李青山

摘要：隨著城市居民物質生活水平的提高，燃氣作為城市居民生活的重要組成部分，對城市居民生產(chǎn)生活質量具有直接的影響，因此對城市燃氣管網(wǎng)進行科學合理的規(guī)劃設計具有至關重要的作用。本文針對城市燃氣管網(wǎng)的設計選擇與設計要點展開了探討和研究，通過案例分析闡述了燃氣管網(wǎng)設計的要點和設計選擇，從而實現(xiàn)城市燃氣管網(wǎng)的安全性、適用性和經(jīng)濟性三大要求。

關鍵詞：城市燃氣；管網(wǎng)；設計要點；設計選擇

中圖分類號：F320；P49 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）20-0194-01

引言

燃氣供應是城市建設的重要組成部分，科學合理對燃氣管網(wǎng)進行規(guī)劃設計不僅是城市總體發(fā)展的客觀需求，更是燃氣市場發(fā)展的必然要求。在城市燃氣網(wǎng)管建設過程中，需十分重視設計的問題，需將燃氣網(wǎng)管的建設與維護進行綜合的考量，從而盡最大可能的實現(xiàn)城市燃氣管網(wǎng)的科學化、合理化以及最優(yōu)化。

1 工程概況

某城區(qū)規(guī)劃面積為50平方公里，近期城區(qū)居住人口大約為20萬左右，遠期城區(qū)規(guī)劃人口為40萬。遠期以居民用氣定額2300MJ/人年，氣化率按80%，戶均人口3.5人考慮，則遠期天然氣居民用戶約為11.4萬戶。公建用戶用氣量按居民用氣量的30%計算，可計算出該城區(qū)的遠期居民年用氣量為1986×104Nm3，公建用戶年用氣量為596×104Nm3，總年用氣量為2582×104Nm3，日均用氣量為7.1×104Nm3。綜合考慮不可預見量和未來城市發(fā)展需求，燃氣網(wǎng)管規(guī)劃供氣規(guī)模按日供氣10×104Nm3考慮。氣源選擇LNG氣源，工程項目有中壓管網(wǎng)及配套設施和LNG氣化站，其中供應能力為10×104Nm3/d。

2 城市燃氣管網(wǎng)的設計選擇

2.1 管段初始流量的選擇

城市燃氣管網(wǎng)的初始流量設計，需以連枝流量為基礎原則，應用基本關聯(lián)矩陣求解的原理從而得出連枝。當燃氣管網(wǎng)中的環(huán)狀管網(wǎng)相應的去掉某些管段之后，此時的連枝流量可通過按照管段的長度比例分攤原則進行確定，從而計算出管段初始流量。

2.2 管網(wǎng)管徑的選擇

在對城市燃氣管網(wǎng)管徑進行初選的過程中，相關的技術人員可以通過利用計算機軟件科學合理的進行管徑的選擇。為了能夠選擇經(jīng)濟性和適用性的管徑，可以利用初始的規(guī)格化管徑和管段的計算流量來計算出管段的壓力降值，通過氣源點的壓力來計算出各個節(jié)點的壓力值，對不符合標準的值進行適當?shù)恼{整和修正，從而計算出最佳的經(jīng)濟壓降，應用計算出的壓降和流量數(shù)據(jù)，從而來調用計算機軟件中的管徑優(yōu)選菜單進行管徑的優(yōu)選。

2.3 管道材質的選擇

在管網(wǎng)管徑確定以后，最重要的就是對管道材質的選擇。管道材質的選擇必須考慮適用性、經(jīng)濟性和安全性的要求。

2.3.1 管道材質的適用性

（1）天然氣具有一定的理化特性，因此選擇的材質必須滿足天然氣理化特性的要求。

（2）城市燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)在運行時，管網(wǎng)中的天然氣是具有一定壓力的，一般城市管道系統(tǒng)的壓力為中壓和低壓，因此管道材質必須滿足輸送介質壓力等級的要求。

3.3.2 管道材質的經(jīng)濟性

目前城市燃氣管道常用的材質有兩種。一種是聚乙烯管道、一種是鋼管。

聚乙烯管道的優(yōu)點是具有良好的柔性、連接方便、不需要采取其他防腐方式。缺點是管道的剛度比鋼管差、不能露天設置、當管徑超過一定級別后成本高于鋼管。

鋼管的優(yōu)點是具有良好的剛度、可埋地敷設也可露天設置。缺點是無論埋地或者露天均需要進行防腐處理、管道采用焊接連接后為保證焊縫質量須進行拍片檢驗。

2.3.3 管道的安全性

管道的安全性主要體現(xiàn)在管道的耐久性上。由于城市燃氣管道屬于一種半永久性的基礎性設施，因此當其投入生產(chǎn)使用之后，很難再進行相應的維修和維護功能，因此燃氣管網(wǎng)設計一定要選擇耐久性更好的管道。

2.3.3.1 管道承載力

如果由于某種因素的影響導致城市燃氣管道的承壓能力不能夠滿足抵抗城市燃氣管道壓力的荷載要求時，從一定程度上來說極易導致城市燃氣管道發(fā)生承載力實效的現(xiàn)象。

2.3.3.2 管道防腐蝕

對聚乙烯管道來說，它本身就具有防腐蝕功能不需要采取其他的防腐蝕手段。而對鋼管來說，由于管道容易被氧化從而被腐蝕。因此在建設過程中，鋼管必須采取防腐蝕的手段來保證它的使用壽命。例如在鋼管的表層涂敷一定量的防腐層或者是表層纏繞一定量的聚乙烯膠帶，其主要作用就是對空氣或土壤中的腐蝕介質進行有效的隔離，同時切斷腐蝕電池的外部電路，從而建立城市燃氣管道防腐蝕的第一道防線。另外，在必要時還必須采取外加鋅陽極的方式來保證管道不被腐蝕。

2.3.3.3 管道銹蝕量

對于鋼管來說，由于城市燃氣管網(wǎng)在運行的過程中，會受到內壓以及腐蝕的影響，從而導致燃氣管道出現(xiàn)裂紋，并且隨著時間的流失不斷的加速擴展。當燃氣管壁裂紋的尺寸或者銹蝕量超過標準的限制時，其中消耗的時間則為城市燃氣管道的壽命。由于銹蝕量限制的最終確定是依靠實際的工程反饋數(shù)據(jù)和專家的評判，其中依舊存在較大的人為主觀性，因此在管道壁厚的選擇上一定要綜合考量各項影響因素。

3 城市燃氣管網(wǎng)設計要點

3.1 細化管道平面設計，管線布置重視協(xié)調性

城市燃氣管網(wǎng)的整個布線不僅要結合專業(yè)的要求，而且還需要在城市規(guī)劃部門的指導下進行建設。為了能夠從根本上減少大量投資和管網(wǎng)維護工作，相關部門需協(xié)商好燃氣調壓站的供氣范圍，重視管道平面設計，在管線布置上要十分重視協(xié)調性。

由于中壓管網(wǎng)壓力限制，在工程建設時中壓管網(wǎng)布設應該要盡量靠近燃氣用量大的企業(yè)，從而保證用較短的線路長度來實現(xiàn)同樣的供氣效果，充分的考慮城市供氣的安全性和布局合理性，管網(wǎng)的設置要盡量采用環(huán)狀網(wǎng)和枝狀網(wǎng)相結合，從而推動燃氣新管網(wǎng)的布置與城市發(fā)展保持一致性。

為了能夠使城市燃氣管網(wǎng)建設成本控制在預期范圍之內，可根據(jù)工程實際情況，建立物理模型，將燃氣的供氣范圍按區(qū)域進行劃分，對管網(wǎng)節(jié)點和路徑選擇進行不斷的優(yōu)化，從而來保障城市燃氣供氣的安全可靠性，減少不必要的時間和物質成本。

3.2 科學規(guī)范設置調壓裝置，堅持合理性原則

城市燃氣管網(wǎng)調壓裝置的設置要遵循科學規(guī)范、合理性原則。區(qū)域調壓裝置半徑的確定，需根據(jù)低壓管網(wǎng)進行技術經(jīng)濟比較之后才可以進行最后的確定，提高半徑的精準性。雖然為提高燃氣輸送的便捷性，調壓裝置一般應設在用氣比較集中的地區(qū)，但是考慮安全因素應盡量避開鬧市區(qū)，其布置應該要嚴格按照安全間距要求，從根本上保證城市燃氣的經(jīng)濟安全可靠性。針對用氣量大的工業(yè)用戶或者公共建筑用戶，其調壓裝置的設置應該要與居民用戶分開，設置專用調壓裝置。

3.3 合理選擇管道管徑和材質，提高燃氣管道的適用性和安全性

選擇合理的管徑能夠保證管網(wǎng)的正常運行，防止因供氣能力不足而造成的重復投資，或者是供氣能力太大而造成的投資浪費。

選擇合理的材質能夠保證管網(wǎng)的正常運行，保證城市燃氣輸送的安全性，降低安全事故發(fā)生的機率。

4 結束語

綜上所述，對城市燃氣管網(wǎng)的設計選擇和設計要點進行探討具有極高的研究價值，從一定程度上能夠保障城市燃氣供應的安全經(jīng)濟運行，推動城市經(jīng)濟發(fā)展步伐。由于城市燃氣管網(wǎng)的工程規(guī)模比較大，客觀影響因素比較的多，而且較大部分處于地下作業(yè)，使得建設的難度系數(shù)增高，因此為了能夠保證管網(wǎng)布局的安全性和可靠性，必須要對燃氣管網(wǎng)的設計進行科學合理的規(guī)劃，從而實現(xiàn)城市燃氣管網(wǎng)建設的最大社會效益。

參考文獻

[1] 李玲，管江.城市燃氣管網(wǎng)的設計要點[J].科技創(chuàng)新與應用，2012，23（8）：19

[2] 金明奉.城市燃氣管道優(yōu)化設計探討[J].建筑工程技術與設計，2014，35（17）：228