城市燃气需用工况与小时计算流量的确定

第三节城市燃气需用工况与小时计算流量的确定
燃气的年用量不能直接用来确定城市燃气管网、设备通过能力和储存设备的容积，因为城市各类用户的用气情况是不均匀的，是随月、日、时而变化的。

一、用气不均匀性
用气不均匀性可分为三种，即月不均匀性(或季节不均匀性)、日不均匀性和时不均匀性。

各类用户的用气不均匀性取决于很多因素，如气候条件、居民生活水平及生活习惯、机关和工业企业的工作班次、建筑物和车间内装置用气设备的情况等。

这些因素对不均匀性的影响，目前还无法从理论上推算，一般是通过对大量用气资料的统计，并加以整理分析而得。

1．月用气不均匀性
影响居民生活及公共建筑用气不均匀性的主要因素是气候条件。

因为冬季水温低，使用的热水较多，加之冬季人们习惯吃热食，故烧水和制备食品需用的煤气量增多；反之，夏季用气量则会降低。

公共建筑用气的月不均匀规律及影响因素，与各类用户的性质有关，但与居民生活用气的不均匀情况基本相同。

工业企业用气的不均匀规律主要取决于生产工艺的性质。

连续生产的大工业企业以及工业炉窑用气比较均匀。

夏季由于室外气温及水温较高，工业用户的用气量也会适当降低。

建筑物采暖的用气工况与城市所在地区的气候有关。

计算时需要知道该地区月平均气温和采暖期的资料。

采暖月用气量占全年用气量的百分数可按下式计算：
根据各类用户的年用气量及需用工况，可编制年用气图表。

依照此图表可制订供气计划，并确定给缓冲用户的供气能力和所需的储气设施。

一年中各月的用气不均匀情况用月不均匀系数表示。

根据字面上的意义，它应该是各月的用气量与全年平均月用气量的比值，但这不确切，因为每个月的天数是在28～31d之间变化的。

因此月不均匀系数K。

值应按下式确定：
十二个月中平均日用气量最大的月，也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K l max称为月高峰系数。

2．日用气不均匀性
一个月或一周中日用气的波动主要由下列因素决定，居民生活习惯、工业企业的工作和休息制度、室外气温变化等。

居民的生话习惯对于各周，除了包含节日的一些周外，影响几乎是一样的。

工业企业的工作和休息制度，也比较有规律。

使室外的气温变化在一周中的各日却没有一定的规律性。

气温低，用气量就大，反之则低。

居民生活和公共建筑用气工况主要取决
于居民生活习惯。

平日和节假日用气的规律
各不相同。

但在一般情况下日不均匀性和周
不均匀性也有固定的规律。

表5—8中的平均
数和图5-1表明了一周内生活用户燃气用量
的变化。

图5—1和表5—8是根据实测的资
料编制的。

这种周的燃气用量变化规律是每
周重复循环的，一周中从星期一至星期五的
燃气用量变化很少，而在星期六和星期日的
燃气用量则有所增长，在星期六晚间和星期
El中午出现高峰负荷。

在节日前和节假日用
气摄将更大。

按照我国的生活习惯，在春节
期间居民生活燃气用最急剧增加。

以上海为例，春节期间的日负荷为冬季高峰平均日负荷的两倍，此时燃气的需用情况完全改变。

但在设计燃气管网系统时，一般仅以冬季高峰期的需用情况为依据，而不考虑很少出现的特大负荷(燃气管网仅供应生活用气的情况例外)。

对于此种特大负荷，可利用缓冲用户和及时调度来平衡。

工业企业用气的日不均匀系数在平日波动较少，而在轮休日及节假日波动较大。

采暖期间，采暖用气的日不均匀系数变化不大。

用日不均匀系数表示一个月(或一周)中的El用气最的变化情况。

日不均匀系数K2可按下式计算：
该月中日最大不均匀系数K2 max称为该月的日高峰系数。

3．小时用气不均匀性
城市燃气管网系统的管径及设备，均按计算周小时最大流量计算的。

只有掌握了可靠的小时用气波动的数据，才能确定这个小时的最大流量。

一日之中小时用气工况的变化图对燃气管网的运行，以及计算平衡时不均匀性所需储气容积都很重要。

城市中各类用户的小时用气工况均不相同，居民生活和公共建筑用户的用气不均匀性最为最著。

居民生活用户小时用气工况与居民生活习惯、气化住宅的数量以及居民职业类别等因素有关。

用气高峰除星期日外，每日有早、午、晚三个，早高峰最低。

由于生活习惯和工作休息制度不同等情况，有的城市晚高峰低于午高峰，另一些城市则晚高峰高于午高峰。

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K。

可按下式计算：
该日小时最大不均匀系数K3 max称为该日的小时高峰系数。

二、燃气计算用量的确定
燃气的年用气量不能直接用来确定城市燃气管网、设备通过能力和储存设施容积。

燃气管道及设备的通过能力和储存设施容积都应按燃气计算月(指逐年平均的Et或周用气量中出现最大值的月份)的小时最大流量进行计算。

小时计算流量的确定，关系着燃气输配的经济性和可靠性。

因为它是决定燃气管道口径、管网密度、设备容量等的原始数据。

小时计算流量定得偏高，将会增加输配系统的金属用量和基建投资，定得偏低，又会影响用户的正常用气。

确定燃气小时计算流量的方法有两种：不均匀系数法和同时工作系数法。

1．不均匀系数法
对于各种压力和用途的城市燃气干管的计算流量是按计算月的小时最大用气量计算的，计算公式如下：
用气的高峰系数应根据城市用气量的实际统计资料确定。

考虑到在不同时期内居民生活水平的提高，工业企业工作班次的调整，将使燃气的用量发生变化，因此在不同时期内应对燃气用量的实际情况进行测定和统计，以得出不同时期的实际用气高峰系数。

根据1973年上海市测定的资料，当时居民的日用气量为3m3。

但至1980年以后，居民日用气量最高达4．08m3。

叉由于工业班次的调整，用气高峰集中在晚间，小时高峰由午高峰转至晚高峰。

由于居民在晚间时间充裕，用气时间延长，小时高峰系数由1973年的12％降至1980年的10％。

一班制的工业企业由于工作班次调整，晚高峰用气量增加，小时高峰系数亦由7％增至10％。

根据实际统计资料，1980年以后上海市的小时高峰负荷系数按下列数字采用：
几个城市居民和公共建筑用气高峰系数见表5-9。

此外，估算民用计算流量时，也可利用最大负荷利用小时法来计算。

最大负荷利用小时数的概念，就是把全年8760h(即365×24)所使用的燃气总量假定都按一年中最大的小时用量连续大量使用所能延续的小时数。

最大负荷利用小时与各种不均匀系数有关，不均匀系数越大，则最大负荷利用小时数越小。

用最大负荷利用小时法来计算流景时其计算公式为：
最大负荷利用小时数随城市的大小而异。

城市越大、人口越多、用气量比较均匀，最大负荷利用小时数就较大。

表5—10所列之数仅供参考。

上表为一般生活用气的n值。

当有工业用气的城市，行值较上表为大。

工业用气比重越大，特别是连续用气的工业企业越多则n值更大。

单独大型用户可根据企业特点选用下列行值：一班制工业为2000～3000；二班制工业为3500～4500；三班制工业为6000～6500。

需要采暖的地区，采暖用的燃气量其最大负荷利用小时数可按公式(5-11)计算。

2．同时工作系数法
在计算小范围的输配干管、里弄和街坊支管或屋内管时，居民生活和公共建筑的计算流
量，要求计算的数据精确一些，应该按所有燃气用具的额定耗气量和同时工作系数来确定。

计算公式如下
同时工作系数K反映燃气用具同时使用的程度，它与用户的生活规律、燃气用具的数量和类型、用具的热负荷、燃气的发热量、燃烧器的燃烧效率以及地区的气候条件等因素有关。

各种不同工况的燃气用具的同时工作系数是不同的，燃气用具越多，则煤气用具同时工作的或然率就越小，系数也越小。

图5—2和图5—3为各种不同工况的燃气用具的同时工作系数曲线。

确定同时工作系数有不同的方法，经验证明，最正确的办法是根据实际使用燃气的情况进行测定。

测定的方法是选择若干个典型的居民点，在每一居民点的供气总管上安装一只计量表，在午、晚两个耗气高峰时，每5min记录一次计量表读数，同时对各居民点的居民用户亦在午、晚两耗气高峰，每5min记录一次用户燃气表的读数，两次读数的差额就是这5min 之间各居民用户单户耗气量和各该居民点的总耗气量(瞬时流率)，乘上12，就得到各居民用
户单户的小时流量近似值和各居民点小时流量的近似值。

根据实测的数据及居民点的用户数，运用数学上概率的原理与数理统计的方法，用电子计算机推算出不同户数的同时工作系数。

除了用上述实测的方法测算同时工作系数之外，在英国、美国、日本等国家还采用公式进行计算，其计算公式如下：
按照上述几种方法所确定的同时工作系数列表，见表5—11。

用同时工作系数计算流量的使用范围，仅适用于总户数≤800户的街坊及里弄的枝状管道，按公式5一10计算。

当总户数>800户的居民区时，其计算流量按小时高峰负荷系数计算，计算公式如下：
上述规定是因为总户数为800户时，同时工作系数为0．2，当燃气用具额定耗气量为2m3／h时，其计算流量与按小时高峰负荷系数公式计算的流量相等。

当总户数>800户时，
同时工作的或然率小，为保证管道具有一定的安全系数，故采用小时高峰负荷系数计算。

表5—11中上海采用的同时工作系数其两眼灶的额定流量为2m3／h，现在各生产厂商为了使燃气的燃烧更为完全，将两眼灶燃烧器的额定负荷均设计成22990kcal／h左右。

由于同类型燃具的额定流量有差异，因此同时工作系数亦相应有差异。

同时由于生活水平的提高，燃气快速热水器的普及，使得原来每户只拥有一具两眼灶而变为每户同时拥有一具两眼灶和一具快速燃气热水器，为此同时工作系数必须重新测定。

经北京和成都两城市的实测并经过数据处理，得出如下初步结论，即每户同时装有两眼灶和快速热水器时，必须将两眼灶的同时工作系数和快速热水器的同时工作系数相加得出综合的同时工作系数。

+使用双眼灶及热水器的计算流量按下式计算确定：
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