城市燃气工程规划设计问题分析

刘庆宇

（华润燃气（郑州）市政工程设计院有限公司，郑州450000）

1 引言

城市燃气规划设计主要是合理配置燃气资源，在保证规划设计科学合理的基础上提升整体生产力，推进城市与社会的可持续发展。而目前在城市燃气规划设计中，管径设计、输配方案设计、防腐设计以及改造与利用能力等都存在一定不足，难以保障燃气系统安全、可靠运行。为进一步提升燃气利用率，确保城市燃气管网安全稳定运行，需要规划设计人员在充分掌握城市燃气规划重要意义的基础上，采取有效措施重点解决燃气规划设计中常见的各项问题。

2 城市燃气规划的重要性

2.1 满足现代城市建设需求

在我国城市化进程持续推进的过程中，我国国民经济水平不断提高，民众对城市基础设施提出更高的使用需求和质量要求。城镇居民日常生活中离不开燃气，城市燃气规划会对人们日常生活产生巨大影响，而目前很多城市所建立的燃气系统并不完善，这主要是因为燃气规划设计缺乏合理性、科学性。在城市燃气规划设计环节，需要根据城市具体情况和未来发展规划，进行科学的燃气工程设计工作，保证相关基础设施建设和城市发展同步，减少未来城市发展中出现所布设的燃气管网和城市要求不相符的情况，促进燃气系统安全、可靠地运行，满足城市建设与发展需求[1]。

2.2 有利于推进节约型社会建设

在我国工业领域发展期间，煤炭、石油等能源使用量巨大，此类能源有效推进着国家经济建设和发展，也在一定程度上给生态环境带来了严重破坏，如大气污染等。所以，为实现节约型社会建设，就要加强节能技术和新能源的应用，而天然气在减少废气排放方面具有重要作用，提高燃气利用率，有助于减少污染，优化城市环境，所以有力推进城市燃气规划设计，有助于推进节约型社会建设。

2.3 促进城市现代化发展

燃气作为新时期主要的生活燃料，提高燃气使用率，不仅有助于提升居民生活质量和水平，还能促进城市现代化的发展。随着我国城市化进程进一步推进，城市规划将发挥更加重要的积极作用，若不能对燃气系统进行合理规划，不仅会对燃气供气质量产生不良影响，严重情况下还容易引发安全事故，严重威胁人们的生命健康及财产安全，所以，城市燃气规划设计有助于调整和优化能源使用结构，促进城市现代化建设与发展，实现人与环境的和谐共处。

3 城市燃气规划设计中常见的问题

3.1 燃气管道管径设计需完善

城市燃气规划设计过程中，要充分考虑管道直径、材料等对管道整体安全性和效率的影响，要结合城市地下管道布局实际情况，优选性能优良、管径合适的管道材料，以保证管道质量符合运行要求。但在实际燃气管道设计时，通常对管道直径以及材料有所忽视，不能结合环境等因素进行科学计算和设计，影响燃气输配效率，并且不利于后续维护。此外，导致燃气管道管径设计不合理的另一个因素就是，前期未做好地质勘测工作，收集到的数据和信息不足，对后续管径设计造成影响，严重降低管道工程质量，难以满足居民生活和城市发展需求，同时也使燃气管道面临一定安全隐患[2]。

3.2 燃气输配方案设计需改进

在城市化进程中，需要在燃气领域合理引入竞争对手，以更高效、更充分地利用燃气资源，提高城市发展水平。但就目前情况来看，我国城市燃气主要由几家燃气企业经营，各燃气企业在运营期间各成系统，各自为政，面临着较大的统一管理难题，使得后续的燃气生产与管理存在诸多不便，并影响燃气输配管网的科学布局，在管网运行中容易出现多种问题和矛盾，难以合理配置燃气资源，引发资源浪费问题[3]。另外，城市燃气输配管网布局还存在诸多不足，尤其在部分化工企业、电厂等区域所埋设的燃气管道在深度等方面均不达标，对车流量大的复杂区域燃气地下管网规划不合理，整体输配管网布局需要进一步完善设计。

3.3 燃气管道防腐设计需优化

城市燃气规划设计中，防腐层设计直接关系到管道防腐性能的高低，进而影响燃气输配管网运行的安全性、可靠性。一些城市燃气管网的防腐层设计的技术可行性不足，盲目选择加强级防腐技术，施工时不能达到设计及应用要求，影响设计性能发挥。另外，在防腐层设计中，有的设计人员不能结合实际运行工况、施工和环境因素进行设计，而是直接套用其他管道防腐层设计，容易出现和相应管道不相匹配的问题。还有部分防腐层设计，为降低成本或技术难度，直接选择普通级防腐层，难以达到防腐要求，容易使管道受到外部环境等的影响，在后续运行中容易发生管道受损情况。

3.4 燃气改造与利用能力需提升

在城市发展过程中，城市改造和道路工程也在逐步开展，这就要求城市燃气管道要具备良好的改造与利用能力，否则，可能使燃气管道面临一定安全隐患。比如，在道路施工期间，一些施工作业可能会导致城市燃气管道破损甚至断裂，需要燃气公司对燃气管道及时维护，如果缺乏完善的监控和管理体系，就不能及时发现管道存在的问题并进行改造和维护，进而影响燃气管道使用安全性。此外，由于受到技术、资金等限制，在部分燃气管网铺设中会选用标准较低甚至质量不合格的燃气管网，给后续燃气管网运行埋下安全隐患，如果不及时改造质量不合格的燃气管网，就会影响燃气管网安全稳定运行，并影响资源的整合和高效利用。

4 城市燃气规划设计中常见问题优化措施

4.1 完善燃气管道管径选择

在对城市燃气管道管径进行设计时，需要结合流速与流量进行计算。首先应明确调压站主管属于低压还是中压，一般对于中压管路，其流速控制在12～20 m/s；对于低压管路，其流速控制在约8 m/s[4]。具体计算公式为：

式中，D为抽采管径，m；Q混为抽采管当中的混合量，m3/min，混合量计算时，应考虑将富裕系数保持在1.2～1.8，通常低负压系统设为1.3，中负压系统设为1.8；V为抽采管当中混合流速，m/s。

在此基础上合理预测燃气负荷，并结合不同规划区域选择差异化的负荷预测方法。首先，在城市具有一定燃气建设规模的情况下，燃气负荷预测可基于既有燃气耗量，根据燃气耗量和各产业或GDP正相关的原理进行预测，还可结合能源耗量、产业结构、GDP等因素，通过偏最小二乘法对燃气耗量、GDP、能源耗量、产业结构间的函数关系进行拟合，进而预测规划期末燃气耗量。除此以外，还可采用传统方法，先对居民燃气耗量进行计算，之后通过比例法预测燃气耗量。其次，对于新建工业园区等新建区域。由于产业规划和产业现状有较大差异，现状一般不具备参考价值，主要结合产业布置，根据各产业的单位面积耗气量对燃气负荷进行预测，也可根据各产业具体燃料耗量对总耗能量进行计算，之后折算出燃气耗量。最后，因为预测有不确定性，针对重点区域或特殊区域，为避免预测失效，一般不能采用单一方法，可联合多种预测方法，对比分析不同的预测结果，最终明确耗气量。

在城市燃气规划设计中，燃气管道材料也是设计重点，PE管具有良好的耐刮伤性能和柔韧性，易穿插、弯曲和移动，即使遇到路面错位、沉降也不易发生断裂问题，具有突出的抗震性能，便于施工，使用寿命一般可超过50 a。所以，在城市燃气管网规划中应首选PE管。由于城市燃气管道大部分分布在地下空间，容易受到电流、微生物、土壤酸碱度等的影响发生腐蚀，进而引发气体泄漏事故，所以，在城市燃气规划设计中若使用钢制管道，应选择性能高、防腐性能优良的材料，使管道具有更高防腐级别，在此基础上延长使用寿命，降低管道更新与维护成本。

4.2 改进燃气输气方案设计

在优化燃气输气设计方案时，要对长期规划和近期建设之间的关系进行综合考量，合理预估工业燃气用户用量以及城市公建发展速度，科学预测燃气锅炉、燃气空调等燃气应用新领域设备，满足各类用户需求，促进燃气领域发展。在此基础上不断扩大燃气管网覆盖面，逐渐减小燃气管网空白区域。在燃气输气方案设计中，要详细、全面地掌握所设计区域的用气要求、用户类型、气源分布、规划定位、维护管理情况、管网造价情况等，按照国家相关标准选择输气线路区间，应规避地质稳定性差的区域，结合实际情况优化管网形式，保证燃气供应系统具有更高合理性、经济性、可靠性、安全性和连续拓展性[5]。为保证燃气输送平稳与安全，同时确保各用户保持正常、平衡的运行工况，燃气输气方案设计中要注意环状管网和多气源布局，一旦发生冲突事件，能够快速抢修，并可灵活地调配气源，确保供气稳定、安全。

4.3 优化燃气管道防腐设计

无论哪种防腐层都不能适用所有环境条件，即便有一种防腐层能够在某个环境或管道当中具有良好的使用效果，只能代表其符合相应的运行、施工、环境等条件要求，不能将其简单的套用至其他管道中[6]。所以在防腐层设计中，要结合不同防腐层的适用范围、特点等因地制宜地设计。燃气埋地管道涉及不同的运行参数、施工要求、地质单元情况，要分段选择差异化的防腐层，在对城市燃气管道进行大开挖施工时，要选择适当的3PE防腐钢管，针对定向钻穿越施工，其对耐划伤性能提出更高要求，可选择帕罗特防腐材料。结合相关规程，在城市燃气低压钢管口径小于200 mm且无杂散电流的情况下，可使用普通级防腐层，除此以外都建议使用加强级防腐层。

4.4 提升燃气改造及利用能力

在进行城市燃气改造时，首先要保证所选燃气管网符合城市发展的实际要求，以此设计并规划城市燃气管网，将不合格、劣质燃气管网淘汰，对资源进行整合，实现资源的最大利用。在此过程中，要统筹城市燃气供给企业，营造良性竞争环境，促使燃气资源使用效率不断提升，同时要结合实际情况对用户燃气设施进行合理改造和高效利用。在燃气的使用过程中，燃气成分一旦出现变化，势必会造成燃气密度发生改变，所以，燃气互换期间要充分考虑互换性问题，以防发生安全事故，并对城市燃气工程发展造成不良影响。

5 结语

综上所述，在进行城市燃气规划设计时，要详细分析燃气市场需求，结合城市建设规划和燃气管网布局设计方案，确保燃气能源供应和城市发展步伐一致。要关注多气源互补，优化管网系统部署。同时，燃气规划设计要和环境建设、城市规划等相结合，为城市生产与居民生活提供高效、稳定的燃气能源，通过提高清洁能源利用率，优化城市环境，促进城市现代化发展。