摘 要

天然气是一种优质的环保的清洁能源和化学工业原料，是一种比较安全的燃气。随着低碳经济的发展、环境建设需求的提高，天然气逐渐成为燃气使用的必然选择，与居民的生活密切相关。本文对社区输气管网的设计以及优化进行研究，并将研究内容与实际案例结合解决实际问题。

针对用气量和供需平衡问题，根据气化率以及用气量指标等参数对居民用户的年用气量进行确定，并采用同时工作系数法计算小时计算流量。对燃气的平均密度和粘度进行计算，确定了室内燃气管段的长度和管径以及室外管段的管径，计算出室内管道和室外管道的总压降，与允许压降进行比较，完成校核。

以管道的工程造价最小为目标函数，建立燃气管网的优化模型，在压力、流量、管径等约束条件下，使用EXCEL调用水力计算方程进行流量校正，对管网管径进行优化。最后建立投资费用和运行费用的模型进行技术经济分析，采取静态评价、动态评价以及不确定性分析的方法进行技术经济评价，完整的对社区燃气管网设计和优化。

关键词：燃气管网，用气量，水力计算，优化，技术经济

ABSTRACT

Natural gas is a high-quality, environmentally friendly clean energy and raw material for the chemical industry, and is a relatively safe gas. With the development of a low-carbon economy and the increase in demand for environmental construction, natural gas has gradually become an inevitable choice for the use of gas, and is closely related to the lives of residents. This article studies the design and optimization of the community gas pipeline network, and combines the research content with actual cases to solve practical problems.

Aiming at the gas consumption and supply-demand balance issues, the annual gas consumption of resident users is determined according to the parameters such as gasification rate and gas consumption index, and the hourly calculation flow rate is calculated by the simultaneous working coefficient method. Calculate the average density and viscosity of the gas, determine the length and diameter of the indoor gas pipe section and the pipe diameter of the outdoor pipe section, calculate the total pressure drop of the indoor pipe and outdoor pipe, and compare with the allowable pressure drop to complete the verification.

Taking the minimum engineering cost of the pipeline as the objective function, an optimization model of the gas pipeline network is established, and under the constraints of pressure, flow, and pipe diameter, EXCEL is used to call the hydraulic calculation equation for flow correction to optimize the pipe diameter. Finally, establish investment and operation cost models for technical and economic analysis, adopt static evaluation, dynamic evaluation, and uncertainty analysis methods for technical and economic evaluation, and complete the design and optimization of the community gas pipeline network.

Keywords: Gas pipeline network, gas consumption, hydraulic calculation, optimization, technical economy

目录

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摘要 III

ABSTRACT IV

第一章 绪 论 1

1.1. 研究背景 1

1.2. 研究现状 2

1.2.1. 用气量的研究 2

1.2.2. 燃气管网水力计算研究 2

1.2.3. 燃气管网优化研究 3

1.3. 研究目的和意义 3

1.4. 研究内容 3

第二章 社区燃气用气量分析 5

2.1. 供需平衡 5

2.2. 年用气量确定 5

2.2.1. 居民生活用气量指标 5

2.2.2. 社区天然气的年用气量计算 6

2.3. 天然气小时计算流量的确定 6

第三章 燃气管网水力计算 8

3.1. 燃气的物理性质 8

3.1.1. 天然气平均密度的确定 8

3.1.2. 燃气的粘度 8

3.2. 室内燃气管道的水力计算 9

3.2.1. 管段长度及管径的确定 9

3.2.2. 管段阻力损失的确定 9

3.2.3. 管段压力降校核 11

3.3. 室外燃气管网的水力计算 12

3.3.1. 环状管网管径的初步确定 12

3.3.2. 实际压降计算 13

3.3.3. 压降校核 14

第四章 燃气管网的优化 15

4.1. 燃气管网优化模型 15

4.1.1. 目标函数 15

4.1.2. 约束条件 15

4.2. 优化方法 16

4.2.1. 管径优化方法 17

4.2.2. 管径优化步骤 18

4.3. 管径优化结果 18

第五章 技术经济分析 20

5.1. 技术经济计算 20

5.1.1. 燃气管网的投资费用 20

5.1.2. 燃气管网的运行费用 21

5.2. 经济评价方法 21

5.2.1. 静态评价方法 21

5.2.2. 动态评价方法 21

5.2.3. 不确定性分析 22

结论 24

参考文献 25

附录 27

致谢 32

绪 论

研究背景

天然气是一种优质的环保的清洁能源和化学工业原料，它的清洁之处在于混合的气体中不包含有害的成分，比如硫或者粉层等，最重要的一点就是天然气中也不包含一氧化碳。另外，天然气的密度相对于空气来讲更小一些，如果当发生天然气泄露的时候，这些泄露出来的气体就会自然的向空气的上层扩散，便不会聚集在一起，更不会发生爆炸现象。综上所述，天然气是一种很安全的燃气,燃烧后生成的二氧化碳比起其它燃料较少，会促成较小的温室效应，进而可以从本质上提高环境的质量。

目前，全球温室效应逐渐加重，环境污染日益恶劣，生态环境遭到大肆破坏，气候性灾难和环境灾难频发，因此发展全球低碳，改善全球环境，提倡环保生活生产等成为发展主要目标，而天然气一系列的优点使之慢慢发展成为城市使用的主要燃气，天然气随着低碳经济的发展、环境建设的需求逐渐成为燃气使用的必然选择。