城市燃气课件第四章 城市燃气管网系统-81页文档资料

发布于:2021-06-11 06:17:58

第四章 城市燃气管网系统

气源厂
门站
液化石油 气储配站

用户 用户 用户

1

第四章 城市燃气管网系统 ? 城市燃气管网的分类及其选择 ? 城市燃气管道的布线 ? 建筑燃气供应系统
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第一节 城市燃气管网的分类及其选择 ? 燃气管道的分类 ? 城市燃气管网及其选择
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一、燃气管道的分类 ? 按用途分类 ? 按敷设方式分类 ? 按输气压力分类 ? 按管网形状分类
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(一)按用途分类
? 长距离输气管线 ——其干管及支管的末端连接城市或大 型工业企业,作为该供应区的气源点。
? 城市燃气管道
? 分配管道——在供应地区将燃气分配给工业企业用户、 公共建筑用户和居民用户,主要指街区干管。
? 庭院管道
? 用户引入管——将燃气从庭院管道引到用户室内管道 引入口处的总阀门。
? 室内燃气管道——通过用户管道引入口的总阀门将燃 气引向室内,并分配到每个燃气用具。
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工业企业燃气管道 ? 工厂引入管和厂区燃气管道——将燃气从城市燃 气管道引入工厂,分送到各用气车间。 ? 车间燃气管道——从车间的管道引入口将燃气送到 车间内各个用气设备(如窑炉)。包括干管和支管。 ? 炉前燃气管道——从支管将燃气分送给炉上各个燃 烧设备。
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(二)按敷设方式分类
? 地下燃气管道 直接埋设 间接埋设
? 架空燃气管道 在工厂区,方便管理,施工与检修方便。
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(三)按输气压力分类

? 以为往:分我类国原城因市—燃—气管道根据输气压力(MPa)一般分

? 高压1、A 对燃气0.8管<P道≤气1.6密M性Pa有特别严格的要求,漏 ? 高压气燃B可气能管导道0致 中.4<火的P≤灾压0.、力8M爆越P炸高a 、,中管毒道或接其头他脱事开故或。管 ? 中压道A本身出0现.2<裂P≤缝0的.4M可P能a 性和危险性也越大。

? ?

中低压压2安、B装当质管量道0P、.≤0内00检.5燃0<验0P气5≤标M0的P.准2a压M和力P运a不行同管时理,的对要管求道也材不料、

同。

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国家建设部颁发的《城镇燃气设计规范》2019年修改版:

? 1)高压A ? 2)高压B ? 3)次高压A ? 4)次高压B ? 5)中压A ? 6)中压B ? 7)低压

2.5<P≤4.0MPa 1.6<P≤2.5MPa 0.8<P≤1.6MPa 0.4<P≤0.8MPa 0.2<P≤0.4MPa 0.01≤P≤0.2MPa P<0.01MPa

城市的郊区环线

在城市未改建的老区,只能敷设中压和低压管道。

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(四)按管网形状分类
? 环状管网 管道连成封闭的环状,是城市输配管网的基本形式,
在同一环中,输气压力处于同一等级。 ? 枝状管网
以干管为主管,呈放射状由主管引出分配管而不呈环 状。在城市管网中一般不单独使用 ? 环枝状管网 环状与枝状混合使用的一种管网形式,是工程设计中 常用的管网形式。
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二、城市燃气管网及其选择
? 城市燃气输配系统的构成 ? 城市燃气管网系统的分类 ? 采用不同压力级制的原因 ? 燃气管网系统的选择
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(一)城市燃气输配系统的构成
? 不同压力等级的燃气管网 ? 配气站或压气站、各种类型的调压站或调压装置 ? 储配站 ? 监控与调度中心 ? 维护管理中心
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(二)城市燃气管网系统的分类

分类依据

管网压力级制不同组合形式

分类

单级系统

两级系统

三级系统

多级系统

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1、单级系统 ? 定义:只有一个压力级制,即仅用一级压力
的管网输送、分配和供应燃气的系统 ? 过去多指低压单级系统
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单级系统示例
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优点: (1)供应系统简单,维护管理方便。(2)不 需要压送设备,输配费用小。 缺点:(1)由于供气压力低,致使管道直径较大, 一次投资费用较高。(2) 用户压力波动大。
适用范围:用气量较小,供气范围为2~3公里的城镇和地区。 当供应范围较大时,必须采用很大口径的管网,这就使输送单 位体积燃气的投资和金属耗量急剧增加,是不经济的。
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2、两级系统
? 定义:具有两个压力级制的管网系统 ? 两级管网系统一般是指中压和低压两种压力的管网
系统。 ? 分类:
? 中压B、低压系统 ? 中压A、低压系统
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中压B、低压系统示例
气源:人工燃气 低压储气罐储气
特点:供气范围比单级 系统大,压力较低。 一般适用于人口密集、 街道狭窄的老城区。
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中压A、低压系统

气源:天然气 长输管线末段储气

适用范围:对于街道宽 阔、建筑物密度较小的 大中城市均可采用。19

3、三级系统
由高、中、低压三级管网级制构成。
天然气 加压气化煤气 高压储气罐储气
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? 优点: 供气比*踩煽
次高压管道可以储存一定量的天然气 ? 缺点: (1)系统复杂,维护管理不便。
(2)投资大。在各种输配管网系统中,以三 级系统造价最高。三级系统管道总长度大于一、二 级系统。 ? 适用范围: 通常只有在大城市、并要求供气有充分保证时才考 虑选用。
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4、多级系统
? 气源:天然气 ? 储气: 地下储气库、高压储气罐站以及长输管线储气 ? 这种管网系统一般用在居民人口众多的特大型城市,
如北京、上海。
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? 上述各种管网系统,均设有低压管网。采用区域调压站向低压 环网供气。
? 特目点前:,低低压压管管网网主覆要盖针面对大于,以有固的体燃街料道干可馏能煤同气时为出气现源中的压城市。 管道和低压管道,区域调压站供应户数比较多,用户燃 具此前时压,多力采波用动中范压围B-大低。压两级管网。
? 当原有人工燃气输配系统改输天然气时,原有人工燃气大多采 用中低压系统且为中压 B 级,一般加以改造后可予以利用,天 然气经区域中低压调压站调压后进入低压分配干管、低压庭院 管与室内管。
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? 对于新建城市天然气输配系统,多采用高-中压两级系统及 中压单级输配管网。前者适用于较大城市,其中高压管道 可兼作储气装置,而具有输、储双重功能。后者适用于中 小城市。

? 此两系统中的中压管道供气至小区调压装置(箱)或楼栋 调压箱,天然气实现由中压至低压的调压后进入低压庭院 管和室内管。各小区或楼栋设调压柜或设楼栋调压箱。

? 也可中压管道直接进入用户调压器调压,用户燃具前的压

力更为稳定。(某些国家允许)

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B

1
中 压
一 级 管 网 系 统

2 3

4 5

1-长输管线;2-城市燃气分配站;3-中压B输气环状干管; 4-中压B分配管;5-用户调压器
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长输管线 计量表

门站储配站

城市中压管道

用户管道

调压装置

用气设备管道

用具

中压一级系统供气的工艺流程

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(三)、采用不同压力级制原因
? 管网采用不同的压力级制比较经济 ? 各类用户所需要的燃气压力不同 ? 消防安全要求
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(四)燃气管网系统的选择
1、应考虑因素 a、气源情况
? 种类及性质 ? 供气量和供应压力 ? 气源的发展或更换气源的规划 b、城市 城市规模、远景规划情况、街区和道路的现状和规划、建筑特点、 人口密度、用户的分布情况
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c、原有的城市燃气供应设施情况 d、对不同类型用户的供气方针、气化率及不同类型用户
对燃气压力的要求 e、用气的工业企业的数量和特点 f、储气设备的类型
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h、城市地理、地形条件,天然和人工*锏那榭
i、城市地下管线和地下建筑物、构筑物的现状和改建、
扩建规划。
j、大型燃气用户的数目和分布。 选 择 城 市 管 网 系 统时,应全面考 虑上述诸因素, 进行综合分析, 从而提出多套方 案,作技术经济 比较,选用经济 合理方案。
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针对长输管线来的天然气:

a、具有压力高的特点,应充分利用该压力。

国 内 长 输 管 道 设 计 压 力

名 称 西 气 东 输 一 线 川 气 东 送 陕 京 二 线 西 气 东 输 二 线

压 力 ( MPa) 10

10

10

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b、对于大中型城市,由于用气量多面广,为安全供气,在城 市周边设置高压或次高压环线或半环线,经多个调压站向城市 供气,该高压或次高压管道往往兼作储气,即具有输、储双重 功能。

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c、当天然气压力大于2.0MPa时,因储罐运行压力一般为 1.6MPa,采用管道储气较储罐储气经济。
长输管道末段储气
高压管道
管束储气
?由于四级地区地下燃气管道压力不宜大于1.6MPa,高压管道 一般设置在中心城区边缘。 ?对于要求供气压力较高的用户(如发电厂)可由高压或次高 压管道直接供气。
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d、对于中小城市,中压单级管网系统为首选。
e、当部分城区因道路、建筑等状况,特别是未经改造的旧城区, 从安全考虑可局部采用中低压输配系统。
f、原有人工燃气中低压输配系统改输天然气时需经改造,但压 力级制不变,大多为中压B与低压。因此同一城区有可能存在两 种压力级制。
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城镇燃气输配系统方案设计示例: ?示例1 大型城市
? 远期规划人口 980 万人;气化人口 784 万人; ? 由四条长输管线从四个气源供应天然气,来气压力6.0MPa以上; ? 有需高压的大型工业用户及电厂; ? 部分城区存在人工燃气中低压系统; ? 年用气量:
?远期*衡日与时不均匀性所需储气量为 272x104m3
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输配系统方案:
?共设四个门站; ?城市输配系统为高中压与高中低压系统,后者主要为原人工 燃气已形成的中低压系统转供天然气; ?储气设施采用高压管道;
高压管道由内外两半环线构成,*期建设内环,远期建设外环。 高压内环线长 123 . 52km .设计压力 2 . 5MPa ,高压内环的储气 能力为 89×104m3。大型工业用户由高压内环直接供气。高压外环 全长 195km ,考虑储气功能须对运行压力进行技术经济分析。
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?中压管网具有两种压力级制,即中压 A ( 0.4MPa )与中压 B (<0.15MPa ) ,后者为原有人工燃气中压管网。新建中压 A 管网管径不大 于 DN400 时采用 ERW 直缝焊接钢管、管径大于 DN400 时采用螺旋缝埋弧 焊接钢管.
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?示例2 中型城市
?气化人口 34 万人,居民气化率为80%; ?由天然气长输管线向门站供气;
?月调峰所需储气量为 563 .4×104m3 ,占年用气量的4.5% ,其 由上游供方解决。 ?日与小时所需储气量为 120670m3 ,占计算月*均日用气量的 30%。
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输配系统方案:
?采用单级中压系统; ?在门站内设球罐储气。
?中压管网运行压力采用0.3MPa ,为留有输配潜力,设计压力为 0.4MPa ,中压管网末端压力不低于 0.05MPa 。
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第二节 城市燃气管道的布线
管网系统在原则上选定之后,决定各管段的具体位置 路由 管道*面 纵、横断面管位 穿越*
? 布线依据 ? 高、中压管网的*面布置原则 ? 低压管网的*面布置原则 ? 管道的纵断面布置原则 ? 燃气管道穿越铁路、河流等*锏姆椒
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一、布线依据
采用地下敷设,宜沿城市道路、人行便道或在绿化地带内。 ?管道中的燃气压力; ?街道及其他地下管道密集程度与布置情况; ?街道交通量和路面结构情况,及运输干线分布情况; ?所输送燃气含湿量,必要的管道坡度,街道地形变化情况。
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?与该管道连接的用户数量及用气量情况,该管道是主 在布要线管时道,还要是决次定要燃管气道管;道沿城市街道的*面布置与纵断面布 置。?线路上所遇到的*锴榭觯 由于?输土配壤系性统质各、级腐蚀管性网能的、输冰气冻压线力深不度同;,其设施和防火安全的 要求?也该不管同道,在而施且工、各运自行的和功万能一也发有生所故区障别时,,故对应城按市各交自通的特点 进行及布人置民。生活的影响。
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二、 高、次高压管网的*面布置原则

1、高压、次高压输气管网的功能

输气、储气双重功能,并通过调压站向中压管网各环网配气。

2、布置的原则

① 服从城市总体规划,遵守有关法规与规范,考虑远、*期结合, 分期建设。

② 结合门站与调压站选址管道沿城区边沿敷设,避开重要设施与 施工困难地段。不宜进入城市四级地区,不宜从县城、卫星城、镇 或居民区中间通过。

③ 尽可能少占农田,减少建筑物等拆迁。除管道专用公路的隧道、

桥梁外,不应通过铁路或公路的隧道和桥梁。

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④ 对于大型城市可考虑高压管道成环,以提高供气安全性, 并考虑其储气功能。 ⑤ 为方便运输与施工,管道宜在公路附*敷设。 ⑥ 应作多方案比较,选用符合上述各项要求,且长度较短、 原有设施可利用、投资较省的方案。
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三、中压管网的*面布置原则
1、中压输气管网的功能
?在高(次高)-中压或单级中压输配系统中都是输气主体。向数量 众多的小区调压箱与楼栋调压箱,以及专用调压箱供气。从而形成 环支结合的输气干管以及从干管接出的众多供气支管至调压设备。
?中低压输配系统的中压管道,向区域调压站与专用调压箱供气,中 压管道的密度远比上述两系统低。
2、布置的原则
① 服从城市总体规划,遵守有关法规与规范,考虑远、*期结合, 分期建设。
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② 干管布置应靠*用气负荷较大区域、以减少支管长度并成环, 保证安全供气,但应避开繁华街区,且环数不宜基多。各中压调压 站出口中压干管宜互通。在城区边缘布置支状干管,形成环支结合 的供气干管体系。 ③ 对中小城镇的干管主环可设计为等管径环,以进一步提高供气 安全性与适应性。
④ 管道布置应按先人行道、后非机动车道,尽量不在机动车道埋 设的原则。
⑤ 管道应与道路同步建设,避免重复开挖。条件具备时可建设共 同沟敷设。
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⑥ 在安全供气的前提下减少穿越工程与建筑拆迁量。 ⑦ 避免与高压电缆*行敷设,以减少地下钢管电化学腐蚀。 ⑧ 可作多方案比较,选用供气安全、正常水力工况与事故水力工 况良好、投资较省,以及原有设施可利用的方案。
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三、低压管网的*面布置原则
?低压管道供气能力低,沿程压力降的允许值也较低,故低压 管网的成环边长一般宜控制在300~600m之间;
?低压管道直接与用户相连,而用户数量随着城市建设发展而 逐渐增加,故低压管道除以环状管网为主体布置外,也允许存 在枝状管网;
?为保证和提高低压管网的供气稳定性,给低压管网供气的相 邻调压室之间的连通管道的管径应大于相邻管网的低压管道管 径;
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? 有条件时,低压管道以尽可能布置在街坊内兼作庭院管道, 以节省投资;
? 低压管网可以沿街道的一侧敷设,在有轨电车通行的街道 上,当街道宽度大于20m,横穿街道的枝管过多,或输、配 气量大,而又限于条件不允许敷设大口径管道时,可采用 双侧敷设;
? 低压管道应按规划道路布线,并应与道路轴线或建筑物的 前沿相*行,尽可能避免在高级路面的街道下敷设。
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对于高(次高)压-中压和中压一级输配系统: ?一般起始于小区调压箱或楼栋调压箱出口至用户引入 管或户外燃气表止,属街坊管范围。 ?呈支状分布,布置时可适当考虑用气量增长的可能性, 并尽量减少长度。
地下燃气管道与建筑物、构筑物以及其它各种管道之间 应保持必要的水*净距。
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四、管道的纵断面布置原则
1、管道的埋深 主要考虑地面动负荷,特别是车辆重负荷的影响以及冰冻层 对管内输送气体中可凝性气体的影响。
1) 埋设在车行道下时,不得小于0.8m; 2) 埋设在非车行道下时,不得小于0.6m; 3) 埋设在庭院内时,不得小于0.3m; 4) 埋设在水田下时,不得小于0.8m。 输送湿燃气的管道,应埋设在土壤冰冻线以下
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2、管道的坡度及凝水缸的设置 ? 输送湿燃气的管道,不论是干管还是支管,不可避免有冷
凝水、轻质油或渗入的地下水,为了排除出现的液体,需 在管道低处设置凝水缸,各凝水缸之间距,一般不大于 500m。管道应有不小于.003的坡度,且坡向凝水缸。
3、地下燃气管道与其它管道或构筑物之间的最小垂直间距 应符合规范要求。
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4、燃气管道不得在地下穿过房屋或其他建筑物,不得*行 敷设在有轨电车轨道之下,也不得与其他地下设施上下 并置。
5、一般情况下,燃气管道不得穿过其他管道本身,如因特 殊情况要穿过其他大断面管道(污水干管、雨水干管、 热力管沟等)时,需征得有关方面同意,同时,燃气管 道必须安装在钢套管内。
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五、燃气管道穿越铁路、河流等*锏姆椒
? 穿越铁路、电车轨道、公路、峡谷、沼泽以及河流的燃气 管道,应用钢管。
? 可以采用地上跨越(即架空敷设),也可采用地下穿越,需 视当地条件及经济合理性而定。 ? 在城市,只有在得到有关单位同意的情况下,才能采用 地上跨越。 ? 而在矿区和工厂区,一般应采用地上跨越。
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1、穿越铁路
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2、穿越电车轨道和城市主要交通干线
? 允许敷设在钢制的、铸铁的、钢筋混凝土的或石棉水泥 的套管中。
? 对于穿过城市非主要干道,并位于地下水位以上的燃气 管道,可敷设在过街沟内,如图所示。
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3、穿越河流
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4、跨越
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第三节 建筑燃气供应系统
用户引入管和室内燃气管道两部分统称为建筑燃气供应系统, 系统范围一般从引入管距建筑物外墙皮2米处开始至灶具或燃 烧器 。
? 建筑燃气供应系统的构成 ? 高层建筑燃气供应系统
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一、建筑燃气供应系统构成 ? 用气建筑直接连接在城市的低压管道上 ? 中压进户表前调压系统(最*某些城市)
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构成
? 用户引入管 ? 立管 ? 水*干管 ? 用户支管 ? 燃气计量表 ? 用具连接管 ? 燃气用具
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1、用户引入管
庭院管道与室内管网的连接管道,可采用地下引入式或地上 引入式,一般引入厨房,不便时还可以引入楼梯间或阳台。 (1)地上引入 燃气管道在墙外伸出地面,然后穿过外墙进入室内。适用于 有密闭地下室的建筑物。 可分为地上低立管引入法和地上高立管引入法。 在北方冰冻地区,对墙外管段需采取保温措施。
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(2)地下引入 燃气管道在地下穿过墙基础后沿墙垂直升起,从室内地面伸出。
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引入管无论穿越外墙还是墙基础,都要附设在套管内加以保护。
从系统设计上,通常是以一个楼梯单元为单位,又可分为单 户引入和单元引入。对于一梯几户(2~4)的楼型,若每一户 都设引入管,称作单户引入;如果一个单元只设一条引入管, 称为单元引入。当采用单元引入时,不同立管之间用水*盘 管相连。一般设在2楼。
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2、立管
?燃气立管就是接于引入管上,穿过楼板贯通各厨房的垂直管。 ?一般敷设于厨房或走廊内。 ?立管的第一层处设阀门。 ?上下设清扫口,上清扫口设在带丝堵的三通处,下清扫口应 设10~20cm的存污管。 ?立管与各层楼板接触的地方设套管,套管与燃气管道之间用 沥青和油麻填塞。 ?立管在一幢建筑中,一般不改变管径,直通上面各层。
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3、用户支管
用户支管是连接在立管上,通向各个厨房的用户分支管 道。通过用户支管,立管中的燃气分流到各厨房。
?支管上设燃气表和表前阀; ?气表为最高点;坡向立管和燃具,以保护燃气表。 ?支管在厨房内的高度不低于1.7m; ?支管穿墙应有套管。
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4、用具连接管
?用户支管与灶具之间的一段垂直管线称为用具连接管, 又称作下垂管,下端装设单头或双头煤气旋塞。 ?其上的旋塞应距地面1.5m左右。
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?室内管道应为明管敷设; ?室内管道不能穿过卧室、浴室、地下室等; ?采用低压流体输送钢管,并尽量采用镀锌钢管; ?由于室内管道的管径小,压力低,一般采用螺纹连接。
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二、高层建筑燃气供应系统(8~20层) ? 高层建筑的沉降问题 ? 高层建筑高程所引起的附加压头 ? 补偿管道的温度变形
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1、高层建筑的沉降问题
高层建筑自重大,沉降显著,容易在引入管处造成破坏。 ? 引入管处安装伸缩补偿接头以消除建筑物沉降的影响 ? 伸缩补偿接头种类
? 波纹管接头 ? 套筒接头 ? 软管接头
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2、高层建筑高程所引起的附加压头
燃气与空气的密度不同,因此燃气在管道内流动时,可引起 附加压头,是燃气重力与所受浮力共同作用的结果。附加压 头具有方向性。

?a ? ?g 附加压头向上

?a ? ?g 附加压头向下
计算公式: ?P?H(g ?a??g)

?P?0 ?P?0

动力 阻力

如果附加压头过大,可能会造成燃气前压力过高,超过它
的正常工作范围。必须采用一定措施,消除附加压头。
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消除附加压头的措施 ?选择适当的燃气立管管径或在燃气立管上增加截流阀; ?在燃气立管上设置低—低调压器,消除楼层的附加压头。 (在立管上每各7~8层设一个调压器,较少采用) ?用户表前设置低-低压调压器;
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3、补偿温差产生的变形
?高层建筑燃气立管管道长、自重大、需在立管底部设置支墩 ? 补偿办法 ? 管道两端固定,中间安装吸收变形的挠性管或波纹 管补偿装置。 ? 管道补偿量=0.012L(t安装-t运行)
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80

谢谢!
xiexie!


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