1、第第12章章 燃气供应燃气供应12.1燃气系统燃气系统12.2建筑内部燃气管道计算建筑内部燃气管道计算12.1燃气系统燃气系统12.1.1概述概述1.燃气的种类 城市民用和工业用燃气是由几种气体组成的混合气体,其中含有可燃气体和不可燃气体。可燃气体有碳氢化合物、氢和一氧化碳,不可燃气体有二氧化碳、氮和氧等。燃气的种类很多,城市用气主要有以下三种:(1)天然气天然气的主要成分是甲烷,一般可分为四种:一种是气井气,是自由喷出地面的,即纯天然气;另一种是溶解于石油中,同石油一起开采出来的石油伴生气;还有含石油轻质馏分的凝析气田气和从井下煤层抽出的煤矿矿井气。天然气是优质燃料,是理想的城市气源。但它通
2、常没有气味,故需加臭以防漏气造成事故。(2)人工燃气人工燃气可分为:固体燃料干馏煤气、固体燃料气化煤气、油制气、高炉煤气。它具有强烈的气味及毒性,含有硫化氢、萘、苯、氨、焦油等杂质,需净化后才能使用。(3)液化石油气液化石油气是开采和炼制石油过程中,作为副产品而获得的一部分碳氢化合物。12.1燃气系统燃气系统 各种燃气成分的构成、低热值与爆炸极限见表12-1。表12-1燃气成分的构成、低热值与爆炸极限燃 气 类 别组成(体积分数)(%)低热值/(kJ/m3)爆炸极限(体积分数)(%)可燃成分不燃成分CH4C3H8C4H10CnHmCOH2CO2O2N2下限上限天然气纯天然气98 0.3 0.3
3、 0.41.036 442515.0油田伴生气81.76.04.704.900.7 0.21.848 3834.214.2矿井气52.44.6 7.036.018 8116.516.85人工燃气干馏煤气焦炉煤气23.42.0 8.659.22.0 1.23.617 6184.538.5直立炭化炉煤气 181.7 17 5650.3216 1364.940.9立箱炉煤气259.5 5560.5416 1195.742.2气化煤气发生炉煤气1.8 0.430.48.4 2.2 0.456.4574421.567.5水煤气1.234.452.08.2 0.24.010 3836.270.4压力气化煤
4、气180.7 18 5630.3415 4075.547油制气重油催化裂解气16.6510.558.16.6 0.72.516 5214.742.928.532.1731.512.1234 78012.1燃气系统燃气系统2.燃气管道的分类 我国城市燃气管道可按用途和输送压力分类,按用途分类可分为长距离输气管道、城市燃气管道和工业企业燃气管道;按输送压力分类可分为七类管道,详见表12-2;按照燃气系统压力级制分类,可分为两级系统、三级系统和多级系统,其分级和组成见表12-3。表12-2城市燃气管道的输送压力燃气管道分类压 力 范 围低压煤气管道p0.01MPa中压B煤气管道0.01MPap0.2
5、MPa中压A煤气管道0.2MPap0.4MPa次高压B煤气管道0.4MPap0.8MPa次高压A煤气管道0.8MPap1.6MPa高压B煤气管道1.6MPap2.5MPa高压A煤气管道2.5MPap4.0MPa12.1燃气系统燃气系统表12-3燃气管道按压力级制分级和组成系 统 名 称组成适 用 范 围两级系统低压中压或低压高压(0.6MPa)低压气源以低压一级管网系统供给燃气的输配方式,一般只适用于小城镇三级系统低压中压高压(0.6MPa)中压燃气管道经中低压调压站调至低压,由低压管网向用户供气;或由低压气源厂和储气柜供应的燃气经压送机加至中压,由中压管网输气,再通过区域调压器调至低压,由低
6、压管道向用户供气;在系统中设置储配站以调节用气不均匀性多级系统低压中压二级高压(0.6MPa或300mm0.50.50.50.50.5热力管直埋1.01.01.01.52.0在管沟内1.01.51.52.04.0电杆(塔的基础)35kV1.01.01.01.01.035kV5.05.05.05.05.0通信照明电杆(至电杆中心)1.01.01.01.01.0铁路钢轨5.05.05.05.05.0有轨电车钢轨2.02.02.02.02.0街树(至树中心)1.21.21.21.21.212.1燃气系统燃气系统 采用焊接钢管螺纹连接时,填料为聚四氟乙烯生料带、黄粉甘油调和剂、厚白漆等,不得使用麻丝为
7、填料。管材采用焊接时,DN50mm采用电焊连接,DN50mm采用氧乙炔焊焊接。燃气管道与法兰、阀门、设备连接时,应采用法兰连接,阀门应设在阀门井内。燃气管道系统中还包含了吸收管道热胀冷缩的管道补偿器、清除燃气管道中凝水的凝水器、关断阀门以及调压器等设施。图12-2所示为燃气管道用波纹补偿器,图12-3所示为中压凝水器安装图,图12-4所示为小型调压器。12.1燃气系统燃气系统图12-2燃气管道用波纹补偿器1螺杆2螺母3波节4石油沥青5法兰6套管7注入孔图12-3中压凝水器安装图1中压凝水2套管3抽水管 4井体5、6阀门7堵头8井盖图12-4小型调压器1接口法兰2球阀3测压旋塞4安全阀5安全阀放
8、散口6压力表7调压器12.1燃气系统燃气系统(3)液化石油气供应液态液化石油气在石油炼制厂产生后,可采用管道输送,也可采用汽车或火车槽车、槽船运输到储配站或灌瓶站后再用管道或钢瓶灌装,经供应站供应用户。供应站到用户根据供应范围、户数、燃烧设备的需用量等因素,可采用单瓶、瓶组和管道系统供应。其中单瓶供应常用15kg钢瓶供居民使用;瓶组供应常采用钢瓶并联供应公共建筑或小型工业建筑的用户;管道供应方式则适用于居民小区、大型工厂职工住宅区或锅炉房。钢瓶内液态液化石油气的饱和蒸气压按绝对压力计一般为70800kPa,靠室内温度可自然气化。但供燃气燃具及燃烧设备使用时,还要经过钢瓶上调压器减压到(2.80
9、.5)kPa即(28050)mmH2O。单瓶系统一般钢瓶置于厨房,而瓶组供应系统的并联钢瓶、集气管及调压阀等应设置在单独房间。12.1燃气系统燃气系统12.1.2室内燃气系统室内燃气系统1.燃气系统的构成 室内燃气系统的构成随城市燃气系统的供气方式不同而有所变化,图12-5所示为由城市低压燃气管网直接供气的系统,由用户引入管、立管、水平干管、用户支管、燃气计量表、用具连接管和燃气用具组成。图12-5燃气供应系统剖面图1用户引入管2砖台3保温层4立管 5水平干管6用户支管7燃气计量表 8表前阀门9燃气灶具连接管10燃气灶11套管12燃气热水器接头12.1燃气系统燃气系统2.燃气管道(1)室内燃气
10、管道压力用户室内燃气管道的最高压力不应大于表12-6所示的规定,燃气供应压力应参照用气设备燃烧器的额定压力,见表12-7。(2)燃气引入管的一般规定燃气引入管应设在厨房或走廊等便于检修的非居住房间内,当确有困难时,可以从楼梯间引入,引入管阀门宜设在室外;燃气引入管不得敷设在卧室、浴室、地下室、易燃或易爆品的仓库、有腐蚀性介质的房间、配电室、变电室、电缆沟、烟道和进风道等地方。燃气引入管进入密闭室时,密闭室必须进行改造,并设置换气口,其通风次数每小时不得少于3次;输送湿燃气的引入管,埋设深度应在土壤冰冻线以下,并应有不低于0.01坡向凝水器或燃气分配管道的坡度;燃气引入管穿过建筑物基础、墙或管沟
11、时,均应设置在套管中,并应考虑沉降的影响,必要时,应考虑补偿措施。燃气引入管的最小公称直径:当输入人工煤气和矿井气等燃气时,不应小于25mm;当输送天然气和液化石油气等燃气时,不应小于15mm。燃气引入管阀门宜设置在室内,对重要用户应在室外另外设置阀门;地上低压燃气引入管的直径小于或等于75mm时,可在室外设置带堵丝的三通,不再另设置阀门。12.1燃气系统燃气系统表12-6用户室内燃气管道的最高压力(表压)表12-7用气设备燃烧器的额定压力(表压)(单位:MPa)(3)燃气表燃气表分为普通燃气表和智能型预付费燃气表。普通燃气表多采用高位安装,安装高度距地面1.8m,水平放置在托架上,不得倾斜,
12、垂直偏差小于10mm;进出口管道应采用钢管或铅管,螺纹连接要严密,铅管弯曲后呈圆弧形,保持铅管的口径不变,不应产生凹瘪,如图12-6所示。燃 气 用 户最高压力/MPa工业用户和单独的锅炉房0.4公共建筑和居民用户(中压进户)0.2公共建筑和民用用户(低压用户)0.01燃气燃烧器人 工 燃 气天然气液化石油气矿井气、液化气混空气天然气、油田伴生气低压1.01.02.02.8或5.0中压10或3010或3020或5030或10012.1燃气系统燃气系统 智能型卡式预付费燃气表一般中、低位安装,中表位表底距地面1.41.7m;低表位表底距地面不少于0.1m。预付费的燃气表需提前付费购卡,并将卡中信
13、息读入燃气表,表内阀门打开供气,当预购金额用完,阀门关闭,停止供气。卡式燃气表一般装有电池,当电池耗尽后,表内的阀门也会关闭断气。图12-7所示为智能型卡式煤气表。图12-6 普通燃气表的高位安装1套管2转心门3油任4塑料接头 5管箍6塑料三通7煤气表8煤气灶9角铁30mm3mm10水磨石灶板700mm500mm35mm图12-7智能型卡式煤气表(低位安装)12.1燃气系统燃气系统 3.燃气设备(1)燃气灶常见的燃气灶是双火眼燃气灶,由炉体、工作面及燃烧器组成。还有三眼、六眼等多种民用燃气灶。从使用安全考虑,家用厨房燃气灶一般要靠近不易燃墙壁放置。燃气灶边至墙面要有50100mm的距离。大型燃
14、气灶应放在房间的居中位置,以便于四周使用。(2)燃气热水器燃气热水器是一种局部热水的加热设备,可以用作生活热水供应以及户内供暖热源,目前直排式热水器已被禁用,多使用直接从室外进气和排烟的平衡式热水器。图12-8所示为平衡式燃气热水器结构示意图。12.1燃气系统燃气系统图12-8平衡式燃气热水器结构示意图12.2建筑内部燃气管道计算建筑内部燃气管道计算12.2.1燃气管道的设计流量燃气管道的设计流量1.流量计算公式室内燃气管道的计算流量按下式计算,即qV,h=ktkNqV,n(12-1)式中qV,h燃气管道的计算流量(m3/h);kt不同类型用户的同时工作系数,居民生活用气取kt=1,公共建筑(
15、如饭店、医院、办公楼等)应根据不同用户的使用时间确定,当缺乏资料时也可取kt=1;k燃具同时工作系数,居民生活用燃具可按表12-8确定,公共建筑应根据建筑规模大小和设备使用情况确定,当缺乏资料时也可取k=1;N同一类型燃具数目;qV,n燃具的额定流量(m3/h)。12.2建筑内部燃气管道计算建筑内部燃气管道计算表12-8居民生活用燃具的同时工作系数k2.流量估算公式当方案或初步设计阶段缺乏设备台数和用气量等资料时,建筑物的总用气流量可按用气量指标和下式进行估算qV,j=(12-2)式中qV,j估算流量(m3/h);Qn年燃气用气量指标(MJ/年),参见表12-9;Qs燃气低热值(MJ/m3),
16、应根据建筑物使用的燃气种类的每户燃具户数燃气双眼灶燃气双眼灶和快速热水器每户燃具户数燃气双眼灶燃气双眼灶和快速热水器11.001.00400.390.1821.000.56500.380.17830.850.44600.370.17640.750.38700.360.17450.680.35800.350.17260.640.31900.3450.17170.600.291000.340.1780.580.272000.310.1690.560.263000.300.15100.540.254000.290.14150.480.225000.280.138200.450.217000.260.
17、134250.430.2010000.250.13300.400.1920000.240.1212.2建筑内部燃气管道计算建筑内部燃气管道计算实际低热值确定,参见表12-10;ky月高峰系数,当缺乏实际统计资料时,可按1.11.3选用;kr日高峰系数,当缺乏实际统计资料时,可按1.051.2选用;ks小时高峰系数,当缺乏实际统计资料时,可按2.23.2选用。表12-9用气量指标类别单位用气量指标住宅MJ/(人年)1.0104kcal/(人年)18843140(4575)职工食堂MJ/(人年)1.0104kcal/(人年)18842303(4555)饮食业MJ/(座年)1.0104kcal/(座
18、年)79559211(190220)托儿所幼儿园全托MJ/(人年)1.0104kcal/(人年)18842512(4560)日托MJ/(人年)1.0104kcal/(人年)12561675(3040)旅馆招待所有餐厅MJ/(床位年)1.0104kcal/(床位年)33505024(80120)无餐厅MJ/(床位年)1.0104kcal/(床位年)6701047(1625)高级宾馆MJ/(床位年)1.0104kcal/(床位年)837410 467(200250)医院MJ/(床位年)1.0104kcal/(床位年)29314187(70100)理发店MJ/(人年)1.0104kcal/(人年)3
19、.354.19(0.080.1)12.2建筑内部燃气管道计算建筑内部燃气管道计算表12-10各种燃气的低热值(单位:MJ/m3)12.2.2燃气管道的计算燃气管道的计算 燃气管道的计算可按下述步骤进行:布置燃气管道及燃具,绘制管道平面及系统图并确定最不利工作点;将各管段按顺序编号,由引入口编至最不利工作点,凡是管径变化或流量变化处均应编号;求出各管段的额定流量,根据各管段的供气用具数查表12-8的同时工作系数值k,可求得各管段的计算流量;由系统图求得各管段的长度,并根据计算流量初步确定各管段的管径;算出各管段的局部阻力系数,求出其当量长度,可得管段的计算长度;根据管段流量及已定管径,可由图12
20、-9、图12-10、图12-11求得=1时的l2,即d/(为沿程阻力系数);计算各管段的单位长度压降值后,乘以管段计算长度,即得该管段的阻力损失;计算各管段的附加压头,求各管段的实际压力损失;求室内燃气管道的总压力降(由引入口至最不利工作点);以总压力降与允许压力降相比较,如不合适,则可改变个别管段的管径。液化石油气石油伴生气天然气炼焦煤气上海城市煤气104.740.535.817.413.612.2建筑内部燃气管道计算建筑内部燃气管道计算图12-9人工低压燃气管道水力计算图图12-10低压天然气管道水力计算图12.2建筑内部燃气管道计算建筑内部燃气管道计算图12-11当量长度计算图(=1)a)人工燃气(标准状态时=2510-6m2/s)b)天然气(标准状态时=1510-6m2/s)dw管道外径(mm)管壁厚度(mm)DN公称直径(mm)思考题与习题思考题与习题1.燃气的种类有哪些?2.简述燃气管道的分类。3.室外燃气管道的敷设方式及技术要求是什么?4.室内燃气管道的安装要求有哪些?5.如何估算燃气的用量?本章完本章完 谢谢谢谢！
