淺談建筑工程中管道燃氣的安全設計

1、<p>　　淺談建筑工程中管道燃氣的安全設計</p><p>　　摘要：本文是作者近幾年的工作經(jīng)驗總結(jié)的，主要的對高層建筑燃氣管道設計的安全設計進行分析，并提出解決高層建筑燃氣管道設計中安全問題及措施。 </p><p>　　關鍵詞：管道；燃氣設計；安全設計 </p><p>　　中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號： </p>&

2、lt;p>　　本文對高層建筑管道燃氣設計中管道的安全設計問題進行了探討，認為高層建筑的燃氣管道設計過程中，應綜合考慮燃氣管道安裝建筑的氣源、壓力、建筑、安全、環(huán)境以及消防安全、建筑結(jié)構(gòu)的特點以及高層建筑長期發(fā)展等多方面的因素，由此確定切實可行的燃氣管道設計方案。我通過對高層建筑燃氣管道設計的安全設計和實踐經(jīng)驗分析，總結(jié)出了解決燃氣管道設計中的常見問題和解決的措施。 </p><p>　　1．計算管道附加壓力

3、 </p><p>　　1.1管道附加壓力 </p><p>　　通過對相應文獻資料的研究，民用低壓天然氣燃具的額定壓力為2000Pa，高層建筑允許燃具前壓力存在一定范圍內(nèi)的波動。而當燃具的壓力在額定壓力的0.75-1.5倍范圍內(nèi)波動，從而能達到高層建筑燃燒器的要求，若是超過了一定的范圍，燃具的熱效率較低，燃燒并不穩(wěn)定，燃燒過程中的噪聲較大，將導致脫火或者回火等現(xiàn)象。此外由于燃具的不完全燃

4、燒，煙氣中的一氧化碳含量超過了一定的范圍和限度，從而引發(fā)了相應的事故。 </p><p>　　高層建筑的燃氣管道的設計過程中，在一般狀況下而言具有四個方面的問題，也就是燃氣管道輸送介質(zhì)由于高程差產(chǎn)生的附加壓頭、建筑沉降對管道的補償以及燃氣管道溫差變形應力補償和管道自重所引發(fā)的燃氣管道的下沉。如合肥市高層建筑的天然氣管道設計中，一般采用低壓進戶模式，在低壓燃氣管道的壓力損失計算過程中，應考慮由于高層建筑高度所引發(fā)的

5、燃氣的附加壓力，由于高層建筑中的低壓管道網(wǎng)絡中只有極少數(shù)的部分是使用燃氣，然而高層建筑離調(diào)壓器距離較近時，自調(diào)壓器的出口管道和燃氣計量表之間的整個燃氣管道壓力的壓降數(shù)值十分小，從而可認為引入燃氣管道前壓力接近于調(diào)壓器的出口壓力。附加的壓力疊加容易造成部分層次上的用戶燃氣灶前的壓力超過最高允許的壓力范圍，這樣的燃氣管道設計狀況并不利于燃氣管道的設計和運行。 </p><p>　　1.2附加壓力計算 </p&g

6、t;<p>　　以具體的附加壓力為特征分析，由于高層建筑管道燃氣設計過程中附加壓力的作用，當附加的壓力值超過一定的高度時，將導致燃氣的燃具的前壓力將超過額定壓力的-1.5倍。如在高程建筑引入燃氣管的壓力為p1，2000Pa，假設處于最不利于燃氣管道安裝狀況，也就是高層建筑中中只有幾處用戶使用天然氣，附加的阻力實際僅為燃氣表阻力以及燃氣管道主管和支管的阻力。燃氣用戶的燃具前壓力為p2，那么可得出如下公式： </p>

7、;<p>　　p2=p1+ΔH-150Pa=1850Pa+5.83h </p><p>　?。é為附加壓力，計算方法詳見《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》） </p><p>　　當燃氣用戶燃具前壓力值達到3000Pa時，h的值為197m。由此，當相應的建筑高度超過197m時，對燃氣管道附加的壓力將導致灶前壓力大于燃氣燃燒器的運行范圍。為了減小燃氣灶前的壓力波動范圍，使燃氣系統(tǒng)的壓力與額

8、定壓力相近，在燃氣管道的安裝過程中，還應采用必要的措施，有效減小附加壓力對燃氣管道所造成的影響。 </p><p>　　1.3附加壓力影響的消除 </p><p>　　通過對較低的高層建筑，由于其附加壓力較小，由此可以采用縮小燃氣立管的直徑以及設置分段閥門的方式減少高層建筑燃氣管道附加壓力的影響。而對于較高層的高程建筑燃氣用戶，可在燃氣表前設置低壓調(diào)壓器，或者將高層的供氣系統(tǒng)與低層的供氣系

9、統(tǒng)分開，滿足高層建筑中不同樓層用戶燃氣需求。超高層的建筑可通過中壓進戶、燃氣表前調(diào)壓等方式，在用戶的燃氣表前設置低壓調(diào)壓器，使燃具前壓力大約為2000Pa。 </p><p>　　2．高層建筑的沉降 </p><p>　　2.1建筑物下沉的補償 </p><p>　　高層建筑一般整體較大，建筑基礎所承受的靜動載荷十分大，由此高層建筑在某個層面上而言容易導致整體的沉降

10、，高層建筑的竣工后三年，建筑的沉降速度較大，大約可達到5~10cm。高層建筑的沉降將導致燃氣管道遭到破壞，最主要的由于建筑物內(nèi)的燃氣管道隨著建筑物整體沉降，然而建筑物外部埋地或者架空管道則靜止不動，由此在管道的引入處產(chǎn)生了阻止建筑物下沉的力。隨著建筑物沉降的增加，燃氣引入管受到的抗力增加，沉降達到一定的數(shù)值后，燃氣管道將產(chǎn)生形變和斷裂，最終導致燃氣泄露，導致燃氣供應中的事故。 </p><p>　　高層建筑沉降所

11、帶來的對燃氣管道的不良影響，在高層建筑的燃氣管道設計中應綜合考慮，并根據(jù)高層建筑狀況調(diào)整燃氣管道工藝設計，從而實現(xiàn)更為優(yōu)化的設計。也可在燃氣引入管位置安裝伸縮補償管或者金屬軟管抵消高層建筑沉降所帶來的不良影響，由此高層建筑的沉降過程中由于伸縮補償管吸收相應的抗力，有效防止了燃氣管道的斷裂等破壞。同時對金屬軟管的引入，利用波紋管隨著外力變化而撓變的特點，減少了燃氣引入管位置所遭受的應力，由此實現(xiàn)了高層建筑沉降力度的補償，由此保護了燃氣管道

12、。金屬波紋管補償量較大、耐腐蝕、抗震、抗疲勞，具有良好的密封性、耐溫性，同時使用時間較長等特點，由此在各行各業(yè)中實現(xiàn)了廣泛的應用。 </p><p>　　2.2立管的變形補償 </p><p>　　高層建筑的燃氣管道立管長度較大，而當燃氣管道安裝到投入運行后，由于環(huán)境溫度的變化，導致管內(nèi)存在的溫差使管道產(chǎn)生了應力，并且燃氣管道自身的重量也將壓迫管道，導致管道下沉，并沿著軸向產(chǎn)生形變。高層建

13、筑室內(nèi)的燃氣管道一般使用鋼管，其變形量的計算公式為：ΔL＝0．012Δt?L </p><p>　　其中，ΔL為燃氣管道的變形量，L為立管的長度，Δt為燃氣管道安裝以及燃氣供應運行中產(chǎn)生的最大溫差。在對立管的應力補償設計中，首先，應根據(jù)高層建筑燃氣設計的具體數(shù)值計算出立管的最大變形量，同時在立管上設置波紋管，進行分段設置，由此設置的波紋管將根據(jù)立管的形變而伸縮，并且抵消立管的溫差應力；其次可在立管的底部設置支撐墩

14、，減少立管由于溫度差異導致的管道形變；最后，還可在立管上使用撓變管道補償裝置，在一定程度上還可減少高層建筑震動對燃氣管道的影響。 </p><p>　　3．高層建筑燃氣管道設計中的安全設施 </p><p>　　燃氣易燃易爆，一旦建筑的燃氣管道發(fā)生泄露，由于高層建筑人員較為密集，由此燃氣的泄露和相應的事故將造成較大的損失或者傷亡，帶來嚴重的社會影響。由此高層建筑的燃氣設計應嚴格執(zhí)行相應的標

15、準和規(guī)范嚴格施工，同時還應采取一定的安全措施：在燃氣引入建筑室外設置燃氣供應的快速切斷閥門，在室內(nèi)的燃氣管道上設置自動切斷閥和燃氣快速切斷閥門；在燃氣的供應點以及燃氣管道經(jīng)過的高層建筑房間設置安全警報，同時將安全警報系統(tǒng)與自動切斷系統(tǒng)及排風系統(tǒng)結(jié)合起來，實現(xiàn)集中監(jiān)控體系。 </p><p><b>　　4．結(jié)語 </b></p><p>　　高層建筑管道燃氣應與建筑主

16、體同步設計、同步施工，從而達到最佳的效果。當然，安全防范在各個部門中均需要進一步提起重視，只有充分認識到安全的重要性，才有可能實現(xiàn)優(yōu)秀的安全設計。 </p><p><b>　　參考文件 </b></p><p>　　[1] 淺談住宅樓室內(nèi)外燃氣管道的設計與施工.曾海靜.中國科技信息，2005第12C期. </p><p>　　[2］劉松林．