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1、毕业答辩 论文 建筑环境与设备工程2004级学生指导教师 主要内容 1 工程概论2 计算工作3 设计方案概述4 中压A一级管网系统5 高压 中压A两级管网系统6 站场设计7 规划方案的技术经济比较 1工程概述 铜川1958年建市 位于陕西省中部 城市规划面积约35万平方公里 它的人口规模 近期人口25万 远期 15年规划 人口增长率1 7 铜川市的气化率 近期70 远期95 天然气容积成分 铜川拟用天然气作为主气源 气源由天然气门站引入 门站位置经比较后自行确定 假定气源供气能力仅能满足计算月最大日用气量 气源的由长输管线来气的压力为4 0MPa 2计算工作 燃气性质及相关参数的确定 燃气性质
2、确定的内容 平均分子量 平均密度和相对密度燃气相关参数确定的内容 临界温度 临界压力 混合气体的临界密度 混合气体的临界比 混合气体的运动黏度 混合气体的低热值和压缩因子 以上内容的确定均根据相关公式计算可得到 各类用户用气量的计算1 铜川地区各居民生活和小公建的用气量可以分别根据公式计算求得 2 大公建 宾馆 的用气量情况 共有两个宾馆 将宾馆1 2均为近期建设 3为远期建设 而且 宾馆1100Nm 3 时 三班制 宾馆2150Nm 3 时 三班制 宾馆3200Nm 3 时 三班制 3 各宾馆的用气量情况 共有两个宾馆 将宾馆1 2均为近期建设 3为远期建设 而且 食品厂200Nm 3 时
3、二班制 建材厂400Nm 3 时 二班制 化工厂500Nm 3 时 三班制 4 CNG的用气量情况 是通过城市公交车辆和出租汽车的改造情况决定的 5 未预见量 一般未预见量按总用气量的5 计算 6 年用气量汇总7 由于缺乏铜川地区用气量的实际统计资料时 综合实际情况 用气高峰系数可按下列范围选用 1 1 1 3 1 05 1 2 2 2 3 2 本规划分别选取用气高峰系数为 1 3 1 1 2 78 管道的高峰小时计算流量是按计算月的高峰小时最大用气量计算的 其小时最大流量由年用气量和用气不均匀系数求得 计算公式如下 9 高峰小时流量汇总 储气量的计算为了平衡一天中的不均匀用气设置储气设备 则
4、储气设备可按计算月最大日平均小时供气量均匀的供气 夜间用气量低时 多余燃气储存在储气设备内 以补充日间用气量高于生产量的不足部分 参照教材43页 计算得本规划的储气量 近期为14218Nm 3 远期为21445Nm 3 3设计方案概述 中压A一级管网系统气源是天然气 用门站直接向城市中压管道供气 如附图1所示 从位于该城市边缘的门站 经过调压后送入中压管网 根据城市的实际情况 管网基本上沿供气范围内的老区道路和规划后道路敷设 为了各个地区都能供气 在老区和新区内分别布置三个和两个中压管网的主环路 对于某些供不到气的地区 采用支管供气 在中压干管与用户之间通过中压支管 调压柜 箱 向用户供气 门
5、站内建有储配站 准备采用储罐储气 因此在用气低峰时 多余燃气再送入储罐 用气高峰时 储罐出气经调压到再送入中压管网补充用气不足 高压 中压A两级管网系统中压 高压A两级管网系统由中压和高压管网组成 气源是天然气 用城北高 中压调压站调峰 运用高压管道储气 如附图2所示 在该城市的外围铺设一条高压管道 高压管道主要沿着规划后新区的外围铺设 形成一个高压半环 城市的东部建有一个门站 准备在城市北部建一个城市调压站 为了各个地区都能供气 在老区和新区内分别布置三个和两个中压管网的主环路 对于某些供不到气的地区 采用支管供气 在中压干管与用户之间通过中压支管 调压柜 箱 向用户供气 在规划新区前 门站
6、一边向中压管网送气 另一边向高压管道输送储存 此时 高压管道只起到储气的作用 在规划新区建成后 门站向调压站供气 经过调压后送入中压管道 主要供应规划区城市用气 此时 调压站也是城市的气源 4中压A一级管网系统 布置原则本规划的管网布置严格遵守 城镇燃气设计规范 GB50028 2006版 遵循的原则有 主干管应尽量靠近负荷中心 以减少干管长度 尽量布置成环 以提高其输气和配气的安全可靠性 在满足供气的条件下 尽量少穿越城市干道 铁路 河流 以减少工程量和投资等 布置方案由铜川市城区较为规整 并且老城区和新城区相对独立 所以 铜川市市区中压管网把新 老城区分开 分为独立的两个中压环网 老城区由
7、铜川门站直接供气 新城区由城北高中压调压站供气 两个环网又是相连接的 可在用气高峰期相互调节用气量 更为合理利用资源 在近期用气量较小时 可缓建城北高中压调压站 根据用户的发展再确定其建设时间 具体的环网布置方案可见附图3所示 管道敷设的安全距离和穿越工程1 中压天然气管道通常采用埋地和架空的方式敷设 与建 构筑物或其它相邻管道之间必须有一定的距离以保证安全 根据 城镇燃气设计规范 本规划对于埋地敷设的中压管道 其安全间距的布置是依据具体的规范内容进行的 2 穿越道路 非城市主干道 宜采用大开挖 原主材敷设 城市主干道 已形成 可采用顶管方式穿越 管材选用无缝钢管 城市主干道 在建 可采用大开
8、挖方式穿越 管材选用无缝钢管 并加设套管 套管可选用钢管或水泥管 套管内径应比燃气管外径大100mm以上 3 穿越河流 中压管道穿越河流时 应结合当地桥梁状况 本规划两次穿越河流 因此一根管道采用直接连接软管 另一根管道采用随桥敷设方式穿越 环网水力计算1 绘制管网平面示意图 对节点 管段 环网编号 并标明管道长度 集中负荷 气源位置 本规划中集中负荷均由干管直接供气 2 计算管网各管段的涂泄流量 3 按气流沿最短路径从气源流向零点的原则 拟定环网各管段的燃气流向 气流方向总是流离供气点 而不应逆向流动 4 从零点开始 逐一逆向推断各管段的转输流量 5 求管网各段的计算流量 计算流量 涂泄流量
9、 转输流量 6 根据管网允许压力降和供气点至零点的管道计算长度 局部阻力损失通常取沿程阻力损失的5 10 求得单位长度允许压力降 并预选管径 7 初步计算管网各管段的总压力降及每环的压力降闭合差 8 管网平差计算 求每环的校正流量 使所有封闭环网压力降的代数和等于零或接近于零 达到工程容许的误差范围 高 中压管网的压力降闭合差精度要求应满足下式 工程计算的精度要求 一般 为了使管网中选定的管道直径满足管网压力降闭合差为零的条件 必须进行流量的再分配 其结果是要是各环网的水力闭合差为零 或达到计算的允许精度 为了不破坏节点上流量分配 采用校正流量 以消除环网的闭合差 另外 中压A一级管网系统在门
10、站内建有储配站 准备采用球罐储气 在进行管网水力计算时 应考虑管网的事故工况 对于管网的供气保证系数和压降利用系数 均是参考教材131页的内容选取得到的 5高压 中压A两级管网系统 布置原则根据 城镇燃气设计规范 GB50028 932002版 的有关规定 线路选择遵循 高压管道及主要站场的布局应服从城市建设总体规划 尽量处理好与城市重要建 构筑物等设施的关系 尽量利用现状公路 方便管道的运输 施工和生产维护 线路走向应尽量靠近主要用户和配气站 线路力求顺直 缩短长度 节省钢材和投资等原则 布置方案虽然本管道目前处于城市规划区外 但管线走向仍应按城市规划要求布置 管线出门站后 沿着城市外环路向
11、北走到达城市东北角后 再沿外环路向西转并穿越河流 最后到达城北高 中压调压站 由于规划环线尚未形成 若先于道路施工将造成投资大大增加 若能与规划环线配套施工则可大大减少该线路的投资和施工难度 管道敷设和穿越工程1 管道以沟埋敷设为主 根据地形 地质条件的不同 采用弹性敷设及预制弯头 以适应管道在平面和竖向上的变化 为确保管道安全运行 不受外力破坏 管道应有足够的埋设深度 管道在城市规划区外最小埋设深度 管顶至底面 不小于0 8m 在城市规划区内不小于1 5m 2 铁路 公路及城市主干道穿跨越是天然气高压管道工程的重要组成部分 对于铁路和高等级公路可采用顶管或水平钻的穿越方式 对于等级较低的公路
12、可采用大开挖的穿越方式 为了确保管道和城市立交桥的安全 高压管道通过立交桥处应采取绕行的方式通过 公路 铁路穿越均采用钢筋混凝土套管保护 3 高压管道过大型河流的敷设方式 有大开挖穿越 定向钻穿越 隧道穿越等方式可供选择 高压管线过小型河流可采取围堰引流沟埋穿越 回填筑管堤等方式敷设 环网水力计算高压 中压A两级管网系统中的环网计算步骤与中压A一级管网的环网计算步骤相同 在本管网的门站里没有建储配站 而是准备采用高压管道储气 同时 在进行管网水力计算时 也应考虑管网的事故工况 对于管网的供气保证系数和压降利用系数 均是参考教材131页的内容选取得到的 高压管道水力计算高压管道长度5 73km
13、计算温度15 操作压力为2 5MPa 根据城区中压管网水力计算得出城北高中压调压站高峰流量为18205m 3 h 含管路涂泄流量 本规划高压燃气管道 城镇燃气设计规范 GB50028 932002版 规定 其设计公式如下 根据已有条件 管道长度 管道中的最大允许绝对压力 进入城市管道中燃气最小允许绝对压力 管道的日流量和管道的储气量 同时 结合上面计算公式 参考教材22页 例题11 2 计算得到 管道的管径为 从储气计算可知 采用管径为时 既有足够的输气能力 又有较大的储气空间 高压管道的强度计算按 城镇燃气设计规范 GB50028 932002版 强度计算公式为 6站场设计 选址无论是城市门
14、站还是调压站的建设都应该遵循 城镇燃气设计规范 GB50028 932002版 的有关规定 而且 门站都应该建在城市最小频率的上风向 本次规划地区的风向为东北风 故门站应建在城市的东北方向上 最为合理 功能城市天然气门站其任务是接收长输管线输送来的燃气 在站内进行过滤 调压 计量 加臭 配气后 送入城市输配管网或直接送入大用户 而天然气高中压储配站的主要功能是储存燃气 减压后向城市输气管网输送燃气 平面布置 详见图纸工艺流程 详见图纸 7规划方案的技术经济比较 技术性比较方案一和方案二的水力可靠性经过比较 可知两方案的供气能力相当时 但方案二的水力可靠性较好 经济性比较1 工程造价 经过详细的
15、计算可知 方案二比方案一节省投资 节省投资金额为797 76万元 2 运行费用 方案一的投资费较多 所以折旧费相应较大 则运行费用也较高 3 占地面积 球罐建在地面上需要占用土地 储气规模受到一定限制 而且庞然大物立于城市 也造成人们心里上的不安全感 利用高压管道储气可以节约大量的土地资源 高压 大口径的管道还为将来燃气的发展留有余地 综合结论在本设计中 两个方案都能供给用户要求的燃气量 而且压力级制明显不同 两个方案具有可比性 通过以上几个方面比较可知 表7 1经济综合方案比较综合以上各项比较得到 方案二的水力可靠性好 工程投资费用低 因此 选择方案二比方案一更为经济合理 十分感谢各位老师的指导 谢谢
