摘要：以地上天然氣調(diào)壓站為例，從調(diào)壓站建筑設(shè)計中的安全防火間距設(shè)置、建筑結(jié)構(gòu)選型和防火、防爆的節(jié)點構(gòu)造等方面介紹天然氣調(diào)壓站的設(shè)計要點。
關(guān)鍵詞：調(diào)壓站；安全防火間距；建筑結(jié)構(gòu)選型；防爆設(shè)計及措施
Discussion of architectural safety design for natural gas pressure regulating station
Beijing Gas And Heating Engineering Design Institute Ltd.(100032)Ding Yang，Cao Yilan，Tao Fan
Abstract：Design key points for natural gas pressure regulating station are introduced in this paper. Fire safety clearance determination，architectural structure selection and fire-prevention anti-explosion node configuration are discussed. Design of a pressure regulating station above ground is given as an example.
Keywords：pressure regulating station；fire safety clearance；architectural structure selection；anti-explosion design and measures
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1 引言
??? 北京市擁有全國最大的燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)，天然氣在城市能源結(jié)構(gòu)中所占的比例舉足輕重，是首都人民安全生產(chǎn)和和諧生活的重要保障。
??? 調(diào)壓站是燃氣管網(wǎng)主要構(gòu)成因素之一，是調(diào)節(jié)和穩(wěn)定燃氣管網(wǎng)壓力的重要市政設(shè)施，也是城市市政建設(shè)與發(fā)展的一個標志。調(diào)壓站屬于有爆炸危險的甲類廠房，調(diào)壓站的合理設(shè)計關(guān)系著首都主要能源的供給，關(guān)系著首都生產(chǎn)的正常運行，關(guān)系著首都人民生活的質(zhì)量。
??? 截至2007年，北京市現(xiàn)有調(diào)壓站613座。其中高壓14座，高中壓50座，中低壓549座。這些調(diào)壓站的建設(shè)和發(fā)展不但見證了首都燃氣事業(yè)從無到有，由萌芽起步到蓬勃壯大，也是調(diào)壓站設(shè)計隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大和技術(shù)革新而不斷完善的實際體現(xiàn)。燃氣調(diào)壓站(以下簡稱調(diào)壓站)設(shè)計中安全防火間距的設(shè)置、建筑結(jié)構(gòu)選型和防火、防爆的構(gòu)造節(jié)點的處理是衡量調(diào)壓站設(shè)計是否合理的主要方面，本文是筆者根據(jù)多年從事燃氣配套設(shè)施設(shè)計工作的親身體會，將主要從這3方面對地上調(diào)壓站的設(shè)計進行分析和探討，以供專家和同行指正。
2 北京市調(diào)壓站設(shè)計的發(fā)展歷程
??? 1958年～1987年，北京市人工煤氣時代。調(diào)壓站以中、低壓(管道設(shè)計壓力：0.2MPa＜P≤0.4MPa)為主，結(jié)構(gòu)形式為砌體結(jié)構(gòu)。
??? 1987年～1997年，北京市引進華北油田天然氣，即天然氣發(fā)展起步階段。次高壓B調(diào)壓站(管道設(shè)計壓力：0.4MPa＜P≤0.8MPa)出現(xiàn)，結(jié)構(gòu)形式為砌體結(jié)構(gòu)。
??? 1997年～2000年，北京市引進陜甘寧天然氣市內(nèi)建設(shè)和擴建階段。這一階段的調(diào)壓站以次高壓A(管道設(shè)計壓力：0.8MPa＜P≤1.6MPa)調(diào)壓站居多，結(jié)構(gòu)形式為砌體結(jié)構(gòu)。
??? 2000年～2007年，隨著北京市對天然氣需求的快速增長，城市燃氣的發(fā)展進入新的發(fā)展時期。燃氣使用范圍日益擴大，供氣重點不再限于民用，而是轉(zhuǎn)向發(fā)電、采暖、空調(diào)、汽車燃料和工業(yè)。高壓調(diào)壓站(管道設(shè)計壓力：1.6MPa＜P≤4.0MPa)應(yīng)運而生，結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架(排架)結(jié)構(gòu)和輕鋼結(jié)構(gòu)。
3 調(diào)壓站的安全防火間距
3.1 防火間距的概念
??? 防火間距是防止著火建筑的輻射熱在一定時間內(nèi)引燃相鄰建筑，且便于消防撲救的間隔距離。
3.2 調(diào)壓站設(shè)計所遵循的現(xiàn)行國家標準
??? 《建筑設(shè)計防火規(guī)范))(GB50016-2006)，以下簡稱《建規(guī)》；《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》(GB50028-2006)，以下簡稱《燃規(guī)》；《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB50045-95)，以下簡稱《高規(guī)》。
3.3 調(diào)壓站的生產(chǎn)類別和耐火等級
??? 天然氣的主要成分是甲烷，比空氣輕，是一種易燃易爆氣體。當(dāng)空氣中含5%-15%濃度的天然氣時，遇火就會爆炸。
??? 根據(jù)《建規(guī)》表3.1.1生產(chǎn)的火災(zāi)危險分類及其條文說明5條，判定調(diào)壓站為甲類廠房。
??? 《建規(guī)》表3.3.1廠房的耐火等級、層數(shù)和防火分區(qū)的最大允許建筑面積，明確調(diào)壓站的耐火等級為二級。雖然《建規(guī)》的第3.3.5條規(guī)定：建筑面積小于300m2的獨立甲、乙類單層廠房，可采用三級耐火等級的建筑；但是《燃規(guī)》的第6.6.12條規(guī)定：地上調(diào)壓站的建筑物耐火等級不低于二級。因此，調(diào)壓站不論建筑面積大小，設(shè)計時都應(yīng)按照耐火等級為二級考慮。
3.4 調(diào)壓站的安全防火間距設(shè)計
??? 安全防火間距的確定，主要是基于滿足火災(zāi)撲救需要、防止火災(zāi)向鄰近建筑蔓延擴大、節(jié)約用地的綜合考慮結(jié)果。
??? 由于調(diào)壓站具有易燃、易爆的特點，其建設(shè)與城市安全及土地利用密切相關(guān)。安全防火間距在調(diào)壓站總平面設(shè)計中至關(guān)重要，直接決定著調(diào)壓站及其周邊建筑和環(huán)境的安全，也關(guān)系到土地使用的合理性，調(diào)壓站總平面設(shè)計的原則是：密切結(jié)合總規(guī)、分規(guī)、控規(guī)和詳規(guī)等各規(guī)劃階段成果的同時，還要考慮近期建設(shè)和遠期發(fā)展及改、擴建問題，力求近期緊湊，遠期滿足。
??? 調(diào)壓站總平面的安全防火間距設(shè)計的依據(jù)為：①《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB50016-2006)，表3.4.1。②《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》(GB50028-2006)，表6.6.3。③《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB50045-95)，表4.2.7。
??? 盡管《建規(guī)》條文說明1.0.5指出：對于建筑防火設(shè)計中涉及專業(yè)性強的行業(yè)的防火設(shè)計，除執(zhí)行《建規(guī)》外，還應(yīng)符合現(xiàn)行的國家行業(yè)標準。但是以上三個表格中的任一表格，在實際設(shè)計中都不能夠以一蓋全，單獨使用。其因有二，一是各規(guī)范的安全防火間距的編制依據(jù)不同，如：《燃規(guī)》中調(diào)壓站(含調(diào)壓柜)與其他建、構(gòu)筑物水平凈距的規(guī)定，是參考了荷蘭天然氣調(diào)壓站建設(shè)經(jīng)驗和規(guī)定；二是各規(guī)范的修訂補充和替換時間不一致。所以，在實際工作中需要設(shè)計人仔細斟酌，仔細領(lǐng)會規(guī)范的規(guī)定和要求。
??? 對比《建規(guī)》表3.4.1、《燃規(guī)》表6.6.3和《高規(guī)》表4.2.7，可以看出，有關(guān)調(diào)壓站距民用建筑的防火間距的規(guī)定，《建規(guī)》表3.4.1中的規(guī)定與《燃規(guī)》表6.6.3中的規(guī)定不相同?！督ㄒ?guī)》表3.4.1中甲類廠房距民用建筑(一、二、三、四耐火等級)的安全防火間距為25m；《燃規(guī)》表6.6.3中是分別將不同調(diào)壓裝置入口燃氣壓力級制的地上調(diào)壓站距重要公共建筑、一類高層民用建筑和建筑物外墻面的防火間距做了規(guī)定。但是，《燃規(guī)》表6.6.3中地上調(diào)壓站距“建筑物外墻面”的防火間距的一欄中并未明確“建筑物外墻面”的建筑物的性質(zhì)，建筑物指的是廠房建筑還是除重要公共建筑、一類高層民用建筑以外的民用建筑，在規(guī)范的條文說明中也沒有給出界定。另外，《高規(guī)》根據(jù)高層建筑的使用性質(zhì)、火災(zāi)危險性、疏散和撲救難度等將高層建筑分為一類和二類，《燃規(guī)》表6.6.3中卻沒有體現(xiàn)地上調(diào)壓站距二類高層民用建筑的水平凈距。
??? 筆者認為，調(diào)壓站防火間距的確定應(yīng)該具體問題具體分析。首先，應(yīng)優(yōu)先遵循《燃規(guī)》中的規(guī)定，當(dāng)《燃規(guī)》不能滿足實際設(shè)計需要時，還應(yīng)當(dāng)參考和采納《建規(guī)》和《高規(guī)》中的有關(guān)規(guī)定。基于這個原則，各規(guī)范中的一些不明確之處?？梢酝ㄟ^以下辦法解決：①《燃規(guī)》表6.6.3中調(diào)壓站(含調(diào)壓柜)與其他建筑物、構(gòu)筑物水平凈距中“建筑物外墻面”的建筑物可視為除重要公共建筑、一類高層民用建筑以外的民用建筑。二類高層民用建筑與調(diào)壓站的防火間距應(yīng)與調(diào)壓站同“建筑物外墻面”的防火間距一致；②近年隨著市場對天然氣需求的快速增長，北京市供氣重點不再限于民用，而是轉(zhuǎn)向發(fā)電、采暖、空調(diào)、汽車燃料和工業(yè)生產(chǎn)用氣，天然氣需求的快速增長，使建于供大型供熱廠和以天然氣為燃料的大型工業(yè)園區(qū)內(nèi)調(diào)壓站的需求量同步增長。關(guān)于《建規(guī)》表3.4.1中甲類廠房距各類廠房的防火間距的規(guī)定應(yīng)指建于大型工業(yè)廠區(qū)內(nèi)(燃氣供熱廠、工業(yè)生產(chǎn)用戶的廠區(qū)等)的調(diào)壓站與廠區(qū)內(nèi)各類生產(chǎn)廠房的防火間距。
表1 《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB50016-2006)表3.4.1
廠房之間及其與乙、丙、丁、戊類倉庫、民用建筑等之間的防火間距(m)表3.4.1
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名稱 | 甲級廠房 | 單層、多層乙類廠房(倉庫) | 單層、多層丙、丁、戊類廠房(倉庫) | 高層廠房(倉庫) | 民用建筑 |
耐火等級 | 耐火等級 |
二級 | 三級 | 四級 | 二級 | 三級 | 四級 |
甲類廠房 | 12 | 12 | 12 | 14 | 16 | 13 | 25 |
單層、多層乙類廠房 | 12 | 10 | 10 | 12 | 14 | 13 | 25 |
單層、多層丙、丁類廠房 | 耐火等級 | 一、二級 | 12 | 10 | 10 | 12 | 14 | 13 | 10 | 12 | 14 |
三級 | 14 | 12 | 12 | 14 | 16 | 15 | 12 | 14 | 16 |
四級 | 16 | 14 | 14 | 16 | 18 | 17 | 14 | 16 | 18 |
一、二級 | 12 | 10 | 10 | 12 | 14 | 13 | 6 | 7 | 9 |
單層、多層戊類廠房 | 三級 | 14 | 12 | 12 | 14 | 16 | 15 | 7 | 8 | 10 |
四級 | 16 | 14 | 14 | 16 | 18 | 17 | 9 | 10 | 12 |
高層廠房 | 13 | 13 | 13 | 15 | 17 | 13 | 13 | 15 | 17 |
室外變、配電站變壓器總油量(t) | ≥5，≤10 | 25 | 25 | 12 | 15 | 20 | 12 | 15 | 20 | 25 |
＞10，≤50 | 15 | 20 | 25 | 15 | 20 | 25 | 30 |
＞50 | 20 | 25 | 30 | 20 | 25 | 30 | 35 |
表2 《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》(GB50028-2006)表6.6.3
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煉油裝置中管道硫化氫腐蝕及防護
長輸燃氣管道的安全保護距離
