1、市政环境工程学院周志刚,第三章 城市燃气工程规划,概述,城市燃气工程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。,城市公用事业的一部分,城市建设的一项重要设施,城市现代化的重要标志,重要性,第三章 城市燃气工程规划,概述,进行城市燃气工程规划时，会遇到气源、输送、储存、分配等有关方面一系列的技术经济问题。,第三章 城市燃气工程规划,主要内容,3.3.2 城市燃气管网的布置,第三节 城市燃气输配系统规划,第二节 城市燃气气源规划,第一节 城市燃气用气量的计算,3.3.1 城市燃气管网系统,3.3.3 调压室的设置,第三章 城市燃气工程规划,第一节 城市燃气用气量的计算,3.1.
2、1 燃气的分类、性质,燃气成分,可燃气体 CnHm H2 CO,不可燃气体 CO2 N2 O2 H2S,3.1.1.1 燃气的分类,第一节 城市燃气用气量的计算,燃气,液化石油气,天然气,3.1.1.1 燃气的分类,第一节 城市燃气用气量的计算,天然气,蕴藏在地层内的可燃气体低分子量烷烃的混合物存在于岩石裂缝、溶解在地下水中由钻井开采获得,纯天然气,含油天然气,油田伴气,矿井气,1）天燃气,气井开采,气井开采,伴随石油从油井溢出,从井底煤层抽出,第一节 城市燃气用气量的计算,煤制气,以煤为原料，加工制造的燃气,干馏煤气,气化煤气,利用焦炉、炭化炉对煤进行干馏所获得煤气,将固体燃料在高温下与气化
3、剂相互作用而得到的煤气,4000KJ/m3,3600KJ/m3,2）煤制气,发生炉煤气,水煤气,压力气化煤气,工艺成熟主要气源,第一节 城市燃气用气量的计算,油制气,由石油类燃料裂化而成的燃气,蓄热热裂解法,蓄热催化 裂解法,生产油制气投资省、占地少投产快、机动性强,8000-9000KJ/m3,4500-5000KJ/m3,主气源,调节气源,3）油制气,第一节 城市燃气用气量的计算,液化石油气,由石油类炼油厂催化裂化炼油装置成产得到,缺点比空气重1.5倍，易在低处聚积，遇火易发生爆炸,4）液化石油气,优点热值高液态：10800-11000KJ/m3气态： 21000-26000KJ/m3易于
4、运输、储存与分配,主要气源,第一节 城市燃气用气量的计算,3.1.1.2 燃气的基本性质,1) 燃气的密度和相对密度,对于气体而言，标准状态就是0、101.325kPa下该物质的状态。,第一节 城市燃气用气量的计算,3.1.1.2 燃气的基本性质,1) 燃气的密度和相对密度,比值，无量纲。,第一节 城市燃气用气量的计算,3.1.1.2 燃气的基本性质,2) 燃气的热值,1Kg或1m3燃料完全燃烧后，燃烧产物被冷却到与原燃料相同的温度，其产物中水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量,1Kg或1m3燃料完全燃烧时放出的热量,1Kg或1m3燃料完全燃烧后，燃烧产物被冷却到与原燃料相同的温度，其产物中水
5、蒸气未凝结成水时所放出的热量,热值,高热值,低热值,水蒸气的气化潜热,第一节 城市燃气用气量的计算,3.1.1.2 燃气的基本性质,2) 燃气的热值,第一节 城市燃气用气量的计算,3.1.1.2 燃气的基本性质,3) 爆炸极限,定义：可燃气体与空气的混合物能发生着火以至引起爆炸，此时可燃气体与空气混合的体积分数范围称为爆炸极限。,爆炸上限,爆炸下限,第一节 城市燃气用气量的计算,3.1.1.2 燃气的基本性质,3) 爆炸极限,第一节 城市燃气用气量的计算,3.1.1.2 燃气的基本性质,4) 华白数,华白数代表燃气特性的一个参数。华白数相等就意味着在同一燃具上两种然气压力相同时仍可以获得相同的
6、热负荷。,气源多种多样，同一气源的供气组分有变化；燃具是定型的，要求燃具具有适应性，允许不同组分燃气互换。,第一节 城市燃气用气量的计算,3.1.1.2 燃气的基本性质,4) 华白数,第一节 城市燃气用气量的计算,3.1.2 燃气用气量的计算,城市燃气用量,公共建筑用气量,建筑采暖用气量,燃气用气量的计算是燃气系统规划设计的基础；只有确定城市燃气的总需要量后，才能根据需要和可能性来确定城市燃气供应系统的规模。,第一节 城市燃气用气量的计算,3.1.2.1 燃气年用气量,进行燃气输配系统的规划设计时，为了确定管网的规模，首先要确定燃气的年用气量。,决定因素,用户数量用户类型用气量指标,第一节 城
7、市燃气用气量的计算,供气的一般原则,为充分发挥燃气燃料的效率，燃气的使用应尽可能的做到经济、合理。其使用主要受国家的能源及环保政策、当地的具体情况条件密切相关。,居民用户：效率高、节约燃料，减轻城市污染。工业用户：与燃煤相比，热效率更高（热电厂除外），但是用气量大，需结合具体的情况决定。,气量分配时兼顾工业与民用，根据城市燃气供应和需要的具体情况，适当发展一定数量的工业用户（用气比较均匀，有利于平衡城市燃气使用的不均匀性，减少燃气储存容量）。最终确定一个合理的比例。,第一节 城市燃气用气量的计算,供气的一般原则,供应民用用气原则：优先满足城镇居民做饭和烧水的用气；尽量满足城镇托幼、学校、医院、
8、旅馆、食堂和科研等公共建筑的需要；人工煤气一般不供应采暖锅炉用气。天然气如果充足，经过技术经济比较认为合理时，可以发展天然气采暖，但必须具有调节季节性不均衡用气的设施或手段。,第一节 城市燃气用气量的计算,供气的一般原则,供应工业用气原则：应优先供应在工艺上使用燃气后，可使产品产量及质量有很大提高的工业企业；使用燃气后能显著减轻大气污染的工业企业；作为缓冲用户的工业用户。不宜供应远离城市燃气管网的工业用户，也不宜供应将燃气大量用于热加工的机械工厂。,第一节 城市燃气用气量的计算,1） 居民生活年用气量,影响因素,燃气用具气候条件有无集中热水供应,当地统计数据分析确定,缺乏实际统计资料,居民用气
9、量指标居民数气化百分率,城市居民生活年用气量,第一节 城市燃气用气量的计算,1） 居民生活用气量,无集中采暖设备的用户在采暖期采用煤炉采暖兼烧水、做饭，因而减少了燃气用量。一般每年差10 %20，这种差别在采暖期比较长的城市表现得尤为明显；,第一节 城市燃气用气量的计算,2）公共建筑用气量,影响因素,用气设备性能发热效率加工食品的方法当地气候条件,统计数据分析得到的用气量指标,第一节 城市燃气用气量的计算,2） 公共建筑用气量,第一节 城市燃气用气量的计算,3） 建筑采暖用气量,按照不同建筑类型查表,一般70%-80%,第一节 城市燃气用气量的计算,3） 建筑采暖用气量,按照不同地区查表,第一
10、节 城市燃气用气量的计算,4） 工业用气量,影响因素,企业生产规模工作班制工艺特点,规划阶段很难精确计算,将煤消耗量折算燃气用量,考虑自然增长率不同燃料的热效率,概略计算,参照相似条件的城市工业用气量，取一个适当的百分数估算,第一节 城市燃气用气量的计算,5） 未预见气量,未预见气量,管网的燃气漏损量发展过程中未预见量,总用气量的5%,第一节 城市燃气用气量的计算,3.1.2.2 燃气小时计算流量,决定城市燃气管道与设备的通过能力和储存设施容积时，应按照燃气计算月的小时最大流量计算。,小时计算流量,系统经济性系统可靠性,初投资增加经济性差,无法满足用户需要,高,低,第一节 城市燃气用气量的计算
11、,3.1.2.2 燃气小时计算流量,小时计算流量,不均匀系数法,同时工作系数法,既有居民和公用建筑用户又有工业用户,只有居民用户尤其是庭院管网,第一节 城市燃气用气量的计算,1） 不均匀系数法,燃气需用工况,决定因素：气候条件、居民生活水平、作息制度以及工业企业的工作班次等。 理论上无法准确计算，需经过大量的积累资料，加以科学处理后才能取得需用工况的可靠依据。,城市燃气各类用户用气情况是随月、日、时变化的，具有不均匀性的特点。月不均匀性日不均匀性时不均匀性,第一节 城市燃气用气量的计算,1） 不均匀系数法,燃气需用工况,1）月用气工况 居民生活及公用建筑：气候条件（冬季多） 工业企业：生产工艺
12、的性质（连续生产的用气稳定） 建筑物供暖：所在地区的气候条件,1） 不均匀系数法,燃气需用工况,1）月用气工况 一年中各月的用气不均匀情况用月不均匀系数表示。,12个月中月不均匀系数最大的月称为计算月，并将月最大不均匀系数 称为月高峰系数。,第一节 城市燃气用气量的计算,第一节 城市燃气用气量的计算,1） 不均匀系数法,燃气需用工况,2）日用气工况 影响因素 居民生活习惯 （除节日外，比较有规律） 工业企业工作和休息制度 （比较有规律） 室外温度 （无规律）,该月中日最大不均匀系数 称为日高峰系数。,第一节 城市燃气用气量的计算,1） 不均匀系数法,燃气需用工况,3）小时用气工况 居民生活决定
13、因素：居民生活习惯、气化住宅数量、职业习惯规律：周一-周五每日有早、中、晚三个用气高峰 周六、周日仅有中、晚用气高峰供暖用户决定因素：供热机制（连续、间歇）、室外温度规律：连续供热波动较小，晚间稍高。,该日最大小时不均匀系数 称为该日的小时高峰系数。,第一节 城市燃气用气量的计算,1） 不均匀系数法,第一节 城市燃气用气量的计算,1） 不均匀系数法,最大负荷利用小时数：假设把全年8760h（24x365)所使用的燃气总量，按照一年中最大小时用量连续大量使用所能延续的小时数。,第一节 城市燃气用气量的计算,1） 不均匀系数法,用气高峰系数应根据城市用气量的实际统计资料确定当缺乏用气量的实际统计资
14、料时，居民生活和公用建筑的用气高峰系数可结合当地实际，按照下列范围选择,第一节 城市燃气用气量的计算,1） 不均匀系数法,供应用户数多时，小时高峰系数取偏小的数值。对于个别的独立居民点，当总户数少于1500户时，作为特殊情况，小时高峰系数甚至可以取3.3-4.0.供暖用户用气不均匀性可根据当地的气象资料及供暖用气工况确定。,第一节 城市燃气用气量的计算,1） 不均匀系数法,第一节 城市燃气用气量的计算,2） 同时工作系数法,第一节 城市燃气用气量的计算,2） 同时工作系数法,第一节 城市燃气用气量的计算,2） 同时工作系数法,第一节 城市燃气用气量的计算,3.1.3 燃气输配系统的供需平衡,城
15、市燃气需用工况不均匀,城市燃气气源供应量均匀,为解决均匀供气与不均匀耗气之间的矛盾，不间断的向用户供应燃气，保证各类燃气用户有足够的流量和正常压力的燃气，必须采用合适的方法使燃气输配系统供需平衡。,第一节 城市燃气用气量的计算,3.1.3 燃气输配系统的供需平衡,供需平衡方法,1）改变气源的生产能力和设置机动气源,考虑因素：气源运转、停止的难易程度、气源生产负荷变化的可能性和变化的幅度、供气的安全可靠和技术经济合理性。,方法：直立式连续炭化炉煤气：改变投料量、干馏时间（少量变化）焦炉气：无法改变油制气、发生炉煤气及液化石油气：启停方便，机动性强、负 荷调整范围大。设置调节气井,第一节 城市燃气
16、用气量的计算,3.1.3 燃气输配系统的供需平衡,供需平衡方法,2）利用缓冲用户和发挥调度作用,方法：利用大型工业企业、锅炉房作为燃气供应的缓冲用户（夏季供余气、冬季采用改烧其他固态或液态燃料）。调整大型工业企业用户厂休日和作息时间。计划调配用气，根据测点数据制定调度计划调整供气量。,第一节 城市燃气用气量的计算,3.1.3 燃气输配系统的供需平衡,3）利用储气设施,地下储气地下储气库储气量大、造价和运行费用省，可以平衡季节不均匀用气和一部分日不均匀用气。不宜用来平衡日不均匀用气及小时不均匀用气，因为急剧增加采气强度，会使储库投资和运行费用增加，不经济。,第一节 城市燃气用气量的计算,3.1.
17、3 燃气输配系统的供需平衡,液态贮存 将大量天燃气储存在特别的低温储罐或冻穴储气库中，用气高峰时送出。储罐必须保证绝热良好，储存量要大。,第一节 城市燃气用气量的计算,3.1.3 燃气输配系统的供需平衡,管道储气高压管束储气：是将一组或几组钢管埋在地下，对管内燃气加压，利用燃气的可压缩性及其在高压下和理想气体的偏差（在16MPa、15.6度条件下，天然气比理想气体体积小22%左右）进行储气。长输干管储气：夜间用气低峰时储存在管道中。白天用气高峰时再将管内储气送出。平衡小时不均匀性的好方法。,第一节 城市燃气用气量的计算,3.1.3 燃气输配系统的供需平衡,储气罐储气功能随燃气用量变化，补充制气设备所不能及时供应的部分燃气量。当停电、维修管道、制气设备发生故障时，保证一定的供气。可以混合不同组分的燃气，使混合燃气的性质均匀。作用：平衡日不均匀用气和小时不均匀用气。特点：金属耗量和投资很大。,
