淺析城市燃?xì)夤艿涝O(shè)計若干問題

安陽華潤燃?xì)庥邢薰?李燕燕 田文中 王鵬 張海坤

隨著城市燃?xì)獾目焖侔l(fā)展，管道天然氣越來越普及，與此同時在燃?xì)夤艿涝O(shè)計方面經(jīng)常會遇到一些新問題，高層建筑小區(qū)設(shè)計、工商業(yè)用戶計量表設(shè)計選型等等方面也出現(xiàn)不少的難題。現(xiàn)就燃?xì)夤艿涝谠O(shè)計、運營技術(shù)方面進(jìn)行探討，進(jìn)而采取有效的改善措施。

1 城市燃?xì)夤艿涝O(shè)計技術(shù)難點分析

1.1 高層建筑居民小區(qū)設(shè)計上的技術(shù)難點

隨著城市化進(jìn)程的不斷發(fā)展，高層建筑或超高建筑如雨后春筍般迅速崛起。鑒于高層建筑的特殊性，在進(jìn)行燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)的設(shè)計時，就必須解決在多層建筑中對燃?xì)夤艿篮腿細(xì)夤?yīng)影響不大而可以忽略不計，但在高層建筑中的燃?xì)夤艿篮腿細(xì)夤?yīng)就不可忽略的一些因素。在高層建筑室內(nèi)燃?xì)夤艿赖脑O(shè)計中需考慮的問題較多，如附加壓力大，高層建筑沉降量大，立管較長且熱伸縮量大，以及如何保證技術(shù)先進(jìn)和安全用氣。

1.1.1 高層建筑附加壓力的影響及消除方式

1.1.1.1 附加壓力的計算

民用天然氣燃具的額定壓力pn=2 000 Pa，燃具前壓力應(yīng)在(0.75～1.5) pn范圍內(nèi)波動(參見《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》(GB50028—2006))。當(dāng)天然氣壓力超出此范圍，燃具的熱效率降低，燃燒不穩(wěn)定，燃燒噪聲大，出現(xiàn)脫火或者回火等現(xiàn)象。目前，安陽市高層建筑的燃?xì)庠O(shè)計主要采用低壓入戶，在計算低壓燃?xì)夤艿赖膲毫p失時，應(yīng)考慮因建筑高度而引起的燃?xì)飧郊訅毫Α鱬，計算如下：

式中：△p—為燃?xì)獾母郊訅毫?，Pa；

ρ1—為空氣的密度，取1.293 kg/m3；

ρ2—為燃?xì)獾拿芏?，?.717 kg/m3；

h—為燃?xì)夤艿澜K、起點的高程差，m。若庭院壓力損失按300 Pa 考慮，高層室內(nèi)立管管徑按用氣高峰時最高層用氣點沿程阻力損失抵消附加壓力設(shè)計，用戶灶前壓力為2 000 Pa，燃?xì)獗韷毫p失按100 Pa 計，則調(diào)壓箱出口壓力應(yīng)設(shè)定為2 400 Pa。在最不利工況時(用氣低峰時段)，假設(shè)只有幾戶用氣，管道沿程阻力接近0，局部阻力僅為燃?xì)獗淼淖枇Α?/p>

設(shè)用戶燃具前的壓力為p，則：

當(dāng)p=3 000 Pa 時，h=124 m。因此當(dāng)樓層高度超過124 m 時，附加壓力的影響會使灶前壓力超過燃燒器的允許波動范圍。為了使用戶燃具前的壓力波動范圍變小，更接近額定壓力pn，有必要采取措施，減小附加壓力的影響。

1.1.1.2 附加壓力影響的消除

(1)增大管道阻力損失：對20 層左右的高層建筑，可采取6～8 層變一次管徑，增大立管的沿程損失；并在立管上分段設(shè)置調(diào)節(jié)用閥門，增大局部阻力；

(2)設(shè)置低—低壓調(diào)壓器：對30 層以上的高層建筑,可以考慮在立管適當(dāng)位置或在高層用戶表前設(shè)置低—低壓調(diào)壓器，使燃具前壓力接近2 000 Pa；

(3)設(shè)置中—低壓調(diào)壓器：對于超高層建筑，可采用中壓B級壓力入戶，表前安裝中—低壓調(diào)壓器，使燃具前壓力接近2 000 Pa。

1.1.2 高層的建筑沉降的影響及補償措施

高層建筑因自重會產(chǎn)生一定的沉降量，從而可能導(dǎo)致引入管的切向應(yīng)力大，而建筑基礎(chǔ)處回填土的沉降也會導(dǎo)致引入管局部懸空，容易引發(fā)事故。一般情況下，高層建筑在竣工后5年內(nèi)的沉降速度最大，以后沉降速度逐漸降低?！冻擎?zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》中規(guī)定：“建筑物設(shè)計沉降量大于50 mm 時，可對燃?xì)庖牍懿扇∪缦卵a償措施：

(1)加大引入管穿墻處的預(yù)留洞尺寸；

(2)引入管穿墻前水平或垂直彎曲2 次以上；

(3)引入管穿墻前設(shè)置金屬柔性管或波紋補償器?！?/p>

其中方式(1)和(2)有損建筑外立面效果，一般采用方式(3)，但(3)中安裝金屬柔性軟管時應(yīng)注意，軟管前出地燃?xì)夤艿啦坏眠M(jìn)行固定；軟管必須水平安裝，不得有扭曲和彎曲現(xiàn)象，并使其處于自然伸展?fàn)顟B(tài)。

2.1.3 燃?xì)饬⒐艿膽?yīng)力與熱補償

高層建筑室內(nèi)立管較長，自重產(chǎn)生的應(yīng)力和環(huán)境溫度變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力都很大，兩種內(nèi)力共同作用，達(dá)到一定程度時，造成主立管接口扭曲、斷裂、表前管變形破壞、表接頭松動，引發(fā)安全事故。

在實際工程中，每隔6～8 層在主立管上設(shè)一個門型彎，并在各分段立管底部設(shè)固定支撐，以承受立管自重，同時避免立管底部壓縮應(yīng)力過大。如遇建設(shè)方不同意在室內(nèi)設(shè)置門型彎，則可以U 型螺栓配角鐵支架固定的方式替換立管上的管卡，以分散立管自重，并在立管上分段設(shè)置波紋補償器，克服管道因溫差而引起的應(yīng)力和形變，便于維修。另外，考慮立管形變對表前管的影響，我們應(yīng)該用金屬軟管作為表前管，以避免表接口形變漏氣。

1.2 工商業(yè)用戶計量表選型設(shè)計難點分析

工商業(yè)用戶設(shè)計中最關(guān)鍵問題是計量表選型，它涉及到貿(mào)易計量問題，所以表選型要慎重，多計算、多比較，避免選型不合理造成計量誤差?？偨Y(jié)近幾年已安裝工商業(yè)用戶計量表情況，發(fā)現(xiàn)存在計量不準(zhǔn)確、表選型過大的問題，出現(xiàn)用量小的時候計量表不計量等現(xiàn)象。

如何才能做到選型合理，通過分析研討總結(jié)出如下幾點：

(1)用戶提供工藝參數(shù)時，切忌隨意性填寫，多與設(shè)備供貨商溝通技術(shù)參數(shù)；

(2)設(shè)計人員結(jié)合工藝參數(shù)，合理選擇計量表，對于流量小的商業(yè)用戶，選擇皮膜表分表計量，采用一灶一表；對于流量稍大商業(yè)用戶(餐飲類)，選擇帶溫壓補償?shù)牧_茨流量計；對于流量較大商業(yè)用戶(鍋爐和直燃機(jī))，選擇帶溫壓補償?shù)臏u輪流量計；

(3)對于特殊用戶，比如：燃燒設(shè)備總數(shù)較多，單臺流量較小，此類用戶采用分表計量，以確保單臺開啟時，計量表準(zhǔn)確計量；

(4)為了便于分析計量誤差，可設(shè)計室外總表計量，室內(nèi)采用分表計量，然后對比數(shù)據(jù)分析，查找原因，進(jìn)一步改進(jìn)。

2 城市燃?xì)夤艿肋\營技術(shù)探討

2.1 燃?xì)夤艿浪卢F(xiàn)象分析

進(jìn)入冬季，北方城市的部分小區(qū)會出現(xiàn)灶前壓力過低現(xiàn)象，經(jīng)相關(guān)技術(shù)人員現(xiàn)場核實，發(fā)現(xiàn)調(diào)壓柜內(nèi)管路不通，調(diào)壓器后幾乎無壓力，判斷是發(fā)生了水堵現(xiàn)象，經(jīng)拆卸調(diào)壓器后，內(nèi)部出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，分析原因主要有如下幾點：

(1)中壓管線在施工時未吹掃干凈，殘留有水分；

(2)冬季氣溫過低，容易出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象；

(3)維護(hù)保養(yǎng)人員未及時對管道及設(shè)備進(jìn)行排污處理。

相應(yīng)的改善措施：

(1)嚴(yán)格把控施工質(zhì)量關(guān)，關(guān)鍵工序要監(jiān)控到位；

(2)冬季要采取保溫措施；

(3)及時多設(shè)備及管道進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)、排污處理。

2.2 工商業(yè)用戶計量表不計量現(xiàn)象分析

在給工商業(yè)用戶供氣運營中，常常會發(fā)現(xiàn)用戶計量表不計量的現(xiàn)象，在工程竣工置換通氣時，燃燒設(shè)備正常工作，但計量表不讀數(shù)；另外一種情況是，運行一段時間后，計量表出現(xiàn)故障，不讀數(shù)。通過分析原因，并總結(jié)出預(yù)防措施：

(1)施工時未嚴(yán)格按照計量表說明書進(jìn)行正確安裝，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子不是處于水平狀態(tài)，即出現(xiàn)不同軸現(xiàn)象；要求嚴(yán)格按照計量表說明進(jìn)行施工；

(2)施工時計量表不允許參與吹掃、強(qiáng)度、氣密試驗，而施工方違反規(guī)范，導(dǎo)致計量表內(nèi)部損壞；要求嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，規(guī)范施工；

(3)對管道進(jìn)行焊接作業(yè)時，管道內(nèi)殘留的焊渣，而在吹掃時未吹掃徹底，導(dǎo)致焊渣進(jìn)入計量表，導(dǎo)致計量表卡死；要求徹底清掃管內(nèi)雜物，保護(hù)計量器具；

(4)在管道剛投入運營三個月后，按操作規(guī)程須對計量表前過濾器進(jìn)行清洗、維護(hù)，而維護(hù)保養(yǎng)人員并未按照規(guī)定對過濾器進(jìn)行清洗；規(guī)范人員嚴(yán)格對計量表進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。

3 結(jié)論

城市燃?xì)夤艿缽脑O(shè)計、施工到運營管理涉及點多、面廣，技術(shù)難度比較大。對高層建筑的天然氣管道設(shè)計應(yīng)綜合考慮，尤其是對于高度逐步增加的高層建筑，必須綜合考慮消防建筑結(jié)構(gòu)特點、安全美觀、穩(wěn)定供氣以及遠(yuǎn)期發(fā)展等諸多因素，確定切實可行的設(shè)計方案。對工商業(yè)用戶計量表的設(shè)計選型應(yīng)全部考慮用戶的用氣形式，對不同用戶采取不同的計量方式，避免出現(xiàn)不計量、計量不準(zhǔn)確等現(xiàn)象。