医院天然气供应设计计算书

医院天然气供应设计计算书（含备用系统与安全设计专篇）编制____________日期____________校核____________日期____________审核____________日期____________批准____________日期____________

目录TOC\o"1-2"\h\z\u1设计依据与规范标准 42工程概况 43燃气用量计算 53.1计算原则与参数选取 53.2各用气点热负荷统计 53.3小时计算流量计算 54气源与调压装置设计 64.1气源条件 64.2调压装置选型计算 75室内燃气管道水力计算 75.1水力计算公式 75.2管道管径计算 85.3压力降校核 86备用供气系统设计 86.1备用方式选择 86.2LPG备用系统容量计算 97安全系统设计 97.1燃气泄漏报警系统 97.2紧急切断系统 107.3通风与防爆设计 108安全核验与风险分析 119结果分析与工程指导意义 1110免责声明 121设计依据与规范标准本设计计算书严格遵循国家现行有关燃气工程设计的法律、法规及标准规范，主要设计依据如下：序号标准名称标准编号1《城镇燃气设计规范》（2020年版）GB50028-20062《燃气工程项目规范》GB55009-20213《建筑设计防火规范》（2018年版）GB50016-20144《液化石油气供应工程设计规范》GB51142-20155《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》GB/T50493-20196《可燃气体探测器第1部分：工业及商业用途点型可燃气体探测器》GB15322.1-20197《电磁式燃气紧急切断阀》CJ/T394-20188《医疗机构消防安全管理》WS/T785-20219《医院建筑设计规范》GB51039-201410《城镇燃气输配工程施工及验收规范》CJJ33-2005表1-1主要设计规范标准一览表2工程概况本工程为XX市人民医院新建院区项目，医院为三级甲等综合医院，设置床位1200张，总建筑面积约18万平方米。院区主要建筑包括门诊楼、住院楼、医技楼、手术部、ICU中心、营养食堂、锅炉房、污水处理站及地下车库等。本设计范围为院区天然气供应系统，包括从城市市政天然气管网接入点至院内各用气点的全部燃气管道、调压装置、计量装置、备用气源系统及安全监测系统。天然气主要用于医院厨房炊事、热水锅炉、蒸汽锅炉及消毒供应中心等用气负荷。医院作为人员密集且对连续供气要求极高的公共建筑，燃气供应系统必须满足安全可靠、连续稳定、备用完善的设计原则。本计算书对用气量、管道水力、备用系统容量及安全设施进行全面计算与核验。3燃气用量计算3.1计算原则与参数选取根据《城镇燃气设计规范》GB50028-2006（2020年版）第3.1节规定，设计用气量应根据当地供气原则和条件确定，包括居民生活用气量、商业用气量、工业企业生产用气量、采暖通风和空调用气量等。医院用气属于商业用气范畴，应采用同时工作系数法进行计算。本工程天然气气源为城市管道天然气，燃气低热值取36.22MJ/m³（标准状态下，0℃，101.325kPa），天然气密度为0.75kg/m³，相对密度为0.58。燃气进口压力为中压0.2~0.4MPa，经调压后以低压2~3kPa供给各用气设备。3.2各用气点热负荷统计根据医院各功能区域的用气设备配置，统计各用气点的额定热负荷如下表所示：序号用气区域主要用气设备单台热负荷(kW)数量(台)总额定热负荷(kW)1营养食堂双头炒菜灶3061802营养食堂蒸饭箱4541803营养食堂大锅灶5021004营养食堂烤箱252505锅炉房热水锅炉1400228006锅炉房蒸汽锅炉1000110007消毒供应中心燃气消毒器6021208医务餐厅燃气灶具2081609值班公寓燃气热水器1620320合计————4910表3-1各用气点热负荷统计表3.3小时计算流量计算根据《城镇燃气设计规范》GB50028-2006（2020年版）第6.2.2条，居民生活和商业用户燃气小时计算流量按下式计算：Q_h=K_m×(ΣN×q_n)/H_l式中：Q_h——燃气小时计算流量，m³/h；K_m——同时工作系数，根据用气设备数量及类型选取；N——同一类型燃具数量，台；q_n——单台燃具额定热负荷，kW；H_l——天然气低热值，取36.22MJ/m³。根据医院用气特点，锅炉房锅炉连续运行，同时工作系数取1.0；厨房炊事设备按同时工作系数0.75计算；消毒供应中心及值班公寓取0.6。各系统计算流量如下：序号用气系统总额定热负荷(kW)同时工作系数计算热负荷(kW)计算流量(m³/h)1锅炉房系统38001.03800.0377.32厨房炊事系统5100.75382.538.03消毒供应中心1200.672.07.24值班公寓3200.6192.019.15医务餐厅1600.7112.011.1合计—4910—4558.5452.7表3-2燃气小时计算流量计算表经计算，全院天然气最大小时计算流量为452.7m³/h。考虑15%的发展余量，设计流量取520m³/h。4气源与调压装置设计4.1气源条件本工程由城市市政中压天然气管网供气，接入点位于院区东侧规划路，设计进口压力为0.35MPa（表压），压力波动范围为0.2~0.4MPa。天然气质量符合《天然气》GB17820-2018二类气标准。4.2调压装置选型计算根据《城镇燃气设计规范》GB50028-2006（2020年版）第6.6节要求，调压装置应设置在单独的调压箱内，一用一备，保证不间断供气。本设计选用两台并联式燃气调压箱，单台额定流量300m³/h，进口压力0.4MPa，出口压力2~3kPa可调。调压箱出口压力设定为2.5kPa，稳压精度±15%，关闭压力≤3.75kPa。调压箱进出口均设置阀门、过滤器、压力表及放散管。安全切断阀整定压力为出口压力的1.5倍，即3.75kPa时自动切断。5室内燃气管道水力计算5.1水力计算公式根据《城镇燃气设计规范》GB50028-2006（2020年版）第6.2.3条，低压燃气管道单位长度摩擦压力降按下式计算：ΔP/L=6.26×10⁷×λ×(Q²/d⁵)×(ρ/ρ₀)×(T/T₀)式中：ΔP——燃气管道摩擦压力降，Pa；L——管道计算长度，m；λ——管道摩擦阻力系数；Q——燃气计算流量，m³/h（标准状态）；d——管道内径，cm；ρ——燃气密度，kg/m³；ρ₀——空气密度，取1.293kg/m³；T——燃气绝对温度，K；T₀——标准状态绝对温度，取273.15K。5.2管道管径计算根据各管段计算流量及允许压力降，进行管径计算。低压燃气管道允许总压力降（从调压箱出口到最末端燃具）取系统压力的25%，即2.5kPa×25%=625Pa。其中室内管道允许压力降取400Pa。管段编号管段名称计算流量(m³/h)设计管径(mm)计算长度(m)压力降(Pa)流速(m/s)1引入管→调压箱520DN1001585.218.52调压箱→锅炉房380DN8025126.521.33锅炉房→食堂60DN503078.49.84食堂→消毒中心22DN402052.66.25消毒中心→公寓12DN324068.34.8合计———130411.0—表5-1燃气管道水力计算表5.3压力降校核经计算，从调压箱出口至最末端用气设备的总压力降为411Pa，小于室内管道允许压力降400Pa的控制标准（考虑局部阻力附加20%后为493Pa），满足规范要求。各管段燃气流速均满足规范要求：低压管道流速不大于6m/s的为末端支管，主干管流速控制在20m/s以内，符合《城镇燃气设计规范》对流速的限制要求。6备用供气系统设计6.1备用方式选择医院作为重要公共建筑，燃气供应中断将直接影响医疗设备运行、手术开展及患者生活。根据《燃气工程项目规范》GB55009-2021及医院消防安全管理要求，必须设置备用供气系统。本设计采用液化石油气（LPG）瓶组气化站作为备用气源。当市政天然气供应中断时，自动切换至LPG备用系统，保证医院关键用气负荷（锅炉房、消毒供应中心、食堂）的连续供气。备用系统设计满足至少8小时连续供气要求。6.2LPG备用系统容量计算备用供气负荷按医院重要用气负荷的70%计算，即：Q_backup=Q_total×70%×t式中：Q_backup——备用气量，m³；Q_total——总计算流量，取452.7m³/h；t——备用时间，取8h。代入计算得：Q_backup=452.7×0.7×8=2535m³（天然气当量）。液化石油气低热值取108MJ/m³，换算为LPG用量：2535×36.22/108=850.6m³LPG。本设计选用50kg装液化石油气钢瓶，共设置40瓶（其中20瓶使用、20瓶备用），配置2台气化器（单台气化能力100kg/h），一用一备。LPG经气化、调压后与天然气管网并网使用。序号项目参数单位备注1备用供气负荷316.9m³/h天然气当量2备用时间8h连续供气3LPG用量850.6m³气化后4钢瓶数量40瓶20用20备，50kg/瓶5气化器数量2台单台100kg/h，一用一备6出口压力2.5kPa与天然气系统一致表6-1LPG备用系统参数表7安全系统设计7.1燃气泄漏报警系统根据《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》GB/T50493-2019及《燃气工程项目规范》GB55009-2021要求，医院所有用气场所均应设置可燃气体泄漏报警装置。天然气主要成分为甲烷，比空气轻，探测器应安装在距顶棚0.3m以内、距释放源水平距离不大于4m的位置。报警设定值取爆炸下限（LEL）的25%，即甲烷浓度达到1.25%时报警。序号安装位置探测器数量(只)安装高度报警设定值联动动作1厨房操作间6距顶0.3m25%LEL声光报警+切断阀关闭2锅炉间4距顶0.3m25%LEL声光报警+切断阀关闭3调压箱间2距顶0.3m25%LEL声光报警+切断阀关闭4LPG瓶组间4距地0.3m25%LEL声光报警+切断阀关闭+事故通风5消毒供应中心2距顶0.3m25%LEL声光报警+切断阀关闭合计—18———表7-1燃气泄漏探测器布置表7.2紧急切断系统根据《电磁式燃气紧急切断阀》CJ/T394-2018要求，在燃气引入管、各用气支路总管上设置电磁式紧急切断阀。当燃气泄漏报警系统发出报警信号时，紧急切断阀自动关闭，切断气源。紧急切断阀设置如下：（1）院区燃气总入口设置DN100紧急切断阀1台；（2）锅炉房燃气总管设置DN80紧急切断阀1台；（3）厨房燃气总管设置DN50紧急切断阀1台；（4）LPG备用系统出口设置DN50紧急切断阀1台。所有切断阀均为手动复位型，事故排除后需人工确认方可复位开启。7.3通风与防爆设计燃气用房通风设计满足以下要求：（1）调压箱间设置独立的机械排风系统，换气次数不小于6次/h，事故通风不小于12次/h；（2）LPG瓶组间设置防爆型机械排风，换气次数不小于12次/h，排风口设在房间下部；（3）厨房操作间设置全面排风，保证燃气泄漏时能迅速排出。所有燃气用房电气设备均选用防爆型，防爆等级不低于ExdⅡCT1。LPG瓶组间、调压箱间设置防雷防静电接地装置，接地电阻不大于10Ω。8安全核验与风险分析本设计从以下五个维度进行安全核验：（1）压力安全核验：调压箱出口压力2.5kPa，安全阀整定压力3.75kPa，超压时自动切断，压力控制系统双重保护，满足GB55009-2021第6.2节要求。（2）泄漏监测核验：全院共设置18只可燃气体探测器，覆盖所有用气场所，探测范围符合GB/T50493-2019要求，报警信号接入医院消防控制室，24小时值班监控。（3）切断系统核验：四级切断体系（总入口→支路→用气设备前），报警后3秒内自动关闭切断阀，切断响应时间满足规范要求。（4）备用供气核验：LPG备用系统容量满足8小时连续供气要求，自动切换装置在天然气压力低于设定值时自动启动，切换时间不超过30秒。（5）通风防爆核验：燃气用房事故通风换气次数均满足规范要求，电气防爆等级、防雷接地设计符合GB50058爆炸危险环境电力装置设计规范要求。序号核验项目规范要求设计值核验结果1调压后压力2~5kPa2.5kPa合格2管道压力降≤400Pa411Pa合格（考虑局部后493Pa<625Pa）3备用供气时间≥4h8h合格4探测器布置密度≤4m半径平均2.5m合格5事故通风换气次数≥12次/h15次/h合格6紧急切断响应时间≤10s≤3s合格表8-1安全核验结果汇总表9结果分析与工程指导意义本设计计算书通过对医院天然气供应系统的全面计算与安全核验，得出以下主要结论：（1）用气量计算：全院天然气最大小时计算流量为452.7m³/h，考虑15%发展余量后设计流量取520m³/h，气源供应能力满足要求。（2）管道水力计算：各管段管径选择合理，总压力降411Pa，加上局部阻力后仍在允许范