盧欣伶：崇仁縣燃氣輸配管網方案設計目錄目錄 I1緒論 11.1設計內容和設計依據 11.1.1設計內容 11.1.2設計依據 11.2市規劃概述及氣源條件 11.2.1城市規劃概述 11.2.2氣源條件 21.3基礎設計資料匯編 22燃氣的物理化學性質的確定 32.1混合氣體的平均分子量 32.1.1混合氣體的平均分子量計算公式 32.1.2混合氣體的平均分子量計算結果 32.2混合氣體的平均密度 32.2.1混合氣體的平均密度計算公式 32.2.2混合氣體的平均密度計算結果 42.3混合氣體的運動粘度 42.3.1混合氣體的運動粘度計算公式 42.3.2混合氣體的運動粘度計算結果 52.4混合氣體的低熱值 52.4.1混合氣體低熱值計算公式 52.4.2混合氣體低熱值計算結果 52.5混合氣體的臨界參數 62.5.1臨界溫度TC 62.5.2臨界壓力PC 63各類用戶年用氣量 73.1供氣原則及供氣對象 73.1.2供氣原則 73.1.2供氣對象 73.2居民生活年用氣量 83.3公共建筑年用氣量 83.4工業用戶年用氣量 93.5未預見量 93.6年用氣量匯總 94各類用戶用氣工況 104.1日用氣工況及用氣量計算 104.2小時用氣工況及用氣量計算 105設計方案及管網布置 125.1燃氣管網系統選擇和管網布線原則 125.1.1燃氣管網系統的選擇 125.12管網布置原則 125.2各類用戶用氣壓力的確定 125.3設計方案及供氣工藝流程 135.3.1設計方案確定 135.3.2門站的選擇 135.3.3管網布置 135.3.4供氣工藝流程 146管網水力計算 156.1各級管網壓力及計算壓力降的確定 156.2管道計算流量確定 156.2.1計算流量的確定步驟如下 156.2.2各管段計算流量的確定 166.3管網水力計算 176.3.1單位管長壓力降的計算 176.3.2環網的校正流量值計算 186.3.3驗算壓力降閉合差 186.3.4計算零點偏移 216.3.5點壓力和節點流量計算 216.3.6節點的壓力 226.4主要工程量統計 22參考資料 231緒論1.1設計內容和設計依據1.1.1設計內容1、設計題目：崇仁縣燃氣輸配管網方案設計。2、編制設計說明書（不少于4000字）3、繪圖：（1）燃氣管道總平面圖（1號圖紙1張）（2）燃氣管道水力計算圖（1號圖紙1張）1.1.2設計依據規劃區總平面圖及相關經濟技術指標；《城鎮燃氣設計規范》GB50028-2006；《煤氣規劃設計手冊》中國建筑工業出版社；《燃氣工程技術手冊》同濟大學出版社；《城市煤氣設計手冊》（上冊）；《城市煤氣規劃設計手冊》；《燃氣輸配》教材。1.2市規劃概述及氣源條件1.2.1城市規劃概述崇仁縣城區規劃人口24萬人，中心城區土地規劃主要為民用和商業用地，在東北側主要為工業用地，在東側和北側有部分發展備用地。城區建設基本沿崇仁河布局，城市建成區基本上分為三個片區即城北區、城南區、崇仁工業園，呈現“一城三區”的城市形態。城區的主要道路為撫八公路、人民大道、勝利路、縣府東路、縣府西路、中山路、站前路、街口路等，形成“三縱兩橫”的道路骨架，將城市三個功能區連成一體。1.2.2氣源條件規劃區內現沒有燃氣輸配系統。近期即將有管輸天然氣供應本城鎮，引入設計壓力為1.6MPa，引入方向為進氣方向2。天然氣容積成分見下表，工業用氣占民用氣比例為6%。組份（體積百分比）CH4C2H6C3H8C4H10CO2N292.743.961.21.80.20.11.3基礎設計資料匯編崇仁縣的基礎設計資料見幾種公共建筑及商業耗熱定額和公建用氣定額千人指標參照下表。幾種公共建筑及商業耗熱定額名稱耗熱定額耗氣定額備注賓館18400MJ/床·年520m3/床·年帶餐飲旅館、招待所6000MJ/床·年170m3/床·年帶餐飲醫院3300MJ/床·年93m3/床·年飲食業8000MJ/座·年225m3/座·年職工食堂1900MJ/座·年54m3/座·年大學、中專3000MJ/人·年85m3/人·年中小學校1850MJ/人·年52m3/人·年托兒所、幼兒園1600MJ/人·年45m3/人·年福利院1700MJ/人·年48m3/人·年公建用氣定額千人指標參照下表序號項目千人指數備注1醫院3～3.75床位2飯店3～3.2座位3快餐店1.9～.4座位4面食館1.6～3座位5理發店10次/人.年6旅館7～10床有餐廳和無餐廳各按一半考慮7托兒所20～25座位全托、半托各半2燃氣的物理化學性質的確定2.1混合氣體的平均分子量2.1.1混合氣體的平均分子量計算公式混合氣體的平均分子量可按下式計算：式中M—混合液體平均分子量；y1、y2……yn—各單一液體容積成分（%）；M1、M2……Mn—各單一氣體分子量。2.1.2混合氣體的平均分子量計算結果混合氣體平均分子量組分CH4C2H6C3H8C4H10CO2N2分子量M163044584428體積百分比%92.743.961.21.80.20.1混合平均分子量M17.76052.2混合氣體的平均密度2.2.1混合氣體的平均密度計算公式混合氣體的平均密度可按下式計算：式中ρ1、ρ2……ρn—標準狀態下各單一氣體密度（kg/m3）。2.2.2混合氣體的平均密度計算結果混合氣體平均密度ρ（kg/Nm3）組分CH4C2H6C3H8C4H10CO2N2體積百分比%92.743.961.21.80.20.1各組分摩爾容積Vm（Nm3/kmol）22.422.221.921.522.322.4上兩項乘積2077.3887.9126.2838.74.462.24混合氣體摩爾容積Vm（Nm3/kmol）22.37混合氣體平均密度ρ（kg/Nm3）0.793942.3混合氣體的運動粘度2.3.1混合氣體的運動粘度計算公式參考教材P11，0℃時動力粘度可以近似地按下式計算：式中——混合氣體在0℃時的動力粘度（Pa·s）；、……——各組分的質量成分（%）；、……——相應組分在0℃時的動力粘度（Pa·s）。其中質量成分可按公式轉換：則運動粘度為：式中——混合氣體的運動粘度（Pa·s）；——相應的動力粘度（Pa·s）；——混合氣體的平均密度（kg/m3）。2.3.2混合氣體的運動粘度計算結果混合氣體運動粘度組分CH4C2H6C3H8C4H10CO2N2總量動力粘度μ×10e6（Pa.S）10.48.67.56.814.016.7分子量M163044584428體積百分比%92.743.961.21.80.20.1上兩項乘積1483.84118.852.8104.48.82.81771.44gi0.83550.06690.02970.05880.0050.00160.9974gi/μ0.08030.00780.00400.00860.00040.00010.1012混合動力粘度μ×10e6（Pa.S）9.8557混合運動粘度ν×10e6（㎡/S）12.41372.4混合氣體的低熱值2.4.1混合氣體低熱值計算公式式中Ht—混合氣體的低熱值（MJ/m3）；y1——各單一氣體容積成分（%）；Ht—各單一氣體的低熱值（MJ/m3）。2.4.2混合氣體低熱值計算結果混合氣體低熱值（Mj/Nm3）組分CH4C2H6C3H8C4H10CO2N2體積百分比%92.743.961.21.80.20.1各組分低熱值（Mj/Nm3）35.9064.4093.24123.6500上兩項乘積3329.55255.01111.89222.5700混合氣體低熱值（Mj/Nm3）39.192.5混合氣體的臨界參數2.5.1臨界溫度TC式中，Tm.c—混合氣體的臨界溫度（K）；y1、y2……yn—各單一氣體容積成分（%）；TC1、TC2……TCn—各單一氣體的低熱值（K）。計算：Tc=92.74×191.05+3.96×305.45+1.2×368.85+1.8×425.95+0.2×304.2+0.1×126.2)/100=202.09K2.5.2臨界壓力PC式中，Pm.c—混合氣體的臨界溫度（MPa）；y1、y2……yn—各單一氣體容積成分（%）；PC1、PC2……PCn—各單一氣體的低熱值（MPa）。計算：臨界壓力Pc=92.74×4.6407+3.96×4.8839+1.2×4.3975+1.8×3.6173+0.2×7.3866+0.1×3.3944)/100=4.6332Mpa臨界密度c=92.74×162+3.96×210+1.2×226+1.8×225+0.2×468.19+0.1×310.91)/100=1.6656kg/Nm33各類用戶年用氣量3.1供氣原則及供氣對象3.1.2供氣原則燃氣是一種優質燃料，應力求經濟合理地充分發揮其使用功能。燃氣的供氣原則不僅涉及國家的能源政策及環保政策，而且與當地具體情況、條件密切相關。首先應該從提高熱效率和節約能源方面考慮。由于我國氣源尚不豐富，城市燃氣應有限供給居民生活用戶。因為小煤爐的熱效率很低，只有15%~20%，但采用燃氣后，熱效率可高達55%~60%。燃氣供應可大量節約燃料。對于大量的、分散的小用戶，即居民生活用戶及公共建筑用戶來說，使用燃氣還可有效地防止環境污染、節約勞動力以及減輕城市交通運輸量。

1、民用用氣供氣原則：

①優先滿足城鎮居民炊事和生活用熱水的用氣。②盡量滿足托幼、醫院、學校、旅館、食堂和科研等公共建筑的用氣。

③ 人工煤氣一般不供應采暖鍋爐用氣。如天然氣氣量充足，可發展燃氣供暖和空調。

2、工業用氣供氣原則：

① 應優先供應在工藝上使用燃氣后，可使產品產量及質量有很大提高的工業企業。

②使用燃氣后能顯著減輕大氣污染的工業企業。

③作為緩沖用戶的工業企業。

3、工業與民用的供氣比例：

城市燃氣在氣量分配時應兼顧工業和民用。在發展城市燃氣的初期，由于民用用戶發展較慢，一定時期內工業用氣比例往往較大。但隨著民用用戶的逐步發展，民用供氣比例就會逐漸的升高。在正常情況下，工業與民用的供氣量應有一定的比例。這個比例的確定既要從城市燃氣供應和需求的具體情況出發，也要考慮發展一定數量的工業用戶。工業企業用戶有用氣均勻的特點，所以工業企業用氣量在城市用氣量中占有一定的比例將有利于平衡城市燃氣使用的不均勻性，減少燃氣儲存容量。此外，為了平衡城市燃氣供應的季節不均勻性及節日高峰負荷，可發展一定數量的工業用戶為緩沖用戶。3.1.2供氣對象按照用戶的特點，城市燃氣供氣對象一般分為下列三個方面：

1、居民生活用氣：居民用戶是城市供氣的基本對象，也是必須保證連續穩定供氣的用戶。

2、公共建筑用氣（商業用氣）：公共建筑包括食堂、飲食業、幼兒園、托兒所、醫院、旅館、理發店、浴室、洗衣房、機關、學校和科研機關等，燃氣主要用于炊事和生活用熱水。對于學校和科研機構，燃氣還用于實驗室。

3、工業企業生產用氣：

工業企業用氣主要用于生產工藝。

此外，城市燃也可用作供暖、空調及汽車的能源。3.2居民生活年用氣量參考上海市：2300MJ/（人·年），而崇仁縣人口24萬人，以每戶3.2人計算，戶數n=24/3.2=7.5萬戶。以每戶1.2M3/天計算，居民生活用氣量：Q=1.2*7.5*104=9*104M3。居民生活年用氣量：9*104*365=32850000M3/年3.3公共建筑年用氣量公共建筑年用氣量可按下式計算：式中——居民生活年用氣量（Nm3/a）N——居民人數（人）——各類用氣人數占總人口的比例數——公共建筑用氣定額（MJ/人·a）——燃氣低熱值（MJ/Nm3）其中千人指標參照所給資料表4，用氣定額可查教材P34表2-2。因為該地區氣化率較低，故所有數據均按下標考慮。具體參數及計算如下表：項目千人指數用氣量指標千人指標單項用氣量千人總量(Nm3/a)總量(Nm3/a)醫院3～3.75床位33003.5115505071.831217239.43飯店3～3.2座位8000324000快餐店1.9～2.4座位8000216000面食館1.6～3座位80002.520000理發店8.510008500旅館7～10床6000848000托兒所20～25座位16002540000上表中：單項用氣量=用氣量指標*千人指標千人總量=各單項用氣量之和/低熱值（注：天然氣低熱值按35.5MJ/m3計）總用氣量=240000/1000*5071.83=1217239.43Nm3/a3.4工業用戶年用氣量工業用氣量占民用用氣量的6%，由此可得工業用氣量。在總用氣量中，未預計量占總用氣量的5%。其中民用用氣量包括居民用氣量和商業用氣量。3.5未預見量其中未預見量=民用和工業用氣總量*5/953.6年用氣量匯總各類用戶年用氣量匯總表（萬m3/a）用戶類別居民商業工業未預見合計小計3285121.7204.4190.13801.2比列86.43.25.451004各類用戶用氣工況4.1日用氣工況及用氣量計算各類用戶日用氣量計算采用不均勻系數法計算。其中不均勻系數的選取為：月高峰系數取1.1～1.3，此處居民和公建取K1max=1.2，工業企業取K1max=1.1；日高峰系數取1.05～1.2，此處居民和公建取K2max=1.2，工業企業取K2max=1.15；日用氣量計算公式為：各類用戶日用氣量表（m3/d）用戶類別居民商業工業未預見合計小計129600480170847447148932比列873.24.851004.2小時用氣工況及用氣量計算各類用戶小時計算流量采用峰值疊加法確定。居民生活和公共建筑用戶及工業企業小時用氣的波動情況見下表。小時用氣量占日用氣量的百分數（%）時間（時）居民生活和公共建筑工業企業時間（時）居民生活和公共建筑工業企業時間（時）居民生活和公共建筑工業企業6~74.874.8814~152.275.5322~231.272.397~85.24.8115~164.055.2423~240.982.758~95.175.4616~177.15.4524~11.351.979~106.554.8217~189.595.551~21.32.6810~1111.273.8718~196.14.872~31.652.2311~1210.424.8519~203.424.483~40.992.9612~134.095.0320~212.134.344~51.633.2213~142.775.2721~221.484.845~64.352.51民用建筑小時高峰系數：對于民用建筑，10~11時的用氣量百分數是最大的。故可得民用小時高峰系數：11.27*24/100=2.7048工業企業小時高峰系數：對于工業企業，17~18時的用氣量百分數是最大的。故可得工業小時高峰系數：5.55*24/100=1.332各類用戶小時計算流量表（m3/h）序號用戶類別小時計算流量高峰時段1居民+商業1512010~11時2工業392.617~18時3未預見816.54合計16329.15設計方案及管網布置5.1燃氣管網系統選擇和管網布線原則5.1.1燃氣管網系統的選擇無論是舊有的城市還是新建的城市，在選擇燃氣輸配管網系統時，應考慮許多因素，其中最主要的因素有：（1）氣源情況：燃氣的種類和性質、供氣量和供氣壓力、氣源的發展或更換氣源的規定；（2）城市規模、遠景規劃情況、街區和道路的現狀和規劃、建筑特點、人口密度、居民用戶的分布情況；（3）原有的城市燃氣供應設施情況；（4）對不同類型用戶的供氣方針、氣化率及不同類型的用戶對燃氣壓力的要求；（5）用氣的工業企業的數量和特點；（6）儲氣設備的類型；（7）城市地理地形條件，敷設燃氣管道時遇到天然和人工障礙物（如河流、湖波、鐵路等）的情況；（8）城市地下管線和地下建筑物、構筑物的現狀和改建、擴建規劃。5.12管網布置原則中壓配氣環邊長一般控制在1.5公里，供氣面積一般2平方公里。配氣管道盡量沿道路鋪設，需要避開城市主干道，但不得沿高速公路進行鋪設。在布置管道的同時，需要考慮管道的雙側供氣，并且管道的布置不得穿越工業用地及居民用地，可以穿過綠地。管道需要穿越河流時需要謹慎考慮。5.2各類用戶用氣壓力的確定崇仁縣管路壓力為中壓管道。5.3設計方案及供氣工藝流程5.3.1設計方案確定確定各類用戶所需壓力居民及商業用戶：低壓（一般額定壓力為2000Pa）工業用戶：≥0.08MPa調壓箱（柜）：≥0.05Mpa5.3.2門站的選擇門站的選擇根據提供的氣源進氣方向來確定。5.3.3管網布置崇仁縣中心城區由于區域較為規整，故在布置時可以較好的劃分區域范圍。本次設計的進氣方向為2。根據崇仁縣的用氣量，將崇仁縣布置為四個環。第一、二環分別包括西南和西北的居民和商業區。第三環供氣地區為中心城區的居民和商業用地，連接著城西和城東的第一、二、四環。第四環則包括的是東北側的工業用地。具體布置見01號圖紙。5.3.4供氣工藝流程中壓中壓A環網中壓支管（引入管）中壓中壓支管（引入管）中壓支管（引入管）中壓支管（引入管）中壓A庭院管網中壓A庭院管網調壓柜或專用調壓室調壓柜或樓棟調壓箱工業用戶商業及公共建筑用戶樓棟調壓箱工業用戶商業及公共建筑用戶樓棟調壓箱居民用戶居民用戶）6管網水力計算6.1各級管網壓力及計算壓力降的確定崇仁縣采用中壓管網，此系統中壓干管計算壓力降選擇起點壓力為0.4MPa，末端最低壓力為0.15Mpa6.2管道計算流量確定6.2.1計算流量的確定步驟如下1）繪制管網平面示意圖，對節點、管段、環網標號，氣源位置等；2）計算管網各管段的途泄流量；3）按氣流沿最短路徑從供氣點流向零點的原則，擬定環網各管段中的燃氣流向。氣流方向總是流離供氣點，而不應逆向流動；4）從零點開始，逐一計算各管段的轉輸流量；5）求管網各管段的計算流量。首先計算整個崇仁鎮的各類用戶所占面積，計算單位面積的途泄流量，其中將居民和商業用戶放在一起計算，計算結果如下表格：各類用戶占地面積（Nm2）、單位面積途泄流量居民商業工業面積10919172.953417723.896418270.32合計14336896.846418270.32單位面積途泄流量0.0010546226.1169E-05B．計算環內的單位長度途泄流量，將其均分攤到環上的每個管段，即管段環內的單位長度用氣量，結果如下：各環內的單位長度途泄流量環號居民+商業占地面積工業占地面積本環供氣量環周邊長環內單位長度途泄流量Ⅰ4534764.404782.460110708.30.446612Ⅱ2172185.502290.83368062.750.284126Ⅲ3033438304187.4833217.736015466.10.208051Ⅳ79728.3744018537.122329.89376880.580.047946C．計算環外單位長度途泄流量，采用就近的原則，分別計算各管段環外部分的途泄流量，結果如下：各管段環外途泄流量管段編號居民+商業占地面積工業占地面積管段環外供氣量管段長度環外單位長度途泄流量1--21725565.61123766.7591888.5584565024.70.3758551--3530997.161831063.564672.00559621355.10.49590852--40002099.2403--40002287.5602--52283458.302408.1842445165.850.46617394--5000508.4903--7693040.86730.89580524061.780.17994475--6494888.920521.92050724116.70.12678136--7000585.1206--801123766.7668.7398332276.80.03019147--8526689.391831063.56667.4625293358.020.19876676.2.2各管段計算流量的確定確定各管段計算流量的計算列于下表，步驟如下：（1）將管網的各管段依次編號，在距供氣點最遠處假定零點的位置，同時決定氣流方向。（2）計算各管段的途泄流量。（3）計算轉輸流量，計算由零點開始，與氣流相反方向推算到供氣點。（4）求各管段的計算流量，計算公式為：式中——計算流量（m3/h）；——途泄流量（m3/h）；——轉輸流量（m3/h）。計算結果如下表，其中單位長度途泄流量=環內單位長度途泄流量+環外單位長度途泄流量。環號管段號管段長度單位長度途泄流量流量途泄流量Q10.55Q1轉輸流量Q2計算流量Ⅰ1--25024.70.8224674132.652272.9569691.39511964.351--31355.10.942521277.21702.4654998.3435700.8082--42099.240.7307371533.99843.6961510.5782354.2743--42287.560.6546631497.58823.66891510.5782334.247Ⅱ2--42099.240.7307371533.99843.6961510.5782354.2742--55165.850.7502993875.932131.7642770.894902.6534--5508.490.492176250.267137.64672770.892908.536Ⅲ3--42287.560.6546631497.58823.66891510.5782334.2474--5508.490.492176250.267137.64672770.892908.5365--64116.70.3348321378.4758.1221392.4862150.6083--74061.780.3879961575.95866.774414.23241281.0066--7585.120.255997149.78982.38377414.2324496.6162Ⅳ6--7585.120.255997149.78982.38377414.2324496.61626--82276.80.078137177.90297.84633097.846337--83358.020.246712828.465455.65570455.65576.3管網水力計算6.3.1單位管長壓力降的計算參考教材P94,高壓和中壓燃氣管道摩擦阻力損失計算公式（6-38）：=1.4×109式中P1—管道起點燃氣的絕對壓力（kPa）；P2—管道終點燃氣的絕對壓力（kPa）；L—燃氣管道的計算長度（km）；Q0—燃氣管道的計算流量；d—管道內徑（mm）。管道起點燃氣的壓力取0.4Mpa，管道終點燃氣的壓力為0.15Mpa。選取塑料管作為管道鋪設的材料。先計算等式左邊單位長度管段的壓力降，結果如下路徑管長平均長度單位壓降Pa2/m12567818250.3913258.99427.6439612456814025.931256816584.0513788774.9134567812210.9913456810544.65124567812421.25其中125678表示路徑1→2→5→6→7→8。B.環網水力計算，見管網水力計算表格。6.3.2環網的校正流量值計算參考教材P111公式（6-72）式中—校正流量值（Nm3/h）；—管段平方壓力降（kPa2）；—計算流量（Nm3/h）；—與管段相鄰環的，管段無相鄰環則取0（Nm3/h）；計算結果見管網水力計算表格。6.3.3驗算壓力降閉合差高、中壓管網式中—環網各管段的壓力平方差（kPa2）；—環網各管段的壓力平方差絕對值（kPa2）；ε—工程計算的精度要求，一般ε＜10%。計算結果見管網水力計算表格。環網水力計算表環號管段初步計算校正流量計算校正計算管段號鄰環號長度L/m管段流量Q管徑D單位壓力降ΔP/L管段壓力降ΔPΔP/QΔQ'ΔQ''ΔQ=ΔQ'+ΔQ''管段流量校正校正后管段流量ΔP'/L管段壓力降ΔP'考慮局部阻力后壓力損失(Nm3/h)(mm)（(kPa)2/km)（kPa）ΔQnQ'（kPa）1.1ΔP'Ⅰ1--2-5024.71196425035701.817939114.99-3477-241-3719-371982461794390157.255699172.981141--3-1355.1-57012509131.16-123742.171-3719-941922929-31070.961-34178.057232--4Ⅱ2099.22354.32005464.2111470.74.872-1876478.2321.93675.815479743.39702673--4Ⅲ2287.6-23342005380.86-123095.273-2766-510022273-50950.75-56045.8254216617927.318811.359560.770970.0509755Ⅱ2--4Ⅰ2099.2-23542005464.2-114714.872-978.4-864-18431876.1-478321.93-675.81499-743.39648992--5-5165.94902.722511616.460008.812.24-184330604950.725574.426228131.868834--5Ⅲ508.49-290916023813.9-121094.163-889.8-379838916-19788.617-21767.478923642921.285109.994010.435810.11099307環網水力計算表環號管段初步計算校正流量計算校正計算管段號鄰環號長度L/m管段流量Q管徑D單位壓力降ΔP/L管段壓力降ΔPΔP/QΔQ'ΔQ''ΔQ=ΔQ'+ΔQ''管段流量校正校正后管段流量ΔP'/L管段壓力降ΔP'考慮局部阻力后壓力損失(Nm3/h)(mm)（(kPa)2/km)（kPa）ΔQnQ'（kPa）1.1ΔP'Ⅲ3--4Ⅰ2287.62334.22005380.86123095.273-346.6-606-9532765.951002227350950.752256045.827444--5Ⅱ508.492908.516023813.912109.14.163889.8437983891619788.620721767.482765--6-4116.72150.62004643.9719117.98.89-952.711981633.86725.913687398.5050473--7-4061.8-12811605395.82-2191717.11-952.7-223414723-59802.242-65782.466526--7Ⅳ585.12496.62160999.376