寶雞中燃城市燃氣發(fā)展有限公司 寄玉玉 徐 凡

隨著我國工業(yè)化高速發(fā)展、國家節(jié)能減排政策的陸續(xù)出臺，天然氣應用技術不斷推廣，越來越多的工業(yè)用戶采用天然氣作為燃料。天然氣經(jīng)濟、高效、清潔、方便，在機械鍛造、金屬加熱、熱輻射采暖等領域得到了廣泛應用。采用燃氣作為清潔能源，可以有效提高能源利用率,減少污染物排放，達到節(jié)能減排、降本增效的目的。本文以寶雞市某玻璃制瓶廠工業(yè)爐為例，對工業(yè)廠房燃氣管網(wǎng)設計要點進行了探討。

1 前期勘察

燃氣管網(wǎng)設計作為工業(yè)爐安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，關系著整個工程的順利運營。進行燃氣管道設計時需要收集的基礎資料應盡量詳盡，必須詳細了解氣源情況、設備參數(shù)、安裝環(huán)境等。本項目的玻璃制瓶廠廠房是一座已建的獨立單層建筑物。前期勘察時對該廠房內外布局、設備規(guī)格尺寸、廠房墻體材質結構及燃氣管線路由等進行了詳細勘測。除此之外，埋地管敷設還要了解地下其他管線情況以滿足安全間距要求，架空管道固定需考慮墻體承重，盡量使管線布局流暢、工藝簡單，廠房面積和空間得到合理利用，保證安全的同時兼顧現(xiàn)場施工和后期運行、維護、檢修。

2 燃氣管網(wǎng)設計要點

工業(yè)廠房燃氣工藝流程示意如圖1所示：從廠區(qū)外市政道路已建的DN200中壓埋地管道處斷管加DN200 PE三通。為后期檢修方便，在距離三通2 m處加裝DN200閥門井(單放散)，通過中壓管道將燃氣運送至室外中-中壓調壓柜，調節(jié)至設備所需壓力，入戶立即加裝法蘭球閥和電磁閥進行總控，分支后經(jīng)過濾器將燃氣送至計量設備進行計量，最后通過金屬軟管接至工業(yè)爐燃燒器閥組。

圖1 燃氣工藝流程

2.1 調壓設施

氣源接入廠房前要根據(jù)設備需求進行調壓。調壓設施一般采用落地式調壓柜，其選型應根據(jù)中壓管網(wǎng)壓力、工業(yè)爐額定壓力和小時用氣量等參數(shù)確定。計算流量應按調壓柜所承擔的最大小時輸氣量的1.2倍確定。管道的經(jīng)濟流速宜控制在6 m/s左右，流速超過10 m/s時容易引起管道震動。調壓柜進口前100 m內應設有閥門井，且閥門井距調壓柜距離不宜小于5 m。

該玻璃制瓶廠一期工程有2臺工業(yè)爐，單臺用氣量1 000 m3/h；二期預留2臺工業(yè)爐，單臺用氣量170 m3/h，總用氣量2 340 m3/h，額定工作壓力均為150 kPa。4臺工業(yè)爐壓力一致，可共用1個調壓柜。調壓柜選型參數(shù)進口壓力：0.2～0.4 MPa，出口壓力：150～155 kPa(可調)，流量范圍：0～2 808 m3/h，進出口管徑均為DN200。調壓柜出口側設放散管，管口高于地面4 m。由于玻璃窯爐生產(chǎn)工藝要求嚴格，不能隨意停爐，若調壓柜僅設置調壓通路，則檢修時易造成停爐經(jīng)濟損失，所以調壓柜采用兩路調壓加一路旁通。

2.2 架空管道敷設

調壓后的燃氣管道出地前采用DN200鋼塑轉換接頭進行轉換，出地后沿建筑物外墻敷設。建筑物為一級耐火等級廠房，故入戶匯管采用D219 mm×7 mm無縫鋼管，入戶即加裝DN200球閥與電磁閥。為便于操作，球閥中心線高度設在0.8 m。匯管分支后沿廠房內磚砌實體墻架設，管道采用∠75 mm×75 mm×7 mm角鋼或鋼管柱固定。架空管道靠近高溫熱源敷設以及管道下面經(jīng)常有裝載熾熱物件的車輛停留，需采取隔熱措施，同時，冬季需采取防凍措施。當架空燃氣管道敷設時處在電力線下方時，應在燃氣管道上設置防護網(wǎng)。

若燃氣管道架空敷設有困難時，也可敷設在地溝內，地溝蓋板宜采用堅固的爐篦式蓋板，溝內禁止敷設其他管道及電纜，同時盡可能避免將附件、法蘭盤等設在地溝內。溝寬應便于檢查和維修。當溝內橫穿其他管道時，應把橫穿的管道置入密閉套管中，套管伸出溝兩壁長度不宜小于200 mm。

2.3 計量設備

工業(yè)用戶一般用氣量大、壓力高，常采用羅茨流量計或渦輪流量計進行計量。2種常用流量計都有其適用范圍與使用要求。為避免后期設備檢修停爐造成經(jīng)濟損失，工業(yè)爐的流量計推薦采用一開一備式。流量計的安裝高度應便于后期觀測數(shù)據(jù)，流量計前需配過濾器，一開一備計量時2個過濾器的安裝高度不僅要考慮設備本身尺寸，還應考慮過濾器拆卸方便，盡量錯位安裝，方便濾芯抽卸。

通常工業(yè)爐設備廠家提供的參數(shù)表為標況下的流量范圍，而計量設備的參數(shù)則為工況下的流量，因此需先將前者的標況流量換算成工況流量，再選擇合適的流量計規(guī)格型號。換算公式為：

式中：Q——工作狀況下的體積流量，m3/h；

Q0——標準狀況下的體積流量，m3/h；

p0——標準大氣壓(101.325 kPa)；

p——工作壓力(絕對)，p＝pa＋pg，kPa；

pa——當?shù)卮髿鈮毫?，kPa；

pg——管道中氣體表壓力，kPa；

T——被測氣體絕對溫度，K；

T0——標準狀況下的絕對溫度，取293.15 K。

該玻璃制瓶廠一期有2臺工業(yè)爐，單臺用氣量1 000 m3/h，按工況壓力150 kPa、溫度313.15 K 時得出體積流量為431 m3/h，宜選用氣體渦輪流量計(流量范圍32～650 m3/h)。根據(jù)用戶需求，每臺工業(yè)爐均采用一開一備進行計量，共選用4臺LWQZ-100C氣體渦輪流量計。渦輪流量計制造精度和組裝技術要求較高，軸承的摩擦力很小，必須水平安裝，且需要在流量計的前后安裝一定長度的直管段，采用一體化兩級整流技術后，要求直管段的長度是“前2后1”。

二期預留的2臺工業(yè)爐，單臺用氣量170 m3/h，按工況壓力150 kPa、溫度313.15 K時得出體積流量為73 m3/h，優(yōu)先選用氣體羅茨流量計(流量范圍1.1～100 m3/h)。一開一備計量，共選用4臺LLQ(Z)-50B氣體羅茨流量計。羅茨流量計可以垂直安裝，也可以水平安裝，為了減少故障次數(shù)，方便后期檢修，應盡可能選擇垂直安裝方式，氣體流向應為上進下出。

2.4 其他附件

2.4.1 放散管

在燃燒器前的兩個切斷閥之間應設置放散管。放散管可根據(jù)具體情況分別或集中引至室外，出口位置應使放散出去的氣體不致被吸入室內或通風裝置內。放散管的管徑根據(jù)吹掃管段的容積和吹掃時間確定。吹掃量按照吹掃管段的容積10～20倍計算，吹掃時間為15～20 min。廠區(qū)燃氣系統(tǒng)放散管直徑選用表如表1所示。

表1 廠區(qū)燃氣系統(tǒng)放散管選用直徑 mm

該工業(yè)爐匯管為DN200，放散距離超過20 m，故選用放散管直徑為65 mm，考慮到運行壓力為中壓B，故采用D76 mm×4.0 mm無縫鋼管，放散管口沿廠房外墻架設，高出廠房屋脊2 m，也可埋地敷設延伸至廠房基礎4 m以外的綠化帶進行放散。

2.4.2 法蘭球閥

在入戶處、計量前后及燃燒器前均應設置法蘭球閥，燃氣管道布置應考慮操作運行方便，法蘭球閥中心線標高宜在1.3 m左右，且DN150及以上管徑的法蘭球閥必須水平安裝。

2.4.3 壓力表

合理的壓力范圍上限值為管內介質壓力的1.5～3.0倍，表盤公稱直徑不小于100 mm，精度一般為2.5級。該工業(yè)爐額定工作壓力150 kPa，選用的壓力表規(guī)格為0～250 kPa。

3 管道質量驗收要求

燃氣管道焊接前先制定詳細的焊接工藝指導書，并據(jù)此進行焊接工藝評定。焊接工藝評定應符合GB 50235－2010《工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范》和GB 50236－2011《現(xiàn)場設備、工業(yè)管道焊接工程施工規(guī)范》相關規(guī)定。管道焊接采用惰性氣體保護電弧焊打底，手工電弧焊填充蓋面。

燃氣鋼制管道焊縫應進行100%外觀檢驗，焊縫達到GB 50683－2011《現(xiàn)場設備、工業(yè)管道焊接工程施工質量驗收規(guī)范》要求的Ⅱ級。應進行X射線探傷檢驗，抽檢數(shù)量不少于焊縫總數(shù)的30%，每個焊工不少于1個焊縫。固定焊口進行100%檢驗，抽檢射線檢驗不低于現(xiàn)行標準NB/T 47013.2－2015《承壓設備無損檢測 第2部分：射線檢測》中的Ⅲ級，固定焊口不低于Ⅱ級。

4 安全防護措施

4.1 燃氣泄漏報警系統(tǒng)

燃氣入戶處匯管上應安裝緊急自動切斷閥。當燃氣濃度達到設定值時，燃氣濃度檢測報警器報警，電磁閥立即切斷氣源。報警器與用氣設備或閥門的水平距離不應大于8 m，安裝高度距頂棚0.3 m以內，且不得設在工業(yè)爐正上方。燃氣濃度檢測報警器與排風系統(tǒng)、緊急自動切斷閥應有效聯(lián)動。報警器系統(tǒng)設備用電源應定期進行校檢。

4.2 防雷、防靜電設施

進出建筑物的燃氣管道、放散管和燃氣設備等均設有防雷、防靜電接地設施。就近接到防雷接地裝置上，獨立接地裝置的沖擊電阻不大于30 Ω。當管道比房頂上的避雷網(wǎng)高時，選用的燃氣管道壁厚不應小于4 mm，防雷引下線選用不小于φ8 mm的鍍鋅圓鋼。對可能產(chǎn)生靜電危害的輸氣管道，在分支處及每間隔50～80 m設防靜電接地。對裝有阻火器的放散管，沖擊電阻不應大于10 Ω。

4.3 防爆及送排風系統(tǒng)

廠房需設置防爆泄壓設施、防爆照明設備和獨立通風系統(tǒng)。泄壓面積要大于廠房占地面積的10%，泄壓面積含玻璃窗、天窗、質量≤120 kg/m2的輕質屋頂和薄弱墻的面積。

廠房事故排風機選用防爆型軸流風機。在室內外便于操作的地點設置事故通風機電器開關。風機與可燃氣體濃度報警裝置有效聯(lián)動，當濃度達到爆炸下限1/4時排風系統(tǒng)啟動運行，新風量滿足正常換氣次數(shù)每小時不少于6次，事故換氣次數(shù)每小時不少于12次，送入廠房的新風總量大于廠房3次的換氣量，以保障工業(yè)爐的安全運行。

5 結語

設計作為燃氣管網(wǎng)安全運行的重要環(huán)節(jié)，關系著整個項目的順利實施。目前，該玻璃制品廠一期工業(yè)爐已順利投入生產(chǎn)，從該項目的整個建設過程來看，管道的合理布局、設備的精準選型、防護措施的全面考量，對施工方便和后期運營都具有重要意義，只有將理論與實踐相結合，才能創(chuàng)造出社會價值。