燃氣輸配全冊配套完整課件2

燃氣輸配全冊配套完整課件2《燃氣輸配》

《Gastransmission&distribution》第一章燃氣的分類及其性質(zhì)§1.1燃氣的分類§1.2燃氣的基本性質(zhì)§1.3城鎮(zhèn)燃氣的質(zhì)量要求§1.1燃氣的分類一、按氣源分類天然氣人工燃氣液化石油氣

生物氣（沼氣）

天然氣純天然氣低發(fā)熱值約為33360～36300kJ／m3

石油伴生氣低發(fā)熱值約為41900kJ／m3凝析氣田氣低發(fā)熱值約為48360kJ／m3礦井氣低發(fā)熱值約為18840kJ／m3

礦井氣煤層氣（煤田氣）——煤形成過程中產(chǎn)生，在地質(zhì)斷層和褶皺地帶附近“涌出”常會與空氣混合引起爆炸礦井氣（礦井瓦斯）——在開采煤的過程中，煤層氣與礦井空間空氣形成，抽吸出向城鎮(zhèn)提供礦井氣不抽出會引起瓦斯爆炸礦井2.人工燃氣：以固體或液體可燃物為原料加工生產(chǎn)的氣體燃料干餾煤氣——煤隔絕空氣加強熱氣化煤氣——煤、焦炭在高溫下與氣化劑（空氣、水蒸氣、純氧氣等），通過化學(xué)反應(yīng)得到油制氣——以石油及副產(chǎn)品為原料，經(jīng)過高溫裂解制成的燃氣煤→煤氣石油及副產(chǎn)品→油制氣氣體——煤氣液體——上：水下：煤焦油固體——焦炭城市最早的燃氣氣源（焦?fàn)t煤氣），低發(fā)熱值16.7MJ/N·m3

熱裂解法：加熱至800~900℃，原料裂解成油制氣催化劑法：加催化劑，使裂解的烴與水蒸氣反應(yīng)生成H2和CO（a）發(fā)生爐煤氣：氣化劑是空氣和水蒸氣，連續(xù)氣化

C+H2O（水蒸氣）→CO+H2↑（高溫下）

C+O2（空氣）→CO2（提供高溫）低發(fā)熱值5.4MJ/N·m3（b）水煤氣：氣化劑是水蒸氣，間歇氣化（交替吹入水蒸氣和空氣）低發(fā)熱值10.5MJ/N·m3（c）壓力氣化煤氣：高壓（2~3MPa）條件下純氧和水蒸氣為氣化劑

CO+3H2

→

CH4+H2O（水蒸氣）（高壓下）含甲烷，接近干餾煤氣，低發(fā)熱值15.1MJ/N·m3（a）、（b）毒性大（CO）、熱值低，只能摻混、調(diào)峰使用高爐煤氣高爐煤氣：高爐煤氣為煉鐵過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，主要成分為:CO,CO2,N2、H2、CH4等其中可燃成分CO含量約占25%左右，H2、CH4的含量很少，CO2,N2的含量分別占15%,55%熱值僅為3500KJ/m3左右人工燃氣固體燃料干餾煤氣固體燃料氣化煤氣油制氣高爐煤氣焦?fàn)t煤氣連續(xù)式直立炭化爐煤氣立箱爐煤氣壓力氣化煤氣水煤氣發(fā)生爐煤氣重油蓄熱熱裂解氣重油蓄熱催化裂解氣液化天然氣

3.液化石油氣（LPG）：石油開采、加工過程中的副產(chǎn)品分類天然石油氣——從石油伴生氣和凝析氣田氣中提取煉廠石油氣主要是C3、C4混合物，常溫常壓下為氣態(tài)，常溫加壓或常壓降溫變?yōu)橐簯B(tài)，其體積縮小至氣體的1/250，便于運輸；氣態(tài)低發(fā)熱值最高，92.1~121.4MJ/N·m3，折成液態(tài)為45~46.1MJ/kg（a）油田氣（b）凝析氣田氣油氣分離原油石油伴生氣吸收法天然氣（C1、C2）天然汽油（C5~C11）液化石油氣（C3、C4）分餾液氣分離液態(tài)→氣田凝析油氣態(tài)吸收法天然氣液化石油氣（a）一次加工減壓蒸餾（物理過程）原理：石油是烴的混合物，沒有固定的沸點加熱：C4以下氣化（液化石油氣）

C5~C11氣化（汽油）

C11~C16氣化（煤油）

C15~C18氣化（柴油）剩下C20（重油）（b）二次加工重油在催化劑作用下，加熱裂解反應(yīng)（化學(xué)過程），生成輕原油和非飽和烴（化工原料）（a）→飽和烴（物理），（b）→非飽和烴（化學(xué)）4.生物氣（人工沼氣）：環(huán)保潔凈，在小范圍內(nèi)使用天然氣是一次能源人工燃氣、液化石油氣、沼氣是二次能源二、按燃燒特性分類分類華白指數(shù)（MJ/m3）典型燃氣一類燃氣17.8～35.8人工燃氣二類燃氣L族H族35.8～53.735.8～51.651.6～53.7天然氣三類燃氣71.5～87.2液化石油氣國際煤氣聯(lián)盟(IGU)燃氣分類

§1.2燃氣的基本性質(zhì)一、混合氣體及混合液體的平均分子量、平均密度和相對密度

二、臨界參數(shù)及實際氣體狀態(tài)方程

三、粘度四、飽和蒸氣壓及相平衡常數(shù)五、沸點和露點六、液化石油氣的氣化潛熱七、容積膨脹八、爆炸極限九、華白指數(shù)十、液化石油氣的狀態(tài)圖一、混合氣體及混合液體的平均分子量、平均密度和相對密度

混合氣體的平均分子量可按下式計算：M=（y1M1+y2M2+……+ynMn）

式中:M——混合氣體平均分子量y1、y2……yn——各單一氣體容積成分(％)M1、M2……Mn——各單一氣體分子量

混合液體的平均分子量可按下式計算：M=（x1M1+x2M2+……+xnMn）

式中:M——混合液體平均分子量

x1、x2……xn——各單一液體分子成分(％)M1、M2……Mn——各單一液體分子量

混合氣體平均密度和相對密度按下式計算：S=

式中:ρ——混合氣體平均密度(kg／m3)

——混合氣體平均摩爾容積(m3／kmol)S——混合氣體相對密度(空氣為1)1.293——標(biāo)準狀態(tài)下空氣的密度(kg／m3)注:對于由雙原子氣體和甲烷組成的混合氣體，標(biāo)準狀態(tài)下的VM可取22.4m3／kmol，而對于由其他碳氫化合物組成的混合氣體，則取22m3／kmol。

混合氣體平均密度還可按下式計算：

燃氣通常含有水蒸氣，則濕燃氣密度可按下式計算：式中

:

——濕燃氣密度(kg／m3)

——干燃氣密度(kg／m3）

d——水蒸氣含量(kg／m3干燃氣)

0.833——水蒸氣密度(kg／m3)

干、濕燃氣容積成分按下式換算：式中:

——濕燃氣容積成分(％)

——干燃氣容積成分(％)

——換算系數(shù)，

例:

已知干燃氣的容積成分為甲烷27%，一氧化碳6%，氫氣56%，二氧化碳3%，氧氣1%，氮氣5%，CmHn(按丙烯)2%。求混合氣體平均分子量、平均密度和相對密度。若含濕量為0.002kg／m3干燃氣，求濕燃氣的容積成分及其平均密度。二、臨界參數(shù)及實際氣體狀態(tài)方程臨界參數(shù)定義:溫度不超過某一數(shù)值，對氣體進行加壓，可以使氣體液化，而在該溫度以上，無論加多大壓力都不能使氣體液化，這個溫度就叫該氣體的臨界溫度。在臨界溫度下，使氣體液化所必須的壓力叫做臨界壓力。幾種氣體的液態(tài)-氣態(tài)平衡曲線

氣體的臨界溫度越高，越易液化。氣體溫度比臨界溫度越低，則液化所需壓力越小。實際氣體狀態(tài)方程:

Pν=ZRT

式中:P——氣體的絕對壓力(Pa)ν——氣體的比容(m3／kg)Z——壓縮因子

R——氣體常數(shù)[J／(kg·K)]T——氣體的熱力學(xué)溫度(K)氣體的壓縮因子Z與對比溫度Tr、對比壓力Pr的關(guān)系

當(dāng)Pr＜1，Tr=0.6～1.0

當(dāng)Pr＜5.6，Tr=1.0～2.0

所謂對比溫度Tr，就是工作溫度T與臨界溫度Tc的比值，而對比壓力Pr，就是工作壓力P與臨界壓力Pc的比值。此處溫度為熱力學(xué)溫度，壓力為絕對壓力。例:

有一內(nèi)徑為900mm、長為115km的天然氣管道。當(dāng)天然氣的平均壓力為3.04MPa、溫度為278K，求管道中的天然氣在標(biāo)準狀態(tài)下(101325Pa、273.15K)的體積。已知天然氣的容積成分為甲烷97.5％，乙烷0.2％，丙烷0.2％，氮氣1.6％，二氧化碳0.5％。三、粘度

混合氣體的動力粘度可以近似地按下式計算：式中:

——混合氣體在0℃時的動力粘度（Pa?s）

——各組分的質(zhì)量成分（％）、——相應(yīng)各組分在0℃時的動力粘度（Pa?s）t(℃)時混合氣體的動力粘度按下式計算：式中

——t(℃)時混合氣體的動力粘度(Pa·s)；

T——混合氣體的熱力學(xué)溫度(K)；

C——混合氣體的無因次實驗系數(shù)，可用混合法則求得。單一氣體的C值可以查表得到。

液態(tài)碳氫化合物的動力粘度隨分子量的增加而增大，隨溫度的上升而急劇減小。氣態(tài)碳氫化合物的動力粘度則正相反，分子量越大，動力粘度越小，溫度越上升，動力粘度越增大，這對于一般的氣體都適用?；旌弦后w的動力粘度可以近似地按下式計算：式中:

、……——各組分的分子成分（％）；

、……——各組分的動力粘度（Pa?s）；

——混合液體的動力粘度（Pa?s）?；旌蠚怏w和混合液體的運動粘度為：式中：

——混合氣體或混合液體的運動粘度(m2／s)——相應(yīng)的動力粘度(Pa·s)——混合氣體或混合液體的密度(kg／m3)四、飽和蒸氣壓及相平衡常數(shù)飽和蒸氣壓概念：

液態(tài)烴的飽和蒸氣壓，簡稱蒸氣壓，就是在一定溫度下密閉容器中的液體及其蒸氣處于動態(tài)平衡時蒸氣所表示的絕對壓力。

注：蒸氣壓與密閉容器的大小及液量無關(guān)，僅取決于溫度。溫度升高時，蒸氣壓增大。

混合液體的蒸氣壓根據(jù)道爾頓定律、拉烏爾定律：——混合液體的蒸氣壓（Pa）

——混合液體任一組分的蒸氣分壓（Pa）——混合液體中該組分的分子成分（％）——該純組分在同溫度下的蒸氣壓（Pa）式中：

如果容器中為丙烷和丁烷所組成的液化石油氣，當(dāng)溫度一定時，其蒸氣壓取決于丙烷和丁烷含量的比例。

當(dāng)使用容器中的液化石油氣時，總是先蒸發(fā)出較多的丙烷，而剩余的液體中丙烷的含量漸漸減少，所以溫度雖然不變，容器中的蒸氣壓也會逐漸下降。

如圖所示是隨著丙烷、正丁烷混合物的消耗，當(dāng)15℃時容器中不同剩余量氣相組成和液相組成的變化情況。（a）氣相組成的變化（b）液相組成的變化相平衡常數(shù)概念：式中：

——相平衡常數(shù)；——混合液體的蒸氣壓；——混合液體任一組分飽和蒸氣壓；——該組分在氣相中的分子成分(等于容積成分)——該組分在液相中的分子成分。

相平衡常數(shù)表示在一定溫度下，一定組成的氣液平衡系統(tǒng)中，某一組分在該溫度下的飽和蒸氣壓與混合液體蒸氣壓的比值是一個常數(shù)。并且，在一定溫度和壓力下，氣液兩相達到平衡狀態(tài)時，氣相中某一組分的分子成分與其液相中的分子成分的比值，同樣是一個常數(shù)。

工程上，常利用相平衡常數(shù)來計算液化石油氣的氣相組成或液相組成。值可由圖1—8查得。

圖1—8一些碳氫化合物的相平衡常數(shù)計算圖1—甲烷2—已烷3—丙烷4—正丁烷5—異丁烷6—正戊烷7—異戊烷8—乙烯9—丙烯20℃tP3（丙烷）基線K1.260.67MPa

液化石油氣的氣相和液相組成之間的換算還可按下列公式計算：1.當(dāng)已知液相分子組成，需確定氣相組成時，先計算系統(tǒng)的壓力，然后確定各組分的分子成分，即

2.當(dāng)已知氣相分子組成，需確定液相組成時，也是先確定系統(tǒng)的壓力，即例：已知液化石油氣由丙烷C3H8，正丁烷nC4H10和異丁烷iC4H10組成，其液相分子組成為=70％，=20％，=10％，求溫度為20℃時系統(tǒng)的壓力和達到平衡狀態(tài)時氣相分子組成。五、沸點和露點概念：

通常所說的沸點指101325Pa壓力下液體沸騰時的溫度。

飽和蒸氣經(jīng)冷卻或加壓，立即處于過飽和狀態(tài)，當(dāng)遇到接觸面或凝結(jié)核便液化成露，這時的溫度稱為露點。

當(dāng)用管道輸送氣體碳氫化合物時，必須保持其溫度在露點以上，以防凝結(jié)，阻礙輸氣。

露點的直接計算:

工程中特別是液化石油氣管道供氣的工程中所處理的氣態(tài)液化石油氣或液化石油氣—空氣混合氣一般處于壓力為0.1～0.3MPa的范圍內(nèi)，很需要對它們進行露點計算。用于這種情況的計算公式是：

六、液化石油氣的氣化潛熱

氣化潛熱就是單位質(zhì)量(1kg)的液體變成與其處于平衡狀態(tài)的蒸氣所吸收的熱量。名稱甲烷乙烷丙烷正丁烷異丁烷乙烯丙烯丁烯-1順丁烯-2反丁烯-2異丁烯正戊烷沸點（℃）（101325Pa）-162.688.542.10.510.2103.747.06.263.720.886.936.2氣化潛熱（KJ/kg）510.8485.7422.9383.5366.3481.5439.6391.0416.2405.7394.4355.9部分碳氫化合物的沸點及沸點時的氣化潛熱

七、容積膨脹

液態(tài)碳氫化合物的容積膨脹系數(shù)很大，約比水大16倍。在罐裝容器時必須考慮由溫度變化引起的容積增大，留出必需的氣相空間容積。一些液態(tài)碳氫化合物的容積膨脹系數(shù)列于表1-12。一些液態(tài)碳氫化合物的容積膨脹系數(shù)

液體名稱15℃時的容積膨脹系數(shù)下列溫度范圍內(nèi)的容積膨脹系數(shù)平均值-20——+10℃+10——+40℃丙烷0.003060.00290.00372丙烯0.002940.00280.00368丁烷0.002120.002090.0022丁烯0.002030.001940.0021水0.00019--液態(tài)碳氫化合物的容積膨脹

對于單一液體對于混合液體:式中:

——溫度為t1(℃)時的液體體積；——溫度為t2(℃)時的液體體積；——t1至t2溫度范圍內(nèi)的容積膨脹系數(shù)平均值八、爆炸極限

可燃氣體和空氣的混合物遇明火而引起爆炸時的可燃氣體濃度范圍稱為爆炸極限。在這種混合物中當(dāng)可燃氣體的含量減少到不能形成爆炸混合物時的那一含量，稱為可燃氣體的爆炸下限，而當(dāng)可燃氣體含量一直增加到不能形成爆炸混合物時的含量，稱為爆炸上限。

概念：(一)只含有可燃氣體的混合氣體的爆炸極限(二)含有惰性氣體的混合氣體的爆炸極限（三）含有氧氣的混合氣體爆炸極限例：已知燃氣的容積成分為=5.7％，=5.3％，=1.7％，=8.4％，=20.93％，

=18.27％，=39.7％。求該燃氣的爆炸極限(CmHn按C3H6計算)。九、華白指數(shù)華白指數(shù)波動范圍：±5%H——燃氣熱值S——燃氣相對密度W——燃燒特征比較接近才可用（必要條件）火焰特征離焰——氣流速度大于火焰?zhèn)鞑ニ俣让摶稹獨饬魉俣冗h大于火焰?zhèn)鞑ニ俣榷迪S焰——燃燒不充分回火——氣流速度小于火焰?zhèn)鞑ニ俣仁⒁夯蜌獾臓顟B(tài)圖狀態(tài)圖的使用方法：

在進行氣態(tài)或液態(tài)碳氫化合物的熱力計算時，一般需要使用飽和蒸氣壓P、比容ν、溫度T、焓值i及熵值s等5種狀態(tài)參數(shù)。為了使用上的方便，將這些參數(shù)值繪制成曲線圖，一般稱之為狀態(tài)圖。

只要知道上述五個參數(shù)中的任意兩個，即可在狀態(tài)圖上確定其狀態(tài)點，相應(yīng)查出該狀態(tài)下的其他各參數(shù)值。圖1—15狀態(tài)圖的構(gòu)成圖1—16丙烷狀態(tài)圖例：求溫度為20℃時，容器中液態(tài)丙烷自然蒸發(fā)時的飽和蒸氣壓。容器中液相和氣相丙烷的比容和密度、液態(tài)丙烷的氣化潛熱。狀態(tài)圖的應(yīng)用

第三節(jié)城市燃氣的質(zhì)量要求一、城市燃氣的基本要求1.熱值高：大于14.7MJ/N·m３2.毒性?。喝斯っ簹庖髦匕l(fā)展3.雜質(zhì)少二、城市燃氣的質(zhì)量要求1.人工燃氣及天然氣中的主要雜質(zhì)及允許含量指標(biāo)（1）焦油與灰塵：小于10mg/N·m3（2）萘：低壓管道夏天小于100mg/N·m3；冬天50mg/N·m3中壓以上管道夏天小于1000mg/N·m3；冬天小于500mg/N·m3（3）硫化物：小于20mg/N·m3（4）氨：小于50mg/N·m3（5）一氧化碳：小于10%（6）氧化氮：常清掃（7）水:進入長輸管線前必須脫水堵塞管道、設(shè)備，使閥門失靈清除方法：氨水噴灑以結(jié)晶狀態(tài)析出堵塞管道、設(shè)備除焦油、萘的方法：用冷卻水與煤氣直接接觸，回收焦油和萘H2S腐蝕管道，有毒氣體，燃燒生成SO2有毒清除方法：濕法脫硫（填料是含氨的介質(zhì)）干法脫硫（填料是氧化鑄鐵屑）干餾煤氣含氨，具有兩重性：1.對管道腐蝕，燃燒物有害2.中和硫化物等酸性物質(zhì)脫氨過程：水洗（脫焦油、萘、氨的初洗）→脫硫→水洗（小于25℃）洗氨雖可燃，但有巨毒燃燒生成NO2有害，并與不飽和烴反應(yīng)生成膠質(zhì)，附著管道、設(shè)備在高壓下與烴類生成水化物（CmHn·nH2O）堵塞管道用吸收法、摻空氣法降低露點，露點要比外界環(huán)境最低溫度低5~15℃對濕氣要注意排水2.對液化石油氣的質(zhì)量要求（1）硫分：小于0.015~0.02%加氫脫硫，但生成H2S，用堿洗法、分子篩吸附法清除（2）水：脫水產(chǎn)生結(jié)晶水化物，堵塞管道（3）二烯烴：小于2%有很強的聚合作用，阻止氣化（4）C2（乙烷、乙烯）：小于6%由于液化石油是按C3、C4比例組成（5）殘液（C5及C5以上）：小于2%，常溫下不能氣化3.城市燃氣的加臭臭味強度分為5級2級——臭味一般（報警線、安全濃度線）對CO，濃度在0.02%時，加臭可察覺對天然氣，泄漏量達1%，加臭可察覺常用四氫噻吩（THT）注意事項(1)燃氣中含臭劑量的標(biāo)準有毒燃氣、無毒燃氣、尋找漏點、新投入使用的管段(2)加臭劑應(yīng)具有的特性無毒害、持久并特殊的臭味、揮發(fā)性、能完全燃燒、不與燃氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、不易溶于水、價格低我國目前常用的加臭劑主要有四氫塞吩(THT)和乙硫醇(EM)等。(3)加臭一般采用滴入式和吸收式兩種方式歐洲加臭量的標(biāo)準國名\項目加味劑名稱加味劑濃度mg/m3濃度檢查比利時THT（四氫噻吩）硫醇18～20(氣味測量)氣體色層法法國THT（四氫噻吩）硫醇20～25氣體色層法氣體色層法德國THT（四氫噻吩）硫醇≥7.5≥4氣體色層法細管反應(yīng)法英國BE（DES）TBM和EM的混合劑16氣味測量(氣體色層法)意大利THT（四氫噻吩）

2氣味測量(氣體色層法)荷蘭THT（四氫噻吩）18氣味測量(氣體色層法)DES—二乙基硫醚；TBM―叔西硫醇；EM－乙硫醇；BE加味劑的組分：二乙基硫醚質(zhì)量分數(shù)為72%±4%，叔西硫醇質(zhì)量分數(shù)為22%±2%，乙醇質(zhì)量分數(shù)為6%±2%；

2—在爆炸下限的1/5下氣味級2級。直接滴入式加臭方式吸收式加臭方式三、城市燃氣的選擇燃氣發(fā)展方針：優(yōu)先發(fā)展天然氣，擴大液化石油氣供應(yīng)，慎重發(fā)展人工煤氣《燃氣輸配》

《Gastransmission&distribution》第一章燃氣的分類及其性質(zhì)§1.1燃氣的分類§1.2燃氣的基本性質(zhì)§1.3城鎮(zhèn)燃氣的質(zhì)量要求§1.1燃氣的分類一、按氣源分類天然氣人工燃氣液化石油氣

生物氣（沼氣）

天然氣純天然氣低發(fā)熱值約為33360～36300kJ／m3

石油伴生氣低發(fā)熱值約為41900kJ／m3凝析氣田氣低發(fā)熱值約為48360kJ／m3礦井氣低發(fā)熱值約為18840kJ／m3

礦井氣煤層氣（煤田氣）——煤形成過程中產(chǎn)生，在地質(zhì)斷層和褶皺地帶附近“涌出”常會與空氣混合引起爆炸礦井氣（礦井瓦斯）——在開采煤的過程中，煤層氣與礦井空間空氣形成，抽吸出向城鎮(zhèn)提供礦井氣不抽出會引起瓦斯爆炸礦井2.人工燃氣：以固體或液體可燃物為原料加工生產(chǎn)的氣體燃料干餾煤氣——煤隔絕空氣加強熱氣化煤氣——煤、焦炭在高溫下與氣化劑（空氣、水蒸氣、純氧氣等），通過化學(xué)反應(yīng)得到油制氣——以石油及副產(chǎn)品為原料，經(jīng)過高溫裂解制成的燃氣煤→煤氣石油及副產(chǎn)品→油制氣氣體——煤氣液體——上：水下：煤焦油固體——焦炭城市最早的燃氣氣源（焦?fàn)t煤氣），低發(fā)熱值16.7MJ/N·m3

熱裂解法：加熱至800~900℃，原料裂解成油制氣催化劑法：加催化劑，使裂解的烴與水蒸氣反應(yīng)生成H2和CO（a）發(fā)生爐煤氣：氣化劑是空氣和水蒸氣，連續(xù)氣化

C+H2O（水蒸氣）→CO+H2↑（高溫下）

C+O2（空氣）→CO2（提供高溫）低發(fā)熱值5.4MJ/N·m3（b）水煤氣：氣化劑是水蒸氣，間歇氣化（交替吹入水蒸氣和空氣）低發(fā)熱值10.5MJ/N·m3（c）壓力氣化煤氣：高壓（2~3MPa）條件下純氧和水蒸氣為氣化劑

CO+3H2

→

CH4+H2O（水蒸氣）（高壓下）含甲烷，接近干餾煤氣，低發(fā)熱值15.1MJ/N·m3（a）、（b）毒性大（CO）、熱值低，只能摻混、調(diào)峰使用高爐煤氣高爐煤氣：高爐煤氣為煉鐵過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，主要成分為:CO,CO2,N2、H2、CH4等其中可燃成分CO含量約占25%左右，H2、CH4的含量很少，CO2,N2的含量分別占15%,55%熱值僅為3500KJ/m3左右人工燃氣固體燃料干餾煤氣固體燃料氣化煤氣油制氣高爐煤氣焦?fàn)t煤氣連續(xù)式直立炭化爐煤氣立箱爐煤氣壓力氣化煤氣水煤氣發(fā)生爐煤氣重油蓄熱熱裂解氣重油蓄熱催化裂解氣液化天然氣

3.液化石油氣（LPG）：石油開采、加工過程中的副產(chǎn)品分類天然石油氣——從石油伴生氣和凝析氣田氣中提取煉廠石油氣主要是C3、C4混合物，常溫常壓下為氣態(tài)，常溫加壓或常壓降溫變?yōu)橐簯B(tài)，其體積縮小至氣體的1/250，便于運輸；氣態(tài)低發(fā)熱值最高，92.1~121.4MJ/N·m3，折成液態(tài)為45~46.1MJ/kg（a）油田氣（b）凝析氣田氣油氣分離原油石油伴生氣吸收法天然氣（C1、C2）天然汽油（C5~C11）液化石油氣（C3、C4）分餾液氣分離液態(tài)→氣田凝析油氣態(tài)吸收法天然氣液化石油氣（a）一次加工減壓蒸餾（物理過程）原理：石油是烴的混合物，沒有固定的沸點加熱：C4以下氣化（液化石油氣）

C5~C11氣化（汽油）

C11~C16氣化（煤油）

C15~C18氣化（柴油）剩下C20（重油）（b）二次加工重油在催化劑作用下，加熱裂解反應(yīng)（化學(xué)過程），生成輕原油和非飽和烴（化工原料）（a）→飽和烴（物理），（b）→非飽和烴（化學(xué)）4.生物氣（人工沼氣）：環(huán)保潔凈，在小范圍內(nèi)使用天然氣是一次能源人工燃氣、液化石油氣、沼氣是二次能源二、按燃燒特性分類分類華白指數(shù)（MJ/m3）典型燃氣一類燃氣17.8～35.8人工燃氣二類燃氣L族H族35.8～53.735.8～51.651.6～53.7天然氣三類燃氣71.5～87.2液化石油氣國際煤氣聯(lián)盟(IGU)燃氣分類

§1.2燃氣的基本性質(zhì)一、混合氣體及混合液體的平均分子量、平均密度和相對密度

二、臨界參數(shù)及實際氣體狀態(tài)方程

三、粘度四、飽和蒸氣壓及相平衡常數(shù)五、沸點和露點六、液化石油氣的氣化潛熱七、容積膨脹八、爆炸極限九、華白指數(shù)十、液化石油氣的狀態(tài)圖一、混合氣體及混合液體的平均分子量、平均密度和相對密度

混合氣體的平均分子量可按下式計算：M=（y1M1+y2M2+……+ynMn）

式中:M——混合氣體平均分子量y1、y2……yn——各單一氣體容積成分(％)M1、M2……Mn——各單一氣體分子量

混合液體的平均分子量可按下式計算：M=（x1M1+x2M2+……+xnMn）

式中:M——混合液體平均分子量

x1、x2……xn——各單一液體分子成分(％)M1、M2……Mn——各單一液體分子量

混合氣體平均密度和相對密度按下式計算：S=

式中:ρ——混合氣體平均密度(kg／m3)

——混合氣體平均摩爾容積(m3／kmol)S——混合氣體相對密度(空氣為1)1.293——標(biāo)準狀態(tài)下空氣的密度(kg／m3)注:對于由雙原子氣體和甲烷組成的混合氣體，標(biāo)準狀態(tài)下的VM可取22.4m3／kmol，而對于由其他碳氫化合物組成的混合氣體，則取22m3／kmol。

混合氣體平均密度還可按下式計算：

燃氣通常含有水蒸氣，則濕燃氣密度可按下式計算：式中

:

——濕燃氣密度(kg／m3)

——干燃氣密度(kg／m3）

d——水蒸氣含量(kg／m3干燃氣)

0.833——水蒸氣密度(kg／m3)

干、濕燃氣容積成分按下式換算：式中:

——濕燃氣容積成分(％)

——干燃氣容積成分(％)

——換算系數(shù)，

例:

已知干燃氣的容積成分為甲烷27%，一氧化碳6%，氫氣56%，二氧化碳3%，氧氣1%，氮氣5%，CmHn(按丙烯)2%。求混合氣體平均分子量、平均密度和相對密度。若含濕量為0.002kg／m3干燃氣，求濕燃氣的容積成分及其平均密度。二、臨界參數(shù)及實際氣體狀態(tài)方程臨界參數(shù)定義:溫度不超過某一數(shù)值，對氣體進行加壓，可以使氣體液化，而在該溫度以上，無論加多大壓力都不能使氣體液化，這個溫度就叫該氣體的臨界溫度。在臨界溫度下，使氣體液化所必須的壓力叫做臨界壓力。幾種氣體的液態(tài)-氣態(tài)平衡曲線

氣體的臨界溫度越高，越易液化。氣體溫度比臨界溫度越低，則液化所需壓力越小。實際氣體狀態(tài)方程:

Pν=ZRT

式中:P——氣體的絕對壓力(Pa)ν——氣體的比容(m3／kg)Z——壓縮因子

R——氣體常數(shù)[J／(kg·K)]T——氣體的熱力學(xué)溫度(K)氣體的壓縮因子Z與對比溫度Tr、對比壓力Pr的關(guān)系

當(dāng)Pr＜1，Tr=0.6～1.0

當(dāng)Pr＜5.6，Tr=1.0～2.0

所謂對比溫度Tr，就是工作溫度T與臨界溫度Tc的比值，而對比壓力Pr，就是工作壓力P與臨界壓力Pc的比值。此處溫度為熱力學(xué)溫度，壓力為絕對壓力。例:

有一內(nèi)徑為900mm、長為115km的天然氣管道。當(dāng)天然氣的平均壓力為3.04MPa、溫度為278K，求管道中的天然氣在標(biāo)準狀態(tài)下(101325Pa、273.15K)的體積。已知天然氣的容積成分為甲烷97.5％，乙烷0.2％，丙烷0.2％，氮氣1.6％，二氧化碳0.5％。三、粘度

混合氣體的動力粘度可以近似地按下式計算：式中:

——混合氣體在0℃時的動力粘度（Pa?s）

——各組分的質(zhì)量成分（％）、——相應(yīng)各組分在0℃時的動力粘度（Pa?s）t(℃)時混合氣體的動力粘度按下式計算：式中

——t(℃)時混合氣體的動力粘度(Pa·s)；

T——混合氣體的熱力學(xué)溫度(K)；

C——混合氣體的無因次實驗系數(shù)，可用混合法則求得。單一氣體的C值可以查表得到。

液態(tài)碳氫化合物的動力粘度隨分子量的增加而增大，隨溫度的上升而急劇減小。氣態(tài)碳氫化合物的動力粘度則正相反，分子量越大，動力粘度越小，溫度越上升，動力粘度越增大，這對于一般的氣體都適用?；旌弦后w的動力粘度可以近似地按下式計算：式中:

、……——各組分的分子成分（％）；

、……——各組分的動力粘度（Pa?s）；

——混合液體的動力粘度（Pa?s）?；旌蠚怏w和混合液體的運動粘度為：式中：

——混合氣體或混合液體的運動粘度(m2／s)——相應(yīng)的動力粘度(Pa·s)——混合氣體或混合液體的密度(kg／m3)四、飽和蒸氣壓及相平衡常數(shù)飽和蒸氣壓概念：

液態(tài)烴的飽和蒸氣壓，簡稱蒸氣壓，就是在一定溫度下密閉容器中的液體及其蒸氣處于動態(tài)平衡時蒸氣所表示的絕對壓力。

注：蒸氣壓與密閉容器的大小及液量無關(guān)，僅取決于溫度。溫度升高時，蒸氣壓增大。

混合液體的蒸氣壓根據(jù)道爾頓定律、拉烏爾定律：——混合液體的蒸氣壓（Pa）

——混合液體任一組分的蒸氣分壓（Pa）——混合液體中該組分的分子成分（％）——該純組分在同溫度下的蒸氣壓（Pa）式中：

如果容器中為丙烷和丁烷所組成的液化石油氣，當(dāng)溫度一定時，其蒸氣壓取決于丙烷和丁烷含量的比例。

當(dāng)使用容器中的液化石油氣時，總是先蒸發(fā)出較多的丙烷，而剩余的液體中丙烷的含量漸漸減少，所以溫度雖然不變，容器中的蒸氣壓也會逐漸下降。

如圖所示是隨著丙烷、正丁烷混合物的消耗，當(dāng)15℃時容器中不同剩余量氣相組成和液相組成的變化情況。（a）氣相組成的變化（b）液相組成的變化相平衡常數(shù)概念：式中：

——相平衡常數(shù)；——混合液體的蒸氣壓；——混合液體任一組分飽和蒸氣壓；——該組分在氣相中的分子成分(等于容積成分)——該組分在液相中的分子成分。

相平衡常數(shù)表示在一定溫度下，一定組成的氣液平衡系統(tǒng)中，某一組分在該溫度下的飽和蒸氣壓與混合液體蒸氣壓的比值是一個常數(shù)。并且，在一定溫度和壓力下，氣液兩相達到平衡狀態(tài)時，氣相中某一組分的分子成分與其液相中的分子成分的比值，同樣是一個常數(shù)。

工程上，常利用相平衡常數(shù)來計算液化石油氣的氣相組成或液相組成。值可由圖1—8查得。

圖1—8一些碳氫化合物的相平衡常數(shù)計算圖1—甲烷2—已烷3—丙烷4—正丁烷5—異丁烷6—正戊烷7—異戊烷8—乙烯9—丙烯20℃tP3（丙烷）基線K1.260.67MPa

液化石油氣的氣相和液相組成之間的換算還可按下列公式計算：1.當(dāng)已知液相分子組成，需確定氣相組成時，先計算系統(tǒng)的壓力，然后確定各組分的分子成分，即

2.當(dāng)已知氣相分子組成，需確定液相組成時，也是先確定系統(tǒng)的壓力，即例：已知液化石油氣由丙烷C3H8，正丁烷nC4H10和異丁烷iC4H10組成，其液相分子組成為=70％，=20％，=10％，求溫度為20℃時系統(tǒng)的壓力和達到平衡狀態(tài)時氣相分子組成。五、沸點和露點概念：

通常所說的沸點指101325Pa壓力下液體沸騰時的溫度。

飽和蒸氣經(jīng)冷卻或加壓，立即處于過飽和狀態(tài)，當(dāng)遇到接觸面或凝結(jié)核便液化成露，這時的溫度稱為露點。

當(dāng)用管道輸送氣體碳氫化合物時，必須保持其溫度在露點以上，以防凝結(jié)，阻礙輸氣。

露點的直接計算:

工程中特別是液化石油氣管道供氣的工程中所處理的氣態(tài)液化石油氣或液化石油氣—空氣混合氣一般處于壓力為0.1～0.3MPa的范圍內(nèi)，很需要對它們進行露點計算。用于這種情況的計算公式是：

六、液化石油氣的氣化潛熱

氣化潛熱就是單位質(zhì)量(1kg)的液體變成與其處于平衡狀態(tài)的蒸氣所吸收的熱量。名稱甲烷乙烷丙烷正丁烷異丁烷乙烯丙烯丁烯-1順丁烯-2反丁烯-2異丁烯正戊烷沸點（℃）（101325Pa）-162.688.542.10.510.2103.747.06.263.720.886.936.2氣化潛熱（KJ/kg）510.8485.7422.9383.5366.3481.5439.6391.0416.2405.7394.4355.9部分碳氫化合物的沸點及沸點時的氣化潛熱

七、容積膨脹

液態(tài)碳氫化合物的容積膨脹系數(shù)很大，約比水大16倍。在罐裝容器時必須考慮由溫度變化引起的容積增大，留出必需的氣相空間容積。一些液態(tài)碳氫化合物的容積膨脹系數(shù)列于表1-12。一些液態(tài)碳氫化合物的容積膨脹系數(shù)

液體名稱15℃時的容積膨脹系數(shù)下列溫度范圍內(nèi)的容積膨脹系數(shù)平均值-20——+10℃+10——+40℃丙烷0.003060.00290.00372丙烯0.002940.00280.00368丁烷0.002120.002090.0022丁烯0.002030.001940.0021水0.00019--液態(tài)碳氫化合物的容積膨脹

對于單一液體對于混合液體:式中:

——溫度為t1(℃)時的液體體積；——溫度為t2(℃)時的液體體積；——t1至t2溫度范圍內(nèi)的容積膨脹系數(shù)平均值八、爆炸極限

可燃氣體和空氣的混合物遇明火而引起爆炸時的可燃氣體濃度范圍稱為爆炸極限。在這種混合物中當(dāng)可燃氣體的含量減少到不能形成爆炸混合物時的那一含量，稱為可燃氣體的爆炸下限，而當(dāng)可燃氣體含量一直增加到不能形成爆炸混合物時的含量，稱為爆炸上限。

概念：(一)只含有可燃氣體的混合氣體的爆炸極限(二)含有惰性氣體的混合氣體的爆炸極限（三）含有氧氣的混合氣體爆炸極限例：已知燃氣的容積成分為=5.7％，=5.3％，=1.7％，=8.4％，=20.93％，

=18.27％，=39.7％。求該燃氣的爆炸極限(CmHn按C3H6計算)。九、華白指數(shù)華白指數(shù)波動范圍：±5%H——燃氣熱值S——燃氣相對密度W——燃燒特征比較接近才可用（必要條件）火焰特征離焰——氣流速度大于火焰?zhèn)鞑ニ俣让摶稹獨饬魉俣冗h大于火焰?zhèn)鞑ニ俣榷迪S焰——燃燒不充分回火——氣流速度小于火焰?zhèn)鞑ニ俣仁?、液化石油氣的狀態(tài)圖狀態(tài)圖的使用方法：

在進行氣態(tài)或液態(tài)碳氫化合物的熱力計算時，一般需要使用飽和蒸氣壓P、比容ν、溫度T、焓值i及熵值s等5種狀態(tài)參數(shù)。為了使用上的方便，將這些參數(shù)值繪制成曲線圖，一般稱之為狀態(tài)圖。

只要知道上述五個參數(shù)中的任意兩個，即可在狀態(tài)圖上確定其狀態(tài)點，相應(yīng)查出該狀態(tài)下的其他各參數(shù)值。圖1—15狀態(tài)圖的構(gòu)成圖1—16丙烷狀態(tài)圖例：求溫度為20℃時，容器中液態(tài)丙烷自然蒸發(fā)時的飽和蒸氣壓。容器中液相和氣相丙烷的比容和密度、液態(tài)丙烷的氣化潛熱。狀態(tài)圖的應(yīng)用

第三節(jié)城市燃氣的質(zhì)量要求一、城市燃氣的基本要求1.熱值高：大于14.7MJ/N·m３2.毒性?。喝斯っ簹庖髦匕l(fā)展3.雜質(zhì)少二、城市燃氣的質(zhì)量要求1.人工燃氣及天然氣中的主要雜質(zhì)及允許含量指標(biāo)（1）焦油與灰塵：小于10mg/N·m3（2）萘：低壓管道夏天小于100mg/N·m3；冬天50mg/N·m3中壓以上管道夏天小于1000mg/N·m3；冬天小于500mg/N·m3（3）硫化物：小于20mg/N·m3（4）氨：小于50mg/N·m3（5）一氧化碳：小于10%（6）氧化氮：常清掃（7）水:進入長輸管線前必須脫水堵塞管道、設(shè)備，使閥門失靈清除方法：氨水噴灑以結(jié)晶狀態(tài)析出堵塞管道、設(shè)備除焦油、萘的方法：用冷卻水與煤氣直接接觸，回收焦油和萘H2S腐蝕管道，有毒氣體，燃燒生成SO2有毒清除方法：濕法脫硫（填料是含氨的介質(zhì)）干法脫硫（填料是氧化鑄鐵屑）干餾煤氣含氨，具有兩重性：1.對管道腐蝕，燃燒物有害2.中和硫化物等酸性物質(zhì)脫氨過程：水洗（脫焦油、萘、氨的初洗）→脫硫→水洗（小于25℃）洗氨雖可燃，但有巨毒燃燒生成NO2有害，并與不飽和烴反應(yīng)生成膠質(zhì)，附著管道、設(shè)備在高壓下與烴類生成水化物（CmHn·nH2O）堵塞管道用吸收法、摻空氣法降低露點，露點要比外界環(huán)境最低溫度低5~15℃對濕氣要注意排水2.對液化石油氣的質(zhì)量要求（1）硫分：小于0.015~0.02%加氫脫硫，但生成H2S，用堿洗法、分子篩吸附法清除（2）水：脫水產(chǎn)生結(jié)晶水化物，堵塞管道（3）二烯烴：小于2%有很強的聚合作用，阻止氣化（4）C2（乙烷、乙烯）：小于6%由于液化石油是按C3、C4比例組成（5）殘液（C5及C5以上）：小于2%，常溫下不能氣化3.城市燃氣的加臭臭味強度分為5級2級——臭味一般（報警線、安全濃度線）對CO，濃度在0.02%時，加臭可察覺對天然氣，泄漏量達1%，加臭可察覺常用四氫噻吩（THT）注意事項(1)燃氣中含臭劑量的標(biāo)準有毒燃氣、無毒燃氣、尋找漏點、新投入使用的管段(2)加臭劑應(yīng)具有的特性無毒害、持久并特殊的臭味、揮發(fā)性、能完全燃燒、不與燃氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、不易溶于水、價格低我國目前常用的加臭劑主要有四氫塞吩(THT)和乙硫醇(EM)等。(3)加臭一般采用滴入式和吸收式兩種方式歐洲加臭量的標(biāo)準國名\項目加味劑名稱加味劑濃度mg/m3濃度檢查比利時THT（四氫噻吩）硫醇18～20(氣味測量)氣體色層法法國THT（四氫噻吩）硫醇20～25氣體色層法氣體色層法德國THT（四氫噻吩）硫醇≥7.5≥4氣體色層法細管反應(yīng)法英國BE（DES）TBM和EM的混合劑16氣味測量(氣體色層法)意大利THT（四氫噻吩）

2氣味測量(氣體色層法)荷蘭THT（四氫噻吩）18氣味測量(氣體色層法)DES—二乙基硫醚；TBM―叔西硫醇；EM－乙硫醇；BE加味劑的組分：二乙基硫醚質(zhì)量分數(shù)為72%±4%，叔西硫醇質(zhì)量分數(shù)為22%±2%，乙醇質(zhì)量分數(shù)為6%±2%；

2—在爆炸下限的1/5下氣味級2級。直接滴入式加臭方式吸收式加臭方式三、城市燃氣的選擇燃氣發(fā)展方針：優(yōu)先發(fā)展天然氣，擴大液化石油氣供應(yīng)，慎重發(fā)展人工煤氣第二章城鎮(zhèn)燃氣需用量及供需平衡

第一節(jié)城鎮(zhèn)燃氣需用量第二節(jié)燃氣需用工況

第三節(jié)燃氣輸配系統(tǒng)的小時計算流量

第四節(jié)燃氣輸配系統(tǒng)的供需平衡主要取決于用戶的類型、數(shù)量及用氣量指標(biāo)

125在進行城市燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計時，首先要確定城市燃氣需用量，即各類用戶的年用氣量，也是管網(wǎng)系統(tǒng)所承擔(dān)的輸氣負荷。年用氣量是確定氣源、管網(wǎng)和設(shè)備燃氣通過能力的依據(jù)。居民生活用氣：基本對象，保證連續(xù)穩(wěn)定供氣公共建筑用氣：主要包括——職工食堂、飯店、機關(guān)、學(xué)校、托兒所、醫(yī)院等；是與城市居民生活密切相關(guān)的一類用戶，也是城市燃氣供氣的重要對象；工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用氣：126127采暖通風(fēng)和空調(diào)用氣量（氣源充足情況下，可酌情納入）；燃氣汽車用氣量（僅指以天然氣和液化石油氣為氣源時才考慮納入）；以上也稱為狹義的供氣對象。廣義上還包括：集中發(fā)電動力用氣量作為原料的化工用氣量又稱為用氣定額一般均以耗熱量計算，再按燃氣的發(fā)熱量換算成燃氣量這種方法是根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)及統(tǒng)計資料加上設(shè)計人員對燃氣用氣情況的發(fā)展趨勢的設(shè)想進行估算，因此比較粗略，一般只用于規(guī)劃。128129定義：每人每年消耗的燃氣熱量（單位：MJ/(人.年））影響因素：住宅內(nèi)燃氣用具的配置情況，公共生活服務(wù)網(wǎng)的發(fā)展程度，居民的生活水平和生活習(xí)慣，地區(qū)的氣象條件，燃氣價格，住宅內(nèi)有無集中采暖設(shè)備和熱水供應(yīng)設(shè)備等130城鎮(zhèn)地區(qū)居民生活用氣量指標(biāo)有集中采暖設(shè)備無集中采暖設(shè)備東北地區(qū)2303~2721（55~65）1884~2303（45~55）華東、中南地區(qū)－2093~2303（50~55）北京2721~3140（65~75）2512~2931（60~70）成都—2512~2931（60~70）城鎮(zhèn)居民生活用氣量指標(biāo)MJ/人.年（104kcal/人.年）1.表中的用氣標(biāo)準為每戶裝一個燃氣表，用途為炊事和燒熱水，不適用于瓶裝液化石油氣用戶。2.“采暖”是指非燃氣采暖。3.燃氣熱值按低熱值計算。

根據(jù)調(diào)研表明，居民用戶用氣量指標(biāo)增長是非常緩慢的，平均每年的增長率小于1%；況且，隨著公共生活服務(wù)網(wǎng)的發(fā)展以及燃具的改進，加上某些家電器具對燃氣具的替代，居民生活用氣量也可能下降。因而在取用用氣量指標(biāo)時，不必對今后發(fā)展考慮過多而過多加大用氣量指標(biāo)。

影響因素：用氣設(shè)備的性能、熱效率，加工食品的方式，地區(qū)的氣候條件等。

131公共建筑用氣量指標(biāo)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)毓步ㄖ脷饬康慕y(tǒng)計數(shù)據(jù)分析確定，當(dāng)缺乏用氣量的實際統(tǒng)計資料時，可根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H燃料消耗量、生活習(xí)慣、燃氣價格、氣候條件等具體情況按下表確定。

132類別單位用氣量指標(biāo)職工食堂MJ/(人.年)（104kcal/人.年）1884~2303（45~55）飲食業(yè)MJ/座.年（104kcal/座.年）7955~9211（190~220）托兒所幼兒園全托MJ/(人.年)（104kcal/人.年）1884~2512（45~60）半托1256~1675（30~40）醫(yī)院MJ/(床位.年)（104kcal/床位.年）2931~4187（70~100）旅館招待所有餐廳MJ/(床位.年)（104kcal/床位.年）3350~5024（80~120）無餐廳670~1047（16~25）高級賓館MJ/(床位.年)（104kcal/床位.年）8374~10467（200~250）理發(fā)MJ/(人.次)（104kcal/人.次）3.35~4.19（0.08~0.1）1.職工食堂的用氣量指標(biāo)包括做副食和熱水在內(nèi)。2.燃氣熱值按低熱值計算。

可根據(jù)實際的燃料消耗量折算或按同行業(yè)的用氣量指標(biāo)分析確定。單位：MJ/噸。133定義：工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)某種單位產(chǎn)品所需的熱量，與企業(yè)的產(chǎn)品名稱及加熱設(shè)備有關(guān)。134可按國家現(xiàn)行標(biāo)準《城市熱力網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》CJJ34或當(dāng)?shù)亟ㄖ锖臒崃恐笜?biāo)確定。單位：kJ/m2.h；

135與汽車種類、車型和單位時間運行里程有關(guān)。

136137當(dāng)缺乏燃氣的用氣定額時，可按照熱值相等的原則，將其他燃料的用量折算成燃氣的消耗量。這時應(yīng)考慮不同燃料的熱效率。1．居民生活年用氣量（單位：Nm3/年）138式中：Qy1--居民生活年用氣量，Nm3/年；

N---居民總?cè)丝跀?shù)，人；

K---氣化率，％；

q---居民生活用氣量指標(biāo)，KJ/(人.年)； Hl---燃氣低熱值，kJ/Nm3。分別計算各類用戶的年用氣量，各類用戶年用氣量之和為城市年用氣量。居民用氣人數(shù)取決于城市居民人口數(shù)及氣化率氣化率是指城市居民使用燃氣的人口數(shù)占總?cè)丝跀?shù)的百分數(shù)。1392．公共建筑年用氣量

公共建筑的種類很多，如醫(yī)院、旅館托兒所等，不同種類公建的用氣量指標(biāo)不同。在計算其年用氣量時，首先要確定各類用戶的用氣量指標(biāo)（一般根據(jù)表格選?。?、還需要知道各類用戶的用氣人數(shù)。各類用戶用氣人數(shù)：取決于城市居民人口數(shù)和公共建筑設(shè)施標(biāo)準。公共建筑設(shè)施標(biāo)準：1000居民中入托兒所的人數(shù)，為1000居民設(shè)置的旅館床位數(shù)等等。140例如：城市人口：100萬，入托150人/1000，旅館：8床位/1000人入托人口：100×10000×150/1000入托人口的年用氣量：入托人口×q/Hl旅館總床位數(shù)：100×10000×8/1000旅館的年用氣量：床位數(shù)×q/Hl那么公共建筑年用氣量應(yīng)該等于各類公共建筑年用氣量之和。式中：Qy2--公共建筑年用氣量，Nm3/年；

N--居民人口數(shù)，人；

M--各類用氣人數(shù)占總?cè)丝诘谋壤龜?shù)；

q--各類公共建筑用氣量指標(biāo)，KJ/(人.年)；

Hl---燃氣低熱值，kJ/Nm3。

141上海地區(qū)各種公共建筑的設(shè)施標(biāo)準142工業(yè)企業(yè)年用氣量與生產(chǎn)規(guī)模、班制和工藝特點有關(guān)，在城市新建燃氣管網(wǎng)規(guī)劃階段很難對工業(yè)用戶的用氣量進行精確計算，一般只進行粗略估算。

估算方法大致有以下兩種：

1)在有條件時可利用各種工業(yè)產(chǎn)品的用氣量指標(biāo)及其年產(chǎn)量來計算；

2)在缺乏產(chǎn)品用氣量指標(biāo)資料的情況下，通常是將工業(yè)企業(yè)其他燃料的年用量，折算成用氣量，在折算中應(yīng)考慮燃煤及其他燃料和燒燃氣的熱效率不同，其折算公式如下：143式中：Qy3-----工業(yè)企業(yè)年用氣量，Nm3/年；

Gy-----其他燃料年用量，噸/年；

-----其他燃料的低熱值，kJ/kg；

-----燃氣的低熱值，kJ/Nm3；

-----其他燃料燃燒設(shè)備熱效率，％；

-----燃氣燃燒設(shè)備熱效率，％；

144與建筑面積、耗熱指標(biāo)和采暖期長短有關(guān)，由于各地冬季采暖計算溫度不同，因此各地區(qū)的q不相同，其值可由采暖通風(fēng)設(shè)計手冊查得，一般由實測決定。

式中：Qy4-----采暖年用氣量，Nm3/年；

q-----建筑物耗熱指標(biāo)，kJ/m2.h；

F-----使用建筑物采暖的建筑面積，m2；

-----燃氣的低熱值，kJ/Nm3；

-----采暖系統(tǒng)熱效率，％；

n-----采暖負荷最大利用小時數(shù)，h。依據(jù)：加氣站數(shù)量、等級燃氣日銷售量年用氣量例子：壓縮天然氣一級加氣站給公交車加氣平均每輛車50L/瓶計算，日加氣車次為200~300輛日銷售量年用氣量145城市年用氣量中還應(yīng)計入未預(yù)見量，主要是指管網(wǎng)的燃氣漏損量和發(fā)展過程中未預(yù)見的供氣量。一般未預(yù)見量按總用氣量的5％計算。

146年用氣量：城市各類燃氣用戶的用氣情況是不均勻的，是隨月、日、時而變化的，這是城市燃氣輸配工程中必須考慮的一個特點用氣不均勻性可以分為三種：即月不均勻性（或季節(jié)不均勻性）、日不均勻性和時不均勻性。147用氣工況是一種時間過程，即用氣量隨時間的變化。148一、月用氣工況

居民月用氣不均勻性的主要影響因素是氣候條件。公共建筑用氣的月不均勻規(guī)律及影響因素，與各類用戶的性質(zhì)有關(guān)，但與居民生活用氣的不均勻情況基本相同。工業(yè)企業(yè)用氣的月用氣量較為穩(wěn)定，其不均勻規(guī)律主要取決于生產(chǎn)工藝的性質(zhì)。建筑物采暖的用氣工況與城市所在地區(qū)的氣候有關(guān)。1、不同用戶的月用氣工況特點：1492、表示方法月不均勻系數(shù)反應(yīng)一年中，月與月之間用氣量不平衡。月高峰系數(shù)月不均勻系數(shù)的最大值計算月150月份哈爾濱北京上海月份哈爾濱北京上海一1.101.051.12七0.930.880.91二1.031.031.32八0.940.910.91三1.020.931.12九0.971.010.91四0.970.991.03十1.021.010.92五0.951.030.97十一1.071.070.91六0.940.940.91十二1.051.150.98居民生活用氣不均勻性151根據(jù)各類用戶的年用氣量及需用工況，可編制年用氣圖表可制定供氣計劃——各月如何供氣確定給緩沖用戶的供氣能力和所需的儲氣設(shè)施——季節(jié)性儲氣安排管網(wǎng)及設(shè)備的維護、修理計劃152居民生活習(xí)慣工業(yè)企業(yè)工作和休息制度室外氣溫變化1月（周）內(nèi)日用氣波動居民生活和公共建筑日用氣工況主要取決于居民生活習(xí)慣，具有周周期性。工業(yè)企業(yè)和采暖用氣量日不均勻系數(shù)按均衡用氣考慮。153日不均勻系數(shù)一個月（或一周）中，日用氣量的變化情況日高峰系數(shù)日不均勻系數(shù)的最大值計算日154三、小時用氣工況1、不同用戶的小時用氣工況特點：城市中各類用戶的小時用氣工況均不相同，居民生活和公共建筑用戶的用氣不均勻性最為顯著。每日有早、午、晚三個用氣高峰。工業(yè)企業(yè)用戶小時用氣與生產(chǎn)班制有關(guān)，生產(chǎn)時段內(nèi)波動很小。對于采暖用戶，如為連續(xù)采暖，小時用氣波動較小。若為間歇采暖，小時用氣波動較大。155小時不均勻系數(shù)一日中小時用氣量的變化情況小時高峰系數(shù)小時不均勻系數(shù)的最大值例：居民和公建小時最大用氣量占日用氣量的11.27%，計算小時高峰系數(shù)。156不均勻系數(shù)法同時工作系數(shù)法確定燃氣管網(wǎng)小時計算流量的方法小范圍的居民生活用氣(一般在2000戶以內(nèi))，尤其是燃氣支管和庭院管道。整個城鎮(zhèn)全體居民生活用氣（居民、公建、工業(yè)）；城市燃氣分配管道。城市燃氣輸配系統(tǒng)的管徑、設(shè)備的通過能力和儲存設(shè)施容積不能直接用燃氣的年用氣量來確定，而應(yīng)按計算月的小時最大流量來計算。小時計算流量的確定，關(guān)系著燃氣輸配系統(tǒng)的經(jīng)濟性和可靠性。157一、城市燃氣分配管道的計算流量確定方法：不均勻系數(shù)法供氣量最大利用小時數(shù)1、不均勻系數(shù)法由年用氣量和用氣不均勻系數(shù)求得。是分配管道所供應(yīng)的各類用戶燃氣小時用氣量變化疊加得到的小時用氣量之和中的最大值。對于只有居民和公共建筑用氣的燃氣輸配系統(tǒng)：158Q--燃氣管道計算流量，Nm3/h； Qy--年用氣量，Nm3/年；K1max--月高峰系數(shù)K2max--日高峰系數(shù)

K3max--小時高峰系數(shù)計算公式：159對高峰系數(shù)的說明應(yīng)根據(jù)城市用氣量的實際統(tǒng)計資料確定。新建城鎮(zhèn)：K1max=1.1~1.3；K2max=1.05~1.2；K3max=2.2~3.2(當(dāng)供氣戶數(shù)多時，取低限值；總戶數(shù)少于1500戶時，可取K3max=3.3~4.0)計算公式：160所謂供氣量最大利用小時數(shù)就是假設(shè)把全年8760（24×365）所使用的燃氣總量，按一年中最大小時用量連續(xù)大量使用所能延續(xù)的小時數(shù)。

2、供氣量最大利用小時數(shù)161供氣量最大小時數(shù)與不均勻系數(shù)間的關(guān)系為：

n=8764/(K1maxK2maxK3max)可見，不均勻系數(shù)越大，則供氣量最大利用小時數(shù)越小。式中：Q——燃氣管道計算流量，Nm3/h；

Qy——年用氣量，Nm3/a；

n——供氣量最大利用小時數(shù)，h/a。居民及公共建筑供氣量最大利用小時數(shù)隨城市人口的多少而異，城市人口越多，用氣量比較均勻，則最大利用小時數(shù)較大。目前我國尚無n值的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，下表僅供參考。162163二、室內(nèi)、庭院及支管的計算流量

確定方法:

同時工作系數(shù)法，即按燃氣灶具的額定耗氣量和同時工作系數(shù)K0來確定。同時工作系數(shù)K0：反映燃氣用具集中使用的程度，與用戶的生活規(guī)律、燃氣具的種類、數(shù)量等因素有關(guān)。

......QnQnQ164計算公式Q----室內(nèi)及庭院燃氣管道的計算流量，Nm3/h；Kt———不同類型用戶的同時工作系數(shù)；當(dāng)缺乏資料時，Kt=1；K0---相同燃具或相同組合燃具的同時工作系數(shù)，居民生活用燃具可查規(guī)范得到，公共建筑和工業(yè)用燃具可按加熱工藝要求確定；N-----相同燃具或相同組合燃具數(shù)；Qn----相同燃具或相同組合燃具的額定流量，Nm3/h。所有雙眼灶不可能在同一時間使用，所以實際上燃氣小時計算流量小于所有雙眼灶額定流量的總和。各種不同工況的燃氣用具的同時工作系數(shù)是不同的，燃氣用具越多，則燃氣用具同時工作的可能性就越小，系數(shù)也越小。該系數(shù)還隨燃具類型而異。具體其他類型燃具的同時工作系數(shù)可由相應(yīng)的手冊查得。

165戶數(shù)烤箱、熱水器雙眼灶，熱水器10.70.820.510.5530.440.4740.380.4250.360.3960.330.3670.300.3380.280.3190.260.29100.250.27166戶數(shù)烤箱、熱水器雙眼灶，熱水器150.220.24200.200.22300.190.21400.190.20500.180.20600.180.19700.180.19800.170.18900.170.181000.170.18167不同燃氣具同時工作系數(shù)某居住區(qū)共有居民2500戶，每戶居民按３口計算已知低熱值17074kJ/m3居民用氣量指標(biāo)2800MJ/人年系數(shù)自己確定計算從中低壓調(diào)壓站至小區(qū)庭院管入口管線小時計算用氣量。168某樓居民40戶，其中３０戶裝了燃氣熱水器，其中：雙眼灶熱負荷23450kJ/h熱水器熱負荷25590kJ/h煤氣低熱值17074kJ/m3計算該樓供氣管道的小時計算用量1691701000200500200100？例3思考題在應(yīng)用同時工作系數(shù)確定燃氣支管的計算流量時，局部性燃氣管道的節(jié)點各管段計算流量之間不滿足流量的連續(xù)性。171供需平衡方法儲氣容積的計算172一、供需平衡的方法

燃氣生產(chǎn)——用戶

燃氣的生產(chǎn)，即氣源燃氣消費者（或燃氣用戶）中間環(huán)節(jié)，比如管網(wǎng)、儲罐以及其它設(shè)備1731、改變?nèi)細馍a(chǎn)能力天然氣：距離產(chǎn)地不遠，調(diào)節(jié)氣井?dāng)?shù)直接調(diào)整，可平衡部分月不均勻用氣。人工燃氣：調(diào)節(jié)氣源的生產(chǎn)能力，對爐子運行參數(shù)進行調(diào)整；設(shè)置機動氣源：利用油制氣、發(fā)生爐煤氣、液化石油氣充當(dāng)機動氣源?？捎脕碚{(diào)節(jié)月、日、甚至小時不均勻用氣。1742、利用緩沖用戶發(fā)揮調(diào)度作用

大型的工業(yè)企業(yè)、鍋爐房可作為城市燃氣供應(yīng)的緩沖用戶；夏季燒氣冬季燒煤，平衡季節(jié)不平衡，及部分日不平衡；調(diào)整企業(yè)作息時間平衡日不平衡及小時不平衡；1753、利用儲氣設(shè)施1)地下儲氣：用來平衡季節(jié)不均勻用氣2)低溫液態(tài)儲存：適于調(diào)節(jié)各種不均勻用氣。3)高壓管束儲氣及長輸干管末段儲氣：用于平衡耗氣小時不均勻性。4)用儲氣罐儲氣：儲氣罐只能用來平衡日及小時不均勻用氣。176指滿足周調(diào)峰和日調(diào)峰所需的儲氣容積。二、儲氣容積的計算

日調(diào)峰儲氣容積計算如果氣源產(chǎn)量能夠根據(jù)需用量改變一周內(nèi)各天的生產(chǎn)工況時，儲氣容積以計算月最大日燃氣供需平衡要求確定。根據(jù)計算月燃氣消耗的日或周不均衡工況計算儲氣容積日調(diào)峰儲氣容積周調(diào)峰儲氣容積周調(diào)峰儲氣容積計算如果氣源產(chǎn)量不能夠根據(jù)需用量改變一周內(nèi)各天的生產(chǎn)工況時，應(yīng)按計算月平均周的燃氣供需平衡要求確定。177根據(jù)工業(yè)與民用用氣量的比例確定所需儲氣容積。計算小時平均供氣量；計算燃氣供應(yīng)量的累計值；計算小時用氣量；計算用氣量的累計值；燃氣供應(yīng)量與用氣量的累計值之差，即為每小時末燃氣的儲存量根據(jù)計算出的最高與最低儲氣量絕對值之和得出所需儲氣容積。

178已知：計算月平均周用氣量，日不均勻系數(shù)及小時不均勻系數(shù)，以計算周調(diào)峰儲氣容積。計算月最大日用氣量及小時不均勻系數(shù)，以計算日調(diào)峰儲氣容積。已知某城鎮(zhèn)計算月最大日用氣量為2800000m3/d，氣源在一天內(nèi)連續(xù)均勻供氣。每小時用氣量占日用氣量的百分數(shù)見下表，試確定所需的儲氣容積。

179小時0-11-22-33-44-55-66-77-88-99-1010-1111-12％1.91.511.402.051.582.914.125.085.185.216.326.42小時12-1313-1414-1515-1616-1717-1818-1919-2020-2121-2222-2323-24％4.94.814.754.755.827.66.164.574.483.252.772.46180小時燃氣供應(yīng)量的累計值用氣量燃氣的儲存量小時燃氣供應(yīng)量的累計值用氣量燃氣的儲存量該小時內(nèi)累計值該小時內(nèi)累計值0-14.171.91.92.2712-1354.174.948.585.591-28.341.513.414.9313-1458.344.8153.394.952-312.51.44.817.6714-1562.504.7558.144.363-416.672.056.869.8115-1666.674.7562.893.784-520.841.588.4412.416-1770.845.8268.712.135-625.002.9111.3513.6517-1875.007.676.31-1.316-729.174.1215.4713.7018-1979.176.1682.47-3.37-833.345.0820.5512.7919-2083.344.5787.04-3.78-937.55.1825.7311.7720-2187.504.4891.52-4.029-1041.675.2130.9410.7321-2291.673.2594.77-3.110-1145.846.3237.268.5822-2395.842.7797.54-1.711-1250.006.4243.686.3223-24100.002.46100.0001、氣源按計算月最大日平均小時供氣量均勻供氣，設(shè)每日氣源供氣量為100，則每小時平均供氣量為100/24=4.17；2、計算日或周的燃氣供應(yīng)量的累計值；3、計算日或周的用氣量的累計值；4、燃氣供應(yīng)量與用氣量累計值之差，即為每小時末燃氣的儲存量5、根據(jù)計算出的最高與最低儲氣量絕對值之和得出所需儲氣容積。最高