城市燃气利用技术及其应用.docx

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城市燃气利用技术及其应用

毕业设计（论文）

题目：

城市燃气利用技术及其应用

学习中心：

年级专业：

油气储运工程

学生姓名：

指导教师：

职称：

讲师

导师单位：

毕业设计（论文）任务书

发给学员

1．设计（论文）题目：

2．学生完成设计（论文）期限：

年月日至年月日

3．设计（论文）课题要求：

4．实验（上机、调研）部分要求内容：

5．文献查阅要求：

6．发出日期：

年月日

7．学员完成日期：

年月日

指导教师签名：

学生签名：

摘要

城市燃气是现代化城市不可缺少的一项基础设施，城市燃气又是一个优质的燃料气源，和人民的生活紧密相关。

随着我国改革开放的进一步深化和经济的飞速发展，城市燃气事业得到了长足的进步，但与需求相比、与发达国家相比还有很大差距，气化率不高，城市燃气供应矛盾日益突出，目前仍不能满足居民、公共建筑、工业用户和保护环境的需要，因此要求我们大力发展城市事业，加快城市燃气化的进程。

关键词：

燃气输配，管网系统，燃气管网

目录

第1章前言1

第2章燃气的分类及性质2

第3章城市燃气需用量及供需平衡5

第4章城市燃气管网系统8

第5章中国天然气供应安全战略10

参考文献13

致谢14

评语15

第1章前言

随着我国改革开放的进一步深化和经济的飞速发展，城市燃气事业得到了长足的进步，但与需求相比、与发达国家相比还有很大差距，气化率不高，城市燃气供应矛盾日益突出，目前仍不能满足居民、公共建筑、工业用户和保护环境的需要，因此要求我们大力发展城市事业，加快城市燃气化的进程。

城市燃气是现代化人民生活和工业生产的一种重要能源，是城市基础设施建设的重要组成部分。

发展城市燃气可以节约能源，减轻污染，保护环境，提高人民生活水平，促进工业生产，并能提高产品品质和质量，使社会综合效益显著提高；发展城市燃气，是建设现代化城市必不可少的条件，对加速实现物质文明和精神文明的现代化城市具有重要意义。

因此，大力提高燃气在能源结构中的比重，对实现我国经济战略目标起着不可替代的作用。

城市燃气事业的发展应贯彻开源和节流并重的方针，努力降低能源消耗，提高转化率，做到合理用气和节约用气，并积极应用新技术，新工艺和新设备。

第2章燃气的分类及性质

人类使用的燃料（尤其是家庭用燃料）经历了漫长的禾薪时代、燃煤时代，现已进入了燃气时代，气体燃料在能源结构中的比例，是人们生活水平、生活质量和社会发展进步程度的重要标志。

一方面，能源结构中，我国天然气能源消费占总能源消费的3.4%，而国外有的高达30%。

远低于23.5％的世界平均水平。

另一方面，我国天然气资源丰富，约为47万亿m3，发展天然气具备资源保证。

2001年—2007年，世界天然气产量年均增速仅为2.07％，我国天然气产量增速却高达12.32％。

发展城市燃气事业，是合理有效利用资源，保护城市环境，促进生产和改善人民生活条件的重要措施之一。

2.1燃气的分类及用途

城市民用和工业用燃气是由几种气体组成的混合气体，其中含有可燃气体和不可燃气体。

可燃气体有碳氢化合物、氢和一氧化碳，不可燃气体有二氧化碳、氮和氧等。

燃气的种类很多，主要有天然气、人工燃气、液化石油气和沼气。

目前国内常使用的城市燃气气源有天然气、液化石油气、人工煤气。

燃气是气体燃料的总称，是由多种气体组成的混合气体。

习惯上又可以分成天然气、人工燃气、液化石油气和沼气四大类。

由于生产所用的原料不同及生产工艺不同，各种燃气的组成也不相同。

燃气主要由低级烃（甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯、丁烯），氢气和一氧化碳等可燃组分，以及氨、硫化物、水蒸气、二氧化碳、焦油、萘和灰尘等杂质所组成。

气田气：

从地下开采出来的气田气为纯天然气。

石油伴生气：

伴随石油开采一块出来的气体称为石油伴生气。

凝析气田气：

含石油轻质馏分的气体。

煤层气：

从井下煤层抽出的矿井气。

矿井气：

开采煤炭、盐等矿产时采集的体称为矿井气。

为方便运输，天然气经过加工还可形成:

压缩天然气（CNG）：

将天然气压缩增压至200kgf/cm2时，天然气体积缩小200倍，并储入容器中，便于汽车运输，经济运输半径以150-200公里为妥。

压缩天然气可用于民用及作为汽车清洁燃料；

液化天然气（LNG）：

天然气经过深冷液化，在-160℃的情况下就变成液体成为液化天然气，用液化甲烷船及专用汽车运输。

2.2燃气的基本性质

城市燃气是由多种单一气体组成的混合气体。

混合气体的性质由组成混合气体的单一气体的品种及所占比例决定。

混合气体的性质可由单一气体的性质及在混合气体中所占比例计算求得。

2.2.1燃气组分的换算

（1）已知混合气体的体积组分，换算成重量组分；

gi——混合气体i组分的重量含量（%）；

yi——混合气体i组分的体积组分（%）；

Mi——混合气体i组分的分子量。

（2）已知混合气体的重量组分换算成体积（或分子）组分。

混合气体分子组分在数值上等于其体积组分

2.2.2分子量

（1）已知混合气体的体积组分，求平均分子量

已知混合气体的体积组分，平均分子量

式中M——混合气体的平均分子量。

（2）已知混合气体的重量组分，求平均分子量

已知混合气体的重量组分，其平均分子量，按下式计算

（3）已知混合液体的分子组成，求平均分子量

混合液体的平均分子量计算

式中xi——各单一成分的分子组成

第3章城市燃气需用量及供需平衡

3.1城市燃气需用量

燃气系统的设计要根据燃气的需用量进行。

燃气需用量中两个重要的数据：

（1）年需用量：

气源、长距离输气管道的通过能力的确定；

（2）小时需要量：

配气管网和燃气设备的通过能力。

在进行城市燃气输配系统的设计时，首先要确定燃气需用量，即年用气量。

年用气量是确定气源、管网和设备燃气通过能力的依据。

年用气量取决于用户的类型、数量及用气指标。

3．1.1供气对象

现实的和潜在的燃气用户，都属于燃气企业的供气对象。

供气对象的分类：

一般按用户的特点分类；

通常分为：

居民用户、公共建筑用户和工业企业用户。

居民用户是城市燃气供应的基本对象，也是必须保证连续稳定供应的用户。

公共建筑用户包括：

（1）行政机关

（2）经济贸易单位（银行、商场）

（3）文教卫生机构（电影院、俱乐部、文化宫、医院、学校、托儿所、幼儿园、体育馆）

（4）公共服务机构（邮电局、职工食堂、饭店、宾馆、旅店、招待所、理发店、公共浴室、洗染房）

工业企业用户是指主要用于生产工艺的燃气用户。

（食品加工、酿酒、制药等生产工艺过程的用气）

此外，城市燃气也可用作供暖、空调及汽车的能源。

3.1.2供气原则

大原则

确定燃气用户时要遵循如下原则：

（1）符合国家产业政策和能源政策；

（2）能够提高能源利用率；

（3）优先供应城镇居民生活用气；

（4）有利于减少空气污染；

（5）有利于节约劳动力及城市运输量。

民用气供气原则

（1）优先满足城镇居民炊事和生活用热水的用气；

（2）尽量满足托幼、医院、旅馆、食堂和科研等公共建筑用气；

（3）人工煤气一般不供应采暖锅炉用气，如天然气充足，可发展燃气供暖和空调。

工业企业

在确定对工业企业用户供气时应考虑以下三方面的因素

（1）对产品质量、产量的影响；

（2）对污染的降低程度；

（3）可作为缓冲用户的企业。

工业与民用供气的比例

（1）应兼顾工业与民用；

（2）初期工业用气为主，民用逐渐发展；

（3）为使管网稳定运行，工业用户必须保持一定比例；

（4）发展一定数量的调峰用户。

3.1.3城市燃气需用量的计算

用气量指标又称用气定额、耗热定额。

指的是在一定时期内，某一用户类型，每人每年用气量的多少。

用气量指标是燃气输配系统的重要参数之一，它的高低将直接影响到城市供气规模的确定，因此，确定耗热定额必须有一个可靠的依据。

用气量指标由统计或经验数据综合得到，并在一定时期内保持稳定。

影响用气量指标的因素很多。

城市燃气年用气量为各类用户年用气量之和。

用气量是整个燃气项目方案的计算基础，它的准确性直接决定着该项目的资金利用合理与否，亦影响着项目今后的投资回报率，所以作为工程设计人员，在进行用气量的计算时，应开展广泛的用气资料的调查，并对城市今后用气的发展趋势作一详细地分析，以确定基础数据的准确，而使近期、远期的用气量的预测趋于合理，从而保证工程规模建设的合理化，以有效的利用资金。

城市年用气量除了考虑居民生活年用气量、公共建筑用气量及工业企业年用气量外，还应考虑建筑物供暖年用气量（根据建筑物热负荷计算）和未预见量（一般取总用气量的5％）。

3.2燃气输配系统的供需平衡

城市的用气量是随时间而变化的，每月、每日、每时都不相同；而气源供气一般变化不大，特别是长距离输气管。

这样就存在供气与用气之间的不平衡，有时供大于需，有时需大于供。

为了保证按用户要求供气，必须解决供气和用气之间的矛盾。

不平衡问题的产生

（1）燃气生产方式与消费方式之间的不匹配

生产是连续化大生产，消费是一家一户的零星消费；

（2）生产能力随时间的的调节性差与消费能力随时间变化的刚性之间的差别；

（3）燃气用户对燃气供应参数要求高；

解决问题的思路

解决问题的方法

（1）燃气生产者——改变生产能力

（2）燃气消费者——差别化价格或缓冲用户

（3）燃气管网——储存燃气

第4章城市燃气管网系统

4.1城市燃气管网的分类

燃气管道的分类

燃气管道可根据用途、敷设方式和输气压力进行分类。

根据用途分：

（1）长距离输气管道

①连接气源与燃气消费地之间的管道，通常设有首站、末站及中间站；

②根据气源及消费情况可一次性建成或分期建成；

③末端设有分支管路与城市管网或大企业管网相连；

④采用专业化经营；

⑤大口径、高压力、长距离、自动化程度高，投资大；

⑥可利用末端管路进行储气。

（2）城市燃气管道

①分配管道：

将燃气分配给工业企业、公共建筑、居民用户。

包括：

A.街区分配管道；

B.庭院分配管道。

②用户引入管将燃气从分配管道引到室内管道引入口处的总阀门。

③室内燃气管道由用户管道引入口的总阀门将燃气引入室内，分配到每个燃气具。

（3）工业企业燃气管道

①工厂引入管和厂区燃气管道

由城市燃气管网或输气干线引入工厂；

分配到各用气车间。

②车间燃气管道

A.从厂区燃气管道的车间引入口送到车间内各用气设备。

B.包括干管和支管。

③炉前燃气管道从燃气支管将燃气分配到用气设备的各个燃烧器。

根据敷设方式分类

（1）地下燃气管道：

干线管道，城市燃气管道长采用地下敷设；

（2）架空燃气管道：

管线通过障碍或在厂区内便于检查维修可采用架空形式。

4.2城市燃气管网及选择

管网系统

（1）一级系统：

①只有低压管网分配和供应燃气

②适应于小城镇供气；

（2）两级系统

由低压和中压B或低压与中压A两级管道系统组成

（3）三级系统

包括低压、中压和高压的三级管网

（4）多级系统

由低压、中压A、中压B、高压B甚至包括高压A的管网组成。

燃气管网系统的选择

选择燃气管网时应考虑下列因素：

（1）气源：

种类、供气量、压力、前景

（2）所在城市近期和远景规划

（3）原有设施的利用

（4）供气方针及用户对燃气的要求

（5）用气的工业企业的数量及特点

（6）储气设施的类型

（7）城市地理地形条件

（8）城市