城市燃气管网的设计要点探讨

李青山

摘要：随着城市居民物质生活水平的提高，燃气作为城市居民生活的重要组成部分，对城市居民生产生活质量具有直接的影响，因此对城市燃气管网进行科学合理的规划设计具有至关重要的作用。本文针对城市燃气管网的设计选择与设计要点展开了探讨和研究，通过案例分析阐述了燃气管网设计的要点和设计选择，从而实现城市燃气管网的安全性、适用性和经济性三大要求。

关键词：城市燃气；管网；设计要点；设计选择

中图分类号：F320；P49 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）20-0194-01

引言

燃气供应是城市建设的重要组成部分，科学合理对燃气管网进行规划设计不仅是城市总体发展的客观需求，更是燃气市场发展的必然要求。在城市燃气网管建设过程中，需十分重视设计的问题，需将燃气网管的建设与维护进行综合的考量，从而尽最大可能的实现城市燃气管网的科学化、合理化以及最优化。

1 工程概况

某城区规划面积为50平方公里，近期城区居住人口大约为20万左右，远期城区规划人口为40万。远期以居民用气定额2300MJ/人年，气化率按80%，户均人口3.5人考虑，则远期天然气居民用户约为11.4万户。公建用户用气量按居民用气量的30%计算，可计算出该城区的远期居民年用气量为1986×104Nm3，公建用户年用气量为596×104Nm3，总年用气量为2582×104Nm3，日均用气量为7.1×104Nm3。综合考虑不可预见量和未来城市发展需求，燃气网管规划供气规模按日供气10×104Nm3考虑。气源选择LNG气源，工程项目有中压管网及配套设施和LNG气化站，其中供应能力为10×104Nm3/d。

2 城市燃气管网的设计选择

2.1 管段初始流量的选择

城市燃气管网的初始流量设计，需以连枝流量为基础原则，应用基本关联矩阵求解的原理从而得出连枝。当燃气管网中的环状管网相应的去掉某些管段之后，此时的连枝流量可通过按照管段的长度比例分摊原则进行确定，从而计算出管段初始流量。

2.2 管网管径的选择

在对城市燃气管网管径进行初选的过程中，相关的技术人员可以通过利用计算机软件科学合理的进行管径的选择。为了能够选择经济性和适用性的管径，可以利用初始的规格化管径和管段的计算流量来计算出管段的压力降值，通过气源点的压力来计算出各个节点的压力值，对不符合标准的值进行适当的调整和修正，从而计算出最佳的经济压降，应用计算出的压降和流量数据，从而来调用计算机软件中的管径优选菜单进行管径的优选。

2.3 管道材质的选择

在管网管径确定以后，最重要的就是对管道材质的选择。管道材质的选择必须考虑适用性、经济性和安全性的要求。

2.3.1 管道材质的适用性

（1）天然气具有一定的理化特性，因此选择的材质必须满足天然气理化特性的要求。

（2）城市燃气管网系统在运行时，管网中的天然气是具有一定压力的，一般城市管道系统的压力为中压和低压，因此管道材质必须满足输送介质压力等级的要求。

3.3.2 管道材质的经济性

目前城市燃气管道常用的材质有两种。一种是聚乙烯管道、一种是钢管。

聚乙烯管道的优点是具有良好的柔性、连接方便、不需要采取其他防腐方式。缺点是管道的刚度比钢管差、不能露天设置、当管径超过一定级别后成本高于钢管。

钢管的优点是具有良好的刚度、可埋地敷设也可露天设置。缺点是无论埋地或者露天均需要进行防腐处理、管道采用焊接连接后为保证焊缝质量须进行拍片检验。

2.3.3 管道的安全性

管道的安全性主要体现在管道的耐久性上。由于城市燃气管道属于一种半永久性的基础性设施，因此当其投入生产使用之后，很难再进行相应的维修和维护功能，因此燃气管网设计一定要选择耐久性更好的管道。

2.3.3.1 管道承载力

如果由于某种因素的影响导致城市燃气管道的承压能力不能够满足抵抗城市燃气管道压力的荷载要求时，从一定程度上来说极易导致城市燃气管道发生承载力实效的现象。

2.3.3.2 管道防腐蚀

对聚乙烯管道来说，它本身就具有防腐蚀功能不需要采取其他的防腐蚀手段。而对钢管来说，由于管道容易被氧化从而被腐蚀。因此在建设过程中，钢管必须采取防腐蚀的手段来保证它的使用寿命。例如在钢管的表层涂敷一定量的防腐层或者是表层缠绕一定量的聚乙烯胶带，其主要作用就是对空气或土壤中的腐蚀介质进行有效的隔离，同时切断腐蚀电池的外部电路，从而建立城市燃气管道防腐蚀的第一道防线。另外，在必要时还必须采取外加锌阳极的方式来保证管道不被腐蚀。

2.3.3.3 管道锈蚀量

对于钢管来说，由于城市燃气管网在运行的过程中，会受到内压以及腐蚀的影响，从而导致燃气管道出现裂纹，并且随着时间的流失不断的加速扩展。当燃气管壁裂纹的尺寸或者锈蚀量超过标准的限制时，其中消耗的时间则为城市燃气管道的寿命。由于锈蚀量限制的最终确定是依靠实际的工程反馈数据和专家的评判，其中依旧存在较大的人为主观性，因此在管道壁厚的选择上一定要综合考量各项影响因素。

3 城市燃气管网设计要点

3.1 细化管道平面设计，管线布置重视协调性

城市燃气管网的整个布线不仅要结合专业的要求，而且还需要在城市规划部门的指导下进行建设。为了能够从根本上减少大量投资和管网维护工作，相关部门需协商好燃气调压站的供气范围，重视管道平面设计，在管线布置上要十分重视协调性。

由于中压管网压力限制，在工程建设时中压管网布设应该要尽量靠近燃气用量大的企业，从而保证用较短的线路长度来实现同样的供气效果，充分的考虑城市供气的安全性和布局合理性，管网的设置要尽量采用环状网和枝状网相结合，从而推动燃气新管网的布置与城市发展保持一致性。

为了能够使城市燃气管网建设成本控制在预期范围之内，可根据工程实际情况，建立物理模型，将燃气的供气范围按区域进行划分，对管网节点和路径选择进行不断的优化，从而来保障城市燃气供气的安全可靠性，减少不必要的时间和物质成本。

3.2 科学规范设置调压装置，坚持合理性原则

城市燃气管网调压装置的设置要遵循科学规范、合理性原则。区域调压装置半径的确定，需根据低压管网进行技术经济比较之后才可以进行最后的确定，提高半径的精准性。虽然为提高燃气输送的便捷性，调压装置一般应设在用气比较集中的地区，但是考虑安全因素应尽量避开闹市区，其布置应该要严格按照安全间距要求，从根本上保证城市燃气的经济安全可靠性。针对用气量大的工业用户或者公共建筑用户，其调压装置的设置应该要与居民用户分开，设置专用调压装置。

3.3 合理选择管道管径和材质，提高燃气管道的适用性和安全性

选择合理的管径能够保证管网的正常运行，防止因供气能力不足而造成的重复投资，或者是供气能力太大而造成的投资浪费。

选择合理的材质能够保证管网的正常运行，保证城市燃气输送的安全性，降低安全事故发生的机率。

4 结束语

综上所述，对城市燃气管网的设计选择和设计要点进行探讨具有极高的研究价值，从一定程度上能够保障城市燃气供应的安全经济运行，推动城市经济发展步伐。由于城市燃气管网的工程规模比较大，客观影响因素比较的多，而且较大部分处于地下作业，使得建设的难度系数增高，因此为了能够保证管网布局的安全性和可靠性，必须要对燃气管网的设计进行科学合理的规划，从而实现城市燃气管网建设的最大社会效益。

参考文献

[1] 李玲，管江.城市燃气管网的设计要点[J].科技创新与应用，2012，23（8）：19

[2] 金明奉.城市燃气管道优化设计探讨[J].建筑工程技术与设计，2014，35（17）：228