消除高層民用建筑天然氣管道附加壓頭的措施

張家港港華燃?xì)庥邢薰?楊 浩

消除高層民用建筑天然氣管道附加壓頭的措施

張家港港華燃?xì)庥邢薰?楊 浩

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市人口日趨增多，高層建筑在城市中的比重也日益增加，根據(jù)高層建筑燃?xì)夤艿赖奶攸c(diǎn)，淺談一下高層建筑燃?xì)夤艿赖脑谠O(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到的附加壓頭的問題。

燃?xì)?高層 附加壓頭

0 概述

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市人口日趨增多，高層建筑在城市中的比重也日益增加，由于其自身的特殊性，高層建筑供氣方式與多層建筑供氣方式有一定的差別。在高層民用建筑天然氣管道的設(shè)計(jì)中，消除燃?xì)飧郊訅毫κ窃O(shè)計(jì)時(shí)所必須考慮的。根據(jù)相關(guān)資料的查閱及工作實(shí)踐，現(xiàn)就附加壓頭問題進(jìn)行簡單闡述。

1 壓力要求

由于燃?xì)夂涂諝饷芏鹊拿芏炔町?，隨著建筑物高度層高增大，附加壓頭也增大。根據(jù)《家用燃?xì)馊紵罹甙踩芾硪?guī)則》(GB 17905—2008)中對燃?xì)夤?yīng)壓力波動范圍的規(guī)定：人工煤氣、天然氣和管道液化石油氣壓力波動范圍均在0.75—1.5Pn之間，瓶裝液化石油氣壓力波動范圍為±0.5 kPa。《家用燃?xì)庠罹叩耐ㄓ迷囼?yàn)方法》(GB 16411—2008)第4.2節(jié)對試驗(yàn)用燃?xì)夤?yīng)壓力的規(guī)定：1 000~3 000 Pa (額定壓力Pn=2 000 Pa)，當(dāng)小于1 000 Pa時(shí)，會出現(xiàn)回火、離焰等情況，當(dāng)壓力高于3 000 Pa時(shí)，會導(dǎo)致晃眼或燃燒不充分、漏氣等現(xiàn)象。

2 附加壓頭影響

現(xiàn)就蘇州地區(qū)密度為0.7 kg/m3的天然氣為例，空氣密度為1.293 kg/m3，管道每升高1 m產(chǎn)生的附加壓頭為(1.293-0.75)×9.8=5.32 Pa，假設(shè)小區(qū)設(shè)置調(diào)壓柜，供氣范圍包括高層建筑，調(diào)壓柜通常情況下出口壓力為2 400 Pa，調(diào)壓柜的穩(wěn)壓精度按AC5，關(guān)閉壓力SG10進(jìn)行計(jì)算，在最不利狀況下，調(diào)壓柜后端無用氣設(shè)備燃燒時(shí)，燃?xì)夤艿赖淖罡邏毫? 400×(1+10%)=2 640 Pa。當(dāng)管道壓力達(dá)到調(diào)壓柜的關(guān)閉壓力的時(shí)候，若高層頂層用戶單獨(dú)打開燃?xì)庠罹?，由于灶具的用氣量較小，此時(shí)在管道和計(jì)量表中產(chǎn)生的壓損很小，近似忽略，在這種情況下，頂層用戶所允許高度h=(3 000-2 640)/5.32=67.6 m，當(dāng)立管長度超過此值的時(shí)候，將存在頂層用戶附加壓頭過大，導(dǎo)致頂層用戶壓力過高，超出灶具的允許的最高壓力的可能。

3 應(yīng)對措施

3.1 增加管道阻力

通過水力計(jì)算和壓力降分配來選擇適當(dāng)?shù)娜細(xì)饬⒐芄軓胶驮谌細(xì)饬⒐苌显黾咏亓鏖y增加燃?xì)夤艿赖淖枇Α?/p>

這種辦法的優(yōu)點(diǎn)是簡單、經(jīng)濟(jì)、易操作，缺點(diǎn)是浪費(fèi)了壓力能，立管內(nèi)阻力隨著管道內(nèi)流量的變化而變化，可能會導(dǎo)致用戶用氣不穩(wěn)定性，影響用戶灶具的正常燃燒。當(dāng)用氣高峰時(shí)，過大的阻力，導(dǎo)致底層用戶用用氣壓力不足；當(dāng)僅有頂層用戶用氣且用氣量比較小的時(shí)候，基本起不到作用。

3.2 設(shè)置用戶調(diào)壓器

通過用戶由各自的調(diào)壓器將燃?xì)饨祲海_(dá)到燃具穩(wěn)定燃燒所需的壓力值。

中壓燃?xì)馊霊?，然后在每戶通過中低壓調(diào)壓器，將氣體調(diào)到灶具正常工作的壓力狀態(tài)。根據(jù)《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50028—2006)規(guī)定，中壓入戶管道最高工作壓力可以大道0.2 MPa；而根據(jù)《城鎮(zhèn)燃?xì)馐覂?nèi)工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(CJJ 94—2009)的要求，當(dāng)設(shè)計(jì)文件無明確規(guī)定時(shí)，壓力大于等于0.01 MPa的管道應(yīng)采用焊接連接，因此，采用該方法施工成本高、施工難度比較大，安全性不如低壓入戶。該方法在成都、深圳等地比較常見。

低壓7 kPa入戶，在用戶燃?xì)獗砬霸O(shè)置低低壓調(diào)壓器。這種方法現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用，在香港、悉尼和東京等地均較早的采用這種方式。由于7 kPa入戶，不高于0.01 MPa，室內(nèi)管道仍可以采用鋼管絲扣連接，用戶燃?xì)獗砬霸O(shè)置低低壓調(diào)壓器，保證用戶灶具前壓力比較穩(wěn)定，有利于提高熱效率和減少污染，與國際接軌。

3.3 在燃?xì)饬⒐苌显O(shè)置低—低壓調(diào)壓器

通過在燃?xì)饬⒐苌显O(shè)置低—低壓調(diào)壓器以分段消除樓層的附加壓頭。此種方法比較可行，但是很少采用。根據(jù)水利計(jì)算，在最不利狀況下，當(dāng)燃?xì)饬⒐茉趬毫_(dá)到1.5Pn的時(shí)候，設(shè)置一個低低壓調(diào)壓器，將低低壓調(diào)壓器的出口壓力調(diào)節(jié)到灶具的額定壓力，當(dāng)立管繼續(xù)升高到1.5Pn的壓力的時(shí)候，再次設(shè)置低低壓調(diào)壓器，以此類推，從而確保燃?xì)庠罹咔暗膲毫υ谠罹叩恼９ぷ鞣秶畠?nèi)。但是該方法也存在很大的缺點(diǎn)，一是調(diào)壓器出現(xiàn)問題，會影響低低調(diào)壓器后端的較多的用戶；二是對于做室外立管的區(qū)域，維修難度比較大，后期的維修費(fèi)用比較高；三是由于低低壓調(diào)壓器進(jìn)出口壓差僅僅為0.5Pn，而管道流量也會會造成低低壓調(diào)壓器的進(jìn)口壓力的波動，使得低低壓調(diào)壓器比較難選；最后，產(chǎn)品精度難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，比較難采購。

3.4 減小調(diào)壓器低壓最大出口壓力pmax

(1)通過調(diào)壓器設(shè)置關(guān)閉等級較高的調(diào)壓設(shè)備，比如選調(diào)壓精度AC2.5，關(guān)閉壓力SG5，這樣會在一定程度上消除壓力，但對于高高層建筑效果不明顯；

(2)通過減小調(diào)壓器的出口壓力，這樣會在一定程度上消除壓力，但對于高高層建筑效果不明顯；同時(shí)，對于一個多層和高層復(fù)合式的小區(qū)，特別是含有別墅的小區(qū)，由于占地面積較大，庭院管管線較長，這樣就需要設(shè)置較大管徑的庭院管來降低這部分的壓損，這樣會大幅度的增加造價(jià)。但在超壓層數(shù)不多，在高層較多占地較少的情況下還是有一定的實(shí)用價(jià)值。

4 結(jié)語

由于天然氣燃具的額定壓力Pn=2 000 Pa，灶前壓力允許波動范圍Δp=0.75~1.5Pn，對于供應(yīng)天然氣的高層建筑來說，較小的附加壓力影響及天然氣燃具自身較寬的壓力適應(yīng)性，采取上述幾個措施是可以達(dá)到供氣灶前壓力要求的。特別是低壓7 kPa入戶，每戶加設(shè)調(diào)壓器的做法在工程中具有較高的實(shí)用性。

通過以上比較分析，可以看出每種方式都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，只有在工程實(shí)際中結(jié)合現(xiàn)場情況，因地制宜，選擇最適合的方案，做到安全、經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)統(tǒng)一，保證高層建筑燃?xì)獍踩?yīng)。

Measures to Remove the Natural Gas Additional Pressure of High Rise Buildings

Zhangjiagang Towngas Co., Ltd. Yang Hao

According to the attributes of high rise buildings, the paper analyzes the additional pressure problems met in the designing gas pipelines and puts forward the countermeasures as well.

high rise building, natural gas, additional pressure.