第三章 城市天然气3.1 城市燃气管道压力级制分类城市燃气管道压力级制如表 3-1。城市燃气管道压力级制 表 3-1名 称 压力值 P(MPa)A 0.8=1.6Ma大 工 业 户 专 用 调 压 站高 ， 中 压 调 压 站 中 ， 中 调 压 器区 域 调 压 站（ 雷 诺 式 )利 用 楼 栋 调 压 器 利 用 公 福 ， 小 工 业用 户 利 用楼 栋 调 压P=2K专 用 调 压公 共 设 施 居 民 用 户居 民 用 户 居 民 用 户 居 民 用 户长 输 管 线中 压 A管 网0-4中 压 A管 网 P=0.8-2M兼作热水或炊事，这样，冬季用气量反而比夏季的用气量少。公共建筑用气量的季节或月不均匀情况与居民生活用气情况基本相似。工业企业一般是连续生产的，用气量比较均匀。但是，随着冬季室外气温、水温的降低，用气量也有所增加。建筑物采暖用气量取决于气候条件。采暖月用气量占全年用气量的百分数可按下式计算：qm=100(t1-t2)n/ (t1-t2)n式中：q m采暖用气量占全年用气量的百分数%；t1室内计算温度（） ；t2该月平均气温（） ；n该月采暖天数。根据各类用户年用气量和用气不均匀性，可编制出年用气量图表，它对制定供气和储气计划方案、安排管道和设备的季节维修计划有着实际意义。K1=该月平均日用气量/全年平均日用气量十二个月中平均日用气量最大的月，也就是不均匀系数最大的月，称为计算月，并将月最大不均匀系数 K1max称为月高峰系数。月高峰一般出现在春节前后。图 3-6 所示为居民生活和公共建筑月用气量变化曲线。2. 日不均匀性居民生活和公共建筑在月内或周内用气量的变化主要取决于生活习惯。平日与假日的用气规律不相同。我国城市，一般从星期一图 3-6 居 民 和 公 共 建 筑 月 用 气 量 变 化 曲 线模拟用气量立方米/秒月 份12345678910112至星期五的用气量变化不大，星期六和星期日用气量则增加，节日前和节假日的日不均匀性尤其突出。工业企业用气量的日不均匀性平日波动不大，只是在轮休日和节假日波动较大。采暖期间，采暖用气量的日不均匀性不明显。日不均匀性用日不均系数表示：K2=该月中某日用气量/该月平均日用气量该月中日最大不均匀系数 K2max称为该月的日高峰系数。图 3-7 所示为一周中各天居民生活和公共建筑用气量变化曲线。3. 小时不均匀性居民生活和公共建筑的小时用气量不均匀性最为显著。它与居民生活习惯、气化住宅的数量以及职工职业类别等因素有关。每日有早、午、晚三个用气量高峰，早高峰最低。由于生活习惯和作息制度不同，有的城市晚高峰低于午高峰。星期日一般仅有午、晚两个高峰。图 3-8 所示为居民生活和公共建筑小时用气量变化曲线。模拟用气量10 标米 /日 星 期图 3-7 居 民 和 公 共 建 筑 周 用 气 量 变 化 曲 线星 期 一 星 期 二 星 期 三 星 期 四 星 期 五 星 期 六 星 期 日一 日 中 各 小 时小时用气量占日用气量百分数图 居 民 和 公 共 建 筑 小 时 用 气 量 变 化 曲 线工业企业小时不均匀性不那么明显。对于有集中采暖的用户，若为连续采暖，则小时用气量变化不大，一般晚间稍高一些；若为间歇采暖，则波动较大。图 3-9 所示为各类用户小时总用气量变化曲线。3.4.2. 用气量的计算和供需平衡为了保证高峰用气时运行正常，城市燃气管道及设备的通过能力，应按计算月最大小时流量来计算。因此，小时计算流量的确定，关系着燃气输配的经济性和可靠性。小时计算流量定得偏高，将会增加输配系统的投资；定得偏低，又会影响对用户的正常供气。1. 用气量的计算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)不均匀系数法在计算燃气分配管网时，最大小时计算流量可用不均匀系数法平 均 小 时 供 气 量居 民 和 公 共 建 筑 用 气 量10 标立方米/小时 工 业 企 业 用 气 量采 暖 平 均 用 气 量 小 时图 3-9 各 类 用 户 小 时 总 用 气 量 变 化 曲 线求得：Q=(Qy/36524)K1maxK2maxK3max式中：Q最大小时计算流量（标米 3/小时） ；Qy年用气量（标米 3/年） ；K1max月高峰系数，一般取 1.11.3；K2max日高峰系数，一般取 1.051.2；K3max小时高峰系数，一般取 2.23.2。用气的高峰系数应根据城市用气量的变化情况进行实际统计确定。对于用气不均匀性不甚明显的用户，高峰系数可取较小值。对于北方城市，居民冬季用煤炉采暖兼作热水和炊事时，K 1max或取较小值。供应用户数多时，K 2max可取较小值。工业企业小时不均匀性不甚明显，K 3max可取较小值。采暖用气量不均匀性应根据当地的气象资料和采暖用气工程来确定。(2)同时工作系数法在计算庭院燃气管道时，最大小时计算流量，应根据燃具的额定流量及其同时工作系数确定，计算公式如下：Q=K0 QnN式中：Q 庭院及室内管道的最大小计计算流量（标米 3/小时） ；K0某种燃具的同时工作系数；N同一类型燃具的数目；Qn该类型燃具的额定流量（标米 3/小时） 。根据调查与测定， 城镇燃气设计规范 （GB50028-93）推荐，当每户居民仅使用一台双眼灶时，其同时工作系数列于下表。当每户居民使用两个单眼灶时，同时工作系数也可参照此表选取同时工作系数 K0 的值。居民生活同时使用双眼灶的同时工作系数 表 3-2同类型燃具数目 N 1 2 3 4 5 6 7 8 9同时工作系数 K0 1.00 1.00 0.85 0.75 0.68 0.64 0.60 0.58 0.55同类型燃具数目 N 10 15 20 25 30 40 50 60 70同时工作系数 K0 0.54 0.48 0.45 0.43 0.40 0.39 0.38 0.37 0.36同类型燃具数目 N 80 100 200 300 400 500 600 1000同时工作系数 K0 0.35 0.34 0.31 0.30 0.29 0.28 0.26 0.25随着人民生活水平的提高，使用燃具类型越多。对于同时使用双眼灶和小型热水器的用户，其同时工作系数 K0 可参考表来选取。从表 3-2 可见，用户数越多，同时工作系数就越小，其计算流量远非所有燃气灶具额定流量之和，并且该系数还随燃具类型而异。居民生活同时用双眼灶、小型热水器的同时工作系数 表3-3同类型燃具数目 N 1 2 3 4 5 6 7 8 9同时工作系数 K0 0.8 0.55 0.47 0.42 0.38 0.35 0.33 0.31 0.29同类型燃具数目 N 10 15 20 25 30 40 50 60 70同时工作系数 K0 0.27 0.25 0.22 0.215 0.21 0.20 0.195 0.19 0.185同类型燃具数目 N 80 100 200 300 400 500 600 1000同时工作系数 K0 0.18 0.175 0.17 0.165 0.16 0.155 0.15 0.1452. 供需平衡城市燃气用户的用气量随时在变化着，但生产和供应燃气的设备不可能按用户的用气量而变化。为了解决供、需之间的矛盾，就必须研究生产与使用的平衡的问题。燃气的生产不可能按用气量小时不均匀情况进行调节。一般来说，制气设备的最大日产量是不变的，并以小时平衡制气能力进行生产。确定设备平均小时制气能力，既要考虑设备、管道投资的经济性，又要保证任何时候供气的可靠性，也就是不宜过大或过小。否则，在一日内，各用气高峰时，会出现供不应求的现象；相反，在一日内，各用气低峰时，会出现供过于求的现象。这样，供不应求时燃气的不足部分或供过于求时燃气的剩余部分，必须进行合理、有效的平衡。目前在城市燃气供应中常用的平衡方法有下列几种：（1） 用储气设施大多数有人工燃气的城市，都采用金属贮气罐储气。这种储气方式投资较大，但它有多种功能。如：A 可随燃气用气量的变化，补充制气设备不能及时供应的部分燃气量；B 在计划检修或制气设备发生暂时故障时，能维持一定程度的供气；C 贮罐本身可起到大混合器的作用，可混合各种不同性质的燃气，同时又输送性质均匀稳定的燃气。在天然气资源丰富的国家，根据地质构造条件可设置地下贮气库，它具有储气量大、投资省的特点。对于高压长距离输送的天然气，可在城市管网门站前缘的高压管道上，采取管道末端储气。一些进口天然气的国家，越来越注重发展天然气液态储存技术，因为天然气在 0.56 大气压、-161时可液化，并可在固定或活动的贮罐内储存；而将它由液态再气化成气态时，则体积膨胀 600 倍，对调节小时用气不均匀性非常方便。（2） 设置缓冲用户和发挥调节作用有些工业企业、锅炉房可被选作城市燃气调峰的缓冲用户。即夏季用气低峰时，将剩余的燃气供给它们使用，而冬季用气高峰时，这些用户改用其它燃料。这样，可平衡季节不均匀用气和部分日不均匀用气。另外，可调整大型工业企业用户的厂休日和作息时间，以平衡部分日不均匀用气。（3） 设置机动气源一般的制气设备生产能力变化幅度不大，如果要靠改变气源生产能力实现调峰，投资势必很大。如焦炉煤气的生产，产气量受焦炭产品的需要的制约，通常产气量是不能改变的。但在保证燃气燃烧特性不变的前提下，设置机动灵便的制气设备（油制气炉、发生炉等） ，还是可以调节季节或日用气不均匀性的，甚至也可平衡小时用气不均匀性。根据气源的可调能力，通常贮气罐的容积是以最大日燃气供需平衡要求确定的，也可按计算月平均周的燃气供需平衡要求来确定。为了平衡一天中的不均匀用气设置储气设备，则制气设备可以最大日平均小时供气量均匀地供气。夜间用气量低时，多余燃气储存在贮气罐内，以补充日间用气量高于生产量（供气量）时的不足部分。3.5 安全及科学管理燃气行业作为与城市建设、发展和人民日常生活及生命财产息息相关的特殊行业，其安全重要性已得到社会的广泛重视。天然气气质纯净、热值高，比重小，较其他燃气安全性高。但毕竟是易燃易爆的物质，且运行压力高，输送速度（流速）大，所以，安全管理作为燃气行业的生命线仍必须放在首位。3.5.1 安全工作的全过程管理1. 目的设计勘察阶段（1） 要审查设计单位资质。（2） 设计文件严格执行国家有关法律、法规及技术规范。（3） 设计部门应有完善的质保体系、责任落实。（4） 安全设施应与主体工程同时设计、施工和投入使用，充分考虑管道沿线地质及社会环境等情况对管道安全可靠性的影响，以及项目规模、功能、使用期限、材料和设备的选择、抗震及抗外力破坏能力等。2. 工程建设阶段（管网及设备施工安装）（1）施工企业的相应资质认可，并在其等级许可的范围内从事施工。（2）工程招、投标要公开、公平、公正：（3）施工单位实行领导责任制，质量责任制：（4）施工按规定实行工程监理制，其监理由取得相应资质的第三方承担。（5）按设计要求进行压力试验及气密性试验，合格后方可投入试运行。按规定进行竣工验收，合格后方可交付使用。建设施工过程的质量监督，特别是隐蔽工程，如基础、防腐保护等都要签证。3. 管道运行及管理措施（1）对新建或停运后再启用的管道，在投用前必须编制投产方案，并严格组织实施。（2）对运行中的管网，应当严格执行安全管理制度和技术操作规程，以及生产指挥系统的统一调度。（3）根据供气量的改变和季节变化，合理调整管网运行的各项工艺参数。（4）定期定时巡线检查和维护管网设施、设备，使其处于完好状态，按事故“三不放过”的原则，严格对事故隐患进行处置，定期对用户的供气设施及燃气用具进行安全检查。（5）制定管网的事故预案，专业管理部门对抢修备件及工具、物品必须齐全。（6）从业人员必须落实岗位技能培训和安全教育合格，不断提高员工业务素质