燃气输配

1、城镇燃气可燃组分：碳氢化合物 氢 一氧化碳；不可燃组分：二氧化碳 氧 氮 2、燃气分类：天然气 液化石油气 人工煤气 生物气

城镇燃气气源：天然气 液化石油气 ；农村或乡镇或户为单位的能源：生物气 3、天然气分类：常规天然气 非常规天然气

1）常规天然气：气田气（产自天然气气藏的纯天然气，发热值35Mj/m3，以甲烷为主） 石油伴生气（与石油共生的，伴随石油一起开采出来的，主要是甲乙丙丁烷，发热值38MJ/m3） 凝析气田气（从深层气田开采的含石油轻质馏分的天然气热值50MJ/m3）

2）非常规天然气：由于技术经济条件的尚未投入工业开采的天然气资源，包含煤层气（以甲烷为主高效洁净的城镇天然气气源，初步形成产业化发展模式）；页岩气（吸附或者以游离状态存在暗色或高碳泥页岩中，开采难度大）；天然气水合物（可燃冰）

4、液化石油气：开采天然气或石油或炼制石油过程中，作为副产品而获得的碳氢化合物，分为天然石油气，炼厂石油气。主要组成：丙烷丙烯丁烷丁烯。液化石油气是管输天然气很好的补充气源，在长输管线达不到的城镇广泛采用。

5、人工煤气：以煤或石油系产品为原料转化制得的可燃气体，分为干馏煤气，气化煤气，油制气，高炉煤气

6、生物气：各种有机物如蛋白质，纤维素，脂肪，淀粉等在隔绝空气条件下发酵，在微生物的作用下产生的可燃气体。组成：60%甲烷，35%二氧化碳，少量的氢和一氧化碳。 7、临界温度：温度不超过某一数值，对气体进行加压，可以使气体液化，而在该温度以上，无论加多大压力都不能使气体液化，这个温度就是气体的临界温度。气体的临界温度越高，越容易液化（天然气难液化，液化石油气易液化。）气体温度比临界温度越低，液化所需压力越小。 8、对比温度：就是工作温度与临界温度的比值，对比压力就是工作压力与临界压力的比值。 9、混合气体的动力黏度和单质气体一样，随压力升高增大。液态碳氢化合物动力黏度随分子量增大增大，随温度上升下降；气态相反。 10、液体饱和蒸气压：在一定温度下密闭容器中的纯液体及其蒸汽处于动态平衡时蒸汽所表示的绝对压力，蒸气压仅取决于温度，温度升高，蒸气压增大。

11、相平衡常数：在一定温度下，一定组成的气液平衡系统中，任一组分在该温度下饱和蒸气压pi与混合液体蒸气压p比值是一个常数ki，并且，在一定温度和压力下，气液两相达到平衡时，气相中任一组分的摩尔分数yi液相中摩尔分数xi比值。

12、沸点：在101.325kpa压力下液体沸腾时的温度。露点：饱和蒸汽经冷却或加压，处于过饱和压力，当遇到接触面或凝结核便液化成露，这时的温度称为露点。

13、爆炸极限：可燃气体和空气的混合物遇明火而引起爆炸时的可燃气体浓度范围。在这种混合物中，当可燃气体的含量减少到不能形成爆炸混合物时的含量，称为可燃气体的爆炸下限。当可燃气体含量增加到不能形成爆炸混合物时的含量，称为爆炸上限。 14、在含湿烃类气体中水合物及其生成主要条件是压力和温度。（烃类气体中的水分超过一定含量，在一定温度压力条件下，水能与液态或气态的C1，C2，C3，C4生成结晶水合物）形成的次要条件：含有杂质，高速，紊流，脉动，急剧转弯等因素。

生成原因：烃类气体被水蒸气饱和，输气管道的工作温度等于含湿烃类气体的露点，水合物就会生成，即气体混合物中水蒸气分压力大于水合物蒸汽压。

水合物防止：1）降低压力，升高温度，加入使水合物分解的反应剂（甲醇，甘醇吸收气体中的水蒸气）2）使含湿烃类气体脱水，使其中水分含量降低到不至形成水合物的程度。 15、城镇燃气进入输配管网和用户前，都应满足热值相对稳定性，毒性小，杂质少。 人工煤气与天然气的主要杂质：焦油与尘 萘 硫化物 氨 一氧化碳 氧化氮 水

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液化石油气的主要杂质：硫分 水分 二烯烃 乙烷乙烯 残液

16、城镇燃气加臭的重要性：城镇燃气是易燃易爆的气体，其中人工煤气因含有一氧化碳而具有毒性，燃气管道及设备在施工和维护过程中如果存在质量问题或使用不当造成漏气，就会有爆炸，失火，中毒的危险。

所以城镇燃气应具有可以察觉的臭味，加臭剂的最小量符合以下规定： 1）无毒燃气泄露到空气中，达到爆炸下限的20%，应能察觉；

2）有毒燃气泄露到空气中，达到对人体允许的有害浓度，应能察觉；

3）以一氧化碳为主要成分的燃气，空气中一氧化碳含量达到0.02%，应能察觉。

第二章 城镇燃气需用量及供需平衡

1、燃气输配系统设计时，首先确定燃气的需用量，即年用气量。是确定气源，管网，设备燃气通过能力的依据，主要取决于用户类型，数量，用气量指标。 2、供气对象：居民用户 商业用户 工业用户 采暖制冷用户 燃气汽车船舶用户 燃气电站及分布式能源用户

3、供气原则：我国根据不同用户的用气特点，将天然气的利用分为：优先类 允许类 类 禁止类，优先发展居民，商业用户，汽车用户和分布式冷热电联产用户的用气。

居民用气供气原则：1）优先满足城镇居民炊事，生活用热水，商业用户的用气；2）采暖与空调对于改善北方冬季室内环境及缓解南方夏季用电高峰有些重要作用，天然气气量充足前提下积极发展。 工业用气供气原则：

1）优先供应在使用燃气后，其产品产量及质量有很大提高的工业企业；2）能显著减轻大气污染的工业企业；3）作为缓冲用户的工业企业 城市交通用气供气原则：

1）有效改善因汽车尾气排放导致的大气污染；2）减少交通成本 工业与民用供气的比例：

优先发展民用用气，同时发展工业用气，两者兼顾。有利于平衡燃气使用的不均匀性，减少储气容积，减小高峰负荷

4、气化率：城镇居民使用燃气的人口数占城镇总人口的百分数。

5、未预见量：管网的漏损量，发展过程中未预见的供气量，一般按总用量的5%计算。 6、用气不均匀性：月不均匀性 日不均匀性 时不均匀性

7：月不均匀系数：因为每个月天数28-31d，所以月不平均系数是该月平均日用气量/全年平均日用气量；12个月中平均日用气量最大的月，称为计算月。月高峰系数。 日不均匀系数是该月某日用气量/该月平均日用气量， 小时不均匀系数是该日某小时用气量/该日平均小时用气量

8、供气量最大利用小时数n：把全年所使用的燃气总量，按一年中最大小时用量连续大量使用所能延续的小时数。n＝365×24/KmKdKh 9、燃气输配系统供需平衡方法： 1）季节性供需平衡方法：

a、地下储气（储气量大，造价运行费用省）

b、液态储存（将液化天然气储存在绝热良好的低温储罐或冻穴储气库中，在用气高峰时气化后供出，气化方便，负荷调节范围广，适用调节各种不均匀用气） 2）日供需平衡方法：

a、管道储气（高压燃气管束储气及长输干管末端储气，是平衡日不均匀用气和小时不均匀用气的有效办法）

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b、储气罐储气（只用来平衡日不均匀用气及小时不均匀用气，投资运营费用较大） 10、储气容积：平均月不均匀储气容积＞平均日不均匀储气容积＞平均小时不均匀储气容积 用气工况越不均匀，储气容积越大。

第三章 燃气的长距离输送系统

1、天然气长距离输气系统组成：矿场集输系统、天然气处理厂、输气干线起点站、输气干线设施和燃气分输站

2、放射状集气管网（大多采用多井集气井场流程）、树枝状集气管网（适宜于狭长形状的气田，特别适合单井集气井场流程）、环状集气管网（便于调度气量，管径较小，金属耗量较少）

3、天然气处理厂脱除硫化氢，二氧化碳，凝析油和水，使气体达到管道输气和商品天然气的质量标准。

4、输气干线起点站：是调压计量站，保持输气压力平稳，对燃气压力进行自动调节，计量以及除去燃气中液滴和机械杂质。

5、输气干线设施：中间压气站，终点压气站，清管器收发装置，通信与遥控设施，阴极保护站，阀室和维修站等设施。（长距离输气干线沿途最好设置地下储气库等储气设施，利于解决燃气季节调峰问题。

6、燃气分输站：在输气管道沿线，为将燃气分输至城镇燃气门站而设置的场站。一般具有分离，调压，计量和清管等功能。

7、长距离输气管线均采用钢管，连接方式为焊接。

8、线路选择原则：首先应遵循与设计有关的管道地带类别和安全防火规范，满足最小安全防火距离。P51

第四章 城镇燃气管网系统

1、燃气门站：城镇燃气管道的起点，是城镇和工业区分配管网的气源站，在燃气门站内燃气过滤除尘，调压，计量和加臭后输送城镇或工业区的管网。

2、燃气加臭目的：便于发现燃气泄漏，保证燃气输送和使用安全，常在无味的燃气中注入加臭剂。

3、对加臭剂的要求：气味要强烈，独特，有刺激性，持久不易被其他气味掩盖；加臭剂及其燃烧产物对人体无害；不腐蚀管线和设备；沸点不高易于挥发，有足够的蒸气压；价廉不稀缺；蒸汽不溶于水和凝析液，不与燃气组分发生反应。

4、常用的加臭剂：四氢噻吩THT，乙硫醇EM，三丁基硫醇TBM，硫醚，二甲硫，二乙基硫化物，二硫化物 5、燃气管道的分类：

按用途分类：1）城镇燃气管道2）工业企业燃气管道 按敷设方式分类：1）地下燃气管道2）架空燃气管道

按输气压力分类：1）高压A燃气管道：2.5MPa＜p＜=4.0MPa 2）高压B燃气管道：1.6MPa＜p＜=2.5MPa 3）次高压A燃气管道：0.8MPa＜p＜=1.6MPa 4）次高压B燃气管道：0.4MPa＜p＜=0.8MPa 5）中压A燃气管道：0.2MPa＜p＜=0.4MPa 6）中压B燃气管道：0.01MPa＜p＜=0.2MPa 7）低压燃气管道：p＜0.01MPa

6、居民用户和小型商业用户一般直接由低压管道供气，采用低压燃气管道输送天然气，压

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力不大于3.5kPa；输送气态液化石油气，压力不大于5kPa；输送人工煤气，压力不大于2kPa。 7、城镇燃气管网系统的压力级制：

一级系统：仅用一种压力级制的管网分配和供给燃气的系统，通常为中压和低压管道系统 二级系统：用两种压力级制的管网分配和供给燃气的系统，设计压力一般为中压B-低压或中压A-低压

三级系统：用三种压力级制的管网分配和供给燃气的系统，设计压力一般为高-中-低或次高-中-低

多级系统：用三种以上压力级制的管网分配和供给燃气的系统。 8、燃气输配系统中各种压力级制的管道之间通过调压装置连接。 9、管网采用不同压力级制的必要性：P58

1）管网采用不同压力级制的经济性较好，采用较高压力输送，可节省管材，比较经济合理 2）各类用户需要的燃气压力不同，居民用户和商业用户需要低压燃气，大型工业企业需要中压或以上压力的燃气。

3）消防安全要求，在建筑物密集，街道人行道狭窄，人口密度大的地方，不易敷设高压或次高压管道，只宜敷设中压或低压管道。

10、对于高层建筑的室内燃气管道系统考虑的三个问题：

1）补偿高层建筑的沉降（可在引入管处安装伸缩补偿接头消除建筑物的沉降的影响） 2）克服因高程差引起的附加压头的影响（当引入管为低压管网系统时，高层建筑每户安装稳压器。为中压，先经过中-低压调压箱调成低压，高层用户安装稳压器，调压箱内采用二级调压器，可以消除目前采用的用户调压器可能出现的中压进户带来的不安全因素）

3）补偿温差产生的变形（需将管道两端固定，并在中间安装吸收变形的挠性管或波纹管补偿装置）

11、对超高层建筑燃气供应系统的特殊处理：

1）防止建筑沉降或地震大风引起的较大层间错位，在立管上安装补偿装置，还应对水平管进行固定（也可安装补偿装置）

2）在超高层建筑安装的燃具和调压装置，应采用粘接或夹具方式固定

3）确保安全可靠，在采用焊接方式连接的地方应进行100%的超声波探伤和100%的X射线检查应达到Ⅱ级的要求

4）在引入管上安装切断阀，在建筑物的墙外设置紧急切断阀 5）建筑总体安全报警与自动控制系统的设置

第五章 燃气管道及其附属设备

1、钢管：普通无缝钢管和焊接钢管（小口径常用低压流体输送用焊接钢管，大口径焊接钢管有直缝卷焊管和螺旋焊接管）

2、PE管：聚乙烯管耐腐蚀，质轻，流体流动阻力小，使用寿命长，可盘卷，施工方便，费用低，抗拉强度较大。PE管刚性不如金属管，所以埋设施工时必须夯实沟槽底，基础要垫沙

3、铸铁管：抗腐蚀性很强，一般采用铸模浇铸或离心浇铸，其抗拉强度，抗弯曲，抗冲击能力和焊接性能均不如钢管好。 4、钢管的连接：可用螺纹（室内管道管径小，压力较低），焊接（高层建筑和室外管道输配），法兰（设备与管道的连接）

5、PE管的连接：热熔，电容连接

6、铸铁管的连接：低压燃气铸铁管的连接，广泛采用机械接口的形式。

7、附属设备：阀门（球阀：体积小，完全开启流通断面与管径相等。闸阀：闸阀阻力损失

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小，闸板升降引起的震动小，有异物时关闭受到阻碍。截止阀：依靠阀瓣的升降以达到开闭和节流的目的。蝶阀：阀瓣绕阀体内固定轴旋转关启的阀门。旋塞：阀杆转90°即可达到启闭的要求。PE球阀：施工方便，开启关闭力矩小，便于操作。）补偿器：（常用于架空管道和需要进行蒸汽吹扫的管道上，安装在阀门的下侧）凝水缸：（为排除燃气管道中冷凝水和石油伴生气中的轻质油，管道敷设时有一定的坡度，以便在底部设凝水缸，将汇集的水和油排除。分为不能自喷和自喷两种。）放散管：（用来排放管道内部空气和燃气的装置）阀门井：（地下燃气管道的阀门一般设置在阀门井中，应坚固耐久，有良好的防水性能。） 8、钢制燃气管道腐蚀的原因：

1）化学腐蚀：单纯由化学作用引起的，金属直接和周围介质如氧，硫化氢，二氧化硫等接触发生化学作用，在金属表面产生相应的化合物。化学腐蚀是全面的腐蚀，管壁厚度是均匀减薄的。

2）电化学腐蚀（主要原因）：当金属和电解质接触时，由电化学作用引起的腐蚀，它与化学腐蚀不同，是由于形成了原电池导致的。燃气中含有水分，水在管道内壁形成亲水膜，燃气中硫化氢，二氧化碳，氧溶于水形成电解质溶液，形成电解质腐蚀的条件。阳极区的金属不断失去电子被氧化腐蚀，因而钢管表面出现凹穴，直至穿孔。阴极区，土壤中的阳离子得到电子发生还原反应，阴极区金属不参与反应保持完好。 9、钢制燃气管道的防腐方法：

1）对于架空钢管，防止外壁腐蚀的方法，通常在外壁涂上油漆防护层（内壁不需要特殊防腐处理）

2）对于埋地管道，采用耐腐蚀的管材，如聚乙烯管，铸铁管。增加金属管道和土壤之间的过度电阻，减小腐蚀电流，如采用防腐绝缘层使电阻增大，在局部地区采用地沟敷设或非金属套管敷设。采用电保（1）强制电流阴极保，使管道变成阴极不受腐蚀2）牺牲阳极阴极保，采用比被保护金属电极电位较负的金属材料和被保护的金属相连，以防止被保护金属遭受腐蚀。3）排流保）

第六章 燃气管网的水力计算

1、不稳定流动：燃气是可压缩流体，一般情况下管道内燃气的流动是不稳定流。（管道内燃气压力和流量的变化由于气田调节采气的工况，压送机站开动压缩机台数不同的工况，用户用气量变化工况等因素影响。）

2、不稳定流动方程式（用于单位时间内输气量波动大的高压天然气长输管线）：1）运动方程（微小体积流体动量的改变量等于作用于该流体上所有力的冲量之和）2）连续性方程（由质量守恒定律导出）3）气体状态方程（P＝ZρRT）

3、从工程观点出发，运动方程中惯性项和对流项可忽略不计，惯性项只在管道中燃气流量随时间变化极大时有意义，对流项在燃气流速极大时有意义，通常管道流速20-40m/s，流量变化程度也不大。另外城镇燃气管网标高差值不太大时，重力项也可以忽略。

4、稳定流动方程：大多数情况下，设计城镇燃气管道燃气流动的不稳定性可不予考虑。（将某一小段管内流动作为稳定流动，各运动参数不随时间变化）

5、燃气管道的摩擦阻力系数λ：反应管内燃气流动摩擦阻力的一个无因次系数，其数值与燃气在管道内的流动状况，燃气性质，管道材质（内壁粗糙程度）及连接方法，安装质量有关。它是雷诺数Re和相对粗糙度△/d的函数。（层流区仅与雷诺数有关，临界区，紊流区包括水力光滑区，过渡区，阻力平方区。每个区计算方程不同。） 6、（重点掌握P102）燃气分配管网的各管段根据连接用户分为三种：1）管段沿途不输出燃气，用户连接在管段的末端，则燃气流量是常数，计算流量等于转输流量。2）分配管网的管段与大量居民用户，小型公共建筑用户相连。由管段起点进入的燃气在途中全部供给各个

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用户，这种管段只有途泄流量。3）最常见的分配管段供气情况，流经管段送至末端不变的流量为转输流量，在管段沿程输出的燃气流量为途泄流量。 7、计算流量Q＝αQ1（途泄流量）＋Q2（转输流量），α（流量折算系数与途泄流量和总流量之比x及沿途支管数n有关的系数，实际计算α＝0.55） 8、（重点掌握）途泄流量（只包括大量的居民用户和小型公共建筑用户）的计算步骤（假定供气区域内居民用户和小型公共建筑用户是均匀分布的，数值主要取决于居民的人口密度）： 1）将供气范围划分为若干小区：根据区域内道路，建筑物布局及居民人口密度划分为ABC等小区，并布置配气管道1-2，2-3，3-4......

2）分别计算各小区的燃气用量：分别计算个小区的居民用气量小型公共建筑及小型工业企业用气量，其中居民用气量可用居民人口乘以每人每小时的燃气计算流量e

3）计算各管段单位长度途泄流量：在城镇燃气管网计算中，认为途泄流量是沿管段均匀输出的，管段单位长度途泄流量为：q＝Q1/L。各个小区管道的单位长度途泄流量：qA＝QA/L1-2+L2-3+L3-4......

4）管段的途泄流量：单位长度途泄流量乘以该管段长度。若管段是两个小区的公共管道需要两侧供气时，途泄流量为两侧的单位长度途泄流量之和乘以管长。Q1-2＝（qA+qB）L1-2 9、节点流量：对于连接多跟管道的节点，其节点流量等于燃气流入节点的所有管段的途泄流量的0.55倍，与流出节点的所有管段的途泄流量的0.45倍之和，再加上相应的集中流量。 10、枝状管网水力计算：管段数N＝节点数m-1，任一管段的流量等于该管段以后（顺气流方向）所有节点流量之和。计算步骤：

1）对管网的节点和管道编号2）确定气流方向，求得各管段的计算流量3）根据确定的允许压力降，计算单位长度的允许压力降。4）根据计算流量和单位长度的允许压力降，预选管径。5）根据管径求摩擦阻力损失和局部阻力损失，计算用的压力降。6）计算检查结果，若总的压力降超出允许精度范围，适当变动管径，直至总的压力降小于并趋于允许值。

11、环状管网的水力计算：由一些封闭成环的输气管段与节点组成。管段数N＝节点数m+环数n-1，计算步骤P107（了解）

第七章 燃气管网的水力工况

1、城镇燃气管网与用户的连接方式：1）通过用户调压器与燃具连接（管网的压力波动不影响用户的压力）2）用户直接与低压管网连接（管网流量压力变化使燃具压力也相应变化） 2、保证城镇燃气输配管网可靠性的途径：

1）根据城镇总体规划，做好负荷预测，正确计算出高中压管网计算流量，避免由于城镇发展，燃气供应能力不足。

2）城镇燃气管网布置成环形，保证对调压站，大用户双侧供气，防止供气中断。

3）设计城镇燃气管网系统时，管网高峰水力计算之后，进行可靠性分析。假设高中压管网一处发生故障，校核管网供气能力。若大于计算工况的70%，则设计可靠，否则调整管网结构和管径，提高储备能力。

4）如果存在天然或人工障碍，低压管网可分区布置，每个分区至少有两个调压站，其出口可用同径管道以最短线路相连保证一个有故障由另个调压站供气。

5）通过对低压环形管网水力分析，基本满足水力可靠性的要求。供气点越多，或由一个供气点供气时，环数越多，水力可靠性越大。

第八章 燃气的压力调节及计量

1、调压器：通常安设在气源厂，燃气压送站，分配站，储罐站，输配管网和用户。所有的调压器均是将较高的压力降至较低的压力，因此调压器是一个降压设备。

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作用原理：当出口处的用气量增加或入口处压力降低时，燃气出口压力降低，造成N＜Wg，此时，薄膜下降，使阀门开大，燃气流量增加。调压器自调系统图P136 2、压力自动调节的过度过程：

1）振荡发散过程：被调参数偏离给定值逐渐增大，喘振，噪声大，负反馈信号取值不当。 2）非振荡衰减过程：过程变化较慢，燃气压力的调节系统不被采用。

3）等幅振荡过程：被调参数在设定值某一范围内来回波动。该过程不稳定，若振幅过大，会引起设备共振。

4）衰减振荡过程：被调参数上下波动，幅度逐渐减少，是理想的调节过程。 5）非振荡发散过程：被调参数偏离设定值越来越远，会引发超压送气事故。 衰减比，余差，最大偏差，过度时间，振荡周期与频率 3、调压器的分类：

1）按作用原理：直接作用式（利用出口压力变化，直接控制阀杆带动阀芯运动，即只依靠敏感原件感受出口压力变化进行调节 速度快），间接作用式（多用于流量比较大的区域调压站，调节范围广，调节性能稳定）

2）按用途和使用对象：区域调压器 专用调压器 用户调压器

3）按进出口压力：高高压 高中压 高低压调压器；中中压 中低压调压器；低低压调压器 4）按结构：截止式 轴流式

5）按阀口材质：金属阀口 橡胶阀口调压器 6）按被调参数：后压调压器（以调压器后的燃气压力为被调参数 多用于城镇燃气输配系统） 前压调压器（以调压器前的燃气压力为被调参数） 4、调压站组成：阀门 调压器 过滤器 安全放散阀 切断阀 旁通管 监控仪表 计量和加臭装置 5、调压站布置P159：区域调压站（布置成一字型或Ⅱ型或L型 调压站净高为3.2-3.5m） 专用调压站（工业企业和商业用户用气量较大，专用调压站进出口采用较高压力 需要安装流量计） 箱式调压站（通过用户调压器将燃气压力直接降至燃具正常工作的额定压力） 6、燃气计量：容积式流量计 速度式流量计 差压式流量计 质量流量计 组合式流量计

第九章 燃气的压送

1、压缩机分类：容积型（活塞式压缩机分为立式 卧式 角度式 多用在生产压缩天然气的加气母站和汽车加气站），速度型（离心式压缩机，多用在长输管线压气站，由燃气轮机带动）

第十章 燃气的储存

1、低压储气罐：1）低压湿式罐，以水封方式密封分为直立罐和螺旋罐。2）低压干式罐（活塞的升降改变储气容积），有阿曼阿恩型（依靠活塞外周的油杯密封），可隆型（密封垫圈），威金斯型（内外层密封帘密封）

2、高压储气罐：几何容积固定不变，通过改变燃气的压力进行燃气的储存，定容储罐。可以储存气态燃气，也可以储存液态。设有进出口管，安全阀，压力表，人孔，梯子和平台。按形状分为圆筒型和球形。

3、P194（重点）提高储气罐容积利用系数：在高压储气罐内设置引射器，当储气罐内燃气压力接近管网压力时，启动引射器，利用进入储气罐站的高压燃气的能量把燃气从压力较低储气罐中引射出来。要装设自动开闭装置。

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