资源预览内容
第1页 / 共12页
第2页 / 共12页
第3页 / 共12页
第4页 / 共12页
第5页 / 共12页
第6页 / 共12页
第7页 / 共12页
第8页 / 共12页
第9页 / 共12页
第10页 / 共12页
亲,该文档总共12页,到这儿已超出免费预览范围,如果喜欢就下载吧!
资源描述
燃气输配 安徽建筑工业学院环境与能源工程学院 绪论能源与燃气 天然气资源的用途 能源行业:发电、交通运输、工业、生活(取暖、热水、炊事) 化工原料 我国主要用与民用炊事,还用于燃气空调、汽车等 第一章燃气的分类及性质 可燃成分:氢气(H2)、一氧化碳(CO)、低级碳氢化合物(烃类) 饱和烃:甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、CmH2m+2 不饱和烃:乙烯(C2H4)、丙烯(C3H6)、CmH2m CmHn或C1、C2、C3、 不可燃成分:CO2、N2、O2(单纯的O2是不可燃的)、水及少量杂质 按矿藏特点分类 气田气由气田开采出来的纯天然气 凝析气田气含有少量石油轻质馏分的天然气 石油伴生气与石油共存,伴随石油一起开采出来的天然气、油气分离 煤层气(煤田气)煤形成过程中产生,在地质断层和 褶皱地带附近“涌出” 常会与空气混合引起爆炸 矿井气(矿井瓦斯)在开采煤的过程中,煤层气与矿井空间空气形成,抽吸出向城镇提供矿井气 不抽出会引起瓦斯爆炸 火焰特征 离焰气流速度大于火焰传播速度 脱火气流速度远大于火焰传播速度而吹熄 黄焰燃烧不充分 回火气流速度小于火焰传播速度 防止结露的方法:要求环境温度至少比露点高5 升温(不实际) 管道保温 掺混空气(图1-9,10,11) 爆炸下限:当可燃气体的含量减少到不能形成爆炸时的含量 爆炸上限:当可燃气体的含量增加到不能形成爆炸时的含量 第二章 城市燃气需用量及供需平衡规划、储配的依据 居民:表2-1 商业:表2-2 其它:折算 小时计算流量确定管径 不均匀系数法 同时工作系数法 作用 调峰 故障时保障供气 合理布置,提高输气能力 掺混 地下储气(P228)利用枯竭油田储气,夏季注气,冬季 采气 液态储存液化石油气(P224) 液化天然气(P225)常压、-162,深度冷冻 压缩天然气 CNG 管道储气(P221)长输干管末端储气或地下管束储气 储气罐低压湿式储气柜(人工煤气)(P207) 高压球罐(天然气)(P214) 2.全部按最大负荷利用小时法计算 用气越均匀, K1K2K3 max越小,n越大 表2-4n、QyQ 二、同时工作系数法(小区、庭院、室内管道) K燃具同时工作系数,反映燃气集中使用的程度 表2-5、2-6用户越多,K越小 用统计方法得出K 第四节 燃气输配系统的供需平衡 一、供需平衡方法 1.改变气源的生产能力(可能性不大); 2.利用缓冲用户(注意发展工业、汽车用气等用气大户); 3.利用储气设施 例13:比较考虑z与不考虑z的区别 解题步骤:各组分Tc,PcTm,c,Pm,c Tr,Pr 检查Tr 大于1还是小于1 Tr 1,查图1-4 z 不考虑z(z 1)V0减少6% 例14(其中) 比容 不考虑z(z 1)减少13% 五、动力粘度(粘度) 混合气体:(0时) 混合液体: gi质量成分 修正: C实验系数(注意:有量纲!) Ci 表1-2、1-3 xi分子成分 运动粘度: 例15: 气体 在一定温度下,密闭容器中液体及蒸气处于动态平衡时蒸 气的压力(绝对压力) 六、饱和蒸气压(蒸气压) 与容器大小及液量无关,仅与温度有关 混合液体的蒸气压: 由道尔顿定律 由拉乌尔定律 Pi任一组分的蒸气分压 Pi该纯组分的蒸气压(表1-5) 理解: 表1-5:同一温度,丙烷蒸气压高于正丁烷蒸气压 图1-6:丙烷占的比例越大,混合液体的蒸气压就越高 图1-7液化石油气钢瓶(15) ,(与钢瓶内体积及液量无关) 七、相平衡常数Ki 某一温度下的气液两相平衡系统中,某一组分纯的蒸气压 Pi与混合液体的蒸气压P之比为一常数Ki,即 液相:拉乌尔定律 气相:分压定律 意义: yi与xi之比也是常数Ki 。由相平衡常数Ki,可计算 已知气相组成yi求液相组成xi;或已知液相组成xi 求气相组成yi如液化石油气 换算公式: (1)已知液相xi,求气相yi (2)已知气相yi ,求液相xi 两边求和 所以 例16:已知液相xi,求气相yi 1.公式换算法 2.查图1-8求Ki法 例17:已知气相yi ,求液相xi 20 t P 3(丙烷) 基线 K 1.26 0.67MPa 1.公式换算法 2.查图1-8求Ki法 Ki 1?yi xi ,即气相组分大于液 相组分?易蒸发 Ki是表示相对蒸发程度的量度 八、沸点和露点 1.沸点 2.露点 气化 蒸发:液体表面的气化(任何温度) 沸腾:液体内部的气化(沸点温度) 表1-6表明,Cm越高,沸点越高,故寒冷地区液化气 应以C3为主 某一压力下,未饱和气体冷却到饱和状态时的温度(饱 和蒸气压所对应的温度,即此压力下的沸点) 露点计算: 原理气液平衡时满足 假设露点温度为T,查图1-8可得Ki,是否满足 公式 1 例18:已知灌装时的组分和不同剩余时的组分,求在不 同温度下液化气的蒸气压 参见P15图1-7,15 已知灌装时组分就可知不同剩余时 的组分 例19:假设露点温度T1 55 ,求Ki 由于T,Ki, 再设露点温度为T2 65 Ki 1.15 0.92 1 55 65 T T 61.5 内插法 T 例110:求掺混空气后的露点 由于异丁烷露点高于丙烷,所以按15%异丁烷查图1-11 露点的直接计算(略) 九、气化潜热(计算高发热值需要) 1kg液体变成与其处于平衡态的蒸气所吸收的热量 混合气体气化潜热 表1-8,1-9 T-S图 T,r;Tc时,r 0 潜热越大,越不易挥发,潜热间接地表示液体挥发程度 气化 潜热 T O S c 气化线 十、容积膨胀 液态CmHn比水的膨胀系数大16倍 单一液体: t2t1范围膨胀系数平均值,见表1-10 混合液体: 注意:容积成分ki 例112:步骤V10V40 不可装满 十一、爆炸极限 可燃气体和空气的混合物遇明火而引起爆炸的可燃气体的浓度范围 P4表1-2常压、293K时,爆炸下限很低 泄漏极易引起爆炸 爆炸极限的计算: 1.只有可燃气体的混合气体 2.含有惰性气体的混合气体 (1-28) 某一惰性气体与某一可燃气体组合,视为混合气体中的一种成分,查图1-12、13得此新组合的爆炸极限,代入(1-29) 例113:爆炸极限范围缩小了 3.含有氧气(混入空气)的混合气体 扣除O2及空气中的N2新的组分,代入(1-31) 返回有空气状态 L混合气体的爆炸下(上)限 (体积% 例114:氧1.7%空气中的N2为1.779/21% 6.4% 剩下容积 100-1.7-6.4 % 91.9% N2 39.7-6.4 % 33.3% () 仿例1-13计算 返回有空气状态 十二、水化物 在一定高压、低温下,析出游离水,在低于湿燃气露点时,与碳氢化合物生成结晶水化物 CmHn?xH2O白色或铁锈色结晶体堵塞管道 图1-14C临界点 防止方法:降压、升温,加防冻剂(使水化物分解)脱水 未来能源:可燃冰。深海永久冻土层内,储量是煤、石油、 天然气之和的2.84倍,1m3相当于160180m3的天然气。我国 可燃冰占石油总储量的一半。 十三、液化石油气的状态图(P-i图) 图1-15CF饱和液体线 CS饱和蒸气线 TEMG低于临界温度的等温线 TE高于临界温度的等温线 单位:kg/kg 饱和液体线x 0,饱和蒸气线x 1 例1-15注意等温线的标法 例1-16分液相和气相比容 例1-17气化潜热 饱和蒸气与饱和液体的焓差 例1-18绝热是等熵过程 例1-19节流前后焓值不变,液体开始为饱和液体(x 0) 例1-20 调压器:节流调压,等焓过程,气体开始为饱和 蒸气(x 1) 第一节城市燃气的需用量 一、供气对象(六类) 居民生活用气特点:单户用气量不大,用气随机性强 要保证连续稳定供气 商业用气特点:用气量不是很大,用气有规律 工业企业用气特点:用气量大,有规律、均匀,可要求调节(如让气) 采暖通风和空调用气特点:季节性强 是今后发展方向 燃气汽车用气CNG(压缩天然气),城市公交 其它用气发电、农业等等以及管道漏损 二、供气原则 民用:优先 工业:提高质量、减少污染、缓冲用户 工业与民用供气比例:提高工业用气比例,平衡城市用气的不均匀性 三、城市燃气需用量的计算 1.用气定额:统计意义 2.城市燃气年用气量计算 居民:式(2-1) 商业:式(2-2) 工业:折算或式(2-3) 供暖:式(2-4、2-5) 燃气汽车:折算 其它:暂按5% 注意区别t1,t2,t3,n,n1 第二节燃气需用工况 工况动态的 计算工况流量满足最大负荷,且燃具的压力是额定压 力,流量是额定流量时的工况 用气的不均匀性 一、月用气不均匀性 居民、商业用气气候因素 9.8 8.3 7.4 6.9 6.6 7.0 7.3 8.0 9.0 9.7 10.1 9.9 用气 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 月份 上海1996年居民每月用气量占年用气量的百分数 工业用气生产工艺的性质 供暖用气城市所在地的气候 式(2-6)为供暖月用气量占整个采暖期用气量的百分比 月不均匀系数: 月高峰系数,该月为计算月 1.23圣诞 1.08寒冷 0.98 1.15寒冷 12 0.86 0.94 0.91 0.94 7 1.05 1.03 1.32春节 1.03 2 香港 哈尔滨 上海 北京 月份 几个城市的K1 二、日用气不均匀性 17.5 16.3 13.4 13.3 13.4 13.3 12.8 用气百分比 日 六 五 四 三 二 一 星期 某地民用用气周不均匀性的平均值 工业平时、厂休 供暖波动小 日不均匀系数: 日高峰系数,是该月中最大的 日不均匀系数 注意:不考虑特大负荷情况(如春节前) 三、小时用气不均匀性 小时不均匀系数: 小时高峰系数,是该日中 最大的小时不均匀系数 表2-3居民波动大 工业波动小 第三节 燃气输配系统的小时计算流量 一、不均匀系数法(城市输配管道) 1.按计算月小时最大流量设计 K1、K2、K3均是指计算月的最大值 或 (10%) 城市居民、商业用气高峰系数 2.544.99 2.203.20 1.051.20 1.101.30 一般 2.664.10 2.903.24 1.10 1.15 哈尔滨 3.704.12 2.72 1.101.17 1.201.30 上海 3.204.20 2.643.14 1.031.07 1.151.25 北京 K1K2K3 max K3max K2max K1max 城市 注:用户多,K3max取小值;用户少, K3max取大值 (甚至3.304.00) 季节性用气(采暖等):用小时高峰用量计算(最大负荷利用小时法) Qy整个采暖期用气量(例如四个月) n最大负荷利用小时数(例如二个月) 夏天制冷、冬天采暖按两者的最大者取一 计算流量 Q+Q确定管径 * * 一、能源的发展过程和趋势 18世纪60年代起 煤炭替代薪柴 能源结构的第一次大转变 20世纪20年代起煤炭、石油、天然气 能源结构的第二次大转变 本世纪前半期新能源 难以大规模利用,正是天然
网站客服QQ:2055934822
金锄头文库版权所有
经营许可证:蜀ICP备13022795号 | 川公网安备 51140202000112号