提高城鎮(zhèn)燃氣工程設計經(jīng)濟性的研究

代明亮

（中國市政工程西南設計研究總院有限公司，四川成都 610000）

隨著我國《天然氣十三五規(guī)劃》的施行及《加快推進天然氣利用的意見》的發(fā)文敲定，燃氣的運用范圍變得更加廣泛，并且縱觀全局，我國的燃氣整體發(fā)展趨勢為上升狀態(tài)，燃氣作為城鎮(zhèn)居民生活主要能源以及工業(yè)生產重要能源，其已經(jīng)成為居民生活和經(jīng)濟發(fā)展必不可少的基礎設施之一。在眾多基礎設施中，燃氣發(fā)揮著至關重要的作用，城市燃氣的運用不但能給居民生活、工業(yè)生產等帶來便捷，同時能減輕環(huán)境壓力，提高居民的生活水平，降低工業(yè)的能耗水平。

1 城鎮(zhèn)常規(guī)燃氣工程的經(jīng)濟性轉變與需求

燃氣在居民、商服用戶、工業(yè)用戶、燃氣汽車、采暖等領域被廣泛運用，燃氣的使用不但能解決用戶的能源需求，而且能提高人們生活的便利，工業(yè)生產的效率。整體看來，燃氣的社會效益比較高。由于燃氣的普及，我國燃氣工程不斷壯大，在此過程中經(jīng)過不斷的學習和摸索，燃氣工程的設計水平也逐漸提高。燃氣工程設計中，關鍵是要注重工程的安全與質量問題，尤其要嚴格把控方案設計的合理性和選材的合理性，同時，在設計過程中需要嚴格把控成本。

在我國，燃氣工程大規(guī)模的實施不僅解決了人們的能源需求，而且很大程度上促進了社會經(jīng)濟的發(fā)展，對此，燃氣的工程設計也要隨著行業(yè)的發(fā)展得到提升，其關鍵是資源的有效利用，這不單是在建設時期要考慮到資源消耗問題，也要控制后期的設備維修、升級以及更新中的資源消耗。目前看來，還沒有出現(xiàn)完全可替代燃氣的新能源，因此燃氣依然是一種可持續(xù)利用的能源，所以在工程設計時要秉持長遠利益的原則，安全質量問題是首要，經(jīng)濟效益是其次，在保證質量的前提下注重性價比，這樣一來提高燃氣工程的經(jīng)濟性已成當前燃氣工程行業(yè)的第一要務，經(jīng)濟化不僅是企業(yè)的剛需，更是國家和國民的剛需。

2 城鎮(zhèn)常規(guī)燃氣工程經(jīng)濟性設計轉變中存在的弊端

2.1 設計與現(xiàn)實施工之間的偏差

即使工程設計時進行了周密的計劃，受施工條件、材料供貨等原因的影響，可能會出現(xiàn)實際施工情況和原始設計出現(xiàn)偏差的問題，雖然偏差能降到最大，但是一旦出現(xiàn)絲毫的偏差，都會對整體工程效益造成影響，質量和經(jīng)濟效益都會受到不同程度的損害，對此需要做好預防措施。

2.2 設計理念需要轉變

做好燃氣工程設計工作，有利于后續(xù)根據(jù)計劃來施工，保證工作質量。盡管在設計方案中會有相關預案的體現(xiàn)，但在實際施工過程中會出現(xiàn)不同的問題，因此為了確保施工質量和經(jīng)濟效益最大化，有必要提前試用方案，這樣可避免在施工過程中出現(xiàn)不必要的材料浪費，其中關鍵在于設計者的設計理念和經(jīng)驗，但在我國實際燃氣工程設計中，受思想和設計理念禁錮的設計者有很多，陳舊死板的設計理念會影響到燃氣工程的發(fā)展，也會對燃氣設計發(fā)展形成阻礙，因此，在保證安全的前提下，以提高工程經(jīng)濟性為目的，設計者要用發(fā)展的眼光看問題，多學多看，敢于直視自己的問題并解決，樹立科學的設計理念。就往常經(jīng)驗來看，設計理念的落后和錯誤會直接造成工程質量不符合要求，進而影響項目經(jīng)濟效益，因此，必須認真做好考察工作，在此基礎上進行方案設計。

3 城鎮(zhèn)常規(guī)燃氣工程經(jīng)濟性設計的原則

3.1 質量是一切工程的基礎

在任何情況下，工程的質量是整個工程的靈魂，脫離質量問題，再完美的工程、獲得再多的經(jīng)濟效益都毫無意義，因此要把工程質量放在第一位。燃氣工程作為便民工程，其與居民的生命財產安全有著密不可分的關系，且燃氣作為一種易燃易爆的氣體，受外界因素影響，在運輸?shù)倪^程中極易發(fā)生安全事故，一旦出現(xiàn)問題，燃氣爆炸或燃燒的傷害極大且不可逆，因此考慮工程經(jīng)濟利益時必須以保證質量為前提。

3.2 在質量基礎上提高經(jīng)濟效益

目前燃氣工程設計的主要目的是實現(xiàn)經(jīng)濟效益，但由于質量是工程的根本，與經(jīng)濟效益相比質量為更優(yōu)選擇，因此要想在保證產品質量的同時實現(xiàn)利益最大化，應選用高水準的設計人才，從設計方案和材料選擇入手，設計采用多種思路方式，多設計幾套施工方案，在實際施工過程中可擇優(yōu)選擇，同時選用高性價比的材料，以提高經(jīng)濟效益。

3.3 從大方面思考，從小方面落實

經(jīng)過多年的發(fā)展，我國的燃氣工程具備一定程度的格式化與規(guī)模化，要想當前情況有所改變，不能大規(guī)模改革，必須保證科學合理的理論設計，從整個工程統(tǒng)籌考慮，保證工程的經(jīng)濟效益，保證工程經(jīng)濟效益的方法必須從各方面的細則入手，例如，針對不同地區(qū)應采取不同的管線鋪設方式。為了提高合理性，需要更加貼合實際，但這并不表明原來的施工和設計有誤，經(jīng)濟性設計只是在原來的基礎上優(yōu)化和調整，切實理解更科學的理論，并運用到設計中。

4 提高燃氣工程設計經(jīng)濟性的優(yōu)化措施

4.1 合理地選擇燃氣管材

我國燃氣工程的施工以質量為第一考慮對象，運用的主要材料為鋼管與聚乙烯管（Polyethylenepipe，PE 管）兩種。想實現(xiàn)經(jīng)濟效益就要具體問題具體實施，針對不同問題不同分析，結合地理位置判斷兩種材質管材的具體運用。目前燃氣施工中運用的鋼管分為四類，分別是螺旋焊縫鋼管、直縫鋼管、無縫鋼管和鍍鋅鋼管，這4種鋼管的優(yōu)點和用法存在差異。螺旋焊縫鋼管、直縫鋼管主要特點是牢固性強，多用于長距離、大口徑的高壓、次高壓長輸管線中；無縫鋼管多用于城市中壓、低壓埋地管網(wǎng)及燃氣場站中；鍍鋅鋼管多用于小口徑低壓架空管網(wǎng)中。鋼管工藝的提高給燃氣工程設計人員帶來新的設計靈感，在設計過程中設計師可大膽發(fā)揮，用新型的PE 管代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼材管道，雖然目前PE 管得到了普遍的應用，但除了壁薄高質價廉的特點以外，其硬度性能方面存在缺陷，在一些區(qū)域使用鋼管會比使用PE 管具有更好的效果，此外，PE 管屬于新型材料，正在不斷更新?lián)Q代，具體何時采用與其究竟能帶來多少經(jīng)濟效益都取決于技術的進步。

目前，根據(jù)類似城市管網(wǎng)敷設情況，埋地管材可供選擇的主要有PE 管和鋼管，兩者對比如表1所示。

表1 鋼管與PE管性能對比

結合以上對比分析，在城市燃氣管網(wǎng)設計中，高壓、次高壓埋地管網(wǎng)多采用螺旋焊縫鋼管、直縫鋼管；中低壓埋地管網(wǎng)則以PE 管為主，特殊穿跨越或架空地段采取無縫鋼管，建議埋地中壓燃氣管道公稱直徑DN ＞300mm 的管道除特殊地段均采用無縫鋼管；公稱直徑DN ≤300mm 的管道均采用PE 管；室外低壓架空管道則選用鍍鋅鋼管。

4.2 對供氣片區(qū)用氣量進行估算

不同地區(qū)的管徑要以當?shù)赜脷饬縼磉M行設計，用氣量的大小直接影響管網(wǎng)壓力等級的選擇、管道口徑的大小，這個數(shù)據(jù)是復雜的，不同城市不同群體用氣量也不同，因此在項目實施前需對用氣片區(qū)居民用戶、商服用戶、工業(yè)用戶、燃氣汽車、燃氣采暖等用戶的用氣量進行估算，確定合理的燃氣輸配系統(tǒng)，確保項目執(zhí)行過程中不存在嚴重誤差。

4.3 注重近、遠期用戶燃氣使用量的需求

在管道設計時，建設單位更重視近期用戶用氣量的穩(wěn)定性，缺少對用戶發(fā)展的長期研究，這會對管道燃氣供應的持續(xù)穩(wěn)定需求產生影響。要想改善這種情況，建設單位需要結合本區(qū)域的實際情況和相關規(guī)范做出合理決策，為潛在的長期用戶保留一定數(shù)量的天然氣供應，對于大工業(yè)用戶的供應[3]，可提高管道的壓力等級，建設專用管道單獨供應，減少大工業(yè)用戶對城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)的用氣沖擊。因此，在天然氣工程項目建設過程中，初始規(guī)劃起著重要作用，可有效避免后期因為管道無法滿足燃氣供應需求而出現(xiàn)返工情況。此外，在城市燃氣管道建設過程中，建設單位應根據(jù)相關建設標準和條件的差異合理確定管道埋深，以支持管道運行的安全性和燃氣供應的經(jīng)濟性，保證設計能更安全合理。除此之外，安裝部門也要做好把控，協(xié)調好二者之間關系，設計服務兩頭抓可減少投資經(jīng)濟成本。

4.4 合理布局供氣單元內的供氣管線

為了提高燃氣工程項目的經(jīng)濟性，對管道進行整合時要確保原供氣裝置能正常使用，必須根據(jù)規(guī)劃統(tǒng)計供氣裝置中的所有用戶，分析并合理評估未來的發(fā)展趨勢。根據(jù)收集的原始數(shù)據(jù)，必須適當選擇燃氣調壓設備以支持氣體的長期供應。燃氣調壓設備布置地點應靠近負荷中心，從而防止大用戶需要燃氣時不能正常供氣。所以，在項目前期，相關人員必須科學規(guī)劃，防止產生不必要的管網(wǎng)改造和浪費。

4.5 改善站區(qū)的工藝管線

站區(qū)管線布置較為復雜。除保證供氣外，還需考慮供氣是否充足、后續(xù)供氣是否能滿足用戶要求。總體而言，大多數(shù)站區(qū)的后續(xù)居民用戶、工商業(yè)用戶將增加，導致燃氣供應需求增加。因此，站區(qū)內的管道布置需要考慮站區(qū)的擴大和工商業(yè)及未來居民用氣量的增加，對不同地區(qū)的城市用氣市場進行調查和估算。

4.6 優(yōu)化管線埋設深度

管道埋深對燃氣項目的經(jīng)濟性具有影響。為了保證燃氣工程的質量，提高工程的經(jīng)濟性，燃氣管道埋深除滿足相關規(guī)范的要求外，還需要結合不同的地質條件、管線周邊的施工條件等，由設計師、業(yè)主、當?shù)刂鞴懿块T進行溝通，確定合理的埋設深度，避免不必要的后續(xù)問題。

4.7 合理設置閥門

為了在初期減少資金的投入，城市燃氣工程設計部通常采取減少閥門的方式，但是此種方式只能短暫造成資金縮減的假象，長遠看來，一旦出現(xiàn)維修的情況會極大加大維修難度，從而導致維修費用增加，在日常的維護中也會造成不便。因此，一定要根據(jù)實際需求來合理設計閥門，保證合理性和合規(guī)性，以此為基礎考慮工程的經(jīng)濟性。閥門的設置需結合輸配管網(wǎng)的整體性考慮，在主干管道，支狀管道上合理設置。

4.8 管道附屬設施的合理選擇

一般輔助管道安裝的零件設施主要有壓力調節(jié)器、過濾器和流量計。輔助設備不同安裝方法也不同，想要實現(xiàn)燃氣工程高收益，應全面考慮不同地區(qū)輔助設施的選擇，不同的供氣條件適合不同的設計方案。可以按照不同的供氣條件設計幾種通用的輔助裝置設計方案，并采用建立圖紙或者固化成果的方式展現(xiàn)出來，以便于工程建設的開展。

5 解決燃氣管道設計施工中的問題

5.1 解決管道道路穿越問題

對于此類問題，主要原因是管道道路的實際建設與建設計劃不符。因此，對于此類問題的預防，施工單位需要根據(jù)對施工現(xiàn)場勘察和數(shù)據(jù)的了解制定出多種施工方案，然后利用信息技術將每個方案轉化為模型，分析施工現(xiàn)場情況和現(xiàn)有的施工技術問題和缺陷，并對其進行優(yōu)化，最終選擇最適用的施工方案。針對管道道路穿越問題的解決，如道路需要開挖，開挖前需征得有關部門的同意與配合，并協(xié)調施工時間；如果采用非開挖法，施工單位要掌握問題的確切位置，由高級專業(yè)人員進行鉆孔和頂管。但需要注意的是，應加強機械設備的使用和管理，避免干擾其他管道的運行和使用，同時提高加工效率。

5.2 解決地基沉降問題

解決這類問題主要是施工單位需要優(yōu)化施工流程。施工單位需要認真勘察施工現(xiàn)場，了解地質情況，采用大口徑套管的方法解決地基沉降問題。如果出現(xiàn)地基沉降問題，需要加固地基，改進燃氣管道的連接方式或者增加支撐。

5.3 解決管道焊接問題

施工單位要做好安全管理，嚴格按照焊接要求進行管道接頭的探傷處理。如未達到探傷處理標準，焊前清理焊位，去除雜質，選擇科學工藝焊縫。同時，焊接時盡量選擇晴天，避免在雨天焊接，以免影響焊接質量。

6 結束語

許多先進技術、先進的設計經(jīng)驗已運用到燃氣工程設計中，面對激烈的市場競爭，在保證燃氣工程質量安全的前提下，在具體設計中，需找到相應的優(yōu)化措施，提高燃氣工程設計的經(jīng)濟性。