1、城镇燃气设计规范 GB50028-2006101 提出使城镇燃气工程设计符合安全生产、保证供 应、经济合理、保护环境的要求，这是结合城镇燃气特点提出的。由于燃气是公用的，它具有压力，又具有易燃易爆和有毒等特性，所以强调安全生产是非常必要的。保证供应这个要求是与安全生产密切联系的。要求城镇燃气在质量上要达到一定的质量指标，同时，在量的方面要能满足任何情况下的需要，做到持续、稳定的供气，满足用户的要求。102 本规范适用范围明确为“城镇燃气工程” 。所谓城镇燃气，是指城市、乡镇或居民点中，从地区性的气源点，通过输配系统供给居民生活、商业、工业企业生产、采暖通风和空调等各类用户公用性质的，且符合本规
2、范燃气质量要求的气体燃料。103 积极采用行之有效的新技术、新工艺、新材料和新 设备，早日改变城镇燃气落后面貌，把我国建设成为社会主义的现代化强国，需要在设计方面加以强调，故作此项规定。104 城镇燃气工程牵涉到城市能源、环保、消防等的全面布局，城 镇燃气管道、设备建设后，也不应轻易更换，应有一个经过全面系统考虑过的城镇燃气规划作指导。使当前建设不致于盲目进行，避免今后的不合理或浪费。因而提出应遵循能源政策，根据城镇总体规划进行设计，并应与城镇能源规划、环保规划、消防规划等相结合。前言根据建设部建标200187 号文的要求，由建设部负责主编，具体由中国市政工程华北设计研究院会同有关单位共同对城
3、镇燃气设计规范GB 50028-93 进行了修订，经建设部 2006 年 7 月 12 日以中华 人民共和国建设部公告第 451 号批准发布。为便于广大设计、施工、科研、学校等有关单位人员在使用本规范时能正确理解和执行条文规定，城镇燃气设计规范编制组根据建设部关于编制工程标准、条文说明的统一规定，按城镇燃气设计规范的章、节、条的顺序，编制了本条文说明，供本规范使用者参考。在使用中如发现本条文说明有欠妥之处，请将意见函寄：天津市气象台路，中国市政工程华北设计研究院城镇燃气设计规范国家标准管理组(邮政编码：300074)。1 总 则2 术 语本章所列术语，其定义及范围，仅适用于本规范。3 用气量和
4、燃气质量3.1 用气量3.1.1 供气原则是一项与很多重大设计原则有关联的复杂问题，它不仅涉及到国家的能源政策，而且和当地具体情况、条件密切有关。从我国已有煤气供应的城市来看，例如在供给工业和民用用气的比例上就有很大的不同。工业和民用用气的比例是受城市发展包括燃料资源分配、环境保护和市场经济等多因素影响形成的，不能简单作出统一的规定。故本规范对供气原则不作硬性规定。在确定气量分配时，一般应优先发展民用用气，同时也要发展一部分工业用气，两者要兼顾，这样做有利于提高气源厂的效益，减少储气容积，减轻高峰负荷，增加售气收费，有利于节假日负荷的调度平衡等。那种把城镇燃气单纯地看成是民用用气是片面的。采暖
5、通风和空调用气量，在气源充足的条件下，可酌情纳入。燃气汽车用气量仅指以天然气和液化石油气为气源时才考虑纳入。其他气量中主要包括了两部分内容：一部分是管网的漏损量；另一部分是因发展过程中出现没有预见到的新情况而超出了原计算的设计供气量。其他气量中的前一部分是有规律可循的，可以从调查统计资料中得出参考性的指标数据；后一部分则当前还难掌握其规律，暂不能作出规定。3.1.3 居民生活和商业的用气量指标，应根据当地居民生活和商业用气量的统计数据分析确定。这样做更加切合当地的实际情况，由于燃气已普及，故一般均具备了统计的条件。对居民用户调查时：1 要区分用户有无集中采暖设备。有集中采暖设备的用户一般比无集
6、中采暖设备用户的用气量要高一些，这是因为尤集中采暖设备的用户在采暖期采用煤火炉采暖兼烧水、做饭，因而减少了燃气用量。一般每年差 10 %20，这种差别在采暖期比较长的城市表现得尤为明显；2 一般瓶装液化石油气居民用户比管道供燃气的居民用户用气量指标要低 10 %15%；3 根据调研表明，居民用户用气量指标增加是非常缓慢的，个别还有下降的情况，平均每年的增长率小于 1，因而在取用气量指标时，不必对今后发展考虑过多而加大用气量指标。3.2 燃气质量3.2.1 城镇燃气是供给城镇居民生活、商业、工业企业生产、采暖通风和空调等做燃料用的，在燃气的输配、储存和应用的过程中，为了保证城镇燃气系统和用户的安
7、全，减少腐蚀、堵塞和损失，减少对环境的污染和保障系统的经济合理性，要求城镇燃气具有一定的质量指标并保持其质量的相对稳定是非常重要的基础条件。为保证燃气用具在其允许的适应范围内工作，并提高燃气的标准化水平，便于用户对各种不同燃具的选用和维修，便于燃气用具产品的国内外流通等，各地供应的城镇燃气(应按基准气分类)的发热量和组分应相对稳定，偏离基准气的波动范围不应超过燃气用具适应性的允许范围，也就是要符合城镇燃气互换的要求。具体波动范围，根据燃气类别宜按现行的国家标准城市燃气分类GBT 13611 的规定采用并应适当留有余地。现行的国家标准城市燃气分类GBT 13611。详见表 1(华白数按燃气高发热
8、量计算)。以常见的天然气 10T 和 12T 为例(相当于国际联盟标准的 L 类和 H 类)，其成分主要由甲烷和少量惰性气体组成，燃烧特性比较类似，一般可用单一参数(华白数)判定其互换性。表 1 中所列华白数的范围是指 GBT 13611 - 92 规定的最大允许波动范围，但作为商品天然气供给作城镇燃气时，应适当留有余地，参考英国规定。是留有 3%5%的余量，则 10T和 12T 作城镇燃气商品气时华白数波动范围如表 2，可作为确定商品气波动范围的参考。表 1 GBT 13611-92 城市燃气的分类(干,0,101.3kPa)华白数 w，MJm 3(kcalm 3) 燃烧势 CP类别标准 范
9、围 标准 范用5R 22.7(5430) 21.1(5050)24.3(5810) 94 55966R 27.1(6470) 25.2(6017)29.0(6923) 108 63110 人工煤气7R 32.7(7800) 30.4(7254)34.9(8346) 121 721284T 18.O(4300) 16.7(3999)19.3(4601) 25 22576T 26.4(6300) 2d.5(5859)28.2(6741) 29 2565 10T 43.8(10451) 41.2(9832)47.3(11291) 33 3134 天然气12T 53.5(12768)48.1(1149
10、5)57.8(13796) 40368813T 56.5(13500)54.3(12960)58.8(1 4040) 41409419Y 81.2(19387) 76.9(18379)92.7(22152) 48 4249 20Y 84.2(20113) 76.9(18379)92.7(22152) 46 4249 液化石油气22Y 92.7(22152)76.9(18379)92.7(22152) 424249注：6T 为液化石油气混空气，燃烧特性接近天然气。表 2 10T 和 12T 天然气华白数波动范围(MJm 3)类别 标准(基准气) GBT 1361192 范围 城镇燃气商品气范围1
11、0T 43.8 41.247.3 -5.94%+8%42.4945.99-3%+5% 12T 53.5 48.157.8 -10.1+850.8356.18 -5+53.2.2 本条对作为城镇燃气且已有产品标准的燃气引用了现行的国家标准，并根据城镇燃气要求作了适当补充；对目前尚无产品标准的燃气提出了质量安全指标要求。1 天然气的质量技术指标国家现行标准天然气GB 17820 - 1999 的一类气或二类气的规定，详见表 3。表 3 天然气的技术指标项 目 一类 二类 三类 试验办法高位发热量,MJm 3 31.4 GBT 11062总硫(以硫计)，mgm 3 100 200 460 GBT 1
12、1061硫化氧，mgm 3 6 20 4460 GBT 11060.1二氧化碳，(体积分数) 3.O GBT 13610水露点， 在天然气交接点的压力和温度条件下，天然气的水露点应比最低环境温度低5GBT 17283 注：1 标准中气体体积的标准参比条件是 101.325kPa.20；2 取样办法按 GBT 13609。本规范历史上对燃气中硫化氢的要求为小于或等于 20mgm 3，因而符合二类气的要求是允许的；但考虑到今后户内燃气管的暗装等要求，进一步降低 H2S 含量以减少腐蚀，也是适宜的。故在此提出应符合一类气或二类气的规定；应补充说明的是：一类或二类天然气对二氧化碳的要求为小于或等于 3
13、(体积分数)，作为燃料用的城镇燃气对这一指标要求是不高的，其含量应根据天然气的类别而定，例如对 10T 天然气，二氧化碳加氮等惰性气体之和不应大于 14，故本款对惰性气体含量未作硬性规定。对于含惰性气体较多、发热量较低的天然气，供需双方可在协议中另行规定。3 人工煤气的质量技术指标中关于通过电捕焦油器时氧含量指标和规模较小的人工煤气工程煤气发热量等需要适当放宽的问题，于正在进行修订中的人工煤气GB 13621 标准中表达。故本规范在此采用引用该标准。4 采用液化石油气与空气的混合气做主气源时，液化石油气的体积分数应高于其爆炸上限的 2 倍(例如液化石油气爆炸上限如按 10计，则液化石油气与空气
14、的混合气做主气源时，液化石油气的体积分数应高于 20%)，以保证安全，这是根据原苏联建筑法规的规定制定的。3.2.3 本条规定 r 燃气具有臭味的必要及其标准。1 关于空气一燃气中臭味“应能察觉”的含义“应能察觉”与空气中的臭味强度和人的嗅觉能力有关。臭味的强度等级国际上燃气行业一般采用 Sales 等级，是按嗅觉的下列浓度分级的：0 级没有臭味；0.5 级极微小的臭味(可感点的开端)；1 级弱臭味；2 级臭味一般，可由一个身体健康状况正常且嗅觉能力一般的人识别，相当于报警或安全浓度；3 级臭味强；4 级臭味非常强；5 级最强烈的臭味，是感觉的最高极限。超过这一级，嗅觉上臭味不再有增强的感觉。
15、“应能察觉”的含义是指嗅觉能力一般的正常人，在空气一燃气混合物臭味强度达到2 级时，应能察觉空气中存在燃气。2 对无毒燃气加臭剂的最小用量标准美国和西欧等国，对无毒燃气(如天然气、气态液化石油气)的加臭剂用量，均规定在无毒燃气泄漏到空气中，达到爆炸下限的 20%时，应能察觉。故本规范也采用这个规定。在确定加臭剂用量时，还应结合当地燃气的具体情况和采用加臭剂种类等因素，有条件时，宜通过试验确定。据国外资料介绍，空气中的四氢噻吩(THT)为 0.08mg/m3时，可达到臭味强度 2 级的报警浓度。以爆炸下限为 5%的天然气为例，则 5%20%1%，相当于在天然气中应加 THT 8mgm 3，这是一
16、个理论值。实际加入量应考虑管道长度、材质、腐蚀情况和天然气成分等因素，取理论值的 23 倍。以下是国外几个国家天然气加臭剂量的有关规定：1) 比利时加臭剂为四氢噻吩(THT) 1820mgm 32)法国加臭剂为四氢噻吩(THT)低热值天然气 20mgm 3高热值天然气 25mgm 3当燃气中硫醇总量大于 5mgm 3时，可以不加臭。3)德国加臭剂为四氢噻吩(THT) 17.5mgm 3加臭剂为硫醇(TBH) 49mgm 34)荷兰加臭剂为四氢噻吩(THT) 18mgm 3据资料介绍，北京市天然气公司、齐齐哈尔市天然气公司也采用四氢噻吩(THT)作为加臭剂，加入量北京为 18ragm 3，齐齐哈
17、尔为 1620mgm 3。根据上述国内外加臭剂用量情况，对于爆炸下限为 5%的天然气，取加臭剂用量不宜小于 20mgm 3。并以此作为推论，当不具备试验条件时，对于几种常见的无毒燃气，在空气中达到爆炸下限的 20时应能察觉的加臭用量，不宜小于表 4 的规定，可做确定加臭剂用量的参考。表 4 几种常见的无毒燃气的加臭剂用量燃气种类 加臭剂用量(mg/m3)天然气(天然气在空气中的爆炸下限为 5)20液化石油气(C 3和C4各占一半) 50液化石油气与空气的混合气(液化石油气：空气=50：50；液化石油气成分为 C3和 C4各占一半)25 注：1 本表加臭剂按四氧噻吩计。2 当燃气成分与本表比例不
18、同时，可根据燃气在空气中的爆炸下限，对比爆炸下限为5的天然气的加臭剂用量，按反比计算出燃气所需加臭剂用量。3 对有毒燃气加臭剂的最少用量标准有毒燃气一般指含 CO 的可燃气体。CO 对人体毒性极大，一旦漏入空气中，尚未达到爆炸下限 20时，人体早就中毒，故对有毒燃气，应按在空气中达到对人体允许的有害浓度之时应能察觉来确定加臭剂用量。关于人体允许的有害浓度的含义，根据“一氧化碳对人体影响”的研究，其影响取决于空气中 CO 含量、吸气持续时问和呼吸的强度。为了防止中毒死亡，必须采取措施保证在人体血液中决不能使碳氧血红蛋白浓度达到 65，因此，在相当长的时间内吸人的空气中 CO 浓度不能达到 0.1
19、。当然这个标准是一个极限程度，空气中 CO 浓度也不应升高到足以使人产生严重症状才发现，因而空气中 CO 报警标准的选取应比 0.1低很多，以确保留有安全余量。含有 CO 的燃气漏入室内，室内空气中 CO 浓度的增长是逐步累计的，但其增长开始时快而后逐步变缓，最后室内空气中 CO 浓度趋向于一个最大值 X，并可用下式表示：式中 V漏出的燃气体积(m 3h)；K燃气中 CO 含量()(体积分数)；J房间的容积(m 3)。此式是在时间 t，自然换气次数 n1 的条件下导出的。对应于每一个最大值 X，有一个人体血液中碳氧血红蛋白浓度值，其关系详见表 5。表 5 空气中不同的 CO 含量与血液中最大的
20、碳氧血红蛋白浓度的关系空气中 CO含量 X()(体积分数)血液中最大的碳氧血红蛋白浓度()，对人影响0.1 67 致命界限0.05 50 严重症状0.025 33 较重症状0.018 25 中等症状0.01 17 轻度症状德、法和英等发达国家，对有毒燃气的加臭剂用量，均规定为在空气中一氧化碳含量达到 0.025(体积分数)时，臭味强度应达到 2 级.以便嗅觉能力一般的正常人能察觉空气中存在燃气。从表 5 可以看到，采用空气中 CO 含量 0.025为标准，达到平衡时人体血液中碳氧血红蛋白最高只能到 33，对人一般只能产生头痛、视力模糊、恶心等，不会产生严重症状。据此可理解为，空气中 CO 含量
21、 0.025 %作为燃气加臭理论的“允许的有害浓度”标准，在实际操作运行中，还应留有安全余量，本规范推荐采用 0.02。一般含有 CO 的人工煤气未经深度净化时，本身就有臭味，是否应补充加臭，有条件时，宜通过试验确定。3.2.4 本条 14 款对加臭剂的要求是按美国联邦法规第 49 号 192 部分和美国联邦标准 ANSIASME B31.8 规定等效采用的。其中“加臭剂不应对人体有害”是指按本规范第3.2.3 条要求加人微量加臭剂到燃气中后不应对人体有害。4.1 一般规定4.1.1 本章节内容属人工制气气源，其工艺是成熟的，运行安全可靠，所采用的炉型有焦炉、直立炉、煤气发生炉、两段煤气发生炉
22、、水煤气发生炉、两段水煤气发生炉、流化床水煤气炉与三筒式重油裂解炉、二筒式轻油裂解炉等。国内外虽还有新的工艺、新的炉型，但由于在国内城镇燃气方面尚未普遍应用，因此未在本规范中编写此类内容。4.1.2 本条文规定了炉型选择原则。目前我国人工制气厂有大、中、小规模 70 余家，大都由上述某单一炉型或多种炉型互相配合组成。其中小气源厂制气规模为 10104510 5m3d，有的大型气源厂制气规模达到51051010 5m3d 以上。各制气炉型的选择，主要应根据制气原料的品种：如取得合格的炼焦煤，且冶金焦有销路，则选择焦炉作制气炉型；当取得气煤或肥气煤时，则采用直立炉作为制气炉型，副产气焦，一般作为煤
23、气发生炉、水煤气发生炉的原料生产低热值煤气供直立炉加热和调峰用；其他炉型选择条件，可详见本章有关条文。焦炉及煤气发生炉的工艺设计，除本章内结合城镇燃气设计特点重点列出的条文以外，还可参照炼焦土艺设计技术规定 YB 906996 及发生炉煤气站设计规范GB 5019594。4.1.3 附录 A 是根据建筑设计防火规范GBJ 1697、爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB 5005892 和制气生产工艺特殊要求编制的。4.2 煤的干馏制气4.2.1 本条提出了煤干馏炉煤的质量要求。1 直立炉装炉煤的坩埚膨胀序数，葛金指数等指标规定的理由：因直立炉是连续干馏制气炉型，它的装炉煤要求与焦炉有所不同。
24、装炉煤的粘结性和结焦性的化验指标习惯上均采用国际上通用的指标。在坩埚膨胀序数和葛金指数方面，从我国各直立炉煤气厂几十年的生产经验来看，装炉煤的坩埚膨胀序数以在“ 4”之间为好，特别是“34”时更适用于直立炉的生产。此时煤斤行速正常、操作顺利，生产的焦炭块度大小适当。其中块度为 2550mm 的焦炭较多。但煤的粘结性和结焦性所表达的内容还有所不同，故还必须得到煤的葛金指数。葛金指数中 A、B、C 型表明是不粘结或粘结性差的，所产焦块松碎。这种煤装人炉内将使生产操作不正常，容易脱煤，甚至造成炉子爆炸的恶性事故。某煤气厂就因此发生过事故，死伤数人。其主要原因就是煤不合要求(当时使用的主要煤种是阜新煤
25、，其坩埚膨胀序数为 葛金指数为 B，颗粒小于 10mm 的煤占重量的80以上)。因此，对连续式直立炉的装炉煤的质量指标作本条规定。葛金指数必须在FG1 的范围，以保证直立炉的安全生产。经过十余年的运行管理与科学研究，通过排焦机械装置的改进，可以扩大直立炉使用的煤种，生产焦炭新品种。鞍山热能研究所与大连煤气公司、大同矿务局与杨树浦煤气厂在不同时间，不同地点相继对弱粘结性的大同煤块在直立炉中作了多次成功的试验，炼制出合格的高质量铁合金焦。因此对炼制铁合金焦时的直立炉装炉煤质安全指标在注中明确煤种可选用弱粘结煤，但煤的粒度应为 1550mm 块煤。灰分含量应小于 10，并具有热橡定性大于 60的煤种
26、。目前大同矿务局连续直立式炭化炉，采用大同煤块炼制优质铁合金焦，运行良好。直立炉的装炉煤粒度定为小于 50mm，是防止过大的煤块堵塞辅助煤箱上的煤阀进口。2 焦炉装炉煤的各项主要指标是由其中各单种煤的性质及配比决定的。目前我国炼焦工业的配煤大多数立足本省、本区域的煤炭资源，在满足生产工艺要求的范围内，要求充分利用我国储量较多，具有一定粘结性的高挥发量煤(如肥气煤)进行配煤，因此冶金工业中炼焦煤的挥发分(干基)已达到了 24%31%，胶质层指数(Y)在 1420mm。(详：炼焦工艺设汁技术规定YB 9069)。对于城市煤气厂，为了不与冶金炼焦争原料，装炉煤的气、肥气煤种的配人量要多一些，一般到
27、70%80%。很多炼焦制气厂装炉煤挥发分高达 32 %34%，而胶质指数(Y)甚至低到13mm。结合上述因素.在制定本条文时，考虑到冶金，城建等各方面的炼焦工业，对装炉煤挥发分规定为“2432”及胶质层指数(Y)规定为 1320mm。配煤粘结指数(G)的提出，是由于单用胶质层指数(Y)这项指标有其局限性，即对瘦煤和肥煤的试验条件不易掌握，因此就必须采用我国煤炭学会正式选定的烟煤粘结指数 G 与 Y 值共同决定炼焦用煤的粘结性。焦炉用煤的灰分、硫分、粒度等指标均是为了保证焦炭的质量。灰分指标对冶金工业和煤气厂(站)都很重要，炼焦原煤灰分越高，焦炭的灰分越大，则高炉焦比增加，致使高炉利用系数和牛产效率降低。焦炭的灰分过高，焦炭的强度也会下降。耐磨性变坏，关系到高炉生产能力，所以规定装炉煤的灰分含量小于或等于 11(对
