摘要：本文从燃气工程建设的角度出发，围绕供气的安全可靠性，对燃气工程建设的各个环节进行了分析。
关 键 词：燃气 安全、可靠 后备气源 输配系统 管网系统 客户系统
管道燃气作为市政建设不可或缺的部分，早已走入了千家万户的生活。由于燃气具有易燃、易爆的特性，注定了燃气在为民造福的同时不可避免地存在着一定的安全风险。对燃气人来说，确保供气的安全、可靠是非常必需的，反映到工程建设上，安全、可靠也就成了工程建设的重点和命脉。本文的意图是从燃气工程建设的角度出发，分析工程建设方面获得供气“安全、可靠”的一些手段，若有不足，还望方家给予批评指正。
一、建设多种后备及调峰气源，确保气源的供气可靠性。
保证气源的足量供应，建立可靠的后备及调峰气源，是燃气经营企业的重要事情。可供选择的后备气源有LPG混空、CNG、LNG等。在城市建设中，应根据需求选用适合的方式。
1、LPG混空：LPG混空具有投资少、运行成本低、建设周期短、规模弹性大的优点，由于露点降低，在寒冷地区也可以保证全年正常供气，在天然气到来之前可作为过渡气源，天然气到来之后可留作调峰及备用气源[1]。
2、CNG调峰：压缩天然气供气可作为管输天然气的一种补充手段[2]。在CNG的供气距离内，将CNG通过汽车运输至卸气站，根据用户及城市管网的压力机制要求，将钢瓶内的CNG通过CNG释放装置调压，经计量、加臭后送入城市管网。CNG在一定程度上可起到调峰的作用。
3、LNG：液化天然气可通过汽车、火车和轮船进行长距离运输，在未来的一段时间里，我国液化天然气的发展前景非常广阔。因我国的天然气资源不很丰富且分布不均，LNG能帮助实现能源供应的多元化，优化我国的能源结构，且世界LNG资源丰富且供过于求，这为我国进口LNG和发展利LNG提供了资源保障[3]。随着广东、福建进口LNG项目的展开，我国的LNG利用正呈蓬勃副发展的趋势。LNG运至气化站后，经气化、计量、加臭后进入城市管网。LNG可以用做调峰气源、主气源、应急备用气源，此种方式调峰气量比较大，可用于季节用气差别很大的城市[4]。
二、增强输配系统的安全可靠性。
1、建设环状输配主干线：
枝状管网的供气可靠性极低，一旦出现事故，将会造成大面积的停气。因此，要保证供气可靠性，主干线成环是非常必要的。环网中管径的选择要经过水力计算进行分析，当个别管段发生事故时，整个系统的通过能力的减少在许可的范围内，则说明系统是可靠的；通常随管网环数的增多，用户的保证系数将增大[5]。在计算机比较普及的今天，利用合适的软件系统，可对多环网进行模拟事故状态分析，通过对比选用合适的管径和压力级制等。
2、选用可靠的调压系统
燃气调压站的作用，是供给下游稳定压力，满足下游管网流量。调压站的设计理念应是为下游提供安全、可靠和不间断的供气[6]。根据这种理念，燃气调压站的设计流程简图如下所示：
燃气调压站是降压系统，如果调压失灵，将导致出口压力升高，对承压较低的下游管网和用户造成极大危害。因此，有效避免下游压力超高是获得稳定出口压力、保证安全可靠供气的必要条件。对一些规模较大的调压站，因故停气会造成比较大的影响，建议选用“N+2+微量放散”的调压系统以求获得稳定的出口压力。所谓的“N+2+微量放散”，就是指工作调压器串联监控调压器和超压切断阀，并加设1%的安全放散；工作原理是通过一系列的压力设置使各装置产生一个启动顺序：首先安全放散，其次启动监控调压器，最后启动超压切断阀。如果下游用气需求小，因调压器关闭不严而造成出口压力升高，通过1%的安全放散可泄放掉一定的压力；若工作调压器失灵，出口压力持续升高到监控调压器设置的出口启动压力时，监控调压器启动；若监控调压器也失灵，则说明调压已处于不可控制的状态，为防止事故发生必须予以关闭，当压力升高到超压切断阀设置的启动压力时，超压切断阀启动，工作路调压被完全关闭。因此通过“N+2+微量放散”，可使下游的压力稳定在一定范围之内，满足了供气压力的安全可靠性。
在保证连续不间断供气方面，调压系统采用双路并联的方式(即2+0，因旁通路压力不稳定故不设旁通)，每一路设计相同，均可达到在最低的进口压力和最高的出口压力下满足下游的供气要求；工作路与备用路通过设置不同的启动压力而产生一个启动顺序，正常状态时备用路不会启动。工作路调压因事故被超压切断阀关闭后，随着下游持续用气，调压器出口处的压力也持续降低；当压力降至备用路工作调压器的启动压力时，备用路调压被激活，系统自动切换到备用路，燃气经备用路调压后进入下游管网，从而达到了不间断供气，实现了调压系统的安全、可靠性。
三、建设更为安全可靠的燃气管网。
因铸铁管具有较强的抗腐蚀能力，早期的燃气管网管材为铸铁管
的居多，采用承插式接口。随着城市的建设发展和新型管材的推出，铸铁管在脆性、抗拉强度、抗弯曲、抗冲击能力等方面的缺点日渐突出。对于新建管网，应将铸铁管彻底淘汰；对于旧管网，也应制定出详细的改造计划，以确保整个燃气管网的安全可靠性。
1、选用钢管或PE管
钢管具有承载应力大、可塑性好、便于焊接的优点，燃气业可选用无缝钢管、直缝钢管和螺旋埋弧焊钢管。工程中应根据具体情况予以选取：对于小口径的管材，无缝钢管的性价比较高；而大口径的管材，螺旋埋弧焊钢管性价比较高，在此需注意的是，螺旋缝钢管因其成形内应力较高，在选材时尤为注意，要把残余应力控制在一定范围内，最好选用有扩径工艺的螺旋管，因扩径可有效消除残余应力；对调峰要求高的管道，穿越地震断裂带或局部高烈度地震区域，对内外防腐要求高的管道，对于重要穿跨越工程，对于管道薄弱环节如热煨弯头管材等，应选用直缝埋弧焊钢管[7]。
PE管具有价格便宜、耐腐蚀、质量轻、施工简便、抗拉强度大等优点，因此也被列入新建管网可选材之一。用于燃气业的PE管按密度可分为高密度管(即PE100)和中密度管(即PE80)；按其外径与壁厚的比值有11(即SDR11)和17.6(即SDR17.6)两种。如果是在北方地区，因冬季采暖城市地下管网多埋设有热力管道，PE管与热力管道要求的安全间距比较大，随城市市政设施的增多，使得PE管在一些地带的使用范围受到一定的影响。另外，因PE管的热熔焊接不易检查焊接过程的顺序、有无偷步、且无法进行探伤等原因，为确保PE管的焊接质量还应购置全自动对熔焊机。
2、选用先进防腐方式，延长管网使用寿命
因钢管本身的成分，在土壤中极易受到腐蚀，因此必须采取可靠的、有效的防腐方式来确保钢管的寿命。城市燃气管网系统应优先选用3PE防腐，即从管道外壁算起，依次为：环氧粉末涂层—胶粘剂—聚乙烯涂层三层。三层PE的组合特点是三种涂层之间能达到最佳的组合和增强，三层涂层之间具有很强的化学粘结力，各层的性能和特性是三层涂料得到互补，又以三合一的形式组成整体，是整体的化学性能和机械性能达到最佳，综合了环氧树脂良好的附着性能、抗化学性能以及聚乙烯涂料的机械强度和保护作用[8]，是一种比较理想的防腐方式。根据各层的厚度不同，又分为3PE普通级防腐、3PE加强级防腐、3PE特加强级防腐，可根据建设需要进行选取。对于普通的市政管网，可选用3PE普通级防腐；如要以非开挖方式穿越道路，可选用3PE加强级防腐；如要穿越水域，则需选用3PE特加强级防腐。3PE防腐有“O模一体”式，有缠绕式，对于Ø219以下的管道，选用“O模一体”式性价比较高，对于大口径管道，选用缠绕式的造价比较省。
3、设置阴极保护，保证管网的安全可靠
尽管选用了3PE防腐，但还是不能排除防腐层被破坏、局部点蚀而造成管道穿孔的可能。对此，设置阴极保护是延长管网寿命、保证管网安全可靠的另一种方式。而在城市地下市政建设中，我们在保护自方的管网时绝不可以牺牲其余的市政设施为前提，因此外加电流保护法是不可取的；需选用牺牲阳极阴极保护方式，选用Zn或Mg作为牺牲阳极。针对每一段管网建设，应通过实地测试土壤电阻率来确定选用的阳极材质和数量，通过现场踏勘在杂散电流集中处设置排流保护；为防止欠保护和过保护带来的危害，把保护电位设定在-0.85—-1.5V(相对于Cu/CuSO4参比电极)之间，因低于-0.85V将起不到保护管网的作用，高于-1.5V将会使管道产生析氢现象，使管道产生氢脆，或使防腐层与管道外壁相剥离，从而影响管道的使用寿命。
4、研究带气接线，确保用气不间断性
在新建管网与已有管网的接线过程中，因燃气的易燃、易爆、易中毒特性，以往多数采用先停气后接头的方案，这样就不可避免的影响到周围地区的正常用气，而间断性的停供气，又给安全运行埋下了隐患。带气接线方案的探讨，目的就是尽可能减少停气时间、次数，确保用户得到安全可靠的燃气供应。输气管道不停输封堵技术，工作原理是在管道上焊接一个封堵三通，用开孔刀将管道全部切断，利用封堵器设置一个桶式封堵头，将被改造的管段完全密封[9]，燃气通过临时旁通运行，以此达到不停输的目的。
四、建立合理的客户用气系统。
对具体的客户系统，我们也进行了改进，提高了用气的安全可靠性。
1、立管阀移至室外：
以往的民用客户工程，有些立管阀均设置在一层室内，一旦发生事故而又无法入户关闭阀门，必将要关掉整栋楼或整个小区的控制阀门，这不仅增加了事故时间、加大了事故程度，也使事故区外的客户遭受了停气带来的不便。新建的客户系统中，应将立管阀由室内移到室外，事故时无需入户，可在最短时间内切断燃气供应，降低客户损失。户外立管阀可选用手柄可拆卸的，正常运行的阀门不带手柄，以防与工程无关的人员恶意开启。
2、工商客户系统：
对于用气量比较大的工商客户，应在其用气区内设置可燃气体浓度报警装置，通过设置的可燃气体浓度探头监测燃气浓度。一旦发生事故漏气，当燃气浓度达到爆炸下限的20%时，报警装置将启动，提示人员进行疏散；同时通过连锁装置启动燃气快速切断阀中段燃气供应，防止事故进一步扩大，从而保证事故情况下人员和建筑物的安全。
综上所述了燃气工程建设中气源的选择、输配系统及管网的改进和客户系统建设等各环节中应注重的安全可靠性问题。进入二十一世纪，国人的生活观念和价值观均已发生了很大的改变，燃气行业作为市政建设的重要组成部分，必须以提高自身的服务质量来赢得客户、发展客户；而对燃气工程建设者来说，必须确保工程建设的安全可靠，方能为燃气业的下一步工作打下坚实的发展基础。
参考文献：
1.段常贵、王民生等，燃气输配：266
2.全志利、闫家伟等，CNG供气有效半径的研究，煤气与热力，2005，1(6)：2
3.杨凤玲，中国为什么要发展LNG，城市燃气，2005，24(7)：26
4.陈琴、张芷华，液化天然气的储运与应用，煤气与热力，2005，65(6)：65
5.段常贵、王民生等，燃气输配：130-131
6.中华煤气国内合资公司，地下管网及有关设施之设计、施工及维修指引
7.刘林、代以斌等，直缝埋弧焊钢管的成形方式及选择，油气储运，2004，52(9)：54
8.李秋萍，燃气钢管三层结构PE防腐土层的质量控制，煤气与热力，2005，25(8)：24-25
9.李小瑜、王学文等，输气管道不停输封堵技术在鄯乌线上的应用，油气储运，2004，42(3)：42
