室外燃气工程设计指引教材.docx
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室外燃气工程设计指引教材
指引文件/室外工程设计
室外燃气工程设计指引
四川华气建设工程有限公司
2017.03第一版
一、高压及次高压管道设计
1.1适用范围-----------------------------------------2
1.2管道及附件材料-----------------------------------2
1.3管材及管件存放-----------------------------------4
1.4地区等级-----------------------------------------5
1.5管壁计算及设计系数-------------------------------6
1.6设计要求-----------------------------------------7
二、高压/次高压门站及调压站设计
2.1设计理念----------------------------------------13
2.2概论--------------------------------------------18
2.3规划站址及设计----------------------------------19
2.4工艺设计----------------------------------------26
2.5调压系统各装置及组件的设计----------------------32
三、中低压系统设计
3.1一般规定----------------------------------------47
3.2管线及调压器装置位置的选择----------------------49
2
一、高压及次高压管道设计
1.1适用范围
1本章节是为表压压力大于0.4MPa但不大于4.0MPa的燃气（不包括液态气）室外输配管道的设计提供参考。
2设计人员应具相关的资历或专业资格，以确保工程设计安全可靠。
1.2管道及附件材料
1高压燃气管道应采用钢管,其管材及附件材料应符合下列要求:
1）钢管及管道附件材料的选择,应根据管道的使用条件（设计压力、温度、介质特性、使用地区等）、材料的焊接性能等因素,经成本效益分析后确定。
2）钢管及管道附件应根据选用的材料、管径、壁厚、介质特性、使用温度及施工环境等因素,对材料提出冲击试验和（或）落锤撕裂试验要求。
3）当管道附件与管道采用焊接连接时，应采用相同或相近的材料。
4）高压A钢管在四级地区或在其它重要设施，如铁路、高速路等处的选材，应采用埋弧直缝钢管（如UOE）或无缝钢管
5）在高压A的情况下，螺旋焊缝钢管的应用应限于一、二或三类区域。
6）螺旋焊缝钢管的应用，应优先考虑选用经过扩径的管材，在缺乏扩径的情况下，管材供货商应提供测试结果，以证明管材的残余应力不大于其最低屈服强度的10%。
3
7）管道附件不得采用螺旋焊缝钢管制作,严禁采用铸铁制作。
8）钢管应符合有关的国家标准，如GB/T9711等，当国家标准未能涵盖时，应不低于相应的国际标准，如API5L等。
9）管道附件应符合有关的国家标准，如GB12459，GB/T13402等，当国家标准未能涵盖时，应不低于相应的国际标准，如ASMEB16.5，ASMEB16.9等。
10）ERW高频电阻焊管的应用应限于不高于表压0.8MPa及壁厚不大于10mm的管道。
2钢管及管件必须附有合适的外涂层，管道也宜有内防腐层以防止在运送及储藏期间锈蚀或损害。
3如需要检管和清管，应符合以下要求:
1）高压管道，其弯头的弯度应按GB50251的规定。
次高压管道，其弯头的曲率半径应不少于3D。
2）弯头不应由钢管焊接制造（Mitrebend）。
3）阀门必须为全通径。
4）在支管的直径大于干管的直径25%时，三通的支管口位置应设导向杆。
4由于0.8MPa以上的次高压或高压管道对整个输配系统极其重要，所以应尽量考虑清管和检管要求。
5在设计支管时，必须先考虑选用预制的管件，并具备出厂合格证书。
在特殊情况下，可使用直接开孔连接的方法，而有关补强的规定必须符合《城镇燃气设计规范》GB50028。
6法兰垫片必须不含石棉成份,应选用可靠的形式和材质。
7燃气管道阀门的选用应符合有关国家现行标准或不低于其它国际标准，如ASMEB16.34，API6D,API6FA等，并选择适用于燃气介质的阀门,宜选用焊接球阀。
阀门应具备双隔中疏的功能，即阀门本身的上
4
下游皆有密封面,而两个密封面中间有通道可以将气体放散，确保当阀门关闭时，上游的气体绝不会流入下游。
8弯头的壁厚应比相连钢管厚，其厚度的计算应按GB50251的规定。
1.3管材及管件存放
1管材及管件的性能及检验一般规定
用于燃气输配工程的管材、管件、辅材、焊材等，必须具有生产厂质量检验部门的产品质量检验报告和合格证，其质量不得低于国家现行标准或其它国际标准，否则不得使用。
2管材及管件的搬运和存放
1）验收物料，应注明收到的货品的数量以及损坏的程度，如果有损坏的话，应详细报告有关资料，并应附照片以作记录。
2）在收到提供的物料之后，应该注意对这种物料的保护、搬运、存放和堆放。
3）为了防止管道保护层受到破坏，管道应该用厚的木料垫高。
在堆叠时，两层管道之间应放上衬垫。
4）任何损坏或不适合使用的物料，都应有清楚的标签，并与其它适合使用的物料分开存放，避免好坏混合，防止因疏忽而误用在工程中。
5）管道、设备搬运时，不得抛摔、拖拽和剧烈撞击。
6）运输时的堆放高度、环境条件（湿度、温度光照等）必须符合产品的要求，应避免曝晒和雨淋。
7）运输时应逐层堆放，捆扎、固定牢靠，避免相互碰撞。
堆放处不应有可能损伤材料、设备的尖凸物。
8）避免接触可能损伤管道、设备的油类、酸、碱等物质。
5
1.4地区等级
1燃气管道通过的地区，按沿线建筑物的密度可划分为四个地区等级，并依从所归类的地区等级作出相应的管道设计。
2燃气管道地区等级的划分应符合下列规定:
沿管道中心线两侧各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,按划定地段内的房屋建筑密集程度,划分为四个等级。
1）地区等级的划分:
a）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。
b）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。
c）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。
d）四级地区:
地上4层或4层以上建筑物普遍且占多数的任一地区分级单元（不计地下室层数）。
2）二、三、四级地区的长度可按如下规定调整:
a）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。
b）二、三级地区的边界线与该级地区最近建筑物相距
200m。
3）确定燃气管道地区等级应为该地区今后发展留有余地，宜按城市规划划分地区等级。
1.5管壁计算及设计系数
6
1燃气管道的设计强度，应根据管段所处地区等级和运行条件,按可能同时出现的永久载荷和可变载荷的组合进行设计。
特殊情况下（例如当有巨大温差，预计沉降或其它负荷等），管道设计应考虑进行详细的应力分析，以确保管道所承受的载荷。
2设计钢管时，应考虑因高压或次高压系统每天压力循环所产生的金属疲劳效应。
3钢质燃气管道的设计公称壁厚，应先按式（2.5.3）计算其直管段计算壁厚，其后按钢管标准规格选取不小于直管段计算壁厚的公称壁厚。
最小公称壁厚不应小于表2.5.4的规定。
δ=
PD
（2.5.3）
2σsφF
式中:
δ--钢管计算壁厚（mm）;
P--设计压力（MPa）;D--钢管外径（mm）;
σs--钢管的最低屈服强度（MPa）;
F--强度设计系数,按表2.5.5和表2.5.6选取。
φ--焊缝系数。
当采用符合GB50028第5.9.4条
规定的钢管标准时取1.0。
4钢质燃气管道最小公称壁厚
表2.5.4
钢管公称直径（mm）
公称壁厚（mm）
DN100-DN150
4.0
DN200-DN300
4.8
DN350-DN450
5.2
DN500-DN550
6.4
DN600-DN900
7.1
DN950-DN1000
8.7
DN1050
9.5
7
5燃气管道的强度设计系数（F）应符合表2.5.5的规定。
燃气管道的强度设计系数
表2.5.5
地区等级
强度设计系数
一级地区
0.72
二级地区
0.6
三级地区
0.4
四级地区
0.3
6穿越铁路、公路和人员聚集场所的管道以及门站、储配站、调压站内管道的强度设计系数,应符合表2.5.6的规定。
表2.5.6
地区等级
管道及管段
一
二
三
四
强度设计系数（F）
A.有套管穿越III、IV级公路的管道
0.72
0.6
B.无套管穿越III、IV级公路的管道
0.6
0.5
C.有套管穿越I、II级公路、高速公
0.6
0.6
路、铁路的管道
0.4
0.3
D.门站、储配站、调压站内管道及其
上、下游各200m管道,截断阀室管道
0.5
0.5
及其上、下游各50m管道（其距离从
站和阀室边界起算）
E.人员聚集场所的管道
0.4
0.4
1.6设计要求
1本指引的气体体积的标准参比条件是101.325kPa,0℃。
2在运行的压力和温度条件下,燃气的烃露点应比最低环境温度低5℃,燃气中不应有固态、液态或胶状物质。
8
3在运行的压力和温度条件下,燃气的水露点应比最低环境温度低5℃。
4流速不宜大于20m/s。
5管网的规划应配合用户的分布,并尽量形成环状以加强供气的可靠性。
6管道路线的选择，应考虑以下主要因素：
1）地区等级与最高设计压力的规定
2）间距的规定
3）城镇规划/土地用途可能对管道的影响
4）管线的长度、设计、施工及运作的要求及有关的造价
5）对环境或文物的影响
6）相邻设施及周边环境对管道可能造成的风险。
地下燃气管道不可在堆积易燃、易爆材料和具有腐蚀性液体的场地下面穿越,并不宜与其它管道或电缆同沟敷设。
如需要同沟敷设时,必须采取防护措施。
7地下燃气管道埋设的最小覆土厚度（路面至管顶）应符合下列要求:
1）埋设在车行道下时,不得小于0.9m;
2）埋设在非车行道（含行人道）下时,不得小于0.6m;
3）埋设在水田下时,不得小于0.8m。
8埋地管道的连接应尽量避免使用法兰。
9输送湿燃气的管道,应埋设在土壤冰冻线以下。
10地下燃气管道地基宜为原土层。
凡可能引起管道不均匀沉降的地段,其地基应进行处理。
9
11管道与建筑物、构建物或相邻设施的水平及垂直间应符合GB50028的要求。
如强度设计系数不大于0.3及管壁厚度不少于11.9mm，所需的水平净距为不少于3m。
12通过四级地区的燃气管道，其压力不宜大于1.6MPa（表压）。
当条件限制需要进入时，高压管道通过四级地区的设计应不低于GB50028的规定。
13地下燃气管道与相邻设施之间的水平和垂直净距,不应小于表
2.6.13-1和表2.6.13-2的规定。
地下燃气管道与相邻设施之间的水平净距（m）
表2.6.13-1
地下燃气管道
项目
次高压
高压
B
A
B
A
给水管
1.0
1.5
1.5
1.5
污水、雨水排水管
1.5
2.0
2.0
2.0
电力电缆
直埋
1.0
1.5
1.5
1.5
（含电车电缆）
在导管内
1.0
1.5
1.5
1.5
通信电缆
直埋
1.0
1.5
1.5
1.5
在导管内
1.0
1.5
1.5
1.5
其它燃气管道
Dn≤300mm
0.4
0.4
0.4
0.4
Dn>300mm
0.5
0.5
0.5
0.5
热力管
直埋
1.5
2.0
2.0
2.0
在导沟内（至外壁）
2.0
4.0
4.0
4.0
电杆（塔）
≤35kV
1.0
1.0
1.0
1.0
的基础
>35kV
5.0
5.0
5.0
5.0
通讯照明电杆（至电杆中心）
1.0
1.0
1.0
1.0
铁路路堤坡脚
5.0
5.0
6.0
8.0
有轨电车钢轨
2.0
2.0
3.0
4.0
街树（至树中心）
1.2
1.2
1.2
1.2
10
地下燃气管道与相邻管道之间垂直净距（m）
表2.6.13-2
项目
地下燃气管道（当有套管时,以套
管计）
给水管、排水管或其它燃气管道
0.15
热力管的管沟低（或顶）
0.15
电缆
直埋
0.50
在导管内
0.15
铁路轨底
1.20
有轨电车轨底
1.00
注:
如果地形限制无法满足表2.6.13-1和表2.6.13-2时,经与有关部门协商,采取行之有效的防护措施后,表2.6.13-1和表2.6.13-2规定的净距,均可考虑适当缩小。
14按第2.4节的强度设计系数，一级或二级地区地下燃气管道与建筑物之间的水平净距不应小于表2.6.14的规定。
一级或二级地区地下燃气管道与建筑物之间的水平净距
表2.6.14
燃气管道公称直径DN
地下燃气管道压力
（mm）
次高压A
高压B
高压A
900
53
60
70
750
40
47
57
600
31
37
45
450
24
28
35
300
19
23
28
150
14
18
22
DN≦150
11
13
15
注:
♍如果燃气管道强度设计系数不大于0.4时,一级或二级地区地下燃气管道与建筑物之间的水平净距可按表2.6.15确定。
♎水平净距是指管道外壁到建筑物出地面处外墙面的距离。
建筑物是指供人使用的建筑物。
11
♏当燃气管道压力与表中数不相同时,可采用直线方程内插法确定水平净距。
15按第2.4节的强度设计系数，三级地区地下燃气管道与建筑物之间的水平净距不应小于表2.6.15的规定。
三级地区地下燃气管道与建筑物之间的水平净距（m）
表2.6.15
燃气管道公称直径和壁厚δ（mm）
地下燃气管道压力
次高压A
高压B
高压A
A、所有管径δ<9.5
13.5
15.0
17.0
B、所有管径11.9>δ≧9.5
6.5
7.5
9.0
C、所有管径δ≧11.9
3.0
3.0
3.0
注:
♍如果经风险评估证实可行并对燃气管道采取之有效的保护措施,δ<9.5mm的燃气管道也可采用表中B行的水平净距。
♎与表2.6.14注♎相同。
♏与表2.6.14注♏相同。
♐管道材料钢级不低于现行的国家标准GB/T9711.1、GB/T9711.2规定的L245或API5L。
16次高压B地下燃气管道与建筑物或构筑物或相邻设施之间的水平净距不应小于4.5m。
如壁厚不少于11.9mm，所需的水平间距应不少于
3m。
17选择埋地管道的路线，应尽量避免可能产生集散直流电的区域，如位于直流操作的铁路或电车轨附近，管道应附设合适的防腐设施以抵御集散电流腐蚀的侵袭。
18地下燃气管道上的设施，如阀门、阴极保护测点等均应设置管井。
为减少密闭空间，此类井应尽量为手井（Handhole）式。
（注：
泄漏气体积聚于井室有引起爆炸及井盖飞脱的风险）。
12
19在燃气管道三通起点处,应设置阀门。
20阀门的选址应为安全、容易操作的地方。
阀门绝不可设于高速或繁忙车道上。
21阀门两侧应设置放散管，并在放散管上装设阀门。
22在防火区内关键部位使用的阀门,应具有耐火性能。
需要通过清管器或电子检管器的阀门,应选用全通径阀门。
23燃气干管上应设置分段阀门;分段阀门不应超过以下间距：
高压燃气干管:
以四级地区为主的管段不应大于8km;以三级地区为主的管段不应大于16km;以二级地区为主的管段不应大于24km;以一级地区为主的管段不应大于32km。
24高压及次高压燃气管道的设计，除站场或极特殊情况，应为埋地。
在不可行及保证安全的情况下，才可考虑架空管道的方案，但必须符合GB50028的要求。
25高压燃气管道及管件设计应考虑日后清管或电子检管的需要,并宜预留安装电子检管收发装置的位置。
选择弯头、阀门、三通及其它配件时,应确保有效及安全的检管要求,包括以下几点:
1）符合本指引2.2.3条的有关规定。
2）在可检管的管道上不应装设嵌入管道内的设施。
3）管道弯头的数量应尽量减少。
支管与支管之间的距离不应太接近,避免影响检管器在管道内的推进。
13
二、高压/次高压门站及调压站设计
此章节为进口压力高于0.4MPa的高压/次高压门站、调压站之指引。
2.1设计理念
一般调压站的主要功能（设备）有截断阀、过滤器、计量仪表、预热、调压及清管等。
门站除具备调压站的功能及相关设施外，还有加臭及检管等设备。
若上游供气方提供足够的进口压力的上下限保证及提供调峰功能，则可考虑在门站减省调压设备。
在了解门站及调压站的设计指引前，必须先理解设计上的原则。
1调压设计的原则
1）设计必须保证：
a、稳定下游压力
b、能满足下游管网流量所需
c、下游不可超压
d、提供连续不断的供气
e、可用作调峰及管理下游管网压力
2）系统超压保护的方法：
a、单采用超压切断装置，此设计没有提供调压功能，且不能提供连续供气保障。
b、采用串联工作及监控调压器（即Active/Monitor系统，简称A/M系统），此设计当工作调压器出现故障引致下游超压时，由监控调压器补上，继续供气。
c、采用工作调压器及超压切断装置（即Active/Slam系统，简称A/S系统），此设计当工作调压器出现故障引致下游超压时，由超压切断装置截断供应。
d、采用工作及监控调压器加上超压切断装置：
当某一调压器失效或故障时，能保障了安全及连续的供气。
14
e、使用100%完全放散作为系统超压保护，此设计会引致大量气体放散。
注：
但当下游供气需求很小时，由于调压器可能会出现不能紧闭而有轻微泄漏至下游管网，下游压力会上升，所以可用流量不超过系统需求1%的安全放散以保证下游不会超压而激活超压切断阀。
3）保障系统连续供气的设计
a、采用单路串联工作、监控调压器及安全切断装置：
保障了连续供气，但不能进行维修。
b、采用双路或多路并联工作、监控调压器及安全切断装置：
在站的正常运作情况下，保障了连续供气及容许维修。
c、没有调压器的越站旁通是不可接受的设计。
4）保障系统连续供气同时又能避免超压的设计
a、工作/监控调压器/安全切断装置：
提供连续及安全
的单路供气。
b、若系统没有另一组的分路装置时，单路失效或故障便不
能连续供气。
c、采用双路或多路工作/监控调压器及安全切断装置，
配上自动识别选路装置：
满足了站的设计要求。
d、从经济及安全考虑，最理想的调压系统为工作/监控调压器/安全切断/自动识别选路装置。
安全放散阀则用作避免调压器不能紧闭时错误地启动安全切断装置，使系统停止供气。
2N+1设计理念
对于进口压力在0.2MPa或以下的调压系统，一般均采用N+1的设计，此设计是指以工作调压器（A）串联任何超压切断装置
（S）或监控调压器（M）或100%完全放散装置而成之调压系统：
15
a）A/S设计：
采用工作调压器及超压切断装置而成的系统。
此设计在保障连续不断供气的程度不高。
b）A/M设计：
采用工作调压器及监控调压器而成的系统。
3N+2设计理念
由于高压门站、高压调压站发生的任何事故对整个下游网络都可能造成巨大的影响，所以一般都采用较高的安全系数。
基本的概念是：
任何两个主要的控制部份（包括调压器，截断阀，放散阀）失效，都不会对下游造成危险的超压情况（即N+2理念）。
可考虑的系统包括：
1）工作/监控/超压切断调压系统（A/M/S设计）
a、两个主要的控制部份的失效一定不会导致出口有危险的超压情况。
b、出口压力一定不能容许上升到超过下游所能承受的读数。
（即超压切断阀的设定读数）
c、在没有或少量气体需求情况下，1%安全放散是用于解决调压器不能完全紧闭的情况。
d、本指引推荐进口压力在0.2MPa以上的调压系统使用此可同时避免超压及保障连续供气的设计。
2）工作/监控/完全放散调压系统
16
a、两个主要的控制部份的失效一定不会导致出口有危险超压或停止供气的情况。
b、出口压力一定不能容许上升到超过下游所能承受的读数。
（即完全放散阀的读数）
c、
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