1、 建筑環(huán)境與設(shè)備工程2004級學(xué) 生 指導(dǎo)教師 1、工程概論 2、計算工作 3、設(shè)計方案概述 4、中壓A一級管網(wǎng)系統(tǒng) 5、高壓-中壓A兩級管網(wǎng)系統(tǒng) 6、站場設(shè)計 7、規(guī)劃方案的技術(shù)經(jīng)濟比較 銅川1958年建市,位于陜西省中部,城市規(guī)劃面積約35萬平方公里。它的人口規(guī)模：近期人口25萬,遠期（15年規(guī)劃）人口增長率1.7。銅川市的氣化率：近期70，遠期95%。 天然氣容積成分（%） 93.8 4.0 0.8 0.5 0.5 0.24CH26C H38C H36C H2CO2N 銅川擬用天然氣作為主氣源，氣源由天然氣門站引入，門站位置經(jīng)比較后自行確定(假定氣源供氣能力僅能滿足計算月最大日用氣量)氣

2、源的由長輸管線來氣的壓力為4.0MPa。 燃氣性質(zhì)及相關(guān)參數(shù)的確定： 燃氣性質(zhì)確定的內(nèi)容：平均分子量、平均密度和相對密度 燃氣相關(guān)參數(shù)確定的內(nèi)容：臨界溫度 、臨界壓力 、混合氣體的臨界密度 、混合氣體的臨界比 、混合氣體的運動黏度 ，混合氣體的低熱值 和壓縮因子 。 以上內(nèi)容的確定均根據(jù)相關(guān)公式計算可得到。 各類用戶用氣量的計算 1）銅川地區(qū)各居民生活和小公建的用氣量可以分別根據(jù)公式計算求得。 2）大公建（賓館）的用氣量情況：共有兩個賓館，將賓館1，2均為近期建設(shè)，3為遠期建設(shè)。而且， 賓館1 100Nm3/時(三班制) 賓館2 150Nm3/時(三班制) 賓館3 200Nm3/時(三班制)

3、3）各賓館的用氣量情況：共有兩個賓館，將賓館1，2均為近期建設(shè)，3為遠期建設(shè)。而且， 食品廠 200Nm3/時(二班制) 建材廠 400Nm3/時(二班制) 化工廠 500Nm3/時(三班制) 4）CNG的用氣量情況：是通過城市公交車輛和出租汽車的改造情況決定的。 5）未預(yù)見量：一般未預(yù)見量按總用氣量的5%計算。6）年用氣量匯總7）由于缺乏銅川地區(qū)用氣量的實際統(tǒng)計資料時，綜合實際情況，用氣高峰系數(shù)可按下列范圍選用： =1.11.3 =1.051.2 =2.23.2max2Kmax3Kmax1K時間居民生活和小公建 賓館 工業(yè) 企業(yè) CNG 未預(yù) 見量 總計近期 1227469 21900035

4、04000 4639520113040823738567遠期 20626070 39420004884000 6884320196682041303210 本規(guī)劃分別選取用氣高峰系數(shù)為： =1.3 =1.1 =2.78）管道的高峰小時計算流量是按計算月的高峰小時最大用氣量計算的。其小時最大流量由年用氣量和用氣不均勻系數(shù)求得,計算公式如下：9）高峰小時流量匯總maxmaxmax123365 24yQQKKKmax1Kmax2Kmax3K 用戶類型居民生活小公建賓館工業(yè)企業(yè)CNG未預(yù)見量總計月高峰系數(shù)1.31.31111日高峰系數(shù)1.11.11111小時高峰系數(shù)2.72.71111計算流量8231

5、86017373475258085618205 儲氣量的計算 為了平衡一天中的不均勻用氣設(shè)置儲氣設(shè)備，則儲氣設(shè)備可按計算月最大日平均小時供氣量均勻的供氣。夜間用氣量低時，多余燃氣儲存在儲氣設(shè)備內(nèi)，以補充日間用氣量高于生產(chǎn)量的不足部分。 參照教材43頁，計算得本規(guī)劃的儲氣量: 近期為14218Nm3,遠期為21445Nm3。 中壓A一級管網(wǎng)系統(tǒng) 氣源是天然氣，用門站直接向城市中壓管道供氣，如附圖1所示。 從位于該城市邊緣的門站，經(jīng)過調(diào)壓后送入中壓管網(wǎng)。根據(jù)城市的實際情況，管網(wǎng)基本上沿供氣范圍內(nèi)的老區(qū)道路和規(guī)劃后道路敷設(shè)。為了各個地區(qū)都能供氣，在老區(qū)和新區(qū)內(nèi)分別布置三個和兩個中壓管網(wǎng)的主環(huán)路。對于

6、某些供不到氣的地區(qū)，采用支管供氣。在中壓干管與用戶之間通過中壓支管、調(diào)壓柜（箱）向用戶供氣。 門站內(nèi)建有儲配站，準備采用儲罐儲氣，因此在用氣低峰時，多余燃氣再送入儲罐；用氣高峰時，儲罐出氣經(jīng)調(diào)壓到再送入中壓管網(wǎng)補充用氣不足。 高壓-中壓A兩級管網(wǎng)系統(tǒng) 中壓高壓A兩級管網(wǎng)系統(tǒng)由中壓和高壓管網(wǎng)組成，氣源是天然氣，用城北高-中壓調(diào)壓站調(diào)峰，運用高壓管道儲氣，如附圖2所示。 在該城市的外圍鋪設(shè)一條高壓管道，高壓管道主要沿著規(guī)劃后新區(qū)的外圍鋪設(shè)，形成一個高壓半環(huán)。城市的東部建有一個門站，準備在城市北部建一個城市調(diào)壓站。為了各個地區(qū)都能供氣，在老區(qū)和新區(qū)內(nèi)分別布置三個和兩個中壓管網(wǎng)的主環(huán)路。對于某些供不到

7、氣的地區(qū)，采用支管供氣。在中 壓干管與用戶之間通過中壓支管、調(diào)壓柜（箱） 向用戶供氣。在規(guī)劃新區(qū)前，門站一邊向中壓管網(wǎng)送氣，另一邊向高壓管道輸送儲存。此時，高壓管道只起到儲氣的作用。在規(guī)劃新區(qū)建成后，門站向調(diào)壓站供氣，經(jīng)過調(diào)壓后送入中壓管道，主要供應(yīng)規(guī)劃區(qū)城市用氣。此時，調(diào)壓站也是城市的氣源。 布置原則 本規(guī)劃的管網(wǎng)布置嚴格遵守城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范（GB50028-2006 版），遵循的原則有：主干管應(yīng)盡量靠近負荷中心，以減少干管長度；盡量布置成環(huán)，以提高其輸氣和配氣的安全可靠性；在滿足供氣的條件下，盡量少穿越城市干道、鐵路、河流，以減少工程量和投資等。 布置方案 由銅川市城區(qū)較為規(guī)整，并且老城區(qū)

8、和新城區(qū)相對獨立。所以，銅川市市區(qū)中壓管網(wǎng)把新、老城區(qū)分開，分為獨立的兩個中壓環(huán)網(wǎng)。老城區(qū)由銅川門站直接供氣，新城區(qū)由城北高中壓調(diào)壓站供氣，兩個環(huán)網(wǎng)又是相連接的，可在用氣高峰期相互調(diào)節(jié)用氣量，更為合理利用資源。在近期用氣量較小時，可緩建城北高中壓調(diào)壓站，根據(jù)用戶的發(fā)展再確定其建設(shè)時間。具體的環(huán)網(wǎng)布置方案可見附圖3所示。 管道敷設(shè)的安全距離和穿越工程 1）中壓天然氣管道通常采用埋地和架空的方式敷設(shè)，與建、構(gòu)筑物或其它相鄰管道之間必須有一定的距離以保證安全。根據(jù)城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范，本規(guī)劃對于埋地敷設(shè)的中壓管道，其安全間距的布置是依據(jù)具體的規(guī)范內(nèi)容進行的。 2)穿越道路：非城市主干道，宜采用大開挖，原

9、主材敷設(shè)；城市主干道（已形成），可采用頂管方式穿越，管材選用無縫鋼管；城市主干道（在建），可采用大開挖方式穿越，管材選用無縫鋼管，并加設(shè)套管，套管可選用鋼管或水泥管，套管內(nèi)徑應(yīng)比燃氣管外徑大100mm以上。 3）穿越河流：中壓管道穿越河流時，應(yīng)結(jié)合當?shù)貥蛄籂顩r，本規(guī)劃兩次穿越河流，因此一根管道采用直接連接軟管，另一根管道采用隨橋敷設(shè)方式穿越。 環(huán)網(wǎng)水力計算 1）繪制管網(wǎng)平面示意圖，對節(jié)點、管段、環(huán)網(wǎng)編號，并標明管道長度、集中負荷、氣源位置。（本規(guī)劃中集中負荷均由干管直接供氣） 2）計算管網(wǎng)各管段的涂泄流量。 3）按氣流沿最短路徑從氣源流向零點的原則，擬定環(huán)網(wǎng)各管段的燃氣流向。氣流方向總是流離供

10、氣點，而不應(yīng)逆向流動。 4）從零點開始，逐一逆向推斷各管段的轉(zhuǎn)輸流量。 5）求管網(wǎng)各段的計算流量 （計算流量=涂泄流量+轉(zhuǎn)輸流量） 6）根據(jù)管網(wǎng)允許壓力降和供氣點至零點的管道計算長度（局部阻力損失通常取沿程阻力損失的5%10%），求得單位長度允許壓力降，并預(yù)選管徑。 7）初步計算管網(wǎng)各管段的總壓力降及每環(huán)的壓力降閉合差。 8）管網(wǎng)平差計算，求每環(huán)的校正流量，使所有封閉環(huán)網(wǎng)壓力降的代數(shù)和等于零或接近于零，達到工程容許的誤差范圍。高、中壓管網(wǎng)的壓力降閉合差精度要求應(yīng)滿足下式： 工程計算的精度要求，一般 。 為了使管網(wǎng)中選定的管道直徑滿足管網(wǎng)壓力降閉合差為零的條件，必須進行流量的再分配，其結(jié)果是要是

11、各環(huán)網(wǎng)的水力閉合差為零，或達到計算的允許精度。為了不破壞節(jié)點上流量分配，采用校正流量，以消除環(huán)網(wǎng)的閉合差。 另外，中壓A一級管網(wǎng)系統(tǒng)在門站內(nèi)建有儲配站，準備采用球罐儲氣。在進行管網(wǎng)水力計算時，應(yīng)考慮管網(wǎng)的事故工況。對于管網(wǎng)的供氣保證系數(shù)和壓降利用系數(shù)，均是參考教材131頁的內(nèi)容選取得到的。22|100%0.5|PP10% 布置原則 根據(jù)城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范（GB50028-93 2002 版）的有關(guān)規(guī)定，線路選擇遵循：高壓管道及主要站場的布局應(yīng)服從城市建設(shè)總體規(guī)劃，盡量處理好與城市重要建、構(gòu)筑物等設(shè)施的關(guān)系；盡量利用現(xiàn)狀公路，方便管道的運輸、施工和生產(chǎn)維護；線路走向應(yīng)盡量靠近主要用戶和配氣站；線路

12、力求順直、縮短長度、節(jié)省鋼材和投資等原則。 布置方案 雖然本管道目前處于城市規(guī)劃區(qū)外，但管線走向仍應(yīng)按城市規(guī)劃要求布置。管線出門站后，沿著城市外環(huán)路向北走到達城市東北角后，再沿外環(huán)路向西轉(zhuǎn)并穿越河流，最后到達城北高-中壓調(diào)壓站。由于規(guī)劃環(huán)線尚未形成，若先于道路施工將造成投資大大增加，若能與規(guī)劃環(huán)線配套施工則可大大減少該線路的投資和施工難度。 管道敷設(shè)和穿越工程 1）管道以溝埋敷設(shè)為主，根據(jù)地形、地質(zhì)條件的不同，采用彈性敷設(shè)及預(yù)制彎頭，以適應(yīng)管道在平面和豎向上的變化。為確保管道安全運行，不受外力破壞，管道應(yīng)有足夠的埋設(shè)深度，管道在城市規(guī)劃區(qū)外最小埋設(shè)深度（管頂至底面）不小于0.8m,在城市規(guī)劃區(qū)

13、內(nèi)不小于1.5m。 2）鐵路、公路及城市主干道穿跨越是天然氣高壓管道工程的重要組成部分。對于鐵路和高等級公路可采用頂管或水平鉆的穿越方式。對于等級較低的公路可采用大開挖的穿越方式。為了確保管道和城市立交橋的安全，高壓管道通過立交橋處應(yīng)采取繞行的方式通過。公路、鐵路穿越均采用鋼筋混凝土套管保護。 3）高壓管道過大型河流的敷設(shè)方式，有大開挖穿越、定向鉆穿越、隧道穿越等方式可供選擇。高壓管線過小型河流可采取圍堰引流溝埋穿越、回填筑管堤等方式敷設(shè) 環(huán)網(wǎng)水力計算 高壓-中壓A兩級管網(wǎng)系統(tǒng)中的環(huán)網(wǎng)計算步驟與中壓A一級管網(wǎng)的環(huán)網(wǎng)計算步驟相同。在本管網(wǎng)的門站里沒有建儲配站，而是準備采用高壓管道儲氣。同時，在進

14、行管網(wǎng)水力計算時，也應(yīng)考慮管網(wǎng)的事故工況。對于管網(wǎng)的供氣保證系數(shù)和壓降利用系數(shù)，均是參考教材131頁的內(nèi)容選取得到的。 高壓管道水力計算 高壓管道長度5.73km，計算溫度15 ，操作壓力為2.5MPa。根據(jù)城區(qū)中壓管網(wǎng)水力計算得出城北高中壓調(diào)壓站高峰流量為18205m3/h（含管路涂泄流量）。 本規(guī)劃高壓燃氣管道城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范（GB50028-93 2002 版）規(guī)定，其設(shè)計公式如下 oC2221012501.27 10PPQTZLdT 根據(jù)已有條件：管道長度、管道中的最大允許絕對壓力、進入城市管道中燃氣最小允許絕對壓力、管道的日流量和管道的儲氣量。同時，結(jié)合上面計算公式，參考教材22頁【

15、例題11-2】計算得到： 管道的管徑為 。從儲氣計算可知，采用管徑為 時，既有足夠的輸氣能力，又有較大的儲氣空間。 高壓管道的強度計算 按城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范（GB50028-93 2002 版），強度計算公式為：5309mmmm5309mmmm2sPDF 選址 無論是城市門站還是調(diào)壓站的建設(shè)都應(yīng)該遵循城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范（GB50028-93 2002 版）的有關(guān)規(guī)定。而且，門站都應(yīng)該建在城市最小頻率的上風向。本次規(guī)劃地區(qū)的風向為東北風，故門站應(yīng)建在城市的東北方向上，最為合理。 功能 城市天然氣門站其任務(wù)是接收長輸管線輸送來的燃氣，在站內(nèi)進行過濾，調(diào)壓，計量，加臭，配氣后，送入城市輸配管網(wǎng)或直接送入大用戶。而天然氣高中壓儲配站的主要功能是儲存燃氣，減壓后向城市輸氣管網(wǎng)輸送燃氣。 平面布置：詳見圖紙 工藝流程 ：詳見圖紙 技術(shù)性比較 方案一和方案二的水力可靠性經(jīng)過比較，可知兩方案的供氣能力相當時，但方案二的水力可靠性較好。 經(jīng)濟性比較 1）工程造價：經(jīng)過詳細的計算可知：方案二比方案一節(jié)省投資，節(jié)省投資金額為797.76萬元。 2）運行費用：方案一的投資費較多，所以折舊費相應(yīng)較大，則運行費用也較高。 3）占地面積：球罐建在地面上需要占用土地，儲氣規(guī)模受到一