城市燃氣工程規劃設計問題分析

劉慶宇

（華潤燃氣（鄭州）市政工程設計院有限公司，鄭州450000）

1 引言

城市燃氣規劃設計主要是合理配置燃氣資源，在保證規劃設計科學合理的基礎上提升整體生產力，推進城市與社會的可持續發展。而目前在城市燃氣規劃設計中，管徑設計、輸配方案設計、防腐設計以及改造與利用能力等都存在一定不足，難以保障燃氣系統安全、可靠運行。為進一步提升燃氣利用率，確保城市燃氣管網安全穩定運行，需要規劃設計人員在充分掌握城市燃氣規劃重要意義的基礎上，采取有效措施重點解決燃氣規劃設計中常見的各項問題。

2 城市燃氣規劃的重要性

2.1 滿足現代城市建設需求

在我國城市化進程持續推進的過程中，我國國民經濟水平不斷提高，民眾對城市基礎設施提出更高的使用需求和質量要求。城鎮居民日常生活中離不開燃氣，城市燃氣規劃會對人們日常生活產生巨大影響，而目前很多城市所建立的燃氣系統并不完善，這主要是因為燃氣規劃設計缺乏合理性、科學性。在城市燃氣規劃設計環節，需要根據城市具體情況和未來發展規劃，進行科學的燃氣工程設計工作，保證相關基礎設施建設和城市發展同步，減少未來城市發展中出現所布設的燃氣管網和城市要求不相符的情況，促進燃氣系統安全、可靠地運行，滿足城市建設與發展需求[1]。

2.2 有利于推進節約型社會建設

在我國工業領域發展期間，煤炭、石油等能源使用量巨大，此類能源有效推進著國家經濟建設和發展，也在一定程度上給生態環境帶來了嚴重破壞，如大氣污染等。所以，為實現節約型社會建設，就要加強節能技術和新能源的應用，而天然氣在減少廢氣排放方面具有重要作用，提高燃氣利用率，有助于減少污染，優化城市環境，所以有力推進城市燃氣規劃設計，有助于推進節約型社會建設。

2.3 促進城市現代化發展

燃氣作為新時期主要的生活燃料，提高燃氣使用率，不僅有助于提升居民生活質量和水平，還能促進城市現代化的發展。隨著我國城市化進程進一步推進，城市規劃將發揮更加重要的積極作用，若不能對燃氣系統進行合理規劃，不僅會對燃氣供氣質量產生不良影響，嚴重情況下還容易引發安全事故，嚴重威脅人們的生命健康及財產安全，所以，城市燃氣規劃設計有助于調整和優化能源使用結構，促進城市現代化建設與發展，實現人與環境的和諧共處。

3 城市燃氣規劃設計中常見的問題

3.1 燃氣管道管徑設計需完善

城市燃氣規劃設計過程中，要充分考慮管道直徑、材料等對管道整體安全性和效率的影響，要結合城市地下管道布局實際情況，優選性能優良、管徑合適的管道材料，以保證管道質量符合運行要求。但在實際燃氣管道設計時，通常對管道直徑以及材料有所忽視，不能結合環境等因素進行科學計算和設計，影響燃氣輸配效率，并且不利于后續維護。此外，導致燃氣管道管徑設計不合理的另一個因素就是，前期未做好地質勘測工作，收集到的數據和信息不足，對后續管徑設計造成影響，嚴重降低管道工程質量，難以滿足居民生活和城市發展需求，同時也使燃氣管道面臨一定安全隱患[2]。

3.2 燃氣輸配方案設計需改進

在城市化進程中，需要在燃氣領域合理引入競爭對手，以更高效、更充分地利用燃氣資源，提高城市發展水平。但就目前情況來看，我國城市燃氣主要由幾家燃氣企業經營，各燃氣企業在運營期間各成系統，各自為政，面臨著較大的統一管理難題，使得后續的燃氣生產與管理存在諸多不便，并影響燃氣輸配管網的科學布局，在管網運行中容易出現多種問題和矛盾，難以合理配置燃氣資源，引發資源浪費問題[3]。另外，城市燃氣輸配管網布局還存在諸多不足，尤其在部分化工企業、電廠等區域所埋設的燃氣管道在深度等方面均不達標，對車流量大的復雜區域燃氣地下管網規劃不合理，整體輸配管網布局需要進一步完善設計。

3.3 燃氣管道防腐設計需優化

城市燃氣規劃設計中，防腐層設計直接關系到管道防腐性能的高低，進而影響燃氣輸配管網運行的安全性、可靠性。一些城市燃氣管網的防腐層設計的技術可行性不足，盲目選擇加強級防腐技術，施工時不能達到設計及應用要求，影響設計性能發揮。另外，在防腐層設計中，有的設計人員不能結合實際運行工況、施工和環境因素進行設計，而是直接套用其他管道防腐層設計，容易出現和相應管道不相匹配的問題。還有部分防腐層設計，為降低成本或技術難度，直接選擇普通級防腐層，難以達到防腐要求，容易使管道受到外部環境等的影響，在后續運行中容易發生管道受損情況。

3.4 燃氣改造與利用能力需提升

在城市發展過程中，城市改造和道路工程也在逐步開展，這就要求城市燃氣管道要具備良好的改造與利用能力，否則，可能使燃氣管道面臨一定安全隱患。比如，在道路施工期間，一些施工作業可能會導致城市燃氣管道破損甚至斷裂，需要燃氣公司對燃氣管道及時維護，如果缺乏完善的監控和管理體系，就不能及時發現管道存在的問題并進行改造和維護，進而影響燃氣管道使用安全性。此外，由于受到技術、資金等限制，在部分燃氣管網鋪設中會選用標準較低甚至質量不合格的燃氣管網，給后續燃氣管網運行埋下安全隱患，如果不及時改造質量不合格的燃氣管網，就會影響燃氣管網安全穩定運行，并影響資源的整合和高效利用。

4 城市燃氣規劃設計中常見問題優化措施

4.1 完善燃氣管道管徑選擇

在對城市燃氣管道管徑進行設計時，需要結合流速與流量進行計算。首先應明確調壓站主管屬于低壓還是中壓，一般對于中壓管路，其流速控制在12～20 m/s；對于低壓管路，其流速控制在約8 m/s[4]。具體計算公式為：

式中，D為抽采管徑，m；Q混為抽采管當中的混合量，m3/min，混合量計算時，應考慮將富裕系數保持在1.2～1.8，通常低負壓系統設為1.3，中負壓系統設為1.8；V為抽采管當中混合流速，m/s。

在此基礎上合理預測燃氣負荷，并結合不同規劃區域選擇差異化的負荷預測方法。首先，在城市具有一定燃氣建設規模的情況下，燃氣負荷預測可基于既有燃氣耗量，根據燃氣耗量和各產業或GDP正相關的原理進行預測，還可結合能源耗量、產業結構、GDP等因素，通過偏最小二乘法對燃氣耗量、GDP、能源耗量、產業結構間的函數關系進行擬合，進而預測規劃期末燃氣耗量。除此以外，還可采用傳統方法，先對居民燃氣耗量進行計算，之后通過比例法預測燃氣耗量。其次，對于新建工業園區等新建區域。由于產業規劃和產業現狀有較大差異，現狀一般不具備參考價值，主要結合產業布置，根據各產業的單位面積耗氣量對燃氣負荷進行預測，也可根據各產業具體燃料耗量對總耗能量進行計算，之后折算出燃氣耗量。最后，因為預測有不確定性，針對重點區域或特殊區域，為避免預測失效，一般不能采用單一方法，可聯合多種預測方法，對比分析不同的預測結果，最終明確耗氣量。

在城市燃氣規劃設計中，燃氣管道材料也是設計重點，PE管具有良好的耐刮傷性能和柔韌性，易穿插、彎曲和移動，即使遇到路面錯位、沉降也不易發生斷裂問題，具有突出的抗震性能，便于施工，使用壽命一般可超過50 a。所以，在城市燃氣管網規劃中應首選PE管。由于城市燃氣管道大部分分布在地下空間，容易受到電流、微生物、土壤酸堿度等的影響發生腐蝕，進而引發氣體泄漏事故，所以，在城市燃氣規劃設計中若使用鋼制管道，應選擇性能高、防腐性能優良的材料，使管道具有更高防腐級別，在此基礎上延長使用壽命，降低管道更新與維護成本。

4.2 改進燃氣輸氣方案設計

在優化燃氣輸氣設計方案時，要對長期規劃和近期建設之間的關系進行綜合考量，合理預估工業燃氣用戶用量以及城市公建發展速度，科學預測燃氣鍋爐、燃氣空調等燃氣應用新領域設備，滿足各類用戶需求，促進燃氣領域發展。在此基礎上不斷擴大燃氣管網覆蓋面，逐漸減小燃氣管網空白區域。在燃氣輸氣方案設計中，要詳細、全面地掌握所設計區域的用氣要求、用戶類型、氣源分布、規劃定位、維護管理情況、管網造價情況等，按照國家相關標準選擇輸氣線路區間，應規避地質穩定性差的區域，結合實際情況優化管網形式，保證燃氣供應系統具有更高合理性、經濟性、可靠性、安全性和連續拓展性[5]。為保證燃氣輸送平穩與安全，同時確保各用戶保持正常、平衡的運行工況，燃氣輸氣方案設計中要注意環狀管網和多氣源布局，一旦發生沖突事件，能夠快速搶修，并可靈活地調配氣源，確保供氣穩定、安全。

4.3 優化燃氣管道防腐設計

無論哪種防腐層都不能適用所有環境條件，即便有一種防腐層能夠在某個環境或管道當中具有良好的使用效果，只能代表其符合相應的運行、施工、環境等條件要求，不能將其簡單的套用至其他管道中[6]。所以在防腐層設計中，要結合不同防腐層的適用范圍、特點等因地制宜地設計。燃氣埋地管道涉及不同的運行參數、施工要求、地質單元情況，要分段選擇差異化的防腐層，在對城市燃氣管道進行大開挖施工時，要選擇適當的3PE防腐鋼管，針對定向鉆穿越施工，其對耐劃傷性能提出更高要求，可選擇帕羅特防腐材料。結合相關規程，在城市燃氣低壓鋼管口徑小于200 mm且無雜散電流的情況下，可使用普通級防腐層，除此以外都建議使用加強級防腐層。

4.4 提升燃氣改造及利用能力

在進行城市燃氣改造時，首先要保證所選燃氣管網符合城市發展的實際要求，以此設計并規劃城市燃氣管網，將不合格、劣質燃氣管網淘汰，對資源進行整合，實現資源的最大利用。在此過程中，要統籌城市燃氣供給企業，營造良性競爭環境，促使燃氣資源使用效率不斷提升，同時要結合實際情況對用戶燃氣設施進行合理改造和高效利用。在燃氣的使用過程中，燃氣成分一旦出現變化，勢必會造成燃氣密度發生改變，所以，燃氣互換期間要充分考慮互換性問題，以防發生安全事故，并對城市燃氣工程發展造成不良影響。

5 結語

綜上所述，在進行城市燃氣規劃設計時，要詳細分析燃氣市場需求，結合城市建設規劃和燃氣管網布局設計方案，確保燃氣能源供應和城市發展步伐一致。要關注多氣源互補，優化管網系統部署。同時，燃氣規劃設計要和環境建設、城市規劃等相結合，為城市生產與居民生活提供高效、穩定的燃氣能源，通過提高清潔能源利用率，優化城市環境，促進城市現代化發展。