城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討

李青山

摘要：隨著城市居民物質(zhì)生活水平的提高，燃?xì)庾鳛槌鞘芯用裆畹闹匾M成部分，對(duì)城市居民生產(chǎn)生活質(zhì)量具有直接的影響，因此對(duì)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)具有至關(guān)重要的作用。本文針對(duì)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的設(shè)計(jì)選擇與設(shè)計(jì)要點(diǎn)展開了探討和研究，通過案例分析闡述了燃?xì)夤芫W(wǎng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)和設(shè)計(jì)選擇，從而實(shí)現(xiàn)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的安全性、適用性和經(jīng)濟(jì)性三大要求。

關(guān)鍵詞：城市燃?xì)?；管網(wǎng)；設(shè)計(jì)要點(diǎn)；設(shè)計(jì)選擇

中圖分類號(hào)：F320；P49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）20-0194-01

引言

燃?xì)夤?yīng)是城市建設(shè)的重要組成部分，科學(xué)合理對(duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)不僅是城市總體發(fā)展的客觀需求，更是燃?xì)馐袌?chǎng)發(fā)展的必然要求。在城市燃?xì)饩W(wǎng)管建設(shè)過程中，需十分重視設(shè)計(jì)的問題，需將燃?xì)饩W(wǎng)管的建設(shè)與維護(hù)進(jìn)行綜合的考量，從而盡最大可能的實(shí)現(xiàn)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的科學(xué)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(yuǎn)期城區(qū)規(guī)劃人口為40萬。遠(yuǎn)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(yuǎn)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(jì)算，可計(jì)算出該城區(qū)的遠(yuǎn)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(yù)見量和未來城市發(fā)展需求，燃?xì)饩W(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(xiàng)目有中壓管網(wǎng)及配套設(shè)施和LNG氣化站，其中供應(yīng)能力為10×104Nm3/d。

2 城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的設(shè)計(jì)選擇

2.1 管段初始流量的選擇

城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的初始流量設(shè)計(jì)，需以連枝流量為基礎(chǔ)原則，應(yīng)用基本關(guān)聯(lián)矩陣求解的原理從而得出連枝。當(dāng)燃?xì)夤芫W(wǎng)中的環(huán)狀管網(wǎng)相應(yīng)的去掉某些管段之后，此時(shí)的連枝流量可通過按照管段的長(zhǎng)度比例分?jǐn)傇瓌t進(jìn)行確定，從而計(jì)算出管段初始流量。

2.2 管網(wǎng)管徑的選擇

在對(duì)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)管徑進(jìn)行初選的過程中，相關(guān)的技術(shù)人員可以通過利用計(jì)算機(jī)軟件科學(xué)合理的進(jìn)行管徑的選擇。為了能夠選擇經(jīng)濟(jì)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(jì)算流量來計(jì)算出管段的壓力降值，通過氣源點(diǎn)的壓力來計(jì)算出各個(gè)節(jié)點(diǎn)的壓力值，對(duì)不符合標(biāo)準(zhǔn)的值進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和修正，從而計(jì)算出最佳的經(jīng)濟(jì)壓降，應(yīng)用計(jì)算出的壓降和流量數(shù)據(jù)，從而來調(diào)用計(jì)算機(jī)軟件中的管徑優(yōu)選菜單進(jìn)行管徑的優(yōu)選。

2.3 管道材質(zhì)的選擇

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

2.3.1 管道材質(zhì)的適用性

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

（2）城市燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，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(zhì)必須滿足輸送介質(zhì)壓力等級(jí)的要求。

3.3.2 管道材質(zhì)的經(jīng)濟(jì)性

目前城市燃?xì)夤艿莱Ｓ玫牟馁|(zhì)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(diǎn)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(diǎn)是管道的剛度比鋼管差、不能露天設(shè)置、當(dāng)管徑超過一定級(jí)別后成本高于鋼管。

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

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?xì)夤艿缹儆谝环N半永久性的基礎(chǔ)性設(shè)施，因此當(dāng)其投入生產(chǎn)使用之后，很難再進(jìn)行相應(yīng)的維修和維護(hù)功能，因此燃?xì)夤芫W(wǎng)設(shè)計(jì)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(dǎo)致城市燃?xì)夤艿赖某袎耗芰Σ荒軌驖M足抵抗城市燃?xì)夤艿缐毫Φ暮奢d要求時(shí)，從一定程度上來說極易導(dǎo)致城市燃?xì)夤艿腊l(fā)生承載力實(shí)效的現(xiàn)象。

2.3.3.2 管道防腐蝕

對(duì)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(duì)鋼管來說，由于管道容易被氧化從而被腐蝕。因此在建設(shè)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(duì)空氣或土壤中的腐蝕介質(zhì)進(jìn)行有效的隔離，同時(shí)切斷腐蝕電池的外部電路，從而建立城市燃?xì)夤艿婪栏g的第一道防線。另外，在必要時(shí)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(duì)于鋼管來說，由于城市燃?xì)夤芫W(wǎng)在運(yùn)行的過程中，會(huì)受到內(nèi)壓以及腐蝕的影響，從而導(dǎo)致燃?xì)夤艿莱霈F(xiàn)裂紋，并且隨著時(shí)間的流失不斷的加速擴(kuò)展。當(dāng)燃?xì)夤鼙诹鸭y的尺寸或者銹蝕量超過標(biāo)準(zhǔn)的限制時(shí)，其中消耗的時(shí)間則為城市燃?xì)夤艿赖膲勖Ｓ捎阡P蝕量限制的最終確定是依靠實(shí)際的工程反饋數(shù)據(jù)和專家的評(píng)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(xiàng)影響因素。

3 城市燃?xì)夤芫W(wǎng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 細(xì)化管道平面設(shè)計(jì)，管線布置重視協(xié)調(diào)性

城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的整個(gè)布線不僅要結(jié)合專業(yè)的要求，而且還需要在城市規(guī)劃部門的指導(dǎo)下進(jìn)行建設(shè)。為了能夠從根本上減少大量投資和管網(wǎng)維護(hù)工作，相關(guān)部門需協(xié)商好燃?xì)庹{(diào)壓站的供氣范圍，重視管道平面設(shè)計(jì)，在管線布置上要十分重視協(xié)調(diào)性。

由于中壓管網(wǎng)壓力限制，在工程建設(shè)時(shí)中壓管網(wǎng)布設(shè)應(yīng)該要盡量靠近燃?xì)庥昧看蟮钠髽I(yè)，從而保證用較短的線路長(zhǎng)度來實(shí)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(shè)置要盡量采用環(huán)狀網(wǎng)和枝狀網(wǎng)相結(jié)合，從而推動(dòng)燃?xì)庑鹿芫W(wǎng)的布置與城市發(fā)展保持一致性。

為了能夠使城市燃?xì)夤芫W(wǎng)建設(shè)成本控制在預(yù)期范圍之內(nèi)，可根據(jù)工程實(shí)際情況，建立物理模型，將燃?xì)獾墓夥秶磪^(qū)域進(jìn)行劃分，對(duì)管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和路徑選擇進(jìn)行不斷的優(yōu)化，從而來保障城市燃?xì)夤獾陌踩煽啃?，減少不必要的時(shí)間和物質(zhì)成本。

3.2 科學(xué)規(guī)范設(shè)置調(diào)壓裝置，堅(jiān)持合理性原則

城市燃?xì)夤芫W(wǎng)調(diào)壓裝置的設(shè)置要遵循科學(xué)規(guī)范、合理性原則。區(qū)域調(diào)壓裝置半徑的確定，需根據(jù)低壓管網(wǎng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較之后才可以進(jìn)行最后的確定，提高半徑的精準(zhǔn)性。雖然為提高燃?xì)廨斔偷谋憬菪?，調(diào)壓裝置一般應(yīng)設(shè)在用氣比較集中的地區(qū)，但是考慮安全因素應(yīng)盡量避開鬧市區(qū)，其布置應(yīng)該要嚴(yán)格按照安全間距要求，從根本上保證城市燃?xì)獾慕?jīng)濟(jì)安全可靠性。針對(duì)用氣量大的工業(yè)用戶或者公共建筑用戶，其調(diào)壓裝置的設(shè)置應(yīng)該要與居民用戶分開，設(shè)置專用調(diào)壓裝置。

3.3 合理選擇管道管徑和材質(zhì)，提高燃?xì)夤艿赖倪m用性和安全性

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

選擇合理的材質(zhì)能夠保證管網(wǎng)的正常運(yùn)行，保證城市燃?xì)廨斔偷陌踩?，降低安全事故發(fā)生的機(jī)率。

4 結(jié)束語

綜上所述，對(duì)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的設(shè)計(jì)選擇和設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行探討具有極高的研究?jī)r(jià)值，從一定程度上能夠保障城市燃?xì)夤?yīng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，推動(dòng)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐。由于城市燃?xì)夤芫W(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(shè)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(duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃，從而實(shí)現(xiàn)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)建設(shè)的最大社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

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