1、浅谈建筑工程中管道燃气的安全设计摘要：本文是作者近几年的工作经验总结的，主要的对高层建筑燃气管道设计的安全设计进行分析，并提出解决高层建筑燃气管道设计中安全问题及措施。 关键词：管道；燃气设计；安全设计 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 本文对高层建筑管道燃气设计中管道的安全设计问题进行了探讨，认为高层建筑的燃气管道设计过程中，应综合考虑燃气管道安装建筑的气源、压力、建筑、安全、环境以及消防安全、建筑结构的特点以及高层建筑长期发展等多方面的因素，由此确定切实可行的燃气管道设计方案。我通过对高层建筑燃气管道设计的安全设计和实践经验分析，总结出了解决燃气管道设计中的常见问题和解决的
2、措施。 1计算管道附加压力 1.1 管道附加压力 通过对相应文献资料的研究，民用低压天然气燃具的额定压力为2000Pa，高层建筑允许燃具前压力存在一定范围内的波动。而当燃具的压力在额定压力的 0.75-1.5 倍范围内波动，从而能达到高层建筑燃烧器的要求，若是超过了一定的范围，燃具的热效率较低，燃烧并不稳定，燃烧过程中的噪声较大，将导致脱火或者回火等现象。此外由于燃具的不完全燃烧，烟气中的一氧化碳含量超过了一定的范围和限度，从而引发了相应的事故。 高层建筑的燃气管道的设计过程中，在一般状况下而言具有四个方面的问题，也就是燃气管道输送介质由于高程差产生的附加压头、建筑沉降对管道的补偿以及燃气管道
3、温差变形应力补偿和管道自重所引发的燃气管道的下沉。如合肥市高层建筑的天然气管道设计中，一般采用低压进户模式，在低压燃气管道的压力损失计算过程中，应考虑由于高层建筑高度所引发的燃气的附加压力，由于高层建筑中的低压管道网络中只有极少数的部分是使用燃气，然而高层建筑离调压器距离较近时，自调压器的出口管道和燃气计量表之间的整个燃气管道压力的压降数值十分小，从而可认为引入燃气管道前压力接近于调压器的出口压力。附加的压力叠加容易造成部分层次上的用户燃气灶前的压力超过最高允许的压力范围，这样的燃气管道设计状况并不利于燃气管道的设计和运行。 1.2 附加压力计算 以具体的附加压力为特征分析，由于高层建筑管道燃
4、气设计过程中附加压力的作用，当附加的压力值超过一定的高度时，将导致燃气的燃具的前压力将超过额定压力的-1.5 倍。如在高程建筑引入燃气管的压力为 p1，2000Pa，假设处于最不利于燃气管道安装状况，也就是高层建筑中中只有几处用户使用天然气，附加的阻力实际仅为燃气表阻力以及燃气管道主管和支管的阻力。燃气用户的燃具前压力为 p2，那么可得出如下公式： p2=p1+H-150Pa=1850Pa+5.83h （H 为附加压力，计算方法详见城镇燃气设计规范 ） 当燃气用户燃具前压力值达到 3000Pa 时，h 的值为 197m。由此，当相应的建筑高度超过 197m 时，对燃气管道附加的压力将导致灶前压
5、力大于燃气燃烧器的运行范围。为了减小燃气灶前的压力波动范围，使燃气系统的压力与额定压力相近，在燃气管道的安装过程中，还应采用必要的措施，有效减小附加压力对燃气管道所造成的影响。 1.3 附加压力影响的消除 通过对较低的高层建筑，由于其附加压力较小，由此可以采用缩小燃气立管的直径以及设置分段阀门的方式减少高层建筑燃气管道附加压力的影响。而对于较高层的高程建筑燃气用户，可在燃气表前设置低压调压器，或者将高层的供气系统与低层的供气系统分开，满足高层建筑中不同楼层用户燃气需求。超高层的建筑可通过中压进户、燃气表前调压等方式，在用户的燃气表前设置低压调压器，使燃具前压力大约为2000Pa。 2高层建筑的
6、沉降 2.1 建筑物下沉的补偿 高层建筑一般整体较大，建筑基础所承受的静动载荷十分大，由此高层建筑在某个层面上而言容易导致整体的沉降，高层建筑的竣工后三年，建筑的沉降速度较大，大约可达到 510cm。高层建筑的沉降将导致燃气管道遭到破坏，最主要的由于建筑物内的燃气管道随着建筑物整体沉降，然而建筑物外部埋地或者架空管道则静止不动，由此在管道的引入处产生了阻止建筑物下沉的力。随着建筑物沉降的增加，燃气引入管受到的抗力增加，沉降达到一定的数值后，燃气管道将产生形变和断裂，最终导致燃气泄露，导致燃气供应中的事故。 高层建筑沉降所带来的对燃气管道的不良影响，在高层建筑的燃气管道设计中应综合考虑，并根据高
7、层建筑状况调整燃气管道工艺设计，从而实现更为优化的设计。也可在燃气引入管位置安装伸缩补偿管或者金属软管抵消高层建筑沉降所带来的不良影响，由此高层建筑的沉降过程中由于伸缩补偿管吸收相应的抗力，有效防止了燃气管道的断裂等破坏。同时对金属软管的引入，利用波纹管随着外力变化而挠变的特点，减少了燃气引入管位置所遭受的应力，由此实现了高层建筑沉降力度的补偿，由此保护了燃气管道。金属波纹管补偿量较大、耐腐蚀、抗震、抗疲劳，具有良好的密封性、耐温性，同时使用时间较长等特点，由此在各行各业中实现了广泛的应用。 2.2 立管的变形补偿 高层建筑的燃气管道立管长度较大，而当燃气管道安装到投入运行后，由于环境温度的变
8、化，导致管内存在的温差使管道产生了应力，并且燃气管道自身的重量也将压迫管道，导致管道下沉，并沿着轴向产生形变。高层建筑室内的燃气管道一般使用钢管，其变形量的计算公式为：L0012t?L 其中，L 为燃气管道的变形量，L 为立管的长度，t 为燃气管道安装以及燃气供应运行中产生的最大温差。在对立管的应力补偿设计中，首先，应根据高层建筑燃气设计的具体数值计算出立管的最大变形量，同时在立管上设置波纹管，进行分段设置，由此设置的波纹管将根据立管的形变而伸缩，并且抵消立管的温差应力；其次可在立管的底部设置支撑墩，减少立管由于温度差异导致的管道形变；最后，还可在立管上使用挠变管道补偿装置，在一定程度上还可减
9、少高层建筑震动对燃气管道的影响。 3高层建筑燃气管道设计中的安全设施 燃气易燃易爆，一旦建筑的燃气管道发生泄露，由于高层建筑人员较为密集，由此燃气的泄露和相应的事故将造成较大的损失或者伤亡，带来严重的社会影响。由此高层建筑的燃气设计应严格执行相应的标准和规范严格施工，同时还应采取一定的安全措施：在燃气引入建筑室外设置燃气供应的快速切断阀门，在室内的燃气管道上设置自动切断阀和燃气快速切断阀门；在燃气的供应点以及燃气管道经过的高层建筑房间设置安全警报，同时将安全警报系统与自动切断系统及排风系统结合起来，实现集中监控体系。 4结语 高层建筑管道燃气应与建筑主体同步设计、同步施工，从而达到最佳的效果。当然，安全防范在各个部门中均需要进一步提起重视，只有充分认识到安全的重要性，才有可能实现优秀的安全设计。 参考文件 1 浅谈住宅楼室内外燃气管道的设计与施工.曾海静.中国科技信息，2005 第 12C 期. 2刘松林 高层建筑燃气系统设计指南M 北京: 机械工业出版社，2010 3朱艳红 高层建筑对燃气管道影响及解决措施J 上海煤气，2010( 1) :39-40
