提高城镇燃气工程设计经济性的研究

代明亮

（中国市政工程西南设计研究总院有限公司，四川成都 610000）

随着我国《天然气十三五规划》的施行及《加快推进天然气利用的意见》的发文敲定，燃气的运用范围变得更加广泛，并且纵观全局，我国的燃气整体发展趋势为上升状态，燃气作为城镇居民生活主要能源以及工业生产重要能源，其已经成为居民生活和经济发展必不可少的基础设施之一。在众多基础设施中，燃气发挥着至关重要的作用，城市燃气的运用不但能给居民生活、工业生产等带来便捷，同时能减轻环境压力，提高居民的生活水平，降低工业的能耗水平。

1 城镇常规燃气工程的经济性转变与需求

燃气在居民、商服用户、工业用户、燃气汽车、采暖等领域被广泛运用，燃气的使用不但能解决用户的能源需求，而且能提高人们生活的便利，工业生产的效率。整体看来，燃气的社会效益比较高。由于燃气的普及，我国燃气工程不断壮大，在此过程中经过不断的学习和摸索，燃气工程的设计水平也逐渐提高。燃气工程设计中，关键是要注重工程的安全与质量问题，尤其要严格把控方案设计的合理性和选材的合理性，同时，在设计过程中需要严格把控成本。

在我国，燃气工程大规模的实施不仅解决了人们的能源需求，而且很大程度上促进了社会经济的发展，对此，燃气的工程设计也要随着行业的发展得到提升，其关键是资源的有效利用，这不单是在建设时期要考虑到资源消耗问题，也要控制后期的设备维修、升级以及更新中的资源消耗。目前看来，还没有出现完全可替代燃气的新能源，因此燃气依然是一种可持续利用的能源，所以在工程设计时要秉持长远利益的原则，安全质量问题是首要，经济效益是其次，在保证质量的前提下注重性价比，这样一来提高燃气工程的经济性已成当前燃气工程行业的第一要务，经济化不仅是企业的刚需，更是国家和国民的刚需。

2 城镇常规燃气工程经济性设计转变中存在的弊端

2.1 设计与现实施工之间的偏差

即使工程设计时进行了周密的计划，受施工条件、材料供货等原因的影响，可能会出现实际施工情况和原始设计出现偏差的问题，虽然偏差能降到最大，但是一旦出现丝毫的偏差，都会对整体工程效益造成影响，质量和经济效益都会受到不同程度的损害，对此需要做好预防措施。

2.2 设计理念需要转变

做好燃气工程设计工作，有利于后续根据计划来施工，保证工作质量。尽管在设计方案中会有相关预案的体现，但在实际施工过程中会出现不同的问题，因此为了确保施工质量和经济效益最大化，有必要提前试用方案，这样可避免在施工过程中出现不必要的材料浪费，其中关键在于设计者的设计理念和经验，但在我国实际燃气工程设计中，受思想和设计理念禁锢的设计者有很多，陈旧死板的设计理念会影响到燃气工程的发展，也会对燃气设计发展形成阻碍，因此，在保证安全的前提下，以提高工程经济性为目的，设计者要用发展的眼光看问题，多学多看，敢于直视自己的问题并解决，树立科学的设计理念。就往常经验来看，设计理念的落后和错误会直接造成工程质量不符合要求，进而影响项目经济效益，因此，必须认真做好考察工作，在此基础上进行方案设计。

3 城镇常规燃气工程经济性设计的原则

3.1 质量是一切工程的基础

在任何情况下，工程的质量是整个工程的灵魂，脱离质量问题，再完美的工程、获得再多的经济效益都毫无意义，因此要把工程质量放在第一位。燃气工程作为便民工程，其与居民的生命财产安全有着密不可分的关系，且燃气作为一种易燃易爆的气体，受外界因素影响，在运输的过程中极易发生安全事故，一旦出现问题，燃气爆炸或燃烧的伤害极大且不可逆，因此考虑工程经济利益时必须以保证质量为前提。

3.2 在质量基础上提高经济效益

目前燃气工程设计的主要目的是实现经济效益，但由于质量是工程的根本，与经济效益相比质量为更优选择，因此要想在保证产品质量的同时实现利益最大化，应选用高水准的设计人才，从设计方案和材料选择入手，设计采用多种思路方式，多设计几套施工方案，在实际施工过程中可择优选择，同时选用高性价比的材料，以提高经济效益。

3.3 从大方面思考，从小方面落实

经过多年的发展，我国的燃气工程具备一定程度的格式化与规模化，要想当前情况有所改变，不能大规模改革，必须保证科学合理的理论设计，从整个工程统筹考虑，保证工程的经济效益，保证工程经济效益的方法必须从各方面的细则入手，例如，针对不同地区应采取不同的管线铺设方式。为了提高合理性，需要更加贴合实际，但这并不表明原来的施工和设计有误，经济性设计只是在原来的基础上优化和调整，切实理解更科学的理论，并运用到设计中。

4 提高燃气工程设计经济性的优化措施

4.1 合理地选择燃气管材

我国燃气工程的施工以质量为第一考虑对象，运用的主要材料为钢管与聚乙烯管（Polyethylenepipe，PE 管）两种。想实现经济效益就要具体问题具体实施，针对不同问题不同分析，结合地理位置判断两种材质管材的具体运用。目前燃气施工中运用的钢管分为四类，分别是螺旋焊缝钢管、直缝钢管、无缝钢管和镀锌钢管，这4种钢管的优点和用法存在差异。螺旋焊缝钢管、直缝钢管主要特点是牢固性强，多用于长距离、大口径的高压、次高压长输管线中；无缝钢管多用于城市中压、低压埋地管网及燃气场站中；镀锌钢管多用于小口径低压架空管网中。钢管工艺的提高给燃气工程设计人员带来新的设计灵感，在设计过程中设计师可大胆发挥，用新型的PE 管代替传统的钢材管道，虽然目前PE 管得到了普遍的应用，但除了壁薄高质价廉的特点以外，其硬度性能方面存在缺陷，在一些区域使用钢管会比使用PE 管具有更好的效果，此外，PE 管属于新型材料，正在不断更新换代，具体何时采用与其究竟能带来多少经济效益都取决于技术的进步。

目前，根据类似城市管网敷设情况，埋地管材可供选择的主要有PE 管和钢管，两者对比如表1所示。

表1 钢管与PE管性能对比

结合以上对比分析，在城市燃气管网设计中，高压、次高压埋地管网多采用螺旋焊缝钢管、直缝钢管；中低压埋地管网则以PE 管为主，特殊穿跨越或架空地段采取无缝钢管，建议埋地中压燃气管道公称直径DN ＞300mm 的管道除特殊地段均采用无缝钢管；公称直径DN ≤300mm 的管道均采用PE 管；室外低压架空管道则选用镀锌钢管。

4.2 对供气片区用气量进行估算

不同地区的管径要以当地用气量来进行设计，用气量的大小直接影响管网压力等级的选择、管道口径的大小，这个数据是复杂的，不同城市不同群体用气量也不同，因此在项目实施前需对用气片区居民用户、商服用户、工业用户、燃气汽车、燃气采暖等用户的用气量进行估算，确定合理的燃气输配系统，确保项目执行过程中不存在严重误差。

4.3 注重近、远期用户燃气使用量的需求

在管道设计时，建设单位更重视近期用户用气量的稳定性，缺少对用户发展的长期研究，这会对管道燃气供应的持续稳定需求产生影响。要想改善这种情况，建设单位需要结合本区域的实际情况和相关规范做出合理决策，为潜在的长期用户保留一定数量的天然气供应，对于大工业用户的供应[3]，可提高管道的压力等级，建设专用管道单独供应，减少大工业用户对城镇燃气管网的用气冲击。因此，在天然气工程项目建设过程中，初始规划起着重要作用，可有效避免后期因为管道无法满足燃气供应需求而出现返工情况。此外，在城市燃气管道建设过程中，建设单位应根据相关建设标准和条件的差异合理确定管道埋深，以支持管道运行的安全性和燃气供应的经济性，保证设计能更安全合理。除此之外，安装部门也要做好把控，协调好二者之间关系，设计服务两头抓可减少投资经济成本。

4.4 合理布局供气单元内的供气管线

为了提高燃气工程项目的经济性，对管道进行整合时要确保原供气装置能正常使用，必须根据规划统计供气装置中的所有用户，分析并合理评估未来的发展趋势。根据收集的原始数据，必须适当选择燃气调压设备以支持气体的长期供应。燃气调压设备布置地点应靠近负荷中心，从而防止大用户需要燃气时不能正常供气。所以，在项目前期，相关人员必须科学规划，防止产生不必要的管网改造和浪费。

4.5 改善站区的工艺管线

站区管线布置较为复杂。除保证供气外，还需考虑供气是否充足、后续供气是否能满足用户要求。总体而言，大多数站区的后续居民用户、工商业用户将增加，导致燃气供应需求增加。因此，站区内的管道布置需要考虑站区的扩大和工商业及未来居民用气量的增加，对不同地区的城市用气市场进行调查和估算。

4.6 优化管线埋设深度

管道埋深对燃气项目的经济性具有影响。为了保证燃气工程的质量，提高工程的经济性，燃气管道埋深除满足相关规范的要求外，还需要结合不同的地质条件、管线周边的施工条件等，由设计师、业主、当地主管部门进行沟通，确定合理的埋设深度，避免不必要的后续问题。

4.7 合理设置阀门

为了在初期减少资金的投入，城市燃气工程设计部通常采取减少阀门的方式，但是此种方式只能短暂造成资金缩减的假象，长远看来，一旦出现维修的情况会极大加大维修难度，从而导致维修费用增加，在日常的维护中也会造成不便。因此，一定要根据实际需求来合理设计阀门，保证合理性和合规性，以此为基础考虑工程的经济性。阀门的设置需结合输配管网的整体性考虑，在主干管道，支状管道上合理设置。

4.8 管道附属设施的合理选择

一般辅助管道安装的零件设施主要有压力调节器、过滤器和流量计。辅助设备不同安装方法也不同，想要实现燃气工程高收益，应全面考虑不同地区辅助设施的选择，不同的供气条件适合不同的设计方案。可以按照不同的供气条件设计几种通用的辅助装置设计方案，并采用建立图纸或者固化成果的方式展现出来，以便于工程建设的开展。

5 解决燃气管道设计施工中的问题

5.1 解决管道道路穿越问题

对于此类问题，主要原因是管道道路的实际建设与建设计划不符。因此，对于此类问题的预防，施工单位需要根据对施工现场勘察和数据的了解制定出多种施工方案，然后利用信息技术将每个方案转化为模型，分析施工现场情况和现有的施工技术问题和缺陷，并对其进行优化，最终选择最适用的施工方案。针对管道道路穿越问题的解决，如道路需要开挖，开挖前需征得有关部门的同意与配合，并协调施工时间；如果采用非开挖法，施工单位要掌握问题的确切位置，由高级专业人员进行钻孔和顶管。但需要注意的是，应加强机械设备的使用和管理，避免干扰其他管道的运行和使用，同时提高加工效率。

5.2 解决地基沉降问题

解决这类问题主要是施工单位需要优化施工流程。施工单位需要认真勘察施工现场，了解地质情况，采用大口径套管的方法解决地基沉降问题。如果出现地基沉降问题，需要加固地基，改进燃气管道的连接方式或者增加支撑。

5.3 解决管道焊接问题

施工单位要做好安全管理，严格按照焊接要求进行管道接头的探伤处理。如未达到探伤处理标准，焊前清理焊位，去除杂质，选择科学工艺焊缝。同时，焊接时尽量选择晴天，避免在雨天焊接，以免影响焊接质量。

6 结束语

许多先进技术、先进的设计经验已运用到燃气工程设计中，面对激烈的市场竞争，在保证燃气工程质量安全的前提下，在具体设计中，需找到相应的优化措施，提高燃气工程设计的经济性。