《燃气供应工程》复习题解.doc

2017-2018-1学期燃气供应工程习题试卷分值比例1.填空题，20道每题1分，共计20分2.简答题，6道每题6分，共计36分3.论述题，3道每题10分，共计30分4.计算题，1道每题14分，共计14分0绪 论一、填空题1.按能源性质分类，能源可分为：有燃料型能源和非燃料型能源。2.列举出四种商品能源：煤、石油、天然气和电能。3.列举出四种可再生能源：风能、水能、太阳能和生物质能。二、简答题1.简述我国城镇燃气规划发展目标？答：建设部制定的建设事业“十一五”规划纲要中指出：大力发展以燃气为主的清洁能源，遵循多种能源、多种途径、因地制宜、合理利用的发展方针，建立安全、稳定、高效的城镇能源供应体系。三、论述题1.论述我国天然气供需形势展望。答：按照我国目前经济的发展速度，未来我国对天然气需求量增长迅速，综合多方机构及专家对我国天然气供需状况的预测结果，无论保守估计还是乐观预测，其结果都显示未来我国天然气的缺口越来越大。解决天然气供需缺口一方面通过管道从俄罗斯、土库曼斯坦、哈萨克斯坦等周边国家进口；另一方式可利用我国海岸线长的优势，以LNG的方式从世界各地的液化天然气市场购买。第一章 燃气特性一、填空题1.可作为城镇燃气供应的气源有：天然气、人工燃气和液化石油气。2.人工燃气是指以煤或油、液化石油气、天然气等为原料转化制取的可燃气体。3. 液化石油气的主要成分是丙烷、丙烯、丁烷和丁烯，习惯又称C3和C4。4.液化石油气的来源有：炼油厂、石油化工厂、石油伴生气和凝析气田气。5. 天然气脱水方法大体上可分为溶剂吸收法、固体吸附法和低温分离法等。6.最适合我国国情的加臭工艺为：计量泵加压式加臭。7.我国90年代后主要使用的加臭剂为：四氢噻吩。二、简答题1、简述石油伴生气的特点。答：石油伴生气也叫油田气，它是指在地层中溶解在原油中，或者呈气态与原油共存，随原油同时被采出的天然气。其主要成分也是甲烷，其含量约为80，乙烷、丙烷和丁烷等含量约为15%，此外还有少量的氢、氮、二氧化碳等，热值约为42000kJ/Nm2。2、简述生物质气的特点。答：各种有机物质在隔绝空气的条件下发酵，并在微生物的作用下产生的可燃气体，叫做生物质气(沼气)。生物质气中甲烷含量约为60，二氧化碳约为35，此外，还含有少量的氢、一氧化碳等气体。生物质气的热值约为21000 kJ/Nm2。三、论述题1、论述城镇燃气加臭的要求。答：(1)加臭剂和燃气混合在一起后，应具有持久、难闻且与一般气体气味有明显区别的警示性臭味，极低浓度就可以使人嗅出；(2)加臭剂不应对人体、管道或与其接触的材料有害；(3)加臭剂能完全燃烧，其燃烧产物不应对人体呼吸有害，并不应腐蚀或伤害与此燃烧产物经常接触的材料；(4)加臭剂溶解于水的程度不应大于2.5(质量分数)，在通常输气温度下不凝结；(5)加臭剂应有在空气中能察觉的加臭剂含量指标；(6)加臭剂不与燃气的组分发生化学反应。第二章 燃气用气量及供需平衡一、填空题1.城镇燃气年用气量计算中末预见量主要是指燃气管网漏损量和规划发展过程中的末预见供气量，一般按年总用气量的5估算。2.以液态方式储存的燃气主要有：天然气和液化石油气。3.天然气液化储存方式有地上金属储罐、预应力钢筋混凝土储罐、冻土地穴储存等。4.对于低压储气罐，要考虑储气罐的实际调度容积，一般为公称容积的80。5.燃气储罐的置换介质可用惰性气体、水蒸气、烟气等。二、简答题1、简述燃气采暖与空调用气的原则。答：在制定城镇燃气供应规划时，如果气源为人工燃气，一般不考虑发展采暖与空调用气；当气源为天然气且气源充足时，可发展燃气采暖与空调用户，但燃气供应系统应采取有效的调节季节性不均匀用气的措施。三、论述题1、论述高压储气罐的优点和缺点。答：优点：(1)耗钢量小，特别是球型罐，是储存同容量气体中结构最合理，耗钢量最小者；(2)同样量的储气罐中球型高压储气罐输送燃气，特别是在高压制气、高压净化、高压输配的工艺条件下，用高压储存更为经济合理。占地面积最少；(3)质量较湿式和干式储气罐都轻，基础费用少；缺点：(1)中、低压供气系统需用压缩机加压方能存入，消耗能源，运行管理费用高；(2)属高压容器，制作安装精度要求高，施工难度大。四、计算题1.某市计算月最大日用气量为50万m3/天，气源在一日内连续均匀供气。每小时用气量占日用气量的百分数如下表所示，试确定该燃气供应系统所需要的调峰储气容积。时间0-11-22-33-44-55-66-77-88-99-1010-1111-12（%）1.951.501.412.001.602.914.105.065.205.216.306.44时间12-1313-1414-1515-1616-1717-1818-1919-2020-2121-2222-2323-24（%）4.904.814.764.755.807.626.154.584.483.222.802.45解：按每日气源供气量为100%计，气源均匀供气，则每小时平均供气量的百分数为100%/24=4.17%。从零时起，计算燃气供应量累计值与用气量累计值，两者的差值即为该小时的燃气储存量，计算结果填入计算表中。根据计算出的最高储存量与最低储存量绝对值之和，即为所需调峰储气容积，即：（13.7%+4.03%）500000=17.73%500000=88650（m3）该城市为平衡高峰日的小时不均匀用气至少需要储存88650m3燃气。计算表（红色部分在考试时给出）小时燃气供应量的累计值%用气量燃气的储存量%小时燃气供应量的累计值%用气量燃气的储存量%该小时内累计值该小时内累计值0-14.171.951.952.2212-1354.174.9048.585.591-28.341.503.454.8913-1458.344.8153.394.952-312.501.414.867.6414-1562.504.7658.154.353-416.672.006.869.8115-1666.674.7562.903.774-520.841.608.4612.3816-1770.845.8068.702.145-625.002.9111.3713.6317-1875.007.6276.32-1.326-729.174.1015.4713.7018-1979.176.1582.47-3.307-833.345.0620.5312.8119-2083.344.5887.05-3.718-937.505.2025.7312.0720-2187.504.4891.53-4.039-1041.675.2130.9410.7321-2291.673.2294.75-3.0810-1145.846.3037.248.6022-2395.842.8097.55-1.7111-1250.006.4443.686.3223-24100.002.45100.000第三章 城镇燃气管网系统及站场一、填空题1.城镇燃气管网按照管网形状分类，可分为环状管网、枝状管网和环枝状管网三类。2.城镇燃气管网按照压力级制分类，可分为单级管网、二级管网、三级管网和多级管网三类。3.燃气管道通过河流时，可以采取从水下穿越河底的形式或管桥跨越的形式。4.门站和储配站总平面应分区布置，即分为生产区和辅助区。5.储配站生产区应设置环形消防车通道，消防车通道宽度不应小于3.5米。二、简答题1.简述高中低三级制管网系统的特点。答：三级系统通常含有中低压两级，另外一级管网是高压或次高压。高(次高)压管道的输送能力较中压管道更大，所用管径更小。 因采用管道储气或高压储气罐，可保证在短期停电等事故时供应燃气。因三级制管网系统配置了多级管道和调压器，增加了系统运行维护的难度。2.简述城镇燃气管网布线原则。答：城镇燃气干管的布置，应根据用户用量及其分布全面规划，宜按逐步形成环状管网供气进行设计。城镇燃气管道一般采用地下敷设，当遇到河流或厂区敷设等情况时，也可采用架空敷设。地下燃气管道宜沿城镇道路敷设，一般敷设在人行便道或绿化带内。三、论述题1.论述城镇燃气门站和储配站的异同。答：城镇燃气门站和储配站是城镇燃气输配系统中的重要组成部分。城镇燃气门站一般具有接受气源来气并进行净化、加臭、贮存、控制供气压力、气量分配、计量和气质检测等功能。当接收长输管线来气并控制供气压力、计量，向城镇、居民点和工业区供应燃气时，称之为门站。当具有储存燃气功能并控制供气压力时，称之为储配站。两者在设计上有许多相似之处。第四章 燃气管网的水力计算一、填空题1.在进行燃气管网的水力计算时，干管和配气管网由于局部阻力占总阻力的比例不大，一般按摩擦总阻力的5%10进行估算。2.附加压头有正有负，正值相当于动力，负值相当于阻力。3.管道总阻力等于摩擦阻力损失和局部阻力损失减去附加压头。4.燃气环状管网水力计算的节点流量法，就是把途泄流量转化为节点流量来表示。二、简答题1.简述计算机在燃气管网计算中的运用方法。答：计算机在燃气管网计算中的运用主要是根据燃气管网流动的规律和已知条件，得出管网的流量分配、各管段的燃气流动方向、管径、管段的压降等，可以采用多种计算机语言编程程序解决燃气管网的计算问题。三、论述题1、论述环状管网与枝状管网的主要区别。答：（1）环状管网由一些管道封闭成环，可同时由一条或几条管道给某管段输送燃气，而枝状管段只能由一条管道供气。 （2）燃气管道成环连接，是为了保证管网工作的可靠性，转输流量的分配也必须考虑到管网工作的最大可靠性。（3）枝状管道中变更某一管段的直径时，不影响其它管段的流量分配，只导致管道起点压力的改变；环状管网中变更某一管段的直径，就会引起所有其它管段流量的重新分配，并改变管网内各点的压力值。四、计算题1.已知天然气密度0=0.73kg/Nm3，运动粘度=1510-6m2/s，当流量Q0=1000m3/h、温度t=15时，100m长的低压燃气管道压力降为85Pa，用公式法求该管道的管径。取钢管绝对粗糙度K=0.17mm。【已知参考公式（1）：，参考公式（2）：）】解：因题中燃气管道管材为钢管，故选取参考公式（2）作为计算公式，由于流量较大，流动假定在紊流状态：代入数据：解上式得d=259mm，取标准管径d=260mm：校核： 因Re3500，管内燃气的流动为紊流状态，计算有效。第五章 燃气的调压和计量一、填空题1.调压器由哪三部分组成：敏感元件、给定压力部件和可调节流阀。2.根据作用在薄膜上的给定压力部件，直接作用式调压器可分为三种形式：重块式、弹簧式、压力作用式。3.列举三种常用的直接作用式调压器：液化石油气调压器、用户调压器和各种低压调压器。4.列举两种常用间接作用式调压器：轴流式调压器和曲流式调压器。5.列举四种常用的燃气流量计：容积式流量、速度式流量计、差压式流量计和涡街流量计。二、简答题1.利用方框图简述调压器工作原理。答： 三、论述题1、论述燃气流量计选择的基本条件。答：流量计的选择应从技术、经济和维护管理三方面加以综合考虑。技术方面首先要考虑流量计的实用件和需要满足的计量精度，即流量计的各项技术性能是否符合实际工作条件和计量要求。经济方面除了考虑流量计的实际价格外，还要考虑它的压力损失、准确度以及安装时的复杂程度。维护管理方面的难易程度是考虑了流量计的技术性能和经济性满足使用要求后再来判断的。第六章 液化石油气供应一、填空题1.输送液化石油气的管道材料应采用无缝钢管。2.在运输过程中，要求管道中任何一点的压力都必须高于管道中液化石油气所处温度下的饱和蒸气压，否则液化石油气在管道中气化形成“气塞”。3.输送液化石油气的管道中最大流速不应大于3m/s，综合分析，取经济流速0.81.4m/s。4.液化石油气采用槽车槽船运输时，通常采用泵、压缩机、升压器进行装卸。5.液化石油气钢瓶灌装方法按机械化、自动化程度可分为手工、半自动化及自动化灌装。6.根据液化石油气的气化原理及特点，液化石油气的气化过程可分为自然气化和强制气化两类。二、简答题1.简述液化石油气铁路槽车运输的特点。答：铁路运输主要是采用专门的铁路槽车运输，铁路槽车与汽车槽车比较，运输能力较大，运费较低，它与管道运输相比较为灵活。但运行及调度管理复杂，并受铁路接轨和铁路专用线建设等条件的限制。这种运输方式适用于运距较远，运输量较大的情况。三、论述题1.论述液化石油气储配站的储存方法如何选择。答：液化石油气的几种储存方法中，用固定储罐大量储存液化石油气较为普遍。具有结构简单、建造方便，类型多、便于选择，可分期分批建造等优点，目前在国内广为采用。在农用、商业及小工业用户使用时，多采用钢瓶；在储存容量较小时，多采用圆筒形常温压力储罐；储存容量较大时，多采用球形常温压力储罐。第七章 液化天然气供应一、填空题1.天然气级联式液化工艺中常用的制冷剂是丙烷、乙烯、甲烷。2.LNG终端接收站按照储罐中蒸发气体BOG的处理不同有两种工艺流程：一种是BOG再冷凝工艺，另一种是BOG直接压缩工艺。3. LNG终端接收站主要设备有：LNG储罐、气化器、LNG泵和LNG卸料臂等。4.应用最广泛的基本负荷型LNG气化器是开架式LNG气化器（ORV），它以水为热源，通常是海水或电厂的直排热海水，运行成本低廉。5.目前通常采用的加热式LNG气化器是水浴式气化器，而环境式LNG气化器则为空温式气化器。6. LNG储罐的自增压气化器主要包括经典型、电加热型、回气型和真空型。二、简答题1.简述液化天然气（LNG）的主要优点。答：（1）安全可靠：燃点高、爆炸极限高、密度低、扩散迅速。（2）清洁环保：有害物质综合排放量低。（3）经济高效：投资少、占地少、储存效率高。（4）灵活方便：运输、进口方便。三、论述题1、论述液化天然气气化站有哪些消防要求。答：（1）气化站的储罐区、气化区、装卸区等生产区与站内外的建构筑物的安全防火距离必须达到城镇燃气设计规范(ZB 50028）的相关要求。（2）储罐之类的工艺设备上必须设置紧急关闭系统，以控制LNG连续释放产生的危害。（3）对于生产区易产生LNG溢出和泄漏的部位，应设置可燃气体泄漏检测仪及低温检测仪，并设有报警装置。（4）低温设备和材料必须根据低温条件选定。（5）建设消防给水系统和灭火器配备。（6）建立健全各项规章制度，对员工必须进行操作规程和常规事故处理方法的培训，经考试合格、取得上岗证后方可上岗。第八章 压缩天然气供应一、填空题1. CNG的用途主要有汽车燃料和工业或民用燃料。2.压缩天然气系统的设计压力应根据工艺条件确定，且不应小于该系统最高工作压力的1.1倍。3.向压缩天然气储配站和压缩天然气瓶组供气站运送压缩天然气的气瓶车和气瓶组，在充装温度为20时，充装压力不应大于20MPa(表压)。4. CNG加气站用的压缩机，排气压力高，排气量小，一般采用往复活塞式压缩机。5.目前的CNG储气设备分为瓶储式、罐储式和井储式。二、简答题1.简述压缩天然气供应站工艺流程。答：根据供气规模的不同，供应站可分为两种工艺。当供气规模较小时，用CNG气瓶车作为储气系统，CNG经两级调压后将压力降至管网运行压力，再经计量、加臭后进入城镇输配管网；当供气规模较大时，供应站采用天然气储罐储气，站内采用三级调压。三、论述题1.论述压缩天然气储配站的选址及其平面布置要求。答：（1）压缩天然气储配站的设计规模应根据城镇各类天然气用户的总用气量和供应本站的压缩天然气加气站供气能力及气瓶车运输条件等确定。（2）当气瓶车的储气量大于30000m3时，除采用气瓶车储气外，应建天然气储罐等其他储气设施。（3）压缩天然气储配站站址的选择符合城镇总体规划的要求，应具有适宜的地形、工程地质、交通、供电、给水排水及通信条件。（4）压缩天然气储配站内天然气储罐与站外建、构筑物的防火间距应符合建筑设计防火规范GB 50016的规定。第九章 燃气供应工程技术经济分析一、填空题1.燃气调压站的作用半径是从调压站到零点的平均直线距离。2.对于燃气供应系统，不仅要考虑方案中能够用货币形式体现的直接经济效益，还要考虑项目实施后带来的社会效益和环境效益等。二、简答题1.简述燃气输配系统的投资费用和运行费用的组成。答：（1）输配系统的投资费用：燃气管道的投资取决于管道本身造价和建设费用。调压站、燃气储配站、压送站的造价与其类型及容量有关，经计算确定。（2）燃气输配系统的运行费用：城市燃气输配系统的运行费用，由下列主要部分构成：折旧费（包括大修费），小修和维护管理费用，加压燃气用的电能或燃料费用。2.简述燃气调压站的最佳作用半径的影响因素。答：（1）随调压站造价，计算压力降的增大而增大；（2）随管道造价系数，低压管网密度系数和人口密度的增大而减小；（3）影响较大的是调压站造价、管道造价系数及低压管网密度系数；影响较小的是人口密度、每人每小时计算流量；影响最小的是计算压力降。三、计算题1.已知供气区域面积F=1.0107m2，调压站的造价B20000元，管道造价系数b2元/(cmm)，f g0.25，f ln0.18，低压管网的计算压力降P1000Pa，人口密度N400人/公顷，每人每小时的计算流量e0.1Nm3/(人h)，低压管网的密度系数0.015。求调压站的最佳作用半径和调压站数目。解：将已经条件代入 （考试时给出）得=500m可求得调压站最佳作用半径为500m。调压站数目n=F/(2R2)=10000/(2*5002)=20座。第十章 燃气工程施工技术一、填空题1. 埋地钢管绝缘层防腐法通常采用石油沥青、环氧煤沥青，聚乙烯热塑涂层等防腐绝缘材料。2.天然气转换工程主要包括输配系统的转换和燃具转换两部分。二、简答题1.简述新建管线的置换方法。答：（1）间接置换法是用惰性气体（常用氮气）先将管内空气置换，然后再输入天然气置换，在管道中将天然气与空气之间保持一段氮气隔离段。（2）直接置换法是用天然气输入新建管道内直接置换管内空气。2.简述管道的绝缘层一般应满足的基本要求。答：(1)与钢管的粘结性好，沿钢管长度方向应保持连续完整性；(2)具有良好的电绝缘性能，有足够的耐压强度和电阻率；(3)具有良好的防水性和化学稳定性；(4)具有抗生物细菌侵蚀的性能，有足够的机械化强度、韧性及塑性；(5)材料来源较充足、廉价，便于机械化施工。第十一章 燃气输配系统的信息化管理系统一、填空题1. SCADA系统是集远程终端装置RTU站控系统、调度控制中心主计算机系统和数据传输通信系统三大部分于一体的监视控制和数据采集系统。2.燃气管网GIS系统软件包括操作系统软件、GIS软件和数据库软件等。3.燃气公司MIS系统一般综合了燃气输配、营销服务和管理的主要业务，它是建立在管理与信息技术基础上的信息化统一管理平台。第十二章 燃气燃烧与应用一、填空题1.所谓火焰特性，可定义为产生离焰、黄焰、回火和不完全燃烧的倾向性，它与燃气的化学物理性质直接有关。2.民用燃具应用最为广泛的是引射式大气燃烧器。3.根据热水器排烟方式分类可分为：直排式、烟道式和平衡式三种。4.具的燃烧噪声应小于65分贝，当突然关闭阀门时熄火噪声应小于85分贝。5.燃气工业炉窖按加热方式分类可分为：直接加热炉和间接加热炉。6.燃气工业炉按炉子工作方式分为连续式炉与周期式炉。二、简答题1.简述平衡式燃气热水器特点。答：平衡式热水器是一个封闭体系，燃气燃烧所需空气依靠炉内烟气浮力从室外吸入炉内，烟气排放到室外大气中。由于空气吸入口和排烟口处于统一风压下，因此炉内的压力状况不受室外风力影响，这是被称作平衡式的缘故。第十三章 燃气利用新技术一、填空题1.燃气空调按能源供应的方式来划分，可以分为两大类：单独式能源系统的燃气空调和分布式能源系统的燃气空调。2.碱性燃料电池采用KOH水溶液为电解质，工作温度为50200。3.磷酸燃料电池采用H3PO4为电解质，工作温度为100200。二、简答题1.简述燃料电池的主要特点。答：（1）能量转化效率高；（2）清洁无污染；（3）占地面积小；（4）建设周期短，便于分期建设；（5）启停灵活，负荷相应速度快，负荷调节能力强；（6）燃料来源广，废热的再利用价值高。2.简单列举出四种较常用的冷热电联产方式。答：（1）燃气锅炉+背压式汽轮发电机+蒸汽型溴化锂吸收式制冷机；（2）内燃式发动机+余(废)热锅炉+汽轮发电机驱动压缩式制冷机十溴化锂吸收式冷水机组；（3）燃料电池的冷热电联产方式；（4）燃气轮机+余热型溴化锂冷热水机组冷热电联供系统。