三供一業燃氣改造工程施工技術研究及應用

楊文楠

(太原天然氣有限公司，山西 太原 030006)

1 工程概況

山西省太原市西山煤電(集團)西山礦區居民小區，有500余棟職工家屬樓24 000余戶的天然氣設施設備原由西山煤電集團后勤維修中心自行維護管理。家屬樓燃氣設施設備大多是在20世紀80年代建成投運的焦爐煤氣設施設備的基礎上，于2010年前后通過天然氣置換改造而成。原管道中運行的燃氣氣源為焦爐煤氣，因焦爐煤氣雜質較多，焦油、奈等易造成管道堵塞，氨、苯等腐蝕性氣體對管道及設備腐蝕嚴重，加之管道及相關設施已運行30多年，截止到2020年已超過設計使用壽命，存在很大的安全隱患,燃氣設施從運行、管理和維檢上都亟待改造。

本文從老舊小區燃氣設施改造工程施工方案選擇、燃氣表的選用、工程經濟性、消除安全隱患等方面出發，討論并分析了“三供一業”供氣設施改造工程過程中需考慮的因素及燃氣設施改造后的實際應用、安全保障等實際情況，為今后類似老舊小區燃氣改造工程提供參考。

2 燃氣管線改造方案

已有燃氣管線改造與新鋪設燃氣管線有著諸多不同，在設計方案、施工要求、材料選擇、管線送氣等多方面均有較大的變化。首先，新鋪設燃氣管線在房屋建筑前期設計時已綜合燃氣管線及設備位置，而燃氣管線改造須根據現場實際情況重新確定管線和設備位置，前期無法明確需結合改造現場情況確定。其次，新鋪設燃氣管線無需考慮送氣環節等因素，而燃氣管線改造項目須把因管線改造而造成的用戶停氣時間將到最低。

2.1 管線輸配方案

本項目涉及西山煤電(集團)西山礦區家屬區24 000余戶居民，家屬區現狀均已接入管道天然氣。本次改造方案是以各個小區周邊天然氣現狀中低壓管道為起點，起點之后已超期運行的中低壓燃氣干線、支線和調壓站以及所有小區的庭院管線、戶內管線、燃氣表，全部更換。市政道路上中低壓燃氣干線、支線改造管材以鋼管為主，調壓站優先改造為調壓柜，為避免對用戶出行造成不便，盡量減少路面開挖，樓前燃氣管改造為室外架空管道，為減少對用戶戶內廚房的破壞，燃氣表統一改造為室外集中表箱形式，表后管道采用燃氣輸送用不銹鋼波紋金屬軟管。改造完成后，原有的調壓站和廢棄燃氣管道由燃氣企業進行專業的安全拆除或惰性氣體置換。

結合項目現狀充分利用周邊現有的燃氣管網設施，在滿足項目區域規劃發展用氣負荷的前提下，盡量減少工程量，降低投資。考慮本項目現運行的燃氣管道壓力級別及本工程燃氣用戶的用氣需求和特點，對本工程區域內現狀調壓站在原址進行升級改造，以滿足改造小區內居民用戶使用要求。

2.2 埋地及架空燃氣管道材料選用

根據《城鎮燃氣設計規范》(GB 50028—2006)并結合目前實際燃氣工程使用情況，用于燃氣輸送用的城鎮中低壓燃氣工程管材主要有：鋼管，鑄鐵管和聚乙烯塑料管(PE管)。

1)鋼管：目前燃氣常用鋼管有焊接鋼管和無縫鋼管。鋼管的特點是耐高壓、耐振動、管壁薄、重量較輕、管材易加工。但鋼管價格高，耐腐蝕性差。但是目前防腐技術較高，可以直接在廠內預制，所以防腐問題很好解決。

2)鑄鐵管：常用的鑄鐵管分為灰口鑄鐵管和球墨鑄鐵管兩種。灰口鑄鐵管因其加工工藝簡單、耐腐蝕性能好、使用壽命長，在過去應用最廣。但由于存在機械強度低、脆性大、接口質量不易保證、容易發生爆管等問題，近年來已經被建設部列為淘汰產品。球墨鑄鐵管強度幾乎接近于鋼材，同時又保持了鑄鐵耐腐蝕等優點。球墨鑄鐵管一般采用推入式楔形膠圈柔性接口及法蘭壓蓋承口連接，施工安裝方便，接口的水密性好，抗震效果好，其使用壽命是灰鑄鐵管的1.5～2.0倍，是鋼管的3～4倍。但是在使用天然氣或者煤層氣的過程中由于密封性能不好，容易泄露，所以很少使用。

3)聚乙烯塑料管(PE管)：因PE管獨特的物理、化學特性，具有耐腐蝕、重量輕、管道內壁流動阻力小、使用壽命長、抗拉強度較大、抗變形性能較好、生產周期短、施工速度快等優點，近年以來，PE管因其原材料的性能、管材及管件的生產工藝、連接方法的成熟，施工技術經濟優勢較為明顯且小管徑管材采購成本較低，所以無論是在燃氣輸送領域或是其他給水、排水等領域，都得到了廣泛的應用，而且作為首選材料進行推廣使用。但PE管機械性能不如鋼管，大管徑管材價格較高，并且管道對防曬有一定要求，以避免管材老化不能長時間露天存儲。

通過對以上三種燃氣常用的管材進行綜合比較，PE管在施工方式、施工周期、管輸能力、使用壽命等方面比鋼管有較為明顯的優勢，因此，本工程埋地燃氣管道在管徑不大于DN300時使用PE管，當管徑達到DN300時，由于PE管焊接難度大，管材、管件成本較高導致工程造價高于鋼管，因此，埋地燃氣管管徑達到DN300時采用鋼管。架空管道因須暴露在室外環境中，機械性能、抗老化及防腐性能要求較高，故選用工廠定制的涂刷高等級防腐層的燃氣專用無縫鋼管。

2.3 燃氣表掛表方案

本項目為老舊住宅樓燃氣改造，故主要施工作業不能對住戶戶內現有居住環境造成影響，若采用戶內掛表方式勢必對居民屋內裝修造成一定的破壞。鑒于以上因素，本項目燃氣表安裝采用戶外集中掛表方式。戶外集中掛表方式有以下優點。

1)燃氣表戶外安裝，使用戶室內燃氣管道的接頭數量大幅減少，潛在漏氣隱患也相應大幅減少，極大降低了燃氣泄漏的風險，同時有利于燃氣公司后期的集中管理和安檢維護、檢查。

2)燃氣表戶外安裝，可以實現燃氣公司安檢人員隨到隨檢，能有效避免管道燃氣的偷盜現象，對降低燃氣公司降低供銷差率有利。

3)燃氣表戶外安裝，可以大幅降低燃氣公司生產經營成本，燃氣表戶外掛表不僅使燃氣抄表、安檢等作業效率大幅度提升，同時作業人員數量也可以相應減少，降低了燃氣企業在該方面的經營性支出。

因燃氣表戶外集中安裝，燃氣表為電子、機械元件較多，須提供較好的環境保護。本項目燃氣表集中安裝后設置304不銹鋼表箱進行保護，不僅使燃氣表避免了雨淋、風吹、陽光暴曬、人為破壞等因素，而且外表美觀、大方，提升了小區整體環境。在不銹鋼表箱進行選型時考慮到居民觀察用氣量、更換電池等情況，表箱在每塊燃氣表安裝處單獨設置單獨開啟并上鎖的可視化窗口，便于居民日常使用。

2.4 燃氣表后管改造方案

考慮到改造現場的實際情況及可操作性，每戶燃氣表后管選用不銹鋼波紋金屬軟管延建筑物單獨敷設在用戶廚房外墻打眼并引入戶內，考慮到美觀及固定集中從每個表箱后引出的不銹鋼波紋金屬軟管用安裝在DN100的PVC管內并束縛。

不銹鋼波紋金屬軟管整盤通常為30～100 m，可根據現場用戶實際情況確定用料長度，軟管安裝完成后只在燃氣表及戶內閥門處安裝接頭，其他位置無需安裝任何管件減少了燃氣泄漏的安全隱患，且燃氣用不銹鋼波紋管與快裝接頭的連接方式多采用端面密封，可有效避免螺紋密封不嚴而造成的燃氣泄漏，且因其彈性好、變形性好、整管長度可任意裁剪，在安裝過程中可大幅減少彎頭和接頭數量，與傳統的鍍鋅鋼管安裝相比，其燃氣泄漏概率將大大減少。不銹鋼波紋金屬軟管安裝簡便快捷，安裝可用手彎曲，暗埋時在墻體內或裝飾層內中間無任何接頭，減少了泄漏風險，因為沒有彎頭、活接頭等管件，可敷設于吊頂，裝飾層內，安裝范圍較廣，在引入戶內后可滿足居民個性化裝修的需要。

3 燃氣表特點

本項目選用NB-IoT物聯網智能燃氣表，是以NB-IoT窄帶物聯網技術為通信基礎，通過窄帶無線網絡與后臺服務系統進行數據通信，而發展出來的無線遠傳物聯網智能燃氣表。

3.1 智能化方面

NB-IoT物聯網智能燃氣表采用機械計量、電子計量、機電轉換、智能閥控、信息安全管理、一體化結構設計、低功耗通信等技術，是物聯網技術在儀表行業的典型應用。物聯網智能燃氣表作為物聯網系統中的一個終端設備，通過物聯網網關、通信基站，實現燃氣公司遠程管理平臺與燃氣表的遠程通信和數據交換。燃氣表不僅支持遠程管理平臺的遠程抄表、充值、無卡預付費、價格調整、安全閥控、實時監控管理等功能，而且支持用戶手機APP查詢繳費、遠程閥控、數據推送等智慧化服務。

3.2 燃氣表管理方面

NB-IoT物聯網智能燃氣表具有傳輸信號穩定、傳送距離不受限制等優點，可自動上報燃氣表數據進行大數據分析，可有效避免住戶不在家無法獲取數據、人工抄表的誤讀漏報等問題。物聯網智能網關和燃氣表傳感網絡管理系統有效實現了與燃氣公司遠程系統服務平臺的雙向通信，燃氣公司遠程系統服務平臺能夠實現對智能燃氣表遠程充值、燃氣相關信息查詢、燃氣表端狀態實時監測、燃氣表遠程安全切斷等功能。燃氣公司遠程系統服務平臺經電信、聯通、移動等社會運營商服務器、燃氣公司后臺服務器、政府機構服務器與用戶終端使用設備進行雙向通信，用戶可以直接通過手機APP或其他終端設備實現遠程在線充值繳費、用氣相關信息查詢及繳費賬單實時推送等有效管理，從而節省了人工成本。在智能控制和信息安全、服務時效性等方面，物聯網智能燃氣表具有實時遠程抄表、實時遠程關閥、實時階梯氣價、實時遠程調價、實時遠程充值、實時遠程監控等智慧化管理功能，下一步將為用戶帶來更加完善、美好的體驗。

3.3 安全性方面

NB-IoT物聯網云智能燃氣表帶有燃氣泄漏報警功能，遠程開關閥、分析用戶使用偏好等功能，顯著提高燃氣使用的安全性，在系統分析出現燃氣泄漏等安全隱患使后臺服務器遠程關閉燃氣閥門消除安全隱患。

4 工程經濟性

1)從燃氣公司的經營成本角度出發，本項目采用戶外集中掛表，燃氣表后采用不銹鋼輸送軟管單獨入戶的方式供氣的方式，較之前傳統的戶內公用燃氣立管的施工方式從材料選用、施工工藝、施工措施等方面都不同程度地增加了工程成本(根據燃氣公司以往工程實際結算數據比對，工程成本約增加500元/戶)，但從長遠來看本項目完成后燃氣公司在抄收管理、安全檢查、日常維護均提高了效率，從而最大幅度地降低了生產管理成本。

2)從燃氣用戶角度出發，本項目為改造工程，如采用傳統的戶內立管供氣模式，用戶廚房內須重新安裝一趟燃氣立管，立管安裝將不可避免地拆除廚房內部分櫥柜及灶臺，整個安裝時間較長，在給用戶帶來時間影響的同時勢必給用戶造成櫥柜、灶臺修復的損失。本項目采用的施工方式不會破壞廚房內原有櫥柜、灶臺，燃氣輸送不銹鋼軟管只需在廚房外墻或玻璃處打孔入戶并敷設至燃氣具使用位置旁即可，從而最大程度地降低了用戶的損失。

5 結 語

西山煤電(集團)西山礦區居民小區供氣設施改造完成后，大幅度降低了燃氣使用安全隱患，也提高了燃氣公司后期的抄收、安檢等效率，供氣設施改造過程在未大幅提高工程成本的基礎上對居民日常生活影響降到了最低程度，且改造完成后對居民購氣、燃氣工程檢修也帶來了極大的方便，本工程改造方式在今后類似的老舊小區供氣設施改造中值得大力推廣。

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