沼气输配技术
沼气作为一种生活能源当向居民供气时需要输配系统｡沼气的输配系统是指自沼气站至用户前一系列沼气输配设施的总称｡对于较大工程来说
沼气作为一种生活能源当向居民供气时需要输配系统｡沼气的输配系统是指自沼气站至用户前一系列沼气输配设施的总称｡对于较大工程来说,主要由中､低压力的管网､居民小区的调压器组成｡对于小规模居民区或大中型沼气工程站内的供气系统,主要包括低压管网及管路附件｡
输气管道在工程建设中占有相当重要的位置,它在输配系统总投资中约占60%,因此,合理选择性能可靠､施工方便､经济耐用的管材,对安全供气和降低工程造价有着重要意义｡
一､常用管材
(一)钢管
钢管是燃气输配工程中使用的主要管材,它具有强度大､严密性好､焊接技术成熟等优点,但它耐腐蚀性差,需进行防腐｡钢管按制造方法分为无缝钢管及焊接钢管｡在沼气输配中,常用直缝卷焊钢管,其中用得最多的是水煤气输送钢管｡钢管按表面处理不同分为镀锌 (白铁管)和不镀锌 (黑铁管);按壁厚不同分为普通钢管､加厚钢管及薄壁钢管三种｡
小口径无缝钢管以镀锌管为主,通常用于室内,若用于室外埋地敷设时,也必须进行防腐处理｡大于Ф150mm的无缝钢管为不镀锌的黑铁管｡沼气管道输送压力不高,采用一般无缝管或由碳素软钢制造的水煤气输送钢管;但大口径燃气管通常采用对接焊缝和螺旋焊缝钢管。
(二)塑料管
在沼气输送工程中主要采用聚乙烯管,有的南方地区也常使用聚丙烯管,虽然聚丙烯管比聚乙烯管表面硬度高,耐温较高,但耐磨性､热稳定性较差,其脆性较大,又因这种材料极易燃烧,故不宜在寒冷地区使用,也不宜安装在室内｡下面介绍聚乙烯管的特点｡
1、塑料管的密度小,只有钢管的1/4,对运输､加工､安装均很方便;
2、电绝缘性好,不易受电化学腐蚀､使用寿命可达50年,比钢管寿命长2～3倍;
3、管道内壁光滑,抗磨性强,沿程阻力较小,避免了沼气中杂质的沉积,提高输气能力;
4、具有良好的挠曲性,抗震能力强,在紧急事故时可夹扁抢修,施工遇有障碍时可灵活调整;
5、施工工艺简便,不需除锈､防腐,连接方法简单可靠,管道维护简便｡但是采用塑料管时应注意:
- 塑料管比钢管强度低,一般只用于低压,高密度聚乙烯管最高使用压力为0.4MPa｡
- 塑料管在氧及紫外线作用下易老化,因此,不应架空铺设｡
- 塑料管材对温度变化极为敏感,温度升高塑料弹性增加,刚性下降,制品尺寸稳定性差;而温度过低材料变硬､变脆,又易开裂｡
- 塑料管刚度差,如遇管基下沉或管内积水,易造成管路变形和局部堵塞｡
- 聚乙烯､聚丙烯管材属非极性材料,易带静电,埋地管线查找困难,用在地面上作标记的方法不够方便｡
几种塑料管在常温下的物理机械性能见下表：
图表缺失
二､管道的连接
(一)钢管可以采用焊接､法兰和螺纹连接
埋地沼气管道不仅承受管内沼气压力,同时还要承受地下土层及地上行驶车辆的荷载,因此,接口的焊接应按受压容器要求施工,工程中以手工焊为主,并采用各种检测手段鉴定焊接接口的可靠性｡有关钢管焊接前的选配､管子组装､管道焊接工艺､焊缝的质量要求等应遵照相应规范｡
大中型沼气工程中的设备与管道､室外沼气管道与阀门､凝水器之间的连接,常以法兰连接为主｡为了保证法兰连接的气密性,应使用平焊钢法兰,密封面垂直于管道中心线,密封面间加石棉或橡胶垫片,然后用螺栓紧固｡室内管道多采用三通､弯头､变径接头及活接头等螺纹连接管件进行安装｡为了防止漏气,用管螺纹连接时,接头处必须缠绕适量的填料,通常采用聚四氟乙烯胶带｡
(二)塑料管的连接
塑料管的连接根据不同的材质采用不同的方法,一般来说有焊接､熔接及粘接等｡对聚丙烯管,目前采用较多的是手工热风对接焊,热风温度控制在240～280℃｡聚丙烯的粘接,最有效的方法是将塑料表面进行处理,改变表面极性,然后用聚氨酯或环氧胶黏剂进行黏合｡
聚乙烯管的连接,在城市燃气管网中主要采用热熔焊,它包括热熔对接､承插热熔及利用马鞍形管件进行侧壁热熔｡另一种是电熔焊法,它是利用带有电热丝的管件,采用专门的焊接设备来完成的｡
除了上述连接方法外,在农村地区施工,对同一直径的管子将一端在烧开的蓖麻油或棉子油中均匀加热,然后用一根外径与管外径相等的尖头圆木,插入加热端使其扩大为承口 (承口长度约为管外径的1.5～2.5倍),迅速将另一根管端涂有黏结剂的管子插入承口内,当温度降至环境温度时,承口收缩,接口连接牢固｡
当采用成品塑料管件时,可在承口内涂上较薄的黏结剂,在塑料管端外缘涂以较厚的黏结剂,然后将管迅速插入承口管件,直至双方紧密接触为止｡
聚乙烯管与金属管的热熔连接,熔接前先将聚乙烯管胀口,胀口内径比金属管外径小 0.2～0.3mm,并有锥度｡连接时先将金属管 (可带螺纹)表面清除污垢,然后将金属管插口加热至210℃左右,将聚乙烯管承口套入,聚乙烯管在灼热金属管表面熔融,呈半透明状,冷却后即能牢固地熔合在一起,其接口具有气密性好､强度高等特点｡此外,也可使用过渡接头,如下图所示：
图表缺失
三､管路的设计
沼气管路的设计任务是根据计算流量及规定的压力降来计算管径,进而确定管路的金属或塑料管的数量和投资｡
(一)管路的计算流量
沼气计算流量的大小,直接关系到小区沼气管网的经济性和供气的可靠性｡一般应按用户所有沼气用具的额定耗气量和同时工作系数确定｡计算公式如下:
Q=K∑nq
式中 Q—沼气计算流量,m3/h;
K—沼气用具同时工作系数;
∑nq—全部用具的额定耗气量,m3/h;
n—同一类型的用具数;
q—某种用具的额定耗气量,m3/h｡
同时工作系数K反映沼气用具同时使用的程度,它与用户的生活规律､沼气用具的类型和数量､用具的热流量､沼气的热值､燃烧器的热效率以及地区的气候条件等因素有关｡一般来说,用户越多,用具的同时工作系数越小｡下表中所列的同时工作系数是在每一用户装有一台双眼灶的情况,从表中数据可看出,居民小区用户越多,灶具的同时工作系数越低｡
图表缺失
(二)管径的计算
1、在进行计算管径时,为了简化计算,通常采用经验公式:
图表缺失
2、为了计算方便,可利用已有的天然气低压钢管水力计算图表,根据不同的沼气密度对ΔP/L值进行修正｡
ΔP/L=(ΔP/L)γ=1·γ
式中 (ΔP/L)γ—图表上查出的阻力,Pa/m;
γ—沼气的实际密度,kg/m3;
ΔP/L—经过修正后的阻力,Pa/m｡
下图是天然气低压管道水力计算图表｡
图不缺失
从管道水力计算公式可以看出,在相同管径下,允许压力降越大,则管道的通过能力也越大｡因此,利用大的压力降输送和分配沼气,可以节省管路的投资｡但是对低压沼气管路来说,压力降的增加是有限的｡由于低压沼气管路直接与用户燃具连接,管路末端的沼气压力必须保证沼气用具的正常燃烧｡根据这一原则来确定沼气的干､支管､引入管,室内管的压力降,同时还应考虑沼气储气柜后的水封及阀门的阻力损失,经过详细计算,最后确定储气柜的最低输气压力｡
农村沼气管网的布置,一般采用枝状管网,对于供气规模较大的小区,应尽量采用环状管网,这样容易达到用户的压力稳定和可靠供气｡
(三)燃气管道及设备的防雷､防静电设计
燃气管道及设备的防雷､防静电设计应符合下列要求｡
① 进出建筑物的燃气管道的进出口处,室外的屋面管､立管､放散管､引入管和燃气设备等处均应有防雷､防静电接地设施｡
② 防雷接地设施的设计应符合现行国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057的规定｡
③ 防静电接地设施的设计应符合国家现行标准《化工企业静电接地设计规程》HGL28的规定｡
四､钢管的防腐
目前,我国沼气集中供气的管路仍以钢管为主｡长距离的钢管埋入地下,由于土壤的腐蚀作用,造成管道外壁的腐蚀､穿孔｡而输送含有H2S及CO2的湿沼气,又使管道内壁产生强烈腐蚀,其腐蚀速度与沼气在管内的流动状态有关｡腐蚀破坏的区域,首先是管道底部,特别是冷凝液聚积的地方｡因此,对沼气中的 H2S及冷凝液及时排除,是减少钢管内壁腐蚀的主要措施｡
当前,对于埋地钢管采用绝缘防腐处理｡常用的管道防腐材料有两种,即石油沥青及环氧煤沥青｡
1、石油沥青
是传统的防腐材料,其特点是货源充足,价格低廉,施工工艺成熟｡缺点是吸水率高达20%左右,易老化､强度低､预制后的管件在运输､焊接､下沟､回填土方过程中,涂层易损坏,耐化学介质性差,使用寿命短,加上需热涂施工,现场熬制既易烫伤工人,又易污染环境｡由于石油沥青一次性投资､材料费用低于其它涂料,故有些工程仍在使用｡
2、环氧煤沥青
它的特点是固体分量高､涂层致密､漆膜坚韧､耐化学介质及微生物侵蚀,吸水率小于5%,电绝缘性能好,使用寿命长,防腐效果好｡现将环氧煤沥青的涂层等级､结构及寿命列下表：
图表缺失
五､沼气管道的布置
(一)室外沼气管道的布线原则
沼气输配管网系统确定后,需要具体布置沼气管线｡沼气管线应能安全可靠地供给各类用户以压力正常､数量足够的沼气,在布线时首先应满足使用上的要求,同时要尽量缩短线路,以节省金属和投资｡
乡镇沼气管线的布置应根据全面规划,远近结合,以近期为主､分期建设的原则｡在布置沼气管线时,应考虑沼气管道的压力状况,街道地下各种管道的性质及其布置情况,街道交通量及路面结构情况,街道地形变化及障碍物情况,土壤性质及冰冻线深度,以及与管道相接的用户情况｡布置沼气管线时具体注意事项如下:
1、沼气干管的位置应靠近大型用户,为保证沼气供应的可靠性,主要干线应逐步连成环状｡
2、沼气管道一般情况下为地下直埋敷设,在不影响交通情况下也可架空敷设｡
3、沼气埋地管道敷设时,应尽量避开主要交通干道,避免与铁路､河流交叉｡如必须穿越河流时,可附设在已建道路桥梁上或附设在管桥上｡
4、管线应少占良田好地,尽量靠近公路敷设,并避开未来的建筑物｡
5、当沼气管道不得不穿越铁路或主要公路干道时,应敷设在地沟内｡
6、当沼气管道必须与污水管､上水管交叉时,沼气管应置于套管内｡
7、沼气管道不得敷设在建筑物下面,不准在高压电线走廊,动力和照明电缆沟道和易燃､易爆材料及腐蚀性液体堆放场所｡
8、地下沼气管道的地基宜为原土层,凡可能引起管道不均匀沉降的地段,对其地基应进行处理｡
9、沼气埋地管道与建筑物,构筑物基础或相邻管道之间的最小水平净距见下表：
图表缺失
10、沼气埋地管与其它地下构筑物相交时,其垂直净距离见下表：
图表缺失
11、沼气管道应埋设在土壤冰冻线以下,其管顶覆土厚度应遵守下列规定:埋在车行道下不得小于0.8m;埋在非车行道下不得小于0.6m｡
12、沼气管道坡度不小于1%｡在管道的最低处设置凝水器｡一般每隔200～250m设置一个｡沼气支管坡向干管,小口径管坡向大口径管｡
13、架空敷设的钢管穿越主要干道时,其高度不应低于4.6m｡当用支架架空时,管底至人行道路路面的垂直净距,一般不小于2.2m｡有条件地区也可沿建筑物外墙或支柱敷设｡
14、埋地钢管应根据土壤腐蚀的性质,采取相应的防腐措施｡
(二)用户沼气管道布置
用户沼气管包括引入管和室内管｡引入管是指从室外管网引入专供一幢楼房或一个用户而敷设的管道｡
用户引入管的类型,各地根据各自具体情况,做法不完全相同,按管材种类可分为镀锌钢管和无缝钢管，如下图：
图表缺失
按引入方式可分为地下引入和地上引入｡在采暖地区输送湿燃气的引入管一般由地下引入室内,当采取防冻措施时,也可由地上引入｡在非采暖地区或输送干燃气时,且管径不大于75mm的,则可由地上直接引入室内｡
按室外明立管的长短来分,有短立管和长立管如下图：
图表缺失
用户引入管与庭院燃气管的连接方法与使用的管材不同｡当庭院燃气管及引入管为钢管时,一般应为焊接或丝接;当庭院燃气管道为塑料管,引入管为镀锌管时应采用钢塑接头｡
对用户引入管的一般规定如下:
1、用户引入管不得敷设在卧室､卫生间､有易燃易爆品的仓库､配电间､变电室､烟道､垃圾道和水池等地方｡
2、引入管的最小公称直径应不小于20mm｡
3、北方地区阀门一般设置在厨房或楼梯间,对重要用户尚应在室外另设置阀门｡阀门应选用气密性较好的旋塞｡
4、用户引入管穿过建筑物基础或暖气沟时,应设置在套管内,套管内的管段不应有接头,套管与引入管之间用沥青油麻堵塞,并用热沥青封口｡一般情况下,套管公称直径应比引入管的公称直径大二号｡
5、室外地上引入管顶端应设置丝堵,地下引入管在室内,地面上应设置清扫口,便于通堵｡
6、输送湿燃气引入管的埋深应在当地冰冻线以下,当保证不了这一埋深时,应采取保温措施｡
7、在采暖区,输送湿燃气或杂质较多的燃气,对室外地上引入管部分,为防止冬季冻堵,应砌筑保温台,内部做保温处理｡
8、引入管应有不小于0.3%的坡度,并应坡向庭院管道｡
9、当引入管的管材为镀锌钢管或无缝钢管埋设时,必须采取防腐措施｡
10、用户引入管无论使用何种管材､管件,使用前均应认真检查质量,并应彻底清除管内填塞物｡
引入管接入室内后,立管从楼下直通上面各层,每层分出水平支管,经沼气计量表再接至沼气灶,从沼气流量计向两侧的水平支管,均应有不小于0.2%的坡度坡向立管｡室内表灶的安装如下图：
图表缺失
公称直径大于25mm的横向行空不能贴墙敷设时,应设置在物制角铁支架上,支架间距参照下表的规定｡
图表缺失
六､沼气管网的施工
(一)管线的施工测量
当施工前的准备工作基本就绪,具备开工条件情况下,测量人员可以进入施工现场进行测量放线工作｡管工根据地下燃气管道设计平面图､纵断图,了解管线的趋向､坡度､地下设备安装位置､管线高程､坐标等有关测量方面的知识是必不可少的,测量人员与管工密切配合,是地下燃气管道施工顺利进行的因素之一｡
1、高程测量
高程测量的基本任务就是测定高差和高程｡高程测量的方法,根据使用的仪器不同,分为水准测量､三角高程测量和气压高程测量3种,其中水准测量是工程中最常用的高程测量方法｡水准测量主要是利用水准仪提供的水平视线直接测定地面上各点之间的高差,然后根据其中一点的已知高程推算其它各点高程的方法｡
2、直线测量
直线测量就是将地下燃气管道设计平面图直线部分确定在地面上并要丈量点间的距离｡应在起点､终点､平面折点､纵向折点及直线段的控制点打置中心桩,桩的间距在25～50m为宜,中心桩位置误差要求在10mm左右｡在桩顶钉中心钉,准确的定线可使用经纬仪｡
3、管线施工测量
- 施工测量的准备工作
包括熟悉图纸,设置临时水准点,即把水准高程引至管线附近预先选择好的位置,而且水准点设置要牢固,标志要醒目,编号要清楚,三方向要通视｡对施工有影响的地下交叉构建物的实际位置或高程 (埋深),特别是地下高压电缆､重要通讯电缆､高压水管等不明确时,应挖探坑以测准它们的位置､高程与燃气管道设计位置之间的关系｡ - 放线
测量人员根据施工组织设计的要求,管线沟槽上口中心位置,在地面上撒灰线标明开挖边线｡当沟槽开挖到一定深度以后,必须把管线中心线位置移到横跨沟槽的坡度板上,并用小钉标定其位置｡同时用水准仪测出中心线上各坡度板板顶的高程,以及时了解沟槽的开挖深度｡ - 测挖深
当沟槽挖到约距设计标高500mm时,要在槽帮上钉出坡度桩｡第一个坡度桩应与水准点串测,其它可根据图纸的管线坡度和距离钉出越度钉,钉到一定距离后再与水准点串测､核对高程数值｡管沟内的坡度桩钉好后,拉上小线按下反数 (从板顶往下开挖到管底的深度)检查与其它交叉管线在高程上是否发生矛盾｡如遇矛盾请设计者及施工技术员洽商决定,重新钉坡度桩｡ - 验槽
开挖沟槽至管底设计高程,清槽结束,测量人员需复测一下坡度桩,每米有一测点｡槽底基础在符合设计及有关规范要求情况下,方可下管进行管道安装｡ - 竣工测量
管道结束后在回填土之前,要及时对全线各部位的管线高程和平面位置进行竣工测量,这道工序非常重要,根据竣工测量的数据,绘制永久保存的竣工图,为今后其它管线设计施工､燃气管线的运行管理维修､管线上增加用户的设计施工等提出准确资料｡
A、测量内容
高程测量是测管顶的绝对高程,平面测量是测管线的中心线位置｡主要控制点是:管线起止点､折点､坡度变化点､高点､排水器 (抽水缸)和闸门等｡在较长的直线管段上每隔30～50m有一高程控制点,每隔150～250m有一个平面控制点｡
B、平面控制测量
在小区内因永久建筑较多,可以用永久建筑物与管道的相对位置来标明管道位置,这称为栓点｡只用皮尺即可在地面上量得管道转角点与永久建筑物间的水平直线距离,每个点至少应有两个与永久建筑的距离｡
C、高程测量
管线的竣工高程在回填土前要及时施测,竣工高程数是管顶实测高程｡ - 绘制竣工图
竣工图一般绘出管线平面图即可｡图面上应有管线埋设位置,控制点的坐标､高程及其间距,栓点数值､管径及壁厚,材质､坡向､管线与地面上建筑物的平行距离,指北针､高点和抽水缸的位置等｡图标上应注明施工单位､开竣工时间及工程名称等｡
(二)管道沟槽的开挖与回填
1、管道沟槽的开挖
在开挖沟槽前首先应认真学习施工图纸,了解开挖地段的土壤性质及地下水情况,结合管径大小､埋管深度､施工季节､地下构筑物情况､施工现场大小及沟槽附近地上建筑物位置来选择施工方法,合理确定沟槽开挖断面｡
沟槽开挖断面是由槽底宽度､槽深､槽层､各层槽帮坡度及槽层间留平台宽度等因素来决定的｡正确地选择沟槽的开挖断面,可以减少土方量､便于施工､保证安全｡
沟槽断面的形式有直槽､梯形槽和混合槽等,如下图所示：
图表缺失
当土壤为黏性土时,由于它的抗剪强度以及颗粒之间的黏结能力都比较大,因而可开挖成直槽｡直槽槽帮坡度一般取高∶底为20∶1｡如果是梯形槽,槽帮坡度可以选得较陡｡
砂性土壤由于颗粒之间的黏结能力较小,在不加支撑的情况下,只能采用梯形槽,槽帮坡度应较缓和｡梯形槽的边坡见下表：
图表缺失
当沟槽深而土壤条件许可时,可以挖混合槽｡沟槽槽底宽度的大小决定于管径､管材､施工方法等｡根据施工经验,不同直径的金属管 (在槽上做管道绝缘)所需槽底宽度如下表：
图表缺失
梯形槽上口宽度的确定,可根据梯形槽的尺寸图确定｡
单管敷设 b=a+2nh
式中 b—沟槽上口宽度,m;
a—沟槽底宽度,m;
n—沟槽边坡率;
h—沟槽深,m｡
双管敷设 a=DH1+DH2+L+0.6
式中a—沟槽底宽度,m;
DH1､DH2—第一条､第二条管外径,m;
L—两条管之间设计净距,m;
0.6—工作宽度,m｡
在天然湿度的土中开挖沟槽,如地下水位低于槽底,可开直槽,不支撑,但槽深不得超过下列规定:砂土和砂砾石1.0m,亚砂土和亚黏土1.25m,黏土1.5m｡
较深的沟槽,宜分层开挖｡每层槽的深度,人工挖槽一般2m左右｡一层槽和多层槽的头槽,在条件许可时,一般采用梯形槽;人工开挖多层槽的中槽和下槽,一般采用直槽支撑｡人工开挖多层槽的中槽和下槽,一般采用直槽支撑｡
人工开挖多层槽的层间留台宽度,梯形槽与直槽之间一般不小于0.8m;直槽与直槽之间宜留0.3～0.5m;安装井点时,槽台宽度不应小于1m｡
人工清挖槽底时,应认真控制槽底高程和宽度,并注意不使槽底土壤结构遭受扰动或破坏｡
靠房屋､墙壁堆土高度,不得超过檐高的1/3,同时不得超过1.5m｡结构强度较差的墙体,不得靠墙堆土｡堆土不得掩埋消火栓､雨水口､测量标志､各种地下管道的井室及施工料具等｡
挖槽见底后应随即进行下一工序,否则,槽底以上宜暂留20cm不挖,作为保护层｡
冬季挖槽不论是否见底或对暴露出来的自来水管,均需采取防冻措施｡
2、管道沟槽土方回填
回填土施工包括还土､摊平､夯实､检查等工序｡还土方法分人工､机械两种｡沟槽还土必须确保构筑物的安全,使管道接口和防腐绝缘层不受破坏,构筑物不发生位移等｡沟槽还土各部位的密实度要求如下图：
图表缺失
沟槽应分层回填,分层压实,分段分层测定密实度｡
管道两侧及管顶以上0.5m内的土方,在铺管后立即回填,留出接口部分｡回填土内不得有碎石砖块,管道两侧应同时回填,以防管道中心线偏移｡对有防腐绝缘层的管道,应用细土回填｡管道强度试压合格后及时回填其余部分土方,若沟槽内积水,应排干后回填｡管顶以上50cm范围内的夯实,宜用木夯｡
机械夯实时,分层厚度不大于0.3m;人工夯实分层厚度不大于0.2m,管顶以上填土夯实高度达1.5m以上,方可使用碾压机械｡
穿过耕地的沟槽,管顶以上部分的回填土可不夯实,覆土高度应较原地面高出400mm｡
七､架空管网的安装
室外架空燃气管道可沿建筑物外墙或支柱敷设,并应符合下列要求｡
- 中压和低压燃气管道,可沿建筑耐火等级不低于二级的住宅或公共建筑的外墙敷设;次高压､中压或低压燃气管道,可沿建筑耐火等级不低于二级的丁､戊类生产厂房的外墙敷设;
- 沿建筑物外墙架设的燃气管道距住宅或公共建筑物中不应敷设燃气管道的房间门､窗洞口的净距:中压管道不应小于0.5m,低压管道不应小于0.3m｡
- 架空燃气管道与铁路､道路､其它管线交叉时的垂直净距不应小于下表的规定:
图表缺失
八､沼气管网的运行管理
管道系统在投入运行前需完成试压､吹扫等工序,投入运行后需定期检漏､清洗及进行日常维修保养｡
(一)管道的试压和吹扫
1、燃气管道的试压
试压包括强度试验和气密性试验｡强度试验的目的是检查管材､焊缝和接头的明显缺陷｡强度试验合格后进行气密性试验,试压介质一般采用压缩空气｡
钢管､聚乙烯管试验压力为设计压力的1.5倍,但不低于0.3MPa;而聚乙烯低压管最低不低于0.05MPa｡
管道强度试验时,达到试验压力后1h,用涂抹肥皂液的方法检查接头处,如有漏气,经修补后再试压直到合格为止｡
气密性试验压力｡对钢管中压为0.15MPa;低压为0.1MPa｡对聚乙烯管当设计压力P<5kPa时,试验压力为20kPa;当P>5kPa时,试验压力为设计压力的1.15倍,但不小于100kPa｡
为使管道内空气温度与土壤平衡,在达到试验压力后,根据管径不同,应经过6～24h的稳压时间｡试验持续时间为24h,其允许压力降不应超过按下式计算的数值｡
对于钢管及设计压力大于5kPa的聚乙烯管
ΔP=40τ/D
对于设计压力小于5kPa的聚乙烯管
ΔP=8.74τ/D
式中 ΔP—允许压降,Pa;
D—燃气管道内径,m;
τ—试压持续时间,h｡
对于由几种不同管径组成的管道,D可以按下式计算:
D=（D1L1+D2L2+…+DnLn）/（D21L1+D22L2+…+D2nLn）
式中,D1､D2…Dn 为各管段的内径 (m);L1､L2…Ln 为各管段长度,m。
大气压力和土壤温度变化对压力降的影响按下式修正:
ΔP′=(H1+B1)-(H2+B2)（273+t1）/（273+t2）
式中 ΔP′———实际压力降,Pa;
H1､H2———试验开始和结束时燃气压力计读数,Pa;
B1､B2———试验开始和结束时气压计读数,Pa;
t1､t2———试验开始和结束时埋管深度处的土壤温度,℃｡计算结果,如ΔP′≤ΔP,即为合格｡
2、燃气管道吹扫需分段进行
吹扫管段的末端设有放散管或利用凝水器的引出管作放散口之用,排气口应高出地面约2.5m,其数量和管径视吹扫段长度而定｡通常用燃气直接吹扫,吹扫时现场严禁火种｡
调压器设备不得与管道同时进行吹扫;吹扫应反复进行数次,当放散出的取样气体中,含氧量小于1%,并确定杂质污物吹净,可认为吹扫工作完成｡
(二)运行管理的基本任务
1、把沼气安全地､不间断地供给所有用户｡
2、经常对沼气管网及其附属构筑物进行检查､维修,保证沼气设施的完好｡
3、迅速地消除沼气管网中出现的漏气､损坏和故障｡
4、负责新用户的接线｡
5、负责对沼气管线的施工质量监督,并参加管线竣工验收工作｡
6、负责其它单位施工时与正在运行的沼气管线发生矛盾或需要配合的事宜处理｡
7、排除沼气管网中的冷凝水｡
(三)沼气管网的运行和安全技术
1、运行中的沼气管道的检修和抢修工作,常是带气作业,因此,要严禁明火,戴好防毒面具｡当在沼气管道带气操作时,沼气压力应控制在200～800Pa范围之内｡带气操作时,必须两人以上,沟槽上留一人观察｡
2、对低压沼气管道每月至少两次巡视,对闸井､地下构筑物的定期预防检查应同时进行｡主要检查闸井的完好程度,沿线凝水器定期排除以及其它地下设施被沼气污染的程度｡在闸井打开时,禁止吸烟､点火､使用非防爆灯等｡
3、沼气管道日常维护管理的主要工作之一是管道的检漏｡可以根据沼气味的浓淡程度,初步确定出一个大致的漏气范围,可选用下列方法进行查找:
- 钻孔查漏
沿着沼气管道的走向,在地面上每隔一定距离(2～6m)钻一孔眼,用嗅觉或检漏仪进行检查｡ - 挖探坑
在管道位置或接头位置上挖坑,露出管道或接头,检查是否漏气｡ - 井室检查
在敷设沼气管道的道路下,可利用沿线下水井､上水阀门井､电缆井､雨水井等井室或其它地下设施的各种护罩或井盖,用嗅觉来判断是否有漏气｡ - 观察植物生长
地下管道漏出的燃气到土壤中将引起树林及植物的枝叶变黄和枯干｡ - 利用凝水器 (抽水缸)判断漏气
在按周期有规律性的抽水时,如突然发现水量大幅度增多,有可能沼气管道产生缝隙,地下水渗入抽水缸,从而也可以预测到沼气的泄漏｡
巡查检漏的周期､次数应根据管道的运行压力､管材､埋设年限､土质､地下水位､道路的交通量以及以往的漏气记录等全面考虑后决定｡巡查检漏工作应有专人负责､常年坚持､形成制度,除平时的检漏外,每隔一定年限还应有重点地､彻底地检漏一次,检漏方法可结合管道的具体情况适当选定｡
4、管道阻塞及排除
- 沼气中往往含有水蒸气,温度降低或压力升高,都会使其中的水蒸气凝结成水而流入抽水缸或管道最低处,如果凝结水达到一定数量,而不及时抽除,就会阻塞管道｡为了防止积水堵管,每个抽水缸应建立位置卡片和抽水记录,将抽水日期和抽水量记录下来,作为确定抽水周期的重要依据,同时还可尽早发现地下水渗入等异常情况｡
- 当地下水压力比管道内燃气压力高时,对年久失修的管道,可能由管道接头不严处､腐蚀孔或裂缝等处渗入管内｡当凝水器内水量急剧增加时,有可能是由于渗水所引起,可关断可疑管段,压入高于渗入压力的燃气,再用检漏方法,找出渗漏的地点｡
- 由于各种原因引起沼气管道发生不均匀沉降,冷凝水就会保存在管道下沉的部分,形成袋水｡寻找袋水的方法是先在沼气管道上钻孔,将橡胶球胆塞于钻孔,充气后,检查钻孔充气侧是否有水波动的声音,找出袋水后,采用校正管道坡度或增设排水器的方法,以消除袋水｡
- 对无内壁涂层或内涂层处理不好的钢管,其腐蚀情况比较严重,产生的铁锈屑也更多,不但使管道有效流通断面减少,而且还常在支管的地方造成堵塞｡
清除杂质的办法是对干管进行分段机械清洗,一般按50m左右作为一清洗管段;对管道转变部分､阀门和排水器如有阻塞,可将它们拆下来清洗｡
九､室内燃气管道的安装
1、燃气管道设置的一般技术要求
- 适合沼气用户使用的目的,满足炊事的需要｡
- 能保证用户安全用气｡
- 安装时比较方便｡
- 燃气装置样式美观,色调适宜｡
- 对其它室内设备没有影响｡
- 不致遭到外界的损坏｡
- 不易产生漏气的影响｡
2、户内燃气管道工程 户用燃气管道系统包括管道､阀门､燃气表､灶具及其它配件等｡该系统的安装应能满足用户使用上的方便和确保安全的要求｡管道､表和阀门必须安装牢固､美观,并便于日常维护管理｡
户内管道安装,一般应遵循下列原则｡
- 户内燃气立管､水平管和燃气表之间的相对位置应有密切联系｡要求管材经济,供气压力损失小,应取最短的管长并尽可能减少曲折,特别要考虑到维修管理上的方便｡
- 户内管的安装顺序,一般先敷设引入管,进户阀门,再安装立管､水平干管､分支立管,之后从立管上接出支管､装燃气表旋塞､挂燃气表､安装表后水平管､下垂管､最后连接燃具｡
- 引入管穿建筑物基础时,必须设置在套管内｡引入管的坡度不小于0.5%,并应坡向来气管道｡
- 户内燃气管道上的阀门,一般装设在进户总管,燃气表前､下垂管末端｡为了在较长燃气管道上能够分段检查漏气,也可在适当位置上设置阀门｡
- 立管垂直安装,水平管找好坡度后,在墙上应使用钩钉､管托､管卡等加以固定,以保持管道稳固｡
- 处于气候严寒地带的燃气管道,必须考虑防冻保温措施,以防止管内结冰挂霜形成堵塞｡
- 家庭用户实行以表计量,一户一表｡燃气表宜设置在室温不低于5℃的干燥､通风良好,又便于抄表和检修的地方｡表底离地面高度一般大于1.80m,厨房层高较低,表底也可适当降低,但最低不小于1.4m｡
- 燃具安装应便于操作和安全使用｡每一燃具前都应安装旋塞阀｡管道上阀门之后按燃气的流向应安装活塞接头｡有燃气表时,表前应装旋塞阀｡燃气装置所使用的管材､阀门､表和燃具等均应选用统一标准规格｡以保证日常检修时零件的互换性,减少维护管理的工作量,保证燃具能安全使用｡
3、强度试验及气密性试验
对室内管路进行强度试验时,不包括燃气表和燃具｡设计压力小于10kPa时试验压力为0.1MPa;试验时可用发泡剂涂抹所有接头,不漏气为合格｡
低压管道进行气密性试验时,试验压力不应小于5kPa｡测量可采用最小刻度为1mm的U形压力计,试验时间,居民用户试验15min,商业和工业用户为30min,观察压力表无压力降为合格｡
严密性试验是一项比较麻烦的工作,任何微小漏气都会在高灵敏度的U 形压力计上显示出来,试验压力为9.8kPa,观察一小时,如果压力降不超过1.5%为合格｡
在通气前,必须检查整个管道工程和所有管路上的附属设备,如表､燃具､阀门等｡然后将阀门关闭,进一步检查燃气管道附近有无火源和安全设施是否完备,最后由专业人员负责通气工作｡
