提高城鎮燃氣工程設計經濟性的研究

代明亮

（中國市政工程西南設計研究總院有限公司，四川成都 610000）

隨著我國《天然氣十三五規劃》的施行及《加快推進天然氣利用的意見》的發文敲定，燃氣的運用范圍變得更加廣泛，并且縱觀全局，我國的燃氣整體發展趨勢為上升狀態，燃氣作為城鎮居民生活主要能源以及工業生產重要能源，其已經成為居民生活和經濟發展必不可少的基礎設施之一。在眾多基礎設施中，燃氣發揮著至關重要的作用，城市燃氣的運用不但能給居民生活、工業生產等帶來便捷，同時能減輕環境壓力，提高居民的生活水平，降低工業的能耗水平。

1 城鎮常規燃氣工程的經濟性轉變與需求

燃氣在居民、商服用戶、工業用戶、燃氣汽車、采暖等領域被廣泛運用，燃氣的使用不但能解決用戶的能源需求，而且能提高人們生活的便利，工業生產的效率。整體看來，燃氣的社會效益比較高。由于燃氣的普及，我國燃氣工程不斷壯大，在此過程中經過不斷的學習和摸索，燃氣工程的設計水平也逐漸提高。燃氣工程設計中，關鍵是要注重工程的安全與質量問題，尤其要嚴格把控方案設計的合理性和選材的合理性，同時，在設計過程中需要嚴格把控成本。

在我國，燃氣工程大規模的實施不僅解決了人們的能源需求，而且很大程度上促進了社會經濟的發展，對此，燃氣的工程設計也要隨著行業的發展得到提升，其關鍵是資源的有效利用，這不單是在建設時期要考慮到資源消耗問題，也要控制后期的設備維修、升級以及更新中的資源消耗。目前看來，還沒有出現完全可替代燃氣的新能源，因此燃氣依然是一種可持續利用的能源，所以在工程設計時要秉持長遠利益的原則，安全質量問題是首要，經濟效益是其次，在保證質量的前提下注重性價比，這樣一來提高燃氣工程的經濟性已成當前燃氣工程行業的第一要務，經濟化不僅是企業的剛需，更是國家和國民的剛需。

2 城鎮常規燃氣工程經濟性設計轉變中存在的弊端

2.1 設計與現實施工之間的偏差

即使工程設計時進行了周密的計劃，受施工條件、材料供貨等原因的影響，可能會出現實際施工情況和原始設計出現偏差的問題，雖然偏差能降到最大，但是一旦出現絲毫的偏差，都會對整體工程效益造成影響，質量和經濟效益都會受到不同程度的損害，對此需要做好預防措施。

2.2 設計理念需要轉變

做好燃氣工程設計工作，有利于后續根據計劃來施工，保證工作質量。盡管在設計方案中會有相關預案的體現，但在實際施工過程中會出現不同的問題，因此為了確保施工質量和經濟效益最大化，有必要提前試用方案，這樣可避免在施工過程中出現不必要的材料浪費，其中關鍵在于設計者的設計理念和經驗，但在我國實際燃氣工程設計中，受思想和設計理念禁錮的設計者有很多，陳舊死板的設計理念會影響到燃氣工程的發展，也會對燃氣設計發展形成阻礙，因此，在保證安全的前提下，以提高工程經濟性為目的，設計者要用發展的眼光看問題，多學多看，敢于直視自己的問題并解決，樹立科學的設計理念。就往常經驗來看，設計理念的落后和錯誤會直接造成工程質量不符合要求，進而影響項目經濟效益，因此，必須認真做好考察工作，在此基礎上進行方案設計。

3 城鎮常規燃氣工程經濟性設計的原則

3.1 質量是一切工程的基礎

在任何情況下，工程的質量是整個工程的靈魂，脫離質量問題，再完美的工程、獲得再多的經濟效益都毫無意義，因此要把工程質量放在第一位。燃氣工程作為便民工程，其與居民的生命財產安全有著密不可分的關系，且燃氣作為一種易燃易爆的氣體，受外界因素影響，在運輸的過程中極易發生安全事故，一旦出現問題，燃氣爆炸或燃燒的傷害極大且不可逆，因此考慮工程經濟利益時必須以保證質量為前提。

3.2 在質量基礎上提高經濟效益

目前燃氣工程設計的主要目的是實現經濟效益，但由于質量是工程的根本，與經濟效益相比質量為更優選擇，因此要想在保證產品質量的同時實現利益最大化，應選用高水準的設計人才，從設計方案和材料選擇入手，設計采用多種思路方式，多設計幾套施工方案，在實際施工過程中可擇優選擇，同時選用高性價比的材料，以提高經濟效益。

3.3 從大方面思考，從小方面落實

經過多年的發展，我國的燃氣工程具備一定程度的格式化與規模化，要想當前情況有所改變，不能大規模改革，必須保證科學合理的理論設計，從整個工程統籌考慮，保證工程的經濟效益，保證工程經濟效益的方法必須從各方面的細則入手，例如，針對不同地區應采取不同的管線鋪設方式。為了提高合理性，需要更加貼合實際，但這并不表明原來的施工和設計有誤，經濟性設計只是在原來的基礎上優化和調整，切實理解更科學的理論，并運用到設計中。

4 提高燃氣工程設計經濟性的優化措施

4.1 合理地選擇燃氣管材

我國燃氣工程的施工以質量為第一考慮對象，運用的主要材料為鋼管與聚乙烯管（Polyethylenepipe，PE 管）兩種。想實現經濟效益就要具體問題具體實施，針對不同問題不同分析，結合地理位置判斷兩種材質管材的具體運用。目前燃氣施工中運用的鋼管分為四類，分別是螺旋焊縫鋼管、直縫鋼管、無縫鋼管和鍍鋅鋼管，這4種鋼管的優點和用法存在差異。螺旋焊縫鋼管、直縫鋼管主要特點是牢固性強，多用于長距離、大口徑的高壓、次高壓長輸管線中；無縫鋼管多用于城市中壓、低壓埋地管網及燃氣場站中；鍍鋅鋼管多用于小口徑低壓架空管網中。鋼管工藝的提高給燃氣工程設計人員帶來新的設計靈感，在設計過程中設計師可大膽發揮，用新型的PE 管代替傳統的鋼材管道，雖然目前PE 管得到了普遍的應用，但除了壁薄高質價廉的特點以外，其硬度性能方面存在缺陷，在一些區域使用鋼管會比使用PE 管具有更好的效果，此外，PE 管屬于新型材料，正在不斷更新換代，具體何時采用與其究竟能帶來多少經濟效益都取決于技術的進步。

目前，根據類似城市管網敷設情況，埋地管材可供選擇的主要有PE 管和鋼管，兩者對比如表1所示。

表1 鋼管與PE管性能對比

結合以上對比分析，在城市燃氣管網設計中，高壓、次高壓埋地管網多采用螺旋焊縫鋼管、直縫鋼管；中低壓埋地管網則以PE 管為主，特殊穿跨越或架空地段采取無縫鋼管，建議埋地中壓燃氣管道公稱直徑DN ＞300mm 的管道除特殊地段均采用無縫鋼管；公稱直徑DN ≤300mm 的管道均采用PE 管；室外低壓架空管道則選用鍍鋅鋼管。

4.2 對供氣片區用氣量進行估算

不同地區的管徑要以當地用氣量來進行設計，用氣量的大小直接影響管網壓力等級的選擇、管道口徑的大小，這個數據是復雜的，不同城市不同群體用氣量也不同，因此在項目實施前需對用氣片區居民用戶、商服用戶、工業用戶、燃氣汽車、燃氣采暖等用戶的用氣量進行估算，確定合理的燃氣輸配系統，確保項目執行過程中不存在嚴重誤差。

4.3 注重近、遠期用戶燃氣使用量的需求

在管道設計時，建設單位更重視近期用戶用氣量的穩定性，缺少對用戶發展的長期研究，這會對管道燃氣供應的持續穩定需求產生影響。要想改善這種情況，建設單位需要結合本區域的實際情況和相關規范做出合理決策，為潛在的長期用戶保留一定數量的天然氣供應，對于大工業用戶的供應[3]，可提高管道的壓力等級，建設專用管道單獨供應，減少大工業用戶對城鎮燃氣管網的用氣沖擊。因此，在天然氣工程項目建設過程中，初始規劃起著重要作用，可有效避免后期因為管道無法滿足燃氣供應需求而出現返工情況。此外，在城市燃氣管道建設過程中，建設單位應根據相關建設標準和條件的差異合理確定管道埋深，以支持管道運行的安全性和燃氣供應的經濟性，保證設計能更安全合理。除此之外，安裝部門也要做好把控，協調好二者之間關系，設計服務兩頭抓可減少投資經濟成本。

4.4 合理布局供氣單元內的供氣管線

為了提高燃氣工程項目的經濟性，對管道進行整合時要確保原供氣裝置能正常使用，必須根據規劃統計供氣裝置中的所有用戶，分析并合理評估未來的發展趨勢。根據收集的原始數據，必須適當選擇燃氣調壓設備以支持氣體的長期供應。燃氣調壓設備布置地點應靠近負荷中心，從而防止大用戶需要燃氣時不能正常供氣。所以，在項目前期，相關人員必須科學規劃，防止產生不必要的管網改造和浪費。

4.5 改善站區的工藝管線

站區管線布置較為復雜。除保證供氣外，還需考慮供氣是否充足、后續供氣是否能滿足用戶要求。總體而言，大多數站區的后續居民用戶、工商業用戶將增加，導致燃氣供應需求增加。因此，站區內的管道布置需要考慮站區的擴大和工商業及未來居民用氣量的增加，對不同地區的城市用氣市場進行調查和估算。

4.6 優化管線埋設深度

管道埋深對燃氣項目的經濟性具有影響。為了保證燃氣工程的質量，提高工程的經濟性，燃氣管道埋深除滿足相關規范的要求外，還需要結合不同的地質條件、管線周邊的施工條件等，由設計師、業主、當地主管部門進行溝通，確定合理的埋設深度，避免不必要的后續問題。

4.7 合理設置閥門

為了在初期減少資金的投入，城市燃氣工程設計部通常采取減少閥門的方式，但是此種方式只能短暫造成資金縮減的假象，長遠看來，一旦出現維修的情況會極大加大維修難度，從而導致維修費用增加，在日常的維護中也會造成不便。因此，一定要根據實際需求來合理設計閥門，保證合理性和合規性，以此為基礎考慮工程的經濟性。閥門的設置需結合輸配管網的整體性考慮，在主干管道，支狀管道上合理設置。

4.8 管道附屬設施的合理選擇

一般輔助管道安裝的零件設施主要有壓力調節器、過濾器和流量計。輔助設備不同安裝方法也不同，想要實現燃氣工程高收益，應全面考慮不同地區輔助設施的選擇，不同的供氣條件適合不同的設計方案。可以按照不同的供氣條件設計幾種通用的輔助裝置設計方案，并采用建立圖紙或者固化成果的方式展現出來，以便于工程建設的開展。

5 解決燃氣管道設計施工中的問題

5.1 解決管道道路穿越問題

對于此類問題，主要原因是管道道路的實際建設與建設計劃不符。因此，對于此類問題的預防，施工單位需要根據對施工現場勘察和數據的了解制定出多種施工方案，然后利用信息技術將每個方案轉化為模型，分析施工現場情況和現有的施工技術問題和缺陷，并對其進行優化，最終選擇最適用的施工方案。針對管道道路穿越問題的解決，如道路需要開挖，開挖前需征得有關部門的同意與配合，并協調施工時間；如果采用非開挖法，施工單位要掌握問題的確切位置，由高級專業人員進行鉆孔和頂管。但需要注意的是，應加強機械設備的使用和管理，避免干擾其他管道的運行和使用，同時提高加工效率。

5.2 解決地基沉降問題

解決這類問題主要是施工單位需要優化施工流程。施工單位需要認真勘察施工現場，了解地質情況，采用大口徑套管的方法解決地基沉降問題。如果出現地基沉降問題，需要加固地基，改進燃氣管道的連接方式或者增加支撐。

5.3 解決管道焊接問題

施工單位要做好安全管理，嚴格按照焊接要求進行管道接頭的探傷處理。如未達到探傷處理標準，焊前清理焊位，去除雜質，選擇科學工藝焊縫。同時，焊接時盡量選擇晴天，避免在雨天焊接，以免影響焊接質量。

6 結束語

許多先進技術、先進的設計經驗已運用到燃氣工程設計中，面對激烈的市場競爭，在保證燃氣工程質量安全的前提下，在具體設計中，需找到相應的優化措施，提高燃氣工程設計的經濟性。