煤气输送管道设计探讨
摘要：文章对铜厂煤气输送管道系统进行了分类并总结了系统选择因素，从厂区架空管线、共架管线以及车间内管线等角度论述了设计要点，综述了枝状、环状管网水力的计算步骤。
关键词：煤气输送管道；煤气管线设计；煤气管网设计；管网计算
中图分类号：TU279 文献标识码：A 文章编号：1009-2374(2011)01-0123-02
钢厂内部煤气管道通常由工厂引入管、厂区管道、车间管道、炉前管道、工厂总调压站或车间调压装置、用气计量装置及安全控制装置等组成，同时由于炉前煤气管道与燃烧设备和控制装置的关系极为密切，因此在设计过程中将其视为一个整体。
1 钢厂内煤气管网系统选择
1.1 系统分类
1.1.1 一级系统其中一种情况是厂区内管线直接与城镇低压煤气管网相连接，该种系统只适合小型工业企业用户，由于低压管网的供气量小，较大用户的用气工况变化会影响连在同一管网上的居民用户的用气工况；另一种情况是与城镇中压煤气管网相连的工业企业的一级管网系统，其适用于大型的用户。一级系统的特点是个别车间的燃烧设备或窖炉停止生产或负荷调节时，可能会影响全厂各车间燃烧器前的压力，为了保证所需要的水力稳定性，在确定系统计算压力降时应经过周密考虑。在车间分布较紧凑，用气设备类型相同，管道较短，同时燃烧器前煤气压力稳定性要求不严时多采用该种系统。
1.1.2 二级系统一种情况是通过工厂总调压站与城镇中压或次高压煤气管道相连，调压站将煤气压力降到部分车间所需的中压，这样的车间直接与厂区煤气管道相连，而部分车间的煤气具需用低压煤气，因此需要单独设置车间调压装置，总用气计量装置设在总调压站内；另一种情况是厂区管道直接与城镇管网相连，引入各车间的煤气管道分别通过本车间的调压装置，将压力调到该车间的燃烧器所需的数值，用气量在全厂和各车间内分别计量，不设总调压站，当进入厂区的煤气含湿量较高时应设凝水缸，采用该系统的厂区管道的流量变化对车间煤气管道压力变化没有影响。
1.2 系统选择应考虑的因素
在钢厂煤气管道设计时应主要考虑连接引入管处的城镇煤气输配管网的煤气压力；各用气车间燃烧器前所需的额定压力；用气车间在厂区分布的位置：车间的用气量和用气规模以及煤气管道与其他管道的关系及管理维修条件。
2 钢厂内煤气管线设计要点
2.1 架空敷设管线设计
采用支架架空敷设时其管底到人行道路、厂区道路路面和厂区铁路轨顶应分别保持2.2m、4.5m和5.0m的垂直净距：次高压B、中压和低压煤气管线可沿建筑耐火等级不低于二级的丁、戊类生产厂房的外墙敷设；架空管线不允许穿过爆炸危险品生产车间、爆炸品和可燃材料仓库、配电间和变电所、通风间、易使管道腐蚀的车间、通风道或烟道等场所，而不应穿过不使用煤气的建筑物、办公室、进风道和通风不良的地点，如需穿过则必须设有陶罐，并在已敷设的煤气管道下面不得修建与煤气管道无关的建筑物或存放易燃易爆物品；架空煤气管道与架空高压输电线路交叉时一般煤气管道应在下层，两者间，必须有保护隔网，交叉处煤气管道必须可靠接地，其净距随电压不同而异，应为1.5～4.0m，与一般通信电缆、照明电线和其他管线相交叉则其垂直净距不小于O.15m，且架空管道每隔300m左右设接地装置：采取低支架敷设时管底至地面的垂直净距一般不小于0，35m，通常在管道上每隔一段距离设一固定支架，管道的支架应采用不燃或难燃材料制成，相邻两固定支架间应设置补偿器以补偿管道的热胀冷缩。
2.2 煤气管道与其他管道共架敷设
煤气管道与水管、热力管、燃油管和不煤气体关在同一支柱或栈桥上敷设时其上下敷设的垂直净距不应小于250mm；煤气管线与输送腐蚀性介质的管道共架敷设时，煤气管道应架设在上方，对于法兰、阀门等容易漏气、漏油、漏腐蚀性液体的部位应在煤气管道上采取保护措施：油管与乙炔管应分别敷设在煤气管道的两侧：与煤气管道共架敷设的其他管道的操作装置应避开煤气管道法兰、阀门和翻板等易泄漏煤气的部位，在现有煤气管线和支架上增设管道时必须经过设计计算，取得煤气设备主管部门的同意：煤气管道和支架上不应敷设电缆、电线，但供煤气管道使用的电缆除外；其他管道的托架、吊架可焊接在煤气管道的加固圈上或护板上，并应采取措施消除管道不通热膨胀的相互影响，但不得直接焊在管道上：其他管道架设在管径不小于DN1200的煤气管道上，管道上面应预留600mm的通行道。
3 车间煤气管网设计
3.1 管网系统选择
枝状管网系统。该系统在车间引入口设总阀门，各车间分设用气计量装置，在用气设备的分支关上设分阀门，车间煤气管道的末端连接放散管，并有阀门以及带阀门和丝堵的短管作为吹扫和取气样所用，各用气设备的煤气管道总阀门与燃烧器阀门间应设放散管和阀门。
环状管网系统。在车间引八管上设阀门和压力表，并在通向用气设备的各分支管上设阀门，在车间煤气管道的末端设放散管，并设阀门。
3.2 车间煤气管网布线设计原则
进入车间的煤气管道上应设车间总阀门，阀门一般安设在室内，对重要车间还应在室外另设阀门，阀门应设在便于检查和维修的地点，必要时能迅速关断车间煤气管道；车间内煤气管道的敷设高度一般不应小于2.5m，车间煤气管道一股脑架设在不低于2.0m的高度，应不防碍起重设备的运行，一般敷设在房架上或沿厂房的柱子和墙体敷设，在无法架设的情况下也可敷设在通风条件良好的管沟内；煤气管线不应敷设在可能被火焰、热烟气熏烤或易受酸碱等化学药品腐蚀的部位；在锅炉房以及大中型用气设备的煤气管道上应设放散管，且具有相同压力的管道的放散管可相互连接，放散管的直径不小于DN20，放散管应设有能够确定放散程度的带有旋塞的取样管。
4 管网计算
4.1 枝状管网水力计算
先对管网的节点和管段编号，之后根据管线图和用气情况确定管网各管段的计算流量，根据给定的允许压力降以及由于高程差而造成的附加压头来确定管线单位长度的允许压力降，之后根据管段的计算流量及单位长度允许压力降选择管径，再根据所确定的标准管径求沿程压力降，并计算总的压力降，最后检查计算结果，若总的压力降未超过允许值，并趋近允许值则认为计算合格，否则应适当变动管径，指导总压力降小于并尽量趋近允许值为止。
4.2 环状管网水力计算
绘制平面示意图，并标明管道长度，计算各管段的途泄流量，按照气流严最短路径从供气点流向零点的原则，拟定环状管网煤气流动方向，并保证在同一环内必须有两个相反的流向；根据拟定的气流方向，以∑Qi=0为条件，从零点开始设定流量的分配逐一推算每根管道的初步计算流量；根据管网允许压力降和供气点至零点的管道计算长度求得大内长度允许压力降，之后根据流量和单位长度允许压力降查表求得管径；有选定的管径计算各管道实际压力降以及每环的闭合差，并通过平差计算逐次进行流量校正最终使环网闭合差渐趋工程允许的误差范围。
参考文献
[1]詹淑慧.燃气供应[M]北京：中国建筑工业出版社.2004
[2]谭洪艳.燃气输配工程[M]北京：冶金工业出版社.2009
作者简介：赵雪(1979-).士，辽宁新民人，河北新烨工程技术有限公司工程师，研究方向：燃气设计。
(责任编辑：刘晶)