流量计量与技术

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1、2019/7/13,流量计量与技术,地址：北京市西城区展览馆路1号 100044 电话：010-68322535 E-mail：,北京建筑工程学院 詹淑慧,2019/7/13,主要内容,我国城镇燃气的发展与天然气利用政策 燃气的种类及特性 各类用户用气工况及流量计选择 供需平衡方法及调度工作的作用 供销差主要原因分析 常用燃气流量计原理及特性,2019/7/13,一、我国城镇燃气的 发展与天然气利用政策,2019/7/13,我国一次能源消费结构及预测,2019/7/13,我国天然气利用的总体规划 在2010年前实施： 1.西气东输 2.俄气南供 3.液化天然气进口 4.近海天然气利用 5.煤层

2、气开发利用,2019/7/13,天然气利用政策 经国务院同意，国家发展改革委研究制定的于2007年8月30日正式颁布实施 在我国境内所有从事天然气利用的活动均应遵循该政策,2019/7/13,天然气利用政策 主要内容 制定政策的必要性 适用范围和管理主体 指导思想和基本原则 天然气利用领域和顺序 天然气节约利用 保障措施,2019/7/13,天然气利用政策 制定政策的必要性 缓解天然气供需矛盾:遏制不合理的需求，促进天然气供求关系协调 优化天然气使用结构:我国天然气使用结构不合理，化工用气比例过高 促进节能减排工作:合理利用天然气，可以优化能源消费结构，改善大气环境,2019/7/13,天然气

3、利用政策 适用范围和管理主体 适用范围:天然气下游利用领域，也适用于管道进口天然气和液化天然气(LNG) 管理主体:国家发展和改革委员会负责全国天然气利用管理工作;各省（区、市）发展和改革委员会会同相关主管部门负责本行政区域内天然气利用管理工作,2019/7/13,天然气利用政策 指导思想和基本原则 指导思想:加大调控和引导力度，强化需求侧管理，优化天然气使用结构，提高资源利用效率，促进天然气市场健康有序发展。 基本原则:国家对天然气利用统筹规划;明确天然气利用顺序，促进天然气科学利用、有序发展；节约优先，提高资源利用率。,2019/7/13,天然气利用政策 天然气利用领域和顺序 天然气利用领

4、域:城市燃气、工业燃料、天然气发电和天然气化工。 综合考虑天然气利用的社会效益、环保效益和经济效益，根据不同用户的用气特点，将天然气利用分为优先类、允许类、限制类和禁止类。,2019/7/13,天然气利用政策 优先类:城市燃气： 城镇（尤其是大中城市）居民炊事、生活热水等用气 公共服务设施（机场、政府机关、职工食堂、幼儿园、学校、宾馆、酒店、餐饮业、商场、写字楼等）用气 天然气汽车（尤其是双燃料汽车） 分布式热电联产、热电冷联产用户,2019/7/13,天然气利用政策 允许类: 城市燃气：集中式采暖用气（指中心城区的中心地带）；分户式采暖用气；中央空调 工业燃料：在建材、机电、轻纺、石化、冶金

5、等工业领域:以天然气代油、液化石油气项目；环境效益和经济效益较好的以天然气代煤气项目；可中断供气的用户 天然气发电： 重要用电负荷中心且天然气供应充足的地区，利用天然气调峰的发电项目 天然气化工：用气量不大、经济效益较好的天然气制氢项目； 用不宜外输或上述一、二类用户无法消纳的天然气生产氮肥项目,2019/7/13,天然气利用政策 限制类： 天然气发电：非重要用电负荷中心的天然气发电项目 天然气化工： 已建的合成氨厂以天然气为原料的扩建项目、合成氨厂煤改气项目；以甲烷为原料，一次产品包括乙炔、氯甲烷等的碳化工项目；除允许类以外的新建以天然气为原料的合成氨项目；,2019/7/13,天然气利用政

6、策 禁止类： 天然气发电：陕、蒙、晋、皖等十三个大型煤炭基地所在地区建设基荷燃气发电项目 天然气化工：新建或扩建天然气制甲醇项目； 以天然气代煤制甲醇项目,2019/7/13,天然气利用政策 项目管理： 已建用气项目，维持供气现状 在建或已核准的用气项目，按合同执行 新上用气项目一律按本政策执行 天然气产地利用天然气也应严格遵循政策,2019/7/13,天然气利用政策 保障措施 搞好供需平衡：国家发改委负责调控天然气消费总量，力争供需平衡，推动资源、运输、市场协调有序发展 制定利用规划与计划：各省（区、市）要结合节能减排目标，做好天然气利用规划；按“量入为出”的原则，做好用气计划安排，保证天然

7、气供需平衡，避免因人为因素造成“气荒”。天然气利用规划应具有前瞻性、长远性，充分认识国内气价逐步与国际气价接轨的必然趋势；应研究以天然气替代油、液化石油气及其设施利用问题，避免经济损失。,2019/7/13,天然气利用政策 保障措施 加强需求侧管理：各有关省（区、市）要加强需求侧管理，优化用气结构，合理安排用气增长，确保居民、公用福利设施及重点用户的供气安全。对违规用气的禁止类用户，要研究制定必要时采取停供气等措施 提高供应能力：鼓励加大天然气资源勘探开发力度，进口天然气，提高天然气供应能力，满足市场需求，缓解供需矛盾 保障稳定供气：天然气供需双方应明确彼此在调峰和安全供气方面所承担的责任；鼓

8、励建设调峰设施和建立特大型城市天然气储备机制。,2019/7/13,天然气利用政策 保障措施 合理调控价格：深化天然气价格改革，完善天然气价格形成机制，逐步理顺天然气价格与可替代能源价格的关系，充分发挥天然气价格在调节供需关系中的杠杆作用 严格项目管理：在天然气供需紧张的情况下，国家将严格天然气发电与天然气化工项目核准、备案工作；明确禁止以大、中型气田所产天然气为原料建设LNG项目,2019/7/13,二、燃气的 种类及特性,2019/7/13,燃气的种类 一、天然气 1气田气（干气） 甲烷含量一般不少于90% 2石油伴生气 甲烷含量约为80% 3凝析气田气 甲烷含量约为75%,2019/7/

9、13,天然气来源,一般认为，天然气是古代动、植物的遗体在不同的地质条件下，通过生物化学作用以及地质变质作用生成的可燃气体。 天然气热值高，容易燃烧且燃烧效率高，是优质的气体燃料。,2019/7/13,燃气的种类 二、人工燃气 1干馏煤气：（高温、中温） 2气化煤气 3油制气 主要成分：H2、CO、CH4 三、液化石油气(LPG) 主要成分：C3、C4 丙烷、丙烯、丁烷和丁烯,2019/7/13,燃气的种类 四、其他燃气 1.煤层气与矿井气 主要成分为甲烷、氮气 2.非常规天然气 天然气水合物，俗称“可燃冰” 3.生物气（人工沼气 ）,2019/7/13,燃气的基本性质 一、物理化学性质 1.

10、燃气的组成 体积（容积）成分 重量成分 分子（摩尔）成分 燃气成分测定 吸收法 气相色谱仪,2019/7/13,燃气的基本性质 一、物理化学性质 2. 平均分子量 3燃气的平均密度和相对密度 平均密度：kg/m3 相对密度：气体与空气比 液体与水比,2019/7/13,燃气的基本性质 一、物理化学性质 4临界参数 临界温度、临界压力 5气体状态方程 PV=ZRT Z压缩因子,2019/7/13,燃气的基本性质 一、物理化学性质 6黏度 运动黏度、动力黏度 7饱和蒸气压和相平衡常数 一定温度 密闭容器 液体与气体处于动态平衡,2019/7/13,燃气的基本性质 一、物理化学性质 8. 沸点和露点

11、 9体积（容积）膨胀 液体在温度升高时的特有现象 10. 水化物（水合物） 管道输送天然气时要避免出现,2019/7/13,燃气的基本性质 二、热力与燃烧特性 1. 气化潜热 气液转换时的重要参数 2. 燃气的热值 低热值、高热值 3. 着火温度 在纯氧和空气中有差异 4. 爆炸极限 爆炸下限 爆炸上限,2019/7/13,燃气管道水力计算的公式 燃气在管网中的流动实际上不稳定流动。但在城镇燃气管网工程设计中，通常将一段时间内按其流量不变考虑，即认为是稳定流动。 在多数情况下，管道内燃气的流动还可以认为是等温的，其温度等于埋管周围土壤的温度，因此决定燃气流动状况的参数为：压力P、密度 和流速

12、。,2019/7/13,燃气在圆管中稳定流动方程式 方程组简化 管道流场分布,2019/7/13,三、各类用户 用气工况及流量计选择,2019/7/13,早期的城市燃气主要是用于照明，以后逐渐发展为用于炊事及生活用热水的加热，然后扩展到工业领域：用做工业燃料（热加工）和化工原料。 在国际上，天然气主要用于发电、以化工为主的工业、一般工商业和居民生活用气。我国城镇燃气主要用于居民生活与工业生产中的热加工，近年燃气应用领域扩展迅速。,2019/7/13,城镇居民用户 主要用于炊事和生活用热水的加热。 我国目前居民使用的燃具多为民用双眼灶（或烤箱灶）及快速热水器。 用气特点：单户用气量不大，用气随机

13、性较强。 流量计：总流量较小、量程宽、计量精度中等、价格低廉、寿命期内一般不维修,2019/7/13,商业用户 包括居民区配套的公共建筑设施（如宾馆、旅馆、饭店、学校、医院等）、机关、科研机构等的生产及生活用气。 用气特点：用气量不很大，用气比较有规律。 流量计：总流量一般4080m3/h,计量精度中等、价格适中、寿命期内一般不维修,2019/7/13,工业用户 目前我国城镇的工业用户主要是将燃气用于生产工艺的热加工（作为燃料）。 用气特点：用气量较大，用气比较有规律，用气比较均衡。 在供气不能完全满足需要时，还可以根据供气情况要求工业用户在规定的时间内停气或用气（作缓冲用户）。 流量计：总流

14、量较大,计量精度中等；一般多处计量，以控制生产成本,2019/7/13,燃气发电 主要使用天然气（管输天然气、LNG） 技术成熟、设备多样化 可冷、热、电联供 用气特点：用气量很大，负荷均衡 发展受燃气供应量及其价格的制约 流量计：流量大，流量变化小,2019/7/13,燃气采暖与空调 使用天然气 采暖形式多样（集中采暖、独立采暖），用气量一般较大 空调（制冷）一般为大型设备，集中空调 用气特点：季节性负荷 受燃气价格、环保要求影响,2019/7/13,交通工具燃气化 目前以燃气汽车为主（LNG、CNG汽车） 未来发展方向：火车、轮船、飞机、飞行器 一般以区域运行的交通工具为发展对象 用气特点

15、：负荷均衡，一般计划发展 受加气站设置的限制 可减少对石油的依赖 计量：灌装时计量,2019/7/13,化工用气 用作生产原料 用气特点：用气量一般较大，负荷均衡 应综合比较，确定是否发展 计量：与工业用户相同,2019/7/13,农牧业等 农业、种植业、养殖业、粮食或农副产品的储存及深加工等 天然气气源充足时可考虑发展 应做经济性分析,2019/7/13,四、供需平衡方法 及调度工作的作用,2019/7/13,燃气供应系统特点： 气源供气：基本均匀 用户用气：不均匀 用气不均匀性对燃气供应系统的经济性有很大影响。 用气不均匀情况可用季节或月不均匀性、日不均匀性、小时不均匀性描述。,2019/

16、7/13,燃气系统供需平衡（调峰）方法 调整气源的生产能力 设置机动气源 发挥调度作用 利用缓冲用户 利用储气设施,2019/7/13,调度工作 负责上下游联络，保障系统正常运行 常态运行： 系统监控 数据提供 图档更新 仿真预测 功能引深,2019/7/13,调度工作 非常态运行： 气源应急 突发事件应急 应急方案推荐 抢修、抢险资料提供 通讯交互平台 实时监控指挥,2019/7/13,生产调度自动化 数据采集与监控系统（SCADA） 地理信息系统（GIS） 用户管理系统 生产调度辅助决策系统 3G系统：动态传输、图像传输、车载图档等,2019/7/13,五、供销差 主要原因分析,2019/7/13,燃气供销差是指上游燃气气源供应量与销售给终端燃气用户气量的差额 燃气供销差的高低直接影响燃气企业的经济效益，是反映燃气企业整体素质及其经营管理水平的重要标志之一 燃气供销差产生于供应销售的全过程，涉及技术、管理、计量