城市天然气输配管网选择问题与对策研究

城市天然气输配管网选择问题与对策研究

李翰阳

齐齐哈尔港华燃气有限公司李翰阳

摘要：对城镇天然气输配管网分级、主要型式、适用范围、优缺点进行了比较，提出了燃气输配管网选择原则，探讨了调压柜和PE管在中压单级管网系统中的应用。

关键词：天然气输配；输配管网；压力级制

随着我国天然气工业的不断发展，特别是西气东输工程全线贯通，使我国许多城镇使用上了天然气，这极大改变了我国城镇的燃料结构，城镇天然气输配管网系统的合理选择也显得越来越重要。

笔者根据近几年在设计中的不断摸索和经验总结认为，城市燃气输配管网系统的确定是经过认识-实践-提高-再认识-再实践-再提高的不断发展过程。对于中小城镇，尤其是对天然气这种干气，选择合适的城市输配管网系统非常必要。

一、城镇输配管网分级

根据《城镇燃气设计规范》(GB50028—2006)的规定，城镇燃气管道按城镇燃气压力分为低压燃气管道、中压燃气管道、次高压燃气管道和高压燃气管道4类，设计压力分为7级，即高压A、高压B、次高压A、次高压B、中压A、中压B、低压。

二、城镇燃气输配管网的型式和特征

城镇燃气输配管网按上述不同压力等级的管道进行组合，按照组合型式，输配管网系统分为单级管网系统、两级管网系统、三级管网系统、多级管网系统和混合管网系统。

（一）次高压一中压一低压三级输配管网

具有3个压力等级的城镇地下燃气管网系统稍为三级管网系统。三级管网系统通常含中、低压谬级，另外一级管网是次高压管网，通称次高、中、低压三级管网系统。该种方式是长输管道来的天然气爿进入门站或储配站，经调压、计量后进入城市次高归管网，然后经次高压一中压调压站调压后进入城匝中压管网，最后经中一低压调压站(或调压箱)再术压力调至低压后进入低压管网。

1.优点

a．供气比较安全可靠。此系统的次高压管道一般布置在人口较少的城镇边缘，若出现漏气故障，危及不到人口密集地区。

b．次高压管道可以储存一定量的天然气。

2.缺点

a．系统复杂，维修管理不便。

b．造价高。在各种输配管网系统中，以三级系统造价最高。次高压管网主要是输气，基本不起配气作用。在同一道路上，往往要敷设2条不同压力等级的管道，因此三级系统管道总长度大于一、二级系统。

经二级调压将燃气的部分压力消耗在调压器阻力上，这也是造成输配管径大的因素之一。

3.应用

该管网模式适用于较大城市供气系统，比如兰州市即采用此输配系统，该管网采用次高压从门站输气到七里河、城关等各区的区域调压站，在区域调压站减压后，一路中压输送到新建中压管网，一路低压输送到已建低压管网(利用已建管网系统)供用户使用。

（二）次高一中二级输配管网

该种方式是将天然气经长输管道送至城镇门站或储配站后，经调压计量后进入城市次高压管网，然后经次高压一中压调压站调压后进入城区中压管网，分配至各类用户使用。

1.优点

a．供气比较安全可靠，此系统的次高压管道一般布置在人口较少的城镇边缘。

b．利用了天然气的来气压力。

c．次高压管道可以储存一定量的天然气。

d．管网沿线用户的使用压力高，易满足用户要求。

e．输配系统的调压装置靠近用户，使用户的灶前压力波动较小，改善用户灶具的燃烧工况。

f．在城区范围内，管道安全间距易于保证，并且管材及施工手段易于解决。

2.缺点

该输配系统的中压管道长，尤其是敷设在居民小区内的中压管网，其运行的安全可靠性将相对降低。

3.应用

该种输配管网特别适合新建城市天然气输配系统，国内不少城镇采用此形式，例如西安、禹州等城市均采用该种管网系统。

（三）中压单级输配管网

该输配管网是天然气经门站或储配站后，将压力调至中压，通过城区中压输配管网干线或支线直接送至小区庭院、楼栋及用户的燃气输配系统。中压单级输配管网可在小区内的楼栋旁设置调压装置，可带用户200～300户(或整个小区)，调压后，经楼栋前低压管直接进入各楼的单元。或者在每幢楼的外墙或单元设调压箱，可供用户10～80户。有的小区在用户表前进行调压。对燃气锅炉或较大用户，可将中压管网直接引入并单独设置调压装置，即将中一低压调压器直接安装在用户的燃气表前。

1.优点

a．由于采用中压单级输配，平均管径相对缩小，从而使管网的材料消耗降低。

b．由于输配系统的调压装置靠近用户，用户的灶前压力波动较小，改善用户灶具的燃烧工况。

e．管网沿线用户的压力高，易满足用户要求。

d．调压装置较小，在居民区内很容易找到位置，有的可直接置于楼栋的外墙上。

2.缺点

a．该输配系统的中压管道长，尤其是敷设在居民小区内的中压管网，其运行的安全可靠性将相对降低。

b．调压装置所带用户较少。

c．由于调压装置比中一低压两级输配系统多，而且分布在各用气小区之内，这样增加了对调压装置检查及维修的工作量。

3.应用

该输配系统特别适用于新建天然气输配管网的城镇，对不同压力天然气用户的发展具有较大的潜力，目前国内不少新建天然气管网的城镇均采用中压一级输配管网。

（四）低压一级输配管网

该输配管网是将天然气在门站或储配站内经调压后，以低压进入市区低压天然气输配系统。

1.优点

a．压力低，泄漏的可能性小，运行安全可靠。

b．系统简单，维护管理费用低。

c．安全间距易于保证。低压燃气管道与建、构筑物或相邻管道之间的水平净距较小，易于满足。

2.缺点

a．由于供气压力低，致使管道管径较大，管道材料消耗较大，造价较高。

b．供气压力波动较大，造成用户压力时高时低。

c．用户的燃烧设施的压力都在低压范围之内，对压力要求稍高的用户，必须设专用管道，这对发展用户有所影响。

（五）方案的选取

上述的几种输配管网系统的优缺点是相对的，由于全国各地区的具体情况存在差异，且随着我国燃气行业的新技术、新工艺、新设备的不断推广使用，管材质量及施工质量的提高，各地燃气使用安全性已大大提高，因此上述的压力级别都可以采用。各种不同的输配管网系统有其各自的适用对象，我们不能笼统地或说哪种输配管网系统好或坏，也不能简单地下结论说哪种系统为首选，而只能说针对某一具体城镇，选用哪种系统更好一些。必须结合本地区的城市规划、供气范围及不同压力级别实际情况，经过各方案的技术经济比较，选择适合本地区的输配管网系统的较佳方案。

三、新技术在中压单级管网上的应用

中压单级输配管网系统存在一些不足之处，针对存在的问题，我们在设计中不断进行改进和完善，特别是近几年来新技术、新工艺、新设备的应用，使中压单级管网系统克服了其不足之处，充分发挥了优越性。

（一）合理选择调压装置

在设计实践中，我们不断总结经验，特别认真听取用户对中压单级管网供气的反馈意见，并对众多的调压器厂家的调压器(箱)进行认真的调研和比较。我们在工程设计中，大多选用带主副调压器和超压切断的调压装置——调压柜，该装置流量在调压箱与区域调压站之间，具有以下特点：

1.流量在调压箱和区域调压站之间，可以满足锅炉、工业等用户较大用气量的需要。对200～400户居民小区，设1台调压柜即可满足整个小区的使用；对较大居民小区可以采用多台调压柜，并且这几台调压柜可以独立或组合使用，提高了小区用气的可靠性。

2.容易找到合适的安装位置。

3.节省建调压站的占地和土建费用。

4.节约运行管理费用，特别是居民小区供气，相对于楼栋调压箱，减少了调压箱数量，从而减少了设备的维护和管理费用。

5.由于采用主副调压器，一旦主调压器出现故障，副调压器立即投入工作，保证不间断向用户倒气。

6.采用了超压紧急切断阀，这样一旦调压器失灵或其他原因造成调压器后管道压力过高或过低，该切断阀将自动关闭，从而达到更加安全运行乘保护用户燃气设施的目的。

（二）选择合适的管材

过去中压管道多数采用的是钢管，为了防止钢管的外腐蚀，对钢管外表面做绝缘防腐处理，此工艺施工过程较复杂。

随着聚乙烯管(PE管)在燃气行业的应用和发展，使得输配管道管材选择更加广泛。由于PE管具有易于施工、施工成本低、易于维修、使用寿命长的特点，因而在中压管道上越来越多被采用。

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