農(nóng)村氣代煤工程設(shè)計(jì)方案研究

栗瑞昌

中燃投資有限公司，廣東 深圳 518000

近幾年，因我國尤其是北方地區(qū)大氣污染嚴(yán)重，中國燃?xì)饪毓捎邢薰卷憫?yīng)國家大氣污染治理環(huán)保政策，承擔(dān)起東北、華北、西北及華中的農(nóng)村氣代煤工程。農(nóng)村氣代煤安裝基礎(chǔ)條件差，從設(shè)計(jì)、安裝到運(yùn)營都沒有成熟的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。為此，文章以華北區(qū)域氣代煤工程為背景，對農(nóng)村氣代煤工程設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了研究。

1 氣源選擇

華北區(qū)域氣代煤工程的氣源形式主要有接駁現(xiàn)有管道天然氣和新建氣源場站兩種，其中新建氣源場站又分為撬裝式移動氣源站與固定氣源站兩種類型。選擇氣源方案時應(yīng)對不同的氣源、不同的供氣形式進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，綜合考慮運(yùn)輸成本、氣價成本、運(yùn)營成本及補(bǔ)貼政策等多種因素來選取最優(yōu)氣源方案，原則上優(yōu)先采用管道氣源方案。采用新建氣源場站方案時，可通過供氣方免費(fèi)提供設(shè)備、租賃設(shè)備、自建設(shè)備等多種方式降低建站成本，綜合考慮氣源方案的經(jīng)濟(jì)合理性。通過多方案論證比選，總結(jié)出了以下幾種氣源方案可供選擇。

（1）項(xiàng)目周邊存在管道天然氣，且接駁管道氣所產(chǎn)生的專供管道投資不大于新建氣源場站的投資時，優(yōu)先選用接駁現(xiàn)有管道天然氣氣源方案。

（2）項(xiàng)目周邊無管道天然氣，或接駁管道氣所產(chǎn)生的專供管道投資大于新建氣源場站的投資，應(yīng)結(jié)合氣價成本、運(yùn)營成本、補(bǔ)貼政策等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析確定最優(yōu)氣源方案，原則上優(yōu)先采用管道氣源方案。

（3）新建氣源場站項(xiàng)目共有兩種建站形式，分別為撬裝式移動氣源站與固定氣源站。撬裝式移動氣源站應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)膬饬考案叻逍r流量選取合適的氣源方案；固定氣源站近期應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)膬饬考案叻逍r流量選取合適的氣源方案，遠(yuǎn)期應(yīng)考慮應(yīng)急調(diào)峰的需求。

（4）新建氣源站項(xiàng)目應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)卣畬庠凑镜膱?bào)建、消防及竣工驗(yàn)收等要求選擇氣源站的形式，考慮建站周期及供氣需求，推薦采用撬裝式移動氣源站。采用撬裝式移動氣源站時，可以選擇LNG槽車供氣站、LNG撬裝氣化站、小型集成式LNG供氣站進(jìn)行供氣，其中小型集成式LNG供氣站需要配合移動加液車對LNG儲罐進(jìn)行加液。

項(xiàng)目所在地區(qū)沒有氣源規(guī)劃時，為了解決當(dāng)前的氣源問題，可采用臨時撬裝式移動氣源站過渡，管道氣通氣后再撤銷臨時站的做法，最后形成管道氣為主，LNG氣化站調(diào)峰為輔的供氣模式。

2 村莊供氣模式的比選分析

儲配站調(diào)壓后，0.4Mpa進(jìn)入市政中壓，市政中壓沿路穿河埋地敷設(shè)到各個自然村，通過摸索與實(shí)踐，與設(shè)計(jì)院多方溝通，目前已經(jīng)發(fā)展了四種村內(nèi)的供氣模式。

（1）第一種供氣模式：調(diào)壓箱供氣。此模式是借鑒城鎮(zhèn)的樓棟調(diào)壓供氣模式。庭院中壓進(jìn)入村內(nèi)后分N個支路，支路終端設(shè)置N個調(diào)壓箱，每個調(diào)壓箱覆蓋大約40戶左右，400戶的自然村大概設(shè)置10個調(diào)壓箱，0.4Mpa經(jīng)過調(diào)壓箱調(diào)壓至3kPa進(jìn)入戶內(nèi)。此模式的優(yōu)點(diǎn)是分區(qū)域分片調(diào)壓，有利于檢修，局部區(qū)域出現(xiàn)故障時不影響其他區(qū)域的供氣；缺點(diǎn)是工程投資較大，村內(nèi)埋地敷設(shè)工程量大，村內(nèi)管道開挖敷設(shè)協(xié)調(diào)有難度。

（2）第二種供氣模式：調(diào)壓柜供氣。中壓管道敷設(shè)至調(diào)壓柜，經(jīng)調(diào)壓后采用低壓管網(wǎng)（運(yùn)行壓力為3kPa）輸送至各用戶，計(jì)量后為用戶供氣。此模式的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)壓柜后只架空低壓管道，減少了村內(nèi)的埋地敷設(shè)，投資大大減少；缺點(diǎn)是架空管道直徑較大，未分區(qū)供氣，一旦局部出現(xiàn)燃?xì)夤收蠈⒂绊懻麄€村的燃?xì)夤?yīng)，易造成大面積停氣事故。

（3）第三種模式：調(diào)壓柜配低低壓調(diào)壓器供氣。中壓管道敷設(shè)至調(diào)壓柜，經(jīng)調(diào)壓后采用低壓管網(wǎng)（運(yùn)行壓力為9kPa）輸送至各用戶，再經(jīng)過低低壓調(diào)壓器調(diào)壓至燃具額定壓力，計(jì)量后為用戶供氣。此模式的優(yōu)點(diǎn)是通過設(shè)置低低壓調(diào)壓器裝置，極大地縮減了架空管道的直徑，從而達(dá)到減少工程投資的目的；缺點(diǎn)是增加低低壓調(diào)壓器裝置的同時，也增加了燃?xì)庑孤┑娘L(fēng)險，尤其是在北方寒冷地區(qū)，將嚴(yán)重影響調(diào)壓器的使用壽命，低溫也影響調(diào)壓器的調(diào)壓功能，甚至?xí)颦h(huán)境低溫造成調(diào)壓器失調(diào)，從而導(dǎo)致安全隱患。

（4）第四種模式：調(diào)壓箱配低低壓調(diào)壓器供氣。中壓管道敷設(shè)至各調(diào)壓箱，經(jīng)調(diào)壓后采用低壓管網(wǎng)（運(yùn)行壓力為9kPa）輸送至各用戶，再經(jīng)過低低壓調(diào)壓器調(diào)壓至燃具額定壓力，計(jì)量后為用戶供氣。此供氣模式的優(yōu)缺點(diǎn)與調(diào)壓柜配低低壓調(diào)壓器供氣模式一樣。

經(jīng)過多方案的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)論證，以及多方案實(shí)踐后的對比分析，根據(jù)不同的村鎮(zhèn)類型并結(jié)合實(shí)際情況，摸索總結(jié)出了到目前為止相對成熟的供氣方式的選取模式，已經(jīng)在集團(tuán)內(nèi)部氣代煤工程中廣泛應(yīng)用，如表1所示。對于聚集型農(nóng)村，首選調(diào)壓箱供氣方式，次選調(diào)壓柜供氣方式；對于分散型農(nóng)村，首選也是調(diào)壓箱供氣方式，次選為調(diào)壓箱配低低壓調(diào)壓器供氣方式，調(diào)壓柜供氣方式不宜采用。

表1 供氣方式選取表

3 安裝方式

（1）管道敷設(shè)方式的選取。農(nóng)村氣代煤工程燃?xì)夤艿婪笤O(shè)方式主要有兩種：埋地敷設(shè)（含開挖和定向鉆穿越）及架空敷設(shè)。燃?xì)夤艿兰芸辗笤O(shè)相較于埋地敷設(shè)有架空燃?xì)夤艿佬孤r易發(fā)現(xiàn)、易排空，施工費(fèi)用較低，施工周期較短的優(yōu)點(diǎn)；有架空燃?xì)夤艿佬孤r擴(kuò)散范圍較廣，安全性較差的缺點(diǎn)。通過以上綜合分析，中壓燃?xì)夤艿劳扑]采用埋地的敷設(shè)方式，低壓燃?xì)夤艿劳扑]采用架空的敷設(shè)方式。經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)踐并多方案技術(shù)、經(jīng)濟(jì)論證比選，編制管道敷設(shè)方式推薦表如表2所示。

表2 管道敷設(shè)方式推薦表

（2）燃?xì)獗戆惭b方式。由于農(nóng)村用戶分散，人員素質(zhì)參差不齊，為了控制輸差、方便入戶安檢及防止偷盜氣，采用戶外掛表，并配套表箱（應(yīng)用防雨插卡窗口）的方式。如需安裝低低壓調(diào)壓器，應(yīng)集成在表箱內(nèi)。

（3）壁掛爐安裝位置。在滿足安全使用要求的前提下，壁掛爐安裝位置應(yīng)與炊事灶具位置相對集中。安裝在戶內(nèi)時，應(yīng)安裝在通風(fēng)良好、給排氣條件良好的廚房或非居住房間內(nèi)，不得安裝在衛(wèi)生間內(nèi)。壁掛爐的安裝應(yīng)滿足《家用燃?xì)馊紵骶甙惭b及驗(yàn)收規(guī)程》（CJJ 12—2013）的要求。

4 管材及設(shè)備選型

（1）市政中壓管材的選取：埋地中壓管道時優(yōu)先選用聚乙烯管道，遇特殊情況可選用無縫鋼管。架空中壓管道優(yōu)先采用焊接鋼管，遇特殊情況可選用無縫鋼管。（2）庭院低壓管道管材的選取：埋地低壓管道優(yōu)先選用聚乙烯管道，遇特殊情況可選用焊接鋼管。架空低壓管道優(yōu)先選用焊接鋼管，當(dāng)管子公稱尺寸≤DN50，且管道設(shè)計(jì)壓力為低壓時，宜采用熱鍍鋅鋼管；當(dāng)管子公稱尺寸＞DN50時，宜采用無縫鋼管或焊接鋼管。（3）戶內(nèi)管道管材的選取：戶內(nèi)低壓架空管道優(yōu)先選用鍍鋅鋼管。（4）計(jì)量設(shè)備的選取：居民用戶燃?xì)獗聿捎脩敉鈷毂恚瑸楸ＷC計(jì)量準(zhǔn)確、減少輸差，應(yīng)采用帶溫壓補(bǔ)償功能的IC卡皮膜表，并配置防盜表接頭，推薦采用G2.5規(guī)格。（5）埋地燃?xì)夤艿勒戏綉?yīng)設(shè)置標(biāo)志樁或標(biāo)志塊，直線段每50m設(shè)1個，轉(zhuǎn)彎、三通、管段末端處加設(shè)；標(biāo)志樁采用水泥、模壓復(fù)合材料或玻璃鋼材質(zhì)，標(biāo)志塊推薦采用復(fù)合材料或不銹鋼材質(zhì)。

5 結(jié)束語

農(nóng)村氣代煤工程對中國的燃?xì)庑袠I(yè)而言是個偉大的創(chuàng)舉，燃?xì)庀锣l(xiāng)也是大勢所趨，氣代煤工程從設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)營都沒有成熟的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，只能邊干邊摸索，邊干邊總結(jié)。氣代煤工程項(xiàng)目復(fù)雜，點(diǎn)多面廣、基礎(chǔ)設(shè)施差，農(nóng)民安全意識薄弱，極易發(fā)生安全事故，但氣代煤工程關(guān)乎成千上萬居民的人身安全，為了從根本上消除安全隱患，避免重大安全事故的發(fā)生，項(xiàng)目的前期設(shè)計(jì)至關(guān)重要，只有高度重視氣代煤工程的前期設(shè)計(jì)，才能從根本上消除后期的安全隱患，才能讓氣代煤工程真正造福于農(nóng)民。