第四章 城市燃气管网系统

第四章 城市燃气管网系统
第一节 城市燃气管网的分类及其 选择
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燃气管道的分类
• 燃气管道根据用途、敷设方式和输气压 力分类。
根据用途分类
• • 1) 长距离输气管道 其干管及支管的末端连接城市或大型工业企业， 作为该供应区的气源点。 城市燃气管道 分配管道 在供气地区将燃气分配给工业企业用户、公共建筑用 户和居民用户。分配管道包括街区的和庭院的分配管道； 用户引入管 将燃气从分配管道引到用户室内管道引入口处的总 阀门。 室内燃气管道 通过用户管道引入口的总阀门将燃气引向室内， 并分配到每个燃气用具。 工业企业燃气管道 工厂引入管和厂区燃气管道 将燃气从城市燃气管道引入工厂， 分送到各用气车间。 车间燃气管道 从车间的管道引入口将燃气送到车间内各个用气 设备(如窑炉)。车间燃气管道包括干管和支管。 炉前燃气管道 从支管将燃气分送给炉上各个燃烧设备。
• 一般城市天然气输配系统可采用的压力级制有 两种：一是高 — 中 — 低三级供气系统，二是 高—中压两级系数。高—中—低压三级供气系 统在我国有长期的运行经验，安全可靠，但此 系统和后一种系统相比，有钢材耗量大，需要 建设大量中低压调压站，投资高的缺点。研究 结果表明，高－中压两级系统较高－中－低压 三级系统可节省投资 30%，而且高－中压两级 系统能够保证用户燃具前的压力稳定，提高热 效率。国内很多城市已经使用该系统供气。从 国外许多国家运行情况来看，在天然气输配中， 也多采用高中压两级系统。因此，对于新建城 市的天然气输配系统的压力级制宜采用高－中 压两级系统，即高压管网输气，中压管网配气。
• 不同的城市天然气输配系统主要的区别是它的 配气系统的等级不同，常见的有中压 A 、中压 B 和低压三种配气系统。而输气系统一般由城 市高压、次高压燃气管道构成大城市输配管网 系统的外环环网，它们是大城市供气的主动脉。 高压燃气必须通过调压室才能送入下一级高、 中压输气管网，送入高压储气罐站以及工艺需 要高压燃气的大型工厂企业。因此，多级压力 的输气系统的结构，具体要视城市规模、储气 要求及管网现状来决定。高、中压输气管道必 须通过区域调压室、楼栋调压器或用户专用调 压器才能给城市配气系统的中压或低压管道供 气，或给工厂企业、大型公共建筑用户以及锅 炉房供气。
• 有条件时低压管道宜尽可能布置在街坊内兼作 庭院管道，以节省投资。 • 低压管道可以沿街道的一侧敷设，也可以双侧 敷设。在有轨电车通行的街道上，当街道宽度 大于 20m 、横穿街道的支管过多、或输配气量 大，而又限于条件不允许敷设大口径管道时， 低压管道可采用双侧敷设。 • 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，尽可能避免在高级路 面的街道下敷设。
高、中压管网的平面布置
• 高压管道宜布置在城市边缘或市内有足够埋管安全距 离的地带，并应连接成环网，以提高高压供气的可靠 性。 • 中压管道应布置在城市用气区便于与低压环网连接的 规划道路上，但应尽量避免沿车辆来往频繁或闹市区 的主要交通干线敷设，否则对管道施工和管理维修造 成困难。 • 中压管网应布置成环网，以提高其输气和配气的安全 可靠性。 • 高、中压管道的布置，应考虑对大型用户直接供气的 可能性，并应使管道通过这些地区时尽量靠近这类用 户，以利于缩短连接支管的长度。
城市燃气管网系统及其选择
• 城市燃气输配系统的构成 1) 低压、中压以及高压等不同压力的燃气 管网 2) 城市燃气分配站或压气站、各类调压计 量站或调压装置。 3) 储气站。 4) 监控与调度中心。 5) 维护管理中心
城市燃气管网系统
• 一级系统 仅用低压管网来分配和供给燃气， 一般只适用于小城镇的供气系统。如供气范围 较大时，则输送单位体积燃气的管材用量将格 急据增加。 • 两级系统 由低压、中压B或低压和中压A两级 管网组成。 • 三级系统 包括低压、中压B(中压A)和高压的 三级管网。 • 多级系统 由低压、中压B、中压A和高压，甚 至更高压力的管网组成。
低压管网的平面布置
• 低压管道的输气压力低沿程压力降的允许值也 较低，故低压管网的成环边长一般宜控制在 300~600m之间。 • 低压管道直接与用户相连，而用户数量随着城 市建设发展而逐步增加，故低压管道除以环状 管网为主体布置外，也允许存在枝状管道。 • 为保证和提高低压管网的供气稳定性，给低压 管网供气的相邻调压室之间的连通管道的管径， 应大于相邻管网的低压管道管径。
• 城市里的燃气管道均采用地下敷设。 • 所谓城市燃气管道的布线，是指城市管 网系统在原则上选定之后，决定各管段 地具体位置。
布线依据
• 地下燃气管道宜沿城市道路、人行便道敷设、 或敷设在绿化地带内，在决定城市中不同压 力燃气管道的布线问题时，必须考虑到下列 基本情况： 管道中燃气的压力。 街道其它地下管道的密集程度与布置情况。 街道交通量和路面结构情况，以及运输干线 的分布情况。 所输送燃气的含湿量，必要的管道坡度，街 道地形变化情况。
采用不同压力级制的原因
• 管网采用不同的压力级制是比较经济的 。 • 各类用户所需要的燃气压力不同。 • 在城市末改建的老区，建筑物比较密集， 街道和人行道部比较狭窄，不宜敷设高 压管道。
燃气管网系统的选择
• 气源情况：燃气的性质，是人工燃气(煤制气或 油制气)、天然气、还是利用几种可燃气体的混 配燃气，供气量和供气压力；燃气的净化程度 和含湿量；气源的发展或更换气源的规划。 • 城市规模、远景规划情况、街区和道路的现状 和规划、用户的分布情况。 • 原有的城市燃气供应设施情况。 • 对不同类型用户的供气方针、气化率及不同类 型的用户对燃气压力的要求。
• 高、中压管道的布置应考虑调压室的布点位置，尽量 使管道靠近各调压室，连接支管的长度。 • 从气源厂连接高压或中压管网的管道应采用双线敷设。 • 长输高压管线不得与单个居民用户连接。 • 由高、中压管道直接供气的大型用户，其用户支管末 端必须考虑设置专用调压室的位置。 • 高、中压管道应尽量避免穿越铁路成河流等大型障碍 物，以减少工程量和投资。 • 高、中压管道是城市输配系统的输气和配气主要干线， 必须综合考虑近期建设与长期规划的关系，以延长已 经敷设的管道的有效使用年限，尽量减少建成后改线、 增大管径或增设双线的工程量。 • 当高、中压管网初期建设的实际条件只允许布置成半 环形、甚至为枝状管时，应根据发展规划使之与规划 环网有机联系，防止以后出现不合理的管网布局。
• 输送湿煤气的管道，不论是干管还是支管，其 坡度一般不小于0.003。布线时，最好能使管道 的坡度和地形相适应。在管道的最低点应设排 水器。两相邻排水器之间的间距一般不大于 500m。在道路中间、交叉路口以及操作困难的 地方，排水器应设置在附近合适的地点。 • 燃气管道不得在地下穿过房屋或其它建筑物， 不得平行敷设在有轨电车轨道之下，也不得与 其它地下设施上下并置。 • 在一般情况下，燃气管道不得穿过其它管道本 身，如因特殊情况需要穿过其它大断面管道(污 水干管、雨水干管、热力管沟等)时，需征得有 关方面同法同时燃气管道必须安装在钢套管内。
确定中压管网压力的基本原则
• 在充分满足各类用户用气压力和中压管网投资 增加不多的前提下，尽量降低中压管网的起点 压力。 • 对于中压管网而言，可按其管道所处位置分为 两个部分，一部分是分布在城市主要道路上的 中压干管；另一部分是分布在小区内部道路上 的中压小区管网。这样，我们同样也可以把确 定中压管网供气压力的工作分为两个部分。
2)
3) • 1) 2)
3)
根据敷设方式分类
• 地下燃气管道 一般在城市中常采用地下 敷设。 • 架空燃气管道 在管道通过障碍时，或在 工厂区为了管理维修方便，采用架空敷 设。
根据输气压力分类
• • • • • • • • 我国城市燃气管道根据输气压力一般分为 低压 压力小于10kPa(即1000mmH2O)。 中压B 压力为10kPa至0.2MPa。 中压A 压力为0.2 MPa至0.4 MPa。 次高压B 压力为0.4 MPa至0.8MPa。 次高压A 压力大于0.8 MPa至1.6MPa。 高压B 压力大于1.6 MPa至2.5MPa。 高压A 压力大于2.5 MPa至4.0MPa。
• 用气的工业企业的数量和特点 • 储气设备的类型。 • 城市地理地形条件，敷设燃气管道时遇到天然 和人工障碍物 ( 如河流、湖泊、铁路等 ) 的情况。 • 城市地下管线和地下建筑物、构筑物的现状和 改建、扩建规划。 • 发展城市燃气事业所需的材料及设备的生产和 供应情况。
第二节 城市燃气管道的布线
• 为了保证在施工和检修时互不影响，也为了避 免由于漏出的燃气影响相邻管道的正常 • 运行，甚至逸入建筑物内，地下燃气管道与建 筑物、构筑物以及其它各种管道之间应保持必 要的水平净距。 • 从安全考虑的地下燃气管道与建筑物、构筑物 或相邻管道之间的水平净距，有的国家规定的 净距较小，而有些国家则没有规定。随着科学 技术的发展，管道材质、施工质量及运行管理 水平的提高，安全距离可以缩小，以至只考虑 施工方便即可。
• 高压管网的供气压力为1.6MPa，中压干管供气 压 力 为 0.3MPa ， 中 压 支 管 末 端 压 力 不 小 于 0.05MPa。 • 对于高—中—低压三级供气系统来讲，实际上 就是在高－中压两级系统上利用区域调压器增 加一个低压管网系统。具有管理方便、可靠性、 安全性相对高的特点。而调压器出口最大允许 压力为3150Pa。
1) 2) 3) 4)
5) 与该管道相连接的用户数量及用气置情况， 该管道是主要管道还是次要管道。 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 城市交通和人民生活的影响。 • 在布线时，要决定燃气管道沿城市街道的平 面位置与纵断面位置。 • 由于输配系统各级管网的燃气压力不同，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。
供气压力的确定
• 除了少数大城市的郊区环线管线以外， 城市天然气高压管网的压力选择范围为 0.4MPa ～ 1.6MPa 。高压管线压力的确定 与管线的输气能力、储气要求、门站的 进站压力、管线走向有密切关系。高压 管线的压力应在 1.6MPa 以内，才能满足 安全距离的要求。
• 在中压配气的输配系统中，高中压调压站以后 只有一级中压管网。确定中压管网的供气压力， 实际上就是确定中压管网起点（即高中压调压 站出口）压力，以及中压管网末端最低允许压 力。高中压调压站的出口压力，在必须满足各 类用户正常用气的前提下，不仅受到高压管网 工作压力的制约，而且其压力的高低也同时影 响到高压管网的输送能力以及高压管道有效储 气容积。在高压管网的工作压力为定值的前提 下，如果将中压管网的压力提高，则高压管网 的计算压力降减小，其管道输送能力降低，高 压管网的有效储气容积也降低；若降低中压管 网的起点压力，中压管道压降减小，管径就会 增大，工程投资加大。
管道的纵断面布置
• 地下燃气管道埋没深度，宜在土壤冰冻线以下， 管顶覆土厚度还应满足下列要求： • 埋设在车行道下时，不得小于0.8m。 • 埋设在非车行道下时，不得小于0.6m。 • 有些国家随着干天然气的广泛使用以及管道材 质的改进，埋设在人行道、草地和公园的燃气 管道采用浅层敷设，分配管道的最小埋深为 0.5m。
• 首先确定中压小区管网起点和终点的压 力，然后再根据不同供气压力下的中压 干管的水力计算，确定出较为经济、合 理的中压干管起点压力，即中压管网的 工作压力。对于新建中压小区管网而言， 在充分满足各类用户用气压力的前提下， 随着起点压力的升高，管网管径变小， 投资下降。国内许多城市进行技术和经 济比较，最后确定了中压小区管网末端 允许压力为0.05MPa，起点压力（即中压 干管的最低末端压力）为0.15MPa。