1、 1 河北石油职业技术学院成人学历教育 毕业设计（论文） 题 目： 某开发区燃气管网系统简单设计 年级专业： 城市燃气工程技术 学生姓名： 田赛基 学 号 ： 201314001 指导教师： 郑娟 职 称： 中级 导师单位： 山西燃气工程技术学校 河北石油职业技术学院成人教育分院 论文完成时间： 2015 年 6 月 27 日 2 摘 要 城镇燃气化是城市现代化的重要标志之一。城镇燃气在发展生产、 提高人民生活水平、节约能源、减轻污染、改善环境等方面起着重要作用。 本设计主要是针对 文水县某 开发区进行燃气管网的规划，该设计采用天然气为气源，燃气管道主要采用钢管。首先根据城市的面积及人口情况对
2、开发区的燃气需用量进行确定，然后根据用气量及规划要求 进行管网设计。在设计燃气管网时，应全面考虑经济、技术 等方面因素，选择经济合理的最佳方案。 根据管网的布置和流量，经过水力计算的一系列步骤确定管径；再将管径作为已知条件，再选取调压设施以及用户燃具后满足供应的压力要求，设计具有一定的技术性和经济性。 关键词： 天然气 管网 用气量 管径 3 目 录 第一章 前言 . 1 1.1 概述 .1 1.2 自然地理环境概况 .1 1.2.1 地理位置 .1 1.2.2 气候条件 .1 1.3 设计原始资料 .2 1.3.1 城市面积 .2 1.3.2 燃气用户 .2 第二章 燃气的性质计算 . 2
3、2.1 气源 .2 2.2 气体性质 .3 2.2.1 平均分子量 .3 2.2.2 平均密度和相对密度 .3 2.2.3 粘度 .4 2.2.4 爆炸极限 .5 2.2.5 混合物的热值 .6 2.3 燃气质量要求及燃气的加臭 .7 2.3.1 城镇燃气质量要求 .7 2.3.2 城镇燃气的加臭 .7 第三章 燃气需用量及供需平衡 . 8 3.1 用户类型及供气原则 .8 3.2 城市用气量 .9 3.2.1 居民生活用户用气量 .9 3.2.2 商业用户用气量 .10 3.4 计算流量 . 11 3.5 燃气输配系统的供需平衡 .13 3.6 储气罐 .13 4 3.6.1 所需储气量 .
4、13 3.6.2 高压球型储气罐容积的确定 .15 第四章 输配系统方案的选择 .17 4.1 城镇燃气输配系统的组成 .17 4.2 燃气管网系统的选择 .17 第五 章 小区及室内管网设计 .18 5.1 工程概况 .18 5.2 小区燃气管道布置及水力计算 .18 5.2.1 确定管材 .18 5.2.2 花园小区管道布置 .19 5.2.3 小区水力计算 .19 5.4 室内燃气管道的布置及水力计算 .20 5.4.1 室内设计资料 .20 5.4.2 室内管道的设计 .20 5.4.3 画出水力计算图（系统图或立面图） .21 5.4.4 室内燃气管道水力计算 .21 5.2.5 管
5、段流量的计算 .22 结论 24 参考文献 . 24 致谢 . 24 1 第一章 前言 1.1 概述 城市燃气是现代化城市人民生活和工业生产的重要能源。发展城市燃气可以节约能源，减轻城市污染，提高人民生活水平，促进工业生产，提高产品质量，对加速建设现代化城市，改善城市的生态环境和投资环境具有重要意义，其社会综合效益显著。城市燃气的发展水平也是城市现代化水平的重要标志 之一 ，是建设现代化城市的必要条件。 随着社会的发展进步，人类对生存环境的要求越来越受到重视，传统的以燃煤为主的燃料消费结构对环境造成的巨大影响，也越来越被人类所共识，治理环境刻不容缓。增加优质能源在城市能源消费结构中所占的比 重
6、，特别是加大城市燃气的利用，可以大 大 减少主要大气污染物二氧化硫、烟尘的排放量，是减少大气污染物对人体损害，提高人民生活质量的最为直接、有效的方式。城市燃气燃烧后的废气中二氧化硫、氮氧化物的含量远低于其它燃料。 发展城市燃气，具有较好的社会效益、经济效益。利用城市气作为工业用燃料，可以提高工业产品质量和设备利用效益，节约能源；可以完善城市市政公共设施，改善城市的投资环境，社会效益和经济效益显著。 随着我国城镇居民生活水平的提高，人民对生活的舒适性有了更高的要求，经济性不再是消费者追求的唯一目标。大力发展利用 城市燃气，可以减轻城市居民生活的劳动量及劳动强度、改善家居环境，降低或消除液化石油气
7、在运输、储存、销售、使用等环节上的安全隐患。使用 天然 气在经济上比使用液化石油气及电能具有一定的优势。 1.2 自然地理环境概况 1.2.1 地理位置 文水县位于山西中部 太行， 文水县隶属于山西省 吕梁市 ，西依 吕梁山 ，东临 汾河水 ，位于 汾河谷地 中部。文水县东隔 汾河 与 祁县 、 平遥县 相望，南与 汾阳市 接壤，西与吕2 梁市 离石区 交界 。 1.2.2 气候条件 文水县 属暖温带大陆性半干旱 气候 ,年均气温 10 度 ,一月均温 -6 度 ,七月均温 22度 ,年均降雨量 450 毫米 ,霜冻期为十月上旬至次年四月下旬 ,无霜期 160 至 180 天。 1.3 设计原
8、始资料 1.3.1 城市面积 由平面图计算得出，城市面积为 24.5 平方公里，人口密度为 8000 人 /平方公里。城市气化率：气化率为 90。 1.3.2 燃气用户 主要 用户，分别为居民用户，商业用户 。 第二 章 燃气的性质计算 燃气是 由多种可燃气体和不可燃气体组成的混合气体。其中可燃气体有碳氢化合物、氢和一氧化碳等，不可燃气体有二氧化碳、氮和氧等。 随着燃气工业的发展，城镇燃气的种类越来越多。而确定城镇输配系统的压力级制、管径、燃气管网构筑物及防护和管理措施，都与燃气的种类有关 ；同时燃烧设备是按某一特定的燃气组分设计、制造的，虽然燃具能够适应燃气组分在一定范围的变化，但总有一个限
9、度，若燃气的组分差异很大时，将引起燃烧特性的变化。所以从燃气输配、燃烧应用和燃气互换性方面考虑，为了使燃气输配企业和燃烧设备制造厂都遵守一个共同的准则，必须将燃 气进行分类。 按燃气气源的种类通常可把燃气分为天然气、人工燃气、液化石油气和生物气等。 2.1 气源 本设计气源选择 天然气 ，其组分如下： 成分 4CH 38CH 2CO mnCH 2N 3 百分比 90.5% 2.8% 2.4% 1.5 % 2.8% 2.2 气体性质 2.2.1 平均分子量 混合气体的平均分子量按下式计算 1 1 2 2 n n1 ()100M y M y M y M （ 2.1） 1 1 6 . 0 4 3 9
10、 0 . 5 4 4 . 0 9 7 0 2 . 8 4 4 . 0 0 9 8 2 . 4 5 8 . 1 2 4 0 1 . 5 2 8 . 0 1 3 4 2 . 8100 =18.64 式中 M 混合气体平均分子量； 1 2 ny y y、 各单一气体容积成分（ %）； 1 2 nM M M、 各单一气体分子量。 2.2.2 平均密度和相对密度 混合气体的平均密度按下式计算 1 1 2 2 n n1 ()100 y y y (2.2) 1= ( 9 0 . 5 0 . 7 1 7 4 + 2 . 8 1 . 9 1 3 6 + 2 . 4 1 . 9 7 7 + 1 . 5 2 . 7
11、 0 3 + 2 . 8 1 . 2 5 0 4 ) 100 3=0.83kg/m 混合气体的相对密度 0 .8 3= 0 .6 41 .2 9 3 1 .2 9 3S (2.3) 式中 混 合气体平均密度（ 3kg/m ） ; 12n 、 标准状态下各单一气体密度（ 3kg/m ）； S 混合气体相对密度（空气为 1）； 1.293 标 准状态下空气的密度。 4 2.2.3 粘度 混合气体的粘度与气体中各组分的质量分数有关，而各组分的质量成分可由式求得。 100iii iiymg ym （ 2.4） 式中 1 2 ny y y、 各单一气体容积成分（ %）； 1 2 nm m m、 相应各组
12、分在 0时的动力粘度（ Pas）。 则可求得设计中所用燃气 中各组分的质量成分 。 各成分的质量分数计算如下： 6.781001 8 4 6 043.165.90g 4 CH 6.61 0 01 8 4 60 9 7 0.448.2g 83 HC 2.131 0 01 8 4 6 1 2 4.585.1g104 HC 72.51001846 0098.444.2g2CO 24.41 0 01 8 4 60 1 3 4.288.2g2 N 动力粘度按照式（ 2.5）计算 -61 2 n1 2 n1 0 0 1 0= gg g （ 2.5） 671.1624.4835.62.13023.1472.
13、5502.76.6395.106.78 101006 -6= 9.06 10 Pa s 式中 混合气体动力粘度（ asP ）； 12ng g g、 各组分的质量成分（ %）； 12n 、 相应各组分的动力粘度（ asP ）。 5 运动粘度按照式（ 2.6） 6 69 . 9 9 8 1 0 = 1 2 . 5 1 00 . 8 （ 2.6） 式中 混合气体的运动粘度（ 2m/s ）； 混合气体动力粘度（ asP ）； 混合气体平均密度（ 3kg/m ） 2.2.4 爆炸极限 可燃气体与空气的混合物遇明火而引起爆炸时的可燃气体浓度范围称为爆炸极限。其有爆炸上限和爆炸下限之分。 其计算公式如下：
14、1 2 1 21212100nnnnL yyy y y yL L LL L L （ 2.7）式中 L 含有惰性气体的混合气体的爆炸下 (上 )限 (体积 )； 12ny y y 、 由某一可燃气体成分与某一惰性气体成分组成的混合组分在混合气体中的容积成分 ( )； 12nL L L 、 由某一可燃气体成分与某一惰性气体成分组成的混合组分在该混合比时的爆炸极限 ( )； 12ny y y、 未与惰性气体组合的可燃气体成分在混合气体中的容积成分( )； 12nL L L、 未与惰性气体组合的可燃气体成分的爆炸极限 (体积 )。 将组分中的惰性气体按 要求 与可燃气体 进行组合，即： 24 9 0
15、. 5 % 2 . 8 % 9 3 . 3 %N C Hyy 2 .8 0 .0 39 0 .5惰 性 气 体可 燃 气 体 %9.3%4.2%5.1102 4 HCCO yy 6.15.1 4.2 可燃气体惰性气体 6 由图查得混合组分在上述混合比时的爆炸极限相应为 5% 16%和 4% 16% 按 下 式计算该天然气的爆炸极限为： %8.41.28.249.353.93 100 ll%185.98.2169.3163.93 1 0 0 hl式中 l 爆炸下限（ %）； hl 爆炸上限（ %）。 2.2.5 混合物的热值 可燃气体与空气完全燃烧时放出的放出的热量称为可燃气体的热值，根据燃烧产物中水分的形式可分低发热值和高发热值。 其计算公式如下： 1 1 2 21100 nnH y H y H y H （ 2.8） 则设计中所用燃气的高发热值为 8 8 6.1 1 35.12 6 6.1 0 18.25.908 4 2.391 0 01 hH 340.6 /MJ m 设计中所用燃气的低发热值为 6 4 9.1 2 35.124.938.29 0 2.355.901 0 01 lH 336.96 /MJ m 式中 hlHH、 燃气 高 低热值 ( 3MJ/m ); 12 nH H H、 各单一气体低热值 ( 3MJ/m )； 12ny y y、 各单一气体容 积成分（ %）。
