关于城市燃气网管的设计要点分析

摘要:天然气用量与城市国民经济发展情况、产业结构、能源结构、城市规划人口等宏观因素有关。城市燃气管道看作是完成城市输配气这一特定功能的复杂结构。文章通过介绍城市燃气设计中的管网的设计和燃气的需求预测,管径的选择等方面进行阐述。

关键词: 城市燃气管；管网设计；要点分析；选择

Abstract: The use of natural gas and city national economy development, industrial structure, energy structure, city planning population macro factors. City gas pipeline as a complete city gas distribution the specific features of the complex structure. This paper introduces the design of city gas pipeline design and gas demand forecast, pipe diameter selection and other aspects.

Key words: city gas pipe; pipe design; main point analysis; choice

城市燃气供应是城市建设的一个重要组成部分，搞好城市燃气的发展设计不仅是城市总体发展和建设的要求，也是燃气市场发展需要的要求。近年来，随着国家有关方针政策的调整，面临来自同行及其他行业日趋激烈的竞争，过去稳固的垄断地位也随着计划经济向市场经济的过渡而动摇起来。面对市场的发展需求情况，我们应该对城市燃气远、近期发展规划作出新的思考。

1．科学合理规划管网的设计

1.1能源消费总量与用气量的预测

一个城市的年度能源消费总量主要受国民经济发展情况、人口、产值单耗、产业结构等因素的影响。这些因素均在不同程度上影响着城市能源消费总量的变化。一个城市国内生产总值、第二产业产值、第三产业产值对能源消费总量的影响,采用相关系数计算国民经济发展情况与能源消费总量之间的关系。并根据城市发展的历史能耗角度来预测规划年的能源消费总量。根据《城市总体发展战略规划》,城市人口达到一定程度,经济发展到一定规模,能源消费总量也将趋于一定水平。一般城市能源消费总量将呈现出3个增长阶段:先是缓慢增加,然后快速增加,最后逐渐趋于稳定。根据城市能耗的这一发展规律我们把城市能耗做一个合理科学的预测,对城市燃气管网设计提供依据。

1.2利用回归法分析城市燃气负荷

回归分析法是从研究燃气负荷与其影响因素的相关关系入手,通过回归分析建立回归模型进行负荷预测。该方法适用于中、长期预测,预测精度较高。若确定燃气负荷Q与其影响因素X1、X2 …… X p 有相关关系,可以由回归分析得到

回归方程:

Q = b0 + b1 x1 + b2 x2 + .... + bp xp ( 1 )

式中: Q 为燃气负荷;

b0 为常量;

b0 、b1 、……为回归方程影响因子;

x1 、x2 、…… xp 为燃气负荷的影响因素;

P为影响因素的数量。

式(1)描述了燃气负荷Q 与其P种主要影响因素之间的关系。由b1 、b2 …… bp 未来的值即可对燃气负荷Q进行预测。

2 燃气管网管径的选择

2.1管段初始流量的确定

管段初始流量是在连枝流量一定的条件下,通过调用基本关联矩阵求解而得到的。所谓连枝,是针对环状管网而言的。如果把一个环状管网去掉某些管段后,该管网变成枝状管网,那么去掉的这些管段就称为连枝。连枝流量采用按照管段长度比例分摊原则确定。

2.2管径的初选

根据管段的计算流量和管段的单位压力降,可以计算机软件调用中的“ 初选管径”菜单进行管径的初选。单位压力降由从气源点到零速点的允许压力降与管路长度的比值确定,零速点的确定按照燃气总是从气源点流向最远点的原则确定。

2.3经济管径的选择

根据初始的规格化管径和管段的计算流量求解管段的压力降,并由气源点的压力求各个节点的压力,调用修正各节点压力,计算得出经济压降。根据此压降和计算流量,调用软件中的“管径优选”菜单进行管径优选。

2.4城市管道耐久性原则选择

整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规范的某一功能要求,此特定状态称为该功能的“极限状态”,即“临界状态”。城市燃气管道耐久性作为一项功能,也存在着耐久性极限状态:承载能力极限状态和正常使用极限状

态。对城市燃气管道耐久性寿命准则的合理选择是进行耐久性评估与寿命预测的重要前提。,防腐等级设计还是普遍采用加强级为宜。

3．做好城市燃气管网管规划设计

3.1原则

在城市总体规划指导下,根据能源资源和能源政策,统筹兼顾，因地制宜,优先发展利用天然气,以提高天然气在能源消费结构中的比重,减少污染保护环境。优先发展居民用气的基础上,大力发展工业用户。燃气管网统一规划,分期分步实施。

3.2 气源

随着政府大力推进天然气进程,天然气将替代液化气成为该市的主要气源,近期的燃气规划确定该市燃气发展方向为近期维持瓶装液化气以发展天然气为主,同时继续做好天然气输配设施的建设。中期远期以天然气为主要气源, 采用分片分区启动逐步联网各燃气管网,逐步并形成统一的天然气管网。

4．做优秀的城市燃气网管设计工作

4.1 管道及管件选材

在城市燃气设计中,城市燃气的管道和管件的选材很重要。燃气输配系统中管材、管件及设备的选择和制造非常关键。尽量选择成熟工艺和材料,如工艺需要采用新工艺、新材料,要考虑新材料是否满足目前制管制造条件,需要对新型材料的力学性能和工况环境的适应性作大量的模拟试验和深入研究,新材料的运用和新工艺的设计需要成立专门的组织来审查和分析,以对其有正确的评价和定位。

4.2 提高管网设计的安全系数

安全系数根本的目的是保证系统的平稳运行, 避免事故和损失。城市燃气是一个系统工程,从单纯的输配管网到具有调压,调峰功能的站场,燃气的易燃易爆和有毒,决定了其风险无处不在。尽管各种相关规范中对安全系数已有规定。但要把握一个合理的安全系数并不容易。系数过大投资增加太多,系数过小潜在风险增大。对于管道系统, 增加额外的管壁厚度来提供防腐的保护及预防外部伤害的防护;对于场站系统, 增加备用装置及可靠的防护方案来保证其稳定运行。无论是管线还是场站的泄漏或爆炸,都对生命财产及环境污染具有重大危害。因此城市燃气设计中应提高管网设计的安全系数。

5．结束语

城市燃气管道失效的危害对城市的建设、经济发展、居民的正常生活关系重大。因此在设计城市燃气管网时科学合理,对管网的耐久性预测出城市燃气管道

的安全运行时间,为工程实际提供可靠的参考依据,并及时有效地对城市燃气管道进行检测和维护,确保城市燃气管道的安全运营,发挥城市燃气管道的最高经济效益。

参考文献：

[1] 关于城市天然气管网系统优化设计的方法研究[ D] . 西南石油学院, 2005

[2] 姜东琪, 段常贵. 最小生成树丛法分配管网初始流量的管径初选[ J] . 煤气与热力, 2003, ( 12) : 711) 714.