毕业设计说明书燃气副本.docx
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毕业设计说明书燃气副本
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。
本设计主要是针对绿园小区进行燃气管网的规划，该设计采用天然气为气源，燃气管道主要采用镀锌钢管。
首先根据小区的用户数量对小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。
本设计小区选用了低压管网系统，锅炉房选用了中压管网系统。
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，管道
Abstract
UniversalityofGasincityisanimportantsignofthemodernizationofcity.Inthedevelopmentandproductionofcity,improvinglivingstandards,energyconservation,reducingpollutionandimprovingtheenvironment,gasplaysasanimportantrole.
ThethemeofthispaperistodesignthegasnetworkintheLvyuanvillage,takingthenaturalgasasthegassource,thegalvanizedsteelpipeasthemaingaspipeline.Firstly,accordingtotheusersofthelvyuanvillagetodeterminetheamountofgasneeded;andsecondlytodesignthenetworkaccordingtothegasconsumptionandtherequirementsoftheplan.Inthedesignofgaspipelinenetwork,theeconomic,technologicalandotherfactorsshouldbeconsideredComprehensively;finally,choosethebesteconomicalsolution.thisdesignhasselectedlowpressesofpipenetworkssystems，biolerroomhasselectedmediumpressesofpipenetworkssystems.
Intheabovepipenetworksystem,usedtheregiontoadjustthepressuretostandtotheregionairfeedway.Accordingtopipenetworkarrangementandcurrentcapacity,processwaterpowercomputationaseriesofstepsdefinitecaliber;Againthecalibertookthedatum,afterselectstheaccenttopressthefacilityaswellastheuseragainburnshassatisfiesthesupplythepressurerequest.Thedesignhastheverygoodtechnicalnatureandtheefficiency.
Keywords:
thenaturalgas，thepipenetwork，gasconsumption，pipe
前言
为了巩固我们在校所学专业知识，所以在老师的指导下我们开始了这次的燃气毕业设计；在这次的设计中主要目的是熟悉掌握一些水力计算步骤及管道的室内外布置方法；以及具备熟练运用CAD工具来绘图的能力来完成所设计的管道绘制。
众所周知，城市燃气已经成为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，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。
“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及西气东输国家战略项目的深入，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。
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。
第一章小区用气状况的原始资料分析
1.1自然地理环境概况
1.1.1地理位置
所设计小区地处成都市区，成都市区位于成都平原东部，市中心位于北纬30.67度，东经104.06度,平均海拔约500米。
东北与德阳市、东南与资阳市毗邻，西南与雅安市相接，西北与阿坝藏族羌族自治州接壤，南与眉山市相连。
东西最大横距192公里，南北最大纵距166公里，辖区总面积12390平方公里，市区面积598平方公里。
成都平原是我国西南地区最大的平原。
1.1.2气候条件
成都气候温和、四季分明、无霜期长、雨量充沛、日照较少。
多年年平均气温为16.2℃，年最高气温为37.3℃，年极端最低气温为-5.9℃，最热月出现在7～8月，月平均气温为25.4和25.0℃，最冷月出现在1月，月平均气温为5.6℃；年总降水量为918.2毫米，雨量主要集中在7～8月，月降雨量分别为225和229毫米，降雨最少月份为12和1月，月降雨量分别为6毫米左右，暴雨期普遍出现在5～9月，常年暴雨出现的始终期分别在6月底7月初和8月下旬。
冬无严寒，对小春和畜牧生长有利，连续的多雾天气对交通航运影响较大，冬干、寡照比较明显。
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：
表1-1：
天然气组分
成分
CH4
C2H6
C3H8
CO2
N2
百分比
97.5%
0.2%
0.2%
0.5%
1.6%
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
（2-1）
式中
——混合气体平均分子量；
——各单一气体容积成分（%）；
——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
（2-2）
=
=0.74Kg/m3
混合气体的相对密度
0.57（2-3）
式中
——混合气体平均密度（
）;
——标准状态下各单一气体密度（
）；
——混合气体相对密度（空气为1）；
——标准状态下空气的密度。
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。
（2-4）
式中
——各单一气体容积成分（%）；
——相应各组分在0℃时的动力粘度（Pa•s）。
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：
动力粘度按照式（2-5）计算
（2-5）
式中
——混合气体动力粘度（Pa.s）；
——各组分的质量成分（%）；
——相应各组分的动力粘度（Pa.s）。
运动粘度按照式（2.6）
（2-6）
式中
——混合气体的运动粘度（m2/s）；
——混合气体动力粘度（Pa.s）；
——混合气体平均密度（Kg/m3）；
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：
（2-7）
式中
——含有惰性气体的混合气体的爆炸下（上）限（体积％）；
——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（％）；
——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（％）；
——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（％）；
——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：
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：
式中
——爆炸下限（%）；
——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：
（2-8）
则设计中所用燃气的高发热值为
设计中所用燃气的低发热值为
式中
——燃气高低热值（MJ/m3）;
——各单一气体低热值（MJ/m3）；
——各单一气体容积成分（%）。
2.2.6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
华白指数
（2-9）
式中
——华白指数（MJ/m3）；
——燃气低热值（MJ/m3）；
——混合气体相对密度（空气为1）。
2.3燃气质量要求及燃气的加臭
2.3.1城镇燃气质量要求
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.采用天然气做气源时，天然气的质量指标：
（1）天然气的发热量、总硫量和硫化氢含量、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，天然气的烃露点应比最低环境温度低5℃；天然气中不应有固态、液态或胶状物质。
主要规定叙述如下：
1）天然气的高热值大于31.4MJ/m3；
2）总硫量小于270mg/m3；
3）硫化氢含量小于20mg/m3；
4）二氧化碳含量小于3%（体积）；
5）无游离水。
2.3.2城镇燃气的加臭
城镇燃气是具有一定毒性的爆炸性气体，又是在压力下输送和使用。
由于管道及设备材质和施工方面存在问题和使用不当，容易造成漏气，有引起爆炸、着火和人身中毒的危险。
因此，当发生漏气时应能及时被人们发觉进而消除燃气的泄露。
所以需要对没有臭味的燃气进行加臭。
作为城镇燃气的气源，如干馏煤气、水煤气、油制气、天然气和液化石油气多数含有硫化物，因此其本身都具有臭味。
仅部分地区使用的天然气有时不含硫化物，要求经过加臭后才进行输配使用。
城镇燃气中加臭剂的最小量：
一是无毒燃气（一般指不含一氧化碳、氰化氢等有毒成分的气体）泄露到空气中，达到爆炸下限的20%时，应能察觉；二是有毒燃气（一般指含一氧化碳、氰化氢等有毒成分的气体）泄露到空气中，达到对人体允许的有害浓度时，应能察觉。
对于以一氧化碳为有毒成分的燃气，空气中一氧化碳含量达到0.02%（体积分数）时，应能察觉。
加臭剂和燃气混合在一起后应具有特殊的臭味，不应对人体、管道或与其接触材料有害，其燃烧产物不应对人体呼吸有害，并不应腐蚀或伤害与此燃烧产物经常接触的材料。
常用的加臭剂有四氢噻吩（THT）、三丁基硫醇、乙硫醇、乙硫醚、甲硫醚等。
第三章燃气需用量及管径确定
燃气管道及设备的通过能力都应按燃气计算月的小时最大流量进行计算。
小时计算流量的确定，关系着燃气输配系统的经济性和可靠性。
确定燃气小时计算流量的方法有两种：
不均匀系数法和同时工作系数法。
在设计燃气输配系统时，需要首先确定燃气管网的计算流量，而计算流量的大小又取决于燃气需用量和需用的不均匀情况。
城市燃气需用量取决于用户类型、数量和用气量指标。
3.1用户类型及供气原则
城市燃气用户包括以下几种类型：
1、居民生活用户；
2、商业用户；
3、工业生产用户；
4、其他用户。
居民生活用户用气主要是用于日常的炊事和生活热水。
商业用户是与城镇居民生活密切相关的一类用户，包括职工食堂、饮食业、旅馆、理发店、浴室、洗衣房、医院、幼儿园、托儿所、机关、学校和科研机关等。
燃气主要是用于炊事和热水供应。
工业企业用户主要是用于生产工艺。
其他用气主要包括两部分，一部分是官网的漏损；另一部分是因发展过程中出现没有预见的新情况而超出了原计算流量。
供气原则不仅涉及到国家的能源政策，而且和当地的具体情况、条件密切相关。
在确定用气量分配时，一般优先发展民用用气，即居民生活用气和商业用气，它们是城镇燃气供应的基本对象，其中，又应优先供给居民生活用户。
居民生活用户和商业用户数量多，而且分散，把燃气优先供给这些用户可以提高热效率，节约能源，改善大气和环境污染，节约劳动力，减少城市交通运输。
在发展民用用户的同时，也要发展一部分工业用气，二者兼顾，这有利于提高气源生产企业的经济效益，减少储气容积，增加售气收费，有利于用气负荷的平衡等。
对于工业用户，应优先供给工艺上必须使用燃气，用气量又不大，自建煤气发生站又不经济的企业。
3.2小区燃气需用量计算
由于居民住宅使用燃气的数量和使用的时间变化较大，故室内和庭院燃气管道的计算流量一般按燃气用具的额定耗气量和同时工作系数K0来确定。
用同时工作系数法求管道计算流量的公式如下：
Q=
KtK0∑Q0N（3-1）
式中Q——庭院及室内燃气管道的计算流量（Nm3
/h）；
Kt——不同类型用户的同时工作系数，当缺乏资料时，可取Kt=1；
K0
——相同燃具或相同组合燃具的同时工作系数；
N——相同燃具或相同组合燃具数；
Q0——相同燃具或相同组合燃具的额定流量（Nm3
/h）。
3.2.1小区工程概况
本设计为成都绿园小区居民楼燃气工程设计，小区总平面图见图3-1，小区内共二十三幢居民楼，一共有住户1906户，每户居民均采用额定流量为1.6
的双眼燃气灶。
另有一火锅城，火锅城内均采用额定流量为0.9
的单眼燃气灶。
还有一锅炉房，其采用的是两台燃气蒸汽锅炉，每台额定蒸发量为2t/h。
图3-1绿园小区总平面图
3.2.2管材的选用
燃气工程主要采用镀锌钢管、铸铁管和塑料管。
必须根据燃气的性质、系统压力及施工要求来选用，并满足机械强度、抗腐蚀、抗震及气密性等各项基本要求。
钢管具有承载应力大、可塑性好、气密性好、便于焊接、与其他管材相比，壁厚较薄、节省金属用量等优点。
适用于各种压力级别的城镇燃气管道和制气厂地工艺管道。
因此本设计采用镀锌钢管。
3.2.3小区管道布置
地下燃气管道与建筑物，构筑物或相邻管道之间的水平距离有一定的要求。
在实际工程中，地下燃气管道与建筑物间距以筑物楼前散水为界，在本设计中，将在平面布置图中注明。
具体布置详见成都绿园小区燃气管道平面布置图。
系统框架图如下：
居民用户
↑
庭院低压燃气管网
↑
楼栋调压箱
↑
门站→中压燃气管网
3.2.4小区海底捞火锅城用气量计算及管径的选取
商业用户用气量取决于商业用户用气量指标（用气定额）、城市居民人口数及商业设施标准。
影响商业用户用气量的因素很多，主要有城市燃气的供应状况，燃气管网布置情况，商业的分布情况，居民使用公共服务设施的程度，用气设备的性能、热效率、运行管理水平和使用均衡程度以及地区的气候条件等。
应按商业用户用气量的实际统计资料分析确定用气量指标。
当缺乏用气量的实际用气量统计资料时，也根据当地的实际燃料消耗量、生活习惯、燃气价格、气候条件等具体情况。
1．布置火锅城管道，绘制管道布线图：
（1）根据火锅城平面图绘制出管道布线图；
（2）对各计算接点进行编号0-66,对于有关到计算流量、管径改变或变化的位置均应编上节点号；
（3）
图上应标示出气流方向，坡度方向i以及各个管段管径DN；
（4）图中应标明与本设计有关的设备名称，如图中的调压箱、阀门等。
2．火锅城管段流量的计算
由于火锅城燃气的数量和使用时间变化比较大，故燃气管道的计算流量一般按燃气用具的额定耗气量和同时工作系数K0来确定。
用同时工作系数法求管道计算流量的公式如下：
Q=KtK0∑Q0N
式中Q——庭院及室内燃气管道的计算流量（Nm3
/h）；
Kt——不同类型用户的同时工作系数，当缺乏资料时，可取Kt=1；
K0
——相同燃具或相同组合燃具的同时工作系数；
N——相同燃具或相同组合燃具数；
Q0——相同燃具或相同组合燃具的额定流量（Nm3
/h）。
以管段0-1为例计算
管段0-1：
单眼灶额定流量0.9Nm3
/h；单眼灶69台；
同时工作系数：
K0=0.36
Q=KtK0∑Q0N
3.火锅城管道的管径确定（经济流速法）
以管段0-1计算为例
0-1管段：
（3-2）
式中d——计算管道内径（m）；
V——管道流速，取经济流速；天然气取V=6m/s；
Qh——计算流量（m3/h）。
则选取0-1管段管径为DN50。
按上述计算，即可计算出各管段的计算流量及管径。
其结果如表3-1所示
表3-1：
海底捞火锅城的计算流量及管径计算结果和DN选取
管段
0-1
1-54
1-2
项目
个数
K0
Qh（m3/h）
个数
K0
Qh（m3/h）
个数
K0
Qh（m3/h）
单眼灶
69
0.36
22.36
13
0.51
5.97
56
0.37
18.65
管径确定
0.036
DN50
0.019
DN20
0.033
DN50
管段
40-41
41-42
42-43
单眼灶
12
0.5
5.40
11
0.51
5.05
4
0.75
2.70
管径确定
0.018
DN15
0.017
DN25
0.013
DN20
管段
42-47
47-48
48-49
单眼灶
7
0.60
3.78
6
0.64
3.46
5
0.68
3.06
管径确定（m）
0.015
DN25
0.014
DN20
0.013
DN20
管段
52-53
2-3
3-4
单眼灶
1
1.00
0.90
28
0.41
10.33
20
0.45
8.10
管径确定（m）
0.007
DN15
0.025
DN32
0.022
DN32
管段
7-8
8-9
9-10
单眼灶
12
0.51
5.51
10
0.54
4.86
8
0.58
4.18
管径确定（m）
0.018
DN25
0.017
DN25
0.016
DN25
管段
13-14
14-15
15-16
单眼灶
3
0.85
2.30
2
1.00
1.80
1
1.00
0.90
管径确定（m）
0.012
DN20
0.010
DN20
0.007
DN15
续表3-1
管段
32-33
33-34
34-35
单眼灶
6
0.64
3.46
5
0.68
3.06
4
0.75
2.70
管径确定（m）
0.014
DN15
0.013
DN15
0.013
DN15
管段
25-26
26-27
27-28
单眼灶
5
0.68
3.06
4
0.75
2.70
3
0.85
2.30
管径确定（m）
0.013
DN15
0.013
DN15
0.012
DN15
管段
55-56
56-57
57-58
单眼灶
4
0.75
2.70
3
0.85
2.30
1
1.00
0.90
管径确定（m）
0.013
DN15
0.012
DN15
0.007
DN15
管段
61-62
62-63
63-64
单眼灶
5
0.68
3.06
4
0.75
2.70
3
0.85
2.30
管径确定（m）
0.013
DN15
0.013
DN15
0.012
DN15
管段
2-24
24-39
39-40
项目
个数
K0
Qh（m3/h）
个数
K0
Qh（m3/h）
个数
K0
Qh（m3/h）
单眼灶
28
0.40
10.08
14
0.48
6.05
13
0.48
5.62
管径确定
0.024
DN20
0.019
DN15
0.018
DN15
管段
43-44
44-45
45-46
单眼灶
3
0.85
2.30
2
1.00
1.80
1
1.00
0.90
管径确定
0.01
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