小城鎮(zhèn)壓縮天然氣（CNG）配氣系統(tǒng)研究

【摘要】： 隨著中國城鎮(zhèn)化水平的提高,民用天然氣的發(fā)展逐漸從城市走向向城鎮(zhèn),無疑,21世紀重要的能源基礎設施工程—“西氣東輸”工程的建成為城鎮(zhèn)天然氣化的快速發(fā)展進程提供了良好的條件。 但是,城鎮(zhèn)尤其是小城鎮(zhèn)的天然氣供應問題還存在著重要的技術障礙。從節(jié)省投資、安全可靠的角度,發(fā)展小城鎮(zhèn)的天然氣化從某種意義上說還并不是非常成熟的,這種情況的出現(xiàn),除了中國天然氣資源缺乏的原因之外,經(jīng)濟的、技術的和政策的等方面的問題也是目前小城鎮(zhèn)天然氣化進程還非常緩慢的原因。 國家“十五”科技攻關計劃中特別設立了“小城鎮(zhèn)基礎設施建設關鍵技術研究”攻關課題,其中,“小城鎮(zhèn)燃氣供給系統(tǒng)建設關鍵技術研究(2003BA818A15-3)”是子課題之一。結合該課題的研究,本文從技術的角度對小城鎮(zhèn)天然氣供應技術中的配氣系統(tǒng)做了較為深入的討論,討論的目的在于為小城鎮(zhèn)的天然氣供應系統(tǒng)提供較為科學的設計和實施技術。本文的重點研究成果及其創(chuàng)新之處在于: 1)從配氣站的主要配管設計方面,針對CNG運輸工具到配氣系統(tǒng)的配管涉及到不可壓縮流體和可壓縮流體問題,重點采用了可壓縮流體的流量計算理論,對高壓狀態(tài)、不同壓差時不同管徑的流通能力進行了理論計算,并對卸氣管路的配管設計提出了具體的選擇參數(shù); 2)根據(jù)高壓流體的節(jié)流降溫特點,詳細分析和計算了天然氣節(jié)流降溫過程的溫度降與壓力降的數(shù)字關系,認為在通常情況下,結合儲氣管道可以對溫度降進行自然恢復,提出了在小規(guī)模供氣工藝中可以取消1級加熱和一級調壓的新工藝; 3)針對CNG供氣工藝中必須加臭的要求,在分析了小型配氣系統(tǒng)依靠滴定式加臭不能達到等比例加臭的特點之后,創(chuàng)造性的將孔板計量裝置可以感知流量的特性與加臭裝置有機結合起來,發(fā)明了燃氣流量隨動自動加臭系統(tǒng),為CNG配氣系統(tǒng)制造經(jīng)濟適用的加臭設備提供了技術條件; 4)儲氣是天然氣供應過程中必須解決的問題,本文分析了采用高壓儲氣箱、常規(guī)儲氣設施,或者利用運輸工具的儲氣功能不能解決小城鎮(zhèn)的儲氣問題的原因,提出了在小城鎮(zhèn)采用高壓管束儲氣的新方法,并確定了儲氣壓力和儲氣容積之間的數(shù)學關系,為儲氣設施的設計提供了理論依據(jù); 5) CNG的不安全性是要明顯高于通常壓力級制的天然氣的,本文對處于配氣站內(nèi)的高壓運輸工具和高壓設備對周邊環(huán)境或者是站內(nèi)設施之間的影響建立了破裂的能量評價法和潛在的TNT當量評價法,并利用這些方法對具體的高壓管道和設施進行了安全評估,為配氣站的安全性設計標準如何建立提供了重要的理論根據(jù); 【關鍵詞】：天然氣 CNG配氣站 高壓管束 加臭裝置 節(jié)流溫度降 爆炸能量 管網(wǎng)信息化 安全評價 小城鎮(zhèn)
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2006
【分類號】：TU996.6
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-13
• 1 小城鎮(zhèn) CNG 供氣技術現(xiàn)狀、本文的研究重點與亟待解決的問題13-27
• 1.1 中國小城鎮(zhèn)的燃氣化狀況13-19
• 1.2 CNG 供氣方式的提出與技術現(xiàn)狀19-24
• 1.2.1 CNG 供氣方式的提出19-24
• 1.2.2 CNG 配氣系統(tǒng)的構成24
• 1.3 本文的研究重點與亟待解決的問題24-25
• 1.4 本章小結25-27
• 2 CNG 的流動過程與流量規(guī)律27-45
• 2.1 穩(wěn)定可壓縮流體的流量計算理論27-33
• 2.1.1 依據(jù)管路縮口機構的氣體流量計算理論27-31
• 2.1.2 不穩(wěn)定可壓縮流體流量計算的數(shù)值方法31-33
• 2.2 CNG 卸氣過程的流體力學參數(shù)的數(shù)值計算方法33-44
• 2.2.1 參數(shù)計算數(shù)學模型的建立33-34
• 2.2.2 卸氣過程流體力學參數(shù)的數(shù)值計算方法34-38
• 2.2.3 卸氣過程流體力學參數(shù)的計算結果分析38-44
• 2.2.4 配管設計參數(shù)參考44
• 2.3 本章小結44-45
• 3 CNG 的節(jié)流減壓過程與溫度降45-57
• 3.1 節(jié)流減壓過程45-46
• 3.2 節(jié)流溫度降的理論計算46-55
• 3.2.1 天然氣的焦耳－湯姆遜系數(shù)計算方法46-49
• 3.2.2 結果比較與分析49-51
• 3.2.3 溫度降的影響與消除51-55
• 3.3 本章小結55-57
• 4 CNG 配氣站儲氣技術研究57-67
• 4.1 CNG 高壓儲氣方法58-61
• 4.1.1 地下儲氣井58-60
• 4.1.2 高壓鋼瓶組60
• 4.1.3 儲氣方式的比較60-61
• 4.2 CNG 高壓管道(管束)儲氣技術61-66
• 4.2.1 高壓管道的末端儲氣與高壓管道(管束)儲氣62-66
• 4.3 本章小結66-67
• 5 差壓原理在加臭技術中的應用研究67-75
• 5.1 燃氣加臭技術67-70
• 5.1.1 燃氣的泄漏及其后果67-68
• 5.1.2 泄漏燃氣的感知與加臭68-70
• 5.2 應用差壓原理的加臭技術70-73
• 5.2.1 差壓流量測定與節(jié)流差壓的利用原理70-72
• 5.2.2 利用節(jié)流機構等比例加臭的結構原理72-73
• 5.3 本章小結73-75
• 6 小城鎮(zhèn) CNG 配氣系統(tǒng)新工藝的安全性評價75-91
• 6.1 CNG 配氣站新工藝流程及其實現(xiàn)75
• 6.2 CNG 配氣站的安全性評價方法75-90
• 6.2.1 爆炸能量計算75-78
• 6.2.2 爆炸效應評估78-83
• 6.2.3 高壓儲氣設施的安全性評價83-86
• 6.2.4 管道系統(tǒng)的安全性評價86-90
• 6.3 本章小結90-91
• 7 配氣系統(tǒng)的信息化管理研究91-119
• 7.1 管道數(shù)字信息化91-104
• 7.1.1 燃氣管網(wǎng)數(shù)字信息化的意義91-93
• 7.1.2 燃氣管網(wǎng)數(shù)字信息化實現(xiàn)方法研究93-104
• 7.2 管理功能的擴展104-118
• 7.2.1 基于GIS 的燃氣管道分類與綜合評價104-114
• 7.2.2 模糊綜合評判的基本原理及流程114-118
• 7.3 本章小結118-119
• 8 總結與展望119-121
• 8.1 總結119
• 8.2 展望119-121
• 致謝121-123
• 參考文獻123-127
• 附錄127
• 作者在讀博士期間發(fā)表的論文127
• 作者在讀博士期間出版的專著127
• 作者在讀博士期間申請的專利127

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