超高层建筑天然气供应实例探讨

超高层建筑天然气供应实例探讨摘要：通过对某超高层天然气配套工程的势力分析及讨论，探讨了超高层天然气供应系统的选择，及如何解决立管补偿及稳定性交合等问题。关键词：超高层建筑天然气供应系统天然气立管背景当前我国城市建设正处于高速发展时期，日益增长的城市人口与相对紧张的建筑用地和不断扩大的规划城市公用设施用地之间的矛盾日趋加剧。为了在有限的城区面积中提供更多的使用面积，建筑开始向高空发展，经济的不断增长及对效率的追求令现代化高层建筑越来越高。超高层建筑本身的特点决定为其配套的天然气供气系统与普通建筑有所不同，针对滨海新区响螺湾商务区的超高层建筑的建设，本文以响螺湾商务区某超高层综合性建筑为为例，对超高层建筑天然气供应进行讨论和研究。希望能够针对该实例的研究让大家从中有所收获并对类似工程展开具有实际意义的设计。项目概况该项目分为商业、写字楼、CEO行政公馆、会所四个部分，地上部分共41层，其中40及41层为高级会所，建筑高度为185米，裙房高度为20米。用气需求为餐饮用气和采暖用气，用气设备为商用灶具及燃气锅炉。餐饮用气点分别位于该建筑的3、4、5层厨房操作间，以及位于41、42层的高级会所，用气量为300Nm3/h，用气压力为2～3kPa。燃气锅炉位于该建筑裙楼楼顶，900Nm3/h，用气压力为10～15kPa。供气系统的选择及管线布置供气系统高层建筑的天然气供应系统一般为低压供应、中压供应系统及中、低压联合供应系统。由于本项目厨房内使用的灶具为低压用气设备，锅炉为中压用气设备，则本工程采用中、低压联合供应系统。城市中压管网引入后经调压柜调压后分为两路：一路中压直接供锅炉；另一路低压供厨房灶具。为会所厨房供气的低压管道高度约180米，附加压头将近1kPa，受燃气灶额定工作压力的限制，如此大的附加压头是比影响到这些燃气器具的正常运行和使用寿命，因此采取在低压干管末端加装低低压调压器的方式来抵消附加压头的影响。由于该项目所在的响螺湾商务区是外省市及中央企业驻滨海新区办事机构和商务娱乐设施的聚集区域，不仅地面用地资源极其有限，而且对景观要求非常高。因此，燃气调压柜的位置不能按照常规设置在地上，而建筑本身的地下室范围又占满了整个地块，只能考虑将调压柜设置在建筑裙楼楼顶。根据《城镇燃气设计规范》50028-2006第6.6.6条规定：“当调压装置进口压力不大于0.4MPa，且调压器进出口管径不大于DN100时，可设置在用气建筑物的平屋顶上”。该区立管补偿及稳定性校核本工程中室外立管的长度将近150米，温度及自重可能会对管道产生影响，应采取措施增加管道柔性。管道柔性（PipingFlexibility）是反映管道变形难易程度的一个物理概念[1]，表示管道通过自身变形吸收热胀冷缩和其他位移变形的能力。管道柔性设计的目的是保证管道在设计条件下具有足够的柔性，防止管道因热胀冷缩、端点附加位移、管道支撑设置不当等因素引起，管道应力过大引起金属疲劳或管道推力过大造成支架破坏。在本工程中采取安装π型补偿器的方式来增加管道柔性，通过计算合理的选择补偿器规格，计算及校核过程如下：立管补偿措施室外立管总高度为150m，根据公式△L=0.012×L×△t计算式中△L——管道的补偿量（mm）；△t——管道安装时与运行中的最大温差（℃），取70℃；L——管道的长度（m）。通过计算得出：△L=0.012×L×△t=0.012×150×70=126mm因此在立管上设三处固定点（见图三）将立管分为两段分别补偿，AB段较长，其所需补偿量65.1mm，本工程中选用方形补偿器的单个补偿量为75mm[2]，满足管道热伸缩量要求。该高层建筑的层间最大位移为1/678，层高为4.2m，建筑物的层间水平位移量6.20mm，立管弯曲应力计算如下：σ=12×E×ymax×I/H2=12×2.06×105×6.2×0.0315/（4.2×103）2=26.66MPa式中σ——弯曲应力（MPa）；E——管道弹性模量，取2.06×105MPa；ymax——层间最大水平位移（mm）；I——管道断面回转半径（mm），其值为D2+d2；H——层高（mm）。无缝钢管的许用应力为130MPa，计算得出的弯曲应力远小于此值，因此选用的管材强度能够承受此条件下的弯曲应力。图三：立管示意图结论高层及超高层建筑的天然气供应除附加压头，立管补偿及稳定性外还应结合建筑自身特点，因地制宜，在满足设计规范的前提下综合考虑施工及运行管理的相关问题，选择经济合理的