【毕业设计完整CAD图纸】许昌市孙湾居民安置小区燃气供应工程设计.doc

河南城建学院本科毕业设计 1 概述摘 要自二十世纪20年代西方国家开始大规模开发利用天然气至今，天然气在世界能源消费中逐步进入鼎盛时期，且其取代石油的步伐逐步加快。据国际能源组织预测，2010年世界天然气消费量将达3.54×1012m3，届时将以压倒石油和煤炭的优势，成为世界一次能源消费结构中的“首席能源”。有专家预言21世纪将是天然气的世纪。我国天然气资源量达38×1012m3，但探明储量低，不到5%。据有关部门预测，2010年我国天然气需求达1200×108m3。今后20年我国将进入天然气发展时代。为满足日益增长的天然气需求，国家也适时推出“西气东输”工程及二线工程，来满足东南部城市用气需要。对城市天然气输配工程来说，输配系统主要由高压输气管道、门站、中压输配管网、调压设施，低压庭院管网和户内管道等组成。高压输气管道负责向门站输送高压天然气，并担负部分调峰功能；门站负责接收由高压输气管道输送来的天然气，将其调压、计量、加臭后送入中压输配管网，并进行必要的气量储存，以弥补高压输气管道调峰能力的不足；中压输配管网是城区输气、供气的主管网；低压管网及庭院、户内管道直接向用户供气；各类调压设施是中压管网和低压管网连接的枢纽。关键词：天然气,输配,管网Abstract Since the 1920s, Western countries have began large development and utilization of natural gas. Now the natural gas haved entered its peak period in the worlds energy consumption, and speeds up the replacement of oil. The International Energy Agency predicted that the natural gas consumption of world will reach 3.54×1012m3. Then oil and coal will be an overwhelming advantage,it will become the world's primary energy consumption structure of "The Chief of energy". Some experts have predicted that the 21st century will be the century of natural gas. Chinas natural gas resources has amounted to 38×1012m3,but low reserves, less than 5 percent. According to forecasts, the demand for natural gas of China will amounted to 1200×108m3 in 2010. In the next 20 years, China will enter the era of the development of natural gas. To meet the growing demand for natural gas, our country has launched a timely manner, “West-East Gas Pipeline” project and second-line projects, to meet the needs of the southeastern cities. To the cities of natural gas transmission and distribution project, this system is mainly composed of high-pressure gas pipeline, gate stations, transmission and distribution network in the pressure regulation facilities, the courtyard of the low-voltage network and indoor pipes. The high-pressure gas pipeline transports high-pressure gas to station doors, and take the function of peak regulation. Station is responsible to receive natural gas from the high-pressure gas pipeline, to surge, measurement, and sent out the pressure to the transmission and distribution network And take some necessity gas storage, high-pressure gas pipeline to compensate for the lack of ability to peak regulation; pressure in the transmission and distribution network is the city gas, gas supply network in charge; low-voltage network and the courtyard, the indoor gas pipeline directly to the user ; Surge facilities are all kinds of pressure in the pipe network and low-voltage network connecting the hub. Key words: Natural Gas Transmission and Distribution Network目 录摘要 Abstract 1.概述 11.1设计依据和设计原则 21.1.1设计依据21.1.2设计原则31.2设计项目和设计范围 31.2.1设计项目31.2.2设计范围41.3设计基础资料 41.4城市概况 41.4.1城市概况51.4.2自然条件51.4.3地质资料51.5气源简介 61.6设计规模 81.7天然气基本参数 92.耗气量计算 92.1供气原则、供气对象与供气范围及气化率 92.1.1供气原则92.1.2供气对象 102.1.3供气范围 102.1.4气化率 102.2耗气定额及用气不均匀系数112.2.1各类用户耗气定额 112.2.2不均匀系数的确定 112.2.2.1用气高峰系数122.2.2.2工业企业用户用气高峰系数 132.3各类用户耗气量计算142.3.1城市居民生活用气量指标 142.3.2居民生活用气量 162.3.3公共建筑用气量 162.3.4工业企业用气量 162.3.5未预见量及漏损量 162.3.6总用气量 172.4小时计算流量173.门站（储配站） 173.1概述173.1.1储气设施的作用 173.1.2储气方式 183.1.3储气量的确定 183.2燃气储存设备193.3门站的选址及原则203.3.1站址选择 203.3.2总图布置 203.3.3工艺流程 213.3.4主要设备选型 223.3.5工艺设计 234.CNG汽车加气站 244.1概述244.2 CNG加气站的布点及选址254.3工程概况254.4设计规模与工程内容254.4.1设计规模 254.4.2工程内容 254.5总图布置264.5.1总图布置原则 264.5.2总平面布置 274.5.3竖向布置 284.5.4道路站场及绿化 284.6工艺294.6.1主要工艺参数 294.6.2工艺流程 294.6.3主要设备选型 334.7给水排水及消防374.8站区仪表自控设计 375.输配系统 385.1遵循的主要设计规范、标准385.2输配系统压力级制及工艺流程385.2.1输配系统压力级制 385.2.2压力级制选择 395.2.3输配系统工艺流程 405.3管网布置及管道走向415.3.1管网布置原则 415.3.2管道走向 425.4管网水力计算435.4.1枝状管网水力计算 435.4.2环状管网的水力计算 435.4.3水力计算公式 455.4.4管网水力计算步骤 475.5管材选用及管道防腐 505.5.1管材选用 505.5.2管道防腐 515.5.3 PE管线警示带525.6管道敷设方式与埋深525.6.1管道敷设方式 525.6.2管道埋深 525.7管道穿越障碍物的敷设方式525.7.1穿越城市道路 525.7.2穿越河流 535.7.3穿越铁路 535.8管道附件设置535.8.1阀门设置 545.8.2管道附件 545.9调压设施设计545.9.1调压方式的选择 545.9.2调压装置 545.9.2.1调压装置的设置要求 555.9.2.2地上调压箱和调压柜的要求 556.小区庭院管网 566.1.1庭院管网布置形式 566.1.2庭院管网布置原则 566.1.3庭院管网布置 566.2管网水力计算及结果566.2.1管道计算流量 566.2.2管网水力计算公式 576.2.3水力计算结果 576.3管材及管道敷设576.3.1管材选择 576.3.2管道敷设 586.4阀门及管道附件586.4.1阀门设置 586.4.2管道附件 587.室内管道 597.1.1室内管道布置形式 597.1.2室内管道布置原则 597.1.2.1引入管布置 597.1.2.2镀锌钢管布置 607.1.2.3软管布置 627.1.3室内管道布置 637.2管道水力计算及结果 637.2.1管道水力计算 637.2.2水力计算结果 647.3、管材选择 647.4燃气表及灶具安装657.4.1燃气表安装 657.4.2灶具安装 667.5阀门及管道附件677.5.1阀门设置 677.5.2管道附件 67参考文献70致 谢71附录一 72附录二73附录三751.概述天然气简介天然气是一种多组分的混合气体，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体，如氦和氩等。在标准状况下，甲烷至丁烷以气体状态存在，戊烷以上为液体。天然气系古生物遗骸长期沉积地下，经慢慢转化及变质裂解而产生之气态碳氢化合物，具可燃性，多在油田开采原油时伴随而出。天然气蕴藏在地下多孔隙岩层中，主要成分为甲烷，比空气轻，具有无色、无味、无毒之特性。 天然气公司皆遵照政府规定添加臭剂（四氢噻吩），以资用户嗅辨。若天然气在空气中浓度为5%15%的范围内，遇明火即可发生爆炸，这个浓度范围即为天然气的爆炸极限。爆炸在瞬间产生高压、高温，其破坏力和危险性都是很大的。依天然气蕴藏状态，又分为构造性天然气、水溶性天然气、煤矿天然气等三种。而构造性天然气又可分为伴随原油出产的湿性天然气、不含液体成份的干性天然气。天然气主要用途1、天然气发电，具有缓解能源紧缺、降低燃煤发电比例，减少环境污染的有效途径，且从经济效益看，天然气发电的单位装机容量所需投资少，建设工期短，上网电价较低，具有较强的竞争力。2、天然气化工工业，天然气是制造氮肥的最佳原料，具有投资少、成本低、污染少等特点。天然气占氮肥生产原料的比重，世界平均为80%左右。3、城市燃气事业，特别是居民生活用燃料。随着人民生活水平的提高及环保意识的增强，大部分城市对天然气的需求明显增加。天然气作为民用燃料的经济效益也大于工业燃料。4、压缩天然气汽车，以天然气代替汽车用油，具有价格低、污染少、安全等优点。目前人们的环保意识提高，世界需求干净能源的呼声高涨，各国政府也透过立法程序来传达这种趋势，天然气曾被视为最干净的能源之一，再加上1990年中东的波斯湾危机，加深美国及主要石油消耗国家研发替代能源的决心，因此，在还未发现真正的替代能源前，天然气需求量自然会增加。天然气利用领域非常广泛，除了能用于炊事外，还可广泛作为发电、石油化工、机械制造、玻璃陶瓷、汽车、集中空调的燃料或原料。天然气主要优点天然气是较为安全的燃气之一，它不含一氧化碳，也比空气轻，一旦泄漏，立即会向上扩散，不易积聚形成爆炸性气体，安全性较高。采用天然气作为能源，可减少煤和石油的用量，因而大大改善环境污染问题；天然气作为一种清洁能源，能减少二氧化硫和粉尘排放量近100%，减少二氧化碳排放量60%和氮氧化合物排放量50%，并有助于减少酸雨形成，舒缓地球温室效应，从根本上改善环境质量。其优点有： 绿色环保：天然气是一种洁净环保的优质能源，几乎不含硫、粉尘和其他有害物 质，燃烧时产生二氧化碳少于其他化石燃料，造成温室效应较低，因而能从根本上改善环境质量。 经济实惠：天然气与人工煤气相比，同比热值价格相当，并且天然气清洁干净，能延长灶具的使用寿命，也有利于用户减少维修费用的支出。天然气是洁净燃气，供应稳定，能够改善空气质量，因而能为该地区经济发展提供新的动力，带动经济繁荣及改善环境。 安全可靠：天然气无毒、易散发，比重轻于空气，不宜积聚成爆炸性气体，是较为安全的燃气。 改善生活：随着家庭使用安全、可靠的天然气，以及享用港华燃气提供亲切、专业和高效率的售后服务和新式炉具，将会极大改善家居环境，提高生活质量。1.1设计依据和设计原则1.1.1设计依据有关设计规范，行业标准及政策性文件：城镇燃气设计规范GB 50028-2006.燃气输配段常贵.中国建筑工业出版社.2001年第三版聚乙烯燃气管道工程技术规程CJJ63-2008.汽车加油加气站设计与施工规范GB 50156-2002.2006年版建筑防火设计规范GB 50016-2006.城镇燃气调压箱CJT275-2008.输气管道工程设计规范GB 50251-94.1.1.2设计原则在城市总体规划指导下，结合城市燃气工程现状及发展，统筹兼顾，合理安排，从实际出发，正确处理近期与远期、需要与可能的关系，做到远近结合，分期建设，分步实施，逐步完善。深入调查研究，认真落实各项基础资料。燃气输配系统采用技术现金、可靠、经济合理的工艺流程，以确保运行安全。贯彻城市燃气为人民服务，为发展生产服务的建设方针。为使本工程适应城市建设的发展，工程完成后产生较好的经济效益和最大的社会效益，设计的要求如下 ：（1）依据城市总体规划，统筹设计（2）采取相应措施，充分利用输配系统（3）根据经济规律和政府相关政策，确定合理的供气规模（4）在保证天然气输配系统安全可靠运行和充分考虑经济承受能力的前提下，积极采取新工艺、新设备、新材料。（5）严格执行现行相关规范、规定和标准（6）合理利用土地，充分利用城市现有的公共设施（7）注重消防、安全、环保1.2设计项目和设计范围1.2.1设计项目（1）城区市政中压一级管网（2）门站（储配站）（3）汽车加气站（4）典型庭院管网（5）典型室内管道1.2.2设计范围（1）城区市政中压一级管网城市中压一级管网系统的设计包括：城市管网的平面布置、管径选择，中压管网的水力计算，管道过铁路和过桥的详细设计等等。（2）门站（储配站）本设计中门站是和储配站合建的，其设计包括：具体工艺流程，门站、储配站的总平面布置，各个设施的初步确定，例如消防水池的确定等等。（3）汽车加气站汽车加气站的设计是以标准站为例，即加气站由城市管网直接供气，其主要的设计包括了：加气站总平面布置，加气站的工艺流程等。（4）典型庭院管网庭院管网以该市某小区的燃气工程为例，该小区的燃气设计包括了：小区燃气管道布置、管径选择，调压箱的选择等。（5）典型室内管道室内管道的设计包括了两种类型，分别以小高层（12层）、低层（6层）居民建筑为例，采用两种不同的供应方式，其中小高层采用室内挂表，低层采用室外集中挂表。各包括了室内平面布置、系统图布置、套管、引入管的详细做法等等。1.3设计基础资料城市总体规划资料城市自然及水文地质资料地下管线调查资料加气站设计初步资料门站设计准备资料小区具体资料等等，其中包括各种设计所需的平面布置图，土建图等。1.4城市概况1.4.1.自然条件该市的气温属温带大陆性气候，气候温和光照充足。常年主导风向为南北风向，春夏以南北为主，秋冬以北风最多。全年降雨集中在七八月份。气温年平均气温14.2°C历年极端最高气温42.3°C历年极端最低气温-15.5°C降雨量年平均降雨量675.3mm历年最大降雨量1685.5mm历年最小降雨量337.2mm湿度年平均相对湿度59%历年最大相对湿度70%历年最小相对湿度50%风年平均风速3.4米/秒年最大风速24米/秒气压年平均气压995.7毫巴历年最大气压996.4毫巴历年最小气压994.7毫巴年平均地面温度16.8°C冻土厚度0.30.4米年均日照时数2331.6时年均无霜期220天地震烈度7度1.4.2.地质资料地形地貌:冲积扇状地貌，地形平坦，微向东南倾斜，偶见储水坑塘。岩土条件及地质构造:松软，松散双层土体结构为主，局部为松软土单层土体结构。水文地质条件:水位埋深520米，地下水无侵蚀性。工程地质特征评述:地基屋位稳定，为中等压缩性。地形平坦地貌简单，可满足深浅基础，深基础持力层选择沙砾石层。地下水无侵蚀，属干燥场地。1.5气源简介我国城市燃气气源工业在60年代开始发展，限于当时的经济与技术条件，多是采用煤制气手段，如焦炉、直立炉等。改革开放以来，人工煤气（包括油制气）的制气手段在发展，液化石油气也逐步推广开来。随着我国社会经济的飞速发展，油田勘探开发技术水平的提高，近几年来我国天然气产量及利用量逐年攀升。大力发展天然气，积极推广液化石油气，在有条件的地区慎重发展煤制气，已成为燃气行业今后发展的大趋势。可供选择的城市燃气气源有三种：天然气、液化石油气和人工煤气。（1）人工煤气人工煤气是从固体燃料或液体燃料加工中获取的可燃气体。根据制气原料或制气方法的不同，人工煤气又可分为固体燃料干馏煤气、固体燃料气化煤气、两段式完全气化炉煤气、油煤气、高炉煤气等几种。由于人工煤气一般都存在投资大，工艺复杂、建设周期长、配套设施多、占地大、劳动定员多、工人劳动强度大、制气成本高、热值低等缺点，同时还存在环境污染问题，目前国外已很难找到以人工煤气作为城市气源的城市，在我国，人工煤气作为城市气源的新建项目也越来越少。原先已建的制气厂正处在改造和转向之中。鉴于人工煤气的上述缺点，本工程设计决定不予考虑这种气源方案。（2）液化石油气（LPG）液化石油气是城市燃气比较理想的气源。近年来随着市场经济的发展，液化石油气国内外市场资源日渐丰富，我国相继在东部沿海及长江沿岸地区建成了相当规模的液化石油气贸易码头，全国许多炼油厂都能提供商品液化石油气。以液化石油气为气源，采用管道供应的方式有两种：一种方式是液化石油气经气化站气化后直接送入城市管网，燃气热值约为109兆焦/立方米（合26000千卡/立方米）。这种方式供气流程简单、投资少、见效快，但能耗较大，运行成本较高，且因其供气压力低，供气范围小，只适用于居住小区供气，不适合向整个城市大规模供气。而且热值较高，无法与天然气进行接轨互换。液化石油气管道供应的另一种方式是液化石油气经气化后与空气混合再送入城市管网。这种方式的优点是可以大大降低其露点，在北方寒冷地区不会冷凝结露，供气范围大、供气机动灵活、投资较少、占地面积也不大，可作为城市的主气源使用，并可与天然气互换。但因其耗电量大运行成本太高，每立方米经营成本比天然气高60%左右，单位热量的经营成本比天然气高40%左右，在有天然气的条件下不宜作为长期运行的主气源。（3）天然气天然气是一种优质、清洁、高效的气体燃料，作为城市燃气气源具有投资小、成本低、见效快、工艺简单、技术成熟可靠、对环境无污染、洁净等其它燃料不可比拟的优势，是城市燃气的首选气源方案。天然气供作城市燃气气源有输气管线输送、压缩天然气供应、液化天然气供应等几种方式。一般来讲，采用输气管线输送天然气的供应方式，适于向距气源或输气干线较近的城市供气。对于距气源或输气干线距离较远的城市，因输气管线一次性投资较大，采用这种供气方式要求有一定的用气规模作基础，在经济上才会可行，因此适合向大中等规模城市供气。采用高压撬车运送压缩天然气的供应方式适用于向距气源较近的小城镇或居住区供气，这种供气方式具有工艺简单、投资省、成本低、工期短、见效快、灵活多变的优点。但对于用气量有一定规模的中等城市，则往往需要建设多个调压站同时供气，站址选择难度较大，运行管理不便。同时，由于压缩天然气撬车运输能力有限，运输工作量也会相应加大，无疑会使运行成本增加。天然气的另一种供应方式是利用油田高压天然气井，通过与丙烷制冷的工艺过程，将天然气液化（LNG），然后通过低温槽车将液化天然气运至气化站，气化调压后通过输配管网送至各用户使用。LNG与其气化后的天然气的体积比为1:600。采用低温槽车运输液化天然气气化供应的方式适用于中、小城市。目前国内建成投产的LNG生产项目只有中原油田一家, 国内所有的LNG利用项目气源均由此供应,在气源供应方面有一定的风险， 但随着新疆广汇LNG生产项目及进口LNG项目的逐步建成投产, LNG将有更广阔的市场来源。结合国家“西气东输”工程主管线、支线的具体走向，根据该县地理位置及对燃气工程可能达到的建设规模的预测等具体条件，适应我国燃气行业的发展趋势，本工程选用天然气作为该县管道燃气气源。现对天然气供应的三种方式进行技术经济比较如下表：天然气供应的三种方式进行技术经济比较天然气供应方式管道输送液化天然气压缩天然气购气价格低高高具备供气条件的最短建设期限半年半年三个月气源运输方式及交通运输工作量管道输送,无交通运输工作量LNG低温汽车槽车运输，交通运输工作量小压缩天然气撬车运输，交通运输工作量大气源供应保障程度高有一定风险较高厂站数量及征地规模(亩)天然气门站一座21.8亩LNG气化站一座20亩CNG调压站两座15亩运行费用低高较高运行管理工作量小小大工程总投资高中低根据上表中的比选，单纯从工程项目的建设投资角度考虑，该县城管道燃气气源选用液化天然气或压缩天然气供应方式比较合适。但气源选择需要综合考虑建设投资、项目运行成本及该县县城远期不断发展的需要等各方面因素, 若采用输气管道输送购气成本按1.30元/米3，采用液化天然气或压缩天然气购气成本按1.80元/米3，则工程达到设计规模后，采用输气管道输送的供气方式比另外两种供气方式更节省购气费用。因此工程设计推荐敷设高压输气管道输送的供应方式。1.6设计规模本工程设计规模为日供城市天然气155304立方米。其供气能力可供应居民用户10万。其中加气站设计供气能力为10000立方米每天，小区为828户，供气量为139立方米每小时。1.7天然气基本参数 （1）“西气东输”天然气组成如下表（摩尔百分比）：天然气成分表C196.226C21.770C30.030IC40.062NC40.075IC50.020NC50.016C60.051C70.038CO20.473N20.967H2S0.002（2）天然气主要物理性质低发热值：34MJ/m3华白指数：52.9MJ/ m3燃 烧 势: 39.5爆炸极限: 4.9814.96%动力粘度: 1.06×10-6Kg.s/ m2运动粘度：13.9×10-6m2/s密 度：0.6892Kg/m3比 重: 0.58（3）天然气质量：符合国家标准天然气GB178201999二类气的技术指标。75河南城建学院本科毕业设计 2 耗气量计算2.耗气量计算2.1供气原则、供气对象和供气范围及气化率2.1.1供气原则本工程建设的目的是为了改善该县县城燃料消费结构，完善城市基础设施综合服务功能，提高人民的生活水平和生活质量，减少大气环境污染，保护生态环境，促进该县社会经济的可持续发展。根据国家能源政策、该县县城燃料结构现状及县城总体规划，确定供气原则如下：（1）优先发展供应居民炊事及日常生活热水用气，在供气范围内具备气化条件的居民用户，均应分批分期气化，提高管道燃气气化率。（2）随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，对城市的综合服务功能提出了更高的要求，商业、服务业将得到大力发展。为了满足其不断发展的需要，积极发展各类公建及商业用户，尤其是燃煤和燃非洁净燃料污染较大的公建及商业用户。（3）该县的工业燃料以原煤为主，对城市造成的污染较为严重。由于煤的价格较低，全部以天然气代替，将会增加企业负担，使企业难以承受。因此根据各工业用户的具体情况，从保护环境和节能降耗的能源政策出发，遵循优化提高第二产业的原则，对工业用户采取逐步发展的方式，在满足有用气意向工业企业用气的基础上，优先发展利用城市燃气可以改善职工劳动条件、提高产品质量、节约能源消耗的工业用户及有利于减少环境污染，尤其是污染型工业用户的气代油、气代液化石油气的用气项目。（4）散布在该县县城区内的采暖锅炉多以煤为燃料, 是大气污染主要污染源之一，积极发展中小型燃煤锅炉改用城市燃气及采用壁挂炉单元采暖对于改善该县大气环境质量意义重大。2.1.2供气对象近些年来，随着我国社会经济的持续发展，城市燃气的应用范围不断拓宽，供气对象除居民生活、公建及商业、工业企业等传统用户外，还相继涉及到了中央空调、采暖、燃气汽车等新的领域。在传统用户类型中，公建及商业用户、工业企业用户在一些相关政策的鼓励和限制