天然气输配管网规划设计.docx
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天然气输配管网规划设计
化学与化工学院《燃气输配》课程设计
说明书
B城(南京六合区)天然气输配管网规划设计
班级:
12能源工程及自动化二班
学生:
曹宇吴彤魏源
指导老师:
张宁
华南理工大学化学与化工学院
能源工程系
前言6
第一章绪论7
1.1现状概况7
1.2现状分析7
1.3规划内容7
1.4规划依据7
1.5规划原则7
第二章城市概况8
2.1自然条件及地理位置8
2.1.1地理位置8
2.1.2气候8
2.1.3交通9
2.2城市整体规划概况9
2.3城镇现状人口及预测9
2.4城市能源综合利用情况9
2.5城市气源情况错误!
未定义书签。
2.6供气方式错误!
未定义书签。
第三章燃气性质计算错误!
未定义书签。
3.1天然气组分及特性参数11
3.1.1天然气组份11
3.1.2天然气热值12
3.1.3天然气物理性质12
3.1.4互换性指标12
3.1.5爆炸极限12
3.2燃气质量要求及燃气的加臭错误!
未定义书签。
3.2.1城镇燃气质量要求14
3.2.2城镇燃气的加臭14
第四章城市燃气负荷14
4.1供气范围14
4.2供气原则14
4.3规划人口14
4.4供气对象15
4.4.1居民用户14
4.4.2商业用户14
4.4.3工业用户14
4.5城镇燃气负荷的计算及供需平衡16
4.5.1居民生活的年用气量14
4.5.2商业用户年用气量17
4.5.3工业企业用户的年用气量17
4.5.4采暖供热年用气量19
4.5.5其他用气量19
4.5.6各类用户用气量汇总19
4.5.7确定小时计算流量19
4.6调峰储气容积的计算22
第五章天然气输配系统设计23
5.1管网敷设参数36
5.1.1门站概述23
5.1.2站址选择23
5.1.3设计原则23
5.1.4管道储气参数24
5.1.5方案设计24
5.1.5.1方案一25
5.1.5.2方案二26
5.1.6各管道的储气量计算27
5.1.6.1方案一27
5.1.6.2方案二29
5.1.7储气方案优劣比较31
5.2管网输配设计的确定方案37
5.2.1次高压管网布线37
5.2.2中压管网布线32
5.2.3管道选材32
5.2.4管道敷设方式38
5.3节点流量计算37
第六章门站设计35
6.1门站概述35
6.2站址选择35
6.3设计原则35
6.4装置选型35
6.4.1阀门35
6.4.2除尘器36
6.4.3调压器36
6.4.4计量装置36
6.4.5加臭装置36
6.4.6安全阀37
6.4.7汇管器37
6.4.8其他37
6.5工艺流程设计37
6.6门站平面设计38
6.7其他相关辅助设备48
6.7.1给水48
6.7.2排水48
6.7.3暖通设计48
6.7.4电气设计48
6.7.4.1设计分界点39
6.7.4.2设计依据及规范39
6.7.4.2.1设计依据39
6.7.4.2.2设计规范39
6.7.4.2.3负荷等级及供电要求40
6.7.4.3电力设备主要技术参数40
6.7.4.3.1380V/220V用电设备40
6.7.4.3.2年有功电能消耗量40
6.7.4.4电源状况40
6.7.4.5电力设备配电40
6.7.4.6照明41
6.7.5防雷、防静电接地、等电位联结41
6.7.5.1防雷41
6.7.5.2防静电41
6.7.5.3接地41
6.7.5.4等电位联结41
6.7.6防爆区域41
6.7.7电力及照明路线敷设方式41
6.8管道阴极保护42
6.8.1概述42
6.8.2阴极保护方法的选择42
6.8.3牺牲阳极阴极保护43
6.8.3.1设计参数43
6.8.3.2牺牲阳极种类及填充料的选择43
6.8.3.3管道保护电流密度的选择和所需总保护电流43
6.8.3.4阳极用量及排布43
6.8.3.5阳极的使用年限43
6.8.3.6套管内的管道阴极保护处理44
6.8.3.7电绝缘44
6.8.3.8测试系统44
6.8.4干扰腐蚀的控制44
6.8.4.1干扰腐蚀44
6.8.4.2交流电干扰44
6.8.4.3交流干扰防护措施45
6.8.4.4直流干扰源45
6.8.4.5直流干扰源防护措施45
第七章环境保护45
7.1环境保护设计依据45
7.2工程施工后环境情况46
7.3工程对环境的影响46
7.4控制防范措施46
7.4.1空气污染防治措施46
7.4.2噪声污染防治措施46
7.4.3水污染防治措施47
7.4.4固体废弃物47
第八章消防与安全47
8.1门站安全的重要性47
8.2探测仪表47
8.2.1可燃性气体浓度探测器GD(GASDETECTOR)47
8.2.2火焰探测器FD(FLAMEDETECTOR)48
8.2.3感烟探测器SD(SMOKEDETECTOR)48
8.2.4报警按钮SPB(SAFETYPUSHBUTTON)48
8.3消防装置48
8.3.1水消火栓管网48
8.3.2泡沫灭火装置49
8.3.3惰性气体灭火装置49
8.4其他安全装置49
8.4.1紧急停车系统ESD(EMERGENCYSHUTDOWN)49
8.4.2监视电视系统CCTV(CLOSEDCIRCUITTV)49
8.4.3安全系统网络组成49
第九章节能减排设计50
9.1编制依据50
9.2能耗分析50
9.2.1主要能量消耗50
9.2.2节能措施50
9.2.3节能效益50
第十章【参考文献】51
、八、亠
前言
城市燃气是现代化城市人民生活和工业生产的重要能源。
2007年9月3号国家发展和改革委员会近日颁布实施的《天然气利用政策》规定,我国将优先发展城市燃气,我国天然气利用政策由国家统筹规划,考虑天然气产地的合理需求;坚持区别对待,确保天然气优先用于城市燃气,促进天然气科学利用、有序发展;坚持节约优先,提高资源利用效率。
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,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,是建设现代化城市的必要条件,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的意义。
2002年5月,经国务院批准,南京市行政区划作出了重大调整,由六合县和大厂区合并成立六合区,这是南京市为促进江北地区发展、加快全市城市化进程而采取的重要举措。
新区的成立,标志着江北地区的发展进入了一个新的阶段,也标志着南京的发展实现了由隔江发展向跨江发展的历史跨越,为六合的发展创造了历史性的机遇。
在区划调整前,已经编制有一系列规划,指导该地区的城乡建设,而区划调整使该地区由两个相对独立的、城乡二元的地域行政单元转变成了一个整体统一的、城乡一体的地域行政单元,因此其发展目标、产业政策、发展空间、基础设施、自然资源、建设时序、管理体制等方面都面临着整合与重组。
在此背景条件下,2002年6月,受南京市规划局的委托,江苏省城市规划设计研究院承担了《南京市六合区城市总体规划(2010——2030)》的编制工作。
就项目本身来说,本次规划是在上位规划指导下、在前期规划基础上,针对区划调整的重大变化所作的整合性规划,以期对该地区的协调发展起到积极的指导与促进作用。
开展工作后,南京市规划局主持召开了驻区大企业座谈会和专家咨询会,在市、区两级
有关部门的大力支持下,项目组进行了深入细致的现状调查工作,在了解和分析现状问题的基础上,提出了初步方案,分别向浦口区城市总体规划编制领导小组、南京市规划局、浦口区主要领导作了汇报,并与上海市城市规划设计研究院编制的《六合区城市总体规划》、新加坡雅思柏设计事务所编制的《南京市江北区概念性总体规划》进行了充分的协调。
2002年10月26日向南京市委、市政府作了汇报,随后征询了相关专业部门的意见;2002年12
月9-10日,由南京市规划委员会主持召开了专家评审会,根据评审意见进行了修改完善,并于2003年3月得到了南京市人民政府的批准,并提交《南京市六合区城市总体规划(2010--2030)》正式成果。
根据该规划中的燃气工程规划,本次设计针对南京市六合区的天然气输配管网规划采用西气东输天然气。
天然气是清洁的能源,其燃烧尾气不会对大气造成污染。
设计的气源选用
西气东输天然气(PNG,根据设计标准进行了城市燃气用气量计算,天然气门站设计、城市管网设计、环保以及消防工程设计。
第一章绪论
1.1现状概况
六合区雄州片现状燃气主要是液化石油气,雄州片现状有液化气储灌站3座,总容量
304立方米,年供应量6500吨。
大厂片现状燃气除南钢和扬子的家属区部分由企业的产气车间供应部分生活用气外,其余均用液化石油气。
1.2现状分析
1、能源结构及燃气消费结构不合理,尤其是一次清洁能源的利用很低。
随着工业、公建的不断发展,燃煤、燃油大量消耗,限制了城市环境质量的提高。
2、由于多年来政策导向失误造成了燃气行业投资靠政府、亏损靠补贴的格局,燃气行业只能靠提高气价减少亏损,难以走向良性循环。
3、六合区燃气以瓶装液化气为主,管道燃气比例不合理,工营事团用户发展不足,用气比例仅为30%。
4、城市建设未考虑燃气工程、大部分城市市政建设未预留燃气管道和调压站的位置。
1.3
规划内容
1.4规划依据
1、《城镇燃气设计规范》(GB50028-93)
2、《江苏省城市燃气规划编制要点》
3、《江苏省天然气利用规划》
4、《南京市天然气利用专业规划》
1.5规划原则
1、依托南京主城进行统一规划、统一实施、统一经营;利用“西气东输”发展的机遇,加快六合区管道燃气化进程。
2、积极开拓天然气市场,落实天然气用气项目,优先发展城市工业用户和营事团体用户,扩大管道燃气供应的地域和应用领域,形成天然气利用的规模效应。
限制使用燃煤锅炉,鼓励使用清洁燃料,提高天然气在能源结构中的比例,改善环境质量。
3、六合区雄州、大厂、玉带、长芦四片区要依靠天然气资源,发展管道燃气,逐步形成城镇一体化系统。
4、积极做好迎接天然气的准备工作,建设天然气接受设施,提前进行相应的管网建设与改造,做好大用户使用天然气的用气准备和用户使用天然气的设备技术改造准备工作。
第二章城市概况
2城市概况
2.1自然条件及地理位置
2.1.1地理位置
六合区地处长江下游北岸,地理座标在东经118。
34'~119。
03',北纬32。
11'~
32。
37'之间。
全县南北直线距离40公里,东西35公里,总面积1466.45平方公里。
六合地处苏南、苏北两经济区的结合部,与周围主要经济中心南京、扬州、镇江、淮阴、以安徽的马鞍山、滁州等城市的距离在25-100公里左右,处于这些城市和经济区多层次、多方位迭加辐射的半径圈内,具有较强的商业辐射和经济战略地位。
2.1.2气候六合属北亚热带季风温湿气候区,雨量充沛,气候温和,光照充足,四季分明。
年平均年日照是数为2199.4小时,年平均日照百分离为50%。
六合常年平均气温15.1。
Co一般年份冬季最低气温在18。
C~-10。
C之间,夏季最高气温在36。
C~38。
C之间。
初霜期一般在11月上中旬,终期一般在3月中下旬到4月上旬,全年无霜期220~230天左右。
风向随季节转换,一般春季多东风,夏季多南风、西南风,秋季多东风、东北风,冬季多北风、西北风,年平均年降水量为989.4毫米,年平均雨雪日在
113天左右。
2.1.3交通
六合县的交通区位十分优越,地处南京通往苏产的要冲,为南京的北大门。
南京至连运港、南京至扬州、南通,南京至淮阴、徐州等国家级、省级干道交汇通过六合
县城。
宁六一级公路通过长江二桥直达沪宁高速公路,南京至合肥的高速公路离县
城只有二十分钟路程。
京浦铁路浦口站近在咫尺。
在建中的宁启铁路横贯全县.南
京江北飞机场预留地离县城只有几公里,紧靠高速公路。
2.2城市整体规划概况
2002年5月,经国务院批准,原六合县与原大厂区合并成立新的六合区,全区辖5个
街道六合区、14个镇、1个省级经济开发区,人口87万,土地面积1500平方公里,分别是南京市的六分之一和四分之一。
六合既是一个有着悠久历史的古城,更是一个充满
生机和活力的新区。
2.3城镇现状人口及预测
2001年底,六合区总人口86.97万人,其中原六合县68.27万人,大厂区18.7万人,1997—2000年六合区户籍总人口共增加2700人。
据第五次人口普查资料,原六合县常
住人口为64.75万人,比户籍人口少35138人,原大厂区常住人口为20.2万人,比户籍人口多15000人。
六合区2001年城镇人口为33.6万人,按以上增长预测,2010年达到50万人左右,2020年达到66万人左右。
结合区域总人口预测(2010年90万人,2020年100万人),六合区城市化水平2010年将达到56%左右,2020年达到66%左右。
表1六合区人口现状及规划
城(镇)区人口
(万人)
镇域人口
(万人)
城市化水平
(%
现状(2010年)
50
90
55.6
近期(2020年)
66
100
66
远景(X年)
110
110
100
2.4城市能源综合利用情况
六合区电使用现状:
耗电25858万度(原六合县2010),华东地区22万伏高压输变电站,5座11万伏变电站。
六合城区居民的气化率达97%,绝大部分的居民使用是瓶装液化气,年消耗量约
7000-8000吨。
六合区的管道燃气事业尚处于刚刚起步阶段。
目前只有一座瓶组强制气化站,供应的居
民用户只有200多户。
六合区现有14个液化气储灌站(原六合9个、大厂5个,详见表2-1),110个换气站,共计6214怦储气量。
表2六合区现有储灌站储量统计表
序号
单位名称
存储量(m3)
1
扬子百江一灌厂
4100
2
扬子百江二灌厂
850
3
扬子石化炼化公司内烷站
250
4
十四化建液化气储灌站
270
5
南连利丰液化气公司储灌站
60
6
六合县燃气公司储灌站
224
7
六合县民政液化气储灌站
100
8
六合县横梁镇液化气储灌站
30
9
南京科达液化气储灌站
30
10
六合县瓜埠乡液化气储灌站
30
11
六合县玉带液化气储灌站
100
12
南京长城燃气有限公司储灌站
110
13
六合燃气公司储灌站大圣储灌分站
60
14
南京钢铁厂冶山铁矿站
80
六合区合计
6294
2.5城市气源情况
利用西气东输天然气,长输管线分输站位置在六合区的龙门阀站。
2.6供气方式
住宅区用气以管道燃气为主,以瓶装液化气为辅;大型工业企业生产用气和热电厂锅炉用气由天然气门站直接供应。
第三章燃气性质计算
3.1天然气组分及特性参数
本项目中的用气量以oc,1标准大气压为基准计算。
3.1.1天然气组份
长输管线天然气组份含量如表3所示,以体积百分比形式表示。
表3长输管线天然气组份含量表
组分
体积分数
甲烷(CH4
96.226%
乙烷(C2H6
1.707%
丙烷(C3H8
0.300%
正丁烷(n-C4H10)
0.075%
异丁烷(i-C4H10)
0.062%
正戊烷(n-C5H12)
0.016%
异戊烷(i-C5H12)
0.020%
碳六(C6)
0.051%
碳七(C7)
0.038%
二氧化碳(CO2
0.473%
硫化氢(H2S)
0.002%
氮气(N2)
0.967%
3.1.2天然气热值
33
低热值:
Ql=36.17MJ/Nm3(折算为8639.63kcal/Nm3)
高热值:
Qh=40.07MJ/Nm3(折算为9571.20kcal/Nm3)
3.1.3
天然气物理性质
密度:
0.75kg/Nm3
比重:
0.58(空气=1)
运动粘度:
13.89x10-6m2/s(计算值)
3.1.4互换性指标
华白数:
W=52.8MJ/Nm3燃烧势:
CP=39.85该天然气气质符合《天然气》GB17820中一类气质标准,满足《城镇燃气设计规范》对天然气质量的要求。
3.1.5
爆炸极限
该天然气在20C时的爆炸极限如下:
爆炸上限:
14.96%
爆炸下限:
4.98%
3.2燃气质量要求及燃气的加臭
3.2.1
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.
GB/T13611的
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》
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、烃露点、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5C;
天然气中不应有固态、液态或胶状物质。
主要规定叙述如下:
3
1)天然气的高热值大于31.4MJ/m;
2)总硫量小于270mg/m;
3)硫化氢含量小于20mg/m;
4)二氧化碳含量小于3%(体积);
5)无游离水。
3.2.2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%寸,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)、二丁基硫醇、乙硫醇、乙硫醚、甲硫醚等。
第四章城市燃气负荷
4.1供气范围
本工程供气范围包括南京市的江北地区,包括六合区的雄州镇区域、化学工业园区、大
厂镇和浦口区的高新区、桥北区、珠江镇区域。
4.2供气原则
(1)管道建设和用户发展在满足城市总体规划的前提下,应结合近期建设规划、城市重点发展方向和区域的要求,做到统筹兼顾,远近结合;
(2)推进和优先发展气化范围内具备气化条件的居民用户;
(3)积极发展商业用户、空调用户以及高科技工业用户;
(4)对于规模较小、远离输配管网或管网暂时无法敷设到的区域,可优先采用灵活机动和投资较少的供气方式(LPGCNG或LNG方式);
(5)确定合理供气价格,对用气大户予以价格倾斜。
4.3规划人口
南京市六合区2020年各乡镇规划人口规模如下:
表4近期(2020)人口与城市化水平一览表
序
号
城镇
名称
城(镇)区人口
(万人)
镇域人口
(万人)
城市化水平
(%
1
六合
50.0
53.0
94.3
2
竹镇
3.0
7.5
40.0
3
八百桥
3.0
7.5
40.0
4
横梁
2.5
7.0
35.7
5
东沟
1.5
5.0
30.0
6
程桥
1.5
5.0
30.0
7
冶山
1.5
5.0
30.0
8
新集
1.5
5.0
30.0
9
马集
1.5
5.0
30.0
合计
66.0
100.0
66.0
4.4供气对象
由于天然气具有热值高、热效率高、污染小、成本低等优点,因此与其他能源相比有较强的竞争能力。
在多种领域中可以替代煤炭、燃油、电力以及各种人工煤气和液化石油气。
供气对象比以各种人工煤气、液化石油气为气源的城市更加广泛。
4.4.1居民用户
随着城镇化水平的提高和人民生活水平的日益改善,追求舒适、安逸的生活已成为城
镇居民的选择目标,因此燃煤炉和瓶装液化气已不能满足居民用气的要求,方便、快捷的管道燃气必将取而代之,成为居民用燃气的首选。
4.4.2商业用户
商业用户主要为宾馆、饭店、餐饮业、洗浴业、机关学校、企事业单位、医院、托幼等机构的炊事及热水用燃气。
4.4.3工业用户
其辖区内共有长芦工业区、玉带工业区、江苏省六合经济开发区、雄州工业园区及中山工业园区共计五个经济开发园区。
长芦工业区:
扬子石化、扬巴一体化及其产品的延伸加工、精细化工产业,总用地规
模28平方公里,其中工业用地20平方公里。
玉带工业区:
大型石油化工项目及其延伸加工工业和其他现代制造业,总用地规模23平方公里,其中工业用地9平方公里。
江苏省六合经济开发区:
省级经济开发区,位于雄州组团西南侧,总占地面积710公顷,以一、二类工业为主,主要安排新型材料、生物医疗、信息设备等产业。
雄州工业园区:
市级重点乡镇工业园区,位于雄州组团东南部,总占地面积640公顷。
以服装、玩具、电子、机械、铸造等传统工业为主,主要接纳私营企业以及因旧城改造而搬迁的部分工业企业。
中山工业园区:
省级经济开发区,位于葛塘东北部,占地面积200公顷,以一类工业为主。
4.5城镇燃气负荷的计算及供需平衡
4.5.1居民生活的年用气量
居民生活用户用气量取决于居民生活用户用气量指标(用气定额)、气化百分率及城市
居民人口数。
影响居民生活用户用气量指标的因素
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