城鎮燃氣管網是指自門站至用戶的全部設施構成的系統，包括門站或氣源廠壓縮機站、儲氣設施、調壓裝置、輸配管道、計量裝置、管理設施、監控系統等組成。
基本介紹
- 中文名：城鎮燃氣管網
- 外文名：Urban gas pipeline network
- 組成：門站、儲氣設施、輸配管道等
- 附屬檔案：閥門、補償器、排水器、放散管
- 存在問題：野蠻施工、安裝管理問題等
- 分類：按用途、敷設方式、輸氣壓力分
分類,組成,系統的選擇,主要附屬檔案,安全問題,安全管理,
分類
燃氣管網可按用途、敷設方式、輸氣壓力、管網形狀、壓力級制等加以分類。
1. 按用途分類
⑴ 長距離輸氣管線 連線產量巨大的天然氣田或人工燃氣與用氣地區的輸氣管線，其乾管及支管的末端連線城鎮或大型工業企業，作為該供氣區的氣源點。
(2) 城鎮燃氣管道
①分配管道 在供氣地區將燃氣分配給工業企業用戶、商業用戶和居民用戶的管道，包括街區和庭院的燃氣分配管道。
②用戶引入管 將燃氣從分配管道引到用戶室內引入口處總閥門前的管道。
③室內燃氣管道 通過用戶管道引入口的總閥門將燃氣引向室內，並分配到每個燃氣用具的管道。
(3) 工業企業燃氣管道
①工廠引入管和廠區燃氣管道 將燃氣從城鎮燃氣管道引入工廠，分送到各用氣車間。
②車間燃氣管道 從車間的管道引入口將燃氣送到車間內各個用氣設備（如窯爐）。車間燃氣管道包括乾管和支管。
③爐前燃氣管道 從支管將燃氣分送給爐上各個燃燒設備。
2. 按敷設方式分類
(1) 埋地管道 城市中燃氣管道一般採用埋地敷設，當燃氣管段需要穿越鐵路、公路時，有時需加設套管或管溝，因此有直接埋設及間接埋設兩種。
(2) 架空管道 工廠廠區內或管道跨越障礙物以及建築物內的燃氣管道時，常採用架空敷設。
3. 按設計壓力分類
燃氣管道與其他管道相比，有特別嚴格的要求，因為管道漏氣可能導致火災、爆炸、中毒等事故。燃氣管道中的壓力越高，管道接頭脫開、管道本身出現裂縫的可能性就越大。管道內燃氣壓力不同時，對管材、安裝質量、檢驗標準及運行管理等要求也不相同。
我國城鎮燃氣管道按燃氣設計壓力P（MPa）分為七級。
名稱 | 壓力(MPa) | |
高壓燃氣管道 | A | 2.5<P≤4.0 |
B | 1.6<P≤2.5 | |
次高壓燃氣管道 | A | 0.8<P≤1.6 |
B | 0.4<P≤0.8 | |
中壓燃氣管道 | A | 0.2<P≤0.4 |
B | 0.01<P≤0.2 | |
低壓燃氣管道 | P<0.01 | |
燃氣輸配系統各種壓力級制的燃氣管道之間應通過調壓裝置相連。當有可能超過最大允許工作壓力時，應設定防止管道超壓的安全保護設備。
4. 按管網形狀分類
（1）環狀管網 管段聯成封閉的環狀，輸送至任一管段的燃氣可以由一條或多條管道供氣。環狀管網是城鎮輸配管網的基本形式，在同一環中，輸氣壓力處於同一級制。
（2）枝狀管網 以乾管為主管，分配管呈樹枝狀由主管引出。在城鎮燃氣管網中一般不單獨使用。
（3）環枝狀管網 環狀與枝狀混合使用的一種管網形式。
5. 按管網壓力級制分類
城鎮燃氣管網系統根據所採用的管網壓力級制不同可分為：
（1）單級系統 僅有低壓或中壓一種壓力級別的管網輸配系統。
（2）二級管網系統 具有兩種壓力等級的管網系統組成。
（3）三級管網系統 由低壓、中壓和次高壓三種壓力級別組成的管網系統。
（4）多級管網系統 由低壓、中壓、次高壓和高壓多種壓力級別組成的管網系統。
組成
城鎮燃氣門站、儲配站和調壓站是城鎮燃氣輸配系統中的重要組成部分。城鎮燃氣門站一般具有接受氣源來氣並進行淨化、加臭、貯存、控制供氣壓力、氣量分配、計量和氣質檢測等功能。當接收長輸管線來氣並控制供氣壓力、計量，向城鎮、居民點和工業區供應燃氣時，稱之為門站。當具有儲存燃氣功能並控制供氣壓力時，稱之為儲配站。兩者在設計上有許多相似之處。調壓站則具有控制燃氣壓力的功能，一般城鎮燃氣輸配系統中不同壓力級制的管網需通過調壓站連線。
（一）門站和儲配站
城鎮燃氣門站是長距離輸氣幹線或支線的終點站，城市、工業區管網的氣源站。門站規模依據區域天然氣規劃確定。
儲配站是城市燃氣輸配系統中儲存和分配燃氣的設施。其主要任務是根據燃氣調度中心的指令，使燃氣輸配管網達到所需壓力和保持供氣與需氣之間的平衡。
按儲存燃氣形態分類，氣態儲存是我國目前廣泛用於調節用氣不均勻性的儲氣方式，分低壓儲存和高壓儲存兩種。 當城鎮採用低壓氣源，而且供氣規模又不是特別大時，燃氣供應系統通常採用低壓儲氣與其相適應，需建設低壓儲配站。
低壓儲配站的作用：在用氣低峰時將多餘的燃氣儲存起來，在高峰用氣時通過儲配站的壓縮機將燃氣從低壓儲罐中抽出送到中壓管網中，保證正常供氣。
（二）調壓站
調壓站設於城市配氣管網系統中的不同壓力級制的管道之間，或設於某些專門的用戶之間，有地上式和地下式之分。站內主要設備是調壓器，其任務是按照用戶的需求，對管網中的天然氣進行調壓，以滿足用戶的需求。
調壓站的選址：
①負荷比較集中或大用戶位置→減少輸配管網；
②避開繁華地段，遠離火災及一些重要的建築物；
③個數、布置要考慮調壓室的最佳作用半徑R。
調壓站是燃氣輸送管道的關鍵設備，其功能是：按運行要求和設計規定將輸配管網的壓力調配到下一級管網或用戶所需的壓力；當系統的負荷發生變化時，將調節後的壓力保持穩定在運行或設計要求的範圍之內；控制燃氣的流量。根據壓力等級、調壓精度、附屬配置等不同功能，分有樓棟調壓箱、區域調壓箱、高壓調壓站、城市門站、超高壓調壓站等等。
系統的選擇
1. 城鎮燃氣管網採用不同壓力級制的原因
城鎮燃氣管網不僅應保證不間斷地、可靠地給用戶供氣，保證系統運行管理安全，維修簡便，而且應考慮在檢修或發生故障時，關斷某些部分管段而不致影響其他系統的工作。因此，在城鎮燃氣管網系統中，有選用不同壓力級制的必要。具體講有以下原因：
(1) 經濟性。
大部分燃氣由較高壓力的管道輸送，管道的管徑可以選得小一些，管道單位長度的壓力損失可以選得大一些，以節省管材。如由城市的某一地區輸送大量燃氣到另一地區，則應採用較高的壓力比較經濟合理。有時對城市裡的大型工業企業用戶，可敷設壓力較高的專用輸氣管線。當然管網內燃氣的壓力增高后，輸送燃氣所消耗的能量也隨之增加。
(2) 各類用戶對燃氣壓力的不同需求。
如居民用戶和小型公共建築用戶需要低壓燃氣，而大多數工業企業則需要中壓或次高壓、甚至高壓燃氣。
(3) 消防安全要求。
在城市末改建的老區，建築物比較密集，街道和人行道都比較狹窄，不宜敷設高壓或中壓A管道。此外，由於人口密度較大，從安全運行和方便管理的觀點看，也不宜敷設高壓或中壓A管道，而只能敷設中壓B和低壓管道。同時大城市的燃氣輸配系統的建造、擴建和改建過程是要經過許多年的，所以在城市的老區原先設計的燃氣管道的壓力，大都比近期建造的管道的壓力低。
2. 燃氣管網系統的選擇
城鎮燃氣輸配系統壓力級制的選擇，應根據燃氣供應來源、用戶的用氣量及其分布、地形地貌、管材設備供應條件、施工和運行等因素，經過多方案比較，擇優選取技術經濟合理、安全可靠的方案。
無論是舊有的城市還是新建的城市，在選擇燃氣管網系統時，主要應考慮的因數有：
(1) 氣源情況：燃氣的種類和性質、供氣量和供氣壓力；燃氣的淨化程度和含混量；氣源的發展或更換氣源的規劃情況。
(2) 城市規模、遠景規劃情況、街區和道路的現狀和規劃以及用戶的分布情況。
(3) 原有的城市燃氣供應設施情況。
(4) 不同類型用戶對燃氣壓力的要求。
(5) 用氣的工業企業的數量和特點。
(6) 儲氣設備的類型。
(7) 城市地理地形條件、城市地下管線和地下建築物、構築物的現狀和改建、擴建規劃。
設計城市燃氣管網系統時，應全面綜合考慮上述諸因數，進行技術經濟比較，選用技術可行、工作可靠、經濟合理的最佳方案。
3. 城鎮燃氣管網系統的分類
(1) 單級管網系統
只有一個壓力級制，即僅用一級壓力的管網輸送、分配和供應燃氣的系統。過去多指低壓單級系統。
優點：①供應系統簡單，維護管理方便；②不需要壓送設備，輸配費用小。
缺點：①由於供氣壓力低，致使管道直徑較大，一次投資費用較高；②用戶壓力波動大。 適用範圍：用氣量較小，供氣範圍為2～3公里的城鎮和地區。當供應範圍較大時，必須採用很大口徑的管網，這就使輸送單位體積燃氣的投資和金屬耗量急劇增加，是不經濟的。
(2) 中－低壓兩級制管網系統
低壓氣源廠和儲氣罐供應的燃氣經壓縮機加至中壓，由中壓管網輸氣，再通過區域調壓器調至低壓，由低壓管道供給燃氣用戶。在系統中設定儲配站以調節小時用氣不均勻性。
中—低兩級制管網系統的特點是：因輸氣壓力高於低壓供氣，輸氣能力較大，可用較小的管徑輸送較多數量的燃氣，以減小管網的投資費用。只要合理設定中—低壓調壓器，就能維持比較穩定的供氣壓力。輸配管網系統有中壓和低壓兩種壓力級別，而且設有壓縮機和調壓器，因而維護管理複雜，運行費用較高。由於壓縮機運轉需要動力，一旦儲配站停電或其他事故，將會影響正常供氣。因此，中壓供氣及二級制管網系統適用於供應區域較大、供氣量也較大、採用低壓供氣方式不經濟的中型城鎮。
①中壓B—低壓二級管網系統
氣源是人工燃氣，用低壓儲氣罐儲氣。
從氣源廠生產的低壓燃氣，經加壓後送入中壓管網，再經區域調壓站調壓後送入低壓管網。設定在供氣區的低壓儲氣罐低壓時由中壓管網供氣，高峰時，儲氣罐內的燃氣輸送給中壓（經加壓）或低壓管網。
該系統特點是供氣範圍比單級系統大，採用低壓配氣，庭院管道在低壓下運行比較安全，但投資要比中壓單級系統大。一般適用於人口密集、街道狹窄的老城區。
② 中壓A—低壓兩級管網系統
氣源為天然氣，用長輸管線末端儲氣。
天然氣由長輸管線經燃氣分配站送入該市，中壓A管道連成環網，通過區域調壓站向低壓管網供氣，通過專用調壓站向工業企業供氣。低壓管網根據地形條件可分成幾個互不連通的區域管網。
該系統特點是輸氣乾管直徑較小，比中壓B—低壓二級系統節省投資。對於街道寬闊、建築物密度較小的大中城市均可採用。
(3) 高—中—低三級制管網系統
高（次高）壓燃氣從氣源廠或城鎮的天然氣門站輸出，由高壓管網輸氣，經區域高—中壓調壓器調至中壓，輸入中壓管網，再經區域中—低調壓器調成低壓，由低壓管網供應燃氣用戶。 高—中—低壓三級制管網系統的特點是：
①三級系統通常含有中低壓兩級，另外一級管網是高壓或次高壓。
②高（次高）壓管道的輸送能力較中壓管道更大，所用管徑更小，如果有高壓氣源，管網系統的投資和運行費用均較經濟。
③因採用管道儲氣或高壓儲氣罐，可保證在短期停電等事故時供應燃氣。
④因三級制管網系統配置了多級管道和調壓器，增加了系統運行維護的難度。如無高壓氣源，還需設定高壓壓縮機，壓縮費用高。
因此，高—中—低壓三級制管網系統適用於供應範圍大，供氣量也大，並需要較遠距離輸送燃氣的場合，可節省管網系統的建設費用，用於天然氣或高壓制氣等高壓氣源更為經濟。
從長輸管線來的天然氣先進入門站經調壓、計量後進入城鎮次高壓管網，然後經次高—中壓調壓站後，進入中壓管網，最後經中低壓調壓站調壓後送入低壓管網。
該系統通常只有在大城市、並要求供氣有充分保證時才考慮選用。
(4) 多級管網系統
氣源是天然氣，城市的供氣系統可採用地下儲氣庫、高壓儲氣罐站以及長輸管線儲氣。這種管網系統一般用在居民人口眾多的特大型城市，如北京、上海。
如圖所示的城市管網系統的壓力主要為四級，即低壓（圖中低壓管網和給低壓管網供氣的區域調壓站未畫出）、中壓B、中壓A和高壓B。各級管網分別組成環狀。 天然氣由較高壓力等級的管網經過調壓站降壓後進入較低壓等級的管網。工業企業用戶和大型公共建築用戶與中壓B或中壓A管網相連，居民用戶和小型公共建築用戶則與低壓管網相連。因為氣源來自多個方向，主要管道均連成環網，從運行管理來看，該系統既安全又靈活。平衡用戶用氣量的不均勻性可以由緩衝用戶、地下儲氣庫、高壓儲氣罐以及長輸管線儲氣協調解決。
對於新建城市天然氣輸配系統，多採用高-中壓兩級系統及中壓單級輸配管網。前者適用於較大城市，其中高壓管道可兼作儲氣裝置，而具有輸、儲雙重功能。後者適用於中小城市。此兩系統中的中壓管道供氣至小區調壓裝置（箱）或樓棟調壓箱，天然氣實現由中壓至低壓的調壓後進入低壓庭院管和室內管。各小區或樓棟設調壓櫃或設樓棟調壓箱。也可中壓管道直接進入用戶調壓器調壓，用戶燃具前的壓力更為穩定。（某些國家允許）
主要附屬檔案
為了保證燃氣管網的安全運行，並考慮到檢修、接線的需要，在管道的適當地點設定必要的附屬設備。這些設備包括閥門、補償器、排水器、放散管等。
1、閥門
閥門是用於啟閉管道通路或調節管道介質流量的設備。因此要求閥門的機械強度高，轉動部件靈活，密閉部件嚴密耐用，對輸送介質的抗腐蝕性強，同時零部件的通用性好，安裝前應做嚴密性試驗，不滲漏為合格，不合格者不得安裝。
安裝閥門時應注意的問題：
（1）方向性：一般閥門的閥體上有標誌，箭頭指向即介質的流向，必須特別注意，不得裝反。因為有多種閥門要求介質單向流通，如安全閥、減壓閥、止回閥等。截止閥為了便於開啟和檢修，也要求介質由上而下通過閥座。
（2）安裝位置要從長期操作和維修著眼，儘可能方便操作維修，同時還要考慮到組裝外形美觀，閥門手輪不得向下，避免仰臉操作；落地閥門手輪向上，不得歪斜；在工藝允許的情況下，閥門手輪易位於齊胸高，以便於啟閥；明桿閘閥不要安裝在地下，以防腐蝕。有些閥門的安裝位置有特殊要求，如減壓閥要求直立地安裝在水平管道上，不得傾斜。
總之，要根據閥門工作原理確定其安裝位置，否則閥門就不能有效的工作，或不起作用。
（3）其他應注意的問題：在施工中，對各種閥門還應核對規格型號、鑑定有無損壞，消除通口覆蓋和閥內雜物，檢驗密封程度；脆性材料（如鑄鐵）製作的閥門，不得受重物的撞擊，大型閥門起吊，繩子不能栓吊在手輪和閥桿上；安裝螺紋閥門時，不要把用作填料的麻絲擠到閥門裡面；安裝旋塞時注意清除閥門包裝物和污物；安裝法蘭閥門時，法蘭之間端面要平行，不得使用雙墊，緊固螺栓時要對稱進行，用力均勻。
2、補償器
補償器作為消除管段脹所應力的設備，常用於架空管道和需要進行蒸汽吹掃的管道上。補償器常安裝在閥門的下側（按氣流方向），利用其伸縮性能，方便閥門的拆卸和檢修。在埋地燃氣管道上，多用鋼製波形補償器，其補償量約10mm左右。為防止其中存水鏽蝕，由套管的注入孔灌入石油瀝青，安裝時注入孔應在下方。補償器的安裝長度，應是螺桿不收力時的補償器的實際長度，否則不但不能發揮其補償作用，反使管道或管件受到不應有的應力。 波形補償器安裝時，應按設計規定的補償量進行預拉伸（壓縮）。波形補償器內套有焊縫的一端，應安裝在燃氣流入端，並應採取防止波補償器內積水的措施。
3、排水器
為排除燃氣管道中的冷凝水和石油伴生氣管道中的輕質油，管道鋪設時應有一定的坡度，以便在地處設定排水器，將匯集的水或油排出。
4、放散管
這是專門用來排放管道內部的空氣和燃氣的裝置。在管道投入運行時利用放散管排出管內的空氣，在管道和設備檢修時，可利用放散管放散管內的燃氣，防止在管道內形成爆炸性的混合氣體。
5、閥門井
為保證管網的安全和操作方便，地下燃氣管道上的閥門一般都設定在閥門井口。閥門井應堅固耐久、有良好的防水性能，並保證檢修時有必要的空間。考慮到人員的安全，井筒不宜過深。
安全問題
燃氣管網的安全問題帶來供氣的安全隱患，主要癥結點集中在施工破壞、安裝管理、違章建築等方面：
1、 野蠻施工
大型建築、道路工程、市政工程等的施工改造程度越來越高，在施工過程中沒有做好燃氣管網的保護措施，譬如沒有與燃氣管網管理單位聯合制定施工方案，而是盲目地野蠻施工，造成燃氣管網的破壞，中斷燃氣的正常供應，甚至導致火災、中毒、爆炸等惡性事故的發生，對社會的影響非常惡劣。
2、安裝管理問題
燃氣管網的安裝施工，是保證管網安全運行的關鍵性步驟，安全源於質量，但由於工程質量監督管理不到位，給管網安全運行留下了隱患。在安裝燃氣管網的過程中，管網質量的把控工作由監理工程師、建設單位施工管理人員、施工單位質監人員共同負責，但由於把關不到位，導致某些管網溝槽深度不足、防腐處理沒有做好等，縮短了管網的使用壽命，甚至因為與土壤接觸腐蝕而鏽蝕穿孔漏氣，成為管網安全事故問題的主要原因之一。
3、違章建築
城市燃氣管網屬於地下工程，對管網上方的建築物施工具有嚴格的要求，一般在規劃建築施工的時候，都會將燃氣管網的安全因素考慮在內，以防止施工過程中對管網的破壞。但沒有經過嚴格規劃違章建築的亂搭亂建，給燃氣管網安全運行留下了嚴重的安全隱患，譬如地下管線施工資料不齊全，在沒有辦理規劃手續的情況下，將燃氣管網的調壓設備封閉在違章建築內，甚至有些違章建築用於住人、開飯店，一旦燃氣泄露，後果將難以想像。
安全管理
針對燃氣管網安全管理問題，必須採取相應的管理對策，強化燃氣管網的安全防範工作，將管網安全事故的發生機率降到最低。
1、加強日常管理
（1）燃氣管網的日常巡檢工作是安全運行的有效保障，巡檢管理可採用分片區負責制，每天定時巡查各個管段，並填寫好巡查記錄，杜絕第三方野蠻施工行為的出現。
（2）保持高度的責任感和安全意識，在發現隱患之後，進行認真分析和解決，尤其是針對那些地形地貌改變之後的工程點，要提高檢查的力度，要抓住周邊的“蛛絲馬跡”，譬如管網上方花草樹木泛黃，則可初步判斷燃氣泄露，以便及時做好處置措施。而在其他工程施工的時候，我們要在現場勘查，了解工程是否符合燃氣管網安全管理的規定，避免工程人員由於急功近利盲目加快工程進度，而造成燃氣管網設施的破壞。
（3）周期性採用鑽探機打探孔檢測，對於重點管網位置，可設定固定檢測井，以進行定期巡檢，譬如電力溝或者熱力溝附近的管線，可縮短巡檢周期，強化巡檢的措施。
2、安裝管理水平的提高
燃氣管網安裝管理水平的提高，需要強化管網安裝管理的工作，從源頭控制好安全防範的工作。
（1）報裝審批程式的把關，政府相關的規劃部門和城建部門，在核發燃氣管網施工許可證的時候，要求建設單位與施工管線周邊管線產權單位進行積極協商溝通，必要時召開施工協調會議，要求施工單位做好防範措施之後，再核發施工許可證。
（2）合理安排工期，採用現代工程管理的方法，公開招標規劃、材料供應、施工和監理等工程，項目由指定的負責人負責，實行工程質量的綜合管理，防止工程管理漏洞存在。
（3）規範設計管網，燃氣管網的平面布置，要求升高城市道路的等級，以便在發生燃氣泄露之後，可自動疏導燃氣深入疏鬆的土壤和其他隱蔽空間，同步設計管網與其他隱蔽工程的交叉，以及規劃管網設備的安全監控系統。
（4）把關管道材料，不合格的材料埋設在地下，隨時可能發生事故，解決這一問題的最佳方法是把關材料的質量，一方面是完善行業監管和企業自律相結合的質量管理制度，提高材料生產質量水平，另一方面是以公開招標的方式，實行材料廠家質量終身制責任，並推廣價格性能比，比較合理的新型材料，譬如PE管道、鋼骨架PE管等。
（5）竣工之後，燃氣管網在運行前需要做好驗收工作，檢驗不合格、竣工資料不齊全、通氣方案不合理、分工不明確、人員不到位、違章占壓沒有治理、試壓不合格、通氣用戶不在家等情況，都不能予以通氣，以確保置換通氣點火的過程絕對安全。
3、減少違章的不安全因素
燃氣管網是城市基礎建設的重要組成部分，一旦泄露將造成不可預估的損失。而違章建築是管網運行的不安全因素，我們需要做好事前防範和事後搶救的工作。
（1）為了確保燃氣管網的安全運行，我國國務院於2011年3月1日實施了第583號令《城鎮燃氣管理條例》，其中規定：“任何單位和個人都無權改動燃氣設施，或在燃氣管道安全防護帶內建設與燃氣無關的建築物、構築物、挖坑、取土、植樹、埋桿、堆料、爆破、鑽探或從事其他妨礙燃氣管道安全的行為。”該規定一方面要求燃氣管網和周邊其他建築互不干擾的原則，為燃氣管網周邊的違章建築提出明確禁止要求，另一方面有效避免燃氣管網與其他管網的交叉衝突。
（2）控制建築物與燃氣管網之間的距離，避免建築物占壓燃氣管網，在建築物的周圍設定防護帶，直埋的燃氣管道，相關部門要對其附近的建築進行嚴格監管，不能夠違章建設，以免管道出現疲勞而開裂，燃氣公司在定時檢查管網周邊的建築物情況，一旦發現存在違章建築物威脅燃氣管網安全，則要及時與相關部門溝通，協商提出解決方案。
