燃气基础知识 第五章 燃气设施

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章 燃气设施,城镇燃气设施包括：用于城镇燃气储存、输配和应用的场站、管网、用户设施、监控及数据采集系统。,城镇燃气设施的建设应符合城乡总体规划和燃气规划的要求，并遵循安全生产、节约能源和环境保护的原则。,燃气储罐,1.低压储罐(P5000Pa),(1)湿式储罐 （图5-1）,(2)干式储罐 （图5-2）,(1)圆筒形储罐（图5-3）,(2)球形储罐 （图5-4）,高压储气罐的有效储气容积：,式中V 贮气罐的有效储气容积（m,3,）；,V,C, 贮气罐的几何容积（m,3,）；,P 最高工作压力（105Pa）；,P,C, 贮气罐最低允许压力（105Pa），其值取决于罐出口处连,接的调压器最低允许进口压力；,P,0, 大气压（105Pa）。,储气罐的容积利用系数，可用下式表示：,例：一直径为的球形天然气储罐，其最高储气压力为（表压），最低工作压力为（表压）。计算该球罐的最大储气量为多少标准m？储罐的有效储气容积是多少？（当地大气压按10,5,Pa计，温度按273K计；罐内天然气按0计，压缩因子Z=1）,例：一直径为的球形天然气储罐，其最高储气压力为（表压），最低工作压力为（表压）。计算该球罐的最大储气量为多少标准m？储罐的有效储气容积是多少？（当地大气压按10,5,Pa计，温度按273K计；罐内天然气按0计，压缩因子Z=1）,常用的燃气储气方式及特点,（1）地下储气设施,地下储气库储气量大，造价及运行费用低，一般用于储存天然气，也可储存液态液化石油气；地下储气库主要解决城镇燃气季节不均匀性，利用地下储气库调节日或小时不均匀性是不经济的。,（2）液态储存,以液态方式储存的主要有天然气和液化石油气。液化天然气还可作为城镇调峰气源、设备大修或事故处理过程中的供气来源。,（3）管道储气,利用高压长输管线、城市高压外环及高压管束储气是平衡城镇燃气小时不均匀用气的有效办法。主要储存天然气。,（4）储气罐储气,建设规模不等的金属储气罐储气，以平衡城镇燃气日及小时用气的不均匀性；金属储气罐按照储气压力可以分为高压罐和低压罐两大类。可以储存天然气、人工燃气和液化石油气等各种燃气；储气罐储气与其它储气方式比较，金属耗量和投资都比较大。,为防止火灾中燃气储罐支架过早失去支撑而倒塌，规范规定，地上固定容积储罐的金属支架应进行防火保护，其耐火极限不应小于2小时。,（5）其他储存方式,燃气还可以用固态储存及溶解于其他气体中的储存方式，比如液化石油气可以固态储存，天然气可以加压溶解于液化石油气中储存等；这些储存方式技术难度大，费用高，一般只在特殊情况下使用。,厂站内燃气储存设施的有效储气容积应考虑的因素和要求：气源供气情况、调峰手段、调度措施、应急要求。,集中放散装置宜设置在站内全年最小频率风向的上风侧。,地上固定容积的燃气储罐应设置的检测及控制装置：压力检测装置、全泄放装置、紧急切断装置。,燃气厂站消防系统应根据以下因素设置：燃气气质、运行条件、火灾危险性。,以下场所应设置低温检测报警连锁装置：液化天然气储罐区、液化天然气气化区、可能发生低温燃气泄漏区。,压缩天然气场站在以下情况下不得进行加气或卸气作业：雷击天气、有燃气泄漏、附近发生火灾。,高压燃气储罐上除设置进、出气管以外，还应考虑设置哪些装置安全阀、放散管、压力检测装置和排污阀。,液化石油气储罐上除设置液相、气相管以外，还应考虑设置安全阀、放散管、液位计、压力表和排污阀。,燃气场站生产区内严禁的行为：使用非防爆型无线通讯设备、携带火种进入、未经批准从事可能产生火花的操作。,第二节,燃气的压力调节与计量,城镇燃气输配系统各种压力级别的管道之间应通过调压装置相连，以控制管道的压力。,一、调压器工作原理及构造,图2 调压器工作原理图,1气孔；2重块；3薄膜；4阀；5导压管,二、调压器的种类,（一）直接作用式调压器：,敏感元件即为传动装置的受力元件,（1）液化石油气调压器（图5-6）,（2）用户调压器 （图5-7）,（二）间接作用式调压器：,敏感元件和传动装置的受力元件分开,（图5-8）,三、调压器的选择,（一）选择调压器应考虑的因素,（1）流量：一般在最大流量的20-80使用,（2）燃气种类,（3）调压器进出口压力：串联 并联,（4）调节精度：稳压精度正负515,（5）阀座形式：柔性 刚性,（6）连接方式：法兰,1）选择调压器时应满足的要求,（1）应满足进出口最高、最低压力的要求；满足进出口压差的设计要求,（2）计算流量应按承担管网的最大小时计算流量的倍确定,（3）应考虑燃气种类、调节精度等方面的要求,2）落地式调压柜的设置应符合的要求,（1）应单独设置在牢固的基础上，柜底地坪高度30cm；,（2）距其他建筑物、构筑物的水平净距应符合规定；,（3）体积大于的调压柜应有爆炸泄压口；,（4）应设有面积不等的自然通风口。当燃气相对密度大于时，应在箱体上、下各设不低于1%箱底面积通风口；当燃气相对密度不大于时，可仅在箱体上部设不低于4%箱底面积通风口。,（二）选择方法,换算公式 ：,（1）亚临界状态,（2）临界状态 ,式中 Q,0,调压器实际通过最大能力，m,3,/h；,P,调压器实际压降，Pa；,0,燃气实际密度，kg/m,3,；,P,1,调压器入口燃气绝对压力，Pa；,P,2,调压器出口燃气绝对压力，Pa；,临界压力比,（音速时的压力与初压的比值）。,燃气调压器的计算流量，应按该调压器所承担的管网小时最大输送量的倍选取,当调压器本身不带有安全保护装置时，在调压器燃气入口及出口处，应设置放散或切断装置，以防止燃气压力过高。调压器安全保护装置的启动压力值应根据工艺要求确定，当工艺没有特殊要求时应：,1）当调压器出口为低压时，启动压力应使与低压管道直接相连的燃气用具处于安全工作压力以内；,2）当调压器出口压力小于时，启动压力不应超过出口压力上限的50%；,3）当调压器出口压力等于或大于，但不大于时，启动压力不应超过出口工作压力上限的；,4）当调压器出口压力大于时，启动压力不应超过出口工作压力上限的10%。,四、燃气调压站及调压箱,调压站适用于规模较大、进口压力较高（）且需要遥控调度的调压装置。设置在建筑物墙上的燃气调压箱，其安全放散管管口应高于该建筑物屋檐 1.0m 。必要时燃气调压装置可以设置在地下，但对于调节相对密度大于的燃气调压装置，不得设置在地下室、半地下室内和地下单独的箱体内。燃气调压室及其他有漏气危险的房间，应采取自然通风措施，换气次数每小时应不少于2次。,图3 区域调压站平面、剖面图,1阀门；2过滤器；3安全切断阀；4调压器；5安全水封；6旁通管；7放散管,调压装置的巡检工作内容应包括调压器、过滤器、阀门、安全设施、仪器、仪表等设备的运行工况，不得有泄漏等异常情况；寒冷地区在采暖期前应检查调压室的采暖状况或调压器的保温情况；,调压器及附属设备的运行、维护应符合下列规定：,1）应巡检各连接点及调压器工作情况。当发现有燃气泄漏及调压器有喘息、压力跳动等问题时，应及时处理；,2）应及时清除各部位油污、锈斑，不得有腐蚀和损伤；,3）对新投入使用和保养修理后重新启用的调压器，必须经过调试，达到技术要求后方可投入运行。,4）对停气后重新启用的调压器，应检查进出口压力及有关参数；,5）在调压器燃气入口处应安装过滤器，应定期检查过滤器前后压差，并应及时排污和清洗；,6）应定期对切断阀、水封等安全装置进行可靠性检查。,根据城镇燃气设计规范，在地下室、半地下室、设备层,和地上密闭房间等特殊环境敷设燃气管道时，应符合,1）室内净高；,2）应有良好的通风设施。房间换气次数；,3）应有固定的防爆照明设备；,4）应采用非燃烧体实体墙与电话间、变配电室、修理间、储藏室、卧室、休息室隔开；,5）应设置燃气监控设施、燃气浓度检测报警器；,6）燃气管道应提高一个压力等级设计，减少焊缝并采用焊接或法兰连接；,7）当燃气管道与其他管道平行敷设时，应敷设在其他管道的外侧。,8）地下室内燃气管道末端应设放散管，并应引出地上。放散管的出口位置应保证吹扫放散时的安全和卫生要求。,五、燃气的计量,体积计量单位：符号为m,3,/h，体积总量计量单位符号为m,3,。,质量计量单位：符号为kg/h，质量总量计量单位符号为kg或t。,热值计量单位：符号为kJ/ m,3,或kJ/kg。,1.容积式流量计（图5-11）,4.涡街式流量计：卡门涡街f=kQ,第三节 燃气的压送,一、燃气压缩机,（1）活塞式压缩机工作原理：在活塞式压缩机中，气体是依靠在气缸内做往复运动的活塞进行加压的。,图4 单级单作用活塞式气体压缩机示意图,1气缸；2活塞；3活塞杆；4十字头；5连杆；,6曲柄；7吸气阀；8排气阀；9弹簧,（2）活塞式压缩机特点,活塞式压缩机的优点是效率高，对压力的适应范围较大；其缺点是输气量小且不连续，气体可能会被缸内的润滑油污染压缩机的吸气量随着活塞缸直径的增大而增加；其压力越高，压缩时引起的升温及功率消耗越大，所以高压排气的活塞式压缩机，多半为带有中间冷却器的多级压缩形式。,（二）离心式压缩机 （图5-15）,（1）工作原理：当原动机传动轴带动叶轮旋转时，气体被吸入并以很高的速度被离心力甩出叶轮而进入扩压器中。在扩压器中气体部分动能转变为压力能，速度随之降低而压力提高。这一过程相当于完成一级压缩。当气流接着通过弯道和回流器经第二道叶轮的离心力作用后，其压力进一步提高，又完成第二级压缩。依次逐级压缩。,（2）特点：离心式压缩机的优点是排气量大、连续而平稳；机器外形小，占地少；设备轻，易损件少，维修费用低；机壳内不需要润滑；排出气体不被污染；转速高，可直接和电动机或汽轮机连接，故传动效率高。其缺点是高速旋转的叶轮表面与气体磨损较大，气体流经扩压器、弯道和回流器时迴转多，局部阻力较大，效率比活塞式压缩机低，对压力的适应范围较窄，有喘振现象。,二、压缩机的选型：图5-17,三、压缩机台数的确定,n,压缩机工作台数；,Q,P,压缩机室的设计排气量，m,3,/h；,Q,g,压缩机选定后工作点的排气量，m,3,/h；,K,1,压缩机排气量的允许误差系数；通常,K,1,；,K,压缩机并联系数，对于新建压缩机室的设计，通常,K,=1。,K,v,体积校正系数，一般按下式计算：,式中,d,1,压缩机入口处燃气含湿量，g/m,3,；,t,1,压缩机入口处燃气温度，；,p,1,压缩机入口处燃气压力，Pa；,p,建站地区平均大气压，Pa。,若采用计算流量计算，则计算出的工作台数15台备用1台；,若采用平均流量计算，则计算出的工作台数12台备用1台，,35台时取2台。,四、压缩机室的工艺流程,图5-18,为满足工程实际需要，在选择燃气压缩机时要考虑以下因素：,被输送气体的性质,最大流量及负荷变化,进出口压差,燃气压缩机的选型应满足的要求,1）应满足输配系统总体工艺流程、设计负荷、排气压力及调度的要求,2）应根据吸排气压力、排气量选择机型，要节能、高效、低噪声,3）排气能力应以实测值为准，规格不宜多于两种,4）总台数不宜过多，并设备用,为满足工程实际需要，常采用两台或多台压缩机（或泵）联合工作。,1）压缩机或泵并联工作：单台设备不能满足系统流量要求时，并联可增加流量；系统流量调节范围较大时，可以通过增开或停开并联台数进行调节；作为检修或事故备用设备；多台并联运行时效率高。,2）压缩机或泵串联工作：单台设备不能提供系统所需要的扬程或压力的时候，串联可提供更高出口压力；压缩机选择经济适用的压缩比可节省耗能时；管路改造，阻力增大时，加装增压设备等。,第四节 燃气门站和储配站,天然气门站的主要功能和设备包括,1）接收气源来气,2）储存燃气，一般选择高压储罐,3）调压及分配，利用调压装置控制外供天然气压力,4）计量及气质检测，多采用孔板或超声波流量计计量，取气样进行相关检测,5）加臭，加入加臭剂使天然气有特殊气味，起警示作用，可选用各种加臭装置,图5 天燃气门站工艺流程图,1绝缘法兰；2除尘装置；3加臭装置；4流量计；5调压器；,6引射器；7电动球阀；8储罐；9收球装置；10放散；11排污,燃气门站和储配站露天工艺装置区边缘距离办公、生活建筑不应小于18m 。,门站及储配站进出站管线上均应设置切断阀门和绝缘法兰。,天然气门站中，在交接点的压力和温度条件下，天然气中不应含有固态、液态或胶状物质。,燃气厂站出入口的设置，应考虑的因素包括,日常生产需要,事故时人员疏散,事故时救援及消防车辆通行,在液化石油气厂站、液化天然气厂站的生产区要设置高度不小于2m的不燃烧实体围墙以达到安全防范目的。,压缩天然气的工作压力（表压）应不大于,25MPa,。,压缩天然气储配站选址时,1,）应符合当地总体规划、环保和景观规划,2,）适宜的地形、工程地质、交通、供电、给排水及通信条件,3,）少占农田，节约用地,4,）尽量靠近用气负荷区域,5,）与站外建筑物、构筑物保证安全距离,液化天然气场站的储罐区、气化装置区域或有可能发生液化天然气泄漏的区域，应设置低温检测报警装置及相关的连锁装置，储罐上必须设置不少于,2,个全启闭式安全阀。,液化石油气汽车加气站内，,LPG,储罐必须设置不少于,2,处的防雷接地，连接,LPG,槽车的液相管道和气相管道上应设置安全拉断阀。,燃气运输车辆应设置泄压装置、防波板、遮阳板、压力表、液位计、导除静电等安全装置。,液化石油气供应基地的生产区内严禁设置地下和半地下建、构筑物,(,寒冷地区的地下式消火栓和储罐区的排水管、沟除外,),。,根据液化天然气（LNG）汽车加气站技术规范，我国城,镇燃气液化天然气汽车加气站中：,选址要求：,1,）符合城市规划、交通规划、环保和消防要求；,2,）选在交通便利的地方，城市建成区宜靠近城市道路。,LNG,储罐组四周应设置防护堤，以防止,LNG,在事故时溢出。,防护堤的设置要求,：,1,）防护堤内的有效容量不应小于单个最大,LNG,储罐的容量；,2,）防护堤内地面宜比周边地面低，且不小于,。防护堤顶面高于堤内地面不宜小于,，且应高于堤外地面，不宜小于,；,3,）防护堤内不应设置其他可燃液体储罐、,CNG,高压瓶组或储气井；,4,）防护堤内宜设置排水设施，但不应直接排入市政排水管道。,在进行加油加气站网点布局和选址时：,1,）要符合城镇整体规划、环境保护和防火安全的要求；,2,）选在方便加油加气、交通便利的地方；,3,）一级加油站、一级加气站、一级加油加气合建站、,CNG,加气母站不应建在城市中心区。,4,）加油加气站宜靠近城市道路，不宜建在交叉路口附近。,5,）与站外设施之间的安全间距、区边界线；应符合要求。,燃气场站应设置消防系统，管道与建（构）筑物符合间距要求，生产区应设置消防车通道,城镇燃气专用标志主要包括燃气输配管线标志、燃气设施名称标志、燃气厂站内地上工艺管道标志,第五节 燃气燃烧装置的自动控制,为保证用户安全，在一些重要场所需设置燃气紧急自动切断阀。,设置紧急自动切断阀场所,1）地下室、半地下室及地上密闭的用气房间,2）一类高层民用建筑及重要的公共建筑,3）燃气用量大，人员密集的商业建筑,4）有燃气管道的管道层,切断阀还应符合的要求,1）切断阀设在用气场所的燃气入口管、干管或总管上,2）切断阀应设置在室外,3）自动切断阀前还应设置手动切断阀,4）切断阀应自动关闭，人工开启,