城市燃气利用技术及其应用原文.docx

城市燃气利用技术及其应用原文.docx

《城市燃气利用技术及其应用原文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《城市燃气利用技术及其应用原文.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

城市燃气利用技术及其应用原文

城市燃气利用技术及其应用原文

中国石油大学（华东）现代远程教育

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：

09秋油气储运工程

学生姓名：

学号：

指导教师：

何平职称：

讲师

导师单位：

中国石油大学（华东）

中国石油大学（华东）

论文完成时间：

2011年07月01日

中国石油大学（华东）现代远程教育

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

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）城市地下管线、建筑物、构筑物情况

第5章中国天然气供应安全战略

中国天然气产业发展的总体原则是：

“立足国内，利用海外，西气东输，北气南下，海气（含LNG）登陆，就近供应”，逐步实现中国天然气资源多元化、供应网络化和市场规模化。

针对国家天然气发展总体原则，为确保未来几年中国天然气供应安全，应着眼全局，从国内天然气的生产、输送以及国际天然气资源的利用，综合分析保障我国天然气供应安全的基本蓝图。

5.1立足国内，积极开发国内天然气资源

立足国内，积极开发本土天然气资源，就是要扩大生产，增加产量，加快全国天然气管网的建设、煤层气开发以及海洋天然气开发。

（1）扩大生产，增加产量

我国天然气蕴藏量丰富，截至2004年底，我国天然气资源量达到47万亿m3，探明天然气地质储量4.9万亿m3，剩余可采地质储量2.2289万亿m3。

发展天然气已具备资源保证。

但是，我国天然气储量丰度低，品质不理想，分布不均匀，勘探开发难度较大，生产成本较高。

天然气供求矛盾十分突出，必须加大勘探开发力度，引入先进的科学技术，增加全国性的天然气产量。

我国天然气供需紧张趋势将在未来几年日益凸现。

由于天然气需求迅速增长，中国天然气供需缺口将会十分严峻，2020年中国天然气的对外依存度将会达到或超过40%，中国天然气的需求将以每年11.8%的速度迅速增长。

（2）加快全国性天然气管网建设

构建全国性的天然气基干管网，是实施油气工业现代物流三大体系（包括原油储运体系、成品油销售网络和天然气骨干管网）建设之一，全国性天然气管网的建立，将对中国天然气资源的合理流向、降低运输成本和损耗发挥重大作用。

在管道建设和规划的战略布局上，主要实现“西气东输、北气南下、海气（LNG）登陆、就近外供”的方略。

西气东输工程是西部大开发的重点工程，是实现西部天然气资源优势向经济优势转变、西部天然气区域性经济向全国性经济转变的关键。

西气东输管道工程包括4条由西部输往东部的天然气管线工程。

一是西气东输主干管网：

全长3948km，西起新疆轮南，东至上海市白鹤镇，途经新疆、甘肃、宁夏、陕西、山西、河南、安徽、江苏、上海、浙江，供气范围覆盖中原、华东、长江三角洲地区，设计年输气120亿m3，加压后可提高到170亿m3。

2004年年底正式商业化运营，由于下游需求旺盛，主干管道复线正在规划中，建成后年输气能力将提高到300亿m3。

二是涩宁兰输气管道：

西起青海省涩北1号气田，经西宁至甘肃省兰州市西固区，全长953km3管道设计年输气能力20亿m3。

沿线经过青海、甘肃两省共14个县、市（区）。

三是陕京输气管道：

陕京输气管道全长1104km，途径三省两市（陕、晋、冀和京津），由靖边首站至北京石景山站，管径660mm，设计工作压力6.4MPa，设计输量20亿m3。

陕京二线输气管道途经陕西省、内蒙古自治区、山西省、河北省，东达北京市大兴区采育镇。

管线经过毛乌素沙漠东南边缘、晋陕黄土高原、吕梁山、太行山脉和华北平原，全线总长935.4km，设计年输气量120亿m3。

自此，陕京输气管道实现了“双管线”“多气源”供气。

四是忠武输气管道：

忠武天然气长输管道工程，是中国石油开发西部、占领长江中游能源市场的重点工程。

管线西起重庆市忠县，东至湖北省武汉市，全长718.9km，设计年输量30亿m3。

另外，“北气南下”主要是为了对接从俄罗斯引进的管道天然气；“海气（LNG）登陆”主要是考虑沿海气田气以及引进LNG；“就近外供”是指优先考虑气源周边的天然气市场，节约天然气中游管输的巨大投资成本。

（3）积极开发利用煤层气

我国煤层气资源丰富，初步预测陆上埋深2000m以内的煤层气地质资源量有30～35万亿m3，煤层气的开发利用已列入中国21世纪议程中的优选项目。

预计到20l0年中国煤层气产量将要达到l00亿m3／a。

因此，必须加强天然气地质和开发基础理论研究，加强勘探开发技术攻关和推广，形成适合中国煤层气特点的勘探开发模式。

（4）加快海洋天然气开发

中国近海天然气资源主要分布在南海北部大陆架西区（占全海域天然气资源总量的62.3%）、东海西湖凹陷及渤海海域（占全海域天然气资源总量的27.7%）。

目前已经发现了莺歌海盆地、琼东南盆地、东海盆地西湖凹陷、渤海湾盆地渤中凹陷、珠江口盆地文昌A凹陷等五个含气区。

与之相毗邻的是我国东南沿海的珠江三角洲地区、长江三角洲地区以及环渤海湾地区，都是我国经济发达地区，但这些地区石油天然气资源短缺，主要靠北煤南运、北油南运及从国外进口解决，制约着经济的发展，特别是对天然气需求更加迫切，因此，海洋天然气具有广阔的下游用户市场，开发海洋天然气具有得天独厚的市场优势。

5.2引进亚太地区的液化天然气

LNG作为三大气源（国产管道气、进口管道气和进口LNG）之一参与供气，形成互为补充的多气源供气格局，将大大提高城市天然气供应的可靠性。

而LNG气源具有供气机动灵活的特点，将有效改善系统的调峰能力，增加天然气储备，提高城市供气的安全性和稳定性，促进和保证国民经济有效、平稳发展。

在长江以南的长江三角洲、珠江三角洲以及福建沿海等地，充分利用其沿海航运便利的优势条件，引进液化天然气项目。

5，3引进俄罗斯、中亚等国的天然气

引进国外天然气资源是实现21世纪中国发展外向型能源经济的重点。

充分发挥我国的地理优势位置，在北面引进中亚和俄罗斯管道天然气，实现“西气东输”和“北气南下”的对接；在沿海地区，利用其海运优势，积极引进亚太地区液化天然气，实现“海气登陆”。

引进俄罗斯天然气的路线方案：

东线是将俄罗斯管道天然气从黑龙江引入中国，其中东线方案有两个方向的路径进入：

一条从黑龙江正北方向进入，另一条从黑龙江东面进入。

然后由东北地区向南输送到京、津、冀、鲁、晋地区，流向为“北气南下”。

西线则将中亚各国（如哈萨克里海地区的天然气）和俄罗斯的天然气从新疆引入，对接“西气东输”管道，流向为“西气东输”。

引进俄罗斯天然气东西2条管线的设计运输容量将分别达到200～300亿m3。

参考文献

[1]段常贵主编.燃气输配（第三版）.北京：

中国建筑工业出版社，2001.

[2]马良涛主编.燃气输配.北京：

中国电力出版社，2004.

[3]严铭卿宓亢琪黎光华等编.天然气输配技术.北京：

化学工业出版社，2006.

[4]《煤气设计手册》编写组.煤气设计手册.北京：

中国建筑工业出版社，1986.

[5]邓渊主编.煤气规划设计手册.北京:

中国建筑工业出版社,1992.

致谢

本论文是在何平老师的悉心指导下完成的。

老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。

中国石油大学（华东）现代远程教育

指导教师：

职称：

工作单位：

对函授（网络）级层次专业学员所完成毕业设计（论文）的

评语

指导教师签名：

年月日