民用建筑然气管道附加压头研究范文

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摘要:

根据城市高层建筑燃气管道的特点，阐述了高层建筑燃气管道设计中遇到的附加压头问题，提出了消除附加压头的一些措施。

关键词:

城市高层建筑；燃气管道；附加压头；措施 

随着我国社会经济的快速发展，城市人口日趋增多，高层建筑在城市中的比重日益增加。高层建筑由于其自身的特殊性，供气方式与多层建筑供气方式存在一定差别。在高层民用建筑天然气管道的设计中，消除燃气附加压力是设计时所必须考虑的。现就消除附加压头的措施阐述如下。

1现状与问题

由于燃气和空气存在密度差，随着建筑物高度层高的增大，附加压头也在增大。根据GB17905-2008《家用燃气燃烧器具安全管理规则》附录C中对燃气供应压力波动范围的规定：人工煤气、天然气和管道液化石油气均为0.75~1.5Pn。GB/T16411-2008《家用燃气用具通用试验方法》第4.2节对试验用燃气供应压力的规定：天然气（额定压力Pn=2000Pa）为1000~3000Pa，当小于1000Pa时，会出现回火、离焰等情况；当压力高于3000Pa时，会导致晃眼或燃烧不充分、漏气等现象；GB6932-2001《家用燃气快速热水器》第7.2.2条规定，实验用压力：天然气（额定压力为2000Pa）为1000~3000Pa。以苏州地区密度为0.75kg/m3的天然气为例，空气密度为1.293kg/m3，管道每升高1m，产生的附加压头为(1.293-0.75)×9.8=5.32Pa，假设小区设置调压柜，供气范围包括高层建筑，调压柜通常情况下出口压力为2400Pa，调压柜的稳压精度按AC5，关闭压力SG10进行计算，在最不利状况下，调压柜后端无用气设备燃烧时，管道的最高压力为2400×(1+10%)=2640Pa。当管道压力达到调压柜的关闭压力时，若高层顶层用户单独打开燃气灶具，由于灶具的用气量较小，此时在管道和计量表中产生的压损很小，可近似忽略，在该情况下，顶层用户所允许的高度h=(3000-2640)/5.32=67.6m，当立管长度超过此值时，将存在顶层用户附加压头过大，导致顶层用户压力过高，超出灶具允许的最高压力的可能。

2采取的措施消除附加压头的措施通常有：

(1)通过水力计算和压力降分配，增加管道阻力。通过水力计算和压力降分配来选择适当的燃气立管管径和在燃气立管上增加截流阀，增加燃气管道的阻力。这种办法的优点是简单、经济、易操作，但缺点是浪费了压力能，立管内阻力随着管道内流量的变化而变化，可能会导致用户用气不稳定，影响用户灶具的正常燃烧。在用气高峰时，过大的阻力，导致底层用户用气压力不足；当仅有顶层用户用气且用气量较小时，基本不起作用。

(2)设置用户调压器，用户由各自的调压器将燃气降压，达到燃具稳定燃烧所需的压力值。中压入户的，对每户通过中低压调压器，将气体调到灶具正常工作的压力状态，根据GB50028-2006《城镇燃气设计规范》，中压入户管道最高工作压力可达到0.2MPa；CJJ94-2009《城镇燃气室内工程施工与质量验收规范》中4.3.6节要求，当设计文件无明确规定时，压力大于等于0.01MPa的管道应采用焊接连接，该做法在成都、深圳等地较常见，施工成本高，施工难度较大，安全性不如低压入户高；低压7kPa入户，在用户燃气表前设置低-低压调压器，这种方法现在被广泛应用，在香港、悉尼和东京等地均较早地采用了这种方式。由于7kPa入户，不高于0.01MPa，室内管道仍可采用钢管丝扣连接，用户燃气表前设置低-低压调压器，保证用户灶具前压力比较稳定，有利于提高热效率和减少污染，与国际通用方法接轨。

(3)在燃气立管上设置低-低压调压器，分段消除楼层的附加压头。此种方法比较可行，但很少采用。根据水力计算，在最不利状况下，当燃气立管在压力达到1.5Pn时，设置一个低-低压调压器，将低-低压调压器的出口压力调节到灶具的额定压力；当立管继续升高到1.5Pn压力时，再次设置低-低压调压器，以此类推，从而确保燃气灶具前的压力在灶具的正常工作范围内。但这种做法存在较大的缺点，调压器出现故障，将影响低-低压调压器后端的许多用户。另外，对于做室外立管的区域，维修难度较大，后期的维修费用较高。此外，低-低压调压器进出口压差仅为0.5Pn，而管道流量会因此造成低-低压调压器的进口压力波动，使得低-低压调压器比较难选，此类产品的精度很难达到设计要求，采购比较困难。

(4)减小调压柜低压最大出口压力Pmax。

①通过调压柜设置关闭等级较高的调压设备，如选用调压精度AC2.5，关闭压力SG5，这样会在一定程度上消除压力，但对于高高层建筑效果不明显；

②通过减小调压柜的出口压力，这样会在一定程度上消除压力，但对于高高层建筑效果不明显；同时，对于一个多层和高层复合式的小区，特别是含有别墅的小区，由于占地面积较大，庭院管管线较长，这就需要设置较大管径的庭院管来降低这部分的压损，大幅度增加造价。但在超压层数不多，在高层较多占地较少的情况下还具有一定的实用价值。由于天然气燃具的额定压力Pn=2000Pa，灶前压力允许波动范围ΔP=0.75pn～1.5Pn，对于供应天然气的高层建筑来说，较小的附加压力影响及天然气燃具自身较宽的压力适应性，采取上述措施是可以达到供气灶前压力要求的。特别是低压7kPa入户，每户加设调压器的做法在工程中具有较高的实用性。

3结论

通过以上分析比较，可发现每种方式均有其自身的优缺点，在工程实际中，应结合现场情况，因地制宜，做到安全、经济和工期的协调统一，方为最佳方案.参考文献:

[1]严铭卿主编.燃气工程设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[2]段长贵主编.燃气输配（第三版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2001.

[3]GB50028-2006，城镇燃气设计规范[S].

[4]GB/T16411-2008，家用燃气用具通用试验方法[S].

[5]GB6932-2001，家用燃气快速热水器[S].

作者:邓艳芝 单位:江苏省特种设备安全监督检验研究院张家港分院