城镇燃气管网

燃气管网可按用途、敷设方式、输气压力、管网形状、压力级制等加以分类。

1. 按用途分类

⑴ 长距离输气管线 连接产量巨大的天然气田或人工燃气与用气地区的输气管线，其干管及支管的末端连接城镇或大型工业企业，作为该供气区的气源点。

(2) 城镇燃气管道

①分配管道 在供气地区将燃气分配给工业企业用户、商业用户和居民用户的管道，包括街区和庭院的燃气分配管道。

②用户引入管 将燃气从分配管道引到用户室内引入口处总阀门前的管道。

③室内燃气管道 通过用户管道引入口的总阀门将燃气引向室内，并分配到每个燃气用具的管道。

(3) 工业企业燃气管道

①工厂引入管和厂区燃气管道 将燃气从城镇燃气管道引入工厂，分送到各用气车间。

②车间燃气管道 从车间的管道引入口将燃气送到车间内各个用气设备（如窑炉）。车间燃气管道包括干管和支管。

③炉前燃气管道 从支管将燃气分送给炉上各个燃烧设备。

2. 按敷设方式分类

(1) 埋地管道 城市中燃气管道一般采用埋地敷设，当燃气管段需要穿越铁路、公路时，有时需加设套管或管沟，因此有直接埋设及间接埋设两种。

(2) 架空管道 工厂厂区内或管道跨越障碍物以及建筑物内的燃气管道时，常采用架空敷设。

3. 按设计压力分类

燃气管道与其他管道相比，有特别严格的要求，因为管道漏气可能导致火灾、爆炸、中毒等事故。燃气管道中的压力越高，管道接头脱开、管道本身出现裂缝的可能性就越大。管道内燃气压力不同时，对管材、安装质量、检验标准及运行管理等要求也不相同。

我国城镇燃气管道按燃气设计压力P（MPa）分为七级。

燃气输配系统各种压力级制的燃气管道之间应通过调压装置相连。当有可能超过最大允许工作压力时，应设置防止管道超压的安全保护设备。

4. 按管网形状分类

（1）环状管网 管段联成封闭的环状，输送至任一管段的燃气可以由一条或多条管道供气。环状管网是城镇输配管网的基本形式，在同一环中，输气压力处于同一级制。

（2）枝状管网 以干管为主管，分配管呈树枝状由主管引出。在城镇燃气管网中一般不单独使用。

（3）环枝状管网 环状与枝状混合使用的一种管网形式。

5. 按管网压力级制分类

城镇燃气管网系统根据所采用的管网压力级制不同可分为：

（1）单级系统 仅有低压或中压一种压力级别的管网输配系统。

（2）二级管网系统 具有两种压力等级的管网系统组成。

（3）三级管网系统 由低压、中压和次高压三种压力级别组成的管网系统。

（4）多级管网系统 由低压、中压、次高压和高压多种压力级别组成的管网系统。^[1]

城镇燃气门站、储配站和调压站是城镇燃气输配系统中的重要组成部分。城镇燃气门站一般具有接受气源来气并进行净化、加臭、贮存、控制供气压力、气量分配、计量和气质检测等功能。当接收长输管线来气并控制供气压力、计量，向城镇、居民点和工业区供应燃气时，称之为门站。当具有储存燃气功能并控制供气压力时，称之为储配站。两者在设计上有许多相似之处。调压站则具有控制燃气压力的功能，一般城镇燃气输配系统中不同压力级制的管网需通过调压站连接。^[1]

（一）门站和储配站

门站和储配站城镇燃气门站是长距离输气干线或支线的终点站，城市、工业区管网的气源站。门站规模依据区域天然气规划确定。

储配站是城市燃气输配系统中储存和分配燃气的设施。其主要任务是根据燃气调度中心的指令，使燃气输配管网达到所需压力和保持供气与需气之间的平衡。

按储存燃气形态分类，气态储存是我国广泛用于调节用气不均匀性的储气方式，分低压储存和高压储存两种。 当城镇采用低压气源，而且供气规模又不是特别大时，燃气供应系统通常采用低压储气与其相适应，需建设低压储配站。

低压储配站的作用：在用气低峰时将多余的燃气储存起来，在高峰用气时通过储配站的压缩机将燃气从低压储罐中抽出送到中压管网中，保证正常供气。

（二）调压站

调压站设于城市配气管网系统中的不同压力级制的管道之间，或设于某些专门的用户之间，有地上式和地下式之分。站内主要设备是调压器，其任务是按照用户的需求，对管网中的天然气进行调压，以满足用户的需求。

调压站的选址：

①负荷比较集中或大用户位置→减少输配管网；

②避开繁华地段，远离火灾及一些重要的建筑物；

③个数、布置要考虑调压室的最佳作用半径R。

调压站是燃气输送管道的关键设备，其功能是：按运行要求和设计规定将输配管网的压力调配到下一级管网或用户所需的压力；当系统的负荷发生变化时，将调节后的压力保持稳定在运行或设计要求的范围之内；控制燃气的流量。根据压力等级、调压精度、附属配置等不同功能，分有楼栋调压箱、区域调压箱、高压调压站、城市门站、超高压调压站等等。^[1]

1. 城镇燃气管网采用不同压力级制的原因

城镇燃气管网不仅应保证不间断地、可靠地给用户供气，保证系统运行管理安全，维修简便，而且应考虑在检修或发生故障时，关断某些部分管段而不致影响其他系统的工作。因此，在城镇燃气管网系统中，有选用不同压力级制的必要。具体讲有以下原因：

(1) 经济性。

大部分燃气由较高压力的管道输送，管道的管径可以选得小一些，管道单位长度的压力损失可以选得大一些，以节省管材。如由城市的某一地区输送大量燃气到另一地区，则应采用较高的压力比较经济合理。有时对城市里的大型工业企业用户，可敷设压力较高的专用输气管线。当然管网内燃气的压力增高后，输送燃气所消耗的能量也随之增加。

(2) 各类用户对燃气压力的不同需求。

如居民用户和小型公共建筑用户需要低压燃气，而大多数工业企业则需要中压或次高压、甚至高压燃气。

(3) 消防安全要求。

在城市末改建的老区，建筑物比较密集，街道和人行道都比较狭窄，不宜敷设高压或中压A管道。此外，由于人口密度较大，从安全运行和方便管理的观点看，也不宜敷设高压或中压A管道，而只能敷设中压B和低压管道。同时大城市的燃气输配系统的建造、扩建和改建过程是要经过许多年的，所以在城市的老区原先设计的燃气管道的压力，大都比近期建造的管道的压力低。

2. 燃气管网系统的选择

城镇燃气输配系统压力级制的选择，应根据燃气供应来源、用户的用气量及其分布、地形地貌、管材设备供应条件、施工和运行等因素，经过多方案比较，择优选取技术经济合理、安全可靠的方案。

无论是旧有的城市还是新建的城市，在选择燃气管网系统时，主要应考虑的因数有：

(1) 气源情况：燃气的种类和性质、供气量和供气压力；燃气的净化程度和含混量；气源的发展或更换气源的规划情况。

(2) 城市规模、远景规划情况、街区和道路的现状和规划以及用户的分布情况。

(3) 原有的城市燃气供应设施情况。

(4) 不同类型用户对燃气压力的要求。

(5) 用气的工业企业的数量和特点。

(6) 储气设备的类型。

(7) 城市地理地形条件、城市地下管线和地下建筑物、构筑物的现状和改建、扩建规划。

设计城市燃气管网系统时，应全面综合考虑上述诸因数，进行技术经济比较，选用技术可行、工作可靠、经济合理的最佳方案。^[1]

3. 城镇燃气管网系统的分类

单级管网系统(1) 单级管网系统

只有一个压力级制，即仅用一级压力的管网输送、分配和供应燃气的系统。过去多指低压单级系统。

优点：①供应系统简单，维护管理方便；②不需要压送设备，输配费用小。

缺点：①由于供气压力低，致使管道直径较大，一次投资费用较高；②用户压力波动大。 适用范围：用气量较小，供气范围为2～3公里的城镇和地区。当供应范围较大时，必须采用很大口径的管网，这就使输送单位体积燃气的投资和金属耗量急剧增加，是不经济的。

(2) 中－低压两级制管网系统

低压气源厂和储气罐供应的燃气经压缩机加至中压，由中压管网输气，再通过区域调压器调至低压，由低压管道供给燃气用户。在系统中设置储配站以调节小时用气不均匀性。

中—低两级制管网系统的特点是：因输气压力高于低压供气，输气能力较大，可用较小的管径输送较多数量的燃气，以减小管网的投资费用。只要合理设置中—低压调压器，就能维持比较稳定的供气压力。输配管网系统有中压和低压两种压力级别，而且设有压缩机和调压器，因而维护管理复杂，运行费用较高。由于压缩机运转需要动力，一旦储配站停电或其他事故，将会影响正常供气。因此，中压供气及二级制管网系统适用于供应区域较大、供气量也较大、采用低压供气方式不经济的中型城镇。^[1]

中压B—低压二级管网系统①中压B—低压二级管网系统

气源是人工燃气，用低压储气罐储气。

从气源厂生产的低压燃气，经加压后送入中压管网，再经区域调压站调压后送入低压管网。设置在供气区的低压储气罐低压时由中压管网供气，高峰时，储气罐内的燃气输送给中压（经加压）或低压管网。

中压B—低压二级管网系统该系统特点是供气范围比单级系统大，采用低压配气，庭院管道在低压下运行比较安全，但投资要比中压单级系统大。一般适用于人口密集、街道狭窄的老城区。

② 中压A—低压两级管网系统

气源为天然气，用长输管线末端储气。

天然气由长输管线经燃气分配站送入该市，中压A管道连成环网，通过区域调压站向低压管网供气，通过专用调压站向工业企业供气。低压管网根据地形条件可分成几个互不连通的区域管网。

该系统特点是输气干管直径较小，比中压B—低压二级系统节省投资。对于街道宽阔、建筑物密度较小的大中城市均可采用。

(3) 高—中—低三级制管网系统

高（次高）压燃气从气源厂或城镇的天然气门站输出，由高压管网输气，经区域高—中压调压器调至中压，输入中压管网，再经区域中—低调压器调成低压，由低压管网供应燃气用户。 高—中—低压三级制管网系统的特点是：

①三级系统通常含有中低压两级，另外一级管网是高压或次高压。

三级管网系统②高（次高）压管道的输送能力较中压管道更大，所用管径更小，如果有高压气源，管网系统的投资和运行费用均较经济。

③因采用管道储气或高压储气罐，可保证在短期停电等事故时供应燃气。

④因三级制管网系统配置了多级管道和调压器，增加了系统运行维护的难度。如无高压气源，还需设置高压压缩机，压缩费用高。

因此，高—中—低压三级制管网系统适用于供应范围大，供气量也大，并需要较远距离输送燃气的场合，可节省管网系统的建设费用，用于天然气或高压制气等高压气源更为经济。

从长输管线来的天然气先进入门站经调压、计量后进入城镇次高压管网，然后经次高—中压调压站后，进入中压管网，最后经中低压调压站调压后送入低压管网。

该系统通常只有在大城市、并要求供气有充分保证时才考虑选用。

(4) 多级管网系统

气源是天然气，城市的供气系统可采用地下储气库、高压储气罐站以及长输管线储气。这种管网系统一般用在居民人口众多的特大型城市，如北京、上海。

图1 城市管网系统的压力主要为四级如图1所示的城市管网系统的压力主要为四级，即低压（图1中低压管网和给低压管网供气的区域调压站未画出）、中压B、中压A和高压B。各级管网分别组成环状。 天然气由较高压力等级的管网经过调压站降压后进入较低压等级的管网。工业企业用户和大型公共建筑用户与中压B或中压A管网相连，居民用户和小型公共建筑用户则与低压管网相连。因为气源来自多个方向，主要管道均连成环网，从运行管理来看，该系统既安全又灵活。平衡用户用气量的不均匀性可以由缓冲用户、地下储气库、高压储气罐以及长输管线储气协调解决。

对于新建城市天然气输配系统，多采用高-中压两级系统及中压单级输配管网。前者适用于较大城市，其中高压管道可兼作储气装置，而具有输、储双重功能。后者适用于中小城市。此两系统中的中压管道供气至小区调压装置（箱）或楼栋调压箱，天然气实现由中压至低压的调压后进入低压庭院管和室内管。各小区或楼栋设调压柜或设楼栋调压箱。也可中压管道直接进入用户调压器调压，用户燃具前的压力更为稳定。（某些国家允许）^[1]

为了保证燃气管网的安全运行，并考虑到检修、接线的需要，在管道的适当地点设置必要的附属设备。这些设备包括阀门、补偿器、排水器、放散管等。^[2]

1、阀门

阀门是用于启闭管道通路或调节管道介质流量的设备。因此要求阀门的机械强度高，转动部件灵活，密闭部件严密耐用，对输送介质的抗腐蚀性强，同时零部件的通用性好，安装前应做严密性试验，不渗漏为合格，不合格者不得安装。

安装阀门时应注意的问题：

（1）方向性：一般阀门的阀体上有标志，箭头指向即介质的流向，必须特别注意，不得装反。因为有多种阀门要求介质单向流通，如安全阀、减压阀、止回阀等。截止阀为了便于开启和检修，也要求介质由上而下通过阀座。

（2）安装位置要从长期操作和维修着眼，尽可能方便操作维修，同时还要考虑到组装外形美观，阀门手轮不得向下，避免仰脸操作；落地阀门手轮向上，不得歪斜；在工艺允许的情况下，阀门手轮易位于齐胸高，以便于启阀；明杆闸阀不要安装在地下，以防腐蚀。有些阀门的安装位置有特殊要求，如减压阀要求直立地安装在水平管道上，不得倾斜。

总之，要根据阀门工作原理确定其安装位置，否则阀门就不能有效的工作，或不起作用。

（3）其他应注意的问题：在施工中，对各种阀门还应核对规格型号、鉴定有无损坏，消除通口覆盖和阀内杂物，检验密封程度；脆性材料（如铸铁）制作的阀门，不得受重物的撞击，大型阀门起吊，绳子不能栓吊在手轮和阀杆上；安装螺纹阀门时，不要把用作填料的麻丝挤到阀门里面；安装旋塞时注意清除阀门包装物和污物；安装法兰阀门时，法兰之间端面要平行，不得使用双垫，紧固螺栓时要对称进行，用力均匀。

2、补偿器

补偿器作为消除管段胀所应力的设备，常用于架空管道和需要进行蒸汽吹扫的管道上。补偿器常安装在阀门的下侧（按气流方向），利用其伸缩性能，方便阀门的拆卸和检修。在埋地燃气管道上，多用钢制波形补偿器，其补偿量约10mm左右。为防止其中存水锈蚀，由套管的注入孔灌入石油沥青，安装时注入孔应在下方。补偿器的安装长度，应是螺杆不收力时的补偿器的实际长度，否则不但不能发挥其补偿作用，反使管道或管件受到不应有的应力。 波形补偿器安装时，应按设计规定的补偿量进行预拉伸（压缩）。波形补偿器内套有焊缝的一端，应安装在燃气流入端，并应采取防止波补偿器内积水的措施。

3、排水器

为排除燃气管道中的冷凝水和石油伴生气管道中的轻质油，管道铺设时应有一定的坡度，以便在地处设置排水器，将汇集的水或油排出。

4、放散管

这是专门用来排放管道内部的空气和燃气的装置。在管道投入运行时利用放散管排出管内的空气，在管道和设备检修时，可利用放散管放散管内的燃气，防止在管道内形成爆炸性的混合气体。

5、阀门井

为保证管网的安全和操作方便，地下燃气管道上的阀门一般都设置在阀门井口。阀门井应坚固耐久、有良好的防水性能，并保证检修时有必要的空间。考虑到人员的安全，井筒不宜过深。

燃气管网的安全问题带来供气的安全隐患，主要症结点集中在施工破坏、安装管理、违章建筑等方面：

1、 野蛮施工

大型建筑、道路工程、市政工程等的施工改造程度越来越高，在施工过程中没有做好燃气管网的保护措施，譬如没有与燃气管网管理单位联合制定施工方案，而是盲目地野蛮施工，造成燃气管网的破坏，中断燃气的正常供应，甚至导致火灾、中毒、爆炸等恶性事故的发生，对社会的影响非常恶劣。

2、安装管理问题

燃气管网的安装施工，是保证管网安全运行的关键性步骤，安全源于质量，但由于工程质量监督管理不到位，给管网安全运行留下了隐患。在安装燃气管网的过程中，管网质量的把控工作由监理工程师、建设单位施工管理人员、施工单位质监人员共同负责，但由于把关不到位，导致某些管网沟槽深度不足、防腐处理没有做好等，缩短了管网的使用寿命，甚至因为与土壤接触腐蚀而锈蚀穿孔漏气，成为管网安全事故问题的主要原因之一。

3、违章建筑

城市燃气管网属于地下工程，对管网上方的建筑物施工具有严格的要求，一般在规划建筑施工的时候，都会将燃气管网的安全因素考虑在内，以防止施工过程中对管网的破坏。但没有经过严格规划违章建筑的乱搭乱建，给燃气管网安全运行留下了严重的安全隐患，譬如地下管线施工资料不齐全，在没有办理规划手续的情况下，将燃气管网的调压设备封闭在违章建筑内，甚至有些违章建筑用于住人、开饭店，一旦燃气泄露，后果将难以想象。