消除高层民用建筑天然气管道附加压头的措施

张家港港华燃气有限公司 杨 浩

消除高层民用建筑天然气管道附加压头的措施

张家港港华燃气有限公司 杨 浩

随着经济的不断发展，城市人口日趋增多，高层建筑在城市中的比重也日益增加，根据高层建筑燃气管道的特点，浅谈一下高层建筑燃气管道的在设计中经常遇到的附加压头的问题。

燃气 高层 附加压头

0 概述

随着经济的不断发展，城市人口日趋增多，高层建筑在城市中的比重也日益增加，由于其自身的特殊性，高层建筑供气方式与多层建筑供气方式有一定的差别。在高层民用建筑天然气管道的设计中，消除燃气附加压力是设计时所必须考虑的。根据相关资料的查阅及工作实践，现就附加压头问题进行简单阐述。

1 压力要求

由于燃气和空气密度的密度差异，随着建筑物高度层高增大，附加压头也增大。根据《家用燃气燃烧灶具安全管理规则》(GB 17905—2008)中对燃气供应压力波动范围的规定：人工煤气、天然气和管道液化石油气压力波动范围均在0.75—1.5Pn之间，瓶装液化石油气压力波动范围为±0.5 kPa。《家用燃气灶具的通用试验方法》(GB 16411—2008)第4.2节对试验用燃气供应压力的规定：1 000~3 000 Pa (额定压力Pn=2 000 Pa)，当小于1 000 Pa时，会出现回火、离焰等情况，当压力高于3 000 Pa时，会导致晃眼或燃烧不充分、漏气等现象。

2 附加压头影响

现就苏州地区密度为0.7 kg/m³的天然气为例，空气密度为1.293 kg/m³，管道每升高1 m产生的附加压头为(1.293-0.75)×9.8=5.32 Pa，假设小区设置调压柜，供气范围包括高层建筑，调压柜通常情况下出口压力为2 400 Pa，调压柜的稳压精度按AC5，关闭压力SG10进行计算，在最不利状况下，调压柜后端无用气设备燃烧时，燃气管道的最高压力为2 400×(1+10%)=2 640 Pa。当管道压力达到调压柜的关闭压力的时候，若高层顶层用户单独打开燃气灶具，由于灶具的用气量较小，此时在管道和计量表中产生的压损很小，近似忽略，在这种情况下，顶层用户所允许高度h=(3 000-2 640)/5.32=67.6 m，当立管长度超过此值的时候，将存在顶层用户附加压头过大，导致顶层用户压力过高，超出灶具的允许的最高压力的可能。

3 应对措施

3.1 增加管道阻力

通过水力计算和压力降分配来选择适当的燃气立管管径和在燃气立管上增加截流阀增加燃气管道的阻力。

这种办法的优点是简单、经济、易操作，缺点是浪费了压力能，立管内阻力随着管道内流量的变化而变化，可能会导致用户用气不稳定性，影响用户灶具的正常燃烧。当用气高峰时，过大的阻力，导致底层用户用用气压力不足；当仅有顶层用户用气且用气量比较小的时候，基本起不到作用。

3.2 设置用户调压器

通过用户由各自的调压器将燃气降压，达到燃具稳定燃烧所需的压力值。

中压燃气入户，然后在每户通过中低压调压器，将气体调到灶具正常工作的压力状态。根据《城镇燃气设计规范》(GB 50028—2006)规定，中压入户管道最高工作压力可以大道0.2 MPa；而根据《城镇燃气室内工程施工与质量验收规范》(CJJ 94—2009)的要求，当设计文件无明确规定时，压力大于等于0.01 MPa的管道应采用焊接连接，因此，采用该方法施工成本高、施工难度比较大，安全性不如低压入户。该方法在成都、深圳等地比较常见。

低压7 kPa入户，在用户燃气表前设置低低压调压器。这种方法现在被广泛应用，在香港、悉尼和东京等地均较早的采用这种方式。由于7 kPa入户，不高于0.01 MPa，室内管道仍可以采用钢管丝扣连接，用户燃气表前设置低低压调压器，保证用户灶具前压力比较稳定，有利于提高热效率和减少污染，与国际接轨。

3.3 在燃气立管上设置低—低压调压器

通过在燃气立管上设置低—低压调压器以分段消除楼层的附加压头。此种方法比较可行，但是很少采用。根据水利计算，在最不利状况下，当燃气立管在压力达到1.5Pn的时候，设置一个低低压调压器，将低低压调压器的出口压力调节到灶具的额定压力，当立管继续升高到1.5Pn的压力的时候，再次设置低低压调压器，以此类推，从而确保燃气灶具前的压力在灶具的正常工作范围之内。但是该方法也存在很大的缺点，一是调压器出现问题，会影响低低调压器后端的较多的用户；二是对于做室外立管的区域，维修难度比较大，后期的维修费用比较高；三是由于低低压调压器进出口压差仅仅为0.5Pn，而管道流量也会会造成低低压调压器的进口压力的波动，使得低低压调压器比较难选；最后，产品精度难以达到设计要求，比较难采购。

3.4 减小调压器低压最大出口压力pmax

(1)通过调压器设置关闭等级较高的调压设备，比如选调压精度AC2.5，关闭压力SG5，这样会在一定程度上消除压力，但对于高高层建筑效果不明显；

(2)通过减小调压器的出口压力，这样会在一定程度上消除压力，但对于高高层建筑效果不明显；同时，对于一个多层和高层复合式的小区，特别是含有别墅的小区，由于占地面积较大，庭院管管线较长，这样就需要设置较大管径的庭院管来降低这部分的压损，这样会大幅度的增加造价。但在超压层数不多，在高层较多占地较少的情况下还是有一定的实用价值。

4 结语

由于天然气燃具的额定压力Pn=2 000 Pa，灶前压力允许波动范围Δp=0.75~1.5Pn，对于供应天然气的高层建筑来说，较小的附加压力影响及天然气燃具自身较宽的压力适应性，采取上述几个措施是可以达到供气灶前压力要求的。特别是低压7 kPa入户，每户加设调压器的做法在工程中具有较高的实用性。

通过以上比较分析，可以看出每种方式都有自己的优缺点，只有在工程实际中结合现场情况，因地制宜，选择最适合的方案，做到安全、经济协调统一，保证高层建筑燃气安全供应。

Measures to Remove the Natural Gas Additional Pressure of High Rise Buildings

Zhangjiagang Towngas Co., Ltd. Yang Hao

According to the attributes of high rise buildings, the paper analyzes the additional pressure problems met in the designing gas pipelines and puts forward the countermeasures as well.

high rise building, natural gas, additional pressure.