城市燃气管网系统

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1、第四章第四章 城市燃气管网系统城市燃气管网系统 气源厂用户门站用户液化石油气储配站用户1n城市燃气管网的分类及其选择n城市燃气管道的布线n工业企业燃气管网系统n建筑燃气供应系统n管材及其连接方式n燃气管道的附属设备第四章第四章 城市燃气管网系统城市燃气管网系统 2第一节第一节第一节第一节 城市燃气管网的分类及其选择城市燃气管网的分类及其选择城市燃气管网的分类及其选择城市燃气管网的分类及其选择n燃气管道的分类n城市燃气管网及其选择3一、燃气管道的分类一、燃气管道的分类一、燃气管道的分类一、燃气管道的分类l按用途分类l按敷设方式分类l按输气压力分类l按管网形状分类 4( ( ( (一一一一) )

2、) )按用途分类按用途分类按用途分类按用途分类 n长距离输气管线长距离输气管线 其干管及支管的末端连接城市或大型工业企业，作为该供应区的气源点。n城市燃气管道城市燃气管道n分配管道分配管道在供应地区将燃气分配给工业企业用户、公共建筑用户和居民用户，主要指街区干管。n庭院管道庭院管道n用户引入管用户引入管将燃气从庭院管道引到用户室内管道引入口处的总阀门。n室内燃气管道室内燃气管道通过用户管道引入口的总阀门将燃气引向室内，并分配到每个燃气用具。5工业企业燃气管道工业企业燃气管道n 工厂引入管和厂区燃气管道工厂引入管和厂区燃气管道将燃气从城市燃气管道引入工厂，分送到各用气车间。n 车间燃气管道车间燃

3、气管道从车间的管道引入口将燃气送到车间内各个用气设备（如窑炉）。包括干管和支管。n 炉前燃气管道炉前燃气管道从支管将燃气分送给炉上各个燃烧设备。6( ( ( (二二二二) ) ) )按敷设方式分类按敷设方式分类按敷设方式分类按敷设方式分类 n地下燃气管道地下燃气管道 直接埋设 间接埋设n架空燃气管道架空燃气管道 在工厂区，方便管理，施工与检修方便。7( ( ( (三三三三) ) ) )按输气压力分类按输气压力分类按输气压力分类按输气压力分类 n以往我国城市燃气管道根据输气压力（以往我国城市燃气管道根据输气压力（MPa）一般分）一般分为：为：n高压n高压n中压n中压n低压 分类原因1、对燃气管道

4、气密性有特别严格的要求，漏气可能导致火灾、爆炸、中毒或其他事故。燃气管道中的压力越高，管道接头脱开或管道本身出现裂缝的可能性和危险性也越大。2、当管道内燃气的压力不同时，对管道材料、安装质量、检验标准和运行管理的要求也不同。 8国家建设部颁发的城镇燃气设计规范国家建设部颁发的城镇燃气设计规范2002年修改版：年修改版：n1）高压A 2.5P4.0MPan2）高压n3）次高压n4）次高压n5）中压n6）中压n7）低压 P0.01MPa 城市的郊区环线在城市未改建的老区，只能敷设中压和低压管道。9( ( ( (四四四四) ) ) )按管网形状分类按管网形状分类按管网形状分类按管网形状分类 l环状管

5、网环状管网 管道连成封闭的环状，是城市输配管网的基本形式，在同一环中，输气压力处于同一等级。l枝状管网枝状管网 以干管为主管，呈放射状由主管引出分配管而不呈环状。在城市管网中一般不单独使用l环枝状管网环枝状管网 环状与枝状混合使用的一种管网形式，是工程设计中常用的管网形式。10二、城市燃气管网及其选择二、城市燃气管网及其选择n城市燃气输配系统的构成n城市燃气管网系统的分类n采用不同压力级制的原因n燃气管网系统的选择11（一）城市燃气输配系统的构成（一）城市燃气输配系统的构成（一）城市燃气输配系统的构成（一）城市燃气输配系统的构成n不同压力等级的燃气管网n配气站或压气站、各种类型的调压站或调压装

6、置n储配站n监控与调度中心n维护管理中心12（二）城市燃气管网系统（二）城市燃气管网系统（二）城市燃气管网系统（二）城市燃气管网系统 分类依据管网压力级制不同组合形式 分分 类类单级系统两级系统 三级系统 多级系统131 1、单级系统、单级系统n定义：只有一个压力级制，即仅用一级压力的管网输送、分配和供应燃气的系统 n过去多指低压单级系统14单级系统示例单级系统示例15优点优点: : (1)供应系统简单，维护管理方便。(2)不需要压送设备，输配费用小。缺点：缺点：(1)由于供气压力低，致使管道直径较大，一次投资费用较高。(2) 用户压力波动大。适用范围：适用范围：用气量较小，供气范围为23公里

7、的城镇和地区。当供应范围较大时，必须采用很大口径的管网，这就使输送单位体积燃气的投资和金属耗量急剧增加，是不经济的。 162 2 2 2、两级系统、两级系统、两级系统、两级系统n定义：定义：具有两个压力级制的管网系统 n两级管网系统一般是指中压和低压两种压力的管网系统。n分类：分类：n中压B、低压系统n中压A、低压系统17 中压中压B B、低压系统示例、低压系统示例气源：人工燃气低压储气罐储气特点：供气范围比单级系统大，压力较低。一般适用于人口密集、街道狭窄的老城区。18中压中压A A、低压系统、低压系统气源：天然气长输管线末段储气19以下情况必须设置阀门以下情况必须设置阀门n气源厂出厂管道的

8、起点处n中压管道各支管处n储配站进出口管道处n调压室进出口管道处n中压管道过河管的两侧n中压管道穿过铁路两侧n中压管道每隔2km设分段阀门n低压管道不设阀门适用范围：来气压力较高的大中城市均可采用。203 3 3 3、三级系统、三级系统、三级系统、三级系统 天然气加压气化煤气高压储气罐储气由高、中、低压三级管网级制构成。21n优点优点: : 供气比较安全可靠 次高压管道可以储存一定量的天然气n缺点缺点: : （1 1）系统复杂，维护管理不便。）系统复杂，维护管理不便。 ( () )投资大。投资大。在各种输配管网系统中,以三级系统造价最高。三级系统管道总长度大于一、二级系统。n适用范围：适用范围

9、： 通常只有在大城市、并要求供气有充分保证时才考虑选用。224 4、多级系统、多级系统n气源：天然气n储气: 地下储气库、高压储气罐站以及长输管线储气n这种管网系统一般用在居民人口众多的特大型城市，如北京、上海。2324n上述各种管网系统，城市燃气分配管道采用低压管网，采用区域调压站向低压环网供气。n目前，对于以固体燃料干馏煤气为气源的城市，多采用中压B-低压两级管网。对于以天然气为气源的老城市，可采用中压A-低压两级管网系统。n当原有人工燃气输配系统改输天然气时，原有人工燃气大多采用中低压系统且为中压 B 级，一般加以改造后可予以利用，天然气经区域中低压调压站调压后进入低压分配干管、低压庭院

10、管与室内管。城市燃气分配管道采用低压管网的特点：低压管网覆盖面大，有的街道可能同时出现中压管道和低压管道，区域调压站供应户数比较多，用户燃具前压力波动范围大。25n对于新建城市天然气输配系统，多采用高-中压两级系统及中压单级输配管网(分配管道采用中压管网)。前者适用于较大城市，其中高压管道可兼作储气装置，而具有输、储双重功能。后者适用于中小城市。n此两系统中的中压管道供气至小区调压装置（箱）或楼栋调压箱，天然气实现由中压至低压的调压后进入低压庭院管和室内管。各小区或楼栋设调压柜或设楼栋调压箱。n也可中压管道直接进入用户调压器调压，用户燃具前的压力更为稳定。26123451-长输管线；2-城市燃

11、气分配站；3-中压B输气环状干管；4-中压B分配管；5-用户调压器中压B一级管网系统27长输管线门站储配站城市中压管道调压装置用户管道计量表用气设备管道用具中压一级系统供气的工艺流程28u压力较高，在输送同等气量的条件下，与低压管网相比。不仅减小了管径，节省管道投资，而且增大了供气范围。u管网的布置完全避免了一条街道同时附设两条不同压力的管道，而且还取消了中低压调压器，从而节省了管网投资。u燃具前的压力波动范围小、热效率高、燃烧效果好，管网运行水力工况较好。u由于来气压力较高，因此输配系统不需要加压，供气过程基本不需要电能，停电时仍可正常供气，故该系统供气的可靠性和稳定性优于其它管网系统。u中

12、压管网的材质可采用钢管、塑料管，其耐压强度高，可采取提高输气压力的方法来增加输气能力，满足用气量。中压一级输配管网系统的优点：中压一级输配管网系统的优点：29高-中压两级系统一般较高-中-低压三级系统可节省投资30%；而且能保证用户燃具前压力稳定，提高热效率；调压器体积减小，节约城市用地。适用于新建天然气管网的大、中、小城市。3031（三）、采用不同压力级制原因（三）、采用不同压力级制原因（三）、采用不同压力级制原因（三）、采用不同压力级制原因 n管网采用不同的压力级制比较经济n各类用户所需要的燃气压力不同n消防安全要求32（四）燃气管网系统的选择（四）燃气管网系统的选择（四）燃气管网系统的选

13、择（四）燃气管网系统的选择1 1、应考虑因素、应考虑因素a a、气源情况、气源情况n种类及性质n供气量和供应压力n气源的发展或更换气源的规划b b、城市、城市 城市规模、远景规划情况、街区和道路的现状和规划、建筑特点、人口密度、用户的分布情况 33c、原有的城市燃气供应设施情况d、对不同类型用户的供气方针、气化率及不同类型用户对燃气压力的要求e、用气的工业企业的数量和特点f、储气设备的类型34h、城市地理、地形条件，天然和人工障碍物的情况 i、城市地下管线和地下建筑物、构筑物的现状和改建、扩建规划。j、大型燃气用户的数目和分布。选择城市管网系统时，应全面考虑上述诸因素，进行综合分析，从而提出多

14、套方案，作技术经济比较，选用经济合理方案。 35针对长输管线来的天然气：a、具有压力高的特点，应充分利用该压力。 b、对于大中型城市，由于用气量多面广，为安全供气，在城市周边设置高压或次高压环线或半环线，经多个调压站向城市供气，该高压或次高压管道往往兼作储气，即具有输、储双重功能。 36c、当天然气压力大于时，因储罐运行压力一般为，采用管道储气较储罐储气经济。 长输管道末段储气长输管道末段储气 高压管道高压管道 管束储气管束储气n由于四级地区地下燃气管道压力不宜大于，高压管道一般设置在中心城区边缘。n对于要求供气压力较高的用户（如发电厂）可由高压或次高压管道直接供气。37d、对于中小城市，中压

15、单级管网系统为首选。e、当部分城区因道路、建筑等状况，特别是未经改造的旧城区，从安全考虑可局部采用中低压输配系统。f、原有人工燃气中低压输配系统改输天然气时需经改造，但压力级制不变，大多为中压B与低压。因此同一城区有可能存在两种压力级制。38中压系统设计压力的确定 ：须结合储气设施的运行作技术经济比较进行优化。须结合储气设施的运行作技术经济比较进行优化。 若降低中压管道设计压力：若降低中压管道设计压力： 可提高储气装置利用率、节省其投资；中压管道可资利用的压降减少而增加投资。 通过计算可获得总投资最少或较小的中压管道设计压力与储气装置运行压力的配置，然后从技术与经济综合考虑获得优选方案。 39

16、可见储罐组合与运行工况对中压管网压力级制的确定有显可见储罐组合与运行工况对中压管网压力级制的确定有显著影响。对于管道储气可按同样方法比选。著影响。对于管道储气可按同样方法比选。40城镇燃气输配系统方案设计示例：n n示例示例1 1 大型城市大型城市 远期规划人口 980 万人；气化人口 784 万人； 由四条长输管线从四个气源供应天然气，来气压力以上； 有需高压的大型工业用户及电厂； 部分城区存在人工燃气中低压系统； 年用气量：远期平衡日与时不均匀性所需储气量为 272x104m3 41输配系统方案：u共设四个门站；u城市输配系统为高中压与高中低压系统，后者主要为原人工燃气已形成的中低压系统转

17、供天然气；u储气设施采用高压管道；高压管道由内外两半环线构成，近期建设内环，远期建设外环。高压内环线长 123 . 52km 设计压力 2 . 5MPa ，高压内环的储气能力为 89104m3。大型工业用户由高压内环直接供气。高压外环全长 195km ，考虑储气功能须对运行压力进行技术经济分析。4243u中压管网具有两种压力级制，即中压 A ( 0.4MPa ）与中压 B （ 螺旋缝埋弧焊钢管螺旋缝埋弧焊钢管 直缝高频电阻焊钢管（直缝高频电阻焊钢管（ERWERW）1163、钢管的优缺点 u优点：品质均匀，强度高，交好的塑、韧性，承受冲击和振动荷载能力较强，可焊接，便于安装。u缺点：金属耗量大，

18、易腐蚀，维修费用高。埋地年限在20年左右，绝缘防腐30年。（纯铁不易腐蚀 ）1174、钢管的连接方法 钢管可以用螺纹、焊接和法兰进行连接。u室内管道管径较小，压力较低，一般采用螺纹连接；u室外输配管道以焊接连接为主；u设备与管道的连接常用法兰连接。按美国石油协会划分管道的标准，可分为X52、X60、X65、X70、X80、X90、X100六个等级，实际生产中以前四种为主。我国已能生产X70、X80级钢管管材。118二、铸铁管灰口铸铁：球墨铸铁：含碳量较高（），碳主要以片状石墨形态存在，即是自然界本身所拥有的。断口呈灰色，简称灰铁。 20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于

19、钢，将灰口铸铁铁水经球化处理后获得，析出的石墨呈球状，简称球铁。比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性。所谓“以铁代钢”，主要指球墨铸铁。 119优点：优点：使用年限长（60年以上）耐腐蚀，生产简便，成本低。缺点：缺点：质脆容易折断，可焊性差，动荷载较大的地段（如交通繁忙处）和管内压力大于2kgf/cm2处不能使用。（接口改进施工方便很多）灰口铸铁的优缺点：灰口铸铁的优缺点：120球墨铸铁的优点：球墨铸铁的优点：u耐腐蚀，管材的电阻是钢的埋地电化学腐蚀5 倍，加之机密封圈的绝缘作用，大大降低了埋地电化学腐蚀。u机械性能除延伸率外与钢管接近。u可焊性差，采用机械柔性接口。u目前已采用至中压A的

20、输配系统。121三、塑料管n热固性环氧树脂管（即通称玻璃钢管） n热塑性塑料管 热塑性塑料管：这一类管材中有丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）、醋酸-丁酸纤维素（AB）、聚酰胺（PA，俗称尼龙）、聚丁烯（PB）、聚乙烯（PE）和聚氯乙烯（PVC）等材料做成的塑料管。122目前各国使用最多的是聚乙烯（PE）管。 高密度（3）；中密度（3）；低密度（3） 高密度聚乙烯管（HDPE管）由于在性能和价格上具有优势，因此被广泛用于城镇燃气管道上。123优点 耐腐蚀性能好、质轻、便于施工（接口少，不用全部开槽，替换铸铁管或钢管时废管不必挖出，将PC管封在其中即可）气密性好、可盘卷等。 缺 点 机械强度低（）

21、、强度受温度影响大（低温质脆，高温质软）、受芳香烃影响（吸收以苯为主的芳香烃化合物，产生溶胀现象，强度降低）、易氧化老化（氧气紫外线） 124连接方式连接方式粘结连接：采用专用树脂胶粘剂热熔连接：专门的加热模具电熔连接：电熔机 需专门的管件不需要管件125塑料管塑料管电热熔电热熔对接管件对接管件塑料管塑料管热熔对接热熔对接管件管件126四、管材的选用1、高压与次高压管道选用高压与次高压管道直径大于150mm时，一般采用焊接钢管；直径较小时采用无缝钢管，应通过技术经济比较决定钢种及制管类别。注：设计压力，公称管径200mm 采用较普遍的是采用较普遍的是直缝电阻焊钢管（直缝电阻焊钢管（ERWERW

22、），直径较大时采），直径较大时采用用直缝埋弧焊钢管或螺旋缝埋弧焊钢管。直缝埋弧焊钢管或螺旋缝埋弧焊钢管。1271、中压与低压管道选用钢管、球墨铸铁、PE管128129可见，400mm 以下的聚乙烯管较钢管占有优势。130第六节第六节 燃气管道的附属设备燃气管道的附属设备一、阀门一、阀门 启闭管道或调节内介质流量的设备，燃气管网系统要求阀门启闭迅速、密封性能好、机械强度高、转动灵活、维修保养方便、经济合理等。 燃气管道上常用的有闸阀、旋塞阀、截止阀、球阀和蝶阀等。1311 1、闸阀、闸阀定义：定义：闸板启闭方向和闸板平面方向平行的阀门特点：特点：流体沿直线通过阀门，所以阻力小，启闭力较小；燃气可

23、反方向流动。但结构复杂，体积大，当存在杂质和异物时，关闭受到阻碍，造成应该停气的管段不能完全关闭。1321332、旋塞阀定义：定义：靠旋转具有孔道的阀芯启闭阀门。特点：特点：结构简单，外形尺寸小，启闭迅速和密封性能好，但密封面易磨损，启闭用力较（启用时有时得用钳子）大，适用于小管径管道上，常见于室内燃气管道上。134135定义：定义：阀瓣启闭时移动方向与阀瓣平面垂直。特点：特点：结构简单，密封性好，制造维修方便，但阻力较大，且不能适应气流方向改变。主要用于管道的节流，安装时需注意方向。3、截止阀136137定义：定义：利用偏心或同心轴阀瓣的旋转进行启闭。特点：特点：体小轻巧，拆装容易，操作灵活

24、轻便，结构简单，造价低廉，但关闭严密性较差。在半启闭状态下阀瓣受力较好，适用于流量调节。4、碟阀138139定义：定义：阀杆上连接一个具有孔道的球体芯，靠旋转球体芯启闭阀门。特点：特点：结构简单，体积小，阻力小，球体芯上孔道直径与其连接的管道内径相等。长输管线上清管经过处的阀门必须用球阀。缺点是球体制造及维修难度大。5、球阀140141以下情况必须设置阀门：以下情况必须设置阀门：以下情况必须设置阀门：以下情况必须设置阀门： 1、气源厂出厂管道的起点处 2、中压管道各支管处3、储配站进出口管道处 4、调压室进出口管道处5、中压管道过河管的两侧 6、中压管道穿过铁路两侧7、中压管道每隔2km设分段

25、阀门 8、低压管道不设阀门142二、补偿器二、补偿器1 1、作用：、作用：消除涨缩应力；方便阀门拆卸2 2、安装位置：、安装位置：阀门下侧（按气流方向）3 3、安装长度：、安装长度：不受力时的实际长度4 4、常见种类：、常见种类：钢制波形补偿器、橡胶-卡普隆补偿器143波形补偿器波形补偿器波形补偿器波形补偿器补偿量：10mm144n补偿量较大，拉伸时为150mm，压缩时为100mm，且在纵横方向都能变形n多用于山区、坑道和多地震地区的中、低压燃气管道上。145三、排水器三、排水器作用：排除燃气管道中的冷凝水、轻质油。管道附设时应有一定的坡度，以便在低处设排水器。 排水器的间距，要视燃气中的含水量、含油量而定。根据管道中燃气压力的不同，排水器分为不能自喷和能自喷两种。 146147148四、放散管四、放散管作用：作用：排放管道内部的空气或者燃气。在管道投入运行时，利用放散管排出管内的空气；在管道和设备检修时，利用放散管排出管内的燃气。设在阀门井中，在单向供气的管道上安装在阀门之前；在环网中，由于燃气流动方向不定，所以阀门前后都应该安装放散管。149150n为保证管网的安全与操作方便，地下燃气管道上的阀门一般都设在阀门井中。阀门井要坚固、防水，并且要有一定的空间供人进去检修。 五、阀门井五、阀门井151