第二節(jié) 城鎮(zhèn)燃氣管道的分類及選擇

一、燃氣管道的分類

燃氣管道根據(jù)用途、敷設(shè)方式和輸氣壓力分類。

（一）根據(jù)用途分類

1.長輸管道

由輸氣首站輸送城鎮(zhèn)商品燃氣至城鎮(zhèn)燃氣門站、儲配站或大型工業(yè)企業(yè)的長距離輸氣管線。

2.城鎮(zhèn)燃氣管道

（1）輸氣管道 由氣源廠或門站、儲配站至各級調(diào)壓站輸送燃氣的主干管線。

（2）分配管道 在供氣地區(qū)將燃氣分配給工業(yè)企業(yè)用戶、商業(yè)用戶和居民用戶。分配管道包括街區(qū)的和庭院的分配管道。

（3）用戶引入管 從分配管道引到用戶室內(nèi)管道引入口處總閥門的燃氣管道。

（4）室內(nèi)燃氣管道 通過用戶管道引入口總閥門將燃氣引向室內(nèi)，并分配到每個燃氣用具。

3.工業(yè)企業(yè)燃氣管道

（1）工廠引入管和廠區(qū)燃氣管道 由各級調(diào)壓站將燃氣引入工廠，分送到各用氣車間。

（2）車間燃氣管道 從車間的管道引入口將燃氣送到車間內(nèi)各個用氣設(shè)備（如窯爐），車間燃氣管道包括干管和支管。

（3）爐前燃氣管道 從支管將燃氣分送給爐前各個燃燒設(shè)備。

（二）根據(jù)敷設(shè)方式分類

1.地下燃氣管道

在城鎮(zhèn)中常采用地下敷設(shè)。

2.架空燃氣管道

在工廠區(qū)和管道穿越鐵路、河流時為了管理維修方便，有時用架空敷設(shè)。

（三）根據(jù)輸氣壓力分類

由于城鎮(zhèn)燃氣管道直接敷設(shè)于城鎮(zhèn)地下，管道漏氣可引發(fā)火災(zāi)、爆炸、中毒事故，造成嚴(yán)重后果。燃氣管道中的壓力越高，管道接頭脫開或管道本身出現(xiàn)裂縫等的危險性也越大。因此，根據(jù)人口密度、道路、地下管線等狀況對城鎮(zhèn)燃氣管道按輸氣壓力進行分級是十分必要的。對不同壓力燃氣管道的材質(zhì)、安裝質(zhì)量、檢驗標(biāo)準(zhǔn)和運行管理的要求也各不同。

我國城鎮(zhèn)燃氣管道設(shè)計壓力P分為7級，見表2-1。

表2-1 城鎮(zhèn)燃氣管道設(shè)計壓力（表壓）分級

居民用戶和小型商業(yè)用戶一般由低壓管道供氣。

中壓管道必須通過區(qū)域調(diào)壓站或用戶專用調(diào)壓站向城鎮(zhèn)分配管道供氣，或向工廠企業(yè)、大型商業(yè)用戶以及鍋爐房供氣。

城鎮(zhèn)高壓燃氣管道是大城市供氣的主動脈，高壓燃氣也必須通過調(diào)壓站送入次高壓或中壓管道、高壓儲氣罐以及工藝需要高壓燃氣的大型工廠企業(yè)。

高壓燃氣管道在沿管道中心線兩側(cè)各200m范圍內(nèi)，任意劃分為1.6km長并能包括最多供人居住的獨立建筑物數(shù)量的地段，按劃定地段內(nèi)的房屋建筑密集程度劃分為四個等級。

一級地區(qū)：有12個或12個以下供人居住建筑物的任一地區(qū)分級單元。

二級地區(qū)：有12個以上，80個以下供人居住建筑物的任一地區(qū)分級單元。

三級地區(qū)：介于二級和四級之間的中間地區(qū)。有80個和80個以上供人居住建筑物的任一地區(qū)分級單元，或距人員聚集的室外場所90m內(nèi)鋪設(shè)管線的區(qū)域。

四級地區(qū)：地上4層或4層以上建筑物普遍且占多數(shù)的任一地區(qū)分級單元（不計地下室層數(shù)）。

城鎮(zhèn)燃氣管道系統(tǒng)中各級壓力的干管，特別是中壓以上壓力較高的管道，應(yīng)連成環(huán)網(wǎng)，初建時也可以是半環(huán)形或枝狀管道，但應(yīng)逐步構(gòu)成環(huán)網(wǎng)。

城鎮(zhèn)、工廠區(qū)和居民點可由長距離輸氣管道供氣，個別距離城鎮(zhèn)燃氣管道較遠的大型用戶，經(jīng)論證確系經(jīng)濟合理和安全可靠時，可通過自設(shè)調(diào)壓站與長輸管線連接。除了一些允許設(shè)專用調(diào)壓器、與長輸管線相連接的管道檢查站用氣外，單個的居民用戶不得與長輸管線連接。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有可能改進管道和燃氣專用設(shè)備的材質(zhì)，提高管道施工的質(zhì)量和運行管理的水平，在新建的城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)和改建舊有的系統(tǒng)時，燃氣管道可采用較高的壓力，以降低管網(wǎng)的總造價或提高管道的輸氣能力。

二、城鎮(zhèn)燃氣管道系統(tǒng)及選擇

（一）城鎮(zhèn)燃氣輸配系統(tǒng)的構(gòu)成

現(xiàn)代化的城鎮(zhèn)燃氣輸配系統(tǒng)是復(fù)雜的綜合設(shè)施，主要由下列幾部分構(gòu)成：

（1）低壓、中壓、次高壓以及高壓等不同壓力的燃氣管道。

（2）門站、儲配站。

（3）分配站、壓送站、調(diào)壓計量站、區(qū)域調(diào)壓站。

（4）信息與電子計算機中心。

輸配系統(tǒng)應(yīng)保證不間斷地、可靠地給用戶供氣，在運行管理方面應(yīng)是安全的，在維修檢測方面應(yīng)是簡便的。還應(yīng)考慮到在檢修或發(fā)生故障時，可關(guān)斷某些部分管段而不致影響全系統(tǒng)的工作。

在一個輸配系統(tǒng)中，宜采用標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的站室、構(gòu)筑物和設(shè)備。采用的系統(tǒng)方案應(yīng)具有最大的經(jīng)濟效益，并能分階段地、一部分一部分地建造和投入運行。

（二）城鎮(zhèn)燃氣管道系統(tǒng)

城鎮(zhèn)燃氣輸配系統(tǒng)的主要部分是燃氣管道，根據(jù)所采用的管道壓力級制不同可分為：

（1）一級系統(tǒng)

僅用低壓管道來分配和供給燃氣，一般只適用于小城鎮(zhèn)的供氣系統(tǒng)。如供氣范圍較大時，則輸送單位體積燃氣的管材用量將急劇增加。

（2）兩級系統(tǒng)

由低壓和中壓或低壓和次高壓兩級管道組成。

（3）三級系統(tǒng)

包括低壓、中壓（或次高壓）和高壓的三級管道。

（4）多級系統(tǒng)

由低壓、中壓、次高壓和高壓的管道組成。

（三）采用不同壓力級制的必要性

城鎮(zhèn)燃氣輸配系統(tǒng)中管網(wǎng)應(yīng)采用不同的壓力級制，其原因如下：

（1）管網(wǎng)采用不同的壓力級制是比較經(jīng)濟的。因為燃氣由較高壓力的管道輸送，為充分利用能量，管道單位長度的壓力損失可以選得大一些，這樣可降低管道的管徑，以節(jié)省管材。如由城鎮(zhèn)的一地區(qū)輸送大量燃氣到另一地區(qū)，采用較高的壓力比較經(jīng)濟合理。對于城鎮(zhèn)中一些大型工業(yè)企業(yè)用戶，可根據(jù)工藝需要采用壓力較高的專用輸氣管線。

（2）各類用戶所需要的燃氣壓力不同。如居民用戶和小型商業(yè)用戶需要低壓燃氣，直接與低壓管網(wǎng)連接，即使采用用戶調(diào)壓器或樓棟調(diào)壓裝置時，一般也只與壓力小于或等于中壓的管道相連。而大多數(shù)工業(yè)企業(yè)則需要中壓或次高壓、甚至高壓燃氣。

（3）在城市未改建的老區(qū)，建筑物比較密集，街道和人行道都比較狹窄，不宜敷設(shè)高壓或次高壓管道。對于城市新建區(qū)道路寬闊，建筑物比較整齊、寬松，可敷設(shè)壓力較高的燃氣管道。對于大城市燃氣輸配系統(tǒng)的建造、擴建和改建過程時間較長，新區(qū)與老區(qū)條件差別較大，新區(qū)的道路與建筑物條件比老區(qū)要好，因此，一般近期建造的管道的壓力都比原建的老區(qū)燃氣管道壓力要高。

（四）燃氣管道系統(tǒng)的選擇

無論是舊有的城鎮(zhèn)，還是新建的城鎮(zhèn)，在選擇燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)時，應(yīng)考慮到許多因素，其中最主要的有：

（1）氣源情況。燃氣的性質(zhì)，是選用人工燃氣（煤制氣或油制氣）、天然氣、還是利用幾種可燃氣體或空氣的摻混燃氣；供氣量和供氣壓力；燃氣的凈化程度和含濕量；氣源的發(fā)展或更換氣源的規(guī)劃。

（2）城鎮(zhèn)性質(zhì)、規(guī)模、遠景規(guī)劃情況、建筑特點、人口密度、居民用戶的分布情況。

（3）原有的城鎮(zhèn)燃氣供應(yīng)設(shè)施情況。

（4）對不同類型用戶的供氣方針、汽化率及不同類型的用戶對燃氣壓力的要求。

（5）用氣的工業(yè)企業(yè)的數(shù)量和特點。

（6）儲氣設(shè)備的類型。

（7）城鎮(zhèn)地理地形條件，敷設(shè)燃氣管道可能遇到天然和人工障礙物（如河流、湖泊、鐵路等）的情況。

（8）發(fā)展城鎮(zhèn)燃氣事業(yè)所需的材料及設(shè)備的生產(chǎn)和供應(yīng)情況。

設(shè)計城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)時，應(yīng)全面綜合考慮上述諸因素，從而提出數(shù)個方案作技術(shù)經(jīng)濟計算，選用經(jīng)濟合理的方案。方案的比較必須在技術(shù)指標(biāo)和工作可靠性相同的基礎(chǔ)上進行。

三、城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)舉例

（一）低壓—次高壓兩級管網(wǎng)系統(tǒng)

氣源為天然氣，用長輸管線的末段儲氣。如圖2-1所示。

天然氣由長輸管線從東西兩方向經(jīng)燃氣分配站送入該城市。次高壓管道連成環(huán)網(wǎng)，通過區(qū)域調(diào)壓站向低壓管網(wǎng)供氣，通過專用調(diào)壓站向工業(yè)企業(yè)供氣。低壓管網(wǎng)根據(jù)地理條件分成三個互不連通的區(qū)域管網(wǎng)。

圖2-1 低壓—次高壓兩級管網(wǎng)系統(tǒng)

1—長輸管線 2—城鎮(zhèn)燃氣門站 3—次高壓（或中壓）管網(wǎng) 4—區(qū)域調(diào)壓站 5—工業(yè)企業(yè)專用調(diào)壓站 6—低壓管網(wǎng) 7—穿過鐵路的套管敷設(shè) 8—穿越河底的過河管 9—沿橋敷設(shè)的過河管 10—工業(yè)企業(yè)

圖2-1上與鐵路相交處的燃氣管道敷設(shè)在套管內(nèi)，過河的地方一處用雙管穿越河底，另一處則利用已建的橋梁采用沿橋敷設(shè)。

居民用戶和小型商業(yè)用戶由低壓管網(wǎng)供氣。根據(jù)居民區(qū)規(guī)劃和人口密度等特點，一種情況是低壓管道沿大街小巷敷設(shè)，以組成較密的低壓環(huán)網(wǎng)；另一種情況則是低壓管道敷設(shè)在街坊內(nèi)，而只將主干管連成環(huán)網(wǎng)。

第一種情況適用于城鎮(zhèn)的老區(qū)，因為那里建筑物鱗次櫛比，又分成許多小區(qū)，故低壓管道敷設(shè)在每條街道上、胡同里，互相交叉而連成較密的環(huán)網(wǎng)，從低壓管道上連接用戶引入管。

第二種情況適用于城鎮(zhèn)的新建區(qū)，那里居民住宅區(qū)樓房整齊地布置在街坊內(nèi)，樓房之間保持必要的間距。在這樣的條件下，低壓管道可以敷設(shè)在街坊內(nèi)，這些樓房可由枝狀管道供氣，而主要的街道低壓干管連成環(huán)網(wǎng)，以提高供氣的可靠性和保持供氣壓力穩(wěn)定性。

低壓管網(wǎng)中主干管連成環(huán)網(wǎng)是比較合理的，次要的管道可以是枝狀管。為了使壓力留有余量，以保證環(huán)網(wǎng)工作可靠，主環(huán)各管段宜取相近的管徑。不同壓力等級的管網(wǎng)應(yīng)通過幾個調(diào)壓站來連接，以保證在個別調(diào)壓站關(guān)斷時仍能正常供氣。這樣的管網(wǎng)方案，既保證了必要的可靠性，同時也比較經(jīng)濟。低壓燃氣管網(wǎng)還應(yīng)根據(jù)城鎮(zhèn)的地形地物自然分片布置，不必形成全城性的由許多環(huán)組成的大環(huán)網(wǎng)，因為從供氣安全可靠的角度看，一個大型或中型城鎮(zhèn)的低壓管網(wǎng)連成大片環(huán)網(wǎng)的必要性不大，再則為了形成大環(huán)網(wǎng)要穿越較多的河流、湖泊、鐵路和公路干線，這種做法并不一定合理。

區(qū)域調(diào)壓站的主要設(shè)備是調(diào)壓器，調(diào)壓器將壓力較高的燃氣降壓，并在其出口處保持穩(wěn)定的壓力。

給低壓管網(wǎng)供氣的區(qū)域調(diào)壓站的數(shù)量，即各調(diào)壓站的作用半徑，應(yīng)由技術(shù)經(jīng)濟計算決定。調(diào)壓站宜布置在供氣區(qū)的中心，并靠近管道的匯交點。調(diào)壓站一般應(yīng)設(shè)在地上單獨的建筑物內(nèi)或采用調(diào)壓箱。

圖2-2 低壓—中壓兩級管網(wǎng)系統(tǒng)

1—氣源廠 2—低壓管線 3—壓送機站 4—低壓儲罐站 5—中壓管網(wǎng) 6—區(qū)域調(diào)壓站 7—低壓管網(wǎng)

（二）低壓—中壓兩級管網(wǎng)系統(tǒng)

氣源是人工燃氣，用低壓儲氣罐儲氣，如圖2-2所示。

從位于該城鎮(zhèn)西側(cè)的燃氣廠生產(chǎn)的低壓燃氣，經(jīng)加壓后送入中壓管網(wǎng)，再經(jīng)區(qū)域調(diào)壓站調(diào)壓后送人低壓管網(wǎng)，設(shè)置在用氣區(qū)的低壓儲氣罐由中壓管供氣，用戶高峰時向低壓管網(wǎng)輸送燃氣。這種兩級系統(tǒng)的特點是中壓管網(wǎng)經(jīng)調(diào)壓后與低壓儲氣罐相連，中壓管道和低壓干管均連成環(huán)網(wǎng)，但由于低壓罐站設(shè)在城市里，對市容和安全是不利的。另外，區(qū)域調(diào)壓站與儲氣罐站的位置必須布置合適，以避免局部地區(qū)供氣量和壓力不足的情況出現(xiàn)。

（三）三級管網(wǎng)系統(tǒng)

由低壓、中壓和次高壓管網(wǎng)組成，氣源是來自長輸管線的天然氣（也可以是高壓的人工燃氣），用高壓儲氣罐儲氣，如圖2-3所示。

該城鎮(zhèn)原氣源是煤制氣，為中壓和低壓兩級管網(wǎng)。隨著燃氣供應(yīng)事業(yè)的發(fā)展，天然氣送入該市，建立了壓力為0.003MPa、0.07～0.15MPa和0.3～0.5MPa的三級管網(wǎng)。

為了充分利用該城鎮(zhèn)原有的供氣系統(tǒng)，天然氣先與煤氣廠煤制氣摻混，然后送入城鎮(zhèn)管網(wǎng)。該城鎮(zhèn)先后在郊區(qū)建立了三個高壓儲配站，用1.2MPa的次高壓管道在城鎮(zhèn)郊區(qū)將幾個儲配站連成整體。

當(dāng)城鎮(zhèn)的氣源全部是低壓人工燃氣時，由于燃氣出廠的壓力較低，是否采用三級系統(tǒng)和高壓儲氣設(shè)備，需要根據(jù)發(fā)展規(guī)劃，進行技術(shù)經(jīng)濟計算加以確定。

（四）多級管網(wǎng)系統(tǒng)

氣源是天然氣，該城鎮(zhèn)的供氣系統(tǒng)用地下儲氣庫、高壓儲配站以及長輸管線儲氣，如圖2-4所示。

圖2-3 三級管網(wǎng)系統(tǒng)

1—長輸管線 2—城鎮(zhèn)燃氣門站或分配站 3—次高壓管道 4—高壓儲配站 5—次高壓管網(wǎng) 6—次高壓調(diào)壓站 7—中壓管網(wǎng) 8—中低壓調(diào)壓站 9—低壓管網(wǎng) 10—煤氣廠

居民人口密度相當(dāng)大的某特大型城市，采用了多級管網(wǎng)系統(tǒng)。天然氣通過幾條長輸管線進入城鎮(zhèn)管網(wǎng)，兩者的分界點是城鎮(zhèn)燃氣門站或分配站，天然氣的壓力在該站降到2MPa，進入城鎮(zhèn)外環(huán)的高壓管網(wǎng)。

該城鎮(zhèn)管網(wǎng)系統(tǒng)的壓力主要分為四級，即低壓、中壓、次高壓和高壓。各級管網(wǎng)分別組成環(huán)狀。天然氣由較高壓力等級的管網(wǎng)進入較低壓力等級的管網(wǎng)時，必須通過調(diào)壓站。

由于該城鎮(zhèn)中心區(qū)的人口密度很大，從安全考慮只敷設(shè)了壓力不大于0.15MPa的中壓管網(wǎng)。工業(yè)企業(yè)用戶和大型商業(yè)用戶與中壓或次高壓管網(wǎng)相連，居民用戶和小型商業(yè)用戶則與低壓管道相連。

圖2-4 多級管網(wǎng)系統(tǒng)

1—長輸管線 2—城鎮(zhèn)燃氣門站（分配站） 3—調(diào)壓計量站 4—儲配站 5—調(diào)壓站 6—高壓外環(huán)網(wǎng) 7—次高壓A管網(wǎng) 8—次高壓B管網(wǎng) 9—中壓管網(wǎng) 10—地下儲氣庫

從運行管理方面來看，該系統(tǒng)既安全又靈活，因為氣源來自多個方向，主要管道均連成環(huán)網(wǎng)。平衡用戶用氣量的不均勻性可以由緩沖用戶、地下儲氣庫、高壓儲氣罐以及長輸管線儲氣來解決。