天然气供气的规划毕业设计.docx
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天然气供气的规划毕业设计
毕业设计[论文]
题目:
系别:
建筑环境与能源工程系
专业:
城市燃气工程技术
姓名:
学号:
指导教师:
2010年5月25日
目录
摘要…………………………………………………………………………………3
第一章概述…………………………………………………………………5
第二章燃气性质计算……………………………………………………7
第三章燃气需用量及供需平衡计算………………………………………12
第四章输配系统方案的选择………………………………………………20
第五章输配管网的布置算…………………………………………………22
第六章输配系统的水计算…………………………………………………29
第七章储气设施的选择与算………………………………………………31
第八章调压设备的选择与计算……………………………………………32
第九章压缩设备的选择与计算……………………………………………36
设计总结…………………………………………………………………………38
参考文献……………………………………………………………………39
致谢………………………………………………………………………………40
附录……………………………………………………………………………41
摘要
城市燃气是城市建设的重要基础设施之一,也是城市能源供应当一个重要组成部分,它为城市工业、商业和居民生活提供优质气体燃料。
城市燃气输配系统的绝大部分系统的绝大部分工程量,属与城市地下基础工程。
本设计主要是针对该市区进行天然气供气的规划。
该设计使用的天然气管道主要是钢管。
该市区总供气面积为875公顷,人口达35万,属于中小型市区,单人口密度400人每公顷,规划时要考虑该市的发展。
进行规划时除建设接收长输管线天然气的储配站外,还需考虑设置区域调压站,根据当地的需求考虑设置两个CNG加气站。
因此,除管网的水利计算外,还要有储配站,区域调压站的设备选型计算。
因此本设计囊括了从长输管线到储配站,经过区域调压站最后进入区域管网的过程。
关键词:
天然气燃气性质输配管网管网设计水力计算
Abstract
Naturalgasisoneofurbanconstruction'simportantbasisfacilities,isalsotheurbanenergyformustaimportantcomponent,itfortheurbanindustry,thetradeandtheresidentlivesprovidestheengineering.ThisdesignismainlyaimsatJiacitytocarryonthenaturalgasairfeedtheplan.ThedesignisPEpipeusedingaspipelines.Thecitytotalairfeedareaissquarekilometers,thepopulationreachesbelongstothelargeandmiddlescalecities,thesinglepopulationdensityislow,whenplanmustconsiderthiscitythedevelopment.Carriesonwhentheplanreceivesgasdistributionwhobesidestheconstructionlonglosesthepipelinenaturalgastostand,butmustconsiderthatestablishestheregionaccenttopressthestation.Therefore,besidespipenetwork'swaterconservationcomputation,butmuststations,theregionaccentpressesthestationtheequipmentshapingcomputation.Thereforethisdesignincludedstations,adjustedthepressureaftertheregiontostandenterstheregionpipenetwork'sprocessfinally.
Keywords:
naturalgas;;FuelgasnatureFuelgaspipenetwork;Pipenetworkdesign;Waterpowercomputation.
第一章概述
1.1设计题目、任务及指导思想
1.1.1设计题目:
新乡卫河区35万人口的燃气输配工程设计。
1.1.2设计任务:
1、确定城市管网方案;
2、进行城市燃气管网系统设计;
3、储其设施的选择;
4、调压设备的选择;
5、压缩设备的选择;
1.1.3设计指导思想
1、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;
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、注重环境保护和消防安全,使本工程真正造福于人民;
4、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;
5、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。
1.2城市的简介
新乡市地处河南北部,南临黄河,与省会郑州、古都开封隔河相望;北依太行山,与鹤壁、安阳毗邻;西与煤城焦作相连,与晋东南接壤;东接油城濮阳,与鲁西相接,新乡是豫北经济与交通中心,是中原城市群中重要城市。
卫滨区是新乡市的四区之一,位于新乡市去南部,因坐落于美丽的卫河之滨而得名。
卫滨区的面积为875公顷,人口为35万人
1.2气候条件
1、气温:
历年极端最高气温:
39.7℃;历年极端最低气温:
-10℃
2、全年主导风向:
西北风
3、最大冻土深度:
0.35m
1.3城市气源情况:
本市区由西气东输引入天然气管道气,为市区提供足够的用气量供应现阶段,为今后的城市发展提供有力的能源保障。
第二章燃气性质的计算
表2-1天然气的容积组分表(%)及成分数据
燃气组分
分子量(M)
密度
(kgNm³)
相对密度
(s)
高热值
(kJNm³)
低热值
(kJNm³)
容积成分
(%)
CH4
16.0430
0.7174
0.9748
39.842
35.906
98
C2H6
30.0700
1.3553
1.048
70.351
64.397
0.2
C3H8
44.0970
2.0102
1.554
101.270
93.244
0.3
CO2
44.0098
1.9971
1.5289
1.2
N2
28.0134
28.0134
0.9670
0.3
2.1.混合气体的平均分子量
按公式计算
式中—混合气体的平均分子量
—各单一气体容积成分(%)
—各单一气体的分子量
=16.383
2.2混合气体的平均密度和相对密度
2.2.1混合气体的平均密度
按公式计算
式中—混合气体的平均分子密度
—各单一气体容积成分(%)
—各单一气体的密度
=(98×0.7174+0.2×1.3553+0.3×2.0102+1.2×1.2504+0.3×1.9771)
=0.733(kgNm3)
2.2.2混合气体的相对密度
按公式计算
式中—相对空气密度
—混合气体的平均分子密度
为标准状态下空气的密度
2.3.混合气体的运动粘度
混合气体的运动粘度可以近似的按此式计算:
式中—为各组成分的质量组分
—为相应各组分在时的动力粘度
按公式计算
98×16.0430+0.2×30.0700+×0.3×44.097+1.2×28.034+0.3×44.0098
=1638.28
按换算公式,各组分的质量成分为
由表1-4、表1-5查得各组分的动力粘度,代入下式
2.4混合气体的运动粘度
2.5混合物的热值
2.5.1混合物的低热值
按公式计算
式中—混合物气体的平均低热值
—各单一气体的容积成分(%)
—各单一气体的低热值
Hl=(98×35.902+0.2×70.351+0.3×93.240)
=35.592(MJm3)
2.5.1混合物的高热值
按公式计算
式中—混合物气体的平均高热值
—各单一气体的容积成分(%)
—各单一气体的高热值
Hh=(98×39.842+0.2×70.351+0.3×101.266)
=39.490(MJm3)
2.6混合物的爆炸极限
式中:
——含有惰性气体的燃气爆炸极限(体积%);
——由某一可燃气体成分与某一惰性气体成分组成的混合组分在混合气体中的容积成分(%);
——由某一可燃气体成分与某一惰性气体成分组成的混合组分在混合比时得的爆炸极限(%);
——未与惰性气体混合的可燃气体成分在混合气体中容积成分(%);
——未与惰性气体混合的卡燃气体成分的爆炸极限(体积%)。
按照《燃气工程设计手册》图2-16-1和2-16-2将组分中的惰性气体与可燃气体进行组合,即.
,
查按照《燃气工程设计手册》图2-16-1和2-16-2得各混合组分在上述混合比时的爆炸极限相应为8%~21%,12%~30%。
《燃气输配》查得未与惰性混合气体的组分的爆炸极限:
甲烷:
5%~15%
按上式求出该燃气的爆炸极限为:
由此得天燃气的爆炸下限和爆炸上限分别为:
由表1-4查得未与惰性气体组合的CH4的爆炸极限为5%~15%.
2.7华白指数
(MJm3)
—燃气的华白数(MJm3)
—燃气的高热值(MJm3)
—燃气的相对密度
第三章燃气需用量及供需平衡
3.1用气量计算的原则.
3.1.1供气原则
(1)民用用气供气原则:
a.优先满足城镇居民炊事和生活用气;
b.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;
c.城市燃气一般不供应锅炉用气。
(2)工业用气供气原则;
a.优先满足工艺上必须使用燃气,但用气量不大的企业用户;
b.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;
c.使用燃气后能显著减轻大气污染的工业企业;
d.作为缓冲用户的工业企业。
(3)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。
3.1.2设计用气量
根据当地供气原则和条件确定,包括下列各种用量:
居民生活用气量;
商业用气量
工业企业生产用气量
CNG加气站加气
其他用气量;
3.1.3各种用户的燃气设计用气量,
应根据燃气发展规划和用气量指标确定。
居民生活和商业用气量指标,应根据当地居民生活和商业用气量的统计数据分析确定。
工业企业用气量指标,可根据实际燃料消耗量折算,或按同行业用气量指标分析确定。
燃气汽车用气指标由当地燃气汽车数量以及实际情况求所用燃气量。
3.2各类用户的年用气量
3.2.1居民生活年用气量()
根据市区的面积与人口密度求出当地人口
市区面积S=875公顷,人口密度为每公顷400人。
由此求出市区人口N=350000人
按公式计算
式中
—人口数(人)
—气化率(取90%)
-居民用气量指标()
-燃气低热值()
3.3商业年用气量()
=0.6×
=1.168
3.3工业企业生产年用气量()
式中-日用气量()
n-工厂个数
3.4CNG汽车用户用气量(Q汽车)
Q汽车=nq×365
=2×12000×365
=0.76
式中-加气站日供气量()
n-加气站个数
3.2.6.未遇见量()
3.2.7.年总用气量()
3.3燃气小时计算流量
在设计燃气输配系统时,需要用到燃气的计算流量,计算流量大小直接关系到燃气输配系统的经济性和可靠性,计算流量偏大,输配系统的金属耗量和基建投资增加;计算流量偏小,有会影响到用户的正常可靠用气。
因而,应合理地确定燃气计算流量。
燃气的计算流量应按燃气计算月的高峰及小时最大用气量确定。
确定方法有两种:
不均匀系数法和同时工作系数法。
本设计采用不均匀系数法,公式如下:
Q=
式中:
Q---计算流量(m3
(5)确定校正后各管段的流量Q′,它等于各管段初步预定流量与各管段的校正流量之和,即Q′=Q+ΔQn
(6)与初步计算相同的方法进行管网的校正水力计算。
6.5.5零点的移动
经校正计算,管网中的流量进行了从新分配,因此集中负荷的预分配量有所调整,并且原定的零点位置有了移动。
中低压环网水力计算表见附录
第七章储备设备的选择与计算
7.1储配站的设计
1.储配站所建储罐应根据燃气系统所需储气总容量和气体混配要求确定。
2储配站内的储气方式及储罐型是应根据燃气进站压力、供气规模、输配管网压力和各种储罐及其相关设备等因素,经技术经济比较后确定。
3确定储罐单体或单组容积时,应考虑储罐检修期间供气系统的调度平衡。
4储罐区周围宜设有围栅和罐区排水设施。
7.2储气设施的选择
高压储罐储气容积计算
按公式计算:
式中-储气罐的有效储气容积()
-储气罐的几何容积()
-最高工作压力()
-储气罐最低工作压力(),其值取决于罐出口连接的调压器最低允许进口压力
-大气压力
储气量:
高压储气罐的容积利用系数为:
根据储气的容积及储气容积确定选用3个高压球罐。
第八章调压器的选择与计算
8.1调压器选用规则与选择类型
调压器是燃气输配系统的重要设备,其作用是将较高的入口压力调至较低的出口压力,并随着燃气需用量的变化自动地保持其出口压力为定值。
选择调压器应考虑的因素:
(一)流量
通过调压器的流量是选择调压器的重要参数之一,所选择调压器的尺寸既要满足最大进口压力时通过最少流量.又要满足最小进口压力时通过最大流量。
当出口压力超出工作范围时,调节阀应能自动关闭。
若调压器尺寸选择过大,在最小流量下工作时,调节阀几乎处于关闭状态,则会产生颤动、脉动及不稳定的气流。
实际上,为了保证调节阀出口压力的稳定,调节阀不应在小于最大流量的10%情况下工作,一般在最大流量的20%~80%之间使用为宜。
(二)燃气种类
燃气的种类影响所选用调压器的类型与制造材料。
由于燃气中的一些杂质有一定的腐蚀作用,故选用调压器的阀体宜为灰铸铁,阀座宜为不锈钢,薄膜、阀垫及其它橡胶件宜采用耐腐蚀的腈基橡胶,并用合成纤维加强。
(三)调压器进出口压力
进口压力影响所选调压器类型和尺寸。
调压装置必须承受压力的作用,并使高速燃气引起的磨损达到最小。
所要求的出口压力值决定了调节器薄膜的尺寸,薄膜越大对压力变比的反应愈灵敏。
当进出口压力降太大时,可以采用串联两个调压器的方式进行调比、
(四)调节精度
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。
稳压精度值为立±5%~±15%。
(五)阀座形式
在压差作用下,调节阀需经常启闭。
当需完全切断燃气流时,应选用柔性阀座为宜。
而在高压气流作用下,则选用硬性阀座更为适宜,这样可以减少高速气流引起的磨损。
(六)连接方式
调压器与管道连接可以用标准螺纹或法兰连接。
所选用调压器的尺寸通常与连接管的尺寸一致。
根据燃气调压器的前后压力,燃气的介质,流量,调节精度等要求选择的调压器类型是RTJ-NL系列的切断式调压器
RTJ-NL系列的切断式调压器用途及适用介质
用于中低压燃气输配系统,作为区域调压或工商业用户的调压、稳压设备。
适用天然气、人工煤气、液化石油气及其他燃气。
8.2调压器技术参数
最大进口压力:
0.4Mpa
进口压力范围:
0.05-4.0Mpa
出口压力范围:
1.0-30Kpa
稳压精度:
_10%--+10%
闭压力:
≤1.2P2
工作温度t:
﹣40~+60℃
调压器的特点
模块式结构设计
外置式平衡式结构,便于平衡组件的维护维修
双级指挥器,出口压力调整精确,设定简单;
流通能力大,使用范围广;
灵敏度高,响应速度快,关闭性能好;
8.3连接形式
法兰连接DN50DN80DN100DN150DN200
8选型的计算
考虑到管网事故工况和其他不可预测的因素,选用调压器的额定计算流量与管网计算流量之间有以下关系:
=1.2qj
公式中——-为选用调压器的额定计算流量m³³³h
为了保证调压器的本身调节的稳定性,其调压器的开启度不宜处在完全开启状态,一般其调压器的调节阀的最大开启度以75%~95%为宜,因而按照上公式求出调压器的最大流量:
Qmax=(.15~1.20)
调压器的作用半径的确定因素
调压器作用半径的确定应考虑以下因素:
(1)每只调压器所能供应的范围。
(2)调压器在最低进口压力时的有效通过能力。
(3)在相邻调压器事故情况下扩大供气的需要。
(4)调压器室的管道投资应是最低的。
第九章压缩设备的选择
9.1压缩机选型考虑:
首先应根据要求的燃气压力和排气量,确定压缩机的类型。
如果排气量较大,宜选用排气量较大的压缩机组。
相同排气量型式的压缩机不超过5台。
同一压力参数的压缩机最好不超过两种型号。
对于高压、大容量的压缩机室,单独选用活塞式或离心式压缩机均各有其局限性。
为此,宜采用活塞式压缩机和离心式压缩机串联使用。
对于出口压力不高,容量较小的加压机房最好选用同一型号的压缩机,以便于维修与管理。
根据采取的是高压球罐储气,通过比较与个压缩机的特点则选用
9.2压缩设备的选择
采用对置式活塞式压缩机
总结
本设计对该市进行天然气管网布置的总体规划。
设计主要包括天然气长输管线至门站,储配站城市燃气管网,通过本次设计,使我们理论知识与实践相结合,大大提高了我把理论知识和实际相结合的能力;调查研究,收集资料的能力;制定各种压力级制燃气规划方案的能力;方案比较和论证的能力;理论分析与设计计算的能力;工程制图和编写说明书的能力;同时也熟悉掌握了一些设计需要的软件如Word,Excel,AutoCAD等等;而且也了解了一些水力计算的程序。
所有的这些让我学会了在考虑问题是应该考虑周到全面,拓宽思路,进行多个方案比较,选择符合实际情况的最佳方案。
通过本次设计,也发现平时学习中不曾注意的细节问题,对我来说是很大的收获。
参考文献
1.《燃气输配》中国建筑工业出版社
2.《燃气供应》中国建筑工业出版社
3.《建筑燃气设计手册》中国建筑工业出版社
4.《燃气热力工程常用数据手册》中国建筑工业出版社
5.《城镇燃气热力工程规范》中国建筑工业出版社
6.《燃气工程设计手册》中国建筑工业出版社
7.《城镇燃气设计规范》中华人民共和国国家标准
8.《城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程》中华人民共和国国家标准
9.《燃气管道工程施工》中国计划出版社
10《动力管道设计手册》机械工业出版社
致谢
本次毕业是在老师的细心指导下完成。
从原始资料及规范的收集到设计出图,许多关键问题的解决都凝聚着老师的心血。
初步设计完成后,又细心审阅,并提出了很多宝贵的修改意见。
老师严谨的治学态度、平易近人的风范使我终生难忘。
在此,向老师致以崇高的敬意和衷心的感谢!
感谢学院等老师多年来的教导和帮助!
感谢各位同学在平时学习生活中对我的帮助!
最后,感谢评阅本论文的老师们的辛勤劳动!
感谢学院的各位领导和老师对我的培养与帮助
2010年5月25
附录
管网平面布置图A1一张
绘制穿越铁路图A1一张
燃气管网水力计算图A1一张
储配站的平面布置图A2一张
用气量变化曲线与储气罐工作曲线A2一张
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