可持续发展下的城市燃气设计要点

可持续发展下的城市燃气设计要点

吴哲燕

上海能源建设工程设计研究有限公司东莞分公司  广东东莞  523000

摘要：城市在快速发展的过程中，传统的燃气使用模式已逐渐显露出资源浪费、环境污染和安全隐患等问题。而今，随着对可持续发展的重视不断加深，城市燃气系统也需要优化升级。相关人员在开展城市燃气设计时，不仅需要满足居民日益增长的能源需求，还必须考虑到其环境影响和社会效益。基于此，本文将围绕城市燃气设计中的关键要点展开深入探讨，期望为相关人员提供参考，从而推动城市燃气系统的可持续发展。

关键词：可持续发展；城市燃气；设计要点

引  言

城市燃气作为现代城市能源供应的关键组成部分，其设计方式直接影响着能源效率、环境质量和公众健康等多个方面。在可持续发展理念的推动下，城市燃气系统的设计必须寻求创新和改进，以适应未来城市能源需求的变化。

1 网络布局形式

城市燃气系统设计过程中，管网是其中一项重要设计内容，此项内容的合理性很大程度上决定着燃气系统的环保性。正因如此，为做好燃气管网设计，相关人员需采用合理的网络布局形式，其是提高供气效率和降低能量损耗的关键。

当前，常用的网络布局形式主要有三种。其中环网布局是一种闭合的管网结构，管道形成环状回路，气源可以在任意点进入管道。环网结构主要适用于需求较大或波动较频繁的城市中心和商业区，亦或是交通便利的地区，便于未来的维护和管理。其优势在于可以有效提升燃气系统的供气可靠性，即使某一段管道发生故障，其他管道仍可维持供气，同时供气时，燃气可以在整个系统内实现压力均衡，减少压力损耗。但环网布局需要更多的管道和阀门，建设成本相对较高。树状网布局是一种从主干道分支到各个用户的结构，类似于树枝的分叉。其布局较为简单，设计和建设相对容易，且所需的管道和阀门较少，初期投资较低，适用于低密度的居民区或工业园区这种用户数量相对分散，供气需求稳定的情况。但这种布局很依赖主干管道，一旦主干管道发生问题，下游用户可能会断气，且由于分支管道较细，压力损失可能较大。而复合网布局具体来说便是主干管道采用环网结构，分支管道采用树状结构，其结合了环网和树状网的优点，既有环网的高可靠性，又有树状网的较低成本。在保证供气可靠性的同时，尽量减少不必要的建设成本。但实际设计时需要综合考虑多种因素，设计复杂度较高。

2 管材选择

在可持续发展的背景下，城市燃气系统设计期间，管材的选择显得尤为重要。其不仅直接影响燃气系统的性能和安全，还关系到系统的长期环保和经济效益。

实际选择燃气管材时，应当考虑材料的环境友好性，优先选择那些生产过程中能耗低、排放少的材料，如高密度聚乙烯）管材。这类管材的特点在于可以使用回收材料生产，并在使用寿命结束后可回收再利用。同时，还需将耐久性纳入考虑范围之内。这主要是因为燃气系统通常会受到土壤、水和化学物质的腐蚀，易导致管道破损，燃气泄漏。为避免出现这种情况，就需要选择诸如聚乙烯、聚氯乙烯或球墨铸铁管材。此外，还应当注意材料的安全性。选择具有高抗压性和抗冲击性的管材，如钢制或球墨铸铁管，以减少因外力造成的泄漏或破裂风险。在此基础上，还需要将经济性纳入考虑范围内。例如选择维护需求低、更换周期长的材料，减少未来维护和更换的频率、成本及资源消耗，亦或是选择易于安装，能适应不同的地形和气候条件的管材，减少施工期间出现出现质量缺陷的可能性及材料消耗。

3 燃气需求分析

在规划燃气管网时，设计人员还需对城市各个区域的燃气需求进行详细分析，以合理配置管道，确保高需求区域获得稳定的气源供应。

为此，需进行数据收集，获取与城市燃气需求相关的各种信息和数据，包括但不限于过去一段时间内（如几年）各个区域的燃气消费量数据、各个区域的人口密度数据、各个区域的工业分布、类型和规模、历史数据中季节性波动的信息等。在收集到足够的数据后，根据数据的特性和预测的需求，选择合适的统计模对未来几年的燃气需求进行预测，并对预测结果进行深入分析，识别出高增长和高需求的区域。再之后，根据需求预测的结果，制定合理的管道配置方案，以确保高需求区域获得稳定的气源供应。期间需结合城市的地理特征、发展规划和现有基础设施等因素，对管网布局进行优化设计，降低能量损耗，提高供气效率。

4 气源多元化

在可持续发展的背景下，城市燃气系统设计的核心目标是提高能源效率、减少环境污染、保障能源安全。为实现这一目的，设计人员还应当通过有效的设计手段来实现气源多元化，摆脱对单一能源的依赖，构建更加灵活、低碳、安全的供气体系。

在实现气源多元化的过程中，应当将常规的天然气资源作为城市燃气系统的主要气源，以保障基础供气量。在此基础上，积极开发页岩气、煤层气、致密气等非常规天然气资源，以提升资源保障能力。也可以发展液化天然气和压缩天然气产业，作为管道气的重要补充，提升供气灵活性。还可以利用生物质能、工业废气、垃圾填埋气等生产生物天然气，亦或是利用太阳能、风能等可再生能源制氢，实现清洁能源的有效利用。

而为了实现对这些气源的有效利用，设计人员在规划城市燃气系统时，应注重相关基础设施的规划设计。例如为顺利地将LNG和CNG并入城市燃气系统中，设计人员应根据城市地理位置和用气需求，合理布局LNG接收站，也可以在城市交通枢纽、物流园区、出租车集中区等合理布局CNG加气站，形成与天然气管网高效衔接的分布式供应体系。而为实现对生物天然气的有效利用，设计人员需合理完成分布式能源系统的规划设计，即在接近负荷中心的地点部署小规模的能源生产设备，将收集到的农业废弃物（如秸秆、果蔬残渣等）、城市有机垃圾、林业废料等生物质原料转化为可燃气体，然后通过中压或低压气体输送管道与城市的燃气管网连接，确保生物质天然气顺畅进入城市燃气系统。

5 智能化监控系统

为满足可持续发展背景下社会对于城市燃气系统的相关要求，在实际的规划设计过程中，设计人员还需要关注智能化监控系统的建设，以确保燃气供应的高效、安全和环保。

为此，需在燃气管网的关键节点和敏感区域部署高精度传感器。例如将气体浓度传感器安装在管道内部或靠近管道的位置，实时监测燃气的浓度变化，检测到微小的气体泄漏，并在浓度达到危险水平时发出警报，以便及时发现与处理燃气泄漏问题，减少不必要的燃气浪费以及由此引发的安全事故。也可以在调压站和阀门附近布设温度传感器，监测管网中的温度变化。还可以根据实际情况，部署流量传感器、湿度传感器等，以全面监测管网状态。需要注意的是，在实施监控网络之前，需要进行详细的网络规划与设计，确保传感器部署的合理性和覆盖的全面性。期间可以利用GIS技术，绘制燃气管网的地图，标明传感器的位置和网络连接方式。

6 总结

综上所述，相关部门应重视城市燃气设计工作，并立足于城市实际情况，从多方面入手对原有的城市燃气设计进行改进，以此来实现城市燃气可持续发展。

参考文献

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