海口塔燃气管道的消防设计及消除附加压头的措施

海口塔燃气管道的消防设计及消除附加压头的措施

王波

中国中元国际工程有限公司北京100089

摘要：随着我国社会、经济的不断发展，人们需要一个方便、快捷、经济等多功能于一体的综合体。在大型超高层建筑燃气管道设计过程中如何满足其功能要求的基础上，使综合建筑安全和使用达到最佳效果成为设计中的重中之重。

关键词：大型超高层建筑要点

1.前言

传统的燃气供应系统一般只适用于100米以下的建筑物。当建筑物高度升高时，会出现因高度带来带来的附加压力增大的问题，造成燃气无法正常燃烧：同时也存在各层的燃具实得燃气压力不一致和不稳定的问题。本文提供一种超高层建筑燃气供应系统，包括与燃气调压站相连接的、以取得燃气的燃气立管以及设置于各层面上的、与所述燃气立管连接的横支管，在各所述横支管上设置有低压燃气调压器。本系统可以将燃气压力调节到正常的范围内，避免由于超高层建筑的高度引起的燃气附加压力增加且不一致、不稳定的不利情况。同时如何保证燃气的安全使用是非常重要的。本文结合自身经历以某项目为例，浅谈超高层建筑燃气的设计要点。

2.项目概况

本项目建筑地点位于海口市新CBD区大英山新城市中心区。海口塔的主要功能包括，一个塔楼和位于塔楼两侧的东西裙楼。塔楼功能从上向下分别为：观光层、超五星级酒店、高级会所餐厅、SOHO式公寓、高级写字楼、精品商业。裙楼功能包括：商业、餐饮等。

海口塔项目总建筑面积387423.5㎡，地上274731.3㎡，地下112692.2㎡。地上部分包括三栋建筑——塔楼、东西配楼，其中塔楼有94层，建筑高度428m，分别为办公、SOHO、酒店、观光等功能，东西配楼分居塔楼两侧，保持对称关系，主要功能为商业和酒店会议中心。地下共四层主要功能为机房、停车库、酒店后勤及人防等功能。

3.燃气管道的消防设计

根据业主方提供的海口塔用气点及用气量说明可知，海口塔项目共有8个用气点：6个厨房用气点及2个锅炉房用气点。厨房用气点为地下二层职工厨房、东配楼的二层餐厅厨房、三层餐厅厨房，西配楼的四层餐厅厨房，塔楼的67层餐厅厨房及塔楼的90层餐厅厨房。

其中如何把天然气输送到距地面292.4米及380.8米的67层及90层厨房是个难题，因天然气为甲类可燃气体，规范规定不能穿越不使用燃气的房间。故只能在核心筒内设置燃气竖井，除竖井顶部外其他部位无法做到自然通风，只好采用机械通风来保障燃气管道的安全使用。

方法一：

1）管道竖井每层以楼板封堵，每层楼板设置带熔断防火阀的连通风口，把竖井上下连通。

2）竖井顶部设置排风口与大气相通，管井底层防火门下设置带有电动防火阀的进风百叶，平时用作自然通风，火灾时关闭。

3）为防止竖井过长，影响通风效果，整个塔楼竖井将分为三段。每段100m～200m长。首段及次段竖井采用机械通风，顶段竖井采用自然通风。

当采用机械通风方式时，转换层设置机械排风系统。排风机一用一备。正常情况下通风换气次数不小于6次/h，事故时不少于12次/h。补风由管井底部的进风百叶提供。

4）当采用自然通风方式时，竖井顶部设置与大气相通的通风百叶，补风由管井底部的进风百叶提供。

5）每层设置燃气浓度检测报警器，事故通风系统与燃气浓度检测报警器联动。

6）燃气立管竖井的墙体为耐火极限不低于3.0h的不燃烧体，井壁上的检查门采用甲级防火门。

7）消防控制中心设有显示报警器工作状态的装置，显示事故点，气体泄漏报警，及事故排风机工作状态等。

8）设置总紧急切断阀及分区切断阀。紧急切断阀设在总进气管上，竖管每隔10层亦设分区切断阀。一旦发生事故时，紧急切断燃气供应。

方法二：

1）燃气立管竖井的墙体为耐火极限不低于1.0h的不燃烧体，井壁上的检查门采用丙级防火门。

2）消防控制中心设有显示报警器工作状态的装置，显示事故点，气体泄漏报警，及事故排风机工作状态等。

3）总进气管设置紧急切断阀，一旦发生事故时，紧急切断燃气供应。

4）燃气竖井每隔3层作防火封堵形成一个封闭空间，设置燃气泄漏报警器。燃气竖井内设置地震感震器。

5）燃气竖井两侧设置送、排风竖井，送、排风竖井每隔2个避难机电层（约150m高）作防火封堵，设一独立机械通风和事故排风设施。燃气竖井与送、排风竖井通过上下送、排风支管相连，风支管上设有防火阀.

6）燃气竖井平时换气次数不小于3次/h，事故时不小于6次/h。

管道敷设方式

天然气管道经调压箱将中压调至低压后送至楼内，进楼后敷设在核心筒内的天然气专用管井内，在转换层设燃气阀门间，设有关断阀门及减压阀。阀门间、管井内设机械通风、燃气泄漏报警探头，要求有每小时6次的换气次数，同时燃气泄漏报警探头与通风装置联动，事故通风要求每小时换气次数不少于12次。另外，安全起见，天然气管道敷设在钢套管内。

转换层的天然气管道架空敷设，在吊顶外明装，设燃气泄漏报警探头。

室外天然气管道为直接埋地敷设，室内管道均明装架空敷设、管道应有不小于2‰的坡度。入口坡向室外。煤气表后管道坡向灶具。

其他消防措施：

1.锅炉房需设防爆，泄压面积为锅炉间占地面积的1/10，具体详见建筑专业设计图纸。锅炉间设燃气泄露探头，要求通风，每小时换气次数不少于12次。天然气管道引入管上设手动快速切断阀和紧急自动切断阀，紧急自动切断阀与燃气泄漏探头联动，当燃气泄漏时快速切断阀门。

2.厨房、煤气表间、阀门间及天然气管井设燃气泄露探头及通风装置，要求每小时换气次数不少于6次。天然气管道引入管上设手动快速切断阀和紧急自动切断阀，紧急自动切断阀与燃气泄漏探头联动，当燃气泄漏时快速切断阀门同时打开排风扇进行事故通风，事故通风要求每小时换气次数不少于12次。具体详见弱电和暖通专业设计图纸。

3.锅炉房采用天然气为燃料，烟气中二氧化硫、氮氧化物和烟尘的排放浓度都可达到排放标准的要求，烟气由双层不锈钢保温烟囱引至裙房屋顶，进行高空排放。每台锅炉支烟道出口安装密封可靠的烟道门，并设防爆装置，水平烟道设1%的坡度坡向锅炉。

4.燃气管道消除附加压头的措施

一种超高层建筑燃气供应系统，包括与燃气调压站相连接的、以取得燃气的燃气立管以及设置于各层面上的、与所述燃气立管连接的横支管，其特征在于在各所述横支管上设置有低-低压燃气调压器。

世界高层建筑发展己有100多年的历史，从19世纪中叶开始到20世纪50年代，建筑业有较大发展，高层建筑如雨后春笋在美国大量兴建，并向超高层建筑发展，继而在欧洲、亚洲以及第二世界各国相继建造了许多超高层建筑，形成了世界范围内超高层建筑的繁荣时期。

我国的高层建筑发展始于20世纪70年代，至今己有30多年的历史。近年来，随着我国改革开放的深入，城市建设的加速发展及旅游事业的兴起，加之人民生活水平的不断提高，在城市土地面积有限的情况下，发展高层建筑就成为必然的趋势。以上海为例，目前己有高层建筑3000多幢，其中100米以上的超高层建筑有100多幢，尚有1000多幢高层在建中。这些超高层建筑均要求供应燃气。然而，以前的供气技术只能将燃气供应到100米的高度。分析原因，超高层建筑中供气技术存在的主要技术问题是：燃气的密度一般在0.7Kg/m3左右，比空气轻。燃气的压力与高度有关，在高处会产生附加压力，高度越高燃气的附加压力也越高。燃气的压力高到一定值时，不但无法燃烧，而且还会造成安全事故。根据计算，燃气供应每升高1米，其附加压力将增加5.8Pa。上海的金贸大厦高度为420.5米。按此计算，在最高层其附加压力可达2439Pa，加上燃气调压站的出口压力1500Pa，二者压力叠加值达3939Pa。即使减除干管及引入管压力降以及室内立管至燃具前压力降，其压力值也远远高于1500Pa的允许使用压力。在这种高压下，不仅无法使燃气正常燃烧，而且会发生离焰和脱火现象，甚至会发生燃气泄漏、燃烧、爆炸事故。

同时，由于燃气管道的过长，使各层面之间的燃具前所实得压力又无法保证一致和稳定，不能符合燃具对燃气压力的要求。

目前国内外超高层建筑物均不供应燃气而只能使用电力加热、烹调器具的原因之一就是存在上述问题。因此，本设计的目的在于提供一种可供lOOm以上高度的超高层建筑内使用的燃气供应系统。

根据本设计的上述目的，提供一种超高层建筑燃气供应系统，包括与燃气调压站相连接的、以取得燃气的燃气立管以及设置于各层面上的、与所述燃气立管连接的横支管，其特征在于，在各所述横支管上设置有低-低压燃气调压器。

横支管是将燃气分配到各层使用的管道，其一端与燃气立管相连，另一端与通过燃气表具连接到各个用户，即燃具上。因此，在横支管上加装低-低压燃气调压器可以将燃气压力调节到正常的范围内，从而避免由于超高层建筑的高度引起的燃气附加压力增加的不利情况。虽然在较高的高度，燃气立管中的燃气压力也随高度而增加，但因燃气立管一般较为粗大，其本身的承受力应足以承受这样的压力，即便压力过大，实践中也可以通过增加燃气立管的壁厚来解决，比在立管上再增设低-低压调压器要来得经济。

当然，如果燃气立管中的压力过大，也可以在燃气立管中增设低-低压调压器。

具体实施方式

一般情况下，燃气调压站设置在建筑物的底部，然后通过垂直设置于建筑物中的燃气立管输送燃气。在整幢建筑物中，根据建筑物的建筑面积可以设置一根或多根燃气立管。在各个楼层，都设置有与燃气立管连通的横支管，横支管用于将燃气引入到各个需要使用燃气的楼层。燃具再通过燃气表具连接到横支管上。

为了克服由于高度升高而带来的燃气压力增加，超出允许的正常使用压力的问题，在各个横支管上，分别设置低-低压调压器，以把进入横支管的燃气压力降低到允许值（一般为lOOOPa至1700Pa）。这种设置方式对于超高层建筑来说，投资不大，却可充分保证燃具前压力稳定，也有利于根据需要进行分别控制。

由于在燃气立管中未设置调压器，因此，在较高的高度，燃气立管中的燃气压力也随高度而增加。但因燃气立管一般较为粗大，其本身的承受力应足以承受这样的压力，即便压力过大，实践中也可以通过增加燃气立管的壁厚来解决，比在立管上增设低-压调压器要来得经济。而且，如果在立管中增设调压器存在着这样的问题，即如果立管中的调压器损坏或出现故障，则其后的燃气管路都将不能正常使用。

5.结束语

实际上，燃气管道设计是否合理是影响建筑安全性、经济性、适用性及美观性的重要因素。因此，在进行燃气管道设计时，要充分考虑建筑的安全性，把握燃气管道的设计要点，进行燃气引入管的补偿设计、室内燃气管道的补偿设计、引入管的材质选用、燃气管道的隐蔽安装设计等。本文将对城市燃气管道设计的相关工作进行具体介绍，为城市燃气管道设计提供参考。

参考文献：

[1]高层建筑燃气立管应力分析及应对措施盂悦，杨炯，王夏（北京市煤气热力工程设计院有限公司，北京100032）

[1]段常贵燃气输配（第四版）中国建筑工业出版社2012.

[2]GB50028-2006，城镇燃气设计规范北京：中国建筑工业出版，2006.[3]张廷元城镇燃气输配及应用过程施工图设计技术措施中国建筑工业出版社