肥西县金云国际小区燃气管道工程设计.docx

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肥西县金云国际小区燃气管道工程设计

安徽建筑工业学院环境与能源工程学院

毕业设计（论文）

专业：

08建筑环境与设备工程

班级：

（2）班

姓名：

周东飞

学号：

08203020233

课题：

肥西县金云国际小区燃气管道工程设计

指导教师：

王造奇

2012年6月10日

摘要

本工程为肥西县云谷路金云国际小区天燃气管道设计。

根据小区规模和布局,合理规范设地设计管线，使施工便利性和经济性最大化。

本设计的主要内容还包括：

气源性质计算，庭院燃气管网和室内燃气管道的水力计算，施工图设计，管道的选材、施工、防腐和验收等。

关键词：

庭院燃气管道室内燃气管道水力计算施工图设计

Abstract

ThisengineeringisFeiXiJinYunInternationaldistrictgaspipelinedesign.AccordingtoResidentialquarterssizeandlayout,Reasonablestandardsetdesignofpipeline.Theconstructionconvenienceandtheefficiencymaximization.Thedesignofthemaincontentincludes:

airpropertiescalculation,thecourtyardgasnetworkandindoorgaspipelinehydrauliccalculationandpipematerials,construction,anti-corrosionandacceptance,etc.

Keywords：

CourtyardgaspipelineIndoorgaspipeline

HydrauliccalculationConstructiondocumentsdesign

目录

4.1.4调压器的选择----------------------------------------------------------9

4.1.5调压装置的设置要求-------------------------------------------------9

第1章绪论

在我国天然气事业有很好的发展前景，天然气作为优质的有燃料型能源，在优化我国能源消费结构、平衡我国能源分布不均衡，改善生存环境、控制有害气体排放方面将及其重要的作用。

城市燃气作为城市基础设施的重要组成部分，不仅关系到人民的生活质量、城市自然环境和经济利益，而且已日益成为国民经济中具有先导性、环保性的基础产业，并已成为我国目前重点扶植和鼓励的产业。

伴随着我国能源结构的调整，特别是西气东输，川气东送等一批国家重点天然气工程的相继建成投产和开工建设，为城市燃气的大发展提供前所未有的机遇。

在管道气丰富的城市，各类新建小区必然配套天然气管道，为了满足用户的使用要求和安全要求，合理规范的设计小区燃气管网的重要性就尤为突出。

本设计便是基于规范要求，合理布置小区庭院和室内燃气管网，通过计算来选择经济有效的方案，并完成施工验收。

第2章设计基础资料

2.1设计依据

1.《城镇燃气设计规范》（GB50028-2006）

2.《燃气工程设计手册》北京（严铭卿）（中国建筑工业出版社）

3.《燃气供应工程》（张爱凤）（合肥工业大学出版社）

4.《城镇燃气输配工程施工及验收规范》（CJJ33-2005）

5.《城镇燃气输配工程施工工艺标准》（CJYTQB001-2006）

6.《聚乙烯燃气管道工程技术规范》（CJJ63-2004）

2.2工程概况

（1）本设计为肥西县金寨云谷路金云国际小区庭院及室内燃气管网设计，小区内包括9栋住宅楼，其中多层住宅楼5栋，26F高层住宅1栋，27F高层住宅1栋，28F高层住宅2栋，居民用户共计794户，每户按安装一台双眼灶（0.8m3/h）和一台快速热水器（1.7m3/h）的使用流量来设计。

第3章气源性质计算

3.1天然气组分

1、小区气源压力大约为为0.4Mpa，气源参数见表3-1

表3-1

CH4

C2H6

C3H8

C3H6

CO2

N2

91.3

5.5

2.0

0.3

0.50

0.40

2、天然气各组分在标准状态下基本性质参数见下表3.1-1

表3-2

组分

甲烷

乙烷

丙烷

丙烯

二氧化碳

氮气

含量（%）

91.3

5.5

2

0.3

0.5

0.4

分子量

16.043

30.07

44.09

42.081

44.0098

28.0134

摩尔容积（m3/kmol）

22.362

22.187

21.936

21.99

22.2601

22.403

密度（kg/m3）

0.7174

1.3553

2.0102

1.9136

1.9771

1.2504

动力粘度

µ×106（Pa·s）

10.395

8.6

7.502

7.649

14.023

16.671

运动粘度

ν×106（m2/s）

14.5

6.41

3.81

3.99

7.09

13.3

低热值（MJ/m3）

35.092

64.397

93.24

87.667

0

0

临界温度（K）

191.05

305.45

368.85

364.75

304.2

126.2

临界压（Mpa）

4.6407

4.8839

4.3975

4.7623

7.3866

3.3944

爆炸下限（%）

5

2.9

2.1

2

爆炸上限（%）

15

13

9.5

11.7

3.2气源性质计算

燃气是由多种可燃与不可燃成分组成的混合物，主要是碳氢化合物、氢气、一氧化碳等可燃成分和二氧化碳、氮气、氧气、硫化氢、水汽、微量的惰性气体氦气等不可燃成分组成。

燃气是由互不发生化学反应的多种单一组分气体混合而成。

它的平均性质参数可由单一组分气体的性质按混合法则求得，具体计算过程如下述。

3.2.1平均分子量计算

混合气体不能用一个化学分子式表示，因而没有真正的分子量，所谓混合气体的平均分子量是各组分气体的折合分子量，它取决于组成气体的种类和成分。

平均分子量的计算是其余各性质参数计算的基础，计算公式如下：

M=

（∑yiMi）

式中：

M----混合气体平均分子量

yi----各单一气体容积成分（%）

Mi----各单一气体分子量

M=

（∑yiMi）

=

（91.3×16.04+5.5×30.07+2×44.09+0.3×42.081

+0.5×44.0098+0.4×28.0134）

=17.64

3.2.2平均密度和相对密度计算

1）平均密度：

单位体积燃气所具有的质量。

ρ=

（∑yi×ρi）

式中：

yi----各单一气体容积成分（%）

ρi----标准状态下各单一气体密度（kg/m3）

ρ=

（∑yi×ρi）

=

（91.3×0.7174+5.5×1.3553+2×2.0102+0.3×1.9136+0.5×1.9991+0.4×1.2054）

=0.79kg/m3

2）相对密度：

气体的密度与相同状态的空气密度的比值

S=

式中：

ρ-------混合气体的平均密度（kg/m3）

1.293-------标准状态下空气的密度（kg/m3）S=0.789583/1.293=0.61

通过相对密度的计算,发现该燃气的密度比同状态下的空气密度小，这样在室内立管的水力计算时就会产生附加压头；另外在调压柜的放散管的设置上也运用了这一原理。

3.2.3动力粘度和运动粘度计算

由于水力计算的需要,我们要计算气源的运动粘度，下面先计算动力粘度。

混合气体的动力粘度可以近似地按下式计算：

μ=

其中混合气体的质量成分按下列式计算：

gi=

×100=

%

求得：

gCH4=（91.3×16.043）/1764.125×100%=83.03%

gC2H6=（5.5×30.07）/1764.125×100%=9.37%

gC3H8=（2×44.09）/1764.125×100%=5.00%

gC3H6=（0.3×42.081）/1764.125×100%=0.72%

gN2=（0.5×28.0134）/1764.125×100%=0.64%

gCO2=（0.5×44.01）/1764.125×100%=1.25%

所以：

μ=

=

=10.04×10-6Pa·s

混合气体的运动粘度可按下列式计算：

υ=

=

=12.71×10-6m2/s

3.2.4低热值计算

燃气的热值是指单位数量的燃气完全燃烧时放出的全部热量，单位为kJ/m3；燃气的热值分为高热值和低热值。

高热值是指单位数量的燃气完全燃烧后，燃烧产物与周围环境恢复到燃烧前的原始温度，燃烧产物中的水蒸气凝结成同温度的水后所放出的全部热量；低热值则是指在上述条件下，烟气中的水蒸气仍以蒸汽状态存在时所获得全部热量。

在实际燃烧中，烟气排放温度均比水蒸气凝结温度高得多，水蒸气并没有凝结为水，而是随烟气一起排入大气，水蒸气的凝结热得不到利用，故工程计算中，一般采用低热值为计算依据。

混合气体的低位热值计算可按下列式

H=

（∑yiHi）

式中：

H----混合气体的低位热值

yi----各单一气体的容积成分

Hi----各单一气体的低位热值（Mj/Nm³）

H=

（91.3×35.902＋5.5×64.397＋2×93.24＋0.3×87.667）

=37.71MJ/Nm³

3.2.5爆炸极限计算

因为燃气是易燃爆性物,爆炸极限至关重要.所以我们要对气源的爆炸极限精确计算。

爆炸下限：

可燃气体和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。

在这种混合物中可燃气体的含量减少到不能形成爆炸混合物时的那一含量。

爆炸上限：

当可燃气体含量一直增加到不能形成爆炸混合物时的含量。

可按下式计算这种燃气的爆炸极限（公式见参考文献【3】中式1-51）

惰性气体与可燃气体组合如下：

yCH4+yCO2=（91.3.3+0.5）%=91.8%

由文献【3】中图1-10查得在上述混合比时的爆炸极限为：

5.0%—16.0%；

yC3H8+yN2=（2+0.4）%=2.4%

由文献【3】中图1-11查得在上述混合比时的爆炸极限为：

2.9%—11.0%；

另外由表3.1-1可查得：

乙烷的爆炸极限为2.9%-13%；丙烯的爆炸极限为2.0%-11.7%；

所以:

Ll=

Lh=

计算结果见表3.2-1

表3-3

平均密度ρ（kg/m3）

0.79

相对密度S（kg/m3）

0.61

平均分子量M

17.6

低位发热值H（MJ/m3）

37.71

动力粘度μ（Pa/s）

10.04×10-6

运动粘度ν（m2/s）

12.71×10-6

爆炸极限L（%）

4.71-15.61

第4章庭院燃气管网的布置

4.1小区调压柜的选择和选型

调压柜包括调压装置及调压室的建筑物或构建物等，承担用气压力的调节。

是城市燃气管网系统中调压和稳定管网压力的设施。

通常有调压器、阀门、过滤器、安全装置、旁通管、监视装置及测量仪表等组成。

4.1.1调压柜的选址

调压柜的选址:

原则上调压柜的选址要设定在燃气负荷中心或接近大型用户的地方，以减少大管径管段的长度，节约成本，并尽可能的避开小区的景观中心和娱乐休闲广场。

由于气源位于云谷路上，故要从小区西侧引入气源。

有三个入口可以引入气源，分别是云谷路上的北面次入口，中间的主入口，以及南面的次入口。

由于主入口人流密集而且主入口对面是中心景观，考虑到小区的美观和居民的出入安全不宜从主入口引入气源，在主入口附近设置调压柜；最北面的次入口离气源中心太远不宜引入；南面的次入口附近有消防登高地故不能设置调压柜，所以要是从南面的次入口引入起源，中压管道要绕过2#楼，到2#北面的开阔地带，西面是3层的商业楼，空气流动顺畅调压柜放散臭气不影响居民生活且靠近起源中心，此处可以设置调压柜。

综合考虑从南面的次入口引入气源，在2#楼北面设置调压柜。

4.1.2小区楼栋情况统计表

具体楼栋情况统计见表4-1）

表4-1

肥西县云谷路金云国际小区楼栋情况统计表

楼号

层数

户型

户数

备注

1#

6F

A户型

36

2#

26F

D户型

98

1-3层商业（部分）

3#

6F

B户型

36

4#

27F

E户型

146

1-2层商业3层部分商业

5#

6F

B户型

36

6#

28F

E户型

156

1-2层商业3层部分商业

7#

6F

B户型

36

8#

6F

C户型

36

9#

28F

D户型

36

1-3层商业（部分）

总计

总计9幢楼，共计794户，其中高层614户，多层180户

4.1.3用气量计算

本设计的用气量均为居民生活用气量，商业用气仅做中压预留。

该小区共有794户，每户用气量指标均按一台双眼灶具和一台燃气热水器计算，双眼灶具的额定流量为0.8Nm³/h，燃气热水器的额定流量为1.7Nm³/h。

小区燃气管道的计算流量：

由于居民住宅使用燃气的数量和时间变化较大，所以小区燃气管道的计算流量一般按燃气用具的额度用气量和同时工作系数K0来确定。

用同时工作系数法求管道的计算流量的公式如下：

Q=Kt∑K0QnN公式（4-1）

式中Q-----小区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，当资料缺乏时，可取为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）

注：

当K0没有直接对应可查的值时采用插入法计算求得。

燃气双眼灶热水器同时工作系数见下表4-2：

（表4-2）

同类型燃根据建筑《燃气设计手册》表2-13可查得居民生活用燃具的同时工作系数

具数目N

燃气双眼灶和快速热水器

同类型燃

具数目N

燃气双眼灶和快速热水器

1

1.00

40

0.18

2

0.56

50

0.178

3

0.44

60

0.176

4

0.38

70

0.174

5

0.35

80

0.172

6

0.31

90

0.171

7

0.29

100

0.17

8

0.27

200

0.16

9

0.26

300

0.15

10

0.25

400

0.14

15

0.22

500

0.138

20

0.21

700

0.134

小区的计算流量有公式4-1计算如下：

=1×0.133×2.5×794

=264.005m³/h

调压柜包括调压装置及调压室的建筑物或构建物等，承担用气压力的调节。

是城市燃气管网系统中调压和稳定管网压力的设施。

通常有调压器、阀门、过滤器、安全装置、旁通管、监视装置及测量仪表等组成。

4.1.4调压器的选择

进口压力影响所选调压器的类型和尺寸，气源压力不能保证百分之百无变化，所以调压器要能满足调压柜进口压力变化是需求；调压器的压力降，应根据调压器前燃气管道的最低压力与调压器后燃气管道的需要的压力之差值确定；为保证调压器在最佳状况下工作，调压器的计算流量，应按该调压器所承担的管网的管网计算流量的1.2倍来确定。

在选择调压器时，应采用满足所需调节精度的调压装置。

调节精度是以出口压力的稳压精度来衡量的，即调压器出口压力偏离额定值的偏差与额定出口压力的比值。

4.1.5调压器的选型

本工程中气源压力变化范围为0.2--0.4Mpa，小区管网的小时最大输送量为264.005m³/h,所以要选择的调压器的计算流量为：

Q≥264.005×1.2=316.81m³/h,

根据上述要求，查相关设备样本可选用RTZ（直接作用式）系列燃气调压柜。

考虑到小区内部分楼栋有商业户，为了后期的用气量增加，应稍微增大计算流量，查样本可取额定流量为450m3/h的调压柜,具体参数见下表4-3。

表4-3

调压器型号

RTZ-31-80FQ

关闭压力

Pb≤1.25P2

进口压力范围

≤0.6MPa

额定流量m3/h

450

出口压力范围

1-50KPa

进口管径

DN80

调压精度

δ±10%

出口管径

DN80

箱体尺寸（mm）a×b×c

1700×800×1700

　RTZ系列燃气调压柜是将天然气的过滤、调压、计量、安全控制等设备集合一体的装置；FQ系列调压器采用模块化结构设计，信号管均为内置式，性能稳定、流量大、造价低、结构紧凑可在线维护，极为方便。

广泛用于住宅小区、酒店、宾馆、工厂、学校等单位供气使用。

主要特点有：

1调压柜设置有1+1旁通，用于对调压柜维修等异常情况时保障用户正常用气。

2调压柜主要部件有：

调压器、超压切断装置、流量计、控制仪表等

3调压柜配有高精度过滤器，过滤精度达10μm，差压表可反映滤芯肮脏的程度，用户可及时更换滤芯。

4调压器配备超高自动切断装置及安全放散装置，当系统调压失控时，它能自动切断气源，保证系统压力稳定和安全。

5调压柜可供双路调压，手动和自动切换，以确保系统安全可靠地连续供气。

4.1.5调压装置的设置要求

调压装置的设置，应符合下列要求：

根据小区用气量和小区环境，本设计调压装置单独的落地式调压柜，设置在牢固的基础之上，柜底距离地坪高度设置在0.3米为宜。

小区调压器入口为中压，根据规范：

调压柜距离建筑物外墙面要大于4米，重要的公共建筑物要大于8米，城镇道路要大于1米，公共电力变配电柜要大于4米。

调压柜四周应设护栏加以保护。

本设计中小区调压柜距周围最近建筑的净距分别是13.8m，距最近道路的净距别是4.4mm。

调压柜的设置还要符合规范的下列要求。

1当输送干燃气时，无采暖的调压器的环境温度应能保证调压器的活动部件正常工作。

本设计输送的是天然气，属于干燃气，合肥地区的气候属于夏热冬冷地区，查得合肥的常年温度足够保证调压器的部件正常工作，所以本小区的调压柜不设采暖装置。

2本设计选择的调压柜体积V=1.7×1.7×0.8=2.32m³大于1.5m³，故应有爆炸泄压口，爆炸泄压口不应小于上盖或最大柜壁面积的50%（与较大者为准）。

爆炸泄压口宜设在上盖上，通风口面积可包括在计算泄压口面积内。

3由表3-3知该气源的相对密度ρ=0.79kg/m3大于0.75kg/m3，应在柜体上、下各设1%柜底面积通风口；

4调压柜的设计，其噪音应符合现行的国家标准《城市区域环境噪音标准》GB3096的规定。

另外其他详见附图-：

调压柜及其护栏、基座制作及静电接地安装大样图。

4.2庭院燃气管网布置

小区燃气管网系统的布置既小区燃气管道的布线，是指小区管网系统在原则上选定之后，确定各管段的具体位置。

燃气管道敷设宜沿小区道路敷设，一般敷设在人行便道或者绿化到内。

4.2.1布线的依据和要求

本小区庭院天然气管道均设计成埋地敷设，地下燃气管道与建筑物、构筑物或相邻管道之间的水平净距要满足下表：

表4-4

地下燃气管道与建筑物、构筑物或相邻管道之间的水平净距（m）

项目

地下燃气管道压力（MPa）

低压

＜0.01

中压

B

≤0.2

A

≤0.4

建筑物

基础

0.7

1.0

1.5

给水管

0.5

0.5

0.5

污水、雨水排水管

1.0

1.2

1.2

电力电缆

（含电车电缆）

直埋

0.5

0.5

0.5

在导管内

1.0

1.0

1.0

通信电缆

直埋

0.5

0.5

0.5

在导管内

1.0

1.0

1.0

其他燃气管道

DN≤300mm

0.4

0.4

0.4

热力管

直埋

1.0

1.0

1.0

在管沟内

（至外壁）

1.0

1.5

1.5

电杆（塔）

的基础

≤35kV

1.0

1.0

1.0

＞35kV

2.0

2.0

2.0

通讯照明电杆（至电杆中心）

1.0

1.0

1.0

街树（至树中心）

0.75

0.75

0.75

地下燃气管道与建筑物、构筑物或相邻管道之间垂直净距要满足下表

表4-5

项目

地下燃气管道（当有套管时，以套管计）

给水管、排水管或其它燃气管道

0.15

热力管的管沟底（或顶）

0.15

电缆

直埋

0.50

在导管内

0.15

在庭院燃气管道的布线时必须考虑到下列基本情况：

1.管道中燃气的压力:

本工程仅有中压和低压具体情况参见表4-4；

2.中压管道和低压管道同沟敷设时水平距离至少要保持0.4米，垂直距离至少1.5米。

3.庭院的地下其他管道的密集程度及布置情况，和燃气管道保持规范距离。

4.庭院路面结构情况，以及交通干线的分布情况，管道走向应按小区规划道路布线，尽可能避免横穿小区主要道路；

5．与管道连接的用户数量及用气情况；线路上所遇到的障碍物情况；

6．管道在施工、运行和万一发生故障时，对小区的影响情况；

7.不得与非燃气管道或电缆同沟敷设；

8．管道跨越障碍物时可以采用架空敷设，注意防腐。

9.不得在堆积易燃、易爆材料和具有腐蚀性液体的场地下面穿越

地下燃气管道埋设的最小覆土厚度（路面至管顶）应符合下列要求：

1埋设在车行道下时，不得小于0.9m；

2埋设在非机动车车道（含人行道）下时，不得小于0.6m；

3埋设在机动车不可能到达的地方时，不得小于0.3m；

注：

当不能满足上述规定时，应采取行之有效的安全防护措施。

4.2.2庭院管网的平面布置图

本次设计采用设置一台小区低压调压柜调压的方案，这样庭院管网的中压管道长度会减少，保障小区燃气管段事故时候，危险可控，而且低压管网布置也具有系统性。

首先如上文所说小区的气源是从小区西侧云谷路上的市政管线（De160埋地中压管道）接入，中压管从西南的次入口进入，然后在2#楼下的绿化带中平行其南面墙敷设，绕过2#楼的楼角和地下室安全出口与2#的西面基础敷设至小区已选定好的煤气调压站位置，经调压后再由埋地低压管道输送至每栋楼每单元的引入管位置。

庭院管网布置简图如下，具体管线布置详见附图1-庭院燃气管道平面布置图。

图4-1小区庭院燃气管道平面布置简图

有关上图中布线情况的几点说明

1.中压引入管沿小区2#楼东南面墙布置，部分中压管段要与调压后的低压管道同沟敷设，两管道的水平间距为0.5m，其中有中低压段管交叉敷设时，两管段垂直净