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大中型油改氣用戶調(diào)壓裝置的選型與設(shè)計(jì)
摘要：本文針對廣州市在"油改氣"設(shè)計(jì)工作中出現(xiàn)的技術(shù)難點(diǎn)，重點(diǎn)分析了大中型用戶調(diào)壓裝置的設(shè)計(jì)思路與選型要求，并結(jié)合現(xiàn)有的國家和地方設(shè)計(jì)規(guī)范，提出了"合理應(yīng)用規(guī)范、靈活實(shí)施設(shè)計(jì)"的觀點(diǎn)，為珠江三角洲地區(qū)"油改氣"工程的設(shè)計(jì)提供了借鑒。
1項(xiàng)目背景簡述
隨著國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的貫徹實(shí)施，環(huán)境保護(hù)問題已經(jīng)越來越得到重視。廣州市政府于1999年發(fā)出政府令，要求在2000年12月31日前，廣州市區(qū)范圍內(nèi)原來使用油、煤的餐飲業(yè)及公共食堂，全部改為使用清潔能源一燃?xì)饣螂娮魅剂�，并�?yōu)先采用管道氣。我們稱之為“油改氣”工程。
為此，廣州市煤氣公司會(huì)同廣州市環(huán)保局，共同對現(xiàn)有餐位數(shù)在200個(gè)以上、且分布在城市燃?xì)夤芫W(wǎng)周邊的餐飲業(yè)用戶進(jìn)行了調(diào)查。并對日耗氣量在500Nm’以上的用戶視作大中型“油改氣”用戶。初步統(tǒng)計(jì)結(jié)果是：具備使用管道氣條件而需要進(jìn)行改造的用戶約1000家，有15萬個(gè)餐座位數(shù)，日耗氣量折合約12萬Nm’(指熱值為27.2MJ／Nm’的廣州油制氣、下同)。
2大中型“油改氣”項(xiàng)目的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
從已完成的數(shù)百家大中型“油改氣”用戶的設(shè)計(jì)情況分析，主要有以下特點(diǎn)：
◆設(shè)計(jì)流量為150~500Nm3／h、耗氣量在500~2000Nm3／d；
◆中壓管設(shè)計(jì)管徑一般為DN80—DNl50；
◆供氣管道、調(diào)壓裝置等一般均為專用，較少與其他用戶共用。即使與居民用戶在同一個(gè)建筑物中時(shí)，公福用戶的供氣也宜單獨(dú)使用一套系統(tǒng)，因?yàn)槠湫r(shí)流量較大，用氣時(shí)會(huì)對民用戶造成較大的影響；
◆燃?xì)夤艿酪话闶窃诂F(xiàn)有建筑物及用氣設(shè)施的基礎(chǔ)上進(jìn)行敷設(shè)，故需要燃?xì)夤艿篮驮O(shè)備來適應(yīng)現(xiàn)狀；
◆對供氣的安全性及不間斷性要求很高，不能容忍“斷氣”現(xiàn)象發(fā)生；
◆由于工程費(fèi)用是用戶自行承擔(dān)的，因此，用戶要求用最小的投資代價(jià)來達(dá)到最高的功能需求。
在上述設(shè)計(jì)特點(diǎn)中，難度最大的是調(diào)壓裝置的選擇與設(shè)置。因?yàn)槭恰靶枰萌細(xì)夤艿篮驮O(shè)備來適應(yīng)現(xiàn)狀”，因此在設(shè)計(jì)調(diào)壓裝置時(shí)。必須符合三方面的條件:
1)調(diào)壓裝置設(shè)置時(shí)的安全距離既要滿足現(xiàn)行的國家規(guī)范，又要適應(yīng)現(xiàn)有地形條件。而在廣州市老城區(qū)的一些路段上。兩者很難同時(shí)滿足要求，
2)調(diào)壓裝置的成本應(yīng)盡可能低。否則用戶難以承擔(dān)；
3)調(diào)壓裝置的質(zhì)量要好，可靠性要高。必要時(shí)，要考慮設(shè)置供氣管道的雙回路及多一組備用的調(diào)壓裝置。
3調(diào)壓裝置的設(shè)置與選型
在目前條件下。大中型“油改氣”用戶調(diào)壓裝置的設(shè)計(jì)主要遵循以下兩個(gè)規(guī)范：
1)《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》GB50028—93(1998年版)(以下簡稱“城規(guī)”)；
2)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50045—95(1997年版)(以下簡稱“高規(guī)”)
從兩個(gè)規(guī)范的安全距離要求上分析，“城規(guī)”的靈活性大一些，可操作性要強(qiáng)一些；而“高規(guī)”的要求就嚴(yán)格得多，其要求調(diào)壓裝置距高層建筑物的距離為13~20米(二類高層建筑可以略少)。這樣的安全距離在廣州市這樣的大型城市中是很難實(shí)現(xiàn)的。因此，有必要認(rèn)真探討調(diào)壓裝置的設(shè)置的問題。
3.1調(diào)壓裝置的設(shè)置形式
在廣州市區(qū)內(nèi)，建筑密度相當(dāng)大，尤其是在繁華地段，高樓林立，達(dá)到了“寸土寸金”的地步，任何的綜合性建筑在其紅線范圍內(nèi)都很難在十幾米外來尋找設(shè)置燃?xì)庹{(diào)壓裝置的位置。此外，大樓的業(yè)主或是餐飲店的管理者也不會(huì)提供一個(gè)數(shù)十平方米的用地作為燃?xì)鈱Ｓ梅块g，因此，要設(shè)立符合“城規(guī)”要求的專用調(diào)壓站(室)幾乎不太可能，只能是根據(jù)現(xiàn)有的建筑物情況來進(jìn)行“油改氣”項(xiàng)目的設(shè)計(jì)配合。
在此情況下，燃?xì)庹{(diào)壓裝置的設(shè)置無外乎兩種選擇：
◆直接掛靠式一直接在外墻或裙樓頂設(shè)置(專用調(diào)壓室情況不作討論)；
◆外設(shè)式一調(diào)壓裝置距建筑物外墻有較小的安全距離。
3.2直接掛靠式調(diào)壓裝置的選擇
在“城規(guī)”中，燃?xì)庹{(diào)壓箱允許直接掛靠在建筑物的外墻上，但“高規(guī)”中則不允許在高層建筑外墻上的直接掛靠調(diào)壓箱。因此，對于低層建筑而言，調(diào)壓箱是一種最佳的選擇。而對于高層建筑，如能將調(diào)壓箱設(shè)置在相鄰的低層建筑物外墻上可以滿足安全距離要求時(shí)，調(diào)壓箱同樣也是最佳選擇。
一般情況下，大中型“油改氣”用戶的設(shè)計(jì)流量在150~500Nm3／h之間，符合該流量的燃?xì)庹{(diào)壓箱還是較多的。目前，廣州市常用的該類型調(diào)壓箱主要有:
◆上海飛奧RJ—500型：400Nm3／h(在進(jìn)口壓力0.05MPa、出口壓力2500Pa時(shí)，下同)；
◆意大利TARTARINI公司的G16324型：250Nm3／h；
◆德國RMG公司361、330系列：400—600Nm3／h。
以上產(chǎn)品的價(jià)格在3~5萬元左右，“性能價(jià)格比”較佳，用戶完全可以接受，因而推廣實(shí)施的效果也較好。
另一種直接掛靠式調(diào)壓裝置的設(shè)置方法是：將調(diào)壓裝置設(shè)于裙樓頂部。根據(jù)我們的設(shè)計(jì)實(shí)踐，在建筑物的裙樓頂部劃分出一定的面積，用圍墻或金屬外殼、上加遮蔽棚間隔，并將調(diào)壓器及其含各種閥門、過濾器等配套設(shè)備放置在其中還是較容易實(shí)現(xiàn)的。目前，在廣州市有的“油改氣”用戶已采用該方式。該設(shè)置方式布置較為靈活，當(dāng)然也受到建筑物本身的條件影響。從投資情況看，價(jià)格可以控制在10萬元以內(nèi)，一般可以接受。
3.3外設(shè)式調(diào)壓裝置的選擇
對于高層建筑，當(dāng)采用直接掛靠式調(diào)壓裝置確實(shí)無法實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以來用地下調(diào)壓井的方式。廣州市是從1997年引進(jìn)了地下調(diào)壓井。目前已使用了十幾臺(tái)，經(jīng)過兩年多來的運(yùn)行，其安全可靠性一直較好。由于目前的國家規(guī)范中尚無燃?xì)庹{(diào)壓井的安全距離要求，廣州市現(xiàn)處于試用期內(nèi)，暫參照國內(nèi)有關(guān)城市的地方標(biāo)準(zhǔn)及國外的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定距建筑物基礎(chǔ)的距離為2米(見注3.3)。該安全距離較小，幾乎所有的綜合性建筑物都能滿足距離要求，因此，具有較好的可實(shí)施性。目前廣州市地下調(diào)壓井常用的產(chǎn)品型號(hào)為：
◆意大利TARTARINI公司的MIF／40及MIF／65型：流量分別為600Nm3／h和1200Nm3／h；
◆上海飛奧RX—1000型：1000Nm3／h。
地下調(diào)壓井的價(jià)格在25~45萬元之間，相比之下價(jià)格顯得較貴。在現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)條件下，尚不能大范圍推廣，僅作為一種在無其他解決辦法或有特殊要求條件下的補(bǔ)充解決方案。
(注3.3：參見上海市地方標(biāo)準(zhǔn)DBJ08—46—95的條文說明，日本東京煤氣公司的《煤氣設(shè)備及其設(shè)計(jì)》中規(guī)定：落地式箱式調(diào)壓站四周的安全距離要求為1m。最小不少于0.75m;另據(jù)意大利HNI—CIG88
27標(biāo)準(zhǔn)，箱式調(diào)壓站距工業(yè)及民用住宅為2m。因此，廣州市也借鑒了上述做法。關(guān)于調(diào)壓井安全距離的探討詳見4.3)
4對國家規(guī)范中有關(guān)條文的理解與補(bǔ)充
上述調(diào)壓裝置的設(shè)置方式能否實(shí)施，最關(guān)鍵的還是看如何理解國家規(guī)范，并按照規(guī)范中的要求去實(shí)現(xiàn)。
4.1如何理解調(diào)壓箱的定義
根據(jù)“城規(guī)”附錄G中的名詞解釋，調(diào)壓箱的定義為：包括調(diào)壓裝置及鐵箱。將調(diào)壓裝置放置于專業(yè)箱子中，設(shè)于用氣居民或公共建筑附近，承擔(dān)用氣壓力的調(diào)節(jié)。一般一個(gè)調(diào)壓箱只負(fù)責(zé)較小范圍的用氣調(diào)整。其中，調(diào)壓箱的范圍包括“調(diào)壓柜”。
仔細(xì)分析以上定義可以發(fā)現(xiàn)：調(diào)壓箱定義中并未限定進(jìn)出口的管徑(或調(diào)壓裝置的通徑)以及調(diào)壓器的通過流量。這也意味著在選擇調(diào)壓箱時(shí)允許有較大的靈活性，而且并不局限在我們一般所想像的幾十立方米的通過流量及不大于DN50的進(jìn)出口管徑。
從流量要求看，既然調(diào)壓柜本身已屬于調(diào)壓箱的一部分，而現(xiàn)在一般調(diào)壓柜的流量均已達(dá)到數(shù)百立方米／h，甚至更大。(如：河北棗強(qiáng)慧星調(diào)壓器廠生產(chǎn)的3FK調(diào)壓柜的流量為502Nm3／h、4FK為667Nm3／h)，因此，將調(diào)壓箱的通過能力選定在200~500Nm3／h是完全有理論依據(jù)的。
既然流量問題可以理解，相應(yīng)的，管徑問題也不再成為障礙。事實(shí)上，流量在400Nm’／h左右調(diào)壓箱的進(jìn)出口管徑通常在DN65~DN80之間。
從理論上講，通過設(shè)備的組合及改進(jìn)，箱式調(diào)壓器的通過能力可以做得很大。但從安全的角度來說，將流量很大的調(diào)壓裝置直接掛靠在建筑物的外墻上是不太安全的，存在一定的危險(xiǎn)性，也不利于設(shè)備的維護(hù)、保養(yǎng)及更換。此外，通常流量越大，調(diào)壓裝置的體積也越大，相對會(huì)更難找到安裝的位置，因此，經(jīng)與廣州市煤氣公司進(jìn)行認(rèn)真探討，我們在設(shè)計(jì)時(shí)將“調(diào)壓箱”的范圍作了更明確的限定：
◆外形體積控制在1.4×1.2×0.7米以內(nèi)；
◆通過流量一般控制在300~400Nm3／h左右；
◆中壓進(jìn)口管徑＜DN80。
4.2調(diào)壓箱的安全距離要求
當(dāng)調(diào)壓箱的定義可以按4.1來進(jìn)行解釋時(shí)，其安全距離要求就可以依照“城規(guī)”的5.6.4條去執(zhí)行�，F(xiàn)在需要討論的是：調(diào)壓裝置設(shè)置在裙樓頂上的安全距離間題。
其實(shí)，按照其設(shè)置形式看：
1)裙樓的頂部也是建筑物的最外側(cè)。因而可以將其視為外墻的一部分；
2)裙樓的樓面本身就是防火實(shí)體結(jié)構(gòu)，再加上面向塔樓的一側(cè)用防火墻相隔，完全符合防火要求；
3)調(diào)壓裝置被有效隔離后，可以避免閑雜人員的干擾，更保證了設(shè)備的安全管理。
因此。我們在設(shè)計(jì)是這樣理解：將調(diào)壓裝置放置在裙樓頂部是“城規(guī)”第5.6.4條的延伸與擴(kuò)充，同時(shí)又滿足了第5.6.5條中關(guān)于“將調(diào)壓裝置設(shè)置在公共建筑物頂層”的部分要求，因而該做法是可以視為符合現(xiàn)行國家規(guī)范的。
4.3關(guān)于地下調(diào)壓井的安全距離
從內(nèi)部結(jié)構(gòu)來看，地下調(diào)壓井實(shí)際上可視作是調(diào)壓箱的一種。因?yàn)椋?/p>
1)外殼為箱(筒型)結(jié)構(gòu)，且調(diào)壓井的外箱(筒)體為金屬，可靠性更好；
2)內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊、體積較小。落地式調(diào)壓箱的體積一般在0.7~1.2m3之間，而調(diào)壓井的體積約為1~1.2m，兩者相當(dāng)。
3)進(jìn)出口管徑及流量基本處于同一范圍。但從“性能價(jià)格比”角度考慮；調(diào)壓井的通過流量通常會(huì)更大些。
但調(diào)壓箱與調(diào)壓井之間的最大區(qū)別就是設(shè)置形式，對于設(shè)置于地下的調(diào)壓井來說，其外密封性及內(nèi)部通風(fēng)要求均較高，此外，調(diào)壓井的設(shè)計(jì)流量通常較大。這使得調(diào)壓井的總體安全性要求更為嚴(yán)格。
基于上述原因，在學(xué)習(xí)國內(nèi)上海市的地方標(biāo)準(zhǔn)(詳見4.4)的基礎(chǔ)上，又參考國外的一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定等，廣州市將調(diào)壓井的安全距離暫定為距建筑物2米。這樣考慮的主要思路是：參照“城規(guī)”表5.6.3，地下調(diào)壓站距建筑物的距離要求為5米。同時(shí)，其注②中說明：“當(dāng)達(dá)不到上表凈距要求時(shí)，采取有效措施，可適當(dāng)縮小凈距”。事實(shí)上，目前廣州市引入的地下調(diào)壓井在安全措施方面均有足夠保證。包括井體密封、超壓切斷、雙調(diào)壓器聯(lián)動(dòng)、專用的通風(fēng)管及放散管等措施。與普通調(diào)壓箱相比，其安全性得到了大大增加。此外，對于埋地式的燃?xì)庋b置，在爆炸條件下，其安全性本身就比地上式的要高。這點(diǎn)我們參見“液化氣地下儲(chǔ)罐的安全距離比地上罐減少一倍”就可知道。
另一方面，廣州市引進(jìn)地下調(diào)壓井已有3年，通過對現(xiàn)已運(yùn)行的調(diào)壓井進(jìn)行的跟蹤調(diào)查，其性能穩(wěn)定、可靠性好，達(dá)到了安全運(yùn)行的目的。
實(shí)踐證明，廣州市現(xiàn)行的地下調(diào)壓井安全距離要求是可行的。也是符合國家規(guī)范精神的。
4.4上海市相關(guān)的地方標(biāo)準(zhǔn)
針對大城市調(diào)壓裝置設(shè)計(jì)布局的困難，上海市率先于1992年制定了《城市煤氣管道工程技術(shù)規(guī)程》DBJ08—10—92的地方標(biāo)準(zhǔn)(以下簡稱“規(guī)程”)，在1995年，又就補(bǔ)充制定了地方標(biāo)準(zhǔn)《燃?xì)庀涫秸{(diào)壓站安裝設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》DBJ08—46—95(以下簡稱“標(biāo)準(zhǔn)”)，并提出了“以技術(shù)及設(shè)備的先進(jìn)性來保證安全，而不是靠距離來保證”的觀念(見“標(biāo)準(zhǔn)”第2.0.4條的條文說明)，這對我們的啟發(fā)很大。上述兩個(gè)上海市地方標(biāo)準(zhǔn)中的主要技術(shù)要求有：
◆在規(guī)定調(diào)壓裝置的安全距離時(shí)，一般不區(qū)分是高層建筑還是低層建筑；
◆調(diào)壓器允許安裝在高層建筑的裙房外墻或地下室內(nèi)(“規(guī)程”第8.1.4條)；
◆專用箱式調(diào)壓站安裝時(shí)，距用氣建筑1m，距相鄰其他建筑6m(“標(biāo)準(zhǔn)”第2.0.4條)；
◆箱式調(diào)壓站可設(shè)置在建筑物的地上底層或地下一層靠外墻的建筑物內(nèi)(“標(biāo)準(zhǔn)”第2.0.3條)。
從以上要求可以看出，上海市的做法是較先進(jìn)的。而目前廣州市的做法在很多方面與上海市也是相同或相似的。我們現(xiàn)在一些做法將會(huì)作為正式條文收錄在廣州市煤氣公司即將發(fā)布的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。
此外，廣州市關(guān)于城市管線的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)也正在由廣州市規(guī)劃局編制，我們有關(guān)調(diào)壓裝置的設(shè)置要求已提交市規(guī)劃部門，該地方標(biāo)準(zhǔn)可望在明年發(fā)布。
5結(jié)束語
繼廣州之后，珠江三角洲地區(qū)的各城市也已先后開展了“油改氣”工作。對于各地的煤氣公司而言，這是一個(gè)十分難得的機(jī)遇，因?yàn)椤坝透臍狻惫こ瘫旧砭蛶в小罢袨椤�，而作為煤氣公司來說。除了積極配合政府的工作之外，也可以借這股東風(fēng)來占領(lǐng)市場、擴(kuò)大銷售量，真可謂“機(jī)不可失、時(shí)不再來”。
按照廣州市煤氣公司的預(yù)測，“油改氣”工程完成后，至少可使煤氣公司每日的售氣量凈增10萬Nm3，年銷售收入可相應(yīng)增加近1個(gè)億，這對廣州市煤氣公司的減虧增效帶來了大好的機(jī)遇。
因此，解決好大中型“油改氣”用戶的供氣問題是能
否搞好“油改氣”工程的一個(gè)關(guān)鍵。而在設(shè)計(jì)方面進(jìn)行積極配合、研究探索、開拓創(chuàng)新是十分重要的。其中，調(diào)壓裝置的設(shè)置更是需要因地制宜、合理選型、靈活運(yùn)用規(guī)范來實(shí)現(xiàn)。
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