精编燃气输配毕业设计经典.docx

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精编燃气输配毕业设计经典

（精编）燃气输配毕业设计经典。

毕业设计说明书

题目鹤壁市燃气管网工程利用

院系建筑环境与能源工程系

专业城市燃气工程技术专业

第一章设计题目及原始资料…………………………….…………2第二章概述…………………………………………………………3

第三章燃气性质计算………………………………………………5

第四章耗气量计算及供需平衡……………………………………….7

第五章输配管网设计……………………………………………….…8

第六章输配管网布置………………….....................…………………9

第七章输配管网水力计算……………………………………………13

第八章调压站设计…………………………………………........……22

第九章管道设计………………………………………................……24

第十章该市中压管道及庭院管网设计说明…………………………26

第十一章室内燃气管道安装施工说明………………………………31

小结………………………………………………………............……36

参考文献……………………………………………………..…………37

第一章设计题目及原始资料

第一节设计题目及内容

一、设计题目：

河南省鹤壁市东方世纪城的燃气输配工程及其附属设施的初步设计。

二、设计内容：

1）市政及小区天然气管线的布置、水力计算、设备的选型及施工。

2）计量装置、家用燃具及热水器的选型和安装。

3）CAD绘制管道安装系统图、管线平面布置图等。

第二节原始资料

1）本城市有河流穿越。

人口密度500人/hm²，在图示上量取各单元的面积以1：

100比例进行计算。

气化率为0.8，经计算该城市用气人口为13.4万人。

2）自然条件与地质条件

气温：

-1.8~37.7℃

年主导风向：

西南风

土质：

地质构造比较复杂，主要由花岗岩、喷出岩、变质岩、砂页岩、红色岩和灰岩六大岩石构成台地、丘陵、山地、阶地和平原五大类地貌类型。

第二章概述

第一节城市燃气的优势

发展城市燃气事业，是合理有效利用能源、保护城市环境、防止大气污染、促进生产和改善人民生活条件的重要措施之一。

城市燃气输配系统的规划、设计、建造和管理，应保证居民和工业企业正常用气需要。

天然气气作为当前一种比较清洁的优质气体燃料，和传统的固体燃料及液体燃料相比，具有以下优越性：

1、燃气点火方便，燃烧稳定、可靠，使用方便；

2、燃烧比较完全，热效率高，节约能源，在民用方面尤为显著；

3、燃烧易调节，有利于实现生产自动化；

4、可满足特殊工艺的要求，既能对物体大面积加热，也能进行局部高温加热，可提高产品质量和产量，降低劳动强度；

5、燃气采用管道输送，方便快捷，大大减轻了城市交通运输负担；

6、燃气燃烧产物少，污染小，可改善城市空气质量，保护生活环境。

燃气具有上述的这些特点并且已经是能源的一个重要组成部分，是发展国民经济和改善人民生活的重要物质基础，城市燃气化也是城市现代化的重要标志之一，所以积极发展城市燃气事业对合理利用能源，促进经济发展，提高人民生活水平，保护环境都有十分重大的意义。

同时也是改善劳动条件，节约劳动力，减少城市运输量的有效措施。

第二节设计原则

1、节约投资、保护环境、减少污染。

2、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；

3、贯彻国家能源发展和环境保护政策，合理利用天然气资源，提高天然气的利用率，促进城市燃气事业的发展。

4、供气管线设计，采用远、近期结合，以近期为主，并适当考虑今后发展的原则，且在保证安全以及平稳用气的前提下，输气管线应力求平、直、短。

5、在城市总体规划的指导下，统筹安排，合理布局，避免对本市的景观造成影响；

7、注重环境保护和消防安全，使本工程真正造福于人民；

8、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；

9、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。

第三节供气原则

燃气是一种优质燃料，应力求经济合理的充分发挥其使用效能，首先应从提高热效率和节约能源方面考虑。

由于我国气源尚不十分丰富，所以把有限的气量合理分配对节能和改善环境更为有利，此外把燃气供给居民可方便群众生活，减轻负担，解除后顾之忧，满足广大居民的迫切需求。

一、民用用气供气原则：

1、优先满足城镇居民炊事和生活用气；

2、尽量满足幼托、医院、学校、旅馆、食堂和科研单位等公共福利建筑的用气。

3、城市燃气一般不供应锅炉用气。

二、工业用气供气原则；

1、优先满足工艺上必须使用燃气，但用气量不大的企业用户；

2、对邻近管网，用气量不大的其他工业企业，如使用燃气后可显著提高产品质量，改善劳动条件和生产条件的用户，可考虑供应燃气；

3、使用燃气后能显著减轻大气污染的工业企业；

4、作为缓冲用户的工业企业。

三、工业与民用供气的比例：

城市燃气在气量分配时应兼顾工业和民用，因为工业用户具有用气量比较均匀的特点，其在城市用气量中占有一定的比例，将有利于平衡民用耗气的不均匀性。

第三章燃气性质计算

第一节燃气性质计算

气源基本参数如下表所示。

天然气组成及其标态下的主要特性值

成分,V（％）,分子量,密度,粘度,低热值

甲烷,98,16.043,0.7174,10.395,35906

丙烷,0.3,44.097,2.0102,7.502,93244

正丁烷,0.3,58.124,2.7030,6.835,123469

正戊烷,0.4,72.151,3.4537,6.355,156.733

N2,1,28.0134,1.2504,16.671,—

1.分子量的计算

由表1-4、表1-5查得各组分分子量，按以下公式求混合气体平均分子量。

M=

=

=16.60

2．相对密度的计算

由表1-4、表1-5查得各组分密以下公度，按以下公式求混合气体平均密度。

=0.7435

按以下公式求混合气体相对比重即相对密度。

S=0.575

3．粘度的计算

天然气的动力粘度公式：

式中——各组分的质量成分,

经计算可得气源的动力粘度：

=。

4．热值的计算

计算可得低热值：

5．爆炸极限的计算

式中L——混合气体的爆炸下（上）限（体积%）

计算可得混合气体的爆炸极限为

6．华白指数的计算

MJ/m3

第四章耗气量计算及供需平衡

第一节各类用户的用气定额及耗热量

一、居民生活用气量

该市有13.4万，人均用气量为2000MJ/（人·年），气化率为80%，市区的面积为268h㎡,居民生活用气量为：

Q1=NKq/H

=0.8×134000×2000/36.46=5880417m³/a

二、公共建筑用气量

公共建筑耗热指标及用气规划

名称,设施规划指标,耗热指标,用气量（m³/a）

学校,共1个，每千人50人,2000MJ/（人.年）,367627

医院,共1个，每千人50床位,3500MJ/（床位·年）,643347

酒店,共2个，每千人50床位,9000MJ/（床位·年）,3308643

Q2=4319617m³/a

3、工业企业用户用气量

该市区有一个陶瓷厂，日用气量20000m³/天，每天工作时间为12小时，则每小时流量为20000/12=1667m³/h。

Q3=365×20000/36.46=200220m³/a

年总用气量

Qy=Q1+Q2+Q3=10400254m³/a

用气不均匀系数应根据城市用气量的实际统计资料而确定，本设计由于缺乏用气量的实际统计资料，故结合当地情况进行如下选取：

K1max=1.2K2max=1.1K3max=2.5

计算燃气管道的流量，应按计算月的小时最大用气量

Q=QyKmKdKh/365×24

=10400254×1.2×1.1×2.5/365×24=3918m³/h

第二节用气量平衡

用气量平衡方法及措施：

1、利用缓冲用户进行调节：

在夏季用气处于低谷时，可将多余燃气供应给这些缓冲用户使用，而在冬季用气高峰时，这些缓冲用户可改用其他燃料---这样可调节季节性不均匀和一部分日用气不均匀。

还可调整某些工业企业用户的厂休日和作息时间，以及在节日用气高峰时，有计划的暂停供应大型工业企业等方法---来调节日不均匀性。

2、利用储气设施进行调节

输配系统的储气罐、高压燃气管束储气及长输干管末端储气---都可用于调节日和小时的用气不均匀。

地下储气库---可用于调节季节性不均匀和一部分日用气不均匀。

第五章输配管网的设计

第一节输配系统组成

现代化的城市燃气输配系统是复杂的综合设施，本设计的输配系统主要是由以下几个部分组成：

1.低压、中压两级压力的燃气管网；

2.区域储配站；

第二节管网系统工艺

一、压力级别的确定：

根据本市发展现状和规划气源性质、人口分布、道路建设等实际情况，本工程拟采用长输管线储气、中压供气、低压用气、区域调压相结合的供气方式。

本市的城市燃气管网系统为中、低压两级系统，具有运行可靠、管理方便、节省投资和运行费用低等优点。

管网的压力级制为中压A和低压两级压力。

城镇燃气设计压力（表压）分级

名称,压力（Mpa）

高压燃气管道,A,2.5＜P≤4.0

B,1.6＜P≤2.5

次高压燃气管道,A,0.8＜P≤1.6

B,0.4＜P≤0.8

中压燃气管道,A,0.2＜P≤0.4

B,0.01≤P≤0.2

低压燃气管道,P＜0.01

二、供气范围：

本设计的供气范围是整个鹤壁市东方世纪城小区。

三、管网输配系统工艺流程：

位于城市东南部区域中心的储配站接收外来天然气，经减压后送入城市中压管网，再经区域调压站送入低压管网，供给各类用户，或经专业调压站供给工业用户。

在用气低峰时，中压管道也可存储部分气量，在用气高峰时，高压末端储气量及中压储气同时向用户供气，以满足城市各类用户的需求。

第六章输配管网的布置

一、布线依据

城市里的燃气管道均采用地下敷设。

所谓城市燃气管道的布线，是指城市管网系统在原则上选定以后，决定各管段的具体位置。

地下燃气管道宜沿城市道路、人行便道敷设，或敷设在绿化地带内。

在决定城市中不同压力燃气管道的布线问题时，必须考虑到以下基本情况：

1、管道中燃气的压力；

2、街道及其他地下管道的密集程度与布置情况；

3、街道交通量和路面结构情况，以及运输干线的分布情况；

4、所输送燃气的含湿量，必要的管道坡度，街道地形变化情况；

5、与该管道相连接的用户数量及用气情况，该管道是主要管道还是次要管道；

6、线路上所遇到的障碍物情况；

7、土壤性质、腐蚀性能和冰冻线深度；

8、该管道在施工、运行和万一发生故障时，对交通和人民生活的影响。

在布线时，要决定燃气管道沿城市街道的平面与纵断面位置。

由于输配系统各级管网的输气压力不同，其设施和防火安全的要求也不同，而且各自的功能也有所区别，故应按各自的特点进行布置。

二、中压管网布置

中压管线的功能是输送燃气并向低压管网供气，一般按以下原则布置：

1、中压管道应布置在城市用气区便于与低压管网相连的规划道路上，应尽量避免沿车辆来往频繁或闹市区的主要交通干线上，否则对管道施工和维修造成困难。

2、中压管网应布置成环网，以提高其输配气的安全可靠性。

3、中压管道的布置，应考虑对大型用户直接供气的可能性，并应使管道通过这些地区时尽量靠近这类用户，以利于缩短连接支管的长度。

4、中压管线的布置应考虑调压室的布点位置，尽量管道靠近各调压室，以缩短连线支管的长度。

5、中压管道应尽量避免穿越铁路和河流以减少工程量及投资。

6、中压管道必须考虑近期建设与长期建设的关系，以延长已敷设管道的有效使用年限，尽量减少建成后改线、增大管径或增设双线的工程。

三、低压管网布置

低压管网的功能是直接向各类用户配气，是城市供气系统中最基本的管网。

根据此特点，低压管网的布置一般应考虑下列几点：

1、低压管道的输气压力低，沿程压力降的允许值也较低，故低压管网的成环边长宜控制在300-600米之间。

2、低压管道直接与用户相连。

而用户商量随城市发展而逐步增加，故低压管道除以环状管网为主布置外，也允许存在枝状管道。

3、为保证和提高低压管网的供气稳定性，给低压管网供气的相邻调压室之间的连通管道的管径，应大于相邻管网的低压管道管径。

4、有条件时低压管道宜尽可能布置在街坊内兼做庭院管道，以节省投资。

5、低压管道可以沿街道的一侧敷设，也可双侧敷设。

在有轨电车通行的街道上，当街道宽度大于20米，横穿街道的支管过多，或输配气量大，而又限于条件不允许敷设大口径管道时，低压管道可采用双线敷设。

6、低压管道应按规划道路布线，并应与道路轴线或建筑物的前沿相平行，尽可能避免在高级路面的街道下敷设。

7、为了保证在施工和检修时互不影响，也为了避免由于漏出的燃气影响相邻管道的正常运行，甚至逸入建筑物内，地下燃气管道与建筑物，构筑物以及其他各种管道之间保持必要的净距，如表5-1和表5-2所示。

表5-1地下燃气管道与建筑物或相邻管道之间的最小水平净距

项目,,地下煤气管道

给水管或其他管道,,0.15

热力管管沟,,0.15

电缆,直埋,0.50

在导管内,0.15

铁路轨底,,1.20

有轨电车轨,,1.00

表5-2地下燃气管道与建筑物、构筑物之间的最小水平净距

项目,地下燃气管道

低压,中压,次高压

,B,A,B,A

建筑物的,基础,0.7,1.0,1.5,—,—

外墙面（出地面处）,—,—,—,4.5,6.5

给水管,0.5,0.5,0.5,1.0,1.5

污水、雨水排水管,1.0,1.2,1.2,1.5,2.0

电力电缆（含电车电缆）,直埋,0.5,0.5,0.5,1.0,1.5

在导管内,1.0,1.0,1.0,1.0,1.5

通信电缆,直埋,0.5,0.5,0.5,1.0,1.5

在导管内,1.0,1.0,1.0,1.0,1.5

其他燃气管道,DN≤300mm,0.4,0.4,0.4,0.4,0.4

DN＞300mm,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5

热力管,直埋,1.0,1.0,1.0,1.5,2.0

在管沟内（至外壁）,1.0,1.5,1.5,2.0,4.0

电杆（塔）的基础,≤35KV,1.0,1.0,1.0,1.0,1.0

＞35KV,2.0,2.0,2.0,5.0,5.0

通讯照明电杆（至电杆中心）,1.0,1.0,1.0,1.0,1.0

铁路路堤坡脚,5.0,5.0,5.0,5.0,5.0

有轨电车钢轨,2.0,2.0,2.0,2.0,2.0

街树（至树中心）,0.75,0.75,0.75,1.20,1.20

四、管道的纵断面布置

在决定管道的纵断面布置时，要考虑以下几点：

1、地下燃气管道埋设深度，宜在土壤冰冻线以下。

管顶覆土厚度还应满足下列要求：

埋设在车行道下时，不得小于0.8米；

埋设在非车行道下时，不得小于0.6米；

随着干天然气的广泛使用以及管道材质的改进，埋设在人行道、次要街道、草地和公园的燃气管道可采用浅层敷设。

2、输送湿燃气的管道，不论是干管还是支管，其坡度一般不小于0.003。

布线时，最好能使管道的坡度和地形相适应。

在管道的最低点应设排水器。

3、燃气管道不得在地下穿过房屋或其他建筑物，不得平行敷设在有轨电车轨道之下，也不得与其他地下设施上下并置。

4、在一般情况下，燃气管道不得穿过其他管道本身，如因特殊情况要穿过其他大断面管道（污水干管、雨水干管、热力管沟等）时，需征得有关方面同意，同时燃气管道必须安装在钢套管内。

5、燃气管道与其他各种构筑物以及管道相交时，应按规范规定保持一定的最小垂直净距

第七章输配管网的水力计算

第一节管网水利计算及压力降的确定

一、基础数据：

天然气成分（体积百分比）

CH4,C3H8,C4H10,N2,CmHn

98,0.3,0.3,1.0,0.4

天然气低热值H=36.46MJ/Nm³

密度ρ=0.7435Kg/Nm³

运动粘度ν=10.24×10-6m2/s

计算温度T=293K

二、转输流量和途泄流量计算

城市天然气分配管网的各管段根据连接用户的情况,可以分为三种:

1.管段沿途不输出燃气，用户连接在管段的末端，这种管段的燃气流量是个常数,所以其计算流量就等于转输流量；

2.分配管网的管段与大量居民用户、小型公用建筑用户相连接，这种管段的主要特征是：

由管段始端进入的燃气在途中全部供给各个用户，这种管段只有途泄流量；

3.最常见的分配管段的供气情况是：

流经管段送至末端不变的流量为转输流量，在管段沿程输出的流量为途泄流量，该管段上既有转输流量，又有途泄流量。

为进行变负荷管段的水利计算，可以找出一个假想不变的流量Q，使它产生的管段压力降与实际压力降相等。

这个不变量Q称为变负荷管段的计算流量，可按下式求得：

式中：

，；

，；

，；

途泄流量的计算：

途泄流量只包含大量的居民用户和小型公用建筑用户。

用气负荷较大的公共建筑或工业用户应作为集中负荷来进行计算。

计算途泄流量时，假定在供气区域内居民用户和小型公共建筑用户是均匀分布的，而其数值主要取决于居民的人口密度。

其计算步骤如下：

（一）将供气范围划分为若干小区

（二）分别计算各小区的燃气用气量

分别计算各小区居民用气量、小型公共建筑及小型工业用气量，其中居民用气量可用居民人口数乘以每人每小时的燃气计算流量（）求得。

（三）计算各管段单位长度途泄流量

在城市燃气管网流量计算中可以认为，途泄流量是沿管段均匀输出的，管段的单位长度的途泄流量为：

式中：

，

，

，

（四）求管段的途泄流量

管段的途泄流量等于单位长度的途泄流量乘以该管段的长度。

若管段是两个小区的公共管道，需同时向两侧供气时，其途泄流量为两侧的单位长度途泄流量之和乘以管长。

转输流量的计算：

从管道终点流出的流量称为转输流量。

确定转输流量时，首先要确定管网的零点，然后从零点开始，与气流相反的方向推算到供气点，若节点的集中负荷由两侧管段供气，则转输流量可以各分担一半为宜。

三、市区中压管网水利计算：

1.计算各环的单位长度途泄流量：

1按管网布置将供气区分成小区；

2计算各环内的最大小时用气量（以面积、人口密度和每人每小时的最大用气量相乘）；

3计算供气环周边的总长；

4计算各环单位长度的途泄流量。

上述计算结果列于下表中。

环号,面积

（hm²）,居民数

（人）,最大小时用气量

（Nm²/人·h）,本环供气量

（Nm²）,环周边长

（m）,单位长度途泄流量

（Nm²/m·h）

Ⅰ,56,28000,0.075,2100,3004,0.699

Ⅱ,32,16000,,1200,2800,0.429

Ⅲ,77,38500,,2888,3694,0.782

Ⅳ,43,21500,,1613,2850,0.566

Ⅴ,59,29500,,2212,3133,0.668

∑Q=10013

2.各管段计算流量：

1将各管段依次编号，在距供气点最远处，假定零点的位置（6和11），同时决定气流的方向；

2计算各管段的途泄流量；

3计算各管段的转输流量，计算由零点开始，与气流相反方向推算到供气点，当集中负荷由两侧管段供气时，转输流量以各分担一半左右为宜；

4计算各管段的计算流量Q=0.55Q1+Q2。

检验转输流量的总和1-11，1-10,1-2和0-1管段输出的燃气量为1238+4076+3326+3540=12180m³/h

由各环的供气量得12172m³/h。

考虑到进位，两值基本相符。

环号,管段号,管段长度（m）,单位长度途泄流量（Nm²/m·h）,途泄流量Q1（Nm²/h）,0.55Q1（Nm²/h）,转输流量Q2（Nm²/h）,计算流量Q（Nm²/h）,附注

Ⅰ

5-4,848,0.782,663,365,334,669,学校由4-6及7-6管道各供21m³/h

4-6,653,0.699,456,251,21,272,

5-7,653,0.699,456,251,308,559,

7-6,848,0.699,593,326,21,347,

Ⅱ

12-5,256,1.128,289,159,859,1018,酒店1由12-5及10-12管道各供95m³/h

5-7,653,0.699,456,251,308,559,

10-12,520,0.566,295,162,524,686,

10-9,256,1.097,281,154,2299,2453,

9-8,653,0.429,280,154,496,650,

8-7,464,0.429,199,109,297,406,

Ⅲ,2-3,859,0.782,672,369,931,1308,酒店2由5-4及3-4管道各供95m³/h

3-4,763,0.782,597,328,334,662,

2-12,968,0.782,757,416,430,846,

12-5,256,10128,289,159,859,1018,

5-4,848,0.782,663,365,334,699,

1-10,740,1.663,1230,677,3399,4076,医院由1-10管道供73m³/h

10-12,520,0.566,295,162,524,686,

1-2,623,1.384,840,462,2864,3326,

2-12,968,0.782,757,416,430,846,

Ⅴ,1-10,740,1.663,1230,677,3399,4076,陶瓷厂由1-11及9-11各供834m³/h

10-9,256,1.097,281,154,2299,2453,

9-11,1034,0.668,691,380,834,1214,

1-11,1100,0.668,735,404,834,1238,

3.确定管段压力降：

假定起点压力0.3MPa，终点压力0.17MPa。

计算结果见下表：

环号,管段号,长度L,管段流量Q,管径d,单位压力降ΔP/L,管段压力降ΔP,ΔP/Q

Ⅰ,5-4,848,699,110,0.248,173,0.247

4-6,653,272,90,0.176,115,0.422

5-7,653,-559,110,0.270,-176,0.318

7-6,848,-347,90,0.143,-121,0.348

-9（1..5%）1.35

Ⅱ,12-5,256,1018,110,0.288,74,0.172

5-7,653,559,110,0.270,176,0.318

10-12,520,686,160,0.316,164,0.239

10-9,256,-2299,160,0.359,-92,0.064

9-8,653,-650,110,0.228,-149,0.230

8-7,464,-406,110,0.296,-137,0.339

20（2.6%）2.23

Ⅲ,2-3,859,1308,110,0.277,227,0.174

3-4,763,-662,110,0.251,-191,0.288

2-12,968,846,160,0.386,354,0.418

12-5,256,-1018,110,0.288,-74,0.172

5-4,848,-699,110,0.