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第1章 城镇燃气 1

1.1燃气气源种类及特性 1

1.1.1天然气 1

1.1.2人工燃气 5

1.1.3液态燃气 6

1.1.4生物质燃气 7

1.1.5各种燃气组分与热值 8

1.2城镇燃气的质量要求 8

1.2.1城镇燃气的基本要求 8

1.2.2人工燃气的质量要求 9

1.2.3天然气的质量要求 10

1.2.4液化石油气的质量要求 10

1.2.5燃气的加臭 11

参考文献 11

第2章 燃气的物理和热力性质 13

2.1单一气体的物理特性 13

2.2质量成分和体积成分 15

2.2.1混合物组分的表示方法 15

2.2.2混合物组分的换算 16

2.3密度 17

2.3.1平均分子量 17

2.3.2平均密度和相对密度 17

2.4临界参数与对应态原理 19

2.4.1临界参数 19

2.4.2拟临界参数 20

2.4.3对应态原理 21

2.5黏度 24

2.5.1黏度方程 24

2.5.2混合气体常用的黏度算法 27

2.5.3液态碳氢化合物的动力黏度 30

2.6液体的表面张力 31

2.7导热系数 32

2.7.1气体的导热系数 32

2.7.2混合液体的导热系数 36

2.8液态烃的体积膨胀系数 37

2.9蒸气压及相平衡、露点 38

2.9.1饱和蒸气压与温度的关系 38

2.9.2混合液体的蒸气压 40

2.9.3相平衡常数 41

2.9.4沸点和露点 45

2.10气体的压缩因子与气体状态方程 49

2.10.1理想气体与实际气体 49

2.10.2气体的压缩因子 49

2.10.3气体状态方程 54

2.11气化潜热 59

2.11.1气化潜热与温度的关系 59

2.11.2混合液体的气化潜热 60

2.12比热容 61

2.12.1定容比热容与定压比热容 61

2.12.2比热容的性质 62

2.12.3混合气体的比热容 63

2.12.4混合液体的比热容 66

2.13焓 68

2.13.1理想气体的焓 69

2.13.2实际气体的焓 70

2.14熵 72

2.14.1理想气体的熵 72

2.14.2实际气体的熵 72

2.15？ 74

2.16热值 75

2.16.1混合可燃气体的热值 75

2.16.2干、湿燃气的热值 76

2.17燃气爆炸极限与燃气混合安全性 76

2.17.1影响燃气爆炸极限的因素 77

2.17.2燃气爆炸极限的计算 80

2.17.3混合燃气爆炸极限函数 85

2.17.4燃气混合安全性定律 87

2.18天然气含水量、水合物 87

2.18.1气体在水中的溶解度 87

2.18.2水在液态烃中的溶解度 88

2.18.3计算法确定天然气的含水量 89

2.18.4天然气水合物的生成 92

参考文献 96

第3章 城镇燃气用气负荷 97

3.1城镇燃气用气负荷的定义及分类 97

3.1.1城镇燃气用气负荷的定义 97

3.1.2燃气用户分类 97

3.1.3天然气的应用领域 97

3.2城镇燃气负荷的指标和参数 99

3.2.1用气量指标及制订 99

3.2.2城镇燃气年用气量计算 100

3.3城镇燃气负荷工况 102

3.3.1月用气工况 103

3.3.2日用气工况 103

3.3.3小时用气工况 104

3.4燃气输配系统的小时计算流量 105

3.4.1城镇燃气分配管道的计算流量 105

3.4.2室内和街坊燃气管道的小时计算流量 107

3.5燃气输配系统的供需平衡 108

3.5.1供需平衡方法 108

3.5.2储气容积的确定 108

3.6燃气负荷指标的制订 110

3.6.1燃气负荷指标的制订途经 110

3.6.2燃气用气定额及用气小时高峰系数的制订 111

3.7城镇燃气用气负荷预测 112

3.7.1燃气负荷的变化特性 113

3.7.2燃气负荷模型 113

3.7.3燃气负荷预测 120

参考文献 127

第4章 输气管道系统 129

4.1燃气输送方式与管道输送 129

4.1.1燃气输送方式 129

4.1.2天然气管道系统 129

4.2输气管道工程与技术 130

4.2.1输气管道工程组成 130

4.2.2现代输气管道技术 130

4.3输气管道工艺 131

4.3.1工艺设计 131

4.3.2管道水力计算 132

4.3.3管道温降计算 137

4.3.4输气管道工艺设计参数与优化 139

4.4输气管道的设计与敷设 150

4.4.1线路选择 150

4.4.2输气管道材质及选择 151

4.4.3输气管道强度计算及稳定性校核 153

4.4.4输气管道敷设 155

4.5输气管道场站 161

4.5.1概述 161

4.5.2首站 161

4.5.3清管站 168

4.5.4压气站 169

4.5.5分输站 185

4.5.6末站 187

4.6输气管道系统运行工况 188

4.6.1压气站与管道系统的联合运行 188

4.6.2输气管道压气站运行优化 199

4.7防止水合物生成的方法 204

4.7.1天然气参数控制防止水合物生成 204

4.7.2采用抑制剂防止水合物生成 205

参考文献 205

第5章 燃气储存 207

5.1概述 207

5.1.1燃气系统的储气要求 207

5.1.2储气分类 207

5.1.3储气的系统 211

5.2孔隙地层地下储气库 214

5.2.1枯竭油气田地下储气库 217

5.2.2含水层地下储气库 223

5.3洞穴型地下储气库 231

5.3.1盐穴地下储气库 231

5.3.2岩洞地下储气库 232

5.3.3洞穴型地下储气库热力分析 234

5.4地下储气库的运行方式 237

5.5管道及高压钢制容器储气 238

5.5.1长输管道末段储气 238

5.5.2高压球型罐储气 241

5.5.3高压管束储气 244

5.6液化天然气储存 245

5.6.1调峰液化天然气厂储存 245

5.6.2液化天然气终端站储存 245

5.7天然气新型集态储存 248

5.7.1低温液化石油气溶液中天然气储存 248

5.7.2天然气水合物储存 249

5.7.3超级活性炭吸附天然气储存 250

5.8低压储气罐 253

5.8.1低压湿式储气罐 254

5.8.2低压干式储气罐 255

5.8.3干式罐与湿式罐比较 257

参考文献 257

第6章 城镇燃气输配系统 260

6.1城镇燃气输配系统压力级制与分类 260

6.1.1输配系统的压力级制 260

6.1.2输配系统的分类 261

6.2场站 263

6.2.1门站 263

6.2.2储配站 267

6.2.3调压站 269

6.2.4场站设备 276

6.3管道布置、阀门配置与管材 316

6.3.1管道布置 316

6.3.2用户管道敷设 319

6.3.3阀门配置 324

6.3.4管道材质 330

6.3.5阀门 335

6.4埋地钢管的电化学腐蚀与防腐 338

6.4.1电化学腐蚀的机理 338

6.4.2土壤电化学腐蚀性的测定 339

6.4.3埋地钢管的防腐 341

6.5管道穿跨越工程 350

6.5.1水域、冲沟穿越工程 351

6.5.2铁路、公路穿越工程 352

6.5.3跨越工程 354

6.6埋地钢管的抗震设计 355

6.6.1直管轴向应变计算 356

6.6.2直管轴向应变校核计算 357

6.7城镇燃气管网运行调度 357

6.7.1概述 357

6.7.2管网运行工况宏观模型 358

6.7.3建模原始数据与应用要点 359

6.7.4模型特性与应用范围 360

6.7.5应用示例 361

6.7.6应用说明 362

6.8天然气压力能利用 363

6.8.1天然气压力能及有效利用 363

6.8.2天然气压力能利用系统 366

参考文献 369

第7章 燃气管网水力计算与分析 370

7.1管道中燃气流动基本方程 370

7.1.1管道内的流动状态 370

7.1.2流动基本方程 372

7.1.3流动摩阻系数 374

7.2燃气管道定常流动 376

7.2.1定常流动方程 376

7.2.2输气管道定常流动水力计算 379

7.2.3城镇燃气管网定常流动水力计算 383

7.3燃气管道不定常流动 401

7.3.1简化的不定常流动方程 401

7.3.2燃气管道不定常流动方程的定解问题 403

7.3.3不定常流动方程解析法求解 410

7.3.4不定常流动方程数值法求解 422

7.4燃气管道非等温流动 435

7.4.1燃气管道非等温流动能量方程 435

7.4.2燃气管道非等温定常流动 437

7.4.3燃气管道非等温不定常流动 440

7.5管道的水力等效计算 450

7.5.1并联管段 451

7.5.2串联管段 451

7.5.3管段替代 452

7.5.4管道局部阻力系数的当量长度 453

参考文献 453

第8章 燃气管网优化与供气可靠性评价 455

8.1燃气管网优化 455

8.1.1燃气管网优化问题的特点 455

8.1.2城镇燃气输配管网优化模型 456

8.1.3管网设计优化拉格朗日乘数法 460

8.1.4管网设计优化遗传算法 462

8.1.5管网设计综合优化 474

8.2燃气输配管网供气可靠性评价 478

8.2.1概述 478

8.2.2可靠性基本概念 479

8.2.3系统的状态转移 484

8.2.4输配管网供气可靠性 487

参考文献 494

第9章 压缩天然气输配 496

9.1概述 496

9.2压缩天然气加气站 498

9.2.1加气站工艺 498

9.2.2加气站设备 504

9.2.3加气站设施的安全防护 509

9.2.4加气站的平面布置 510

9.2.5压缩天然气储气分区 510

9.3压缩天然气供气站 516

9.3.1供气站工艺 518

9.3.2供气站设备 520

9.3.3加热设备工艺计算 520

9.3.4储气设备 527

9.3.5供气站运输车运行模式 528

9.3.6供气站平面布置 529

9.4压缩天然气汽车加气子站 529

9.4.1加气子站工艺 531

9.4.2加气子站设备 532

参考文献 534

第10章 液化天然气供应 535

10.1液化天然气的特性 535

10.1.1液化天然气的特性 535

10.1.2关于液化天然气的物理现象 535

10.2天然气液化 537

10.2.1天然气预处理 537

10.2.2天然气液化流程 544

10.2.3天然气液化装置的主要设备 553

10.3液化天然气储运 565

10.3.1槽船运输 565

10.3.2槽车运输 571

10.3.3储罐 575

10.3.4储存相关设备 589

10.4液化天然气终端站 597

10.4.1终端站工艺流程 597

10.4.2终端站主要设备 601

10.5液化天然气的冷能利用 608

10.5.1液化天然气冷能利用的？分析概念 609

10.5.2液化天然气发电 611

10.5.3液化天然气冷量用于空气分离 620

10.5.4液化天然气冷量用于食品冷冻 622

10.5.5液化天然气冷量用于低温粉碎 626

10.5.6液化天然气冷量制取液态二氧化碳和干冰 626

10.5.7蓄冷装置 628

10.6液化天然气气化站 628

10.6.1气化站工艺 628

10.6.2气化站主要工艺设备 631

10.6.3气化站总平面与安全 637

10.6.4瓶组供气站 642

10.7液化天然气加气站 643

10.7.1加气站 643

10.7.2液化天然气-压缩天然气加气站 645

参考文献 647

第11章 液化石油气输配 649

11.1液化石油气运输 649

11.1.1运输方式 649

11.1.2管道输送 650

11.1.3槽车运输 658

11.2液化石油气分配与供应 659

11.2.1储配 659

11.2.2常温压力储存 661

11.2.3储配站 663

11.2.4储罐储存压力 673

11.3液化石油气低温储存 677

11.3.1液化石油气低温降压储存 677

11.3.2低温常压储存 680

11.3.3低温储存参数优化 693

11.4液化石油气气化供气 699

11.4.1自然气化供气 699

11.4.2强制气化供气 708

11.4.3混合气供气 725

11.5液化石油气汽车加气站 741

11.5.1汽车加气站规模 741

11.5.2加气站主要设备 741

11.5.3加气站站址与总平面 742

11.6液化石油气容器过量灌装危险分析 743

11.6.1容器过量灌装危险 743

11.6.2容器全充满温胀破裂的解析模型 744

11.6.3事故模拟算例 747

参考文献 747

第12章 燃气泄漏与燃气系统安全风险评价 749

12.1燃气泄漏危险性概述 749

12.2燃气泄漏与扩散 750

12.2.1燃气泄漏 750

12.2.2泄漏燃气扩散 759

12.3燃气火灾、爆炸与中毒 772

12.3.1燃气火灾 772

12.3.2燃气爆炸 775

12.3.3燃气中毒 781

12.4燃气输配系统安全风险评价 782

12.4.1风险概述 783

12.4.2风险评价与风险管理 783

12.4.3燃气输配系统风险评价基本过程 785

12.4.4风险评价的基础数据 787

12.4.5燃气输配系统危险源辨识 788

12.5燃气输配系统安全风险评价方法 790

12.5.1风险评价方法分类 790

12.5.2安全检查表法 791

12.5.3危险性预分析法 791

12.5.4风险矩阵法 792

12.5.5肯特管道风险指数法 792

12.6概率风险评价方法 802

12.6.1事件树分析法 802

12.6.2故障树分析法 804

12.7模糊综合评价方法 812

12.7.1模糊数学基本概念 812

12.7.2模糊综合评价 816

参考文献 819

第13章 燃气输配测控与信息系统 821

13.1监控和数据采集系统 821

13.1.1燃气输配调度 821

13.1.2 SCADA系统的结构体系 822

13.2监控和数据采集系统场站 823

13.2.1 SCADA主站系统 823

13.2.2 SCADA从站系统 825

13.2.3输配场站信号与测控设计 827

13.2.4输配场站故障分类与报警响应 829

13.3网络与通信 832

13.3.1调度中心局域网 832

13.3.2城域网与SCADA应用 835

13.3.3无线网与SCADA应用 837

13.4燃气输配管理信息系统 839

13.4.1输配生产管理子系统 839

13.4.2营业管理子系统 839

13.4.3输配管理信息系统结构组织 840

13.5燃气管网地理信息系统 840

13.5.1基础地理子系统 841

13.5.2燃气管网子系统 841

13.5.3燃气管网地理信息系统结构组织 842

参考文献 842

第14章 城镇燃气规划与工程文件 843

14.1城镇燃气规划 843

14.1.1燃气规划编制的意义与要求 843

14.1.2燃气规划工作内容 843

14.1.3燃气规划编制的要点 844

14.1.4规划工作步骤 845

14.1.5规划文件组成 845

14.2城镇燃气输配工程项目可行性研究 845

14.2.1可行性研究在工程项目建设中的作用与特点 845

14.2.2燃气输配工程项目可研编制的要点 847

14.2.3可研报告的文件编制问题 850

14.3城镇燃气输配工程初步设计 850

14.3.1初步设计在工程建设中的作用与特点 850

14.3.2燃气输配工程初步设计编制的要点 851

14.3.3设计中技术的趋向性 855

14.3.4设计方法和态度 856

14.4城镇燃气输配工程项目后评价 857

14.4.1项目后评价的定义及作用 857

14.4.2燃气项目后评价的内容 857

14.5城镇燃气项目安全评价 858

14.5.1评价依据 859

14.5.2评价程序 859

14.5.3危险有害因素与重大危险源 859

14.5.4评价单元划分 859

14.5.5评价方法选用 860

14.5.6定性定量分析项目 860

14.5.7编制评价报告 860

参考文献 861