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廣東奧林匹克體育中心煤氣管道工藝設(shè)計(jì)介紹
廣東奧林匹克體育中心煤氣管道工藝設(shè)計(jì)介紹 簡要：本文介紹了廣東奧林匹克體育中心煤氣項(xiàng)目的調(diào)壓裝置的選型及體育場(chǎng)火炬煤氣管道工藝設(shè)計(jì)。 1 前言 廣東奧林匹克體育中心（以下簡稱中心）位于廣州市天河區(qū)東圃鎮(zhèn)黃材地區(qū)，占地面積約100萬m2，是廣東省承辦中華人民共和國第九屆運(yùn)動(dòng)會(huì)的主會(huì)場(chǎng)。 我室于一九九九年九月受九運(yùn)會(huì)省級(jí)場(chǎng)館建設(shè)指揮部的委托，對(duì)中心內(nèi)的體育場(chǎng)火炬、運(yùn)動(dòng)員餐廳、酒店及附屬場(chǎng)館生活區(qū)內(nèi)的大小餐廳、熱水鍋爐房和運(yùn)動(dòng)員教練家屬宿舍樓等進(jìn)行煤氣管道的施工圖設(shè)計(jì)，目前工程已進(jìn)人施工階段。 中心不僅地位特殊，而在使用管道氣上也有特點(diǎn)，它包含了設(shè)計(jì)常見的居民用戶、飲食業(yè)公福用戶，還有體育場(chǎng)火炬煤氣管道工藝設(shè)計(jì)，這是以前我們沒有接觸過的。它也是目前廣州市管道氣用量最大的一所綜合型用戶。它的用氣穩(wěn)定性、可靠性和安全性，對(duì)廣州燃?xì)馐聵I(yè)的發(fā)展有著深遠(yuǎn)的影響。筆者就中心煤氣項(xiàng)目如何作調(diào)壓裝置的選型、體育場(chǎng)火炬煤氣管道工藝的設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。 2 庭院管網(wǎng)布置概況 為保證九運(yùn)會(huì)期問所有用氣點(diǎn)都能正常使用，不受周邊其他用戶因出現(xiàn)事故的影響，庭院煤氣管網(wǎng)如何合理、可靠布置，也是關(guān)鍵的一點(diǎn)。因此，我們對(duì)中心的庭院煤氣管網(wǎng)采取了如下的設(shè)置。 （1）兩路中壓管線的供氣方法 一路從中心的東南角引入，接通廣園東路的煤氣主干管D529×7，經(jīng)該中心東邊的環(huán)場(chǎng)路，采用D325×6的管徑引至設(shè)置在山頂公園內(nèi)的煤氣調(diào)壓站。 另一路是從中心的西邊引入，接通中山大道的煤氣主干管D529×7，沿車陂路穿過廣園東路，引至中心的西側(cè)，再經(jīng)主場(chǎng)管與附屬場(chǎng)館之間的道路，采用D325×6的管徑接至煤氣調(diào)壓站。 （2）低壓管網(wǎng)的設(shè)置 由于中心內(nèi)體育場(chǎng)火炬與其他用戶的燃燒壓力不同，因此，其調(diào)壓站后的管網(wǎng)設(shè)置也分兩路管線供應(yīng)。一路是體育場(chǎng)火炬專用線，供氣壓力為30KPa；另一路是供應(yīng)體育場(chǎng)運(yùn)動(dòng)員餐廳、酒店及附屬場(chǎng)館生活區(qū)內(nèi)的大小餐廳、熱水鍋爐房和運(yùn)動(dòng)員教練家屬宿舍樓，其供氣壓力為2KPa。 3 調(diào)壓站的工藝設(shè)計(jì) 對(duì)于中心煤氣管道項(xiàng)目來說，煤氣調(diào)壓站在其中所扮演的角色就相當(dāng)于人體中的心臟。調(diào)壓器的性能直接影響到整個(gè)中心供氣的穩(wěn)定性。因此，如何進(jìn)行煤氣調(diào)壓站的工藝設(shè)計(jì)及調(diào)壓器的選型是最為關(guān)鍵。 3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及計(jì)算前提條件 （l）氣源參數(shù) 計(jì)算氣源：采用廣州油制氣，熱值27．17MJ/Nm3（6500Kcal/Nm3），密度0.86kg/Nm3，比重0.665；校核氣源：液化天然氣，熱值39．06MJ/Nm3（9474Kcal/Nm3），密度0.802kg/Nm3，比重0.62。 （2）耗氣量參數(shù)（廣州油制氣） 體育場(chǎng)火炬的耗氣量：3600Nm3/h；體育場(chǎng)運(yùn)動(dòng)員餐廳及酒店的耗氣量：626.5Nm3/h；附屬場(chǎng)館生活區(qū)內(nèi)的大小餐廳、熱水鍋爐房和運(yùn)動(dòng)員教練家屬宿樓等的耗氣量：606Nm3/h。上述項(xiàng)目會(huì)計(jì)：4833Nm3/h。其中，除體育場(chǎng)火炬外的耗氣量會(huì)計(jì)為1233Nm3/h。 （3）計(jì)算壓力參數(shù)（表壓） 調(diào)壓器的進(jìn)口壓力：最高 0.4MPa、正常0.12MPa、允許的最低壓力0.05MPa；調(diào)壓器的出口壓力：火炬的最高及額定壓力：0.035MPa、允許的最低壓力 0.01MPa；其余用戶（工商公福及民用戶）的額定壓力為2.5kPa。 3.2調(diào)壓器的選型計(jì)算 （l）調(diào)壓器生產(chǎn)廠家的選擇 根據(jù)目前廣州市已使用的各類調(diào)壓器情況來看，意大利Tartarini公司生產(chǎn)的調(diào)壓器性能較為穩(wěn)定，并具有較好的技術(shù)支持及售后服務(wù)，因此，決定采用該公司產(chǎn)的FL—BP系列調(diào)壓器。 （2）調(diào)壓器的計(jì)算公式 根據(jù)國內(nèi)有關(guān)專業(yè)書籍推薦采用的調(diào)壓器通用計(jì)算公式為： 亞臨界狀態(tài) (1) 臨界狀態(tài) (2) 上述公式均為“比較計(jì)算”的公式。即必需在知道了某一標(biāo)準(zhǔn)氣體（通常為空氣）的通過流量后，再計(jì)算具體氣體的流量數(shù)據(jù)。因此，該公式僅適用于已知流量但不同氣源的校核計(jì)算。從上述公式可推出：氣體流量與密度比的開方呈反比關(guān)系。 對(duì)于具體廠家及品牌調(diào)壓器的流量計(jì)算，一般由廠家提供實(shí)驗(yàn)參數(shù)及公式進(jìn)行核核。為此，Tartarini公司提供的計(jì)算公式為： 當(dāng)P2 ＞P1/2時(shí)，采用公式： (3) 當(dāng) P2＜ Pl/2時(shí)，采用公式： Q＝0.52CgP1 （4） 上兩公式中，P1為進(jìn)日壓力（表壓、bar),P2為出口壓力（表壓、bar），Cg及C1均為計(jì)算常數(shù)，與所選用的調(diào)壓器類型、管徑及閥口開度有關(guān)，具體數(shù)值由廠家提供。 （3）計(jì)算數(shù)據(jù)結(jié)果及調(diào)壓器的選型 根據(jù)廠家所提供的計(jì)算公式及流量表格都是基于比重為0.6的天然氣的計(jì)算數(shù)據(jù)，因此，在折算為廣州油制氣時(shí)，可應(yīng)用式（1）及式（2）的換算關(guān)系得出：需乘以0.95的修正系數(shù)。以下表1中的實(shí)際流量均為已乘以修正系數(shù)后的有關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果。 根據(jù)表1及表2中調(diào)壓器的有關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果，型號(hào)為FL—BP/150的調(diào)壓器適用于體育場(chǎng)火炬，型號(hào)為FL-BP/65的調(diào)壓器適用于體育場(chǎng)運(yùn)動(dòng)員餐廳、酒店及附屬場(chǎng)館生活區(qū)內(nèi)的大小餐廳、熱水鍋爐房和運(yùn)動(dòng)員教練家屬宿舍樓。 3.3調(diào)壓器的線路設(shè)計(jì) 因體育場(chǎng)火炬的使用壓力與其余工商公福戶及民用戶的使用壓力不同，因此需設(shè)置兩條調(diào)壓線路進(jìn)行分別調(diào)壓。其中一條為體育場(chǎng)火炬單獨(dú)用；另一條則為體育場(chǎng)運(yùn)動(dòng)員餐廳、酒店與附屬場(chǎng)館生活區(qū)內(nèi)的大小餐廳、熱水鍋爐房和運(yùn)動(dòng)員教練家屬宿樓等合用。對(duì)于每一條線路又分為兩組，一組為正常使用，另一組為備用。每一組的主要設(shè)備有閥門、過濾器、超壓切斷閥和調(diào)壓器等。 由于九運(yùn)會(huì)項(xiàng)目的供氣需要絕對(duì)可靠，因此，在每一條線路中的主路與旁路，兩者是并聯(lián)聯(lián)動(dòng)。其做法為：主路上調(diào)壓器的出日壓力按額定壓力設(shè)定（如0.035Mpa時(shí)），旁路上備用調(diào)壓器的出口壓力設(shè)定得比主調(diào)壓器略低（如0.032Mpa）。主路與旁路上的超壓切斷閥的關(guān)閉壓力設(shè)定為調(diào)壓器額定出口壓力的1.2倍。在正常工作時(shí)，旁路上的調(diào)壓器將處于常閉狀態(tài)，而主路上的調(diào)壓器進(jìn)行工作；當(dāng)主調(diào)壓器失靈而導(dǎo)致壓力升高時(shí)，超壓切斷閥將自動(dòng)切斷，這時(shí)，旁路上的備用調(diào)壓器將會(huì)自動(dòng)工作，這樣保證了所有用氣點(diǎn)的安全性和連續(xù)性。調(diào)壓站的工藝流程如圖1所示。 4 體育場(chǎng)火炬的煤氣管道工藝設(shè)計(jì) 中心內(nèi)體育場(chǎng)的火炬是在九運(yùn)會(huì)期間使用，其燃料為廣州油制氣，因此需對(duì)火炬的供氣管道進(jìn)行設(shè)計(jì)。 4.1 火炬的結(jié)構(gòu)及位置簡介 九運(yùn)會(huì)的主火炬是一個(gè)球形，由內(nèi)空心球體及兩條繞著球體的外圍飄帶構(gòu)成，球體直徑為3.5m，連外圍飄帶，整個(gè)火炬直徑為8.0m。火炬的上部與頂部設(shè)燃燒噴嘴共48個(gè)，其中球體上半部為16個(gè)，頂部為8個(gè)，兩條外飄帶各12個(gè)。 火炬設(shè)置的位置是懸吊在體育場(chǎng)北看臺(tái)進(jìn)出日的上空，離地面約40m。整個(gè)火炬由四條材質(zhì)為0Cr25Ni20的鋼索懸吊在體育場(chǎng)馬鞍形的東西兩側(cè)飄檐中間，另外火炬的底部再用兩條鋼索往下固定在體育場(chǎng)北看臺(tái)進(jìn)出日東西兩側(cè)的看臺(tái)邊。 4.2 工藝管線設(shè)計(jì) （1）主火炬燃燒器的主要技術(shù)參數(shù) 根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的數(shù)據(jù)，火炬的燃燒壓力為30KPa，流量為0.85kg/s（轉(zhuǎn)化成廣州油制氣約為1m3/s）。因此，火炬的耗氣量為：3600m3/h。燃燒方法采用擴(kuò)散式燃燒，燃燒時(shí)的火焰高度4—6m。 （2）火炬供氣線路設(shè)計(jì) 供應(yīng)體育場(chǎng)火炬的煤氣管道，是從體育場(chǎng)的東北側(cè)引入（經(jīng)水力計(jì)算確定管徑為D325×6），然后穿過首層商業(yè)區(qū)，引至體育場(chǎng)北看臺(tái)第二層進(jìn)出口西側(cè)閥門控改室。在閥門控制室分設(shè)三路管線，管徑分別為：D159×5（球體內(nèi)燃燒器用）。D159×5（飄帶燃燒器用）；D32×3.5（長明燈燃燒器用）。其中球體燃燒器供氣管線和長明燈供氣管線引至體育場(chǎng)北看臺(tái)進(jìn)出日的西側(cè)連接火炬鋼索處，然后再沿著鋼索敷設(shè)至火炬球體燃燒器和長明燈燃燒器的底部接口處；而飄帶燃燒器供氣管線即引至體育場(chǎng)北看臺(tái)進(jìn)出口的東側(cè)連接火炬鋼索處，然后再沿著鋼索敷設(shè)至火炬外圍飄帶燃燒器的底部接口處。 （3）管材的選用、連接方式及防腐 體育場(chǎng)北看臺(tái)進(jìn)出口東西兩側(cè)鋼索前的煤氣管道因要穿過首層商業(yè)區(qū)，需敷設(shè)在吊頂天花內(nèi)（即暗設(shè)），且火炬的燃燒壓力為中壓（30KPa），因此，根據(jù)《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》（B50028J3）及廣州市《氣公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市燃?xì)廨斉浼皯?yīng)用工程技術(shù)暫行規(guī)定》（設(shè)計(jì)篇）（GM（J）001—2000）中有關(guān)的條款，煤氣管道的材料采用無縫鋼管，連接方式為焊接。而沿著火炬底部兩條鋼索敷設(shè)的管道即采用材質(zhì)為1Crl8Ni9Ti的不銹鋼金屬軟管，不銹鋼金屬軟管與無縫鋼管的連接采用法蘭連接，與火炬內(nèi)燃燒器的連接采用焊接。采用不銹鋼金屬軟管的目的：一是由于火炬懸空，僅靠上下共六條鋼索固定，按美國NEB設(shè)計(jì)集團(tuán)公司的要求，火炬在空中有約1m的浮降余量，因此需采用金屬軟管來考慮它的伸縮量；另一方面，不銹鋼金屬軟管比無縫鋼管輕，從而減輕火炬的總體重量（火炬總重為20t，其中煤氣部分控制在2t之內(nèi)），外表也較美觀；另外，根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的數(shù)據(jù)，不銹鋼金屬軟管耐壓最高可達(dá)60kg/cm，耐溫最高可達(dá)600℃，因此，在耐壓和耐溫方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足該項(xiàng)目要求。 暗設(shè)在吊頂天花內(nèi)的無縫鋼管的防腐，按常規(guī)采用涂紅丹油性防銹漆及黃色醇酸磁漆即可，而在這個(gè)項(xiàng)目中我們采用了阻燃熱收縮套套在無縫鋼管上作防腐層，經(jīng)加熱后與管道粘貼成一體，既起防腐保護(hù)又起阻燃作用。另外，根據(jù)廠家提供阻燃熱縮套的技術(shù)性能，其熱熔膠剝離強(qiáng)度為115.8N/cm，斷裂伸長度為700%，抗張強(qiáng)度為8MPa，抗撕裂強(qiáng)度≥103kg/cm。阻燃熱縮套還可作套管用。 5 其他的安全措施 為保證中心在九運(yùn)會(huì)期間及日后安全供氣，我們還做了以下的安全配套設(shè)計(jì)： （1）在煤氣調(diào)壓站內(nèi)設(shè)置了2路煤氣泄漏報(bào)警裝置，可以把現(xiàn)場(chǎng)壓力傳送至廣州市煤氣公司計(jì)算機(jī)中心及調(diào)度中心的RTU測(cè)壓系統(tǒng)，值班人員隨時(shí)觀測(cè)到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)壓器的工作狀態(tài)。 （2）在體育場(chǎng)火炬和體育場(chǎng)賓館、運(yùn)動(dòng)員餐廳等供氣管線的引入管上設(shè)置了SgD941X—10的電動(dòng)蝶閥；并把電動(dòng)蝶閥的操作系統(tǒng)引至消防控制室，以便值班人員快速地操作電動(dòng)閥門開關(guān)。 （3）對(duì)暗設(shè)管道除按照《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》（B50028—93）及廣州市煤氣公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市燃?xì)廨斉浼皯?yīng)用工程技術(shù)暫行規(guī)定》（設(shè)計(jì)篇）（GM（J）001—2000）中有關(guān)條款設(shè)計(jì)外，在管道沿線上，供設(shè)置了46路煤氣泄漏報(bào)警裝置，并把報(bào)警主機(jī)設(shè)置在消防控制室，讓值班人員及時(shí)掌握睛設(shè)煤氣管線狀況。 6 結(jié)束語 中心九運(yùn)會(huì)主會(huì)場(chǎng)火炬是繼上海八運(yùn)會(huì)主會(huì)場(chǎng)火炬后又一個(gè)使用管道煤氣的項(xiàng)目，其火炬的造型、燃燒壓力和耗氣量等都比上海八運(yùn)會(huì)的更高更大，供氣的安全、穩(wěn)定、可靠，直接影響到九運(yùn)會(huì)舉辦是否成功。因此，該項(xiàng)目既是一項(xiàng)管道工藝設(shè)計(jì)任務(wù)，以是一項(xiàng)政治任務(wù)。 另外，隨著廣州市的城市發(fā)展、“油改氣”工程的不斷深入以及天然氣的即將到來，越來越多的大型工商公福戶，甚至是工業(yè)用戶將會(huì)加人到使用管道氣的行列。這樣，中心管道煤氣項(xiàng)目運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性和安全性，將影響廣州市以及珠江三角洲燃?xì)馐聵I(yè)的發(fā)展。因此，要解決供氣的穩(wěn)定性、可靠性和安全性，關(guān)鍵是如何選好調(diào)壓裝置以及合理設(shè)計(jì)管線工藝。
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