室内燃气管设计说明书

室内燃⽓管设计说明书
⼀、⼯程概况：
1、某市住宅，层⾼3⽶，共7层。

2、本次设计的⽓体为天然⽓，其成分如下：
CH 4:95﹪ C 2H 4 :1% C 3H 8 :0.2% CO 2:1.7﹪ C 4H 10:0.8﹪ N 2:1.3﹪ 3、每⼀层居民⽤户内装设⼀台燃⽓双眼灶和⼀台燃⽓热⽔器，双眼灶额定热负荷为6.39kW ，热⽔器额定热负荷为23kW 。

⼆、基本计算： 1.燃⽓选择的基本要求
根据我国城市燃⽓设计规范规定，作为城市燃⽓的⼈⼯燃⽓，其低发热值应⼤于14700KJ /NM 3。

由于⽤⽓设备是按确定的燃⽓组分设计的，所以城市的燃⽓组分必须维持稳定。

为保证原有的⽤⽓设备是按确定的⽤⽓设备热负荷的稳
定，所以供应的燃⽓华⽩指数
波动范围应不超过±5%。

当所
输配的燃⽓被另⼀种燃烧特性差别⽐较⼤的燃⽓所取代时除了华⽩指数外，还必须考虑不产⽣离焰、黄焰、回⽕、不完全燃烧等特性。

天然⽓的质量指标应符合下列要求：
1. 1）、天然⽓的发热量、总硫和硫化氢含量、⽔露点温度指标应符合现⾏国
家标准《天然⽓》GB17820的⼀类⽓或⼆类⽓规定；
2）、在天然⽓交接点的压⼒和温度条件下：天然⽓的烃露点应⽐最低环境低５℃；天然⽓不应有固态、液态或胶状物质。

2基本参数计算 2.1
M=1/100(y 1M 1+y 2M 2+……+y n M n )
式中y 1、y 2、......、y n ——各单⼀⽓体的容积成分（﹪） M 1 、M 2 、……、 M n ——各单⼀⽓体的分⼦量
M==16.043*0.95+28.0540*0.01+44.0970*0.002+58.1240*0.008+44.009
8*0.017+28.0134*0.013=17.1869 kg/kmol
2.2、平均摩尔容积：V m =1/100(y 1V 1+y 2V 2+……+ y n V n ) 式中y 1、y 2、......、y n ——各单⼀⽓体的容积成分（﹪） V 1 、V 2 、……、 V n ——各单⼀⽓体的摩尔体积
V==22.3621*0.95+22.2567*0.01+21.9360*0.002+21.9900*0.008+22.2601*0.017+22.4030*0.013=22.3560 nm3/kmol 2.3、混合⽓体的平均密度：p=∑y i p 0i
p=0.7174*0.95+1.2605*0.01+2.0102*0.002+2.7030*0.008+1.9771*0.017+1.2504*0.013=0.7189 kg/nm3
混合⽓体相对密度：S=p/1.293=0.5567/1.293=0.5567
2.4、标准状况下，混合⽓体的运动黏度：Ｕ=∑g i /∑(g i /Ｕi ) =
∑( y i M i /∑ y i M i )/ ∑
(g i /Ｕi )
U=10^-6*1/(0.8866/14.5+0.0163/7.46+0.005/3.81+0.0217/2.53+0.0435/7.09 +0.0212/13.3) =12.353*10^6 m2/s 2.5、平均临界压⼒、平均临界温度 m.c 1c12c2n cn P 0.01y P +y P ++y P ?L ＝（）
m.c 1c12c2n cn T 0.01y T +y T ++y T ?L ＝（）
式中 Pm.c 、Tm.c ：混合⽓体的临界压⼒与临界温度；
c1c2cn
P P P L 、：各组分的临界压⼒；
：各组分的临温度。

Pm.c=4.6407*0.95+5.3389*0.01+4.3975*0.002+3.6173*0.008+7.3866*0.017
+3.3944*0.013=4.6694pa
Tm.c=191.05*0.95+282.95*0.01+368.85*0.002+425.95*0.008+304.2*0.017+
126.2*0.013=195.284k
2.6、混合⽓体的爆炸极限：
天然⽓中含有H 2 、CO 2 、O 2 等惰性⽓体，所以求爆炸极限时，可以将某种惰性⽓体成分与某⼀可燃⽓体组合起来视为混合⽓体中的⼀种成份，其容积成分为⼆者之和，爆炸极限可有《燃⽓输配》书上的额图1-12、图1-13查得混合⽓体的爆炸极限：L=
n
n n
n L y L y L y L y L y L y ++++
+
++
(100)
22
11'
''
2
'2'
1
'1
式中L ——含有惰性⽓体的爆炸极限（体积％）； L ：含有惰性⽓体的燃⽓爆炸极限；
12'''n
y y y L 、：由某⼀可燃⽓体成分与某⼀惰性⽓体成分组成的混合组分在混
合⽓体的容积成分（%）；
12'''n
L L L L 、：由某⼀可燃⽓体成分与某⼀惰性⽓体成分组成的混合组分在该
混合⽐的爆炸极限（体积%）；
12n y y L 、y ：未与惰性⽓体组合的可燃⽓体成分在混合⽓体中的容积成分（%）； 12n
L L L L 、：未与惰性⽓体组合的可燃⽓体成分的爆炸极限（体积%）。

根据空⽓中O 2/N 2⽓体的⽐例，扣除向相当于1.1O 2所需的N 2含量后，则燃⽓中所余N 2的有效成分为
剩余⽓体容积为
重新调整混合⽓体的容积成分，得到⽆空⽓基的容积成分
y co2=*％ y N2=*％ y CH4 =*％ y C2H6 =*％ y H2 =*％ y co =*％
然后按上例的⽅法进⾏计算：
Y CH4+y CO2 =0.95+0.017=0.967，
=可燃⽓体
惰性⽓体
0.017/0.95=0.018
Y C2H4 + y N2 =0.01+0.013=0.023，
=可燃⽓体
惰性⽓体
0.013/0.01=1.3
由《燃⽓输配》书中图1—12查得各混合组分在上述混合⽐时的爆炸极限相应为：L(CH 4+CO 2)=4%---16% L(C 2H 4+N 2)=9%---23.5%
L=1/（0.967/0.04+0.023/0.09+0.002/0.021+0.008/0.015）=3.99%
L=1/（0.967/0.16+0.023/0.235+0.002/0.095+0.008/0.085）=15.982% 2.7、发热值⾼发热值：s i i H y Hs =∑ 低发热值：t i i
H y Ht =∑
式中 Hs 、Ht ：混合⽓体的⾼、低发热值；
i
Hs 、
i
Ht ：为混合⽓体中单⼀组分的⾼、低发热值
Hs=39.824*0.95+63.483*0.01+101.266*0.002+133.886*0.008=39.187mj/nm3
Hl=35.902*0.95+64.397*0.01+93.240*0.002+123.649*0.008=35.926mj/nm3
通过以上公式计算得到数据如下表格
2.8 ⽤⽓量
燃⽓热⽔器Q=23*3600/35926=2.034nm3/h 双眼灶Q=6.39*3600/35926=0.64nm3/h 结果分析
根据规范GB17820—1999 《天然⽓》
10T和12T天然⽓华⽩数W(MJ/m2)波动范围
类别标准(基准⽓) GB/T13611—92范围城镇燃⽓商品⽓范围
10T 43.8 41.2～47.3; -5.94％～8.00％42.4～45.99; -3％～5％12T 53.5 48.1～57.8;-10.10％～8.O0％50.83～56.18; -5％～5％1，混合⽓体低热值为35926kj/nm3 > 31400kj/nm3 符合规范中，此组分中不含硫元素，并且⼆氧化碳的体积分数为1.7%⼩于3%，符合⼀类⽓的标准
2，华⽩数W=H/√s=39.187/√0.5566=52.52 mj/m3 符合天然⽓12T的标准
3，关于加臭剂选⽤四氢噻吩（THT）由于其爆炸下限L=3.99%<5%根据表格加臭剂量为20mg/m3
3、室内燃⽓管道⽔⼒计算
3.1室内燃⽓管道的布线：各楼层燃⽓管道的平，⽴⾯布置；（具体图⽰详见附图） 3.2室内燃⽓管道的⽔⼒计算步骤
a 将各管道按顺序编号，凡是管径变化或流量变化处均应编号；
b 求出各管段的额定流量，根据各管段供⽓的⽤具数得同时⼯作系数值，可求得各管段的计算流量；
c 由系统图求得各管段的长度，并根据计算流量预选各管段管径；
d 算出各管段的局部阻⼒系数，求出其当量长度，可得管段的计算长度；
e 使⽤⽔⼒计算表查出单位压⼒降并进⾏修正；
f 计算各管段的附加压头；
g 求各管段的实际压⼒损失；
h 求室内燃⽓管道的总压⼒降，对于天燃⽓压⼒降不超过200Pa(不包括表压)； i 以总压⼒降与允许的计算压⼒降相⽐较，如不合适，则可改变个别管段的管径。

（具体计算列在附表中） 3.3 低压燃⽓管道计算说明
（1）根据《城镇燃⽓设计规范》（GB 50028-2006）规定，低压燃⽓管道单位长度的摩擦阻⼒宜按照下式计算。

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6.2610m Q T
R d T λρ?=
式中Rm ：燃⽓管道单位长度摩擦阻⼒，Pa/m ；λ：燃⽓管道的摩擦阻⼒系数； Q ：燃⽓管道的计算流量，Nm 3/h ； d ：管道内径；ρ：燃⽓密度，kg/Nm 3；
T ：设计中所采⽤的燃⽓温度，K （本燃⽓管道设计温度采⽤288K ）； T 0：273.16，K
（2）根据燃⽓在管道中的不同运动状态，摩擦阻⼒系数λ按下列各式计算：层流状态：Re 2100≤时，
64
Re λ=
；
临界状态：Re 21003500=:时，
5Re 21000.0365Re 10λ-=+
-；
湍流状态：Re 3500>时，与管材有关：
钢管：
680.11(
)Re K d λ=+；（本次所选管道为钢管，K ＝0.2）
铸铁管：
0.284
1
0.102236(5158
)dv d
L λ=+；
式中 Re ：雷诺数；
v ：标准状况下的燃⽓运动粘度，m2/s ；
K ：管壁内表⾯的当量绝对粗糙度，对钢管取0.2mm 。

（3）附加压头计算公式：
)
(m k gh P ρρ-=
式中 g ：重⼒加速度；
H ：管道计算末端和始端的⾼程差；
ρk ：空⽓密度1.293kg/m3；ρm ：燃⽓密度。

3.4、管道计算要求
⼈⼯燃⽓的管道内初选⽓体经济流速为6m/s ，最⼩管径为DN25。

根据《城镇燃⽓设计规范》（GB 50028-2006）的要求，低压燃⽓管道允许阻⼒（Pa ），在多层建筑中⼈⼯燃⽓从建筑物引⼊管道管道末端的阻⼒为250Pa 。

天然⽓：（GB 50028-2006） 3.5、⽅案进⾏⽐较
本次室内燃⽓管道安装采⽤两种⽅案直接⽴管引⼊⽤户和⼆楼引⼊盘管再引⼊⽤户，并进⾏经济技术⽐较，以取最优⽅案。

本设计⽅案的⽐较主要从燃⽓输配系统的投资费⽤和运⾏费⽤安全性能三⽅⾯考虑择选燃⽓管道系统，燃⽓管道的投资取决于管⼦本⾝的造价和建设费⽤。

管道的总投资在很⼤程度上取决于管径。

管道造价与管径之间的关系可近似⽤如下简化公式计算。

K b dl =∑
式中 K ：燃⽓输配系统的投资(元)； d ：燃⽓管道直径（cm ）； l ：燃⽓管道长度（m ）；
b ：造价系数（元/cm ·m ）；（根据《城市热⼒⽹设计规范》查到相应管道的造价系数为27.2元/cm ·m ）。

年运⾏费⽤主要包括折旧费⽤、维修和维护管理费⽤、加压燃⽓⽤的电能或燃料费⽤。

燃⽓输配的系统折旧（包括⼤修费）、⼩修费及维护管理费⽤，通常以占投资费⽤的百分数来表⽰。

这部分费⽤可按下式计算。

(''')S f f K =+
式中 S ：燃⽓输配系统的折旧、⼩修及维护管理费⽤（元/年）； f'：折旧费（包括⼤修费）占投资费⽤的百分数； f''：⼩修及维护管理占投资费⽤的百分数； K ：燃⽓输配系统的投资(元)。

（式中取f'+ f''在8%~10%，其中包括基本折旧4.8%；⼤修费1.4%；）加压⽤的电能或燃料费⽤应根据年⽤⽓量及需⽤的情况、压缩机的类型及其功率、电价或燃料价格等计算求得。

由于本设计范围较⼩，因此不考虑。

本⽅案⽐较采⽤静态⽐较法。

t 表⽰为附加投资的偿还限年，当t< T 标准偿还限年（对于燃⽓输配系统T ＝7）投资较⼤的⽅案合理。

年计算费⽤Z ＝S+K/T 。

费⽤的溢出率表⽰两个⽅案的年计算费⽤的差⽐值即，
max min
max Z Z Z ηβ
-=
，其
中β为⽤户在当年对于较贵管道系统使⽤的经济能⼒系数。

如果超出规定的范围，则表⽰⽤户不愿为较贵的管⽹系统多纳税。

详情见下表
4、室内燃⽓管道设计说明
4.1、总则
4.1.1.本说明系⼀般说明，凡有特殊要求以施⼯图为准。

4.2.2.图中标注尺⼨，管长、标⾼以⽶为单位，其余以毫⽶为单位。

4.3. 3.图中标⾼以室内地坪为±0.00。

4.2、⼀般规定
4.1.1.燃⽓管道与采暖、给⽔、排⽔、管道交叉敷设时，⼀般燃⽓管道应在上⾯跨越。

4.2.2.凡是敷设有燃⽓管道的房间均不得住⼈，亦不得作为易燃、易爆品、危险品仓库。

4.3.3.燃⽓锅炉应设单独烟道。

4.3、管材及连接⽅式
室内外燃⽓管道分别采⽤镀锌钢管和普通碳素钢钢管；室内管采⽤丝接和焊接，室外管采⽤焊接。

4.4、管道的安装
4.4.1.引⼊管采⽤镀锌钢管，埋地部分必须作防⽔。

4.4.2.引⼊管与建筑物垂直引⼊，当引⼊管采⽤地下引⼊⽅式，其和庭院管道相连时，⼀般从庭院管道上部连接，并且宜采⽤两个三通、两个丝堵的连接⽅式，不得⽤弯头。

4.4.3.引⼊管必须在冰冻线以下，并且应保持不⼩于5 ‰的坡向庭院管道的坡度。

4.4.4.室内⽔平燃⽓管道应有不⼩于3‰的坡度。

（1）⽔平盘管坡向⽴管；（2）⽤户⽀管的表前管坡向⽴管，表后管坡向下垂管。

4.4.
5.⽴管的垂直度要求每层垂直偏差不⼤于±10mm。

4.4.6.安装在总⽴管上的阀门⼀般距离地⾯0.8～1.0m，阀门上端设⼀活接头，系统中的所有阀门均采⽤燃⽓管道专⽤旋塞或球阀，阀门朝向应以便于开关操作为原则。

4.5、套管的安装
管道穿越建筑物基础、地沟、承重墙或楼板时，要设置钢套管，套管内的燃⽓管道不得有接⼝，套管还应符合下列要求：
（1）穿建筑物基础或地沟时，套管两端应伸出200mm。

（2）穿承重墙时，套管两端应与墙⾯平齐。

（3）穿楼板时，套管下端应与天棚平齐，上端应伸出地⾯50～100mm。

（4）套管与燃⽓管道之间的空隙填塞沥青油⿇或⽤热沥青封⼝，套管与墙、楼板间的空隙填塞⽔泥沙浆，并抹平。

（5）套管规格见下表：
燃⽓管道直径（DN)
钢套管直径（穿地基、地沟、实体墙⽤）
钢套管（穿楼板⽤）
4.6、活接头的安装
（1）在⽴管上隔层设置活接头，设置⾼度距本层地⾯1.50m。

（2）⽔平直管段长度在3m左右时，应设置活接头，以便安装和检修。

4.7、燃⽓表的安装
（1）燃⽓表安装⾼度，⼀般情况下，表底距地⾯1.7～1.9m。

（2）燃⽓表左右垂直偏差应不⼤于±20mm。

（3）表背与墙应保持25～50mm的净距。

（4）燃⽓表不宜安装在炉灶上⾯，其⽔平距离应⼤于0.5m。

如果有特殊情况必须安装时，则表底与灶台垂直距离应不⼩于1.2m。

4.8、管道的固定
（1）⽴管和下垂管均采⽤⽴管卡，⽴管上的⽴管卡每层设⼀个，⾼度距地⾯1.5～1.7m，下垂管上的管卡应设在平⼝两叉上⽅100mm处。

（2）⽔平管当管径不⼤于DN25时可采⽤钩钉，当管径⼤于DN40时应采⽤管托架，固定件间距不⼤于3m。

4.9、其他未尽事宜
请参照《城镇燃⽓设计规范》(GB50028-2006)及《城镇燃⽓输配⼯程施⼯及验收规范》(CJJ33-89)执⾏。

《室内燃⽓管道设计说明书》。