清洁能源燃气下乡工程设计研究

国家对新旧动能转换，环境治理的要求日益严格，燃气下乡自2017年开始在冬季有采暖需求的北方农村地区开始大力推广。下面分设计、施工、管道检验三方面对村村通气代煤工程进行研讨。

1设计方面

离主道较近的村庄可以在沿主道敷设的中压管道上直接开口，从中压起点至村口的入村管线若在2km之内，则无需再重新单独铺设入村管线，入村中压支管线按De63口径设置。若村庄离市政中压燃气主管较远，管线超过2km或周边无燃气输送管线，可考虑等输送管线敷设后，在次年村村通气代煤项目开始后建设。中压管线开口首先考虑电熔式马鞍三通带压开口。中压管线入村后需进行减压至3~5kPa供户内用气设备。目前有三种调压方案，各有利弊。①中压在村口处进行调压，低压进村，设计树状管线供每户。优点是中压管线不进村；压力较大，泄露后影响严重的中压管线、设备都在村外，比较安全，也便于设备维护。缺点是一套调压设备需要带整个村的用户，一般只能选用调压能力、燃气流量较大的调压柜，增加了项目投资；再就是村里供气管线压力低，干管压头损失大，树状管线设置干管口径偏大，且村庄如果纵深过长的话容易导致村口供气压力偏大，而末端供气压力偏低，供气压力相对难以调整。此方案适合村庄平面地界比较方正的项目。②中压进村，中压管线沿村内纵横主道敷设，对村庄按住户分布划分供气片区，每个供气分区安装1台调压箱分区供气（目前常用的RTZ-50调压箱约可带50~70户）。管网设计仍按树状管网。优点是中压入村输送至每供气分区，管路压力损失小；分区供气，供气压力均衡，便于调压箱压力调整；管路及设备投资相较方案1要少。缺点是中压进村，在村里安装中压调压设备及管路阀门等附件，中压漏气隐患点多，且不便于管路巡查维护。再就是设备多，且需要分区施工、施压，增加了施工费用，施工工期也会相应延长。此方案适用于各种村村通燃气下乡项目，目前广泛应用。③针对方案1投资偏大的问题，对方案1进行改进，1）采用类似工业项目的自己组装的一套调压装置代替调压柜以节省设备投资，见图1。2）针对供气压力不均衡的问题，采用两级调压，即入村口安装一级调压，由中压调压至9kPa，入户前安装二级调压（采用分户调压阀），将入户压力调压至3kPa。优点一是采用二级调压可加大低压输气干管压力至9kPa，减小干管口径，减小压头损失。二是入户前安装调压阀可以对每户供气压力分别调整控制，可以保证每户供气压力稳定。是最能保证供气压力均衡的一种方案。缺点是每户投资增加一个调压阀的费用。见图2。1）、2）条改进措施可以分别结合使用，目前采用入村调压柜一级调压，入户调压阀二级调压的设计方案在山东淄博地区大范围应用，使用效果良好。管道材质及施工工艺选择，中压管道选用SDR11.0PE100级聚乙烯管，埋地敷设。低压管道尽量沿墙架空敷设，管材可选择Q235热镀锌钢管及20#无缝钢管，镀锌钢管价格便宜，但DN40口径往上需要焊接连接，焊口处镀锌层被破坏后极易腐蚀。结合经济和使用考虑，DN40及以上口径采用20#无缝钢管焊接，DN40以下使用镀锌钢管丝接。焊接应采用氩弧焊打底，手工电弧焊盖面。氩弧焊焊丝宜选用H08MnaSiA，手工电弧焊宜选用焊条型号为E4303。焊接外观质量不得低于《现场设备、工业管道焊接工程施工质量验收规范》GB50683-2011中Ⅲ级焊缝标准。焊缝内部质量射线照相检验不得低于现行国家标准《无损检测金属管道熔化焊环向对接接头射线照相检测方法》GB/T12605-2008中Ⅲ级质量要求。管道在村内穿越道路，应选用PE管道小顶管施工，穿越夹道可采用架空或埋地过路按间距4m之内按架空或埋地跨越，超过4m距离采用PE管道埋地穿越。埋地穿越可采用无缝钢管（外缠PE胶粘带防腐）或钢塑转换接头接PE管道，具体可由施工队根据自身施工水平及现场选择。防雷设计，村内架空管道一般为+3.0m，处于带防雷的村内电线杆保护范围内，可不考虑防雷。在避雷保护范围以外的屋面上的燃气管道采用焊接钢管或无缝钢管时，其壁厚均不得小于4mm。防静电设计，阀门法兰间用截面积不小于6mm2的金属导线做跨接；调压柜接地：将长2.5m的角钢打入地下，角钢顶距地面不小于0.7m，然后用扁钢将其和调压柜相连。管道静电接地，按传统做法钢制管道每50m做静电接地点费时费工费料，应考虑采用管道的立柱支墩预埋件钢筋直接埋地做静电接地，有接地要求的支墩挖基坑时可附带灌入食盐水降低接地电阻，立柱上固定管卡应与管道光洁表面直接卡死，再统一刷面漆，接触面间不再加橡胶垫。接触落地墩接地做法见图3。管线架空高度高度在满足安全基础上可根据现场实际情况适当调整管线高度，但原则上不应低于2.0m（考虑农村儿童等不安全因素）。控制阀设置，通往每个胡同的支管都应在起点位置设置支管阀门；调压箱进出口设置法兰球阀。胡同两侧都有住户的情况下，应尽量减少燃气管道跨越胡同，即应在胡同两侧各设置1条南北向支管，避免只在一侧设置1条支管，由此条支管往对面住户挨个甩过路架空入户管道。

2施工方面

村村通燃气下乡项目在施工中碰到最大的问题是对可安装燃气房间的筛选，村中住房建设往往比较随意，甚至安装规划中还包含数量不在少数的土坯房。在施工开始前应联合村委对安装燃气房间进行统一要求，给居民留出进行房屋改造的时间。原则：参考《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》及《建筑设计防火规范》。安装燃气的房间结构应达到二级防火要求，即主体结构耐火下限2小时以上。①墙体结构可行结构：实体墙，发泡砖墙；钢骨架石膏板墙，夹心（岩棉，石膏）彩钢板墙等；不可行结构：木质，三合板，空心彩钢板。屋顶（吊顶）不可行结构：PVC（预制）、聚氯乙烯（预制）、木质等；需现场判断的结构：轻钢+铝扣板、金属吊顶、自搭塑料材质。可行结构：水泥预制板等。②房间通风开口面积参考《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》为地面面积的1/10，具体符合裕度由设计及建设方现场综合判断。③应为单独房间或由实体墙与其他房间隔开。④房间内无裸漏电线，刀闸应更换为空气开关。⑤土坯房因其结构不稳定性，原则上不得安装燃气。通气房间应尽量选择靠道路的房间，灶具及燃气壁挂炉设置在一个房间内，房内土灶、简易浴池、厕所应拆除或停止使用，房间不得住人。管道敷设以沿墙架空敷设为主，若墙体结构不稳定时应在墙边打一趟立柱架空，管道架空高度应高于不稳定的墙头200mm。沿建筑物外墙的燃气管道距住人房间门、窗洞口的净距不应小于0.3m。当燃气管道与其他管线（电力线等）交叉或部分平行敷设时，应满足表1要求。在现场实际施工中，有时无法满足此间距要求，可以采用对架空燃气管线增加PVC套管的方式敷设以减小净距。PE管道敷设，聚乙烯燃气管道埋地敷设时，管道允许弯曲半径应符合表2规定。管道支架，可按管径制作架空管道三脚架，DN40口径及以下采用4#角钢制作，DN40口径以上采用5#角钢制作，支架间距取相应管径最大架空间距。目前仍有项目采用T型固定架，T型架在管道固定点处力矩较大且缺少斜撑，长时间使用极易导致金属疲劳影响支架稳定。落地支柱做法，落地支柱采用焊接钢管，经现场实际测试，高度2m以下支柱可采用DN65焊接钢管，高度2~4.5m支柱可采用DN80焊接钢管。柱基础采用450×450×500，C20混凝土浇筑，预埋件为200×200×8钢板，下焊M16螺纹钢筋腿×4，立柱与预埋件钢板满焊，并焊接至少3块固定肋板。管道防护，燃气埋地管道出地面、入户穿墙均需加钢制防护套管。套管口径按比被保护管大2号选择，套管内应采用沥青油麻填充，并用防水胶封堵两端。有施工队伍采用PVC穿墙套管，PVC套管没有刚度，对管路的保护作用意义不大，不建议使用。管道防腐，室内燃气管道刷2遍银粉，室外无缝钢管刷2道黄色面漆，防腐效果更好可按1道环氧富锌底漆，2道黄色聚氨酯面漆来刷。室外镀锌钢管可按每隔3m刷一道色环（丝接口处必须刷色环）。埋地钢管做PE胶粘带缠绕粘结防腐，出地面处胶粘带应缠绕至管道探出地面0.4m处。室内管路施工，应遵循以下规定：燃气壁挂炉（热水器）与燃气管道等设施的最小水平净距不得小于30cm；软管与家用燃具连接时，其长度不应超过2m，并不得有接口，软管应低于灶具面板30mm以上。关于设计变更，村村通燃气项目相较于一般的住宅楼、商业燃气项目施工环境复杂得多，面临着大量的协调工作、施工条件复杂多变、民俗需求各式各样（如燃气管线不能挡门楣、明明是废弃房屋也要装燃气），这样很难保证施工变动控制在10%的设计变更要求范围内，针对此复杂情况，一般应要求以设计图纸为指导，保证管径、管道走向、供气分区不变的情况下，给予施工队伍充分在现场调整施工细节的权利。待施工结束后，由设计部门和施工队共同出具竣工图纸。

3燃气管道检验

2.4管道吹扫，根据实际施工经验，管道吹扫压力可按0.24MPa，流速20m/s，按300~400m为一个吹扫段，每段应分别进行4次吹扫，每次吹扫时间持续5min。在管道末端加设一定承压能力的石棉垫，在放散阀处进行试验，逐步升压，当压力大于石棉垫承压能力时，石棉垫爆破，从而达到吹扫目的。直至排气口（白布靶盘）无杂质、无水分即为合格。室外燃气管道进行强度试验和严密性试验。室内表前阀后只进行严密性试验，介质采用空气。严密性试验压力为5kPa（引入管阀门<表前阀>至灶前阀）。在试验压力下，稳压不少于15min，并用发泡剂检查全部连接点、无渗漏、压力计无压力降为合格。燃气表后至灶具连接管阀门前可采用用∪形压力计打压，方便打压及观测。

参考文献：

[1]GB50028-2006，城镇燃气设计规范[S].

[2]CJJ33-2005，城镇燃气输配工程施工及验收规范[S].

[3]CJJ94-2009，城镇燃气室内工程施工与质量验收规范[S].

作者:石中秋 单位:德州市金翰建设工程有限公司