高層建筑燃氣管道設(shè)計的探析

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摘要：國家經(jīng)濟建設(shè)的飛速發(fā)展，城市的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也跟著發(fā)展，建筑物也逐漸趨于高層化，人們對居住環(huán)境的要求也是越來越高，高層用于民用住房也是越來越多。國家相關(guān)法律規(guī)定，用于民用的住房必須安裝管道燃氣，嚴(yán)禁使用灌裝液化石油氣?；诳紤]高層建筑物的相關(guān)特殊特性和管道燃氣供應(yīng)的相關(guān)特點，在高層建筑物安裝管道燃氣必須要全面綜合的考慮消防安全要求、燃氣生產(chǎn)工藝等多種因素，文中，筆者對高層建筑燃氣管道安裝關(guān)聯(lián)的問題進行探析。

關(guān)鍵詞：高層建筑；管道燃氣；消防安全；燃氣工藝

1.前言

管道燃氣是屬于天然氣的一種，它是一種非常環(huán)保、高效的新型能源，基于它的這些優(yōu)點，管道燃氣很快就受到全國人民的關(guān)注和認可[1]?，F(xiàn)在是管道燃氣時代，管道燃氣是居民一般生活中不可缺少的一種重要能源，伴隨著經(jīng)濟的發(fā)展和城市格局的不斷放大，城市中新建的建筑物比以往相比迅速增多，管道燃氣供應(yīng)布滿了市區(qū)的各個范圍，各個城市的氣化使用率逐漸增多，現(xiàn)階段，如何設(shè)計好高層建筑管道燃氣是城市安全供氣的一個關(guān)鍵課題。

2.高層建筑物燃氣安裝相關(guān)的消防安全要求

2.1設(shè)置緊急切斷閥系統(tǒng)

按照城鎮(zhèn)管道燃氣相關(guān)安裝規(guī)則，高層建筑物在安裝管道燃氣時必須在上升的總管內(nèi)設(shè)置緊急切斷閥系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)生燃氣泄漏時，可以通過關(guān)閉緊急切斷閥，保證人員的安全。

2.2設(shè)置防雷、防電裝置

關(guān)于高層建筑物管道燃氣設(shè)置防雷防電裝置時，一定要有目的性的針對雷電感應(yīng)、直接雷擊和雷電波及侵人采取必要的保護措施。在設(shè)置時，通常是要求天頂管道燃氣的閥門箱和天頂外墻的避雷區(qū)域鏈接，而且天頂管道與避雷區(qū)域的連接不能少于2處地方。避雷連接采用直徑DN>8mm的圓鋼雙面進行焊接，焊接的厚度必須超過圓鋼直徑的6倍以上，所有焊接過的地方都需要進行防腐處理。防雷接地的裝置其沖擊接地的電阻大小應(yīng)<10Ω，而管道燃氣的接地的電阻大小應(yīng)<100Ω，這樣設(shè)計是為了防止雷電對管道燃氣的沖擊，防止發(fā)生爆炸燃燒事故。

3.高層建筑物管道燃氣的相關(guān)生產(chǎn)工藝技術(shù)

3.1高層建筑物沉降量的影響和相應(yīng)的補救方法

高層建筑物因為自身的重量會產(chǎn)生對應(yīng)的沉降量。針對不同的燃氣生產(chǎn)工藝要采取不同的設(shè)計方式。對于高層建筑物液化石油氣管道的設(shè)計來說，通常是采用上行下給的方法，也就是燃氣從室內(nèi)上升管至天頂樓層形成圓狀或者枝狀時，然后通過下降立管，經(jīng)過中壓調(diào)節(jié)并計量后進入住戶內(nèi)并延伸到燃氣裝置。按照高層建筑不同的管道燃氣供氣方式，在設(shè)計過程中應(yīng)該考慮如下方法：一是上升管在離室內(nèi)地面0.3-0.5米的地方管道要采用饒性接頭、2級補償器或是金屬軟管來進行補救高層建筑物的沉降。二是在安裝高層民用住宅的管道燃氣時，當(dāng)上升管在離室內(nèi)地面0.3-0.5米的地方要采用饒性接頭[2]。

3.2燃氣立管的壓縮應(yīng)力計算公式和相應(yīng)補救方法

考慮到高層建筑的上升管或下降管長度較長，管道自身的重量也重，使得管道上會產(chǎn)生一定的壓縮應(yīng)力。同時受到環(huán)境中溫度的影響，各立管也會產(chǎn)生伸縮變形或是產(chǎn)生熱應(yīng)力。這些應(yīng)力對高層建筑管道燃氣的安裝影響是不能直接忽略的。

高層建筑燃氣使用的立管型號是10號或20號無縫鋼管。由于管道自身的重量所產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力公式為：ρ=G/S，其中，ρ就是壓縮應(yīng)力，單位是MPa，G是管道自身的重量，單位N，S是立管的面積，單位是mm2。10號或20號無縫鋼管所能承受的應(yīng)力對應(yīng)是112MPa和130MPa，對于不同管道直徑的無縫鋼管其所能承受的應(yīng)力大小，詳見表1。

表1 不同直徑無縫鋼管允許管長

管道直徑

Φ49×3Φ56×4Φ88×5.5Φ108×6.5

管道重量3.835.2410.3715.07

立管面積48966713201924

允許管長1455145614561455

由上述表格數(shù)據(jù)經(jīng)相關(guān)計算得出：在沒有其他重量支撐時，立管的壓縮應(yīng)力要達到可承受的應(yīng)力，則管長需要大于400m，如此高長度的立管在現(xiàn)實中是不可能的。因此，一般的高層建筑物管道燃氣不會產(chǎn)生壓縮應(yīng)力破壞。

對于燃氣立管壓縮應(yīng)力其相應(yīng)補救方法就是可以在每一層增設(shè)支架，避免立管底部所承受的壓縮應(yīng)力過大，使得立管本身的重量能得到平均分布。

3.3管道燃氣支架設(shè)計和預(yù)留端口

安設(shè)支架：高層建筑物管道燃氣的立管安裝通常是在建筑物外墻進行敷設(shè)，每隔3m的高度就安設(shè)一個支架。除了在相應(yīng)位置安設(shè)固定支架外，剩下都采用活動支架。

預(yù)留管道燃氣專屬端口：電氣設(shè)計在做相應(yīng)的防雷接地設(shè)計時，一定要預(yù)留管道燃氣屬的端口和熱水器孔洞，燃氣管道通常是采用套管預(yù)留的形式，并安裝在套管的中心位置。

3.4空氣等附加壓力影響和氣源方式的選擇

考慮到燃氣的密度和空氣的密度不相同，而且隨著樓層的不斷增高，產(chǎn)生的附加壓力更大。如果附加壓力過大會導(dǎo)致高層用戶燃具的引燃壓力過高，出現(xiàn)燃燒不完全的現(xiàn)象，而對于底層的用戶燃具引燃壓力太小，出現(xiàn)了無法點火的情況。附加壓力對應(yīng)的計算公式如下：P=H（ρa-ρb）g，其中P是附加壓力，H是氣管所處高度，ρa是空氣密度，ρb是燃氣密度，g是重力加速度。針對不同的供氣方式所產(chǎn)生的附加壓力也是不同的，詳見表2。

表2 不同的燃氣所產(chǎn)生的附加壓力

燃氣種類附加壓力（Pa）

H=30mH=340mH=60mH=80m

液化石油氣-354-475-712-948

天然氣145193289385

焦?fàn)t煤氣233310466620

根據(jù)上表數(shù)據(jù)可以得出：采用區(qū)域調(diào)壓低壓供氣的形式，當(dāng)氣源是液化石油氣時，樓層越高，附加壓力值越小，這樣的方式建筑物樓層不能超過9層。如果氣源是天然氣，而本身天然氣的附加壓力會讓高層建筑物燃具灶的壓力加大，會超過允許范圍。采用中壓供氣的方式就可以改善此種情況，中壓供氣可以避免附加壓力的影響，確保燃具引燃壓力穩(wěn)定。

4.結(jié)束語

在對高層建筑物設(shè)計管道燃氣安裝時采用中壓供氣的方案可以避免附加壓力的影響，確保燃具引燃壓力穩(wěn)定。設(shè)計要考慮設(shè)置緊急切斷閥系統(tǒng)和設(shè)置防雷、防電裝置等安全措施?？紤]到高層立管本身管道的重量大，產(chǎn)生一定的壓縮應(yīng)力，因此可以采取每層增設(shè)支架平均分攤重量。同時應(yīng)重視前期的預(yù)留孔洞工作。高層管道燃氣安裝應(yīng)按照當(dāng)?shù)氐臍庠垂?yīng)方式，全面考慮消防安全、建筑物自身結(jié)構(gòu)特征等多方面原因，制定合理科學(xué)的供氣方案。

參考文獻：

[1]候玉平.淺析燃氣管道安裝施工當(dāng)中的注意措施[J].科技致富向?qū)?2012，01（17）：101-102.

[2]薛晟.高層建筑燃氣設(shè)計有關(guān)問題的探討[J].同煤科技.2011，12（01）：259-261.