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第一章城镇燃气的分类及其性质
本章主要介绍燃气根据不同方法如何进行分类,能够作为城镇燃气使用的燃气种类及特点,执行的国家标准,燃气的性质参数计算以及我国城镇燃气的质量指标要求等。
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●1.1燃气的分类
本节主要介绍燃气成分组成,作为城镇燃气使用的燃气种类有:人工燃气、天然气和液化石油气等,按照勘探开发技术,将天然气分为常规天然气和非常规天然气,又进一步对常规天然气和非常规天然气进行了分类,介绍了不同类燃气的特点、主要成分及用途等,为保证燃气对不同组分的燃气具有良好的互换性,我国《城镇燃气分类和基本特性》根据燃气的华白数和燃烧势对燃气进行了详细分类,给出了华白数和燃烧势的允许波动范围。
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●1.2燃气的基本性质
本节给出了混合燃气中单一气体成分的一些基本特性,混合燃气的平均分子量、平均密度和相对密度的计算方法;给出了临界压力、临界温度、临界比容等临界参数的意义,实际气体的状态方程;给出了黏度的计算方法;饱和蒸汽压和相平衡常数的概念;沸点和露点、汽化潜热、爆炸极限的定义及计算方法。
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●1.3城镇燃气的质量要求
本节介绍了人工燃气、天然气及液化石油气中的各种杂质的危害性,人工燃气、天然气及液化石油气的质量要求,城镇燃气的加臭量标准及加嗅剂的基本性能要求。
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第二章城镇燃气需用量及供需平衡
本章针对城镇燃气输配管网规划或设计时要确定管道规格和设备的通过能力,需首先确定供气规模,分析目前燃气行业的用户种类及各类用户的耗气量指标,对于不同类用户给出相应的年用气量计算方法或原则,结合各类用户的用气规律,利用各类用户的用气高峰系数,计算出城镇燃气输配管网的小时计算流量,同时针对小区(庭院)和室内燃气管道,给出了同时工作系数法计算小时计算流量的方法,基于燃气供需矛盾,提出了各类供需平衡方法。
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●2.1城镇燃气需用量计算
结合燃气行业发展形势,本节分析了目前城镇燃气用户的种类,居民、商业、工业、采暖制冷、燃气汽车及船舶、燃气电站及分布式能源用户等六类用户,结合国家能源利用精神,给出居民、商业及工业用户的供气原则;同时介绍了居民、商业等用户的用气量指标及其影响因素;提出了居民商业、工业、采暖制冷、燃气汽车及船舶、燃气电站及分布式能源用户等六类用户的年用气量计算方法及计算原则。
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●2.2燃气需用工况
城镇各类用户的用气情况是不均匀的,是随月、日、小时而变化的,用气不均匀性可以分为三种,即月不均匀性或季节不均匀性、日不均匀性和小时不均匀性。本节给出了三种不均匀性的城镇燃气需用工况及影响因素,定义了表示各类不均匀性的表示方法,分别用月高峰系数、日高峰系数和小时高峰系数分别表示各类用气高峰的不均匀程度。
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●2.3燃气输配系统的小时计算流量确定
城镇燃气输配系统的管径及设备通过能力应按计算月的小时最大流量进行计算。小时计算流量的确定,关系到燃气输配系统的经济性和可靠性,本节给出确定燃气小时计算流量的两种方法:不均匀系数法和同时工作系数法,这两种方法各有其特点和适用范围。
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●2.4燃气输配系统的供需平衡方法
城镇燃气的需用工况是不均匀的,随月、日、时而变化,但一般燃气气源的供应是均匀的,不可能完全随需用工况而变化,为了解决均匀供气与不均匀用气之间的矛盾,不间断的向用户供应燃气,保证各类燃气用户有足够流量和正常压力的燃气,必须采取合适的方法,使燃气输配系统实现供需平衡。本节介绍了平衡季节、日和小时用气不均匀性的方法。
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第三章燃气的长距离输送系统
从气田开采的大量纯天然气通常由输气管线送至远离气田的城镇和工业区。产量巨大的油田气或者人工煤气,也可以通过长距离管线送至较远的用气地区。本章介绍长距离输气系统的构成以及线路的选择原则。
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●3.1长距离输气系统的构成
本节介绍了天然气的长距离输气系统的构成。一般由矿场集输系统、天然气处理厂、输气干线起点站、输气干线设施和燃气分输站构成。重点介绍了输气系统中的集数系统类型,天然气处理厂和输气干线起点站的功能和工艺流程。
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●3.2输气干线及线路选择
本节介绍了长输系统输气干线的管材类型及执行标准,壁厚的计算公式及公式中各符号的意义和确定方法,同时给出了线路走向的选择原则,沿线应设置的阀门、警示桩等附属设施。
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第四章城镇燃气管网系统
以天然气作为气源的城镇应建设天然气门站,也就是气源站,本章介绍城镇燃气的门站的工艺流程、选址,城镇燃气管网系统及其选择、城镇燃气管道的布线及工业企业燃气管网系统、建筑燃气供应系统构成等。
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●4.1城镇燃气门站
本节主要内容是门站的功能、门站选址应遵循的原则、站区总平面布置、门站工艺流程和主要设施以及燃气的加臭设备及加嗅量要求等。
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●4.2城镇燃气管网系统及其选择
本节介绍了燃气管道按照用途、敷设方式和管内设计压力进行的分类,城镇燃气管网系统的构成及其系统选择应考虑的因素,各类燃气管网系统举例。
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●4.3城镇燃气管道的布线
本节主要介绍各类燃气管道的布线依据,高压燃气管道的布线原则,次高压、中压及低压燃气管道的平面和纵断面布线原则,以及管道穿越障碍物的注意事项。
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●4.4工业企业燃气管网系统
本节主要介绍工业企业燃气管网系统的构成,工业企业燃气管网系统的分类,系统的选择与布线原则,车间燃气管网系统的构成及布线注意事项。
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●4.5建筑燃气供应系统
本节主要介绍居民和商业用户建筑燃气供应系统的构成,燃气管道的布置原则,高层建筑燃气供应系统应进行特殊处理的几个问题,超高层建筑燃气供应系统的特殊处理方法。
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第五章燃气管道及其附属设备
本章主要介绍燃气工程常用的管材及其连接方法;燃气管道的阀门、排水器、补偿器、阀门井、放散管等附属设备;钢制燃气管道的化学和电化学腐蚀机理,绝缘层防腐和电保护的防腐方法。
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●5.1管材及其连接方式
根据燃气的性质、系统压力及施工要求来选用输送燃气的管材,选择的管材应满足机械强度、抗腐蚀、抗震及气密性等各项基本要求。本节主要介绍燃气管道主要应用的管材有钢管、聚乙烯管、铸铁管及其他管材等。其连接方式主要有螺纹、法兰、焊接等,针对不同类的管材及使用环境,确定不同的连接方式。
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●5.2燃气管道的附属设备
为了保证管网的安全运行,并考虑到检修、接线的需要,在管道的适当地点设置必要的附属设备。本节主要介绍阀门、补偿器、凝水缸、放散管等管道附属设备,其中主要介绍了球阀、闸阀、截止阀、蝶阀和旋塞等阀门以及其他的附属设备。
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●5.3钢制燃气管道防腐方法
本节主要介绍钢制燃气管道的化学和电化学腐蚀机理以及发生的部位,绝缘层防腐层的材料基本要求,防腐层的类型及基本结构,外加电源的阴极保护法、牺牲阳极法、排流保护法等电保护的防腐方法原理。
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第六章燃气管网的水力计算
本章主要讲述燃气管道不稳定流动方程式推导,燃气管道水力计算基本计算公式推导,燃气管道水力计算公式和计算图表,局部阻力和附加压头的计算方法,燃气分配管道计算流量的确定,枝状管网的水力计算方法,环状管网的水力计算方法。
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●6.1管道内燃气流动的基本方程式
燃气是可压缩流体,一般情况下管道内燃气的流动是不稳定流。气田调节采气的工况,压送机站开动压缩机台效不同的工况以及用户用气量变化的工况,都决定了其具有不稳定流的性质,这些因素导致管道内燃气压力和流量的变化。 因此,决定燃气流动状态的参数为:压力p、密度ρ和流速w,均沿管长随时间变化,它们是距离x和时间τ的函数,即p=p(x, τ), ρ = ρ(x, τ),W=W(x, τ),为了求得p、 ρ和W,必须有三个方程式,即运动方程、连续性方程和状态方程。本节介绍燃气流动不稳定流和稳定流基本方程式的推导过程。
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●6.2城镇燃气管道水力计算公式和计算图表
本节通过将摩擦阻力系数代入水力计算基本公式,得到实用的适用于不同流态、不同管材、不同压力等级的燃气管道水力计算公式,可用于进行水力计算。通过假定燃气密度、黏度、钢管当量粗糙度等参数,将水力计算公式制成方便实用的计算图表。
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●6.3燃气分配管网计算流量
本节介绍了燃气分配管网的类型,途泄流量的计算方法以及燃气分配管网计算流量的确定方法,提出便于计算机计算的节点流量的概念。
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●6.4管网水力计算
本节介绍枝状燃气管网和环状燃气管网的水力计算特点、步骤。
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第七章燃气管网的水力工况
本章介绍低压燃气管网用户处的压力及其波动范围的影响因素,低压燃气管网计算压力降的确定,最低压力系数小于1时的水力工况分析;高中压管网计算压力降确定的原则;工业企业燃气管网计算压力降的确定;低压燃气管网水力工况分析以及高中压管网水力可靠性分析。
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●7.1管网计算压力降的确定
本节主要介绍低压燃气管网用户处的压力及其波动范围的影响因素,低压燃气管网计算压力降的确定,最低压力系数小于1时的水力工况分析;高中压管网计算压力降确定的原则;工业企业燃气管网计算压力降的确定。
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●7.2低压管网的水力工况
本节介绍低压燃气管网起点压力为定值、按月(季节)改变管网起点压力以及随管网负荷的变化连续调整管网起点压力时的水力工况分析。
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●7.3高、中压环网的水力可靠性
本节介绍按等管径和等比压降设计的高中压燃气管网水力可靠性分析以及提高燃气管网水力可靠性的途径。
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第八章燃气的压力调节及计量
本章主要介绍燃气压力调节过程、调压器的调节元件及敏感元件、调压器通过能力的校核计算、调压器的分类、直接作用式调压器、间接作用式调压器、燃气调压站分类与选址、燃气调压站的组成、容积式燃气流量计、速度式燃气流量计以及功能组合式流量计的结构和工作原理。
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●8.1燃气压力调节过程
本节主要介绍燃气调压器的结构和工作原理,压力自动调节过程的过渡过程,影响过渡过程动特性的因素。
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●8.2调压器的调节元件及敏感元件
本节介绍调压器的调节元件及敏感元件、调压器通过能力的校核计算。
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●8.3燃气调压器
本节介绍调压器的分类,液化石油气减压阀、用户调压器等直接作用式调压器和轴流式、曲流式等间接作用式调压器的结构和工作原理。
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●8.4燃气调压站
本节介绍燃气调压站分类与选址,燃气调压站的组成及各部分的作用。
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●8.5燃气的计量
本节介绍膜式表、湿式流量计、腰轮流量计等容积式燃气流量、涡轮、超声波等速度式燃气流量计以及功能和量程组合式流量计的结构和工作原理。
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第九章燃气的压送
在燃气输配系统中,压缩机是用来压缩燃气,提高燃气压力或输送燃气的机器。压缩机的种类很多,本章主要介绍两大类:容积型压缩机及速度型压缩机的用途,结构、工作原理、理论排气量计算、排气温度和功率计算、排气量调节方法、压缩机室设计等内容。
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●9.1活塞式压缩机
本节介绍活塞式压缩机的工作原理,活塞式压缩机的排气量计算和压缩级数确定方法,压缩机分类与部件。
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●9.2离心式压缩机
本节介绍离心式压缩机的结构和工作原理、润滑方式、冷却方法、各部件材质等。
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●9.3压缩机排气温度及功率计算
本节介绍离心式压缩机和活塞式压缩机的排气温度及功率计算方法。
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●9.4变工况工作及流量的调节
本节介绍活塞式压缩机和离心式压缩机的变工况工作对性能的影响以及流量调节方法。
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●9.5压缩机室
本节介绍压缩机的选型及台数确定方法;压缩机的驱动设备;压缩机室工艺流程及压缩机室平立面布置原则。
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第十章燃气的储存
本章主要介绍燃气输配系统的储气设施,低压湿式罐、低压干式罐等低压储气罐的结构和工作原理,高压储气罐的结构和工作原理、强度计算;燃气储配站的选址、总平面布置、工艺流程;长输管线及高压管道储气能力的计算方法。
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●10.1低压储气罐
本节主要介绍直立罐和螺旋罐等低压湿式罐和阿曼阿恩型、可隆型和威金斯型低压干式罐的结构和工作原理。
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●10.2高压储气罐
本节主要介绍高压储气罐的结构和工作原理、强度计算,有效储气容积的计算方法。
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●10.3燃气储配站
本节主要介绍燃气储配站的选址、总平面布置、工艺流程。
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●10.4长输管线及高压管道储气能力计算
本节介绍采用微积分方法推导长输管线及高压管道储气量计算公式,通过例题说明长输管线及高压管道通过改变压力进行储气的储气量计算方法。
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●10.5燃气的地下储存
本节介绍利用枯竭的油气田、含水多孔地层和盐矿层进行储气的天然气地下储存原理。
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●10.6燃气的其他储存方法
本节介绍天然气在低温液态液化石油气中的储存原理和天然气的固态储存原理。
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第十一章压缩天然气供应
本章讲述压缩天然气的基本概念和特性,压缩天然气的运输设施、压缩天然气加气母站、储配站、汽车加气站工艺流程、主要设备和站址选择,压缩天然气绝热节流过程和加热量的计算方法。
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●11.1压缩天然气加气母站
本节介绍压缩天然气的定义、压缩天然气加气母站工艺流程、主要设备和总平面布置原则。
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●11.2压缩天然气的运输
本节介绍公路及水路运输压缩天然气的运输方式和相应的运输设备。
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●11.3压缩天然气储配站
本节介绍压缩天然气储配站的工艺流程、站址选择和总平面布置原则。
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●11.4压缩天然气汽车加气站
本节介绍压缩天然气汽车加气站的工艺流程、主要设备、选址和总平面布置原则。
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●11.5压缩天然气绝热节流过程及加热量计算
本节介绍什么是节流效应,节流温降、加热量的计算方法
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第十二章液化天然气供应
本章讲述液化天然气的基本概念和特性,液化天然气的储存和运输方法和设备,液化天然气的生产工艺,液化天然气接收站的主要设施和工艺,液化天然气气化站和加气站的工艺流程、主要设备和站址选择。
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●12.1液化天然气的生产
本节介绍液化天然气的定义和液化天然气的供应链以及液化天然气的主要生产过程、液化天然气的预处理和天然气液化工艺流程。
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●12.2液化天然气储运
本节介绍液化天然气储罐的种类、储罐的结构、储罐的安全运行及LNG的海上和陆上运输方法。
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●12.3液化天然气接收站
本节介绍液化天然气接收站的LNG卸船系统、储存系统和气化外输系统的工作原理。
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●12.4液化天然气气化站
本节介绍液化天然气气化站的工艺流程、工艺设备、安全控制措施及选址和总平面布置原则,LNG瓶组气化站和撬装气化站的结构和工作原理。
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●12.5液化天然气加气站
本节介绍LNG汽车加气站和L-CNG汽车加气站的工艺流程和工作原理。