第2章城市燃气需用量及供需平衡

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与下列因素有关: 各类用户的需用工况; 各类用户用气量在城市总用气量中的比例分配; 气候条件; 居民生活水平及生活习惯; 工业企业的生产班次(二班制还是三班制); 生产工艺性质,用气设备的工作情况(连续式还是间
歇式) 。
一、月用气工况
对于居民和公建用户,月用气工况基本相同,影响因素 主要是气候条件,与温度有关。
η: 燃气采暖系统热效率
5.末预见量
考虑管网燃气的漏损及发展过程中的未预见供 气量,一般为总量的3-5%。
6.年用气总量
城市的年用气量为各类用户的年用气量之和。
2.2 城镇燃气的需用工况
城镇各类用户对燃气的使用情况是不均匀的,用户 的用气不均匀性分为三种:月不均匀性、日不均匀 性、时不均匀性。
正确计算小时计算流量,将会使燃气输 配系统更为经济、可靠。
一、城市燃气管道的计算流量
1. 不均匀系数法
Q

Qy 365
24
K K K max max max
1
2
3
这一计算方法表明计算流量出现在计算月最大日 的用气量最大的那一小时。
城镇燃气管道的小时计算流量应按燃气 计算月中最大用气量日的小时最大用气 量计算,该小时最大用气量应根据所有 用户燃气用气量的变化叠加后确定。
确定方法有两种:
不均匀系数法和同时工作系数法。
定义: 小时计算流量是指城市一年中用气量
最大的某个小时的燃气量。 作用:
决定城市燃气输配系统应该具备的流 通能力的大小,即决定系统的管径以及 设备的通过能力;不论一年中城市各类 用户的用气工况如何改变(变大),管网 及相应的设备都能顺利的完成任务(满 足最不利工况)。
问题的前提:一方面燃气用户的用气不均匀性,另
一方面是燃气生产部门供气的相对均匀性。为了解
决均匀供气和不均匀用气的矛盾,必须采取合适的
方法满足输配系统的供需平衡
2.4.1供需平衡的调节方法
A利用缓冲用户和发挥调度的作用
指一部分大型工业企业、锅炉房等用户,用气低峰时, 让他们用气;高峰时则不用。这种方法平衡的条件 是用户同意充当缓冲用户,并且用户有双燃料系统。
其中:月高峰系数1.2,日高峰系数1.1,小时 高峰系数2.5
双眼灶热负荷23450kJ/h 热水器热负荷25590kJ/h 煤气低热值17074kJ/h 燃气用具的同时工作系数见表1。
表1 不同设备类型的同时工作系数
解:
2.4 燃气输配系统的供需平衡
燃气的供需平衡指的是燃气的生产和使用平衡。城 镇各类用户对燃气的使用情况是随着月、日、时发 生不均匀变化的,这决定了城镇燃气的供应也应随 着月、日、时发生不均匀变化。但气源的燃气生产 量不可能完全按用户用气量的变化而变化,因而燃 气输配系统应具有维持燃气供需平衡的能力。
Np:城镇居民总人口数,千人; Mi:商业设施标准,人(或床位、座等)/千人; (qc或i:床某位一、类座商等业)用]途的用气量指标,MJ/[人
Hl-燃气低热值,MJ/m3。
应按商业用户用气量的实际统计资料分析确定用气量指标。 当缺乏用气量的实际用气量统计资料时,也可根据当地的 实际燃料消耗量、生活习惯、燃气价格和居民消费水平以 及气候条件等具体情况,按表2-2确定。
工业用气供气原则: 应优先供应在工艺上使用燃气,可使产品产量及质量 有很大提高的企业;使用燃气能显著减轻污染的企业; 作为缓冲用户的企业。
补充:其他用然气
2.1.2燃气需用量
(一)各类用户的用气量指标 (即用气定额) 1. 居民生活用气量指标:每个居民每年需要的燃气量,居民生活
用户用气量取决于居民用气量指标、气化百分率及城镇居民人 口数。 影响因素 用气设备是否齐全 公共生活服务网是否发达 居民的生活水平、生活习惯 地区的气象条件 燃气的价格 住宅内是否集中采暖和供热水
1城镇燃气用户包括以下几种类型:
(1)居民生活用户 (2)商业用户 (3)工业企业生产用户 (4)暖通空调用户 (5)燃气汽车用户 (6)其他用户(如:分布式热电联产、
热电冷联产用户)
2.供气原则
民用用气供气原则: 优先满足城镇居民生活用气;尽量满足公建用气;人 工燃气一般不供应锅炉用气;可发展燃气供暖和空调
独立居民小区、庭院燃气支管和室内燃 气管道计算流量,由于燃气用具的种类 和数量一般已知,可用同时工作系数法, 按式(2-10)计算:
例题
管线A为与调压站相连的城市燃气分配管道, 该管段供气区域的年用气量为800000Nm3/a, 管道B为一居民楼供气,该楼居民共50户,其 中20户只安装了一台双眼灶,30户分别安装了 一台双眼灶和一台热水器,分别计算两管段的 小时计算流量。
影响因素: 城镇燃气的供应状况 燃气管网布置情况 商业的分布情况 居民使用公共服务设施的程度 用气设备的性能 热效率 运行管理水平和使用均衡程度以及地区的气候条
件等
商业用户用气量可按式(2-2)计算,即
n
N pM iqci
Qye i1 Hl
Qye-商业用户年用气量,m3/a;
居民生活和商业用户燃气小时计算流量 (标准状态下),宜用不均匀系数法, 按式(2-9)计算:
不均匀系数法适用于规划、设计阶段确 定居民生活和商业燃气小时计算流量。
二、室内和庭院燃气管道的计算流量
常采用同时工作系数法: Q Ks kNQn
同时工作系数Ks:所有燃具在同一时间工作的概率 同时工作系数还与用户数和燃气设备类型有关,户数越多,见表2-6
商业设施标准,人(或床位、座等)/千人;
mi:某一项工业产品的年产量,件(或t)/a
Hl-燃气低热值,MJ/m3。
当工业产品缺乏用气量指标时,可按原 用燃料的用量折算,即:
n
q m H '
''
pi i i i
Qyi i1 Hl
QqmHηp:ylii-:‘i-某燃:燃工一气某气业项低一燃企工热项烧业业值工设用产,业备户品M产热年J的品/效用m年原率3气。产用量量燃,,料m件3量/a(,; 或kgt()或/度a )/件(或t);
调度的作用 指调整大型工业企业用户的休息日和作息时间。最好 是采用计划调配的方法。但需要比较准确的掌握用 气工况(居民用气工况)和供气工况。
这种方法主要是用来平衡月不均匀性和一部分日不
均匀性。
B改变气源的生产能力和设置补充气源
改变气源的生产能力和设置机动气源
采用此法必须考虑气源运转、停止的难易程度,气源 生产负荷变化的可能性和变化幅度以及供气的经济性 和安全可靠性。
ηi’:某一项工业产品原用燃料燃烧设备热效率;
4.建筑物供暖年用气量
Qy
ห้องสมุดไป่ตู้

0.0864 Nh Aqh (ti ta )
Hl (ti to.h )
Nh:采暖期天数; A:使用燃气供暖的建筑面积
qh: 民用建筑物的热指标(W/m2) ti:采暖室内计算温度,℃ ta:采暖期平均室外温度,℃ to.h:采暖室外计算温度,℃ Hl:燃气低热值,MJ/m3;
日用气工况最不稳定的是居民和公建用户,取决于居 民生活习惯、气温变化等。
工业企业的日用气工况变化不大,除节假日及轮休日 外。
供暖期间,供暖用气的日不均匀系数变化不大。
日不均匀性的表示方法:日不均匀系数 Kd=该月某日用气量/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
商业用户用气的月不均匀性与该类用户的性质有关,一 般与居民生活月用气的不均匀性情况相似。
工业企业的月不均匀性不突出,可以近似认为是均匀的, 影响因素主要是生产工艺性质、产品的市场特性以及气 候条件等。
大中型企业:连续生产、工业炉用气均匀 工业企业用气在生产周期内一般按均匀考虑。
供暖用气的月不均匀性很突出。
第二章 城市燃气的需用量和供需平衡
学习提示 (1)理解几个概念 (2)掌握燃气的小时计算流量方法 (3)了解供需平衡的调节方法 (4)掌握储气容积的计算 难点:储气容积计算
在设计燃气输配系统时,需要首先确 定燃气管网的计算流量,而计算流量 的大小又取决于燃气的需用量的不均 匀情况。本章主要介绍城镇燃气需用 量的确定、燃气管网计算流量的确定 方法和燃气生产、供应与使用的平衡。
2.液态储存 (天然气)
将天然气液化后储存于特别的低温储罐或储气库中, 用气高峰时,经气化后使用。采用此法储气必须储气 量大,否则不经济。适用于调节各种不均匀用气。
3.管道储气
即高压管道储气和长输干管末端储气。此法可平衡小 时不均匀用气。
月不均匀性的表示方法:月不均匀系数
K1=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,也即是月不
均匀系数值最大的月,称为计算月。并将月最 大不均匀系数kimax称为月高峰系数,一般取1.1 ~ 1.3。 几个城市居民用气月不均匀系数见表2-3
2.2.2日用气工况
3.工业企业年用气量
城镇工业用户用气量可按生产规模及用气指标或可被燃气取代的 负荷进行测算。
(1)当工业产品有用气量指标时,可根据用气量指标和该产品的年产 量来计算,即:
n
qpimi
Qyi
i 1
Hl
Qyi-工业企业用户年用气量,m3/a;
qpi:某一项工业产品用气量指标,MJ/件(或t);
2.1 城市燃气需用量
城镇燃气的需用量一般按年用气量计算。 年用气量主要取决于用户类型、数量和用气量 指标,并适当考虑城镇燃气发展规划。用气量 指标又称耗气定额,是进行城镇燃气规划、设 计,估算燃气用气量的主要依据。因为各类燃 气热值不同,所以常用热量指标表示用气量指 标。
2.1.1用户类型和供气原则
(二)城市燃气年用气量计算
2.1.2.1居民生活年用气量
Qyd

N p Kg qd Hl
Qyd-居民生活用户年用气量,m3/a; Np-城镇居民总人口数,人; Kg:气化百分率; qd:居民生活用户用气量指标,MJ/(人.a) Hl-燃气低热值,MJ/m3。
2.1.2.2商业用户用气量
取决于商业用户用气量指标、城镇居民人口数及 商业设施标准。
干馏煤气(焦炉煤气)的产量不易变更,不能改变其生产能力, 也不能作为机动气源;
油制气、发生炉煤气、液化石油气可以改变其生产能力,作
为机动气源;天然气气源在离城市不远时,可调节供气量。
用来平衡月(季)不均匀性、日不均匀性,少量可以平
衡时不均匀性。
C利用储气设施
1.地下储气
在有地下储气库的情况下,可以平衡月(季)不均匀性。 此方法容量大,费用省。夏天注气,冬天采气。
各种影响因素对居民生活用户用气量指标的影响无法 精确确定,通常根据居民生活用户用气量实际统计资
料,经过综合分析和计算得到用气量指标。当缺乏用
气量的实际统计资料时,可根据当地的实际燃料消耗
量、生活习惯、燃气价格及气候条件等具体情况,按 表2-1确定。
气化百分率是指城镇居民使用燃气的人 口数占城镇居民总人口数的百分数。由 于有一部分房屋结构不符合安装燃气设 备的条件或居民点远离城镇燃气管网, 一个城镇的气化百分率很难达到100%。
2.3 燃气输配系统的小时计算流量
在设计燃气输配系统时,城镇燃气输配系统的 管径及设备的通过能力不能直接用燃气的年用 气量来确定,而需要用到燃气的小时计算流量。 计算流量的大小直接关系到燃气输配系统的经 济性和可靠性。计算流量偏大,输配系统的金 属耗量和基建投资都会增加;计算流量偏小, 又会影响用户的正常、可靠用气、因而应合理 确定燃气的计算流量。
数,一般取1.05~1.2。
2.2.3小时用气工况
居民和公建用户在一天中的用气不均匀性最为显著; 这主要取决于居民生活习惯,用户的数量以及职业 的差别等。
供暖用户,若为连续供暖,则小时用气波动小;若为 间歇供暖,则小时用气波动大
对于工业用户,小时用气不均匀性不明显。
小时用气不均匀性的表示方法:小时不均匀系数 Kh=该日某小时用气量/该日平均小时用气量; 该日小时不均匀系数的最大值khmax称为该日的小时 高峰系数,一般取2.2 ~ 3.2 。
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