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燃气输配

来源:华佗小知识


1.燃气的分类:天然气(常规天然气-气田气、石油伴生气、凝析气田气。非常规天然气-天然气水合物、煤层气、页岩气)、液化石油气(天然石油气和炼厂石油气)、人工煤气(干馏煤气、气化煤气、油制气等)、生物气(各种有机物质,如蛋白质、纤维素、脂肪、淀粉等,在隔绝空气的条件下发酵,在微生物的作用下产生的可燃气体,叫做生物气(沼气)。

2.燃气是多种可燃和不可燃气体组成的混合气体,可燃组分有碳氢化合物,氢和一氧化碳

3.沸点:通常所说的沸点是指101.25KPa压力下液体沸腾时的温度。

4.露点:饱和蒸汽经冷却或加压,立即处于过饱和状态,当遇到接触面或凝结核便液化成露,这时的温度称为露点。

5.燃气的两个评定指标:华白数和燃烧速度指数。

6.临界参数:温度不超过某一数值,对气体进行加压,可使气体液化,而在该温度以上,无论加多大的压力都不能使气体液化,这个温度就叫该气体的临界温度。在该临界温度下,是气体液化所必需的的压力称为临界压力。

7.气体的临界温度越高越易于液化,甲烷的临界温度低于液化石油气的,后者更易于液化。

8.气体温度比临界温度越低,则气化所需压力越小。

9.当燃气压力低于1MPa和温度在10~20℃时,在工程上可视为理想气体。

10.对比温度Tr就是工作温度T与临界温度Tc的比值。

11.混合气体的动力粘度随压力的升高而增大,液态碳氢化合物的动力粘度随分子量的增加而曾

大,随温度的上升而急剧减小;气态碳氢化合物则相反,

12.饱和蒸汽压:就是在一定温度下密闭容器中的纯液体及其蒸气处于动态平衡时蒸气所表示的绝对压力,仅取决于温度。

13.根据道尔顿定律,混合液体的蒸气压等于各组分蒸气分压之和。根据乌拉尔定律,在一定温度下,当液体与蒸气处于平衡状态时,混合液体上方各组分的蒸气分压等于此纯组分在该温度下的蒸气压乘以其在混合液体中的摩尔分数。

14.露点随混合气体的压力及各组分的体积分数而变化,混合气体的压力增大露点升高。

15.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称为爆炸极限。

16.爆炸上/下限:在这种混合物中,当可燃气体的含量减少/增加到不能形成爆炸混合物时的含量称为可燃气体的爆炸上/下限。

17.为防止形成水合物或分解已形成的水合物有:减低压力,升高温度或加入可以使水合物分解的反应剂(防冻剂);对含湿烃类气体脱水,使其中水分含量降低到不能形成水合物的程度。低于工作温度5~7度,气体的相对湿度接近60%

18.干度:单位质量的饱和液体和饱和蒸气中所含饱和蒸气的质量。

19.气化潜热:气化潜热就是单位质量(1Kg)的液体变成与其处于平衡状态的蒸汽所吸收的热量。

温度升高,气化潜热减小,到达临界温度时,气化潜热等于零。

20.人工煤气与天然气中的主要杂质:焦油与尘、萘、硫化物、氨、一氧化碳、氧化氮、水。

21.液化石油气中的主要杂质:1硫分2水分3二烯烃4乙烷和乙烯5残液

22.城镇燃气的加臭:原因: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,容易漏气,有引起爆炸、着火和人身中毒的危险。加臭规定:城镇燃气应具有可以察觉的臭味,燃气中加臭剂的最小量应符合下列规定:无毒燃气泄漏到空气中,达到爆炸下限的20%时,应能察觉;有毒燃气泄漏到空气中,达到对人体允许的有害浓度时,应能察觉;对于一一氧化碳为有毒成分的燃气,空气中一氧化碳含量达到0.02%(体积分数)时,应能察觉。

23.供气对象:居民用户、商业用户、工业用户、采暖制冷用户、燃气汽车用户

24.供气原则:1.居民用气供气原则:a:应优先满足城镇居民炊事和生活用热水及商业用户的用气;b:采暖与空调对于改善北方冬季的室内外环境及缓解南方夏季用电高峰有着重要作用,在天然气气量的充足的前提下应积极发展。2.工业用气供气原则:a:优先供应在工艺上使用燃气后,可使产品产量及质量有很大提高的工业企业;b:使用燃气后能显著减轻大气污染的工业企业;c:作为缓冲用户的工业企业。3.城镇交通用气供气原则:汽车以燃气为燃料,可以有效改善城镇中因汽车尾气排放导致的大气污染。另外由于目前存在的汽油与燃气之间的差价,发展燃气汽车也可以减少交通成本。因此,燃气汽车用户应优先发展。4.工业与民用供气的比例:工业和民用用气的比例受城镇发展、资源分配、环境保护和市场经济等诸多因素影响。一般应优先发展民用用气,同时发展工业用气,两者要兼顾。这样有利于平衡燃气使用的不均匀性、减少储气容积、减少高峰负荷、有利于节假日的调度平衡等。另外,从提高能源效率、改善大气环境和发展低碳经济方面考虑,天然气占城镇能源的比例将大幅提高,从而带动工业用气的发展。发达国家工业用气比例普遍达到70%左右,民用用气占30%左右。

25.影响居民生活及商业用户用气月布均匀性的主要因素是气候条件。工业企业用气的月不均匀规律主要取决于生产工艺的性质。建筑物供暖用户的用气工况与城镇所在地区的气候有关。计算式需要知道该地区月平均气温和供暖期的资料。

26.一年中各月的用气不均匀情况用“月不均匀系数”表示。各月的用气量与全年平均月用气量的比值。但这并不确切,因为每个月的天数是在28~31d的范围内变化的。因此月不均匀系数Km值应按Km=该月平均日用气量除以全年平均日用气量。12个月中平均日用气量最大的月,即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Kmmax称为月高峰系数。

27.一个月或一周中日用气的波动主要由居民生活习惯、工业企业的工作和休息制度及室外气温变化等因素决定。居民生活和商业用户用气工况主要取决于居民生活习惯。

28.用日不均匀系数表示一个月(或一周)中日用气量的变化情况,日不均匀系数Kd可这样计算 Kd=该月中某日用气量除以该月平均日用气量 该月中日最大不均匀系数Kdmax称为该月的日高峰系数。

29.通常用小时不均匀系数表示一日中小时用气量的变化情况,小时不均匀系数Kh可这样计算 Kh=改日某小时用气量除以改日平均小时用气量 改日小时不均匀系数的最大值Kdmax称为该日的小时高峰系数。

30.确定燃气小时计算流量的方法有两种:不均匀系数法(城镇燃气分配管道的计算流量)和同时工作系数法。(室内和庭院燃气管道的计算流量)

31.最大利用小时数:假设把全年8760h所使用的燃气总量,按一年中最大小时用量联系大量使用所能延续的小时数称为供气量最大利用小时数。

32.季节性供需平衡方法:地下储气,液态储存,建设卫星站和调峰全能站。

33.日供需平衡方法:管道储气,储气罐储气,缓冲用户改用固体或液体燃料,调整大型工业企业用户厂休息日和作息时间。

34.天然气的长距离输气系统一般由矿场集输系统,天然气处理厂,输气管线起点站,输气干线,输气支线,中间压气站,管理维修站,通信与遥控设施,阴极保护站,燃气分配站(城市门站)等组成。

35.常用的加臭剂有四氢噻吩,乙硫醇及叔西硫醇等。 36.加臭剂的添加有滴入式,吸收式和活塞泵注入式等装置进行。

37.燃气加臭的要求:气味要强烈、独特、有刺激性,还应该持久且不易被其他气味所掩盖;加臭剂及其燃烧产物对人体无害;不腐蚀管线及设备;沸点不高且易于挥发,在运行条件下有足够的蒸汽压;其蒸汽不溶于水和凝析液,不与燃气组分发生反应,不易被土壤吸收;价廉而不稀缺。特点:由于加臭剂通常含有硫化物,有一定的腐蚀性,添加量要适当。

38.燃气的加臭通常采用滴入式、吸收式和活塞泵、注入式等装置进行。

39.输气管道的分类:根据用途分类:长距离输气管道,城镇燃气管道和工业企业燃气管道。

40.根据敷设方式分类:地下燃气管道,架空燃气管道

41.根据输气压力分类:高压A燃气管道2.5~4.0MPa;高压B燃气管道:1.6~2.5MPa;次高压A燃气管道0.8~1.6MPa;次高压B燃气管道0.4~0.8MPa;中压A燃气管道0.2~0.4MPa;

中压B燃气管道0.01~0.2MPa;低压燃气管道,<0.01MPa。

42.城镇燃气输配系统通常由门站,燃气管网,储气设施,调压设施,管理设施和监控系统等构成。

43.采用不同压力级制的必要性? 管网采用不同压力机制的经济性较好;各类用户需要的燃气压力不同;消防安全要求。

44.建筑燃气供应系统由用户引入管,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。

45.输送湿燃气的引入管应有不小于0.005的坡度;水平干管可沿楼梯间或辅助房间的墙壁敷设,坡向引入管坡度应不小于0.002;由立管引出的用户支管敷设坡度不小于0.002;

46.钢管:具有承载应力大,可塑性好,便于焊接的优点,壁厚较薄,节省金属用量,但耐腐蚀性较差,必须采取可靠的防腐措施。

47.聚乙烯PE管:具有耐腐蚀,质轻,流体流动阻力小,使用寿命长,施工方便,费用低,可盘卷,抗拉强度大等优点,其强度受温度影响,易氧化老化,可被芳香烃影响产生溶胀现象。

48.铸铁管:耐腐蚀性能很强。

49.钢管用螺纹,焊接和法兰进行连接,室内管道用螺纹连接,室外输配管道以焊接为主,设备和管道的连接用法兰。

50.燃气管道的附属设备:阀门,补偿器,排水器,放散管等。

51.阀门常用的有球阀,闸阀,截止阀,蝶阀,旋塞及聚乙烯球阀。

52.补偿器:补偿器作为消除因管段胀缩对管道所产生的应力的设备,常用于架空管道和需要进行蒸气吹扫的管道上。

53.放散管:专门用来排放管道内部的空气或燃气的装置。

54.金属腐蚀按其性质分为化学腐蚀(单纯有化学作用引起的腐蚀,常发生在管道的内外壁)和电化学腐蚀。杂散电流对钢管的腐蚀。细菌作用引起的腐蚀。

55.钢制燃气管道的防腐方法:1对于架空管道,防止外壁腐蚀的方法通常是在钢管的外壁涂上油漆覆盖层,由于内壁的腐蚀不严重,不需做特殊的防腐处理。2对于埋地管道,针对土壤腐蚀性的特点分三个途径1)采用耐腐蚀的钢材2)增加金属管道和土之间的过渡电阻,减小腐蚀电流,如采用防腐绝缘层,在局部地区采用地沟敷设或非金属套管敷设等3)采用电保,一般也与绝缘层防腐法相结合。

56.电保有外加电流阴极保护和牺牲阳极阴极保护。

57.天然气制冷液化主要有:阶式循环制冷,混合制冷和膨胀制冷。

58.液化天然气LNG:是将天然气经过预处理,脱除重质烃,硫化物,二氧化碳和水等杂质后,在常压下深冷到-162℃液化得到的产品。

59.液化后的液态天然气体积仅为气态天然气体积的1/625,主要特点是低温,杂质少,气态液态体积比大。

60.强制气化:人为地加热液态液化石油气使其气化的方法。

1.城镇燃气管道的布线依据:地下燃气管道宜沿城镇道路,人形便道敷设,或敷设在绿化带内。

再决定不同压力燃气管道的布线问题时,必须考虑下列基本情况:1)管道中燃气的压力。2)街道及其他地下管道的密集程度与布置情况。3)接到交通量和路面结构情况,以及运输干线的分布情况;4)所输送燃气的含湿量,必要的管道坡度,街道地形变化情况。5)与该管道相连接的用户数量及用气情况。6)线路上所遇到的障碍物情况。7)土壤性质、腐蚀性能和冰冻线深度。8)该管道在施工、运行和万一发生故障时,对交通和人民生活的影响。 在布线时,要决定燃气管道沿城镇街道的平面与纵断面位置。由于输配系统各级管网的输气压力不同,其设施和防火安全的要求也不同,而且各自的功能也有所区别,故应按各自的特点进行布置。

2.高压燃气管道的布线原则:1)城镇燃气管道通过的地区,应按沿线建筑物的密集程度划分为四个管道地区等级,并依据管道地区等级作出相应的管道设计。2)高压燃气管道宜采用埋地方式敷设,当个别地段需要采用架空敷设时,必须采用安全防护措施。3)高压燃气管道不应通过军事设施、易燃易爆仓库、国家重点文物保护单位的安全保护区、飞机场、火车站、海(河)港码头。当受条件管道必须通过上述区域时,必须采取安全防护措施。

3.次高压、中压及低压燃气管道的布置:1)地下燃气管道不得从建筑物和大型建、构筑物的下面穿越。2)低压管道的输气压力,沿程压力降得允许值也较低,故低压管网的每环边长一般宜控制在300—600m之间。3)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。4)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,尽可能避免再高级路面下敷设。5)地下燃气管道埋设的最小覆土厚度应满足下列要求:埋设在机动车道下时,不得小于0.9m;埋设在非机动车道下时,不得小于0.6m:埋设在机动车不可能到达的地方时,不得小于0.3m。6)输送湿燃气的管道,应埋设在土壤冰冻线以下,燃气管道坡向凝水缸的坡度不宜小于0.003。7)在一般情况下,燃气管道不得穿过其他管(沟)。8)燃气管道穿越铁路、高速公路、电车轨道或城镇主要干道时宜与上述道路垂直敷设。穿越铁路或高速公路的燃气管道应加套管。穿越铁路燃气管道的套管宜采用钢管或钢筋混泥土管,燃气管道穿越电车轨道或城镇主要干道时宜敷设在套管或管沟内。9)燃气管道通过河流时,可以采用穿越河底或采用管桥跨越的形式。可以利用道路桥梁跨越河流。在不通航河流和不受冲刷的河流下、双管允许敷设在同一沟槽内。对于不同航河流不应

小于0.5m,通航河流不应小于1m,水下燃气管道的稳管重块,应根据计算决定。当燃气管道随桥梁敷设或采用管桥跨越河流时,必须采取安全防护措施。

4.工业企业燃气管网系统的构成:连接于城市管网的工业企业燃气输配系统,通常由工厂引入管和厂区燃气管道、车间燃气管道、工厂总调压站或车间调压装置、用气计量装置、安全控制装置和炉前管道等构成。

5.工业企业燃气系统的选择与布线:(一)系统的选择应考虑下列主要因素:1)连接引入管处的城镇燃气分配管网的燃气压力。2)各用气车间燃烧器前所需的额定压力。3)用气车间在厂区分布的位置。4)车间的用气量及用气规模。5)与其他管道的关系及管理维修条件。(二)厂区燃气管道的布线原则:1)燃气从引入管通过厂区管道送到用气车间。厂区管道可以采用地下敷设,也可以采用架空敷设。敷设方式取决于车间的分布位置、地下管道和构筑物的密集程度、拟敷设架空管道的构筑物的特点等因素。架空管道可采用支架敷设,也可沿栈桥、永久性建筑物的墙或屋顶敷设。通常在管道上每隔一段距离,设一固定支架以固定管道。2)厂区燃气管道的末端应设放散管。3)厂区架空燃气管道应尽可能的简单而明显,以便于施工安装、操作管理和日常维修。厂区管道一般采用钢管架空管道不允许穿越爆炸危险品生厂车间、爆炸品和可燃材料仓库、配电间和变电所、通风间或烟道等场所。4)输送湿燃气的管道坡度不小于0.003,低点设排水器,两个排水器之间的距离一般不大于500m。5)低支架敷设时管底至地面的垂直净距,一般不小于0.4m。6)燃气管道与给水、热力、压缩空气及氧气等管道共同敷设时,燃气管道与其他管道的水平净距不小于0.3m。7)与露天变电站围栅的净距不小于10.0m。8)给水、排水、供热及地下电缆等管道或管沟至架空燃气管道支架基础边缘的净距不小于1.0m。9)架空敷设的燃气管道与架空高压输电线交叉时两者之间必须有保护隔网,燃气管道应接地,其净距随电压不同而异,应不小于3.0-4.0m。

6.燃气分配管段计算流量的确定:燃气分配管网的各管段根据连接用户的情况可分为3种:1)管段沿途不输出燃气,用户连接在管段的末端,这种管段的燃气流量是个常数,见图A,所以其计算流量就等于转输流量。 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。这种管段的主

要特征是:由管段起点进入的燃气在途中全部供给各个用户,这种管段只有途泄流量,如图B。3)最常见的分配管段的供气情况,如图C。流经管段送至末端不变的流量为转输流量Q2,在管段沿程输出的燃气流量为途泄流量Q1,该管段上既有转输流量又有途泄流量。

7.途泄流量:在管段沿程输出的燃气流量为途泄流量。

8.枝状管网水力计算步骤:1)对管网的节点和管道编号。2)确定气流方向,从主干线末梢的节点开始利用总流量等于零的关系,求得管网各管段的计算流量。3)根据确定允许的压力降,计算管线单位长度的允许压力降。4)根据管段的计算流量及单位长度允许压力降预选管径。5)根据所选定的标准管径,求摩擦阻力损失和局部阻力损失,计算总的压力降。6)检查计算结果。若总的压力降超出允许的精度范围,则适当变动管径,直至总压力将小于并趋近与允许值为止。

9.环装管网水力计算步骤:1)绘制管网平面示意图,对节点、管段、环网编号,并标明管道长度、集中负荷、气源或调压站位置等。2)计算管网各管段的途泄流量。3)按气流沿最短路径从供气点流向零点的原则,拟定环网各管段中的燃气流向。气流方向总是流离供气点,而不应逆向流动。4)从零点开始,逐一推算各管段的转输流量。5)求管网各管段的计算流量。6)根据管网允许压力降和供气点至零点的管道计算长度,求得单位长度允许压力降并预选管径。7)初步计算管网各管段的总压力降及每环的压力降闭合差。8)管网平差计算,求每环的校正流量,使所有封闭环网压力降的代数和等于零或接近于零,达到工程允许的误差范围。

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