福州市1991年建成三座十八门考伯斯直粒炉,向市区供人工煤气。由于煤制气成本大亏损严重1994年改为液化气混空气替代人工煤气向全市供气,现已供气近十万户,工业用户五家,公共福利用户126家。由于两种气源不同在输配管网的改造设计上有不同的要求,针对液化气混空气的特点,对有关设施的设计上采取的一些措施,将改造设计总结如下。
1 气源气质的变化
人工煤气热值为14654kJ/m3，密度为0.65kg/m3。液化气混空气的混合比为40:60,混合气热值为45144kJ/m3,密度为1.73kg/m3。管网的输送压力在气源更换前后没有变化,均为0.1MPa,混合气在该压力下露点为-20℃,福州极端气温-2.5℃,在-40cm地温极端温度为13,5℃,符合规范中管道外壁温度要比管道内气体露点温度高5℃以上的要求,不存在输送过程中变液相的问题。
2 输配系统的改造
(1) 管材选用。福州输配管网全部采用钢管,其强度大、严密性好、焊接加工方便。由于钢管的耐腐蚀性较差,采用加强级及特加强级防腐(管径>250mm)。且一些地区埋地管采取深井阳极区域性阴极保护措施,这些都为气源转换创造了很好的条件。
原户内管及楼前庭院管采用镀锌管,现根据新气源热值高,比重比空气重,且运行压力提高,一旦出事故危险性大的特点,在选材上提高要求,现特定如下:
埋地管:管径<150mm,采用热轧无缝钢管焊接;
管径≥150mm,采用螺旋管焊接。
地上管:中压及管径>50mm的低压管均采用无缝钢管焊接
管径≤50mm的低压管采用镀锌水煤气管丝接。
(2) 阀门更换。在气源转换前,更换失效的阀门,并根据转换的需要,增设必要的隔离阀门。将中压分段阀门及重要部位的原蝶阀全部更换为密封性好的油密封旋塞。
(3) 密封材料。混合气具有比重大、湿度小及能溶解普通橡胶的特点。为防止丝扣连接处漏气,规定丝接必须用生料带做密封填料,橡胶密封件必须选用耐油橡胶垫片。
(4) 压力组成。采用混合气后输配管网的压力级制不变。
根据低压管网压力降分配,为保证燃具正常燃烧,各类调压设施出口压力调整如下:
调压箱出口压力2200Pa;
区域调压站(不包括高层)出口压力2500～2800Pa;
高层建筑区域调压站出口压力3150Pa;
工业用户中-中压调压器出口压力根据用户需求保持不变。
(5) 调压站改造。原有二类调压站:12P调压和雷诺式调压站。对原有的12P调压器,因带有安全关闭阀,可照常使用。对于雷诺式调压柜及FK系列调压柜需要进行改造，新气源比重比空气重,且调压站出口压力较高,采用水封及放散不合适,对于雷诺式调压站取消水封放散加装安全切断阀。选用AQZ系列安全切断阀进行超压保护。站内阀门改为油密封阀。
对于FK系列调压柜取消放散加装安全切断阀,口径<DN100,选用AQZ-2G切断阀,口径≥DN100的选用AQZ系列安全切断阀。
由于调压站出口压力提高,低压记录仪量程随之改大。采用中-中压调节器的工业用户增设出口中压记录仪。
(6) 引入管改造。楼前庭院管全部改用无缝钢管,引入管采用焊接连接。引入管与庭院管埋地部分转弯处采用煨弯,避免丝扣连接产生漏气的可能性。
为保证安全供气,在引入管(或立管)上加装特制松套伸缩接头,补偿量可达10,有效解决多层建筑因地层下降带来的隐患。
(7) 凝水设施。新气源湿度小,但考虑到施工过程中可能管道进水,为防止水堵,在管网适当位置仍设置凝水缸,以便抽水。数量可适当减少。
3 户内管改进设计
3.1 多层建筑
混合气比重大,且底层储藏间通风情况一般较差,新设计的进户管一律不设置在底层。由于混合气的热值高,户内管道可适当缩小管径(DN20改为DN15)。
3.2 高层建筑
根据新气源的特点,采取两种供气方式进行设计，低压管网压力降进行调整。见表1。
3.2.1 中压供气
① 高层建筑处于区域调压站的末端,供气压力偏低,区域用气影响较大。
② 四周无低压管或低压管偏小,无法保证正常供气,又受安全间距限制,设站困难。
以上两种情况采用中压供气,将调压柜设在屋顶,中压管由外墙直上屋顶,经调压后上环下行方式供气。调压柜应装有安全切断装置,柜体设避雷针与屋顶避雷环网接地系统连接。中压供气,压力自成体系较为稳定,不受区域供气影响,能有效地保证高层用户的用气,该供气方式在香港及我国南方被广泛采用。
3.2.2 低压供气
根据水力计算,在保证压力最不利用户燃具能正常燃烧的情况下,仍采用区域调压站低压直接供气。
高层建筑底层多为商场,设备层又不能布置液化气管道,下环管布置困难,多采用上环下行供气方式。即低压管沿外墙直上屋顶,成环后在适当位置下行供气。有些高层建筑设有空中花园层,四周敞开,通风良好,仅安有给排水及通风管道,无安装机电设备的情况下,可将煤气管道布设在该层,让其成环,采用下环上行的供气方式。
表1 低压管网压力降分配(Pa)
人工煤气 液化气混空气
燃具定额压力PH 1000 2000
燃具前最大压力Pmax 1500 3000
燃具前最小压力Pmin 750 1500
调压站出口最大压力 1650 3150
低压煤气管道总的计算
压力降△P(含室内外) 900 1650
4 供气半径
由于新气源热值高,供气能力可大大提高,因此,可适当停开一些原有调压站。新设计中,应考虑供气半径的扩大,充分发挥调压站的供气能力。
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