1、河南理工大学本科毕业设计 摘要摘 要城市燃气是城市建设的重要基础设施之一，也是城市能源供应当一个重要组成部分，它为城市工业、商业和居民生活提供优质气体燃料。城市燃气输配系统的绝大部分系统的绝大部分工程量，属与城市地下基础工程。本设计主要是针对该市区部分区域进行天然气供气的规划。该设计使用的天然气管道主要是钢管。在设计的过程用图论等理论编制计算机程序进行水力计算。焦作市位于河南省北部，市区人口 82 万人，市区面积 424 平方千米，政府大力推行天然气洁净能源，从而减少污染，加快城市经济建设。关键词：天然气；燃气性质； 燃气管网；水力计算；图论；供气规划河南理工大学本科毕业设计 Abstract
2、IIAbstractNatural gas is one of urban constructions important basis facilities, is also the urban energy for must an important component, it for the urban industry, the trade and the resident lives provides the high quality gaseous fuel. Natural gas loses matches systems major part resilience, is wi
3、th the city underground foundation engineering.This design is mainly for supply of natural gas in the area of planning. The design is steel pipe used in gas pipelines. In the design process use graph theory and other theories preparation computer program for hydraulic calculations.Jiaozuo developed
4、area located at Henan Province north, Urban population of 82 million people in the urban area of 424 square kilometers，The government vigorously promote clean energy natural gas, thus the reduced pollution, speed up the construction of the urban economy.Keywords：natural gas; gas properties; gas pipe
5、lines; hydraulic calculation;graph theory; supply gas planning河南理工大学本科毕业设计 目 录III目 录第一章 绪论11.1 城市燃气的重要性 11.2 中国天然气开发利用现状及发展展望 31.2.1 中国天然气产业现状31.2.2 我国天然气行业未来的展望61.3 城市燃气设计与规划的原则和任务81.3.1 城市燃气设计与规划的目的81.3.2 城市燃气设计与规划的原则91.3.3 城市燃气设计与规划的内容101.3.2 城市燃气设计与规划的任务101.4 城市的基本特点及其基础资料111.4.1 城市的基本特点111.4.2
6、城市用气参数12第二章 燃气的分类及物理、化学性质的确定142.1 城市燃气的分类142.1.1 城市燃气的分类142.1.2 城市燃气的质量标准172.1.3 城市燃气的气种选择172.2 天然气的输送182.2.1 天然气输送的分类182.2.2 天然气管道输配系统的组成192.2.3 天然气输气管道的压力分级202.3 混合气体的平均分子量（M） 212.4 混合气体的平均密度和相对密度21河南理工大学本科毕业设计 目 录IV2.4.1 混合气体的平均密度212.4.2 混合气体的相对密度212.5 混合气体的临界参数（标准状态下）222.5.1 临界温度222.5.2 临界压力222.
7、6 混合气体的运动粘度222.7 混合物的低热值232.8 混合物的爆炸极限23第三章 各类用户用气量的计算253.1 用气量计算的原则253.1.1 设计用气量根据当地供气原则和条件确定253.1.2 各种用户的燃气设计用气量253.1.3 居民生活和商业用气量指标253.1.4 工业企业用气量指标253.2 各类用户的年用气量253.2.1 居民生活年用气量253.2.2 商业用户年用气量263.2.3 工业企业年用气量263.2.4 建筑物采暖年用气量273.2.5 其他用户年用气量273.2.5 未预见量273.3 用气不均匀情况描述283.4 小时计算流量的确定30第四章 燃气输配系
8、统的供需平衡324.1 供需平衡方法324.1.1 改变气源的生产能力和设置机动气源324.1.2 利用缓冲用户和发挥调度作用32河南理工大学本科毕业设计 目 录V4.1.3 利用储气设施334.2 焦作市燃气系统的供需平衡方案334.2.1 季节调峰和月调峰334.2.2 日调峰334.2.3 小时调峰34第五章 燃气管网的选择和布线原则355.1 燃气管网系统的选择355.1.1 城市燃气系统的组成355.1.2 城市燃气管网系统分类355.1.3 采用不同压力级制的原因355.1.4 燃气管网系统的选择365.2 焦作市燃气输配系统规划方案375.2.1 城市燃气管道的布线原则375.2
9、.2 布线依据375.2.3 中压管网的布置385.2.4 管道的纵断面布置385.2.5 阀门布置395.2.6 穿越障碍物的设计405.2.7 管道的防腐42第六章 燃气输配管网的水力计算436.1 图论的基本概念436.1.1 节点、分支、图和有向图436.1.2 流体输配管网图的矩阵表示446.2 计算机水力计算的理论依据466.2.1 模型的建立466.2.2 模型的求解496.3 水力计算的过程50河南理工大学本科毕业设计 目 录VI第七章 门站的设计587.1 概述587.1.1 设计目的和作用587.1.2 设计原则587.2 站址选择587.2.1 选址原则587.2.2 站
10、址位置597.3 总图和建筑设计597.3.1 设计原则597.3.2 平面设计597.3.3 绿化设计607.3.4 建筑设计607.4 门站工艺设计607.4.1 工艺设计基本参数607.4.2 工艺流程607.5 主要设备、材料选择617.5.1 流量计量617.5.2 流量调节阀617.5.3 高中压调压器627.5.4 立式筒形过滤器627.5.5 球阀627.5.6 安全阀627.5.7 阻火器637.5.8 燃气的加臭637.5.9 管材选择级防腐65第八章 总结67参考文献68附录69河南理工大学本科毕业设计 目 录VII致谢70河南理工大学本科毕业设计 第一章 绪 论1第一章
11、 绪论1.1 城市燃气的重要性天然气是一种清洁优质能源，主要成分是甲烷，硫及其他有害物质含量比较小，因而是保护大气环境最理想的燃料。改革开放以来，中国天然气开发和利用有了很大发展。尤其在我国东北、西北、四川和沿海。以四川为例，天然气总资源量达 7.4 万亿立方米，年生产量天然气 100 亿立方米，消费 90 亿立方米。占能源结构中的 14%，高于目前日本、法国。全省 60%工业产值于天然气有关，70% 企业用上天然气，在四川 GDP 增长中占重要地位。现在全国建成天然气输送管道约 2 万公里，其中主要有：陕北北京、天津；陕北西安；陕北银川；鄯善乌鲁木齐；四川盆地；南海崖城 13-1-香港、海南
12、；东海平湖上海；渤海锦州 20-2-锦西；渤西塘沽。油气储运管网是国家基础设施建设的一部分，随着国民经济建设发展对能源和原材料，尤其是清洁能源需求量的增加，天然气输气干线和输配系统的建设将引起国家的高度重视，相应地也将会增加投资力度和加强政策支持。目前我国累计探明天然气储量主要分布在中西部地区和近海海域，天然气开发利用受到地区性的限制，为了满足我国经济发达、能源短缺点东部及东南沿海地区的需求，我国新建了六项天然气利用工程，形成了六个区域性输气管网。这六条管道分别是：涩北西宁兰州管道；“西气东输”工程新疆轮南上海管道；重庆忠县武汉管道；陕北北京复线管道；俄罗斯东北华北华东管道；引进 LNG 和利
13、用海上油气资源的管道。待这六项工程建成后，将把这些管道所在区域性管网连接起来，形成产、运、储、配、销五位一体，横穿西东、纵贯南北大天然气输送网络，这样全国的天然气利用程度也将从现在的4左右，提高到 7以上。“我国天然气大发展时代已经到来” 。随着社会的发展和生产、生活文明程度的提高，要求天然气工业有较快的发展，以改善能源结构，保护大气环境。回顾中国天然气工业的发展历程，展望第三步战略目标和第十个“五年计划” ，我们完全可以预测未来 1020 年间我国的天然气工业会有一跨越式的发展，河南理工大学本科毕业设计 第一章 绪 论2与世界发达国家天然气利用水平的差距会明显缩小。部分地区尤其是东南沿海、长
14、江三角洲等经济较发达地区清洁能源短缺，需要在今后一段时间内加快缓解。可持续发展战略和城市化发展战略需要更多的天然气等清洁能源。为实现我国国民经济持续、健康、快速发展，必须坚持保护和建设生态环境、净化家园、节约有效利用能源资源。为减少对石油资源的依赖，需尽可能地利用天然气等清洁能源替换作为燃油和化工原料的石油资源。近年来，随着东部能源短缺地区（如珠江三角洲地区）工业化程度的提高，我国每年的石油消费量达到了 4 亿吨，并有不断增长的趋势。从国家石油安全战略的角度考虑，必须减少对石油资源的依赖，用天然气等清洁能源替代这部分石油资源。这样可解决石油资源消费快速膨胀的问题。天然气输气干线和输配系统将随着
15、国家加强基础设施建设的推进而加快建设。近几年来，为了调整产业结构，加快产业优化、升级，扩大内需，拉动经济增长，我国实施了一系列积极的财政政策，加大对交通、通讯、水利等基础设施的建设等方面的投资力度。用财政贴息支持重点行业、重点企业、重点产品和重大技术装备的技术改造等工作。油气储运管网是国家基础设施建设的一部分，随着国民经济建设发展对能源和原材料，尤其是清洁能源需求量的增加，天然气输气干线和输配系统的建设将引起国家的高度重视，相应地也将会增加投资力度和加强政策支持。我国的煤层气资源十分丰富，资源量达 32 亿万立方米，主要集中在中东部地区，华北地区占总资源的 61.7。煤炭工业的总量控制为天然气
16、等清洁能源提供了良好的发展环境。综上所述，可以预期今后 1020 年间将是我国天然气开发利用呈现跨越式发展的时期，储量、产量、需求量、天然气基础设施建设、国外天然气资源的利用等都将会有较大的增长和发展。当天然气来到城市之后，我国城市燃气的发展也开始逐步走上与世界各国城市燃气相同的发展道路，科技进步也有了共同点，有了坚实的基础。这些，河南理工大学本科毕业设计 第一章 绪 论3将大大推动燃气设备的产业化发展速度，使我国城市燃气的发展发生质的飞跃，在完成向城市清洁能源战略转移中大大向前迈进一步，对改善城市大气污染和生态环境起到良好的作用，技术上也将取得更大的进步。我国城市燃气的气源主要有：天然气、液
17、化石油气、煤制气、和煤层气。国家发展燃气事业的产业政策是：贯彻多种气源、多种途径，因地制宜和综合利用的方针，要充分利用城市区域内冶金、煤炭、化工企业的焦炉气供城市居民和工业用户使用，发展城市燃气要与城市建设统一规划，逐步实施。城市地下管线是城市的重要基础设施，是城市赖以生存和发展的物质基础及必要条件。城市燃气供应系统是供应城市居民生活、公共福利事业和部分生产使用燃气的工程设施，是城市公共事业的一部分，也是城市建设的一项重要基础设施，实现城市民用燃料气体化是城市现代化的重要标志之一，城市燃气使用采用管道供应是现代化城市的发展趋势，也是城市燃气使用事业的发展方向。城市燃气使用采用管道供应，在国外发
18、达国家和国内部分大、中城市已经有一段很长的时间了，并取得了一定的社会、环境和经济效益，在有效、可靠及正常的条件下，城市管道燃气为市民提供了一种优质、清洁、方便、高效的城市使用燃气，为城市带来较为安全、经济的使用燃气，对减少城市环境污染具有良好的作用。1.2 中国天然气开发利用现状及发展展望1.2.1 中国天然气产业现状我国 2010 年的天然气产量为 944.8 亿立方米，在中国能源生产中的比例不足 4，与世界相比具有很大的差距，随着中国经济的高速发展，对清洁能源的需求不断增大，天然气存在巨大的发展空间，天然气勘探、开发、运输、销售等产业发展前景十分广阔。 中国一次能源资源丰富，在世界上占有重要位置，而天然气资源却不充足。有关资料显示，中国天然气储量在世界天然气总量中不足 2。天然气产量在世界排第十五位。
