老旧小区燃气管网改造工程设计要点_王涛.pdf

上海煤气上海煤气 2023 年第 1 期 9 9 老旧小区燃气管网改造工程设计要点 宝鸡中燃城市燃气发展有限公司 王 涛 寄玉玉 摘要：老旧小区燃气管网改造工程事关人民群众生命财产安全，是一项重大民生工程。近年来该工程受到国家高度重视和大力支持，从改造源头理清思路，值得深入分析与探讨。为此，从设计角度对室内外燃气管道改造中管径确定、用气量计算、调压设施选择、安全要求等要点进行了深入分析，指出了改造过程中的注意事项及应对措施。关键词：老旧小区 燃气管网 改造工程 设计要点 国务院办公厅印发的城市燃气管道等老化更新改造实施方案(20222025 年)提出，城市燃气管道等老化更新改造是重要民生工程和发展工程，要加快开展此项工作，彻底消除安全隐患。到 2025年底前，基本完成城市燃气管道等老化更新改造任务。改造对象主要包括市政燃气管线与小区红线内燃气管网。老旧小区作为城市燃气管道老化更新改造的重要部分，其改造工程体量大、时间紧、任务重。设计作为重要环节，与燃气改造项目的整体可行性、经济性以及安全运行息息相关。从改造源头理清思路，及时排除困难，才能提高管线改造工作实效，是值得深入分析与探讨的。1 改造范围 老旧小区燃气管网改造范围包括市政与庭院的全部灰口铸铁管、不满足安全运行要求的球墨铸铁管、室内外运营年限满 20 年或不足 20 年但存在安全隐患的钢质管道与聚乙烯管道燃气管道及附属设施等，以及被建(构)筑物违规占压、穿越密集空间等存在安全隐患的燃气管道，还涉及居民用户更新橡胶软管、加装安全装置等1。老旧管网会因为运行年限到期等因素而滚动产生，需根据地区实际情况对已建燃气管道建立动态管理台账，划分风险等级，制定分区域、分批次改造计划，科学合理的确定改造范围。同时，近几十年在不断总结生产、建设、运营和科学实验的基础上，国家以及地方对燃气设计、施工和验收等的相关规范和技术标准进行了不断更新，在管道敷设、材质选择、安全设施的采用、验收质量要求等方面都有所提高，致使部分已建燃气管道和设施不满足安全要求，应及时采取措施消除安全隐患2。2 室外燃气管网改造设计要点 2.1 用气量计算 用户用气量的大小决定了供气设备和管材管径的规格，关系到整个改造工程的经济性和合理性，应在充分调研的基础上进行水力计算。尤其需重点关注民用燃气灶、热水器及壁挂炉的安装使用率。改造虽不涉及商业部分，但部分老旧小区住宅楼下餐饮业发展繁荣，加之有的小区增设了幼儿园，餐饮和采暖用气量较大，庭院改造时要予以充分考虑，避免出现管径偏小、压损过大、用气高峰点火困难的现象出现。早期，老旧小区用户热水器安装使用率普遍不高，并且很少有用户采用壁挂炉进行取暖。随着物质生活水平的提高，部分接通市政采暖的用户同时安装了壁挂炉，因此，改造设计时，要准确了解用户采暖方式。对使用壁挂炉的小区，应合理判定壁挂炉安装率，按照“灶+壁挂炉”进行气量核算。一般情况下，按照“灶+热水器”采用同时工作系数法计算用气量即可。2.2 中压管径确定 根据计算得到的气量确定庭院中压管径，可采 1010 2023 年第 1 期 上海煤气上海煤气 用水利计算软件计算，也可不考虑单位管段上的摩擦力损失，用流体力学公式进行简单理论计算。其原理是取 PE 聚乙烯管道某一截面为参考，则燃气在 1 h 内流经管道截面的流量为：Q=R2 3 600 p (1)式中：Q燃气管道的计算流量，m3/h；R管道半径，mm；燃气流速，m/s，在 PE 管的流速一般取 12 m/s；p绝对压力，MPa。根据式(1)可粗略估算不同管径、不同压力下聚乙烯燃气管的理论输气量，如表 1 所示，并依次作为经验值，为老旧小区改造提供参考。表 1 常见燃气管道管径不同压力下理论输气量 m3/h 压力/MPa dn63 SDR11 dn90 SDR17 dn110 SDR17 dn160 SDR17 dn200 SDR17 0.25 316 749 1 118 2 366 3 697 0.30 361 856 1 277 2 704 4 225 0.35 406 963 1 437 3 042 4 753 0.45 452 1 070 1 597 3 379 5 281 注：SDR 指聚乙烯燃气管的标准尺寸比，即公称直径与公称壁厚的比值3。原铸铁管或钢制管道运行焦炉煤气压力较小、热值较低，当置换为天然气后，运行压力增大、热值也增大，因此管径普遍过大。改造更换为聚乙烯管时，管径可适当调小。如果用户在高峰期普遍反映气量不足，则应适当考虑放大管径。庭院中压燃气管道应尽量采用埋地方式进行敷设，部分老旧小区内道路狭窄、建筑密集，地下管线复杂，污水、给水、电力等管线密布且年久失修，加上大树根系较大，当管道埋地敷设困难时，中压管道可采用无缝钢管局部沿围墙或住宅楼架空敷设。2.3 调压设施 老旧小区的调压设施改造一般与管网改造一同进行。小区燃气管网从市政燃气管道接气，采用楼栋式调压箱或区域调压柜将气源压力由 0.4 MPa调节至 2.5 kPa 左右，再接驳至用户端。设计时需结合小区燃气运行实际状况选择调压设施，同时也应综合考虑安装成本、安装环境、用气量需求等情况。调压箱与调压柜主要特点及适用范围的对比分析，如表 2 所示，需根据具体情况选择适用的调压设施。表 2 调压箱与调压柜的对比分析 调压方式 调压箱 调压柜 安装方式 壁挂式，箱底距地 1.5 m，体积小、安装方便 落地式，箱底距地 0.3 m，占地较大、带放散管 安装要求 距建筑物门窗洞口水平净距不小于 1.5 m；安装墙体应为耐火等级不低于二级的永久性实墙；不应安装在有进风口的墙上 距建筑物外墙不小于 4 m；距重要公共建筑、一类高层民用建筑不小于 8 m 防雷方法 用引线连接镀锌扁钢接地或利用建筑物外墙已有防雷 采用不小于 8 mm 的镀锌圆钢与避雷网进行连接，冲击接地电阻不应大于 10 运行工况 过气量较小，压力波动小 过气量较大，压力调节范围更广，用气高峰期燃烧工况相对较差 经济性 单个成本低，巡检维修工作量较大 单个成本较高，巡检维修难度较大 适用范围 小规模小区或独栋楼 大型集中小区 以 RX100/0.4A-50 的调压箱为例，其进出口管径均为 DN50，可满足最大用气量 130 m3，相当于1 灶 1 热水器用户为 320 户或者 1 灶 1 壁挂炉用户为 75 户。规格型号为 NORVAL DN100 的调压柜，进出口管径分别为 DN100 和 DN125，可满足最大用气量 1 000 m3，相当于 1 灶 1 热水器用户 3 000户或 1 灶 1 壁挂炉用户 550 户。对于现状满足安全间距要求的调压设施，可在原位置进行置换改造。但老旧小区原有调压设施的安装位置周围环境大多会发生较大的变化，如调压设施安全范围内经常有新建建筑、有加装电箱、有出现洞口，对于这些现状不满足要求的则需重新找安全位置。2.4 室外低压架空管 一些老旧小区在燃气改造的同时，也在进行着供热、给排水、强弱电等的改造，此时需要做好燃气管道隔热和绝缘措施，可加装绝缘板以及隔热 上海煤气上海煤气 2023 年第 1 期 11 11 棉。部分小区有室外电梯的加装工程，也给室外低压架空燃气管的改造带来一定困难。当室外电梯在层高线处无实体墙而采用玻璃材质时，燃气管道改造时可局部埋地敷设通过玻璃电梯后，再采用架空方式。同时，根据现场情况采用三角加长支架或者U 型吊卡等形式固定燃气管道。室外低压架空管道通过高层建筑物伸缩缝处应加设金属软管，通过多层建筑物伸缩缝处应加设门型弯。若水平直管段长度超过 50 m 也应设门型弯，且门型弯的弯头必须采用焊接钢管焊接连接。一般 DN65 及以上管径室外架空管采用焊接钢管，门型弯处正常焊接即可。DN50 及以下室外架空管若采用镀锌钢管，跨门型弯处管道材质需提前转换为焊接钢管方能起到安全防沉降作用。此时，镀锌管与焊接管连接优先采用焊接管套丝，镀锌钢管不推荐采用焊接连接，若采用镀锌钢管焊接，焊接前应先清除焊接口周围的镀锌层，焊接完毕后及时做好焊缝的防腐处理。3 室内管道及燃气器具改造设计要点 3.1 用气环境要求 家庭用户的燃具应设置在通风良好、具有给排气条件、便于维护操作的厨房、阳台、专用房间等符合燃气安全使用条件的场所，不得设置在卧室和客房等人员居住和休息的房间及建筑的避难场所内。但有些老旧小区用户采用敞开式厨房，厨房与卧室、客房等没有有效隔断，不符合规范中关于符合燃气安全使用条件的“专用空间”的概念4。一旦发生气体泄漏或者燃气爆炸，没有任何阻挡之下会迅速危及整个居住空间，存在严重的安全隐患。所以，在改造过程中，对敞开式厨房应建议用户安装隔门，待用户整改后再进行改造，部分用户可能会有抵触情绪，应从安全角度做好解释工作。还有部分老旧小区房间面积及层高未达到规范要求，GB 500282006 城镇燃气设计规范(2020版)对于居民用户厨房使用天然气做出了明确要求，家用燃气灶应安装在有自然通风和自然采光的厨房内，厨房净高不宜低于 2.2 m，家用热水器应安装在通风良好的非居住房间、过道或阳台内，房间净高宜大于 2.4 m。为了确保用气安全，对于面积或层高不满足规范要求的厨房和热水器间，可建议用户更换用气房间。3.2 引入管 老、旧居民楼的室内装饰装修已经成型，引入管需尽量与原位置相同。但改造前部分低压管道采用埋地方式从各单元一层低引入，而改造时埋地施工更困难，此时可改为架空敷设在一二层层高线附近。当从一层原位置引入时，下翻管比较长，不美观、浪费管材且障碍物较多，故推荐采用一层高引入或者二层低引入方式。3.3 立管 立管安装应垂直。当因上下层墙壁壁厚不同或者有障碍物而无法垂直于一线时，宜做 Z 型弯进行安装。为避免立管施工对用户已安装的吊柜和橱柜造成影响，多层住宅和小高层住宅优先采用室外立管。部分筒子楼的引入管直穿公用走道，不符合安全要求，可将立管由户内改至外墙侧。20 世纪 90年代的建设的部分老旧小区早期使用焦炉煤气，管径普遍较大，当用户厨房外受防护网外扩或空调外机影响不具备室外立管施工条件时，对管径在DN32 及以上且设置位置符合规范要求的户内立管可在原管位进行穿管更换。采用此种方式相当于给新建管道加了套管，施工方便且更加安全。当多层住宅同一层两户厨房紧挨且设立两条立管位置紧张时，可采用一拖二的形式，合理放大管径后一条立管每层带两户。3.4 燃气表 老旧小区厨房使用已久，每户装修风格大相径庭，同一立管上用户的灶具摆放位置经常五花八门，无法统一，此时必须根据具体情况确定挂表位置，确保燃气表与灶具的水平净距不小于 30 cm，管道与开关、插座净距不小于 15 cm，与明装电线净距不小于 25 cm 等规范强制条文要求，将安全隐患排除在设计阶段。原位置符合要求的直接更换；由于电源插座之类问题导致挂表困难时，可建议用户将插座挪位置，为挂表腾出位置，也可通过加长 1212 2023 年第 1 期 上海煤气上海煤气 表前管跨过不安全位置后再挂表。3.5 燃气器具及安全设施 目前，我国民用厨房采用的燃气安全设施设置形式主要包括燃气器具前自闭阀、报警器+电磁阀、报警器+电磁阀+自闭阀等 3 种形式。改造时推荐采用第 3 种，见图 1。虽然成本较高，但安全系数最高。燃气器具(燃气灶、壁挂炉和热水器)前自闭阀建议选用外螺纹型接口，方便与不锈钢波纹软管连接。对于高位挂表用户，自闭阀要高出台面 100 mm，以便于日后维修。图 1 报警器+电磁阀+自闭阀的安装 燃气灶具与连接软管由用户自行采购，为保证安全，燃气公司应在入户安检或者定期安全宣传时向用户普及安全常识，指导用户采购合格产品。无论台式还是嵌入式燃气灶都必须带有自动熄火保护装置。如遇风吹或汤水溢出扑灭火焰时，熄火保护装置在 60 s 内应切断气源，否则保护装置为不合格。同时不能使用直排式和烟道式燃气热水器。对已达到报废年限(8 a)的燃气器具，应进行更换。燃气器具应当采用专用连接软管，根据要求，软管的使用年限不应低于燃具的判废年限。胶管使用年限一般为 18 个