第04章 城市燃气管网系统.ppt

第1页：城市燃气输配

城市燃气输配

• 绪论
• 第一章燃气的分类及其性质
• 第二章城市燃气需用量及供需平衡
• 第四章城市燃气管网系统
• 第五章燃气管道及其附属设备（自学）
• 第六章燃气管网的水力计算
• 第七章燃气管网的水力工况
• 第八章燃气管网的技术经济计算
• 第九章燃气的压力调节及计量
• 第十一章燃气的储存

第2页：第四章城市燃气管网系统

第四章城市燃气管网系统气源厂用户门站用户液化石油气储配站用户

第3页：第四章城市燃气管网系统

第四章城市燃气管网系统

• 城市燃气管网的分类及其选择
• 城市燃气管道的布线
• 建筑燃气供应系统

第4页：第一节城市燃气管网的分类及其选择

第一节城市燃气管网的分类及其选择

• 燃气管道的分类
• 城市燃气管网及其选择

第5页：一、燃气管道的分类

一、燃气管道的分类

• 按用途分类
• 按敷设方式分类
• 按输气压力分类
• 按管网形状分类

第6页：(一)按用途分类

(一)按用途分类

• 长距离输气管线
• 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
• 在供应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
• 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

第7页：(一)按用途分类

(一)按用途分类

• 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）
• 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

第8页：(二)按敷设方式分类

(二)按敷设方式分类

• 地下燃气管道
• 埋设于土壤中
• 当管段需要穿越铁路、公路时，有时需加设套管或管沟，因此有直接埋设和间接埋设两种
• 城市燃气管网大多属于这一类
• 架空燃气管道
• 在工厂区，由于地下工业管道很复杂，同时为了方便管理，常采用架空燃气管道
• 在住宅区内，为施工与检修方便，也可将小口径管道贴墙架设

第9页：(三)按输气压力分类

(三)按输气压力分类

• 分类原因——
• 燃气管气密性有特别严格的要求，漏气可能导致火灾、爆炸、中毒或其他事故
• 燃气管道中的压力越高，管道接头脱开或管道本身出现裂缝的可能性和危险性也越大
• 当管道内燃气的压力不同时，对管道材料、安装质量、检验标准和运行管理的要求不同

第10页：(三)按输气压力分类

(三)按输气压力分类

• 以往我国城市燃气管道根据输气压力（MPa）一般分为：
• 高压A 0.8<P≤1.6MPa
• 高压B 0.4<P≤0.8MPa
• 中压A 0.2<P≤0.4MPa
• 中压B 0.005<P≤0.2MPa
• 低压P≤0.005MPa

第11页：(三)按输气压力分类国家建设部颁发

(三)按输气压力分类国家建设部颁发的《城镇燃气设计规范》2006版：

• 1）高压A 2.5<P≤4.0MPa
• 2）高压B 1.6<P≤2.5MPa
• 3）次高压A 0.8<P≤1.6MPa
• 4）次高压B 0.4<P≤0.8MPa
• 5）中压A 0.2<P≤0.4MPa
• 6）中压B 0.01≤P≤0.2MPa
• 7）低压P<0.01MPa

第12页：(四)按管网形状分类

(四)按管网形状分类

• 环状管网
• 管道连成封闭的环状
• 是城市输配管网的基本形式，在同一环中，输气压力处于同一等级
• 枝状管网
• 以干管为主管，呈放射状由主管引出分配管而不呈环状
• 在城市管网中一般不单独使用
• 环枝状管网
• 环状与枝状混合使用的一种管网形式
• 是工程设计中常用的管网形式

第13页：燃气用户连接各级管网条件

燃气用户连接各级管网条件

• 居民用户、小型公共建筑用户和小型的工业企业用户
• 大型公共建筑用户和大型工业企业用户，或者对压力要求较高的用户
• 可由中压管道直接供气

一般直接由低压管道供气。

输送人工燃气:压力一般不大于2千帕；

输送天然气时:压力一般不大于3.5千帕；

输送气态液化石油气:压力一般不大于5千帕。

中压燃气管道上的用户，必须通过区域调压器或用户调压器供气，其调压器出口压力一般也不大于2千帕。

第14页：二、城市燃气管网及其选择

二、城市燃气管网及其选择

• 城市燃气输配系统的构成
• 城市燃气管网系统
• 采用不同压力级制的原因
• 燃气管网系统的选择

第15页：（一）城市燃气输配系统的构成

（一）城市燃气输配系统的构成

• 不同压力等级的燃气管网
• 配气站或压气站、各种类型的调压站或调压装置
• 储配站
• 监控与调度中心
• 维护管理中心

第16页：（二）城市燃气管网系统

（二）城市燃气管网系统

• 分类依据—管网压力级制不同组合形式
• 分类单级系统两级系统三级系统多级系统

第17页：1、单级系统

1、单级系统

• 定义：只有一个压力级制，即仅用低压管网输送、分配和供应燃气的系统
• 少数情况也有采用中压单级系统

第18页：（1）单级系统示例１

（1）单级系统示例１

第19页：（2）单级系统示例2低压单级系统

（2）单级系统示例2低压单级系统：可以采用储气柜的压力将燃气直接送入低压管网供应用户，也可以经过低压调压器调压后送入低压管网。

第20页：1、单级系统

1、单级系统

• 适用范围
• 用气量较小，供气范围为2～3公里的城镇和地区
• 当供应范围较大时，必须采用很大口径的管网，这就使输送单位体积燃气的投资和金属耗量急剧增加，不经济

第21页：1、单级系统

1、单级系统

• 优点
• 供应系统简单，维护管理方便
• 不需要压送设备，输配费用小
• 缺点
• 由于供气压力低，致使管道直径较大，一次投资费用较高
• 无稳压器的流程供气压力波动较大，造成用户压力时高时低

第22页：2、两级系统

2、两级系统

• 定义：两个压力级制的管网系统
• 一般
• 中压
• 低压
• 分类：中压B、低压系统中压A、低压系统

第23页：中压B、低压系统示例１气源

中压B、低压系统示例１气源：人工燃气储气:低压储气罐

第24页：中压B、低压系统示例２从气源厂送出

中压B、低压系统示例２从气源厂送出的燃气先进入储配站的低压储气罐，然后由压缩机加压后送入中压管网

第25页：（1）中压B、低压系统

（1）中压B、低压系统

• 优点：
• 可全部采用铸铁管，节约钢材，供应范围比单级系统大得多
• 调压器可以根据需要设置，使低压管网压力工况大为改善
• 缺点：
• 由于使用压送设备，运行费用高于低压单级系统，运行管理亦相当复杂
• 适用范围
• 对于大城市的老市区和小城市街道狭窄、房屋密集地区宜采用

由于大量采用铸铁管，金属耗量大（与钢管比较），承压能力低，容易漏气和断裂，不能大幅度升高管网运行压力以提高管网通过能力，发展的机动性小

第26页：（2）、中压A、低压系统

（2）、中压A、低压系统

• 气源：天然气
• 储气:长输管线末段储气
• 优点:由于高压部分采用钢管，供应规模扩大时，可以大幅度提高管网运行压力，有较大的机动性
• 缺点:耗用钢材较多，安全距离要求大
• 适用范围：对于街道宽阔、建筑物密度较小的大、中城市均可采用

第27页：中压A、低压系统示例三个不连通

中压A、低压系统示例三个不连通

第28页：以下情况必须设置阀门

以下情况必须设置阀门

• 气源厂出厂管道的起点处
• 中压管道各支管处
• 储配站进出口管道处
• 调压室进出口管道处
• 中压管道过河管的两侧
• 中压管道穿过铁路两侧
• 中压管道每隔2km设分段阀门
• 低压管道不设阀门

第29页：3、三级系统

3、三级系统

• 气源
• 天然气或高压人工燃气
• 储气
• 高压储气罐
• 适用范围
• 投资大，通常只有在特大城市、并要求供气有充分保证时才考虑选用

第30页：三级系统示例天然气加压气化煤气

三级系统示例天然气加压气化煤气

第31页：3、三级系统

3、三级系统

• 优点
• 供气比较安全可靠。此系统的高压或次高压管道一般布置在郊区人口稀少地区，若出现漏气故障，危及不到住宅或人口密集地区
• 高压或次高压外环管网可以储存一定数量的燃气
• 缺点
• 系统复杂，维护管理不便
• 经二级调压将使煤气的部分压力消耗在调压器阻力上，这也是造成输配管径大的因素之一

投资大。高压外环往往带不上几处用户，基本上不起配气作用。在同一条道路上往往要敷设二条不同压力等级的管道，因此三组系统管道总长度大于一、二级系统。据某城市的设计方案比较，是一级系统的1.9倍。

第32页：4、多级系统

4、多级系统

• 气源
• 天然气
• 储气
• 地下储气库
• 高压储气罐站
• 长输管线储气

第33页：多级系统示例

多级系统示例

第34页：上述各种管网系统

上述各种管网系统，均采用区域调压站向低压环网供气，此外也可：

• 各街区设调压柜或设楼栋调压箱
• 中压燃气管道进户，调压器设在楼内或用气房间内（有些国家允许）

第35页：（三）采用不同压力级制原因

（三）采用不同压力级制原因

• 管网采用不同的压力级制比较经济
• 各类用户所需要的燃气压力不同
• 消防安全要求
• 在城市未改建的老区，不宜敷设高压管道。而只能敷设中压和低压管道
• 输配系统的建造、扩建和改建需许多年
• 城市老区原先设计的燃气管道压力，大都比近期建造的管道的压力低

第36页：（四）燃气管网系统的选择

（四）燃气管网系统的选择

• 种类及性质
• 供气量和供应压力

气源的发展或更换气源的规划2、城市规模、远景规划情况、街区和道路的现状和规划、建筑特点、人口密度、用户的分布情况供气量小，用气量集中的小型城市，应选用两级或单级制。

第37页：（四）燃气管网系统的选择3

（四）燃气管网系统的选择3、原有的城市燃气供应设施情况4、对不同类型用户的供气方针、气化率及不同类型用户对燃气压力的要求5、用气的工业企业的数量和特点6、储气设备的类型7、城市地理、地形条件，天然和人工障碍物的情况8、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9、大型燃气用户的数目和分布

第38页：（四）燃气管网系统的选择

（四）燃气管网系统的选择

• 全面考虑上述诸因素，进行综合分析，提出多套方案，作技术经济比较，选用经济合理方案

第39页：第二节城市燃气管道的布线

第二节城市燃气管道的布线

• 布线依据
• 高、中压管网的平面布置原则
• 低压管网的平面布置原则
• 管道的纵断面布置原则
• 燃气管道穿越铁路、河流等障碍物的方法管网系统在原则上选定之后，决定各管段的具体位置

第40页：（一）布线依据

（一）布线依据

管道中的燃气压力；

街道及其他地下管道密集程度与布置情况；

街道交通量和路面结构情况，及运输干线分布情况；

所输送燃气含湿量，必要的管道坡度，街道地形变化情况；

与该管道连接的用户数量及用气量情况，该管道是主要管道还是次要管道；

线路上所遇到的障碍物情况；

土壤性质、腐蚀性能、冰冻线深度；

该管道在施工、运行和万一发生故障时，对城市交通及人民生活的影响。宜沿城市道路、人行便道或在绿化地带内。

第41页：（二）高、中压管网的平面布置原则

（二）高、中压管网的平面布置原则

• 高中压管道应连成环网，以保证供气安全可靠
• 高压管道宜布置在城市边缘或有足够安全距离的地带
• 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尽量靠近这类用户，以利于缩短连接支管的长度

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

第42页：（二）高、中压管网的平面布置原则

（二）高、中压管网的平面布置原则

• 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，以利于缩短连接支管的长度
• 从气源厂连接高、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

第43页：高、中压管道应尽量避免穿跨

高、中压管道应尽量避免穿跨、越铁路或河流等大型障碍物，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的主要干线，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作量

当高、中压管网初期的建设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布局（二）高、中压管网的平面布置原则

第44页：（三）低压管网的平面布置原则

（三）低压管网的平面布置原则

• 低压管道供气能力低，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渐增加，故低压管道除以环状管网为主体布置外，也允许存在枝状管网
• 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

第45页：（三）低压管网的平面布置原则

（三）低压管网的平面布置原则

• 有条件时，低压管道以尽可能布置在街坊内兼作庭院管道，以节省投资
• 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

低压管网可以沿街道的一侧敷设，在有轨电车通行的街道上，当街道宽度大于20m，横穿街道的枝管过多，或输、配气量大，而又限于条件不允许敷设大口径管道时，可采用双侧敷设

第46页：（四）管道的纵断面布置原则

（四）管道的纵断面布置原则

• 管道的埋深
• 管道的坡度及凝水缸的设置
• 地下燃气管道与其它管道或构筑物之间的最小垂直间距可由相关规范查得

第47页：1、管道的埋深

1、管道的埋深

• 输送湿燃气的管道，应埋设在土壤冰冻线以下

地下燃气管道埋深主要考虑地面动负荷，特别是车辆重负荷的影响以及冰冻层对管内输送气体中可凝性气体的影响。因此管道埋设的最小覆土厚度（路面至管顶）应遵守下列规定：1）埋设在车行道下时，不得小于0.8m；2）埋设在非车行道下时，不得小于0.6m；3）埋设在庭院内时，不得小于0.3m；4）埋设在水田下时，不得小于0.8m。

第48页：2、管道的坡度及凝水缸的设置

2、管道的坡度及凝水缸的设置

• 输送湿燃气的管道，不论是干管还是支管，不可避免有冷凝水、轻质油或渗入的地下水，为了排除出现的液体，需在管道低处设置凝水缸
• 各凝水缸之间距，一般不大于500m。管道应有不小于.003的坡度，且坡向凝水缸

第49页：3、地下燃气管道与其它管道或构筑物之间

3、地下燃气管道与其它管道或构筑物之间的最小垂直间距

第50页：4、燃气管道不得在地下穿过房屋或其他建筑

4、燃气管道不得在地下穿过房屋或其他建筑物，不得平行敷设在有轨电车轨道之下，也不得与其他地下设施上下并置5、一般情况下，燃气管道不得穿过其他管道本身，如因特殊情况要穿过其他大断面管道（污水干管、雨水干管、热力管沟等）时，需征得有关方面同意，同时，燃气管道必须安装在钢套管内

第51页：(五)燃气管道穿越铁路

(五)燃气管道穿越铁路

• 穿越铁路、电车轨道、公路、峡谷、沼泽以及河流的燃气管道，应用钢管
• 可以采用地上跨越(即架空敷设)，也可采用地下穿越，需视当地条件及经济合理性而定
• 而在矿区和工厂区，一般应采用地上跨越

在城市，只有在得到有关单位同意的情况下，才能采用地上跨越。

第52页：（一）穿越铁路

（一）穿越铁路

穿过铁路干线时，应敷设在钢套管内。置于套管内的燃气管段焊口应为最少，并需经物理方法检查，还应采用特加强绝缘层防腐。

第53页：套管与检漏管的做法如图所示

套管与检漏管的做法如图所示

第54页：(二)穿越电车轨道和城市主要交通干线

(二)穿越电车轨道和城市主要交通干线

• 穿过城市非主要干道，并位于地下水位以上的燃气管道，可敷设在过街沟内

允许敷设在钢制的、铸铁的、钢筋混凝土的或石棉水泥的套管中。

第55页：（三）穿越河流

（三）穿越河流

采用穿越河底的敷设方式时，应尽可能从直线河段穿越，并与水流轴向垂直，从河床两岸有缓坡而又未受冲刷、河滩宽度最小的地方经过。

一般宜用双管敷设。每条管道的通过能力是设计流量的75％，但在环形管网可由另侧保证供气，或以枝状管道供气的工业用户在过河管检修期间可用其它燃科代替的情况下，允许采用单管敷设。

第56页：（四）跨越

（四）跨越

• 有关部门同意时，也可利用已建的道路桥梁
• 架空敷设时，管道支架应采用难燃或不燃材科制成，并在任何可能的荷载情况下，能保证管道的稳定与不受破坏

通过水流速度大于2m/s，而河床和河岸又不稳定的水域，以及通过较深的峡谷和洼地、铁路车站等障碍物时，建议采用水上(或地上)跨越

第57页：

第58页：

第59页：第三节建筑燃气供应系统

第三节建筑燃气供应系统

• 建筑燃气供应系统的构成
• 高层建筑燃气供应系统
• 超高层建筑燃气供应系统的特殊处理

第60页：一、建筑燃气供应系统构成

一、建筑燃气供应系统构成

• 用气建筑直接连接在城市的低压管道上
• 中压进户表前调压系统
• 最近某些城市

第61页：一、建筑燃气供应系统构成（续）

一、建筑燃气供应系统构成（续）

• 用户引入管
• 立管
• 水平干管
• 用户支管
• 燃气计量表
• 用具连接管
• 燃气用具

第62页：1、用户引入管

1、用户引入管

• 连接低压分配管，分支管处设阀门
• 输送湿燃气一般由地下引入室内，当采取防冻措施时也可由地上引入
• 在非采暖地区或输送干燃气时，且管径不大于75mm的则可由地上直接引入室内
• 输送湿燃气管应有不小于0.005的坡度，坡向城市分配管道
• 引入管穿过承重墙、基础或管沟时，均应设在套管内

第63页：地上室外引入管示意

地上室外引入管示意

第64页：地下室内引入管示意

地下室内引入管示意

第65页：地下室内引入管示意

地下室内引入管示意

第66页：保温井引入管接点大样图

保温井引入管接点大样图

第67页：

第68页：2、立管

2、立管

• 一般在厨房或走廊内
• 地下引入室内，立管在第一层处应设阀门。阀门一般设在室内，对重要用户尚应在室外另设阀门
• 立管的上下端应装丝堵，其直径一般不小于25mm
• 立管在一幢建筑中，一般不改变管径，直通上面各层

通过各层楼板处应设套管。套管高出地面至少50mm，套管与燃气管道之间间隙应用沥青和油麻填塞。

第69页：3、用户支管

3、用户支管

• 由立管引出的用户支管在厨房内其高度不低于1.7m
• 敷设坡度不小于0.002，由燃气计量表分别坡向立管和燃具
• 支管穿过墙壁时也应安装在套管内

第70页：4、用具连接管

4、用具连接管

• 又称下垂管
• 是在支管上连接燃气用具的垂直管段
• 其上的旋塞应距地面1.5m左右

第71页：室内燃气管道的管材应采用低压流体输送钢管

室内燃气管道的管材应采用低压流体输送钢管

• 应尽量采用镀锌钢管

第72页：二、高层建筑燃气供应系统

二、高层建筑燃气供应系统

• 补偿高层建筑的沉降
• 克服高程差引起的附加压头的影响
• 补偿温差产生的变形

第73页：1、补偿高层建筑的沉降

1、补偿高层建筑的沉降

• 引入管处安装伸缩补偿接头以消除建筑物沉降的影响
• 伸缩补偿接头种类
• 波纹管接头
• 套筒接头
• 软管接头

第74页：2、克服高程差引起的附加压头的影响

2、克服高程差引起的附加压头的影响

• 附加压头
• 随着建筑物高度的增大，附加压头也增大

在始末端高程差值变化甚大的个别管段，包括低压分配管道及建筑物的室内的低压燃气管道，当燃气密度小于空气密度时，对管道内流动气体上升时将产生一种升力，下降时将增加阻力，因此引入附加压头的概念

第75页：克服附加压头的影响措施

克服附加压头的影响措施

• 分开设置高层供气系统和低层供气系统，以分别满足不同高度的燃具工作压力的需要
• 设用户调压器，各用户由各自的调压器将燃气降压，达到燃具所需稳定压力值
• 采用低-低压调压器，分段消除楼层的附加压头

第76页：3、补偿温差产生的变形

3、补偿温差产生的变形

• 高层建筑燃气立管管道长、自重大、需在立管底部设置支墩
• 补偿办法
• 管道补偿量=0.012L(t安装-t运行)

管道两端固定，中间安装吸收变形的挠性管或波纹管补偿装置。

第77页：

第78页：三、超高层建筑燃气供应系统的特殊处理

三、超高层建筑燃气供应系统的特殊处理

• 高度超过60m的建筑称超高层建筑
• 注意问题：
• 除了立管设补偿器外，必要时，水平管也应设
• 焊接地方应进行100%超声波探伤和100%的x射线检查
• 用户引入管上设切断阀，在建筑物的外墙上还应设燃气紧急切断阀
• 燃气用具处应设燃气泄漏报警器和燃气自动切断装置
• 建筑总体安全报警与自动控制系统的设置