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大中型油改气用户调压装置的选型与设计
摘要：本文针对广州市在"油改气"设计工作中出现的技术难点，重点分析了大中型用户调压装置的设计思路与选型要求，并结合现有的国家和地方设计规范，提出了"合理应用规范、灵活实施设计"的观点，为珠江三角洲地区"油改气"工程的设计提供了借鉴。
1项目背景简述
随着国家可持续发展战略的贯彻实施，环境保护问题已经越来越得到重视。广州市政府于1999年发出政府令，要求在2000年12月31日前，广州市区范围内原来使用油、煤的餐饮业及公共食堂，全部改为使用清洁能源一燃气或电作燃料，并优先采用管道气。我们称之为“油改气”工程。
为此，广州市煤气公司会同广州市环保局，共同对现有餐位数在200个以上、且分布在城市燃气管网周边的餐饮业用户进行了调查。并对日耗气量在500Nm’以上的用户视作大中型“油改气”用户。初步统计结果是：具备使用管道气条件而需要进行改造的用户约1000家，有15万个餐座位数，日耗气量折合约12万Nm’(指热值为27.2MJ／Nm’的广州油制气、下同)。
2大中型“油改气”项目的设计特点
从已完成的数百家大中型“油改气”用户的设计情况分析，主要有以下特点：
◆设计流量为150~500Nm3／h、耗气量在500~2000Nm3／d；
◆中压管设计管径一般为DN80—DNl50；
◆供气管道、调压装置等一般均为专用，较少与其他用户共用。即使与居民用户在同一个建筑物中时，公福用户的供气也宜单独使用一套系统，因为其小时流量较大，用气时会对民用户造成较大的影响；
◆燃气管道一般是在现有建筑物及用气设施的基础上进行敷设，故需要燃气管道和设备来适应现状；
◆对供气的安全性及不间断性要求很高，不能容忍“断气”现象发生；
◆由于工程费用是用户自行承担的，因此，用户要求用最小的投资代价来达到最高的功能需求。
在上述设计特点中，难度最大的是调压装置的选择与设置。因为是“需要用燃气管道和设备来适应现状”，因此在设计调压装置时。必须符合三方面的条件:
1)调压装置设置时的安全距离既要满足现行的国家规范，又要适应现有地形条件。而在广州市老城区的一些路段上。两者很难同时满足要求，
2)调压装置的成本应尽可能低。否则用户难以承担；
3)调压装置的质量要好，可靠性要高。必要时，要考虑设置供气管道的双回路及多一组备用的调压装置。
3调压装置的设置与选型
在目前条件下。大中型“油改气”用户调压装置的设计主要遵循以下两个规范：
1)《城镇燃气设计规范》GB50028—93(1998年版)(以下简称“城规”)；
2)《高层民用建筑设计防火规范》GB50045—95(1997年版)(以下简称“高规”)
从两个规范的安全距离要求上分析，“城规”的灵活性大一些，可操作性要强一些；而“高规”的要求就严格得多，其要求调压装置距高层建筑物的距离为13~20米(二类高层建筑可以略少)。这样的安全距离在广州市这样的大型城市中是很难实现的。因此，有必要认真探讨调压装置的设置的问题。
3.1调压装置的设置形式
在广州市区内，建筑密度相当大，尤其是在繁华地段，高楼林立，达到了“寸土寸金”的地步，任何的综合性建筑在其红线范围内都很难在十几米外来寻找设置燃气调压装置的位置。此外，大楼的业主或是餐饮店的管理者也不会提供一个数十平方米的用地作为燃气专用房间，因此，要设立符合“城规”要求的专用调压站(室)几乎不太可能，只能是根据现有的建筑物情况来进行“油改气”项目的设计配合。
在此情况下，燃气调压装置的设置无外乎两种选择：
◆直接挂靠式一直接在外墙或裙楼顶设置(专用调压室情况不作讨论)；
◆外设式一调压装置距建筑物外墙有较小的安全距离。
3.2直接挂靠式调压装置的选择
在“城规”中，燃气调压箱允许直接挂靠在建筑物的外墙上，但“高规”中则不允许在高层建筑外墙上的直接挂靠调压箱。因此，对于低层建筑而言，调压箱是一种最佳的选择。而对于高层建筑，如能将调压箱设置在相邻的低层建筑物外墙上可以满足安全距离要求时，调压箱同样也是最佳选择。
一般情况下，大中型“油改气”用户的设计流量在150~500Nm3／h之间，符合该流量的燃气调压箱还是较多的。目前，广州市常用的该类型调压箱主要有:
◆上海飞奥RJ—500型：400Nm3／h(在进口压力0.05MPa、出口压力2500Pa时，下同)；
◆意大利TARTARINI公司的G16324型：250Nm3／h；
◆德国RMG公司361、330系列：400—600Nm3／h。
以上产品的价格在3~5万元左右，“性能价格比”较佳，用户完全可以接受，因而推广实施的效果也较好。
另一种直接挂靠式调压装置的设置方法是：将调压装置设于裙楼顶部。根据我们的设计实践，在建筑物的裙楼顶部划分出一定的面积，用围墙或金属外壳、上加遮蔽棚间隔，并将调压器及其含各种阀门、过滤器等配套设备放置在其中还是较容易实现的。目前，在广州市有的“油改气”用户已采用该方式。该设置方式布置较为灵活，当然也受到建筑物本身的条件影响。从投资情况看，价格可以控制在10万元以内，一般可以接受。
3.3外设式调压装置的选择
对于高层建筑，当采用直接挂靠式调压装置确实无法实现时，可以来用地下调压井的方式。广州市是从1997年引进了地下调压井。目前已使用了十几台，经过两年多来的运行，其安全可靠性一直较好。由于目前的国家规范中尚无燃气调压井的安全距离要求，广州市现处于试用期内，暂参照国内有关城市的地方标准及国外的行业标准，规定距建筑物基础的距离为2米(见注3.3)。该安全距离较小，几乎所有的综合性建筑物都能满足距离要求，因此，具有较好的可实施性。目前广州市地下调压井常用的产品型号为：
◆意大利TARTARINI公司的MIF／40及MIF／65型：流量分别为600Nm3／h和1200Nm3／h；
◆上海飞奥RX—1000型：1000Nm3／h。
地下调压井的价格在25~45万元之间，相比之下价格显得较贵。在现有的经济条件下，尚不能大范围推广，仅作为一种在无其他解决办法或有特殊要求条件下的补充解决方案。
(注3.3：参见上海市地方标准DBJ08—46—95的条文说明，日本东京煤气公司的《煤气设备及其设计》中规定：落地式箱式调压站四周的安全距离要求为1m。最小不少于0.75m;另据意大利HNI—CIG88
27标准，箱式调压站距工业及民用住宅为2m。因此，广州市也借鉴了上述做法。关于调压井安全距离的探讨详见4.3)
4对国家规范中有关条文的理解与补充
上述调压装置的设置方式能否实施，最关键的还是看如何理解国家规范，并按照规范中的要求去实现。
4.1如何理解调压箱的定义
根据“城规”附录G中的名词解释，调压箱的定义为：包括调压装置及铁箱。将调压装置放置于专业箱子中，设于用气居民或公共建筑附近，承担用气压力的调节。一般一个调压箱只负责较小范围的用气调整。其中，调压箱的范围包括“调压柜”。
仔细分析以上定义可以发现：调压箱定义中并未限定进出口的管径(或调压装置的通径)以及调压器的通过流量。这也意味着在选择调压箱时允许有较大的灵活性，而且并不局限在我们一般所想像的几十立方米的通过流量及不大于DN50的进出口管径。
从流量要求看，既然调压柜本身已属于调压箱的一部分，而现在一般调压柜的流量均已达到数百立方米／h，甚至更大。(如：河北枣强慧星调压器厂生产的3FK调压柜的流量为502Nm3／h、4FK为667Nm3／h)，因此，将调压箱的通过能力选定在200~500Nm3／h是完全有理论依据的。
既然流量问题可以理解，相应的，管径问题也不再成为障碍。事实上，流量在400Nm’／h左右调压箱的进出口管径通常在DN65~DN80之间。
从理论上讲，通过设备的组合及改进，箱式调压器的通过能力可以做得很大。但从安全的角度来说，将流量很大的调压装置直接挂靠在建筑物的外墙上是不太安全的，存在一定的危险性，也不利于设备的维护、保养及更换。此外，通常流量越大，调压装置的体积也越大，相对会更难找到安装的位置，因此，经与广州市煤气公司进行认真探讨，我们在设计时将“调压箱”的范围作了更明确的限定：
◆外形体积控制在1.4×1.2×0.7米以内；
◆通过流量一般控制在300~400Nm3／h左右；
◆中压进口管径＜DN80。
4.2调压箱的安全距离要求
当调压箱的定义可以按4.1来进行解释时，其安全距离要求就可以依照“城规”的5.6.4条去执行。现在需要讨论的是：调压装置设置在裙楼顶上的安全距离间题。
其实，按照其设置形式看：
1)裙楼的顶部也是建筑物的最外侧。因而可以将其视为外墙的一部分；
2)裙楼的楼面本身就是防火实体结构，再加上面向塔楼的一侧用防火墙相隔，完全符合防火要求；
3)调压装置被有效隔离后，可以避免闲杂人员的干扰，更保证了设备的安全管理。
因此。我们在设计是这样理解：将调压装置放置在裙楼顶部是“城规”第5.6.4条的延伸与扩充，同时又满足了第5.6.5条中关于“将调压装置设置在公共建筑物顶层”的部分要求，因而该做法是可以视为符合现行国家规范的。
4.3关于地下调压井的安全距离
从内部结构来看，地下调压井实际上可视作是调压箱的一种。因为：
1)外壳为箱(筒型)结构，且调压井的外箱(筒)体为金属，可靠性更好；
2)内部结构紧凑、体积较小。落地式调压箱的体积一般在0.7~1.2m3之间，而调压井的体积约为1~1.2m，两者相当。
3)进出口管径及流量基本处于同一范围。但从“性能价格比”角度考虑；调压井的通过流量通常会更大些。
但调压箱与调压井之间的最大区别就是设置形式，对于设置于地下的调压井来说，其外密封性及内部通风要求均较高，此外，调压井的设计流量通常较大。这使得调压井的总体安全性要求更为严格。
基于上述原因，在学习国内上海市的地方标准(详见4.4)的基础上，又参考国外的一些行业标准、规定等，广州市将调压井的安全距离暂定为距建筑物2米。这样考虑的主要思路是：参照“城规”表5.6.3，地下调压站距建筑物的距离要求为5米。同时，其注②中说明：“当达不到上表净距要求时，采取有效措施，可适当缩小净距”。事实上，目前广州市引入的地下调压井在安全措施方面均有足够保证。包括井体密封、超压切断、双调压器联动、专用的通风管及放散管等措施。与普通调压箱相比，其安全性得到了大大增加。此外，对于埋地式的燃气装置，在爆炸条件下，其安全性本身就比地上式的要高。这点我们参见“液化气地下储罐的安全距离比地上罐减少一倍”就可知道。
另一方面，广州市引进地下调压井已有3年，通过对现已运行的调压井进行的跟踪调查，其性能稳定、可靠性好，达到了安全运行的目的。
实践证明，广州市现行的地下调压井安全距离要求是可行的。也是符合国家规范精神的。
4.4上海市相关的地方标准
针对大城市调压装置设计布局的困难，上海市率先于1992年制定了《城市煤气管道工程技术规程》DBJ08—10—92的地方标准(以下简称“规程”)，在1995年，又就补充制定了地方标准《燃气箱式调压站安装设计标准》DBJ08—46—95(以下简称“标准”)，并提出了“以技术及设备的先进性来保证安全，而不是靠距离来保证”的观念(见“标准”第2.0.4条的条文说明)，这对我们的启发很大。上述两个上海市地方标准中的主要技术要求有：
◆在规定调压装置的安全距离时，一般不区分是高层建筑还是低层建筑；
◆调压器允许安装在高层建筑的裙房外墙或地下室内(“规程”第8.1.4条)；
◆专用箱式调压站安装时，距用气建筑1m，距相邻其他建筑6m(“标准”第2.0.4条)；
◆箱式调压站可设置在建筑物的地上底层或地下一层靠外墙的建筑物内(“标准”第2.0.3条)。
从以上要求可以看出，上海市的做法是较先进的。而目前广州市的做法在很多方面与上海市也是相同或相似的。我们现在一些做法将会作为正式条文收录在广州市煤气公司即将发布的企业标准内。
此外，广州市关于城市管线的设置标准也正在由广州市规划局编制，我们有关调压装置的设置要求已提交市规划部门，该地方标准可望在明年发布。
5结束语
继广州之后，珠江三角洲地区的各城市也已先后开展了“油改气”工作。对于各地的煤气公司而言，这是一个十分难得的机遇，因为“油改气”工程本身就带有“政府行为”，而作为煤气公司来说。除了积极配合政府的工作之外，也可以借这股东风来占领市场、扩大销售量，真可谓“机不可失、时不再来”。
按照广州市煤气公司的预测，“油改气”工程完成后，至少可使煤气公司每日的售气量净增10万Nm3，年销售收入可相应增加近1个亿，这对广州市煤气公司的减亏增效带来了大好的机遇。
因此，解决好大中型“油改气”用户的供气问题是能
否搞好“油改气”工程的一个关键。而在设计方面进行积极配合、研究探索、开拓创新是十分重要的。其中，调压装置的设置更是需要因地制宜、合理选型、灵活运用规范来实现。
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