燃氣管道管徑選取方法的探討

寶雞中燃城市燃氣發(fā)展有限公司 楊鴻斌 寄玉玉

燃氣管道管徑選取方法的探討

寶雞中燃城市燃氣發(fā)展有限公司 楊鴻斌 寄玉玉

城市燃氣管道輸配系統(tǒng)流量的計算關(guān)系到管網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟性和可靠性，文章以寶雞市金利苑9號樓為例，分別采用同時工作系數(shù)法與采暖熱指標法計算燃氣用具耗氣量，分析不同計算方法對燃氣低壓架空管道管徑選取的影響。

燃氣管道 同時工作系數(shù) 采暖熱指標 水力計算

0 引言

燃氣工程設(shè)計要在安全便利、實用可行、美觀舒適的基礎(chǔ)上提高其經(jīng)濟性，即在規(guī)范允許的基礎(chǔ)上，減少工程費用，而控制工程費用的關(guān)鍵就在于科學(xué)的設(shè)計。設(shè)計方案的合理性，不僅僅體現(xiàn)在符合相關(guān)規(guī)范的技術(shù)要求，更重要的是將技術(shù)與經(jīng)濟相結(jié)合，所以設(shè)計方案應(yīng)該在確保施工圖質(zhì)量的基礎(chǔ)上，盡量節(jié)省投資，對所有新發(fā)展民用戶管線作水利計算，能夠選擇較小管徑的則一般不采用大管徑管道。

1 燃氣管網(wǎng)流量的計算

1.1 同時工作系數(shù)法

燃氣庭院支管和室內(nèi)管道的設(shè)計，是采用同時工作系數(shù)法計算其流量的，它是由所有燃具的額定流量及其同時工作系數(shù)確定的，計算公式如下：

式中：Q——燃氣管道的計算流量，m3/h；

K——燃具同時工作系數(shù)；

n——同一類型燃具的數(shù)目；

q—— 燃具的額定流量，m3/h。

上式中n、q根據(jù)實際情況選取，關(guān)鍵是同時工作系數(shù)K值需要確定，其物理含義是：實際流量與各類型燃具額定流量之總和的比值，它是隨同一類型燃具的數(shù)目的增大而減少，反映了多個燃氣用具的集中使用程度。

1.2 采暖熱指標法

采暖熱指標是城鎮(zhèn)供熱規(guī)劃設(shè)計與建筑供熱設(shè)計中一個重要的經(jīng)濟技術(shù)評價和控制指標，是確定集中供熱系統(tǒng)熱源規(guī)模的主要依據(jù)，一般多用面積熱指標表示，即單位時間內(nèi)對單位建筑面積的供熱量。在熱力網(wǎng)初步設(shè)計階段或建筑物設(shè)計熱負荷資料不全時，民用建筑的采暖、通風(fēng)、空調(diào)及生活熱水熱負荷，可按下列方法計算：

式中：Qh——采暖熱負荷，kW；

qh——采暖熱指標，住宅樓取64 W/m2；

A——采暖建筑物的建筑面積，m2。

2 燃氣管道水力計算

2.1 低壓燃氣管道基本計算公式

式中：△p——燃氣管道摩擦阻力損失，Pa；

L——燃氣管道的計算長度，m；

Q——燃氣管道的計算流量，m3/h；

d——管道內(nèi)徑，mm；

ρ——燃氣的密度，kg/m3；

T——設(shè)計中所采用的燃氣溫度，K；

T0——273.15，K；

υ——燃氣的運動粘度，m2/s；

K——管壁內(nèi)表面的當量絕對粗糙度，對鋼管：輸送天然氣時取0.1 mm。

2.2 燃氣管道壓力降的分配

低壓燃氣管道允許總壓力降的分配按《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》(GB 50028—2006)的推薦值，如表1。

表1 低壓燃氣管道允許總壓力降的分配

一般民用燃具正常工作時允許壓力在±50%范圍內(nèi)波動，但考慮到高峰期一部分燃具不宜處于過低的負荷，因此，取最小壓力系數(shù)K2=0.75，最大壓力系數(shù)K1=1.50。這樣，低壓燃氣管網(wǎng)(包括庭院和室內(nèi)管)總的計算壓力降可確定為：△pd=0.75Pn，加上燃氣表的壓力損失150 Pa，燃氣低壓管道從調(diào)壓箱到最遠燃具的管道允許阻力損失為：△pd =0.75Pn+150。

燃具額定壓力Pn為2 000 Pa，燃具前最小壓力為1 500 Pa，燃具前最大壓力為3 000 Pa，若調(diào)壓箱出口壓力調(diào)到3 000 Pa，室內(nèi)管道壓力損失400 Pa，庭院最大壓降為3 000-1 500-400=1 100 Pa；庭院的額定壓力降為3 000-2 000-400=600 Pa。即庭院壓力降范圍Δp=600 Pa~1 100 Pa，壓力降大于1 100 Pa，管徑偏小，壓力降小于600 Pa，管徑偏大。水力計算時以總壓降與允許的計算壓力降比較，如不合適需要改變個別管段的管徑。

3 燃氣管道水力計算案例

以寶雞市金利苑9號樓為例，9號樓為12層，共8個系統(tǒng)96戶。每戶含1臺雙眼灶和1臺壁掛式采暖爐，其中耗氣量0.7 m3/h的雙眼灶96臺(計算流量用Q1表示)，耗氣量2.0 m3/h的采暖爐96臺(計算流量用Q2表示)；天然氣灶具額定壓力2 000 pa；燃氣密度ρ取0.75 kg/m3；燃氣溫度T取293.15 K；燃氣運動粘度υ取15×10-6m2/s。建筑采暖面積均為120 m2，1 kW熱負荷相當于860 kcal熱量，天然氣熱值為7 940 kcal/m3，采暖熱指標效率為0.90。

3.1 同時工作系數(shù)法對管徑選取的影響

同時工作系數(shù)法對管徑選取的影響見表2。

表2 水力計算表(同時工作系數(shù)法確定計算流量)

使庭院壓力降在600~1 100 Pa之間，DN80需帶4個系統(tǒng)，DN65需帶2個系統(tǒng)，DN50需帶2個系統(tǒng)。3.2 采暖熱指標法對管徑選取的影響

采暖熱指標法對管徑選取的影響見表3。

表3 水力計算表(采暖熱指標法確定計算流量)

使庭院壓力降在600 ~1 100 Pa之間，DN65需帶6個系統(tǒng)，DN50需帶2個系統(tǒng)。

3.3 對比分析

水力計算見圖1。

圖1 燃氣管道水力計算

從以上兩種計算結(jié)果對比可明顯看出，壁掛式采暖爐的計算流量在采用同時工作系數(shù)法時比較大，用采暖熱指標法時比較小，兩種方法選取的管徑要差一個級別。兩種計算方法計算出的結(jié)果相差較大，原因在于燃氣壁掛爐耗氣量的選取，燃器具同時工作系數(shù)法選取的是壁掛爐的額定耗氣量，它是壁掛爐不停歇運轉(zhuǎn)時的耗氣量。采暖熱指標選取的是根據(jù)壁掛爐供熱面積算出的燃氣壁掛爐運行及停歇時的平均耗氣量。而且，同時工作系數(shù)K值和采暖指標Q都是經(jīng)驗數(shù)值，會給計算結(jié)果帶來誤差。雖然都是規(guī)范給出的數(shù)值，但對不同地區(qū)的適用性還需要根據(jù)實際情況進行驗證。

4 結(jié)語

量、種類及不同地區(qū)的氣候條件等因素密切相關(guān)，因此不同地區(qū)、不同規(guī)模的設(shè)計都要根據(jù)具體情況選用不同的同時工作系數(shù)，參考不合理的數(shù)據(jù)，往往會提高管道設(shè)計負荷，浪費投資和鋼材。目前的一些數(shù)據(jù)僅具參考性，供設(shè)計時選用不夠精確可靠。

(2)采暖熱指標選取的是根據(jù)壁掛爐供熱面積算出的燃氣壁掛爐運行及停歇時的平均耗氣量。熱指標的大小直接影響著供熱系統(tǒng)的運行效益，若熱指標偏大，會使設(shè)備和管網(wǎng)的容量偏大，增大建設(shè)投資，從而降低集中供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟性；若熱指標偏小，將難以滿足用戶的使用要求，達不到供熱效果。

(3)根據(jù)同一用戶設(shè)計計算，采用采暖熱指標法計算出的管徑要小于用同時工作系數(shù)法計算出的管徑，大大節(jié)約了管材費用和施工等各項費用。

(1)同時工作系數(shù)與用戶生活規(guī)律、燃氣用具數(shù)

Discussion on Methods of Selecting Gas Pipeline Diameter

Baoji Chinagas City Gas Development Co., Ltd. Yang Hongbin Ji Yuyu

The flow calculation in city gas pipeline transmission and distribution system is related to the economy and reliability of the network system. Taking some building as an example and using the simultaneously coefficient method and heating index method separately to calculate the gas consumption of appliances, the paper analyzes the effects on selecting the low-pressure overhead pipeline diameter by using different calculation methods.

gas pipeline, simultaneously coefficient, heating index, hydraulic calculation