城市燃气快速双放散双调压楼栋调压箱的技术与创新

1 研究背景

在城镇化进程加速与燃气用户规模持续扩张的背景下，中低压楼栋调压箱作为燃气输配系统的关键节点设备，其运行可靠性直接影响城市能源供应的安全稳定。然而，传统单通路调压箱在检修时平均停气 1＼～3 小时，单次影响用户 300＼～400 户，已成为燃气供应的薄弱环节。在此背景下，城市燃气快速双放散双调压楼栋调压箱的研发与应用，通过技术创新破解了传统设备的核心缺陷，为城镇燃气供应的高质量发展提供了新路径。

2 结构设计及技术原理

2.1 结构设计

双放散双调压装置采用主辅双路设计，两套支路系统均由调压器、快速切断阀、进出口阀门、测压嘴等核心控制单元构成。在压力监控方面，装置进出口管段均配置压力表，构建了完整的压力监测体系。其中主路进口端压力表具有双重功能：其一，通过比对主路进出口压力表数据，可实时评估过滤器堵塞程度及运行状态；其二，该压力表作为主路系统放空作业的关键监测点，当表压值稳定至大气压时，可判定管路系统已完全排空。这种双压力监测机制不仅提升了系统运行可靠性，更为设备维护提供了明确的工艺判断依据。

2.2 主辅路切换技术原理

城市燃气快速双放散双调压楼栋调压箱核心技术原理体现为“主辅协同”的运维模式。当执行检修维护作业时，系统通过对主辅路进行切换来实现不间断供气。

该调压器采用双路设计，主路调压器承担正常工况下调压任务，具有流通量大的特点，辅路调压器（备用路）在主路故障或者需要检维修以及注氮放散时投入使用。同时主、辅路均兼备超压切断功能、压力监控等功能。

3 放散与注氮置换功能创新

3.1 放散功能创新

放散原理：如图 2 所示，在燃气输配系统中，当管道主干线 A、B 段之间的 C 点发生燃气泄漏时，为确保维修作业安全，需对 A、B 阀门间的管段实施燃气放散操作。该流程基于 “降压排险” 原则：首先关闭泄漏点上下游的控制阀门 A 和 B，截断泄漏管段与燃气供应网络的连接；随后通过预设的放散装置（如放散阀、放空管），将 A、B 阀门间积聚的高压燃气安全排放至放散装置中。此过程可有效降低管道内压力，避免残留燃气在维修作业中因机械碰撞、静电等因素引发爆燃风险，为后续泄漏点修复、管道检测等工作创造安全条件。放散操作严格遵循燃气安全规范，通过控制放散速率、监测环境燃气浓度等措施，确保放散过程安全可控，最大限度降低对周边环境的影响。

传统调压箱在实际工作中不具备进行管道燃气安全放散的功能。城市燃气快速双放散双调压楼栋调压箱创新性地采用模块化放散系统，城市燃气移动式泄压放散装置通过不锈钢金属波纹软管与调压器辅路中压端接口快速连接，实现高效、安全的燃气放散作业。该设计在连接便捷性、放散效率和安全合规性上形成显著突破：

快速连接，操作便捷：辅路中压端接口配备工业级快速接头，无需工具即可完成软管安装与拆卸，单人操作时间缩短至 30 秒内，大幅提升应急响应效率，避免传统螺纹连接耗时久、易漏气的弊端。

大口径设计，高效燃气放散：辅路管道采用 38mm 大口径规格，配合不锈钢金属波纹软管的低阻力特性，可在紧急工况下快速排放降低管道压力，显著缩短放散时间。

3.2.2 注氮功能创新

在燃气管道运维流程中，氮气注入作为关键安全环节，主要应用于泄漏处置后及通气前的置换作业，其操作依据燃气安全特性与惰性气体置换原理展开：

泄漏放散后的管道环境安全化：当燃气管道主干线 A、B 段完成泄漏点放散后，需立即注入氮气对残留燃气进行彻底置换。氮气作为惰性气体，不参与燃烧反应，通过持续充注可有效稀释并驱替管内可燃燃气，使其浓度降至爆炸下限以下，形成稳定的安全环境，避免后续维修作业中因残留燃气引发爆燃事故。

维修后通气前的空气置换：管道泄漏修复完成后，内部会存在一定量的空气，与即将通入的燃气混合易形成可燃气体。此时再次注入氮气，可将空气完全置换，消除混合气体爆炸风险。待氮气充满管道后逐步引入燃气，确保整个通气过程安全可控，符合《城镇燃气设施运行、维护和抢修安全技术规程（CJJ51-2016）》中 “先置换、后通气” 的强制性要求。该流程有效规避了燃气与空气混合可能引发的爆燃隐患，为管道安全运行筑牢屏障。

在城镇燃气调压箱的维护作业中，氮气置换是消除管道燃爆风险的核心工序。然而，传统调压箱存在结构性功能缺失：接口缺位：未预设标准化注氮接口，迫使作业人员采用临时焊接或法兰改装；安全风险：据中国城市燃气协会 2023 年事故统计，动火作业引发燃爆事故的概率高达 32% ；效率瓶颈：单次置换准备时间大于 2h，显著延长管网停气周期。

城市燃气快速双放散双调压楼栋调压箱首创辅路集成式快速接头，使注氮设备可以通过快速接头与辅路中压管道快速连接。城市燃气快速双放散双调压楼栋调压箱在注氮操作过程中可以实现两小区之间进行联动。在联动作业模式下，氮气自上游小区注入后，沿燃气主干管道定向流动，经下游小区支线由放散装置测压嘴安全排出。该流程充分发挥城市燃气快速双放散调压器的设计优势，实现氮气置换作业的 “一端注入、两端贯通”，无需对每个小区单独开展注氮操作。相较于传统独立维护模式，此联动方案可减少 50% 以上的氮气消耗与作业时间，显著提升燃气管道安全化、置换等维护工作的效率，为区域性燃气系统的协同运维提供创新解决方案。

总结

（1）针对传统的不足进行产品创新

针对传统楼栋燃气调压装置采用单通路串联结构，检修维护需停气，停气时间长、影响用户多，且无法满足 “零中断、高安全、快响应” 需求，以及放散和注氮置换存在安全风险高、效率低、操作不规范等不足，研发了城市燃气快速双放散双调压楼栋调压箱。

该调压箱具有双通路独立调压支路，可实现关键部件在线检修，达到 “不停气” 检维修；集成快速放散系统，能在紧急情况下快速排空管道余气；具备注氮置换功能，可高效实现管道惰性化处理等功能。

（2）应用推广价值

对居民生活：有效避免因调压箱检修导致的停气问题，提升燃气供应的连续性，保障居民正常生活秩序，满足民众对高品质生活的向往。

对燃气企业：减少因停气引发的用户投诉，提升服务满意度；提高燃气供应的安全性、可靠性和便捷性，降低运营成本，提升企业竞争力。

对行业发展：推动城镇燃气供应行业技术革新，促进燃气基础设施运维向高效化方向迈进，为城市基础设施建设和经济社会发展提供坚实保障。