城镇燃气基础知识第三章课件.ppt

二一四年七月,基础知识,城镇燃气基础知识（）,山东港华培训学院二一五年十月,燃气行业运行、维护和抢修人员培训（第三类从业人员）,目 录,第一章 燃气分类及其性质第二章 燃气生产与净化常识第三章 城镇燃气运输与配送第四章 城镇燃气的市场供应第五章 燃气燃烧与应用第六章 燃气安全管理第七章 燃气行业工人的基本素质第八章 岗位考核,第三章 城镇燃气运输与配送,02,3.1 燃气的运输3.2 燃气的输配系统3.3 燃气的储配,3.1 燃气的运输,一、城镇燃气管道输送（从气源到城镇）,3.1 燃气的运输,二、容器输送（一）压缩天然气（CNG）的输送,3.1 燃气的运输,（二）液化天然气（LNG）的输送1、LNG运输船2、LNG槽车,3.1 燃气的运输,（三）液化石油气的输送 汽车槽车、火车槽车、槽船,3.2 燃气的输配系统,3.2.1 城镇燃气输配系统一、燃气管道的分类1.根据用途分类 (1)长输管线 (2)城市燃气管道（分配管、引入管、庭院或室内管） (3)工业企业管道（引入管、厂区管、车间管、炉前管）2.根据敷设方式分类 (1)地下燃气管道 (2)架空燃气管道,3.2 燃气的输配系统,3.根据输气压力分类（GB50028）,3.2 燃气的输配系统,二、城镇燃气输配系统 现代化的城镇燃气输配系统是复杂的综合设施，通常由下列部分构成：低压、中压以及高压等不同压力等级的燃气管网。城市燃气门站（分配站）或压气站、各种类型的调压站或调压装置。储配站。监控与调度中心。维护管理中心。,3.2 燃气的输配系统,三、城市燃气负荷（一）燃气负荷的定义城市燃气负荷概念包括居民生活用气量、商业用气量、供暖和空调用气量、燃气汽车用气量，还包括集中发电动力（工业生产）用气量以及其他用气量。（二）燃气负荷的分类居民生活用气；商业和公共建筑用气；工业企业生产用气；采暖通风和空调用气；,3.2 燃气的输配系统,燃气汽车用气；发电用气；化工原料用气。（三）燃气用户用气指标用气量指标又称用气定额或耗热定额。1、居民生活用气量指标指每个居民每年需要的燃气量（折算为热量） 2.工业用户用气量指标,3.2 燃气的输配系统,3.商业用气量指标4.采暖通风和空调用气指标5.燃气汽车用气量指标,3.2 燃气的输配系统,（四）年用气量计算城市的年用气量为各类用户的年用气量之和（含未预见量总量5-7%）Q居民+Q商业+Q工业+Q采暖+Q汽车+Q未预见量四、城市燃气的用气工况 用户的用气不均匀性分为三种：月不均匀性、日不均匀性、时不均匀性。与下列因素有关: 各类用户用气量在城市总用气量中的比例分配；气候条件；居民生活水平及生活习惯；工业企业的生产班次(二班制还是三班制)；生产工艺性质 用气设备的工作情况(连续式还是间歇式) 。,3.2 燃气的输配系统,（一）不均匀系数的确定1、月不均匀系数Km=该月平均日用气量 / 全年平均日用气量12个月中平均日用气量最大的月，也即是月不均匀系数值最大的月，称为计算月。并将月最大不均匀系数km,max称为月高峰系数，一般取1.151.25。2、日不均匀系数Kd=该月中某日用气量 / 该月平均日用气量日最大不均匀系数kd,max称为该月的日高峰系数，一般取1.051.2。,3.2 燃气的输配系统,3、小时不均匀系数Kh= 该日某小时用气量 /该日平均小时用气量小时不均匀系数的最大值kh,max称为该日的小时高峰系数，一般取2.2 3.2 。 （二）燃气管道计算量的确定 1、不均匀系数法 这一计算方法表明计算流量出现在计算月的用气量最大的那一天，用气量最大的那一时刻。,3.2 燃气的输配系统,2、同时工作系数法室内（或庭院）燃气管道的计算流量，同时工作系数K0：所有燃具在同一时间工作的概率，同时工作系数还与用户数和燃气设备类型有关，户数越多，其值越小。,3.2 燃气的输配系统,五、供需平衡改变气源的生产能力和设置机动气源利用缓冲用户和发挥调度的作用利用储气设施 充分利用区域调度能力和经济手段宣传节约、科学用气,3.2 燃气的输配系统,3.2.2 燃气管网系统布置一、城市管网系统的构成（一）不同的管道压力级制分类一级系统：仅用低压管网来分配和供给燃气(适用小城镇)二级系统：由低压和中压两级管道组成(适用中小型城市)三级系统：由低压、中压和高压三级管道组成(适用大型 城市)多级系统：由低压、中压、次高压，高压，管道组成 (适用特大型城市),3.2 燃气的输配系统,3.2 燃气的输配系统,3.2 燃气的输配系统,3.2 燃气的输配系统,（一）燃气管网系统的选择气源情况：燃气的种类和性质、供气量和供气压力、气源的发展或更换气源的规划；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、居民用户的分布情况；原有的城市供气设施情况；对不同类型用户的供气方针、气化率及不同类型的用户对燃气压力的要求；用气工业企业的数量和特点；储气设备的类型；城市地形条件，敷设燃气管道时遇到天然和人工障碍物（如河流、溯泊、铁路等）的情况；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。,3.2 燃气的输配系统,二、城镇燃气管道的布线 （一）布线依据 地下燃气管道宜沿城市道路、人行便道敷设，或敷设在绿化地带内。在决定城市中不同压力燃气管道的布线时，必须考虑到下列基本情况：管道中燃气的压力；街道及其他地下管道的密集程度与布置情况；街道交通量和路面结构情况，以及运输干线的分布情况；所输送燃气的含湿量，必要的管道坡度，街道地形变化情况；该管道相连接的用户数量及用气情况，该管道是主要管道还是次要管道；线路上所遇到的障碍物情况；土壤性质、腐蚀性能和冰冻线深度；管道在施工、运行和万一发生故障时，对交通和人民生活的影响；布线时，要决定燃气管道沿城市街道的平面与纵断面位置。,3.2 燃气的输配系统,（二）高、中压管网的平面布置 高压管网的主要功能是输气，中压燃气管道的主要功能是输气或配气，并通过调压站向低压管网各环网配气。一般按以下原则布置：高压管道宜布量在城市边缘或市内有足够埋管安全距离的地带，并应成环，以提高供气的可靠性；中压管道应布置在城市用气区便于与低压环网连接的规划道赂上，但应尽量避免沿车辆来往频繁或闹市区的交通线敷设，否则对管道施工和管理维修造成困难；中压管道应布置成环状，以提高其输气和配气的安全可靠性；高、中压管道的布置，应考虑调压站的布点位置和对大型用户直接供气的可能性，应使管道通过这些地区时尽量靠近各调压站和这类用户，以缩短连接支管的长度；,3.2 燃气的输配系统,从气源厂连接高压或中压管道的连接管段应采用双线敷设；由高、中压管道直接供气的大型用户，其用户支管末端必须考虑设置专用调压站的位置；高、中压管道应尽量避免穿越铁路等大型障碍物，以减少工程量和投资；高、中压管道是城市输配系统的输气和配气主要干线，必须综合考虑近期建设与长期规划的关系，以延长已经敷设的管道的有效使用年限，尽量减少建成后改线、增大管径或增设双线的工程量；当高、中压管网初期建设的实际条件只允许布置半环形、甚至为枝状管网时，应根据发展规划使之与规划环网有机联系，防止以后出现不合理的管网布。,3.2 燃气的输配系统,（三）低压管网的平面布置低压管网的主要功能是直接向各类用户配气。据此特点，低压管网的布置一般应考虑下列各点：低压管道的输气压力低，沿程压力降的允许值也较低，故低压管网的每环边长一般宜控制在300600m之间；低压管道直接与用户相连而用户数量随着城市建设发展而逐步增加，故低压管道除以环状管网为主体布置外，也允许存在枝状管道；有条件时低压管道宜尽可能布置在街区内兼作庭院管道，以节省投资；,3.2 燃气的输配系统,低压燃气管道可以沿街道的一侧敷设，也可以双侧敷设。在有轨电车通行的街道上，当街道宽度大于20m、横穿街道的支管过多时，低压管道可采用双侧敷设。低压管道应按规划道路布线，并应与道路轴线或建筑物的前沿相平行，尽可能避免在高级路面下敷设。为了保证在施工和检修时互不影响，也为了避免由于漏出的燃气影响相邻管道的正常运行，甚至逸入建筑物内，地下燃气管道与建筑物、构筑物以及其他各种管道之间应保持必要的水平净距，符合相关规范的要求。,3.2 燃气的输配系统,（四）管道的纵断面布置地下燃气管道埋设深度，宜在土壤冰冻线以下。管顶覆土厚度应满足下列要求： 埋设在车行道下时，不得小于0.9m； 埋设在非车行道下时，不得小于0.6m； 埋设在机动车不可达到的地方，不得小于0.3m；输送湿燃气的管道，不论是干管还是支管，其坡度一般不小于0.003。布线时，最好能使管道的坡度和地形相适应。在管道的最低点应设排水器。燃气管道不得在地下穿过房屋或其他建筑物，不得平行敷设在有轨电车轨道之下，也不得与其它地下设施上下并置。在一般情况下，燃气管道不得穿过其他管道本身，如因特殊情况要穿过其他大断面管道（污永干管、雨水干管、热力管沟等）时，需征得有关方面同意，同时燃气管道必须安装在钢套管内。,3.2 燃气的输配系统,燃气管道与其他各种构筑物以及管道相交时，应按规范规定保待一定的最小垂直净距。如受地形限制，按有关规范要求以及埋没深度的规定布线有困难，而又无法解决时，要与有关部门协商，采取行之有效的防护措施，保证湿燃气中的冷凝物不致冻结，管道也不致遭受机械损伤，则可适当降低标准；通常采用的防护措施是将管道敷设在套管内（图4-5）。套管是比燃气管道稍大的钢管，直径一般大100mm，其伸出长度，从套管端至与之交叉的构筑物或管道外壁不小于lm。也可采用非金属管道作套管。套管两端有密封填料，在重要套管的端部可装设检漏管。检漏管上端伸入防护罩内，由管口取气样检查套管中的燃气含量，以判明有无漏气及漏气的程度。穿越铁路、电车轨道、公路、峡谷、沼泽以及河流的燃气管道，应用钢管。可以采用地上跨越（即架空敷设），也可采用地下穿越，需视当地条件及经济合理性而定。在城市，只有在得到有关单位同意的情况下，才能采用地上跨越。在矿区和工厂区，一般应采用地上跨越。,3.2 燃气的输配系统,三、阀门及附件的位置阀门、补偿器、排水器、放散管、阀门井等（一）阀门（1）按结构分：闸阀、球阀、截止阀、压力调节器、安全阀、止回阀、旋塞、节流阀、蝶阀、减压阀等。（2）按公称压力分：低压阀：公称压力为1.6MPa：中压阀：公称压力为2.56.5MPa：高压阀；公称压力为1080MPa；超高压阀：公称压力大于100MPa：真空阀：绝对压力小于0.1MPa： (3）按照启闭阀门的传动方式分：有手动、齿轮传动、蜗轮蜗杆、电动和气动等。,3.2 燃气的输配系统,闸阀：流体是沿直线通过阀门，阻力损失小，闸板升降引起的振动也很小。但当燃气中存在杂质或异物并积存在阀座上时，阀门不能完全关闭。种类：有单闸板闸阀与双闸板闸阀之分，有平行闸板与楔形闸板之分，此外还有明杆阀门和暗杆阀门。,3.2 燃气的输配系统,截止阀：依靠阀瓣的升降以达到开阈和节流的口的。这类阀门使用方便，安全可靠，但阻力较大。球阀：体积小，完全开启时的流通断面与管径相等。这种阀门具有动作灵活，阻力损失小，还可以用于通球清扫的管段。蝶阀：,3.2 燃气的输配系统,（二）补偿器消除管段胀缩对管道所产生的应力，常用于架空管道和需要进行蒸气吹扫的管道上。安装在阀门的下侧（按气流方向），利用其伸缩性能，方便阀门的拆卸和检修。,3.2 燃气的输配系统,（三）排水器为排除燃气管道中的冷凝水和天然气管道中的轻质油，管道敷设时应有一定坡度，以便在低处设排水器，将汇集的水或油排出。排水器的间距，视水量和油量多少而定。,3.2 燃气的输配系统,（四）放散管用来排放管道中的空气或燃气的装置。在管道投入运行时利用放散管排空管道内的空气，用燃气进行置换。防止在管道内形成具有爆炸性的燃气空气混合气体，在管道或设备检修时，可利用放散管，以空气进行置换，排空管道内的燃气。放散管一般也设在阀门井中，在管网中安装在阀门的前后，在单向供气的管道上则安装在阀门之前。（五）阀门井,3.2 燃气的输配系统,四、管材及其连接方式（一）钢管（二）铸铁管（三）PE管,3.2 燃气的输配系统,3.2.3 燃气调压一、调压站调压站在城市燃气管网系统中是用来调节和稳定管网压力的设施。通常是由调压器、阀门、过滤器、安全装置、旁通管及测量仪表等组成。有的调压站还装有计量设备，除了调压以外，还起计量作用，通常将这种调压站叫做调压计量站。,3.2 燃气的输配系统,阀门 调压站内燃气进出口应设置阀门，维修或事故时以切断燃气；调压站外燃气进出口应设置阀门，并与调压站相隔一定距离。过滤器 清除燃气中的固体悬浮物，以保障调压器和安全阀的正常工作。燃气通过过滤器的压力损失不得超过10kPa，压力损失过大时应拆下清洗。,3.2 燃气的输配系统,安全装置：以防止调压器失灵，出口压力过高。 安全阀(安全切断阀和安全放散阀)监视器装置：备用调压器的出口压力略高于正常工作调压器，备用常开。调压器的并联装置：正常调压器的出口压力略高于备用工作调压器，备用常闭。有安全切断阀，当出口压力过高时自动切断，使出口压力降低，备用调压器开始工作。,3.2 燃气的输配系统,旁通管 保证调压器维修时也能供气。对于低压管网不成环的区域调压站和连续使用的用户调压装置宜设置备用调压器，比旁通管更可靠。 选择旁通管的管径时，要根据燃气最低的进口压力和需要的出口压力以及管网的最大负荷进行计算。旁通管的管径通常比调压器出口管的管径小23号。测量仪表 调压器人口安装指示式压力计，出口安装自记式压力计，自动记录调压器出口瞬时压力，以便监视调压器的工作状况。专用调压站通常安装流量计。,3.2 燃气的输配系统,二、调压器（一）调压器的工作原理当出口压力降低(由入口压力降低或出口用气量增加引起)，NWg，薄膜下降，阀门开大，燃气流量增加，使出口压力升高；当出口压力升高(由入口压力增加或出口用气量减少引起)，NWg，薄膜上升，阀门关小，燃气流量减少，使出口压力下降；,3.2 燃气的输配系统,调压器自调系统：被调参数(出口压力)：调节对象的输出信号干挠作用(入口压力和用气量的变化)：调节对象的输入信号 调节参数(流量)定值调节系统：给定值不变随动调节系统：给定值随另一变化函数而变化系统调节系统：给定值按一定的时间程序变化,3.2 燃气的输配系统,（二）常用调压器1、调压器的分类直接作用式调压器只依靠敏感元件（薄膜）所感受的出口压力的变化移动调节阀门迸行调节。敏感元件就是传动装置的受力元件。使调节阀门移动的能源是被调介质；在间接作用式调压器中；燃气出口压力的变化使操纵机构（例如指挥器）动作，接通能源（可为外部能源，也可为被调介质）使调节阀门移动。间接作用式调压器的敏感元件和传动装置的受力元件是分开的。,3.2 燃气的输配系统,按用途或使用对象分：区域调压器、专用调压器及用户调压器。按进出口压力分：高高压、高中压、高低压、中中压、中低压及低低压调压器。按结构分：浮筒式及薄膜式凋压器（又可分为重块薄膜式和弹簧薄膜式）。若调压器后的燃气压力为被调参数，则这种调压器为后压调压器；若调压器前的压力为被调参数，则这种调压器力前压调压器。城市燃气输配系统通多为后压调压器。,3.2 燃气的输配系统,直接作用调压器适用于食堂、饮食服务行业、用量不大的工业用户及居民点。它可以将用户和中压管道直接连接起来，进行“楼栋调压” 。除具有体积小、重量轻的优点外，在结构上采取了一些措施。如增加薄膜上托盘的重量，减少了弹簧力变化所给于出口压力的影响；导压管引入点置于调压器出口管的流速最大处，当出口流量增加时，该处动压增大而静压减小，使阀门有进一步开大的趋势，能够抵消由干流量增加弹簧推力降低和薄膜有效面积增加而造成的出口压力降低的现象。,3.2 燃气的输配系统,3、间接作用调压器（1）雷偌式调压器（2）自力式调压器,3.2 燃气的输配系统,（3）T 型调压器（4）活塞式调压器（5）曲流式调压器,3.2 燃气的输配系统,3.2.4 燃气储存与压缩一、燃气储存（一）储气设施的作用解决燃气生产量和用气量不平衡的矛盾；当发生意外事故、设备暂时故障等，保证有一定供气量；混合不同组分燃气，使燃气性质（成分，热值、燃烧特性等）均匀；合理配置，使输配管网的供气点分布合理，改善管网的运行工况，优化输配管网的技术经济指标。,3.2 燃气的输配系统,（二）储气设施的形式1、低压储存（湿式）直立罐是由水槽、钟罩、塔节、水封、导轨立柱、导轮、增加压力的加重装置及防止造成真空的装置等组成。螺旋罐设有导轨立柱。罐体靠安装在侧板上的导轨与安装在平台上的导轮相对滑动产生缓慢旋转而上升或下降。,3.2 燃气的输配系统,3.2 燃气的输配系统,2、高压储存球形罐通常由分瓣压制的钢板拼焊组装而成。罐的瓣片分布颇似地球仪，一般分为极板、南北极带、南北温带、赤道带等。罐的瓣片也有类似足球外形的。,3.2 燃气的输配系统,3、管束储气属于高压储气的一种。采用直径交小（一般为1.01.5m）、长度较长（几十米或几百米）的若干根乃至几十根钢管按一定的间距排列，埋入地下压入燃气进行储存。不占用土地，更经济。,3.2 燃气的输配系统,4、地下储存（1）利用枯竭油气田地层穴储气（2）利用含水多孔地层储气（3）利用岩盐地穴储气5、液化储存6、固态储存,3.2 燃气的输配系统,二、燃气的压送 - 省略（一）活塞式压缩机（二）回转式压缩机,3.2 燃气的输配系统,3.2.4 燃气计量一、燃气流量计燃气流量：指单位时间内通过管道某一截面的燃气数量，以气体体积度量时成为体积流量，单位为：m3/h 或 m3/s 。二、燃气流量测量方法,3.2 燃气的输配系统,三、燃气流量计的分类1、容积式流量计2、压差式流量计3、速度式流量计4、振动（荡）式流量计5、超声波流量计6、质量流量计,3.2 燃气的输配系统,四、常用流量计的工作原理 （一）膜式燃气表 工作原理见图下图，膜式表的结构为装配式，便于维修。外壳多用优质钢板，采用粉末热固化涂层，耐腐蚀能力强。阀座及传动机构选用优质工程塑料，使用寿命长。铝合金压铸机芯，合成橡胶膜片，计量容积稳定。,3.2 燃气的输配系统,（二）罗茨式燃气表 罗茨表构造及工作原理如下图。 罗茨流量计的优点是体积小，流量大，能在较高的压力下计量。目前主要用于工业及大型公用事业用户的气体计量。,3.2 燃气的输配系统,（三）湿式燃气表湿式流量计结构简单、精度高、使用压力低、流量较小。通常用在实验室中及用来校正民用燃气表。,3.2 燃气的输配系统,（四）涡轮式流量计工作原理 当流体以某种速度流过仪表时，使叶轮旋转，叶轮的转速和流体的流速成正比，因此也和流量成正比。转速和流量关系式：（五）孔板流量计工作原理 流体通过节流件产生压力降，压力降与流体流速流量成正比 。,3.2 燃气的输配系统,（六）超声波流量计是一种非接触式流量仪表，利用超声波在流动的流体中传播时，可以载上流体流速信息的特性，通过接收和处理穿过流体的超声波信息就可以检测出流体的流速，从而换算成流量。超声流量计按工作原理分为传播速度法和多普勒法两大类。传播速度法的基本原理为测量超声波在流动的流体中，顺流传播时与逆流传播时的速度之差得到被测流体的流速。传播速度法可分为：时差法（测量顺流、逆流传播时由于超声波传播速度不同而引起的时间差）；相差法（测量顺流、逆流传播时由于时差而引起的相位差）；频差法（测量超声波顺流、逆流传播时的循环频率差）。,3.3 燃气的储配,3.3.1 压缩天然气（CNG）的储配一、概述压缩天然气（25MPa）约为标准状态下同质量天然气体积的1/300。压缩天然气供应是泛指：以符合现行国家标准天然气GB17820之类作为气源，在环境温度为40至50时，经加压站净化、脱水、压缩至不大于25MPa；出站的CNG符合下表3-8的各项规定。,3.3 燃气的储配,表3-8 汽车用压缩天然气的技术指标GB18047,加气柱（充气瓶转运车）,压缩机组（多级）,3.3 燃气的储配,二、城镇压缩天然气供应系统的设施构成天然气加压站（母站）的作业流程框图：高、中压管线 过滤、计量、调压、脱水装置,加气机（汽车）,3.3 燃气的储配,表3-9 压缩天然气储气瓶组、放散管管口和加气柱与站外建、构筑物的防火间距,3.3 燃气的储配,图： CNG加气子站工艺流程图,3.3 燃气的储配,3.3 燃气的储配,LNG 接收站：,3.3 燃气的储配,液化天然气储存：（一）LNG储槽形式分类按容积分类：小型：550m3，用于CNG汽车、汽车加气站等。中型： 50100m3，用于卫星站、工业燃气气化站等。大型： 1001000m3，用于小型LNG生产装置。大型： 100040000m3，用于基本负荷型和调峰型液化 装置。特大型：40000200000m3，用于LNG接收站。,3.3 燃气的储配,按隔热层分类：真空粉末隔热，常用于小型LNG储罐。正压堆积隔热，常用于大中型LNG储罐和储槽。高真空多层隔热，适用于小型LNG储罐。（二）LNG储罐结构,图3-82100立立式LNG储罐结构,3.3 燃气的储配,3.3.3 液化石油气的储存与供应一、液化石油气储配站液化石油气储配站的任务一般有接收和储存液化石油气，罐装钢瓶和汽车槽车，接收空瓶和发放空瓶，回收残液和将残液供站内锅炉或专门用户做燃料。,3.3 燃气的储配,3.3 燃气的储配,液化石油气的灌装1、装车（1）利用泵装卸（2）利用静压差装卸（3）利用压缩气体装卸（4）加热装卸（5）用压缩机装卸2、灌瓶 （1）手工灌瓶 （2）半机械化半自动化灌瓶 （3）机械化自动化灌瓶,3.3 燃气的储配,3、残液回收（1）正压法（2）降低残液储罐内压力倒空（3）利用引射器倒空,3.3 燃气的储配,二、液化石油气的管道供应（一）自然气化的管道供应,3.3 燃气的储配,（二）强制气化的管道供应 通过气化炉气化（三）液化石油气混空气的管道供应,