城市燃气输配系统规划

时间：2022-10-10 百科知识版权反馈

【摘要】：城市燃气输配系统是从气源到用户间一系列输送、分配、储存设施和管网的总称。进行城市燃气输配管网规划，就是要确定输配设施的规模、位置和用地，选择输配管网的形式，布置输配管网并估算输配管网的管径。为满足各类用户的用气需要，一般需要在城市燃气输配系统中设置燃气储配站。城市储气量的确定与城市民用用气量与工业用气量的比例有密切关系。

5.4　城市燃气输配系统规划

城市燃气输配系统是从气源到用户间一系列输送、分配、储存设施和管网的总称。在这个系统中，输配设施主要有储配站、调压计量站等，管网按压力不同分为高压管网、中压管网和低压管网。进行城市燃气输配管网规划，就是要确定输配设施的规模、位置和用地，选择输配管网的形式，布置输配管网并估算输配管网的管径。

5.4.1　城市燃气输配设施

1．储配站

城市燃气的用气是不均匀的，随着日、月、时变化，为解决均匀供气与不均匀用气之间的矛盾，保证不间断地向用户供应正常压力和流量的燃气，需要采取一定的措施使燃气供应系统供需平衡。为满足各类用户的用气需要，一般需要在城市燃气输配系统中设置燃气储配站。

(1)采用管道天然气作气源时，平衡小时的用气不均所需调度气量宜由供气方解决，不足时由城镇燃气输配系统解决。调度气总容量应根据计算月平均日用气总量、气源的可调量大小、供气和用气不均匀情况和运行经验等因素综合确定。确定调度气总容量时，应充分利用气源的可调量(如主气源的可调节供气能力、调峰气源能力和输气干线的调峰能力等措施)。储气方式的选择应因地制宜，经方案比较，择优选取技术经济合理、安全可靠的方案。对来气压力较高的天然气可采用高压球罐储气、管束储气、高压管道储气等方式。

对于供气规模较大、供气范围较广的城市，应根据需要设两座或两座以上的储配站，厂外储配站的位置一般设在城市与气源站相对的一侧，即常称的对置储配站。在用气高峰时，实现多点向城市供气，一方面保持管网压力的均衡，缩小一个气源点的供气半径，减小管网管径，另一方面也保证了供气的可靠性。

城市储气量的确定与城市民用用气量与工业用气量的比例有密切关系。把储气量占计算月平均日供气量的比例称为储气系数，则根据不同工业与民用用气量的比例确定的储气系数见表5－9。

由于城市有机动气源和缓冲用户，储气量可略低于表5－9的数值。

表5－9　工业与民用用气量比例与储气量关系　　%

除上述储配站布置要点外，储配站站址选择还应符合防火规范的要求，并有较好的交通、供电、供水和供热条件。

(2)压缩天然气供气站的天然气总储气量应根据气源、运输和气候等条件确定，但不应小于本站计算月平均供气量的1．5倍。压缩天然气储配站的天然气总储气量包括停靠在站内固定车位的压缩天然气瓶车的总储气量。当气瓶车的储气量大于30000m³时，除采用气瓶车储气外，还应建天然气储罐等其他储气设施。

(3)液化天然气气化站的储存规模应根据供应用户类别、户数和用气量指标等因素确定。储罐设计总容量应根据其规模、气源情况、运输方式和运距等因素确定。

对于燃气的生产储存设施来说，用地大小、投资多少、防护要求等与其规模密切相关。在规划中，必须合理确定各种气源的供应、储存能力，使之能经济稳定地运行。

2．调压站

城市燃气有多种压力级制，各种压力级之间的转换必须通过调压站来实现。调压站是供气输配管网中稳压与调压的重要设施，其主要功能是按运行要求将上一级输气压力降至下一级压力。当系统负荷发生变化时，通过流量调节，将压力稳定在设计要求的范围内。

调压站按性质分，有区域调压站、用户调压站和专用调压站。区域调压站是指连接两级输气压力不同的城市输配管网的调压站;用户调压站主要指与中压或低压管网连接，直接向居民用户供气的调压站;专用调压站指与较高压力管网连接，向用气量较大的工业企业和大型公共建筑供气的调压站。

调压站还可按调节压力范围分，有高中压调压站、高低压调压站和中低压调压站。按建筑形式分，有地上调压站、地下调压站和箱式调压站。

调压站内的主要设备是调压器，不同型号的调压器其调压性能不同。调压器通过能力由每小时数十立方米到数万立方米不等，供应范围由楼幢到数千户的居民区。

调压站自身占地面积很小，只要十几平方米，箱式调压器甚至可以安装在建筑外墙上，但对一般地上调压站和地下调压站来说，应满足一定的安全防护距离要求。

调压装置的设置应符合下列要求:

(1)自然条件和周围环境许可时，宜设置在露天，但应设置围墙、护栏或车挡;

(2)设置在地上单独的调压箱(悬挂式)内时，对居民和商业用户燃气进口压力不应大于0.4MPa，对工业用户(包括锅炉房)燃气进口压力不应大于0.8MPa;

(3)设置在地上单独的调压柜(落地式)内时，对居民、商业用户和工业用户(包括锅炉房)燃气进口压力不宜大于1.6MPa;

(4)当受到地上条件限制，且调压装置进口压力不大于0.4MPa时，可设置在地下单独的建筑物内或地下单独的箱体内;

(5)液化石油气和相对密度大于0.75的燃气的调压装置不得设于地下室、半地下室内和地下单独的箱体内。

布置调压站时主要考虑以下因素:

(1)调压站供气半径以0.5km为宜，当用户分布较分散或供气区域狭长时，可考虑适当加大供气半径;

(2)调压站应尽量布置在负荷中心;

(3)调压站应避开人流量大的地区并尽量减少对环境的影响;

(4)调压站布局时应保证必要的防护距离，具体数据见表5－10。

表5－10　调压站与其他建筑物、构筑物水平净距　　m

注:1．当调压装置露天设置时，则指距离装置的边缘。

2．当达不到上表净距要求时，采取有效措施，可适当缩小净距。

当不能满足表5－11中的安全距离时，应与城市规划、消防等部门协商解决。但调压站如果临近重要的公共建筑物，地上调压站距离该建筑物不应小于25m，地下调压站与该建筑物的水平净距不应小于20m。

调压站的占地面积根据调压站的建筑面积和安全距离的要求确定。调压站的建筑面积与调压站的种类有关。地上中低压调压站内设1至3台调压器时，建筑面积为15～40m;地上高中压调压站设3台调压器时，建筑面积约为50m²。

调压站的主要设备是调压器．其计算流量可按下式计算:

式中　Q_t————调压器的计算流量，m³/h;

　Q_j————管网的最大计算流量，m³/h;

　k————系数，k=1.2。

5.4.2　城市燃气管网系统的分类

输配系统的压力级制是由系统中管道设计压力等级命名的，一般有高中低压系统、高中压系统、中低压系统与单级中压系统等。对于天然气，由于长输管道供气压力较高而多采用高中压系统或单级中压系统，前者适用于较大城市，其中高压管道可兼作储气装置而具有输储双重功能。此两系统中的中压管道供气至小区调压箱或楼栋调压箱，天然气实现由中压至低压的调压后进入低压庭院管与室内管;也可中压管道直接进入用户由用户调压器调压，用户用具前的压力更为稳定。

当原有人工燃气输配系统改输天然气时，原有人工燃气大多采用中低压系统且为中压B级，一般加以改造后可予以利用，天然气经区域中低压调压站调压后进入低压分配干管、低压庭院管与室内管。中低压系统与单级中压系统的区别在于中低压系统具有区域调压站与低压分配干管，显然其低压管网的覆盖面大，有的路段同时出现中压管道与低压分配干管，且区域调压站供应户数多于小区调压箱与楼栋调压箱，用户燃具前压力波动大。当中压A系统向中压B系统供气时，需设置中压调压器。

图5－1中包括高(次高)中低压、高(次高)中压、中低压与单级中压4种输配系统，图5－9为某城市采用的低压、中压两级管网系统，图5－10为低压、中压、次高压A、次高压B四级管网系统，图5－11为含有高压B(2.0MPa)、次高压B、中压A、中压B、低压五级的多级管网系统。

5.4.3　城市燃气输配管网级制的确定

燃气输配系统压力级制选择是一项重要而复杂的工作，不仅应考虑气源的类型、城市的大小、人口密度、建筑分布和规划发展情况，而且需要考虑大型燃气用户的数目和分布、储气设备的类型、城市街道敷设各种压力燃气管道的可能性和用户对燃气压力的要求，同时也要考虑管材及管道附件和调压设备的生产、供应情况，另外，还要考虑远近结合，为将来发展留有余地。供气范围、供气规模越大，越需要选择多压力级制输配系统。随着燃气应用技术的不断发展，多压力机制选择也越来越引起重视，它体现在输配系统的经济性和安全性两个方面。城市供气压力越高，输配管网的管径和投资越小，但是不同设计压力具有不同的安全间距要求。

对于大中型城市，由于用气量多、面广，为安全供气，在城市周边设置高压或次高压环线或半环线经多个调压站向城市供气，该高压或次高压管线往往兼作储气，即具有输、储双重功能。

图5－9　低压、中压两级管网系统示意

1—长输管线;2—城市燃气分配站;3—中压管网;4—区域调压器;5—工业企业专用调压室;6—低压管网;7—穿越铁路的套管敷设;8—穿越河底的过河管道;9—沿桥敷设的过河管;10—工业企业

图5－10　四级管网系统示意

1—长输管线;2—城市燃气分配站;3—郊区次高压A(1.2MPa)管道;4—储气罐站;5—次高压B管网;6—次高B、中压调压室;7—中压管网;8—中、低压调压站;9—低压管网;10—煤气厂

中小城市输配系统一般为单级中压。该系统避免了中、低压管道并行敷设、减少低压管长度而获得了较好的经济性。单个调压器的供气户数较少，燃具前压力有更好的稳定性。因此，单级中压系统成为中小城市天然气输配系统的首选。

图5－11　多级管网系统示意

1—长输管线;2—城市燃气分配站;3—调压计量站;4—储气罐站;5—调压站;6—2.0MPa的高压B环线;7—次高压B管网;8—中压A管网;9—中压B管网;10—地下储气库

综上所述，城市天然气输配系统结合管道储气或储罐储气可采用的压力级制一般为高(次高)中压与单级中压系统。

结合部分城区的道路、建筑等状况，特别是未经改造的旧城区，从安全角度考虑，可采用中低压输配系统。原有人工燃气中低压输配系统改输天然气时需经改造，但压力级制不变，大多为中压与低压。因此，同一城区有可能存在两种压力级制。中压系统设计压力的确定需结合储气设施的运行作技术、经济比较进行优化。由于中压管道的天然气来自储罐或高(次高)压管道，降低中压管道设计压力可提高储气装置利用率、节省投资，但由于中压管道可利用的压降减少而增加投资，通过计算可获得总投资最少与较少的中压管道设计压力和储气装置运行压力的配置，然后综合考虑技术与经济因素获得优选方案。

5.4.4　城市燃气管网的布置

燃气管网的作用是安全、可靠地供给各类用户具有正常压力、足够数量的燃气。布置燃气管网时，首先要满足使用上的要求，又要尽量缩短线路长度，尽可能节省材料和投资。

城市中的燃气管道多为地下敷设。所谓燃气管网布置，是指在城市燃气管网系统原则上选定之后，决定各个管段的具体位置。

燃气管网的布置应根据全面规划，远、近期结合，以近期为主的原则，作出分期建设的安排。燃气管网的布置工作按压力高低的顺序进行，先布置高、中压管网，后布置低压管网。对于扩建或改建燃气管网的城市则应从实际出发，充分发挥原有管道的作用。

1．市区管网布置

在城市市区布置燃气管同时，必须服从地下管网综合规划的安排。同时，还应考虑下列问题。

(1)城市燃气干管的位置应靠近大型用户。为保证燃气供应的可靠，主要干线应逐步连成环状。

(2)市区燃气管道一般采用直埋敷设。应尽量避开主要交通干道和繁华的街道，以免给施工和运行管理带来困难。

(3)沿城市街道敷设燃气管道时，可以单侧布置，也可以双侧布置。双侧布置一般在街道很宽、横穿马路的支管很多或输送燃气量较大、一条管道不能满足要求的情况下采用。

(4)低压燃气干管最好在小区内部的道路下敷设，这样既可保证管道两侧均能供气，又可减少主要干道的管线位置占地。

(5)燃气管道不准敷设在建筑物的下面，不准与其他管线平行地上下重叠，并禁止在下述场所敷设燃气管道:各种机械设备和成品、半成品堆放场地，高压电线走廊，动力和照明电缆沟槽，易燃、易爆材料和具有腐蚀性液体的堆放场所。

(6)燃气管道穿越河流或大型渠道时，可随桥(木桥除外)架设，也可采用倒虹吸管由河底(或渠底)通过，或设置管桥。具体采用何种方式应与城市规划、消防等部门根据安全、市容、经济等条件统一考虑确定。

(7)燃气管道应尽量少穿公路、铁路、沟道和其他大型构筑物。必须穿越时，应有一定的防护措施。

a)燃气管道穿越公路。燃气管道在穿越一、二、三级公路或城镇主干道时，宜敷设在套管或地沟内，见图5－12及图5－13。套管直径应比燃气管道直径大100mm以上，保护套管端部伸出长度距路堤坡脚距离不应小于1.0m。管套或地沟两端应密封，在重要地段的套管或地沟端部位应设检漏管。检漏管上端伸入防护罩内，由管口取气样检查套管内的燃气含量，以判明有无漏气及漏气的程度。

穿越一般公路或城镇次要道路时，可以不用保护套管或地沟，而采用直接埋设。

图5－12　敷设在套管内的燃气管道

1—燃气管道;2—套管;3—油麻填料;4—沥青密封层;5—检漏管;6—防护罩

图5－13　燃气管道的单管过街沟

1—输气管道;2—原土夯实;3—填砂;4—砖墙沟壁;5—盖板

b)燃气管道穿越铁路。燃气管道穿越铁路和电车轨道时，必须采用保护套管或混凝土套管，并要垂直穿越。保护套管端部距路堤坡脚距离不应小于1.0m，距铁路边轨不小于2.5m，距电车道边轨不小于2.0m。穿越的管段不宜有对接焊缝，无法避免时，焊缝应采用双面焊或其他加强措施，须经物理方法检查，并采用特级加强防腐。对埋深的要求是:从轨底到燃气管道保护套管管顶应不小于1.2m。在穿越工厂企业的铁路专用支线时，燃气管道的埋深有时可略小些。燃气管道穿越铁路如图5－14所示。

图5－14　燃气管道穿越铁路

1—输气管道;2—阀门井;3—套管;4—密封层;5—检漏管;6—铁道

c)燃气管道穿(跨)越河流。燃气管道通过河流时，可以采用穿越河流，也可以利用已建道路桥梁或采用管桥跨越等形式。

a)燃气管道水下穿越河流。燃气管道水下穿越河流时，应尽可能选择河流两岸地形平缓、河床稳定且河底平坦的河段，并从直线河段、河滩宽度最小的地方穿越。燃气管道从水下穿越时，一般宜用双管敷设(图5－15)。每条管道的通过能力是设计流量的75%，但在环形管网可由另侧保证供气，或以枝状管道供气的工业企业在过河管检修期间，可用其他燃料代替的情况下，允许采用单管敷设。在不通航河流和不受冲刷的河流下，双管允许敷设在同一沟槽内，两管的水平净距不应小于0.5m。当双管分别敷设时，平行管道的间距应根据水文地质条件和水下挖沟施工的条件确定。按规定不得小于30～40m。