压力管道设计工业管道和公用管道7.docx

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压力管道设计工业管道和公用管道7

　3.2　燃气管道的设计（GB1）

　　3.2.1　概述

　　压力管道定义

　　■利用一定的压力，用于输送气体或液体的管状设备，其范围规定为最高工作压力大于或等于0.1MPa（表压）的气体、液化气体、蒸汽介质或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体介质，且公称直径大于25mm的管道。

　　■压力管道系指《特种设备安全监察条例》限定范围内的管道，为一安全范畴，而不是一般意义上的承压管道。

　　■管道与设备的划分界限：

管道与设备焊接连接的第一个环向焊缝、螺纹连接的第一个接头、法兰连接的第一个法兰密封面、专用连接件的第一个密封面。

　　压力管道分类及分级（TSG_R1001-2008压力容器压力管道设计许可规则附件B）

　　压力管道共分为4大类，9级。

　　基本概念

　　◆GB类（公用管道的定义）

　　指城市或乡镇范围内的用于公用事业或民用的燃气管道和热力管道。

城市或乡镇范围内输送工作压力大于或者等于0.1Mpa（表压）﹑公称直径大于25mm的城镇燃气管道及温度大于或者等于100℃的水及蒸汽的市政热力管道。

　　◆公用行业与公用管道

　　公用行业：

气源，热源；输配系统，应用。

　　城镇燃气行业包括：

长输管道GA，公用管道GB1，工业管道GC。

　　城镇供热行业包括：

公用管道GB2，工业管道GC，动力管道GD。

　　公用管道：

是行业中输配系统的市政部分的压力管道。

　　GB1—城镇燃气管道。

　　GB2—城镇热力管道。

　　3.2.2　城镇燃气管道GB1

　　城镇燃气管道设计常用标准、规范

1

城镇燃气设计规范

GB50028—2006

2

城镇燃气技术规范

GB50494—2009

3

建筑设计防火规范

GB50016—2006

4

聚乙烯燃气管道工程技术规程

CJJ63—2008

5

建筑用铜管管件（承插式）

CJ/T117—2000

6

铜管接头第1部分：

钎焊式管件

GB/T11618.1—2008

7

铝塑复合管用卡压式管件

CJ/T190

8

铝塑复合管用卡压式管件

CJ/T190—2004

9

石油天然气工业管线输送系统用钢管

GB/T9711-2011

10

低压输送用焊接钢管

GB/T3091-2009

11

输送流体用无缝钢管

GB/T8163-2008

12

钢制对焊无缝管件

GB/T12459-2005

13

钢制管法兰、垫片、紧固件

HG/T20592~20635-2009

14

城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程

CJJ95—2003

15

埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准

SY/T0413—2002

　　GB50028—2006，城镇燃气设计规范使用范围

　　■规范适用于向城市、乡镇或居民点供给居民生活、商业、工业企业生产、采暖通风和空调等各类用户作燃料用的新建、扩建或改建城镇燃气工程设计。

　　·本规范不适用于城镇燃气门站以前的长距离输气管道工程。

　　·本规范不适用于工业企业自建供生产工艺用且燃气质量不符合本规范质量要求的燃气工程设计，但自建供生产工艺用且燃气质量符合本规范要求的燃气工程设计，可按本规范执行。

工业企业内部自供燃气给居民用户使用时，供居民使用的燃气质量符合本规范要求的燃气工程设计，可按本规范执行。

　　·本规范不适用于海洋和内河轮船、铁路车辆、汽车等运输工作上的燃气装置设计。

　　■输配系统中输送燃气压力不大于4.0MPa，超过4.0MPa，按《输气管道工程设计规范》GB50251-2003执行。

　　输送介质-城镇燃气气源种类

　　输送介质-城镇燃气组成

可燃成分

低级烃类

甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、正丁烷、异丁烷

非烃类

氢、一氧化碳

有毒成分

天然气中主要是硫化物，特别是以硫化氢形态存在，属高度危害介质。

人工燃气中含有一氧化碳、硫化氢，氨、萘、焦油

液化石油气中主要是硫化物。

重碳氢化合物对人体也是有害的

　　输送介质-城镇燃气质量要求

主要质量指标

热值

人工煤气：

低热值3500kcal/Nm3（14.65MJ/Nm3）

天然气：

低热值7500kcal/Nm3（31.4MJ/Nm3）

波动范围

华白数及燃烧势

有毒有害物质的限量

燃气中硫化氢的含量要求在20mg/m3以下

加臭（安全考虑）

加臭标准

无毒燃气漏入空气达爆炸极限下限20%时，应能觉查

有毒燃气漏入空气达到人体允许有害浓度时能觉查。

当有毒成分是CO时，空气中CO含量达0.02%（体积分数）时，应能觉查

加臭剂要求

主要加臭剂：

四氢噻吩、硫醇等

　　燃气的爆炸极限

　　1）概念：

　　易燃气体、易燃液体的蒸汽或可燃粉尘和空气混合达到一定浓度时，遇到火源就会发生爆炸。

达到爆炸的空气混合物的浓度，称之为爆炸极限。

爆炸极限通常以可燃气体，蒸汽或粉尘在空气中的体积百分数来表示。

其最低浓度成为“爆炸下限”，最高浓度称为“爆炸上限”。

　　2）计算公式　

　　不含氧气或惰性气体的可燃气体的爆炸极限计算公式：

　　L-可燃气体的爆炸上（下）限，

　　Li-可燃气体各组分的爆炸上（下）限（体积%），

　　Vi-可燃气体各体积组分（%）

　　可燃气体中含有惰性气体时的爆炸极限：

将某一可燃气体与惰性气体组合起来，视为一种可燃气体组分。

　　可燃气体中含有氧气时的爆炸极限：

可燃气体中混有氧气时，可以认为混入了空气，应扣除氧含量以及按空气中氧、氮比例求的氮含量，重新调整可燃气体的体积组分

　　燃气的爆炸极限（举例）

参数

甲烷

丙烷

丁烷

爆炸下限LL

5%

2.1%

1.5%

爆炸上限LH

15%

9.5%

8.5%

　　爆炸下限LL＝＝0.048=4.8﹪

　　爆炸上限LH＝＝0.147=14.7﹪

　　主要内容

　　构成

　　城市燃气输配系统

　　组成示意图

　　液化石油气系统组成示意图

　　压缩天然气液化天然气供应系统示意图

　　3.2.4　城市燃气管道设计

　　管道系统的压力分级和组成

名称

压力/MPa

高压燃气管道

A

2.5

B

1.6

次高压燃气管道

A

0.8

B

0.4

中压燃气管道

A

0.2

B

0.01

低压燃气管道

P≤0.01

　　城镇燃气管道的主要部分是燃气管网，根据所采用的管网压力机制不同分为四类：

　　1）单级管网系统（低压单级）

　　2）两级管网系统（中低压、高低压、高中压）

　　3）三级管网系统（高中低压、高-次高-中压）

　　4）多级管网系统（高-次高-中压-管网低压管网）

　　为什么要分级？

　　经济性、用户需要压力、安全性

　　各种级别燃气管道之间的连接

　　◆城镇燃气系统各种级别燃气管道之间用调压装置连接。

　　◆设置防止超压的安全保护装置。

　　管道系统的布置和敷设

　　城镇燃气管道的敷设方式

　　□地下敷设

　　□架空敷设

　　高压管道布置

高压管道宜布置在城市边缘或有足够安全距离的地带，并应逐步连接成环网

高、中压管道布置，应考虑大型用户的直接供气可能性，并尽量靠近这类用户

高、中压管道的布置应考虑调压室的布点位置，尽量使管线靠近各调压室

高压管道应尽量减少穿越铁路、河流和其他大型障碍物

四级地区地下燃气管道输配压力不宜大于1.6MPa（表压）

遇有特殊情况时

高压A地下燃气管道与建筑物外墙面之间的水平净距不应小于30m（满足条件不应小于15m）

高压B地下燃气管道与建构物外墙面之间的水平净距不应小于16m（满足条件不应小于10m）

　　中压管道布置

　　□中压管道应布置在城市用气区便于与中低压调压站连接的道路上，尽量开交通干道和闹市区繁华街道；

　　□中压管道应布置成环网，以提高其输气和配气的安全可靠性。

　　低压管道布置

　　◆低压管道以环状网路布置为主，环枝结合。

成环边长一般在300～600m之间；

　　◆宜布置相邻调压室之间的连通管道，管径应大于相邻管网管径；

　　◆低压管道有条件时，应尽可能布置在街坊内兼作庭院管道，以节省投资；

　　◆某些情况低压管道可考虑在道路两侧敷设。

　　高压管道地区等级划分

沿管道中心两侧各200m范围内，任意划分为1.6km长并能包括最多供人居住的独立建筑物数量的地段，按房屋建筑密集程度，分为四个等级

一级地区

有12个或12个以下供人居住建筑物的任一地区分级单元

二级地区

有12个以上，80个以下供人居住建筑物的任一地区分级单元

三级地区

介于二级和四级之间的中间地区。

有80个和80个以上供人居住建筑物的任一地区分级单元，或距人员聚集的室外场所90m内铺设管线的区域

四级地区

地上4层或4层以上建筑物普遍且占多数的的任一地区分级单元

（不计地下室层数）

二、三、四地区的长度调整规定

■四级地区的边界线与最近地上4层或4层以上建筑物相距200m

■二、三级地区的边界线与该地区最近建筑物相距200m　

确定城镇燃气管道地区等级应为该地区的今后发展留有余地，宜按城市规划划分地区等级　

　　管道埋深与坡度

埋深

埋设在车行道下时，不得小于0.9m

埋设在非车行道（含人行道）下时，不得小于0.6m

埋设在庭院（指绿化地及载货汽车不能进入之地）内时，不得小于0.3m

埋设在水田下时，不得小于0.8m

输送湿燃气的燃气管道，应埋设在土壤冰冻线以下

坡度

为了排除管道内凝结液，管道坡向凝水缸的坡度不宜小于0.003

　　管道跨越河流

　　√随桥铺设的燃气管道输气压力不应大于0.4MPa。

　　√应采用加厚的无缝钢管或焊接钢管、尽量减少焊缝，对焊缝进行100%无损探伤；

　　√跨越通航河流的燃气管道管底标高，应符合通航净空的要求，管架外侧应设置护桩；

　　√应与随桥敷设的其它管道保持一定间距；

　　√管道应设置必要的补偿和减震措施；

　　√应做较高等级的防腐保护；

　　管道穿越河流

　　◆燃气管道宜采用钢管；

　　◆燃气管道至规划河底的覆土厚度，应根据水流冲刷条件确定，对不通航河流不应小于0.5m；对通航的河流不应小于1.0m，还应考虑疏浚和投锚深度；

　　◆稳管措施应根据计算确定；

　　◆在埋设燃气管道位置的河流两岸上、下游应设立标志。

　　◆燃气管道对接安装引起的误差不得大于3°

　　穿越铁路与公路

　　■穿越铁路应敷设在套管或涵洞内，套管可采用预应力钢筋砼或钢管，套管内径不应小于800mm，套管距轨底不应小于1.2m，套管伸出铁轨不应小于2.5m，距路堤坡脚不应小于1.0m。

　　■应垂直穿越铁路。

套管应安装检漏管。

　　■燃气管道应采用钢管，套管两端与燃气管道之间空隙应用绝缘材料封口。

　　■穿越高速公路可参考铁路作法进设计。

　　■穿越城市道路一般直埋铺设。

也可采取非开挖技术。

　　管道系统的计算

　　管道计算流量

　　■确定燃气管道计算流量有两种方法，即高峰系数法与同时工作系数法。

　　◆高峰系数法用于有一定规模的城镇，也就是说，人口较多，且有一定量的工业与商业用户的城镇。

　　◆同时工作系数法用于居民点或居民小区，一般当居民用户小于1000户时，燃气管道计算流量采用同时工作系数进行计算。

庭院与户内管道就用同时工作