均以煤为主要的燃料，规划将实现气化，近期气化率为 50%； 1.2.2 天然气长输管线将从西北方的门站引入城市，天然气进门站的压力为 0.5MPa； 1.2.3 天然气容积成份 表 1-1 天然气的容积组分表及成分数据（） 燃气组成 CH4 C2H6 C3H8 C4 H10 CO2 N2 容积成分 （ %） 96.50 1.80 0.70 0.32 0.22 0.46 分子量 M（ ） 16.0430 30.0700 44.0970 58.1240 44.0098 28.0134 密度 0 （ kg/Nm）

19、 0.7174 1.3553 2.0102 2.7030 1.9771 1.2504 相对密度 （ s） 0.55 1.048 1.554 2.090 1.5445 0.9671 临界温度 cT （ K） 191.05 305.45 368.85 425.95 304.2 126.2 临界压力 cp （ Mpa） 4.6407 4.8839 4.3975 3.6173 3.994 7.3866 高发热值 hH (MJ/m) 39.842 70.351 101.266 133.886 低发热值 lH (MJ/m) 35.902 64.397 93.240 123.649 3 爆炸上限 lL（体积

20、 %） 5.0 2.9 2.1 1.5 爆炸下限 hL（体积 %） 15.0 13.0 9.5 8.5 动力黏度 )(106 sPa10.395 8.600 7.502 6.835 14.023 16.671 运动黏度 )/(10 26 sm 14.50 6.41 3.81 2.53 7.09 13.30 1.2.4 居民生活用气定额 表 1-2 城镇居民生活用气量指标（ MJ/人年 (1.0 104kcal/人 年 )） 城镇地区 有集中采暖的用户 无集中采暖的用户 华北地区 2303 2721（ 55 56） 1884 2303（ 45 55） 华东和中南地 区 2093 2303（ 50

21、 55） 北京 2721 3140（ 65 75） 2512 2931（ 60 70） 成都 2512 2931（ 60 70） 1.2.5 商业（小型共建）用气定额 表 1-3 商业（小型共建）用气定额 类别 小类 单位 用气量指标 居民 住宅 MJ/（人 a） 2093 2303 商业 职工食堂 MJ/人年 1884 2303 饮食业 MJ/人年 7955 9211 幼儿园 托儿所 全托 MJ/人年 1884 2512 半托 MJ/人年 1256 1679 医院 MJ/人年 2931 4187 理发店 MJ/人次 3.53 4.19 招待所 宾馆 有餐厅 MJ/人年 3350 5024 无

22、餐厅 MJ/人年 670 1047 商业（小型共建）的千人指标 表 1-4 商业（小型共建）千人指标 序号 项目 千人指数 备注 1 医院 3 3.75 床位 2 餐饮（大型） 3 3.2 座位 4 3 餐饮（一般） 1.9 2.4 座位 4 职工食堂 2.1 3 座位 5 学校 8 12 座位 10 次 /人年 6 宾馆 7 10 床 有餐厅和无餐厅各按一半考虑 7 托儿所 20 25 座位 全托、半托各半 1.2.6 工业企业用气负荷： 工厂一 ： 14000Nm3 工厂二 ： 6000Nm3 1.2.7 大型公共建筑用气负荷： 高级宾馆（共两处） 200 Nm3/h（三班制） 宾馆（共三

23、处） 160 Nm3/h（二班制） 1.2.8 不均匀系数： a.月不均匀系数 表 1-5 2003 年月不均匀系数表 月份 1 2 3 4 5 6 系数 1.30 1.20 1.22 0.94 0.87 0.88 月份 7 8 9 10 11 12 系数 0.84 0.82 0.81 0.90 1.01 1.21 b.日不均匀系数（居民用户及商业用户）（工业和公共建筑实行两班制） 表 1-6 2003 一月日不均匀系数 日期 日不均匀系数 时间 日不均匀系数 1 0.99 17 0.99 2 0.91 18 1.08 3 0.93 19 1.13 4 0.97 20 1.21 5 1.08

24、21 1.32 6 0.90 22 0.86 7 0.84 23 0.79 8 0.96 24 0.79 9 0.98 25 0.99 10 1.06 26 1.02 11 1.05 27 1.02 12 0.97 28 1.09 13 0.95 29 0.99 14 0.97 30 0.99 15 0.95 31 1.10 16 1.05 5 c.小时不均匀系数： 表 1-7 2003 年 1 月 21 日小时不均匀系数表 时间 小时不均匀系数 时间 小时不均匀系数 1 时 -2 时 0.05 13 时 -14 时 1.14 2 时 3 时 0.05 14 时 15 时 1.61 3 时 4

25、 时 0.05 15 时 16 时 2.13 4 时 5 时 0.05 16 时 17 时 3.04 5 时 6 时 0.09 17 时 18 时 2.72 6 时 7 时 0.20 18 时 19 时 1.37 7 时 8 时 0.89 19 时 20 时 0.37 8 时 9 时 1.21 20 时 21 时 0.71 9 时 10 时 1.34 21 时 22 时 0.32 10 时 11 时 1.77 22 时 23 时 0.21 11 时 12 时 2.33 23 时 24 时 0.37 12 时 13 时 1.77 24 时 1 时 0.23 6 1 2 21 ()100iinny

26、y y y 2 燃气物理及化学性质的确定 2.1 混合气体的平均分子量 按公式算 100 .2211 nn MyMyMyM (2-1) 式中： M 混合气体平均分子量； y1、 y2 yn 各单一气体容积成分（）； M1、 M2 Mn 各单一气体分子量。 计算结果： M=(96.5 16.0430+1.8 30.0700+0.7 44.0970+0.32 58.1240+0.22 44.0098+0.4628.0134)/100 = (1548.1495+54.126+2.8679+18.5997+9.6822+12.8862)/100 =16.4344 2.2 混合气体的平均密度和相对密度

27、按公式计算 (2-2) 式中 : 混合气体的平均密度 （ kg/Nm3）； y1、 y2 yn 各单一气体容积成分（ %） 、 2 n 标准状态下各单一气体的密度 （ kg/Nm3）； 计算结果： 7 4 9 5.05 7 5 1 8 4.04 3 4 9 6 2.08 6 4 9 6.04 0 7 1 4.14 3 9 5 4.22 2 9 1.691 0 012 5 0 4.146.09 7 7 1.122.07 0 3 0.232.00 1 0 2.27.03 5 5 3.18.17 1 7 4.05.961 0 01按公式计算 MVMS 293.1293.1 式中 ： S 混合气体的相对密度 VM 为混合气体平均摩尔容积 (Nm3/kmol) 1.293 为标准状态下空气的密度 (kg/ Nm3) 计算结果 5797.0293.1 7495.0293.1 S