2013—2014 燃气输配复习总结
考试内容：多选题 14 分 /7；填空题 26 分 /1；简答题 30 分 /5；计算题 20 分/3；论述题 10
第一章 城镇燃气的分类及性质
第一节：燃气的分类
城镇燃气：气源主要是天然气和液化石油气，人工煤气。
燃气的分类：天然气、人工燃气、液化石油气、沼气四类
1、天然气
1）开采方式分类： 气田气、石油伴生气、凝析气田气、煤层气、矿井气。
2）成分分类：干气与湿气、贫气与富气、酸性气体与洁气。
3）性质分类：常规（气田气、石油伴生气、凝析气田气） ，非常规（煤层气、天
然汽水化合物燃冰等。
4）用途：发电——燃气轮机，燃料电池，天然气化工工业、城市燃气事业（居
民及工业），汽车燃料（压缩天然气、液化天然气） 。
5）天然气的应用特点：清洁安全，经济高效，易于运输储存，热值高，用途广
泛，资源丰富。
2、人工燃气
1）干馏煤气：可作为城市气源；
2）焦炉煤气：主要作燃料及化工原料；
3）气化煤气：煤 +水蒸气 =煤气（ CO+H2),不可单独作为城市气源；
4）高炉煤气：炼铁时的副产品；
5）油制气：石油加工副产品，可作为城市气源。
6）人工燃气的发展前景：煤制气为主— >油制气为主— >天然气为主，原因：污
染大，能耗大，成本高；煤的比重越来越小天然气的比重越来越大。
3、液化石油气
1）主要成分：丙烷、丁烷，标准状况是气态当压力升高或温度降低呈液态。
2）特点：爆炸危险性，中毒危险性，冻伤危险性，易产生静电，腐蚀性。
3）来源：天然石油气，炼厂石油气。
4）应用特点：易液化，可瓶装供气，投资低，可作为城市气源。
4、沼气
1）来源：有机物质在隔绝空气的条件下，经微生物发酵而得；
2）应用特点：富含 CH4，可作为民用燃气和动力燃气，可发电；
第二节 燃气的基本性质
1、混合气体及混合液体的平均分子量，平均密度和相对密度
1）平均分子量（平均摩尔质量）
公式：
2）平均密度和相对密度
注：气体相对密度是指：气体的密度与相同标准状态下的空气密度的比值。
混合液体相对密度指：液体的密度同标准压力下 4 摄氏度的水的密度比值。
公式：
2、临界参数及实际气体的状态方程
1）临界参数：
：临界温度：温度超过某一数值，无论加多大的压力都不能使气体液化；
：临界压力：在临界温度下，使气体液化所需要的压力；
：超临界流体（ SCF）：是指在临界温度及临界压力以上的流体；
：超临界状态：高于临界温度与临界压力而接近临界点的状态。
气体的临界温度越高，越易液化，液化压力越小；气体温度笔临界温度低，则液化所需要的压力就越小。
2）实际气体的状态方程：
理想气体： PV=RT,实际气体： PV=ZRT（ Z 是压缩因子，表示偏离理想气体的程度）
3、黏度
1）混合气体的动力黏度表示： __________________
黏度的影响因素：
压力：随压力的升高动力黏度增大（影响小，可忽略）
温度：气体—温度越高动力黏度越大，液体—温度越高，动力黏度越小；
分子量：气体—分子量越大，动力粘度越小，液体—反之。
4、饱和蒸汽压及平衡常数
1）饱和蒸汽压的概念
注：蒸气压与密闭容器的大小及液量无关，仅取决于温度。温度升高时，蒸气压
增大。饱和蒸汽压越大，该物质越易挥发。
2）影响因素：
仅与温度有关——成正比例关系；
混合气体的蒸汽压： 一定温度下，当密闭容器中的混合液体及其蒸气处于动态平衡时，混合液体的蒸气压等于各组分蒸气分压之和。
蒸汽压的用途：给容器设计提供依据
计算公式： ___________
结论：混合气体的蒸汽压：在温度一定时，只与其液相组成有关，与质量无关；
蒸汽压越大的组分越易气化。
（液化石油气先蒸发出丙烷） 。
5、沸点与露点
1）沸点：通常指沸点在压力下液体沸腾的温度。沸点越低越易气化和沸腾，压
力升高，沸点将增大。
2）露点：饱和蒸汽经过冷却或加压，立即处于过饱和状态，当遇到接触面或凝
结核便液化揭露时的温度。
3）气态碳氢化合物，其饱和蒸气压对应的温度即露点，而且也是液体在同一压
力下的沸点
4）混合气体露点的改变：
液化石油气掺混空气之后露点将降低；
露点随混合气体的组分与压力变化——压力降低，露点降低；
输送 CH化合物时，必须使其温度高于露点，防止凝结阻碍输气。
6、液化石油气的气化潜热
1）定义：单位质量的液体变成与其处于平衡状态的蒸气所吸收的热量。
2）混合液体的气化潜热 =各组分的质量成分╳其气化潜热乘积的和。
3）修正：温度越高，气化潜热减小，到达临界时，气化潜热等于零。
7、容积膨胀系数
1）定义：单位体积的液体在其温度升高 1℃时的体积增量。该值在不同的温度
时不同。
2） 液态 CH化合物的容积膨胀系数较大，比水大 16 倍。工程中必须考虑液态烃
的这种特性，如液态烃在容器中的灌装量不能太滿
8、暴躁极限
1）定义：可燃气体与空气的混合物遇明火而引起爆炸时的可燃气体浓度范围
2）爆炸下限：可燃气体的含量减少到不能形成爆炸混合物时的那一含量，称为
可燃气体的爆炸下限 。
爆炸上限：可燃气体含量一直增加到不能形成爆炸混合物时的含量，称时可燃气体的爆炸上限
随着惰性气体含量的增加，混合气体的爆炸极限范围将缩小。
9、水化物
1）定义：碳氢化合物中的水分超过一定含量，在一定 T、P 下，水与液相或气相
的 C1、 C2、C3 和 C4 生成结晶水合物 CmHm· xH2O，即水化物，又称可燃冰。
2）生成条件：
主要条件：温度及压力
次要条件：含有杂质，紊流、高速、脉动，急剧转弯等。
3）危害：沉积于管道中——缩小流通面积，降低管道的输送能力，甚至堵塞管
道。尤其在高压管道输送系统中危害较大。
4）防止措施：降压升温、加入防冻剂、脱水 。
10、燃气热值
热值：单位数量的燃气完全燃烧时放出的全部热量。
高热值：单位数量的燃气完全燃烧后， 其燃烧产物与周围环境恢复到燃烧前的原
始温度，烟气中的水蒸气凝结成同温度的水后放出的全部热量。
低热值：上述条件下，烟气中的水蒸气仍以蒸气状态存在时， 所得到的全部热量。
第三节：城镇燃气的质量要求
1、城镇燃气的基本要求
1）热值高：尽量选择热值较高的气源，燃气的低发热值不应低于 m3,城镇人工
燃气热值不低于 m3.
2）毒性小：防止燃气泄露引起中毒现象
3）杂质少：减少管道堵塞，设备故障。
人工燃气及天然气中主要杂质及允许含量指标
主要包括：焦油与尘、萘、硫化物、氨、一氧化碳、氧化氮、水。
3、液化石油气的主要杂质及质量要求
主要包括：硫分、水分、二烯烃、乙烷和乙烯、残液。
4、城镇燃气的加臭考点
1）加臭的原因：城镇燃气易燃易爆的气体，其中人工煤气因为含有一氧化碳而
具有毒性，燃气管道设备在施工和维护过程中如果存在质量问题或者使用不当，
容易漏气，引起爆炸着火及人身中毒等危险。
2）加臭地点：在燃气进入城镇的第一站（燃气门站） ；
3）加臭方式：
滴入式：液体加臭剂以液滴或细液流的状态放入燃气管道中， 在管道中蒸发后与燃气流混合。
吸收式：使部分燃气进入加臭器， 与蒸发后的加臭剂混合， 再一起进入燃气主管道。
4）加臭剂最小量规定：
A: 无毒燃气—泄露到空气中，达到爆炸下限的 20%，应能察觉；
有毒燃气—泄露到空气中，到达对人体有害的浓度时应能察觉；
查地下管漏点—剂量达正常使用的 10 倍；
新管线投入使用初—剂量比正常高 2—— 3 倍。
第一章复习重点
1、燃气的分类及用途
2、燃气的分类及用途
3、天然气和液化石油气的应用特点
4、燃气性质
5、平均分子量、平均密度、相对密度；临界温度、饱和蒸气压、相平衡常数；
爆炸极限、露点、 液化石油气掺混空气前后露点的比较
6、燃气水化物的概念、主要生成条件及危害 。
7、动力粘度影响因素（温度、压力、分子量，气体与液体不同） ；状态图的认识
8、城市燃气的质量要求
9、城市燃气的基本要求
10、人工燃气、天然气、液化石油气中的主要杂质种类、危害。
11、城市燃气加臭（必要性、地点、方式、加臭剂要求、加臭量）
第二章 城镇燃气需用量及供需平衡
第一节 城镇燃气需用量
说明：在进行城镇燃气输配系统设计时， 首先确定燃气的 需用量 ( 年用气量），其是确定气源、管网和设备燃气管通过能力的依据。
年用气量主要取决于 用户的类型、数量及用气量指标 。
1、供气对象及供气原则
1）供气对象及特点
居民生活用户
商业用户
工业企业用户
其他用户
2）供气原则
基本原则：涉及国家的能源及环保政策， 并与当地的具体情况， 条件密切相关— —从高效节能环保考虑。
居民供气基本原则： 优先满足城镇居民炊事和生活用热水的用气。
尽量满足托
幼、医院、学校、旅馆、食堂和科研等公共建筑的用气。
工业用户供气原则：根据城市气源情况决定（人工燃气，天然气）
工业与民用供气比例（优先发展居民用气，同时发展工业用气，两者兼顾）比例的确定 城市燃气的供应和需求的具体情况出发，考虑发展一定数量的工业
用户（用气比较均匀，有些为缓冲用户）
优点：可以平衡城市燃气的用气不均匀性， 减少燃气的储存容量， 减小高峰负荷，
有利于节假日调整平衡；发展低碳经济，天然气占城镇能源比例将提高。
燃气采暖及空调用户供气原则： 人工燃气（不发展燃气采暖与空调）；天然气（充足时可以发展燃气采暖及空调）；
其他用户供气原则：气源为天然气和液化石油气时可以在充足的情况下发展天然气充电、燃气汽车。
2、城镇燃气需用量的计算
1）各类用户的用气量指标
居民生活用气量指标及影响因素（ MJ/人·年）用气设备是否齐全，公共生活服务网是否发达 ，居民的生活水平、生活习惯 ，地区的气象条件 ，燃气的价格，住宅内是否集中采暖和供热水。
商业用户用气量及影响因素
工业企业用气量指标
建筑采暖与空调用气量指标
燃气汽车用气量指标
2）城市燃气年用气量计算
Nkq
居民 Qy
H l
Qy
MNq
商业
____________
H l
企业 Qy
1000G y H g
H l
建筑采暖
Fq f n
Qy
H l
未预见量——包括管网的燃气的漏损量和发展过程中未预见的供气量， 一般占总
用气量的 5%左右。
第二节 燃气需用工况
说明：用户用气工况——月用气，日用气，小时用气工况；不均匀性——月日小时不均匀性。
影响因素：气候条件，居民生活水平及生活习惯，工业企业的生产工艺性质，各类用户用气量在城市总用气量中的比例分配。
1、月用气工况
居民及商业用户：影响因素主要为气候条件
工业企业：主要因素是生产工艺性质
建筑采暖及空调：不均匀性很突出 , 主要是当地气候条件。
月不均匀性的表示方法 =（该月平均日用气量 / 全年平均日用气量）
月不均匀系数值最大的月为计算月：月高峰系数 =（最大月平均日用气量 / 全平均日用气量）
2、日用气工况
居民和商业用户：最不稳定，主要在于居民的生活习惯气温的变化等
工业企业：日用气工况变化不大
采暖用户：采暖期内用气量变化不大
日不均匀性的表示方法（该月中某日的用气量 / 该月平均日用气量）
月高峰系数与日高峰系数均在同一月
3、小时用气工况
居民和商业用户 : 不均匀性最为突出，每日有早中晚三个用气高峰
工业企业：变化不大，与工作班制，工作时数有关
采暖用户：连续供暖则波动不大，间歇供气变化很大
小时不均匀性表达——该日某小时的用气量 / 改日平均每小时的用气量。第三节 燃气输配系统的小时计算流量
定义：是指城市某一年中用气量最大的那个小时的燃气流量。
作用：决定系统的 管径、设备的通过能力 ——使系统满足用户的需求。意义：正确计算小时流量，会使燃气供应系统更经济可靠。
方法：同时工作系数法、不均匀系数法。
1、室内和庭院燃气管道的计算流量
同时工作系数法： Q=k t ( k0 NQn )
特点：考虑了一定数量的燃具同时工作的概率， 用户燃具设置情况， 没考虑使用
同一燃具人数的差异。
适用：庭院燃气支管和室内燃气管道计算流量的确定。
2、城市燃气分配管道的流量计算
1）不均匀系数法： Q
Q y
K 1max K 2max K 3max
24
特点：考虑到居民用气的目的、气化总人数、用气定额、用气规律；
没考虑到户内的燃具数目、户内燃具的额定流量等对小时计算流量的
影响。
适用：城镇燃气系统规划、 设计阶段确定居民生活以及商业燃气分配管道的
小时流量计算。
2）供气量最大利用小时数法
公式：
Q y
n
8760
max供气量最大利用小时数 n：是假设把全年
Q
max
max
K
n
K
1
K 2
3
8760h 所使用的燃气，按一年中最大小时用量
( 即最大需用条件下 ) 连续大量使
用所能延续的小时数。
计算流量中高峰系数 k 的确定：课本 p41
居民及商业用户：
工业企业及燃气汽车用户：
3、采暖通风和空调用户的小时流量计算
按照国家现行标准中的有关规定，并考虑燃气采暖、通风和空调的热效率折算决定。
第四节 燃气输配系统的供需平衡
* 说明：燃气的供需平衡——是燃气气源的 供应与使用 的平衡。
原因：
燃气用户的用气不均匀性；
燃气生产部门供气的相对均匀性；
为了解决均匀供气和不均匀用气的矛盾， 使供气实施的利用率达到最大值， 而
获得最大的经济效益——采取合适的方法达到供需平衡。
1、供需平衡的方法
1）改变气源的生产能力及设置机动气源
必须考虑——气源的启停难易程度，气源生产负荷变化的可能性和变化幅度，供气的经济型、安全性和可靠性。
作用——可平衡月（季 ) 、日不均匀性
2）利用缓冲用户和发挥调度作用
缓冲用户：部分大型工业企业、锅炉房等用户——低峰时用气，高峰时不用；
调度的作用：指调整大型的工业企业用户的休息日及工作时间；
作用—— 平衡月和部分日不均匀性 。
缓冲用户的 4 个条件：
3）利用储气设施——最可靠的方法
A: 地下储气——储气量大， 造价运费低， 可平衡季节不均匀性， 不可用于日或小
时不均匀性。
液态储存——调节范围广， 可用于调节各种不均匀性
管道储气——包括高压燃气管束及长输干管末端储气， 平衡日和小时不均匀性
储气罐储气—— 平衡日、小时不均匀性用气
地下储气特点（储气量大，造价及运行费用低）
液态储存：低温常压储存，绝热条件好 LNG
液化天然气调峰站—（卫星站及调峰全能站）——特点（低温常压储存，绝热良好）、作用、储存方式
管道储气——（长输管道末端储气，可平衡城镇日、小时不均匀用气的方法）
高压燃气管束储气——可平衡日、小时不均匀用气
储气罐的功能（ 储气、补气、保证一定量供气、混气 ）
2、储气容积的计算
* 储气容积与用气不均匀性的关系：平衡月不均匀性的储气容积 >平衡日 >平衡时
储气容积及用气工况的关系——用气工况的不均匀性程度直接影响储气容积，用气越不均匀，储气容积越大。
调节季节不均匀性用气的储气容积计算——由民用与工业用户用气量分配比例和月不均匀系数确定。
调节小时不均匀性用气—— 1、利用高分峰月中高峰日（周）小时 用气不均匀系数计算；2、用高峰日（周）每小时 供气量和用气量的累积曲线 ——确定储气罐的储气容积。
*** 平衡时不均匀性时的储气容积计算方法—表格法 课本 p45
1、制气设备按计算月最大日（周）平均小时供气量均匀供气，小时供气量：
100/24=%
2、计算日（周）的燃气供应量的累计值
3、计算日（周）的燃气消耗量的累计值
4、计算供应量累计值与消耗量累计值之差，即为每小时末燃气储存量
5、根据计算出的最高储存量和最低储存量绝对值之和即为所需储气容积
第二章复习要点：
燃气供气对象分类和供气原则
各类用户用气指标的影响因素
各类用户年用气量计算方法。
月、日、时用气不均匀性的表达方法
燃气小时计算流量的计算方法，计算方法的特点和适用场合
燃气供需平衡的平衡方法及其作用。
储气容积的计算方法 。
第三章 燃气输配系统与城市管网系统
第一节 长距离输气系统及线路选择
1、长距离输气系统的构成
1）矿场设施：矿场集输管网、净化处理厂
2）中间管线：输气管线起点站、输气干线、输气支线、中间压气站
3）其他设施：管理维修站、通讯与遥控设施、阴极保护站、 燃气分配站
第二节 输气干线及线路选择
1）输气干线管材：连接方式以 焊接为主
2）管材壁厚 _____________(公式）
2、长距离输气线路的选择原则
1）线路敷设路径的要求：力求取值， 转角不小于 120 度
2）线路敷设间距的要求：遵守防火规范，满足最小防火距离； 平行管道不小于
30m（穿越重要铁路公路）；穿过水域，最小距离 不小于 30—— 50m；穿越铁公路，管道中心线与铁路中心线 夹角不小于 60 度；与埋地电缆交叉时，垂直净距不小于；与其他管线交叉垂直净距 不小于。
3）阀门敷设的要求：②需要进行清管工艺的线路阀室，必须采用 直通球阀 ◇③ 必须设置阀门的位置： 高中压干管上 、支管的每个 起点处、穿越河流和铁路等障碍物的干线两侧 。
4）排水器：输送未经脱水处理的天然气管线上，需设排水器
5）保护套管：输气管线穿越铁路和重要公路时，需设保护套管， 套管内径比输
气管外径大 200mm以上，套管两端之间 空隙需用填料密封。
第三节 城镇燃气输配系统的构成及管网的分类与选择
1、输配管网的分类
1）根据用途分类
长距离输气干线
* 城市燃气管道（ 输气管道、分配管道，用户引入管，室内燃气管道 ）
工业企业燃气管道： 工厂引入管和厂区燃气管道，车间燃气管道，炉前燃气管
道
2）根据敷设方式分类
地下燃气管道（城市常用）
架空燃气管道
3）根据输气压力分类——共有 7 个等级
注：各种压力等级的管道之间通过调压装置连接。 （包括一级、二、三、多级管
网）
4）城镇燃气输配系统的构成：门站， 燃气管网（主要部分），储气设施，调压设
施，管理设施，监控系统等构成。
2、采用不同压力等级的必要性（考点） ——经济、各类用户需要的压力不同，
消防安全要求。
管网采用不同压力级制的经济性较好，当大部分燃气由较高压力管道输送时，管道的管径可以选的小一些， 管道单位长度的压力损失可以选的大一些， 这样可以节省管材；
各类用户需要的燃气压力不同；
消防安全要求。
3、燃气管网的选择
1）选择原则—— 安全可靠、经济合理，技术达标。
2）管网系统选择所需要考虑的因素：气源情况，城镇规模、远景规划情况、街
区和道路的现状和规划； 原有的城镇燃气供应设施情况； 储气设备的类型； 城镇
的地理条件；城镇地下管线和地下建筑的先状和改建规划。
第四节 城市燃气管网系统举例
1、低压—中压 A 两级管网系统
气源：天然气 气 施： 管道末端
特点：
布置形式：
2、低 ——中 B 两 管网系
* 气源：人工然气 气 施：低 气罐， 小 不均匀性
供气方案：
特点： 气能力大，管径小，管网投 用低
3、三 管网系
气源： 管 天然气 供气方案：
气 施： 高 气罐，管道 气
特点：供气 安全可靠， 送能力大，管径小
4、多 管网系
* 气源：天然气 气 施：地下 气 、高 气罐、 管道 气
供气方案：
特点：
第五 城 燃气管网的布
1、布 原 ：宜沿着城 道路敷 ，一般 在人行道或 化 内。
考 因素：
2、城 燃气管道地区等 的划分 : 管道中心 200m范 内，任意划分 并能
包括最多供人居住的独立建筑物数量的地段。
3、燃气管网管道的平面布置
1）高 ：功能—— 气，向 低 力管网 气
2）次高 、中 管网的平面布置： 功能—— 气，向低 管网配气 。
3）低 管网的平面布置—— 直接向用 配气
4、管道的 断面的布置
1）管道的埋深（ 决定因素：冰 、路面荷 、道路 构 ） 送湿燃气 ，
埋 在土壤冰 以下。
2）管道的坡度及排水器的 置—— 送湿燃气 ，管道最低点 排水器，各排
水器之 距≮ 500m，管道坡度 不小于，坡向排水器
3）燃气管道不得穿越其他管道，如需穿越需敷 在 套管内；
4）地下燃气管道与构筑物或相邻管道之间的 垂直净距；
5、管道穿越铁路、河流等障碍物的方法
1）高速公路（套管）、城市交通干线，电车轨道（套管和地沟）
2）铁路（采用钢管套管或钢筋混凝土套管）
3）架空敷设：沿建筑物外墙或支架敷设。
4）燃气管道穿越河流
水下穿越 —— 沟底敷设、裸管敷设、顶管敷设
沿桥架设和管桥跨越
第六节 建筑燃气供应系统 ( 考点）
1、系统的构成
（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）
2、技术要求：
1）用户接入管——设置位置、引入方法、建筑设计沉降大于 50mm，采取保护措
施；引入管最小直径；输送湿燃气的引入管，埋设深度大于冰冻线，并用≮的坡
度坡向室外管道；引入管阀门应设在室内，阀门宜选球阀和旋塞阀。
2）立管与水平干管
3）用户支管及室内燃气管道
4）燃气计量表
2、高层建筑燃气供应系统（简答题考点）
1）补给高层 建筑的沉降 ——在引入管处安装伸缩补偿接头（波纹管接头、套管接头、 软管接头）；
2）克服高差引起的附加压头—— 分开设置高层供气系统和低层供气系统 ，满足不同高度燃气压力需要； 设置用户调压器 ，各用户有各自的调压器降压； 采用低－低压调压器 ，分段消除楼层的附加压头；
3）补偿温差产生的变形——需将管道两端固定，并在中间安装吸收变形的 挠性管或波纹管补偿装置 。
3、超高层建筑燃气供应系统的特殊处理
除了立管， 水平管的两固定点 之间也应装补偿器；
燃气用具和调压装置需固定，防止振动脱落；
焊缝处进行 100%的超声波探伤和 100%x射线检验，确保焊缝质量；
引入管上设置切断阀 、建筑物外墙上设 紧急切断阀 ，燃气用具处设燃气泄露报警器和自动切断装置；
设置建筑总体安全报警与自动控制系统。
第四章 燃气管道及其附属设备
第一节 管材及其连接方式
1、燃气管材
1）钢管： A: 特点——承载应力大、可塑性好、便于焊接，壁厚较薄，节省金属
用量。但耐腐蚀性较差，必须采取可靠的防腐措施。
分类：无缝钢管 ( 不宜采用螺纹连接）和焊接钢管（又叫有缝钢管）
选择原则：
连接方式：螺纹、焊接和法兰等方式进行连接 。室内管道管径较小、 压力较低，
一般用螺纹连接。
室外输配管道以焊接连接为主， 设备与管道的连接常用法兰连接。
2）铸铁管：
特点——铸铁管具有抗腐蚀性能强、价格便宜的优点。但质脆、笨重、承载应
力小、接口气密性较差。 常用于中、低压燃气管道 。
铸铁管按材质分为 普通铸铁管、高级铸铁管和球墨铸铁管。
连接：一般为 承插、卡箍连接和法兰 三种方式。
塑料管
特点：塑料管具有耐腐蚀、质轻、流体流动阻力小、施工简便、气密性好等优点。但塑料管机械强度较低 。
连接：采用螺纹、承插粘接、承插焊接和电热熔等方式实现连接。
塑料管与金属管道间用钢塑接头连接。
4）其他管材
有色金属管材，如铜管和铝管
第二节 燃气管道的附属设备
1、阀门
1）用途 : 启闭管道通路，调节管道介质流量；
2）要求：要求管道强度高，灵活性好，密封部件严密耐用，对输送介质的抗腐
性强，同时零部件的通用性好。
3）种类：闸阀，旋塞阀，截止阀，球阀，蝶阀
球阀——体积小， 完全开启时，流通面积与直径相等。
动作灵活，阻力损失小，需要通球清扫的管道，必须用球阀， 大规模场站也需采用球阀
B：闸阀—— 只能作全开和全关 , 不能作调节和节流 。
流体沿直线逼过阀门， 阻力损失小 ，闸板升降引起的振动也很小。
但当燃气中存在杂货或异物并积存在阀座上时，阀门不能完全关闭。
种类——有单闸板闸阀与双闸板闸阀之分， 有平行闸板闸阀和楔形闸板闸阀， 有明杆闸门和暗杆闸门之分。
截止阀——依靠 阀瓣的升降以达到开闭、调节和节流的目的 。
旋塞阀——原理： 用带通孔的塞体 作为启闭件的阀门。
塞体随阀杆转动， 以实现启闭动作。
旋塞阀的塞体多为圆锥体 （也有圆柱体），与阀体的圆锥孔面配合组成密封副。
分类：无填料旋塞 填料旋塞（阀体与阀蕊间隙）
用途：最适于作为 切断和接通介质以及分流适用 ，但是依据适用的性质和密封面的耐冲蚀性，有时也可用于节流。
蝶阀——原理： 阀瓣绕阀体内固定轴旋转关启的阀门 。
用途：一般做管道和设备的开启和关闭用，有时也可作为调节流量用。
2、补偿器：
补偿器是消除因管段涨缩对管道所产生的应力的设备。
常用于架空管道 和需要进行 蒸气吹扫的管道 上。
补偿器安装在阀门的下侧 ( 按气流方向 ) ，利用其伸缩性能， 方便阀门的拆卸和检修。
3、排水器：
用途：排水器是用于 排除燃气管道中冷凝水 和石油伴生气管道中轻质油 的配件组成：由 凝水罐、排水装置、和井室 三部分组成。
安装：管道敷设时应有一定坡度，以便在低处设排水器，将汇集的水或油排出
4、放散管——一种专门用来 排放管道内部的空气或燃气 的装置。
在管道投入运行时利用放散管排出管内空气； 在管道或设备检修时， 可利用放散
管排放管内的燃气，防止在管道内形成爆炸性的混合气体。
放散管设在阀门井中时， 在环网中阀门的前后都应安装， 而在单向供气的管道上
则安装在阀门之前。
5、阀门井——为保证管网的安全与操作方便， 地下燃气管道上的阀门一般都设
置在阀门井中。
阀门井应坚固耐久， 有良好的防水性能， 并保证检修时有必要的
空间。考虑到人员的安全，井筒不宜过深。 对于直埋设置的阀门，不设阀门井。
第三节 燃气管道的防腐蚀
1、钢制燃气管道腐蚀的原因
管道腐蚀的基本类型：
化学腐蚀 电化学腐蚀 杂散电流对钢管的腐蚀 细菌作用引起的腐蚀
引起金属腐蚀的原因
①金属材料本身化学成分和结构；
②金属表面光洁度；
③与金属表面接触的介质成分及 pH 值；
④环境温度和湿度；
⑤与金属表面相接触的各种环境介质。
1、化学腐蚀——金属直接和周围介质接触发生化学反应，在金属表面产生相应
的化合物而引起的一种腐蚀。
化学腐蚀的成因：燃气中含有硫化氢、二氧化硫、氧、硫化物或其它腐蚀性化合
物。
腐蚀区域：管道内壁和外壁。
腐蚀特征：表面腐蚀，管壁厚度均匀减少。
2、电化学腐蚀——活性不同的金属之间或与其他物质在电解质中形成原电池，
较活泼金属端失去电子而被腐蚀的过程。
电化学腐蚀的条件：电势差和电解质。
电势差的产生原因：①管道各处金相组织结构不同，
②管壁粗糙度不同，③土壤本身存在电势
腐蚀区域： 管道内壁和外壁，直埋燃气管道主要发生在外壁 。
腐蚀特征：钢管表面局部出现凹穴，穿孔。
1）内壁电化学腐蚀的成因：水在管道内壁生成的一层亲水膜，燃气
中的硫化氢、二氧化碳、氧等溶解于水中成为电解质，形成条件。
2）外壁电化学腐蚀 - 土壤各处物理化学性质不同、管道本身各部分的金相
组织结构不同，特别是钢管表面粗糙度不同等原因。
★使一部分金属容易电离， 带正电的金属离子离开金属， 而转移到土里， 在这部
分管段上电子越来越过剩，电位越来越负；
★另一部分金属不容易电离，相对来说电位较正。
★电子沿管道由容易电离的部分向不易电离的部分流动， 在这两部分金属之间的
电子有得有失，发生氧化还原反应。
3、杂散电流腐蚀——设备泄漏的直流电危害最大， 在电流离开钢管流入土壤处，
管壁产生腐蚀。
4、细菌作用引起腐蚀——在潮湿、通风与排水不良的缺氧土壤中存在厌氧硫酸盐还原菌，能将可溶的硫酸盐转化为硫化氢， 使埋地管道阴极表面氢离子浓度增加，加速了管道的腐蚀过程。
5、钢制燃气管道的防腐方法
1）架空钢管防腐— —在钢管外壁涂上油漆覆盖层
2）埋地管道防腐
采用耐腐蚀的管材 ：如铸铁管、塑料管、玻璃钢管或其它非金属管道。
增加金属管道和土壤之间的过渡电阻， 减少腐蚀电流 ： 如：采用防腐绝缘层使电阻增加；
绝缘层防腐法 在局部地区采用地沟敷设或非金属套管等方法。
3）电保护法 ：外加电源阴极保护法 ，牺牲阳极保护法，排流保护法
第五章 燃气管道水利计算
管道水利计算的任务
1．根据燃气的计算 流量和允许的 压力损失 计算管道直径 ，以确定管道投资和金
属消耗。
2．对已有管道进行流量和压力损失的验算，以充分发挥管道的输气能力，或决
定是否需要对原有管道进行改造。
第一节 管道内燃气流动的基本方程式
* 运动方程：
( W )
(
W 2 )
P
W 2
x
g
sin
x
d 2
* 连续性方程
(
W )
0
x
* 气体状态方程
P
Z RT
2、燃气管道内燃气稳定流方程式——除单位时间内输气量波动大的 超高压天然气长输管 线，要用不稳定流进行计算外， 在大多数情况下， 设计城市燃气管道时燃气流动的不稳定性可不予考虑 。
3、管道的摩擦阻力系数计算
P P
第二节 城镇燃气管带水利计算公式和计算图表 L ( L ) 1 gas
1、低压燃气管道水利计算
2、高、中压燃气管道摩擦阻力损失计算公式
3、燃气管道水力计算图表
1）绘制条件：燃气密度按 1Kg/Nm3计算，使用时根据不同的密度进行修正。
燃气管道局部阻力损失和附加压头（考点）
1）局部阻力损失：
W 2
P
2
2）由于燃气与空气的密度不同，当管段始末端存在标高差值时，在燃气管道中
将产生附加压头，其值由下式确定： P g ( a g ) H
当附加压头为正值时，会减少压力降，有助于燃气流动；当附加压头为负值时，阻碍燃气流动。
计算室内燃气管道及地面标高变化相当大的室外或厂区的低压燃气管道， 应考虑附加压头。
5、建筑燃气系统的水力计算
选定并布置燃气表、用户燃气用具和燃气管道，画出燃气系统图。
利用同时工作系数法计算确定各管段 的计算流量。
自引入管到各燃具之间的压力降，其 最大值即为建筑燃气系统的总压降。室内燃气管道计算方法和步骤考点
先选定和布置用户燃具，并 画出管道系统图 。
将各管段按 顺序编号 ，凡是管径变化或流量变化 处均应编号。
求出各管段的 额定流量（利用同时工作系数法 ），根据各管段供气的用具数得同时工作系数值，可求出各管段的计算流量。
由系统图求得 各管段的长度 ，并根据计算流量、 根据规范预选各管段的管径。
算出各管段的 局部阻力系数 ，求出其 当量长度 ，可得管段的计算长度，根据
管段计算流量及已定管径，查图
6-6
求得ξ =1 时的 l2 ，即 d/ λ。
(6)
由燃气密度进行水力计算修正：
P
P
(
) 1gas
L
L
(7)
计算各管段的 附加压头
Pf
g(
ag ) H
(8)
求各管段的 实际压力损失
P
H g ( a
g )
求室内燃气管道的总压力降，核实总压力降与规范要求标准。
若总压力降与允许的计算压力降相比较，不合适，则可改变个别管段的管径以满足要求
第三节 燃气分配管网计算流量一、燃气分配管段计算流量的确定
燃气分配管网各管段根据连接用户的情况，分为三种：
只有转输流量 的管段 、只有途泄流量 的管段 、有转输、途泄流量 的管段
1、途泄流量的 Q1的确定
1）在供气范围内按不同居民人口密度划分成小区。
2）分别计算各小区用气量。即 Qz=N*e
e- 为每人每小时的燃气计算流量 , (Nm3/( 人 .h))
计算各小区管段单位长度途泄流量为： qz=Qz/ ∑L 4）求各管段的途泄流量，即： Q1=∑
————管段途泄流量
管段途泻流量等于单位长度途泻流量乘以该管段长度； 需同时向两侧供气时， 其途泻流量为两侧的单位长度途泻流量之和乘以该管段长度
2、节点流量的确定
在用电子计算机进行燃气环状管网水力计算时， 常把途泄流量转化成节点流量来
表示。这样，假设沿管线不再有流量流出，即管段中的流量不再沿管线变化，它
产生的管段压力降与实际压力降相等。
由式 Q=αQ1＋ Q2 可知，与管道途泄流量 Q1 相当的计算流量，可由管道终端节
点流量为α Q1和始端节点流量为（ l- α） Q1来代替。
3、水利管网的计算
1）支状水利管网的计算
（一）环状管网水力计算特点特点
管段数 P 和节点数 m的关系： p=m-1。
流量分配方案是唯一的， 任一管段的流量都为该管段后所有节点流量之和。
枝状管网管段直径改变， 只导致管道终点压力改变， 并不影响管段流量变化。枝状管网水力计算中各管段的未知数只有直径和压力降两个。
（二）枝状管网水力计算计算步骤
1、对管网的节点和 管道编号；
2、确定气流方向，从主干线末梢的节点开始，求得 管网各管段的计算流量；
3、根据确定的 允许压力降 ，计算管线单位长度的允许压力降；
4、根据计算流量及单位长度允许压力降，预选管径；
5、根据选定的管径，求摩擦阻力损失和局部阻力损失，计算总的压力降；
6、检查计算结果。若总的压力降超出允许的精度范围，则适当变动管径，直至
总压力降小于并趋近于允许值为止。
2）环状管网的水力计算
（一）计算原理：
* 每一管段的压力降： Pi P 0
节点流量：
每个环的压力降之和：Pn 0
计算压力降等于从管网源点至零点各管段压力降之和——（二）计算步骤
a
Q
Pi K i i li
绘制管网平面示意图，对节点、管段、环网编号，并标明管道长度，集中负
荷，气源或调压站位置等。
计算管网各管段的途泄流量。
按气流沿最短路径从供气点流向零点的原则， 拟定环网各管段中的燃气流向。
从零点开始，逐一推算各管段的转输流量。
求管网各管段的计算流量。
根据管网允许压力降和供气点至零点的管道计算长度( 局部阻力损失通常取
沿程阻力损失的 5%-10%)，求得单位长度允许压力降，并预选管径。
初步计算管网各管段总压力降及每环的压力降闭合差。
管网平差计算，求每环的校正流量，使所有封闭环网压力降的代数和等于0
或接近于 0，达到工程容许的误差范围。
本章复习要点：
燃气干管与燃气室内 ( 或庭院 ) 管道的局部阻力计算有什么不同
燃气附加压头产生的原因
燃气分配管道计算流量如何确定其计算公式有何意义
简述燃气环状管网水力计算平差的目的和步骤
P
Q
P
1.75
Q
Q' P
nn Q ns
P
Q
① P/Q 和( P/Q )ns 在任何时候都为正值；
② ΣΔ P 内各项符号由各管段的气流方向计算确定；
Q与ΣΔ P 的符号相反。
第六章 燃气设施
第一节 燃气储存
1、燃气储存设施的作用（考点）
1）解决气源 供气的均匀性与用户用气不均匀性 之间的矛盾；
2）混合不同组分的燃气 ，使燃气的性质、成分、热值均匀、稳定；
3）储备燃气 ，当制气装置发生 暂时故障 时，能保证一定程度的供气；
4）合理确定储气设施在输配系统的位置，使输配管网的供气点分布合理，从而
改善管网的运行工况 ，优化输配管网的技术经济指标。
2、储气的形式
1）低压储存 ( ≤ 5 ～ 6KPa)
压力基本稳定，通过储气容积变化对应储气量的变化。
湿式储气罐：以水作为活动部位的密封介质。
干式储气罐：以油和密封材料共同作为活动部位的密封介质
）高压储存
储气容积固定，储气量变化时，储气压力相应变化。
按储气容器的形状分：圆筒形、球形、管束形。
3）长输管线末端储气
长距离输气管线最后一个压气站的出口到管线末端门站为止的管段。
4）液化储存
利用天然气或烃类气体液化后体积缩小数百倍的特点储存。
5）地下储气
利用枯竭的油气田储气； B: 利用地下含水层储气； C: 利用岩盐地穴储气；
3、低压湿式储气罐
工作原理：在水槽内设置 钟罩和塔节 ，钟罩和塔节随着燃气的进出而升降， 并利用水封隔断内外气体来储存燃气。
湿式罐的燃气压力：
P
W
F
湿式罐的有效容积：
V
4
2
2
2
D
H D1H1
? ? ? Dn H n
分类——直立罐、螺旋罐
低压湿式罐存在的主要问题
1）防冻：北方采暖地区冬季应用管理复杂，运行费用高；
2）防腐：塔身经常出、入水面，已腐蚀，必须定期防护；
3）金属耗量高：容积越大，金属相对用量越大，越不经济；
4）高径比小 ( 小于 1) ，占地面积大。
4、低压干式罐
工作原理：由罐内活塞的上下移动来实现燃气的储存与供应。
技术难点：活塞与罐体之间的密封
分类：1、阿曼阿恩型 (MAN) 2 、可隆型 (KLONNE) 3、威金斯型 (WIGGINS)
5、低压干式罐与低压湿式罐的主要区别
1）燃气储存在活塞以下部分，随活塞上下运动而增减其储气量；
2）无水槽，可大大减少罐的基础荷载；
3）密封是最大的问题，即如何防止在固定的外筒与上下活动的活塞之间漏气。
6、高压储气罐
1）高压储气罐的储存原理： 储气容积不变 ，储气压力随储气量的变化而变化
2）高压储气罐构造 A: 圆筒形罐：加工、安装简单 B: 球形罐：金属耗量少、占地
少
3）储气量的计算（考点）
A: 有效储气容积： V V P Pc
c P0
V
V
P
P
/ P
P P
B: 容积利用系数：
c
c
0
c
V c P / P0
Vc P / P0
P
提高容积利用系数方法： （简答题）
在高压储气罐站内安装 引射器，当储气罐内燃气压力接近管网压力时， 开动引射
器，利用进入储气罐站的高压燃气的能量把燃气从压力较低的罐中引射出来。
7、长输管线及高压管道储气能力的计算
计算方法：用排气量等于用气量时的稳定工况代替燃气流动不稳定工况进行计
算。
第二节 燃气的压力调节与计量
1、调压器的调节机构和传动装置
1）调压器的作用（考点）
将较高的 入口压力调节到较低的出口压力 ，并随着燃气需用量的变化自动保持其
出口压力为定值 。降压设备（稳压及降压作用 )
2）设置位置：气源厂、燃气压送站、分配站、储罐站、输配管网及用户处。
3）调压器的构造及工作原理
感应装置—— >敏感元件（薄膜，导压管）
调节机构—— >各种形式的节流阀
传动部件—— >传递作用力的元件
2、调节机构及计算
1）调节机构
单座阀门 ：应用于用户调压器和专用调压器，特点是可切断供气，密封能好，但出口压力稳定性相对较差；
双座阀门 ：应用于需连续供气，且压力要求稳定的用户；特点：密封性差，出口压力稳定；
2）调节机构计算
燃气状态：
1）当 P/P≤时 , 可忽略燃气的压缩性 , 误差不大于 %；
2）当 P/P ＞时，应考虑燃气的压缩性；
A: 不可压缩流体——压力降
W
2
F2 P
；通过调压器燃气流量： Q WF
P
2
可压缩流体——亚临界状态ν＞
PP
'
'
'
'
0
Q0 Q0
Q0 0.5Q0 P1
P'P2'
P' P2'
0临界状态ν≤
0
①调压器流量的计算流量应按照所承担的管网计算流量的倍确定；
②调压器的压力降应根据调压器前燃气管道的最低压力与调压器后燃气管道内
需要的压力之差确定。
3、调压器的分类与原理（考点）
1）按敏感元件和传动装置的受力元件是否分开来分
（1）直接作用 式调压器：
原理：依靠敏感元件所感受的出口压力的变化移动调节阀门进行调节， 不需利用外部能源。敏感元件就是传动装置的受力元件。
分类：重块式、弹簧式和压力作用式
实例：① 液化石油气减压阀，② 小流量的用户调压器
（2）间接作用 式调压器：
原理：出口压力的变化使操纵机构动作， 接通能源使调节阀门移动。
敏感元件和传动装置的受力元件是分开的◇。
种类：雷诺式调压器， T 型调压器，活塞式调压器，自力式调压器，曲流式调压器，衡量式调压器，轴流式调压器。
（3）按用途或使用对象 分：
区域调压器、专用调压器、用户调压器。
（4）按进出口压力分：
高 - 高 压调压器、高 - 中 压调压器、高 - 低 压调压器中 - 中 压调压器、中 - 低 压调压器、低 - 低 压调压器。
第三节 调压器的选择
1、选择调压器应考虑的因素
1）流量要求： 满足最大进口压力时通过最小流量，最小进口压力时通过最大流
量。出口压力超出工作范围时自动关闭；小时最大输送量的倍。
工作区间：调压器最大流量的 20%～80%之间。
2）燃气种类 －影响选用调压器的类型与材料
①阀体宜为灰铸铁，②阀座宜为不锈钢，③阀垫、薄膜宜为腈基橡胶。
3）调压器进出口压力
①进口压力 ：决定调压器的类型和尺寸，能承受高压；
②出口压力 ：决定调节器薄膜的尺寸，薄膜越大，反应越灵敏；
注：当进口压力较大时，可采用双调压器串联，两次降压。
4）调节精度
调节精度＝调压器出口压力偏离额定值的偏差 / 额定出口压力
要求：稳压精度值一般为± 5% ～± 15%
5）阀座形式
需完全切断气流时：柔性阀座，密封性好
在高压气流作用时：硬性阀座，可减少阀座磨损
6）连接形式 ——螺纹或法兰连接
第四节 燃气调压站
1、调压站的分类和选址
调压站按使用性质，调压作用，和建筑形式分类。
（门站、区域调压站、用户调压站、专用调压站）
区域调压站布置常在地上特设的房屋中
2、调压站的组成及装置
主要设施由—— 阀门，调压器，过滤器，安全放散阀，切断阀，旁通管及监控仪表等，有的调压站还设置计量和加臭的设备。
3、调压站的布置
调压站内部的布置要便于 管理及维修，设备布置要紧凑，管道及辅助管线力求简短。
作业 ——如下图所示的区域燃气管网，各管段长度如图所示（ m）。人口密度为 600 人/ 公顷，每人每小时的燃气用量为， 节点⑥上有集中负荷 Qs=100Nm3/h，计算各管段的途泄流量。
作业—— 某多层住宅，已知燃气室内立管终端标高 15m，引入管始端标高，燃气密度 Nm3，引入管起点压力 P1=1100Pa，燃气由起点到终点的总阻力损失为 80Pa，计算附加压头及立管终端压力 P2。
作业——计算如图所示的低压管网，图上注有环网各边长度
（m）及环内最大小时用气量。气源是人工煤气，密度为
Nm3, 运动粘滞系数为 25×10-6m2/s 。节点 5 为调
压站所在处，管网中的计算压力降取△ P = 500Pa 。
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