1、 中国石油大学（华东）现代远程教育 毕业设计（论文） 题 目： 郑州市某区燃气管网规划 学习中心： 河南郑州新密奥鹏学习中心 17A 年级专业： 0903专升本 城市燃气输配 学生姓名： 郑光辉 学 号： 200903511948 指导教师： 尹佳文 职 称： 助 教 导师单位： 中国石油大学（华东） 中国石油大学 （ 华东 ） 远程与继续教育学院 论文完成时间： 2010 年 12 月 30 日 摘 要 本设计为郑州市某区燃气管网设计，某区气源为西气东输一线来气，从薛店西气东输压缩天然气母站购进部分压缩天然气，计算管网的流量，某区东北方设立二级门站，通过中压管网遍布市区，形成环网向各用户调压
2、箱供气，供用户使用。本次设计范围是从门站围墙外阀门起至楼栋调压箱的全部中压管道。 设计说明书较系统完整的叙述了燃气基本性质的计算、燃气需用量的计算、输配系统（街区城区中压燃气管网）方案的选择与水力计算、调压与计量设备的设计与选型、管道附件与防腐的设计以及穿越障碍物的设计的内容。 在 选择设计方案时坚持经济、合理、可行的原则，结合新密市地形图以及燃气用户的实际分布情况，充分考虑了节约能源和环保等方面的因素 ;进行水力计算时，采用 Excel表格的形式进行了水力计算。 城镇燃气在发展生产、提高人民生活水平、节约能源、减少污染、改善环境等方面起着重要作用。近年来，我国燃气事业获得了迅速的发展， “西
3、气东输 ”工程的实施，对城市燃气的设计、施工、运行管理等提出了新的要求。本设计系统完整的完成了某城市的燃气输配的设计，提出了好的方案。紧密结合专业和科学技术的发展，在遵循我国新的规范的基础上完成的。 关键 词 ：天然气、输配系统、水力计算、调压与计量。 目 录 第 1 章 前 言 . 1 第 2 章 设计依据 . 2 2.1 设计依据及基础资料 . 2 2.1.1 设计依据 . 2 2.1.2 基础资料 . 2 2.1.3 自然条件与地质条件 . 2 2.2 管网规划设计范围 . 2 2.3 城镇规模及人口分布 . 2 第 3 章 燃气的性质计算 . 3 3.1 燃气的基本成分 . 3 3.2
4、 燃气的性质计算 . 3 3.2.1 平均分子量 . 3 3.2.2 平均密度和相对密度 . 3 3.2.3 粘度 . 4 3.2.4 热值 . 5 3.2.5 爆炸极限 . 5 3.2.6 华白数 . 6 3.3 燃气质量要求 . 6 3.3.1 城镇燃气质 量指标应符合下列要求 . 6 3.3.2 天然气的质量指标应符合下列规定 . 6 3.3.3 城镇燃气燃气中加臭剂要求 . 7 第 4 章 燃气需用 量及供需平衡 . 8 4.1 设计原始资料 . 8 4.2 用户类型及供气原则 . 8 4.3 城市用气量 . 9 4.4 小时计算流量的计算 . 10 4.5 储气量的计算 . 10 4
5、.6 供需平衡 . 12 第 5 章 燃气输 配系统的设计 . 13 5.1 燃气输配系统的组成 . 13 5.2 燃气管网的分类及选择 . 13 5.3 中压管道布置 . 15 第 6 章 城镇燃气管道的布线 . 18 6.1 布线依据 . 18 6.2 高、中压管网的平面布置 . 18 6.3 低压管网的平面布置 . 19 6.4 管道纵断面布置 . 21 6.5 燃气管道穿越障碍物的方法 . 22 6.5.1 燃气管道穿越公路 . 22 6.5.2 燃气管道穿越铁路 . 22 6.5.3 燃气管道穿 (跨 )越河流 . 23 第 7 章 燃气管道的水力计算 . 26 7.1 中压燃气管网
6、压力降确定 . 26 7.2 中压环网水力计算 . 26 第 8 章 门站及储配站布置 . 32 第 9 章 管材及管道防腐 . 36 参 考 文 献 . 38 致 谢 . 39 1 第 1 章 前 言 当前，正值我国的西气东输工程进入运营阶段， 郑州地区的 燃气供应工程受到西气东输的影响，如今正 致力于天然气的 快速 发展中。 因此， 本设计正 是在这个前提下进行设计和远景规划的 。 本设计采用了天然气作为气源，首先根据城市的面积和人口情况对城市的燃气需用量进行确定，然后根据确定的用气量来设计计算管网的流量，在设计城市燃气管网系统时，应全面考虑经济和技术因素，选用经济合理的最佳方案 。 因此
7、本设计选用了中低压两级管网系统和中压一级管网系统进行 综合分析 和比较 ，最终选用中压一级管网系统。 在上述管网系统中， 采用了区域调压站向区域供气的方式。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，而且仍然有较高的经济性。 从设计计算方面来说，水力计算是一个重点。本设计中采用 word 的形式来进行水力计算，大大减轻了重复迭代的计算工作量。并且在表格的编制过程中，采用原始公式，减少了查阅简便图表带来的误差，使得精确性更高。 从设计理念方面来说，本设计遵从国家燃气发展和规划 设计指导思想 ，主要有： 燃气管网规
8、划，首先从节约能源消耗和方便群众生活，有利于生产发展的原则出发，本着经济合理的精神，坚持科学严谨的态度，积极使用新技术、新工艺、新材料和新设备，以达到技术先进 、经济合理的目的。 在城市总体规划的指导下，统筹规划，合理布局，避免对本市的景观造成影响； 注重近远期的结合，在设计中为将来的发展保留足够的空间； 确定合理的供气比例，优先发展民用燃气，并兼顾一定的工业用户，以调节供气不均匀性； 注重环境保护和消防安全，使本工程真正造福于人民。 2 第 2 章 设计概况 2.1 设计依据及基础资料 2.1.1 设计依据 （ 1） 郑州 市某区 地形图 （ 2） 燃气输配 （ 3） 燃气规划设计手册 （
9、4） 建筑燃气设计手册 （ 5） 城市煤气设计手册 2.1.2 基础资料 郑州 市某区 所使用的燃气的基本资料： （ 1） 郑州 市某区 使用燃气种类及其成分； （ 2） 郑州 市某区 总体规划地形图 （ 3） 郑州 市某区 分年度规划城市人口统计表； （ 4） 郑州 市某区 人口居住情况表； （ 5） 郑州 市某区 人口密度及燃气气化率； （ 6） 郑州 市某区 天然气输配工程可行性报告。 2.1.3 自然条件与地质条件 （ 1）气温：历年极端最高气温： 38 ；历年极端最低气温： -10 （ 2）年主导风向：西北风 （ 3）最大冻土深度： 0.5m （ 4）地下水位： 2.0 米 （ 5）
10、土质：以沙质粘土为主，地耐力 2-2.5kg/cm2 2.2 管网规划设计范围 设计范围：门站围墙外阀门至楼栋调压器的全部中压管道。 2.3 城镇规模及人口分布 本城市共有铁路和河流，按图纸定该市面积为 5.8km2，人口密度 50000 人/ km2，气化率 90%，查的该城区人口数位 20 万 。 3 第 3 章 燃气的性质计算 3.1 燃气 的基本 成分 郑州 市使用的燃气种类为： 表 3-1 燃气组分百分数 组分名称 4CH 104HC 83HC 104HC 2N 百分比 96 1 1 1 1 3.2 燃气 的 性质 计算 3.2.1 平均分子量 M=101 （ x1M1+x2M2+
11、xnMn） (2-1) = 0 9 7 0.441016.210 4 3 0.1696(1001 )0 1 3 4.2810 8 1.4211 2 4 0.581 =17.1244 式中 ： M混合液体平均分子量； x1、 x2 xn各单一液体分子成分 ( )； M1、 M2M n各单一液体分子量。 3.2.2 平均密度和相对密度 (1) 平均密度： =（ 11y + 22y + nny ） /100 (2-2) 7 0 3 0.210 1 0 2.217 1 7 4.096(1 0 01 2504.119136.11 =0.767kg/ m3 式中 ： 混合气体的平均分子密度 )/( 3Nm
12、kg nyyy 21, 各单一气体容积成分（ %） 4 n , 21 标准状态下各单一气体的密度 )/( 3Nmkg S 293.1 1.2930.767 =0.593 (2-3) 式中 ： 混合气体的平均分子密度 )/( 3Nmkg S混合气体相对密度（空气 为 1） 293.1 为标准状态下空气的密度 )/( 3Nmkg 3.2.3 粘度 1将容积成分换算成质量成分 质量成分： 100 MyMyg ii iii(2-4) 根据 各组分的分子量和 已知的各组分容积成分，通过计算得到 1240.5810970.441043.1696ii My 0 8 1 0.4210 1 3 4.281 =1
13、712.4434 按换算公式，各组分的质量 成分为 ： 9.891 0 04 4 3 4.1 7 1 2 0 4 3 0.16964 CHg 6.21 0 04 4 3 4.1 7 1 2 0 9 7 0.44183 HCg 9.210038.1 1 0 2 9 9 8 8.311104 HCg 5.21 0 04 4 3 4.1 7 1 2 0 8 1.421 nm HCg 6.11 0 04 4 3 4.1 7 1 2 0 1 3 4.2812 Ng 2混合气体的动力粘度 气态碳氢化 合 物的动力粘度随分子量的增加而减小，随温度的上升而上升。液态碳氢化合物的动力粘度则相反，分子量越大，动力
14、粘度越大，温度越上升，动力粘度急剧减小。 动力粘度： 5 iiigg (2-5) 6 7 1.166.13 9 5.109.896 4 9.75.28 3 5.64.35 0 2.76.20 2 3.1412 101 0 06 1009.10 6 Pas 混合气体的运动粘度为 ： 1012.137 6 7.0 1009.10 66 m2/s 3.2.4热值 )66.9318 8 6.1 1 312 6 6.1 0 118 4 2.3996(01.0 HQ 337.41 MJ/m3 )667.871649.1231240.931902.3596(01.0 LQ =35.71MJ/m3 3.2.5
15、 爆炸极限 可燃气体 和空气的混合物遇到明火而引起爆炸的可燃气体浓度范围称为爆炸极限。在这种混合物中，当可燃气体 的含量减少到不能形成爆炸混合物时的那一含量，称为爆炸下限，而当可燃气体的含量一直增加到不能形成爆炸混合物时的含量，称为爆炸上限。 nnnnLyLyLyLyLyLyL 22112211100 (2-6) 将组分中的惰性气体按照 燃气输配 图 1-12与可燃气体进行组合，即 %97%1%9624 NCH yy (2-7) 01.0961 可燃气体惰性气体 (2-8) 得各混合组分在上述混合比时的爆炸极限相应为 6%-16%。 因此 得未与惰性气体组合的甲烷的爆炸极限是 2.1%-9.5
16、%。 丁烷的爆炸极限是 1.5%-8.5%，丙烷的为 2.0%-11.7% 按上式，天然气的爆炸极限为 ： 6 %6.50.215.111.21697 100 nAnL%7.157.1115.815.911697 100 nAkLL 含有惰性气体的混合气体的爆炸下 (上 )限 (体积 )； 1y 、 2y ny 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 ( )； 1L 、 2L nL 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 ( )； y1 、 y2y n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( )； 1L 、 2L
17、 nL 未与惰性气体组合的可燃气体成分的爆炸极限 (体积 )。 3.2.6 华白数 燃气性质中影响燃烧特性的参数主要有燃气的热值 H、相对密度 s 及火焰传播速度 (即燃烧速度 )。为此导出与热值和相对密度有关的综合系数，即华白指数W。 63.485 9 5.0 51.37 sQW H MJ/m3 3.3 燃气质量要求 3.3.1 城镇燃气质量指标应符合下列要求 1)城镇燃气（应按基准气分类 ）的发热量和组分的波动应符合城镇燃气互换的要求 ； 2)城镇燃气偏离基准气的波动范围宜按现行的国家标准城市燃气分类GB/T13611 的规定采用，并应适当留有余地。 3.3.2 天然气的质量指标应符合下列规定 1)天然气发热量、总硫和硫化氢含量、水露点指标应符合现行国家标准天然气 GB17820 的一类气或二类气的规定； 2)在天然气交接点的压力和温度条件下；
