建筑燃气管道设计及安全

建筑燃气管道设计及安全

廖斌

  重庆市长寿区重庆钢铁股份有限公司     重庆市长寿区      401220

摘要：高层建筑的复杂性、沉降和变形对燃气公司的工作提出了严苛的规定。为确保燃气系统的安全可靠，设计工作需要进行全方位的分析。在设计过程中，必须充分考虑高层建筑的沉降和变形对管道网络、接口和设备的影响，并经过充分的验证和评估。否则，未经验证的设计可能导致不利现象甚至危及公众健康和财产安全。因此，燃气公司应严格遵守规范标准，在设计阶段确保系统的稳定性和安全性，并定期进行监测、维护以及采取必要的修复措施，以预防潜在风险的发生，这些举措对于保护公众利益十分重要。

关键词：高层建筑；燃气管道设计；安全措施

为了适应时代的需求，提高人民的生活水平和充分利用城市土地资源，城市高层建筑如雨后春笋般涌现。然而，在这些高楼大厦中，燃气管道的建设必须极为慎重。由于其对燃气管道的要求各不相同，整体规划和局部设计对施工安全具有重要的影响，如果规划与设计不合理，有可能引发严重事故。因此，在实际建设过程中，必须采取主动有效的措施，确保施工过程的安全性。

一、建筑燃气管道设计的重要性

随着建筑高度的增加、相对沉降的加大以及周围环境的变化，城市高层建筑对燃气供应的需求也相应增加。这给燃气供应系统的设计带来了一系列问题，如果在天然气管道设计中未能充分重视或不恰当处理上述问题，可能引发严重事故，并导致无法估量的后果。因此，在燃气管道的设计过程中，必须综合考虑额外压力、建筑物沉降、立管热膨胀和收缩以及燃气使用安全等多种因素。

二、高层建筑影响燃气设计主要因素

1.自重、体积因素

高层建筑相比多层建筑，具有重量和体积更大的特点，因此地基沉降对燃气管道具有重要影响。由于高层建筑需要使用更多建筑材料，增加了建筑的体积和重量，并提高了地基的承载能力，可能导致地基下沉。这种地基下沉会对天然气管道的布局产生一定影响，导致管道发生弯曲、变形甚至气体泄漏。

2.附加压力因素

低压民用燃气燃具额定压力通常设置为2000 Pa。这个额定压力在0.75 Pn至1.5 Pn的范围内可以变化。然而，如果超过了这个波动幅度，就会对燃烧设备的正常运行产生负面影响。这可能导致燃烧不完全，降低燃烧设备的热效率，并引起诸如不稳定燃烧和过度噪音等问题。结果可能包括回火、停火、熄火或灭火等情况发生。由于高层建筑的高度较大，气体和空气的浓度存在差异，因此会产生额外的增压效应。这可能导致在炉子前的燃料气体压力波动超出允许范围的可能性。

3.压缩应力因素

燃气立管的自重和环境温度变化会对管道造成影响，使其在长度方向上发生伸缩，从而影响了燃气的供应能力。

三、建筑燃气管道设计要点

1.处理高层建筑沉降产生的影响

1.1在高楼建筑完成沉降后，施工人员应在进行室内外连接时，在穿越墙壁之前对管道进行多次弯曲，以补偿由于沉降而引起的变形。煨弯是一种常用的技术，能够实现这个目标。然而，需要注意的是，受到施工位置限制的影响，可能并非所有情况下都适合使用煨弯方法。

1.2在建筑物的基础明显下沉时，可以考虑在地面连接处安装金属软管或波纹补偿器。波纹补偿器可垂直安装在立管上，利用其伸缩能力来弥补上下方向的沉降。然而需要注意的是，波纹补偿器在其他方向上的弥补能力有限，相比之下，金属软管因其柔性能更好地进行弥补，具备更高的实用性。

1.3当建筑物基础明显下沉时，常见的解决方法是引入管穿墙套管进行补偿。虽然这种方法相对简单，但在面对高层建筑、基础过松或沉降量大等情况时，可能无法提供足够的补偿效果。因此，在选择适合的补偿方法时，需要根据具体工程和现场情况做出决策。

2.消除高层建筑燃气管道中过多的附加压力

为解决燃气管道中的压力过高的问题，通常采用两种方法：一是在高楼建筑每个住户的燃气表前安装低压调压器；二是增加截流阀的数量。这些措施可有效调整燃气压力，确保燃气设备在规定的工作压力范围内正常运行。低压调压器能局部地调节低压燃气的压力，以维持燃气设备所需的适当压力。截流阀通过增加管道阻力来降低燃气压力，在高楼建筑中根据楼层高度适当安装，并按一定间隔（通常每6至7层）调整阀门开启程度，以实现截流和调节压力的目标。

3.减少高层建筑管道热胀冷缩产生的应力

燃气管道会受到温度变化的影响，引发热胀冷缩现象，从而对管道施加应力。这些应力可能导致主要管道连接处出现扭曲、断裂等问题，同时也可能造成表前管形变、破坏以及表接头松动等情况，这些不良状况进一步增加了安全事故的风险。

4.城市高层建筑燃气管道建设的配合

天然气管道的安装在建筑设计中是一个重要环节，为了确保与整个建筑设计协调一致，建筑设计师需要与专业人士进行沟通和协作。首先，施工单位是天然气管道安装的实施者，他们需要了解建筑设计师的意图和要求，并根据实际情况进行施工。其次，建筑、结构和设计专业人士也应参与讨论，提供关于管道位置预留、管道问题和暗部设置等方面的专业意见。他们的知识和经验有助于建筑设计师更好地考虑到天然气管道在建筑中的布局和集成。此外，水和电力部门也是必不可少的合作伙伴，因为天然气管道的安装可能需要与水和电力管道相关的协调工作。通过与水和电力部门紧密合作，可以避免潜在冲突和财产损失。总之，在天然气管道安装过程中，建筑设计师需要积极与各相关专业人士进行沟通和协作，以确保与整个建筑设计相互匹配，并解决潜在冲突，从而实现安全、高效的建筑运行。

四、安全措施

1.紧急切断阀和放散阀

为了增强安全性，在地震阀之后安装一个紧急切断阀，采用电磁阀的形式。该电磁阀能够自动关闭电源，以有效控制潜在的燃气泄漏危险。将紧急切断阀安置在72层燃气管道，在燃气管道70、71、72失效的情况下，自动地切断燃料气体的供给。此外，在建筑物的放置管72上设置电动球阀，该球阀在检测到燃料气体泄漏时或在地震阀被激活时自动地打开，以将燃料气体从释放导管中释放，因此减少了火灾或爆炸的危险。为了保证系统的可靠性，当发生故障时，必须为电动球阀配备备用电源。因此，即使在电源故障的情况下，也能够使系统正常工作。

2.报警系统

为保证安全，每一房间、每一竖井均应装有气体浓度探测器，并与应急截止阀及通风系统相连。当气体泄漏浓度达到报警标准后，系统会立刻发出声光报警，并把报警信号传输到控制室，同时关闭气体供给。同时，电球阀将打开泄放管路，使换气设备工作。这样的措施旨在确保能够迅速采取行动，在发生燃气泄漏时及时切断供应、排除燃气，并提高通风效果，以减少火灾或爆炸的风险。

3.通风系统

为确保安全，用气房间需装置独立的机械送排风系统，以满足以下要求：非工作状态下每小时至少进行3次换气；工作状态下每小时至少进行6次换气；发生事故时每小时至少进行12次换气。竖井内应采取自然通风措施。同时，燃气管道通过地下一、二层时，室内的通风设备必须完善，保证每小时至少有3次换气，并配备单独的机械事故换气设备，每小时至少有6次换气。

综上所述，建筑燃气管道设计对居民生活质量和健康安全影响很大，随着楼层高度的增加，设计燃气管道时需要同时考虑多个因素。这些因素包括供气源的特性、建筑本身的设计和功能需求、施工建设要求以及周边环境的协调等。只有在综合考虑这些因素的基础上，才能确保燃气管道系统的可靠性和安全性，并提供良好的居住环境。

参考文献 ：

[1] 董丽.高层建筑室内燃气管道设计探讨[J].煤气与热力,2015,10.

[2] 朱艳红,田文中,李英利.高层建筑对燃气管道影响及解决措施[J].石油和化工设备,2016,07.

[3] 张璟，刘海燕，夏伟.高层建筑燃气管道相关问题的探讨[J].广东化工，2014，14：274+276